ES2249841T3 - Metodo y un aparato novedoso y perfeccionado para programacion de velocidad de enlace ascendente. - Google Patents
Metodo y un aparato novedoso y perfeccionado para programacion de velocidad de enlace ascendente.Info
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Abstract
Un método para programar transmisiones a alta velocidad sobre un enlace ascendente en una red de comunicación que comprende uno o más sistemas, comprendiendo cada sistema una o más estaciones base (4), cada estación base (4) en comunicación con cero o más estaciones remotas (6), dicho método caracterizado por: determinar un estado de transferencia flexible de un estación remota (6) que pide la transmisión a alta velocidad; determinar una capacidad de enlace ascendente para cada estación base (4) en comunicación con dicha estación remota (6); programar una velocidad de transmisión de alta capacidad a un nivel de estación base si dicha estación remota (6) no está en transferencia flexible; programar una velocidad de transmisión de alta capacidad a nivel de selector si dicha estación remota (6) está en transferencia flexible con estaciones base (4) que están dentro de un mismo sistema; programar una velocidad de transmisión de alta capacidad a nivel de red si dicha estación remota (6) está entransferencia flexible con estaciones base (4) que están dentro de diferentes sistemas; y trasmitir dicha velocidad de transmisión de alta capacidad a dicha estación remota (6); donde dicha velocidad de transmisión de alta capacidad se basa en dicha capacidad disponible de enlace ascendente para cada estación base (4) en comunicación con dicha estación remota (6).
Description
Método y un aparato novedoso y perfeccionado para
programación de velocidad de enlace ascendente.
La presente invención se relaciona con la
comunicación de datos. Más particularmente, la presente invención se
relaciona con un método y un aparato novedoso y perfeccionado para
programación de velocidad de enlace ascendente en un sistema de
comunicación con una velocidad variable de transmisión de datos.
Se necesita un sistema de comunicación moderno
para soportar una variedad de aplicaciones. Tal sistema de
comunicación es un sistema acceso múltiple por división de código
(CDMA) conforme al "Estándar de Compatibilidad Estación Base
Estación Móvil TIA/EIA/IS - 95A para Sistema Celular de Espectro
Expandido en Banda Ancha de Modo Dual" en lo sucesivo denominado
como el estándar IS - 95A. El sistema CDMA permite comunicaciones de
voz y datos entre usuarios sobre un enlace terrestre. El uso de
técnicas CDMA en un sistema de comunicación de acceso múltiple se
relata en la Patente US No. 4,901,307, titulada "Sistema de
comunicación acceso multiple de espectro expandido usando
repetidores por satélite o terrestres" y en la Patente US No.
5,103,459, titulada "Sistema y método para generar formas de onda
en un sistema telefónico celular CDMA", ambas asignadas al
cesionario de la presente invención.
El estándar IS - 95A se diseñó para optimizar la
comunicación de voz y muchos parámetros importantes de diseño de
sistema se seleccionan para lograr esa meta. Por ejemplo, como no
puede tolerarse el retardo de tiempo entre comunicantes, se buscan
retardos de proceso para minimizarlos. A cada usuario se asigna una
velocidad de transmisión capaz de trasportar datos de conversación
durante la permanencia de la llamada. Tras la terminación de la
llamada, el valor asignado de velocidad de transmisión puede ser
reasignado a otro usuario.
En el sistema CDMA, los usuarios se comunican con
otros mediante estaciones remotas que, a su vez, se comunican con
otras mediante una o más estaciones base. En esta especificación, la
estación base se refiere al equipo con que las estaciones remotas se
comunican. La célula se refiere al equipo o al área geográfica de
cobertura, dependiendo del contexto en que se use el término.
En el sistema CDMA, las comunicaciones entre
usuarios se conducen a través de una o más células que son atendidas
por estaciones base. Un primer usuario en una estación remota se
comunica con un segundo usuario en una segunda estación remota, o
con un teléfono estándar, transmitiendo datos de voz sobre el enlace
ascendente a una célula. La célula recibe los datos de voz y puede
encaminar los datos a otra célula o una red pública conmutada de
teléfono (PSTN). Si el segundo usuario está en una estación remota,
los datos trasmitidos sobre el enlace descendente de la misma
célula, o de una segunda célula, a la segunda estación remota. De
otra manera, los datos se encaminan mediante la PSTN al segundo
usuario en el sistema estándar de teléfono. En sistemas IS - 95A,
el enlace descendente y el enlace ascendente se asignan a
frecuencias separadas y son independientes uno de otro.
La estación remota se comunica con por lo menos
una célula durante una comunicación. Las estaciones remotas CDMA son
capaces de comunicarse con múltiples células simultáneamente durante
las transferencias flexibles. La transferencia flexible es el
proceso para establecer un enlace con una nueva célula antes de
romper el enlace con la célula previa. La transferencia flexible
minimiza la probabilidad de llamadas perdidas. El método y el
sistema para proveer una comunicación con una estación remota a
través de más de una de célula durante proceso de transferencia
flexible se revelan en la Patente US No. 5,267,261, titulada
"Traspaso blando asistido móvil en un sistema celular telefónico
CDMA" asignado al cesionario de la presente invención. La
transferencia flexible incide en diversos aspectos del diseño de
sistema CDMA porque deben tomarse en consideración el estado y la
capacidad de cada una de las múltiples células involucradas en la
transferencia flexible cuando se ha hecho una nueva distribución de
recursos.
De acuerdo con el estándar IS - 95A, cada
estación remota tiene asignada una velocidad de transmisión de 28.8
Ksps en el enlace ascendente durante la permanencia de la
comunicación con una célula. Usando un codificador convolucional de
velocidad 1/3, la velocidad de datos de cada estación remota se
acerca a 9.6 Kbps. Aunque no especificado por el estándar IS - 95A,
se pueden soportar velocidades de datos superiores mediante el uso
de otras velocidades de código. Por ejemplo, una velocidad de datos
de 14.4 Kbps se consigue usando un codificador convolucional de
velocidad 1/2.
El sistema CDMA es un sistema de comunicación de
espectro expandido. Los beneficios de la comunicación de espectro
expandido son bien conocidas en la técnica y pueden ser apreciados
en relación a las arriba citadas referencias. El sistema CDMA debe
trabajar dentro de la asignación preexistente de frecuencias no
contiguas en la banda celular. Por diseño, a un sistema CDMA
conforme al estándar IS - 95A se asigna un ancho de banda de 1.2288
MHz para utilizar totalmente la banda celular. El enlace ascendente
se refiere a la transmisión desde las estaciones remotas a una
célula. Sobre el enlace ascendente, la velocidad de trasmisión de
28.8 Ksps se extiende sobre el ancho de banda de sistema completo de
1.2288 MHz.
Sobre el enlace ascendente, cada estación
transmisora remota actúa como una interferencia a otras estaciones
remotas en la red. Por lo tanto, la capacidad del enlace ascendente
está limitada por la interferencia total que una estación remota
experimenta desde otras estaciones remotas. El Sistema CDMA IS - 95A
aumenta la capacidad del enlace ascendente transmitiendo menos bits,
usando por eso menos potencia y reduciendo la interferencia, cuando
el usuario no habla.
Para minimizar la interferencia y aumentar al
máximo la capacidad del enlace ascendente, la potencia de trasmisión
de cada estación remota es controlada por dos bucles de control de
potencia. El primer bucle de control de potencia ajusta la potencia
de trasmisión de la estación remota de forma que la calidad de
señal, medida por la relación energía por bit a ruido más
interferencia, E_{b}/(N_{o}+I_{o}), de la señal recibida en la
célula se mantenga a nivel constante. Este nivel es denominado punto
de ajuste E_{b}/(N_{o}+I_{o}). El segundo bucle de control de
potencia fija punto de ajuste de forma que el que nivel deseado de
rendimiento, medido por la tasa de error por trama (FER), se
mantenga. El mecanismo de control de potencia para el enlace
ascendente se describe en forma detallada en la Patente US No.
5,056,109, titulada "Método y aparato para controlar la potencia
de transmisión en un sistema celular telefónico móvil CDMA",
asignado al cesionario de la presente invención.
El usuario en cada estación remota transmite a
una tasa de bit diferente que depende del nivel de actividad vocal
en la conversación de ese usuario. Un codificador de voz de
velocidad variable suministra los datos de voz a velocidad completa
cuando el usuario habla activamente y a velocidad baja durante el
período de silencio, p. ej. en pausas. El codificador de voz de
velocidad variable se describe en forma detallada en la Patente US
No. 5,414,796, titulada "Codificador de voz de velocidad
variable", asignada al cesionario de la presente invención.
Para el sistema CDMA, la capacidad del enlace
ascendente para la comunicación de voz entre las estaciones remotas
y la célula, medido por el número de usuarios soportables por la
célula, puede ser determinada por la velocidad de transmisión del
usuario en cada estación remota. Esto es porque otros parámetros
determinantes de la capacidad del enlace ascendente son fijados por
el diseño de sistema o están dados. Por ejemplo, el máximo de
potencia de trasmisión disponible para cada estación remota está
limitado por las regulaciones FCC y también por limitaciones de
diseño de sistema. El E_{b}/(N_{o}+I_{o}) requerido para
mantener el nivel deseado de rendimiento es dependiente del estado
del canal que no puede controlarse. Finalmente, el ancho de banda de
sistema CDMA de 1.2288 MHz es seleccionado por diseño.
La cantidad de actividad vocal en cualquier
momento determinado es no determinística. Además, típicamente no hay
ninguna correlación entre los niveles de actividad vocal entre
usuarios. Por lo tanto, la potencia total recibida en la célula
desde todos estaciones remotas transmitentes varía a través del
tiempo y pueden aproximarse a una distribución gaussiana. Durante
los períodos de voz activa, la estación remota transmite a mayor
potencia y ocasiona más interferencias a otras estaciones remotas.
Más interferencia rebaja el E_{b}/(N_{o}+I_{o}) recibido de
otras estaciones remotas, lo que aumenta la probabilidad de errores
de trama en los datos de voz recibidos por la célula si el control
de potencia no es capaz de rastrear la dinámica. Por lo tanto, el
número de usuarios capaces de tener acceso al sistema de
comunicación se limita de manera que sólo una porción pequeña de las
tramas transmitidas se pierda por interferencia excesiva.
Limitando la capacidad de enlace ascendente para
mantener la tasa deseada de error por trama (FER) tiene el efecto de
forzar la célula a operar a menos de capacidad plena, en promedio,
por tanto subutilizando la capacidad de enlace ascendente. En el
peor caso, se desperdicia hasta mitad de la la capacidad del enlace
ascendente para mantener un margen de maniobra de hasta 3 dB. El
margen de maniobra es la diferencia entre el máximo de potencia que
la célula puede recibir y la potencia promedio que la célula
realmente recibe. El margen de maniobra se utiliza solo durante el
período en que son altas las actividades vocales de los usuarios en
las estaciones remotas.
La comunicación de datos dentro del sistema CDMA
tiene características diferentes que la comunicación de voz. Por
ejemplo, la comunicación de datos se caracteriza típicamente por
períodos largos de inactividad, o de baja actividad, salpicada por
elevadas ráfagas de datos de trafico. Un requerimiento importante de
sistema para la comunicación de datos es el retardo de transmisión
necesario para trasmitir la ráfaga de datos. El retardo de
transmisión no tiene el mismo impacto en la comunicación de datos
como tiene para la comunicación de voz, pero es una importante
métrica para medir de la calidad del sistema de comunicación de
datos.
Un método para transmitir tráfico de datos en
tramas de canal de código de tamaño fijo, en donde la fuente de
datos suministra datos a una velocidad variable, se describe en
forma detallada en la Patente US No. 5,504,773, titulada "Método y
aparato para formateo de datos para transmisión", asignado al
cesionario de la presente invención. Los datos son divididos en
tramas de datos y cada trama de datos puede ser adicionalmente
dividida en porciones de datos. Las porciones de datos son entonces
codificadas en tramas de canal de código que puede tener 20 mseg de
ancho. A la velocidad de símbolo de 28.8 Ksps, cada trama de canal
de código de 20 mseg contiene 576 símbolos. Dependiendo de la
aplicación, se emplea un codificador convolucional de velocidad 1/2
o de velocidad 1/3 para codificar los datos. Usando un codificador
de velocidad 1/3, la velocidad de datos es aproximadamente de 9.6
Kbps.
A la velocidad de datos de 9.6 Kbps, hay 172
bits de datos, 12 bits de código de redundancia cíclica (CRC) y 8
bits de código de cola por trama canalizada.
La transmisión de datos a alta velocidad sobre el
enlace ascendente puede ser lograda transmitiendo concurrentemente
los datos de tráfico sobre múltiples canales de código. El uso de
canales de código múltiple para la transmisión de datos se revela en
la Patente US No. 5,859,840, titulada "Método y aparato para
proveer datos a velocidad programada en un sistema de comunicación
de espectro expandido", presentada el 31de Mayo de 1996, y en la
Patente US No. 5,930,230 titulada "Sistema de comunicación
inalámbrico CDMA de alta velocidad de datos", presentada el 28 de
Mayo de 1996, ambas asignadas al cesionario de la presente
invención.
Las demandas sobre el enlace ascendente cambian
continuamente a través del tiempo, debido a variaciones en el nivel
de actividades vocales. El uso ineficiente del enlace ascendente
puede mejorarse transmitiendo tráfico de datos durante el período de
baja actividad vocal. Para evitar degradación en la calidad de la
comunicación de voz, la transmisión de datos debería ajustarse
dinámicamente para alcanzar la capacidad disponible de enlace
ascendente de la célula.
La WO-A-9507578
describe un método y un aparato para controlar las velocidades de
datos para comunicaciones hacia y desde una estación base y una
pluralidad de usuarios remotos. El uso de los recursos de
comunicación se mide al tiempo en los enlaces ascendente y
descendente y se compara con al menos un valor umbral
predeterminado. Las velocidades de datos de comunicaciones o de un
conjunto de comunicaciones del recurso de comunicaciones se
modifican de acuerdo con las comparaciones.
Para tratar con grandes ráfagas esporádicas de
tráfico de datos, un sistema debería estar diseñado con la capacidad
para trasmitir a elevadas velocidades de datos y con la facultad de
asignar la capacidad del enlace ascendente a los usuarios cuando lo
pidan, basándose en la disponibilidad de la capacidad. En los
sistemas CDMA, el diseño debería atender a otras consideraciones de
sistema existentes. Primero, como la comunicación vocal no puede
tolerar excesivos retardos, se debe dar prioridad a la transmisión
de datos de voz sobre la transmisión de cualesquiera datos de
tráfico. Segundo, como la actividad vocal en un momento dado es
impredecible, el enlace ascendente debería ser monitorizado
continuamente y la transmisión de datos debería ajustarse
dinámicamente de forma que no se supere la capacidad del enlace
ascendente. Tercero, como la estación remota puede estar en
transferencia flexible entre múltiples células, la velocidad de
transmisión de datos debería asignarse basándose en la capacidad de
enlace ascendente de cada una de las estaciones base participantes
en la transferencia flexible. Estas y otras consideraciones son
tratadas por la presente invención.
La presente invención es un método y un aparato
novedoso y perfeccionado para programación multicapa de enlace
ascendente. La presente invención mejora utilización del enlace
ascendente y disminuye el retardo de trasmisión en la comunicación
de datos. De acuerdo con la presente invención, una red de
comunicación comprende uno o más sistemas, cada sistema comprende
una o más estaciones base, y cada estación base se comunica con cero
o más estaciones remotas. Una programador de subsistema transceptor
base (BTS) programa transmisiones de enlace ascendente a alta
velocidad para cada estación base, un programador selector programa
transmisiones de alta velocidad para cada sistema, y un programador
de red programa transmisiones de alta velocidad para la red.
En la realización ejemplar, las estaciones
remotas que piden transmitir datos de alta velocidad sobre el enlace
ascendente puede dividirse en tres categorías. La categoría primera
incluye estaciones remotas no en transferencia flexible. La segunda
categoría incluye las estaciones remotas en transferencia flexible
entre estaciones base que son controladas por el mismo controlador
de estación base. Y la tercera categoría incluye las estaciones
remotas en transferencia flexible entre estaciones base que son
controladas por diferentes controladores de estación base.
Es un objeto de la presente invención mejorar
utilización de la capacidad del enlace ascendente en una red de
comunicación y minimizar retardos de programación. En la realización
ejemplar, los programadores BTS realizan la programación para
estaciones remotas en la categoría primera, los programadores
selectores realizan la programación para estaciones remotas en la
segunda categoría, y un programador de red realiza programación para
estaciones remotas en la tercera categoría. La programación
multiniveles permite a la red de comunicación tomar en cuenta el
impacto que las transmisiones programadas de alta velocidad tendrán
sobre la red, desde en términos de interferencia y carga
incrementadas, y da como resultado un uso óptimo de los recursos
disponibles. Además, la programación a niveles inferiores de
programación (p. ej. nivel de estación base o nivel de selector) da
como resultado más cortas retardos de programación, mejorando así el
rendimiento del sistema.
Es otro objeto de la presente invención proveer
la capacidad para reaccionar ante fluctuaciones rápidas de los
recursos disponibles. La programación al nivel de estación base
puede ser realizada por el programador BTS dentro de un período más
corto de tiempo que la programación al nivel de selector o red. El
retardo más corto de programación da como resultado una estimación
más precisa de la capacidad disponible y mejora el rendimiento de
sistema. Programar al nivel de estación base permite el programador
BTS reaccionar rápidamente a cambios en el uso de sistema. El
retardo de programación más corto permite una estimación mejorada de
los recursos disponibles.
Es incluso otro objeto de la presente invención
optimizar la utilización del enlace ascendente permitiendo
diferentes intervalos de programación para cada nivel de
programación. El programador de red requiere el retardo de
programación más largo y puede asignarse intervalo de programación
más largo. En contraste, el programador BTS requiere el intervalo de
programación más corto y puede asignarse al intervalo de
programación más corto. El ajuste del intervalo de programación con
el retardo de programación da como resultado la utilización mejor de
los recursos.
Los aspectos, objetos, y ventajas de la presente
invención serán más evidentes a partir de la descripción detallada
presentada más adelante cuando se toma conjuntamente con los dibujos
en que iguales caracteres de referencia identifican
correspondientemente en todo y en donde:
la Fig. 1 es un diagrama de una red celular que
comprende una pluralidad de células, una pluralidad de estaciones
base y una pluralidad de estaciones remotas;
la Fig. 2 es un diagrama de bloques que ilustra
la implementación ejemplar de la presente invención en un sistema de
comunicación CDMA;
la Fig. 3 es un diagrama de bloques del
controlador de canal;
la Fig. 4 es un diagrama de bloques del
codificador ejemplar de la estación remota;
la Fig. 5 es un diagrama de bloques del modulador
ejemplar de la estación remota;
la Fig. 6 es un diagrama de bloque de una
estructura alternativa de codificador y modulador de la estación
remota;
la Fig. 7 es un diagrama de flujo de la
programación de velocidad del enlace ascendente;
la Fig. 8 es un diagrama de flujo de la
asignación de velocidad de transmisión de datos;
la Fig. 9 es un diagrama de flujo de la
reasignación de velocidad de transmisión de datos;
la Fig. 10 es un diagrama de tiempo que muestra
la asignación de velocidad de transmisión y la transmisión de datos
a la velocidad asignada de transmisión;
la Fig. 11 es un diagrama que muestra una
utilización ejemplar de la programación del enlace ascendente;
la Fig. 12 es un diagrama de una red de
comunicación ejemplar que comprende una pluralidad de sistemas, cada
sistema comprendiendo una pluralidad de estaciones base;
la Fig. 13 es un diagrama de bloques que ilustra
la arquitectura básica de la red de comunicación; y
la Fig. 14A - B son diagramas de tiempo que
muestran la asignación de velocidad de transmisión y la transmisión
de datos a la velocidad de transmisión asignada para programación a
nivel de estación base y de programación a nivel de red,
respectivamente.
En referencia a las figuras, la Fig. 1 representa
una red ejemplar de comunicación celular compuesta de múltiples
células 2a - 2g. Cada célula 2 es atendida por una estación base
correspondiente 4. En la realización ejemplar, la red celular es una
red de comunicación CDMA, aunque que la presente invención sea
aplicable a todos los formatos inalámbricos de comunicación. Dentro
de la red CDMA, hay dispersas varias estaciones remotas 6. Cada una
de las estaciones remotas 6 se comunica con una o más estaciones
base 4, dependiendo de si la estación remota está en transferencia
flexible. Por ejemplo, las estaciones remotas 6a y 6b se comunican
exclusivamente con la estación base 4c, las estaciones remotas 6d y
6e se comunican exclusivamente con la estación base 4d, pero la
estación remota 6c que se ubica cerca una linde de célula, está en
transferencia flexible y se comunica simultáneamente con las
estaciones base 4c y 4d. El uso de la transferencia flexible en un
sistema CDMA se describe en forma detallada en la precitada Patente
US No. 5,267,261.
En la Fig. 2 se muestra un diagrama de bloques
que ilustra la arquitectura básica de la red CDMA de la presente
invención. El controlador de estación base 10 tiene interfaz con la
interfaz de red de paquete 24, PSTN 30, y toda las estaciones base 4
en la red CDMA (por simplicidad se muestra una única estación base 4
en la Fig. 2). El controlador de estación base 10 coordina la
comunicación entre estaciones remotas 6 en la red CDMA y otros
usuarios conectados a la interfaz de red de paquetes 24 y PSTN 30.
El controlador de estación base 10 contiene muchos elementos
selectores 14, aunque que se muestre uno solo en la Fig. 2 por
simplicidad. Un elemento selector 14 se asigna para controlar la
comunicación entre una o más estaciones base 4 y estación remota
6.
En el enlace ascendente, la estación remota 6
inicia una llamada transmitiendo un mensaje de petición a la
estación base 4. La estación base 4 recibe el mensaje y remite el
mensaje para llamar al procesador de control 16. El procesador de
control de llamadas 16 envía un comando al elemento selector 14 a
dirigir la estación base 4 para asignar un canal de tráfico de
enlace descendente. La estación base 4 usa un elemento de canal 40
para controlar la llamada con la estación remota 6. Después de
asignar el canal de tráfico, el procesador de control de llamadas 40
es informado. El procesador de control de llamadas 40 ordena luego a
la estación base 4 que transmita un mensaje asignación de canal a la
estación remota 6 sobre el enlace descendente.
La estación remota 6 inicia la transmisión de
datos a alta velocidad sobre el enlace ascendente pidiendo permiso
del programador de canal 12. El controlador 68 dentro de la estación
remota 6 procesa la petición enrutando el comando de petición al
codificador 72. El controlador 68 puede implementarse en un
microcontrolador, un microprocesador, circuito integrado de proceso
digital de señal (DSP), o un ASIC programado para realizar la
función como aquí se describe. En la realización ejemplar, el
codificador 72 codifica el comando de petición consistente con el
formato de datos de señalización Blanco y Ráfaga descrito en la
Patente US precitada No. 5,504,773. El codificador 72 genera y añade
un conjunto de bits de código cíclico de redundancia (CRC), añade un
conjunto de bits de código de cola, codifica convolucionalmente los
datos y bits añadidos, y reordena los símbolos de datos codificados.
Los bits intercalados se proveen al modulador (MOD) 74. El modulador
74 combina los bits intercalados en otro espacio de señal que usa
mapeo de código Walsh. Específicamente, los bits intercalados se
agrupan en grupos de seis de bits. Los seis bits se combinan luego a
una correspondiente secuencia Walsh de 64 chips. El modulador 74
luego expande los chips de código Walsh con un código largo de
seudoruido (PN) y con códigos PN cortos. La señal modulada se
suministra al extremo frontal 62. El frontal 62 filtra, amplifica,
y transmite la señal al aire, mediante la antena 60, sobre el enlace
ascendente 52.
La estación remota 6 modula los datos de enlace
ascendente según una secuencia PN larga. En la realización ejemplar,
cada canal de enlace ascendente se define de acuerdo con el
desplazamiento temporal de un generador común de secuencia larga PN.
A dos desplazamientos diferentes las secuencias resultantes de
modulación están incorreladas. El desplazamiento de estación remota
6 se determina según una identificación numérica única de estación
remota 6, que en la realización ejemplar de estaciones remotas IS -
95 6 es el número de serie electrónico (ESN). Por tanto, cada
estación remota 6 transmite sobre un canal de enlace ascendente
incorrelado determinado según su número de serie electrónico
único.
En la estación base 4, la señal del enlace
ascendente es recibida por la antena 44 y suministrada a la unidad
RF 42. La unidad RF 42 filtra, amplifica, convierte en frecuencia, y
cuantifica la señal del enlace ascendente y suministra la señal
banda base digitalizada al elemento de canal 40. El elemento de
canal 40 demodula y decodifica la señal banda base, la inversa de
las funciones de proceso de la señal realizadas en la estación
remota 6. El elemento de canal 40 desexpande la señal banda base
digitalizada con los códigos PN cortos y con el código PN largo.
Luego El elemento de canal 40 luego mapea la señal de los datos
desexpandidos. Específicamente, los datos desexpandidos se agrupan
en bloques de 64 chips y se asignan un código Walsh con una
secuencia Walsh lo más próxima al bloque de datos desexpandidos. El
código Walsh comprende los datos demodulados. Luego el elemento de
canal 40 reordena los datos demodulados, decodifica de forma
convolucional los datos desintercalados, y realiza la función de
chequeo CRC. Los datos decodificados, p. ej. el comando de petición,
se suministra al elemento selector 14. El elemento selector 14
encamina el comando de petición al programador de canal 12.
El programador de canal 12 se conecta a todos los
elementos selectores 14 dentro del controlador de estación base 10.
El programador de canal 12 asigna la máxima velocidad de transmisión
programada que puede ser usada por cada estación remota 6 para la
transmisión de datos a alta velocidad sobre el enlace ascendente.
Las velocidades máximas de transmisión programadas para estaciones
remotas 6 se proveen al elemento selector 14. El elemento selector
14 encamina la información de programación al elemento de canal 40
que codifica y modula información de programación. La señal
modulada se suministra a la unidad RF 42 que convierte en frecuencia
y acondiciona la señal. La señal es transmitida por la antena 44
sobre el enlace descendente 50.
En la estación remota 6, la señal de enlace
ascendente es recibida por la antena 60 y encaminada al frontal 62.
El frontal 62 filtra, amplifica, convierte en frecuencia, y
cuantifica la señal recibida y suministra la señal banda base
digitalizada al demodulador (DEMOD) 64. La señal banda base
digitalizada es demodulada por el demodulador 64 y decodificada por
el decodificador 66, el inverso del proceso de señal realizado por
el elemento de canal 40. Los datos decodificados, que contienen la
velocidad máxima de transmisión programada, se encaminan al
controlador 68. El controlador 68 recibe la información de
programación y configura el equipo para comenzar la transmisión de
datos a o por debajo de la máxima velocidad de transmisión
programada.
La transmisión de datos a alta velocidad se
produce esencialmente la misma manera que se describió más arriba
para la transmisión del comando de petición, con la excepción de que
la transmisión de datos puede producirse a velocidades hasta la
máxima velocidad de transmisión programada. En la estación remota 6,
los datos son divididos en tramas de datos. En esta especificación,
una trama de datos se refiere a la cantidad de datos que se
transmiten desde la estación remota 6 a la estación base 4 dentro de
un período de tiempo de una trama. Las tramas de datos pueden ser
adicionalmente divididas en unidades menores llamadas porciones de
datos. Las tramas de datos se envían desde la fuente de datos 70 al
codificador 72. El codificador 72 formatea las tramas de datos,
inserta el conjunto de bits CRC generados y un conjunto de bits de
código de cola, codifica de forma convolucional los datos, y
reordena los datos codificados. Se describe de forma detallada un
método para codificación y intercalación de datos en la Patente US
precitada No. 5,504,773. Las tramas de datos codificados se
suministran al modulador 74 que realiza el mapeo de señal usando
código Walsh. Luego el modulador 74 expande los datos mapeados con
un código largo de seudoruido y códigos cortos PN y suministra los
datos expandidos al frontal 62. El frontal 62 filtra, amplifica,
convierte en frecuencia y transmite la señal al aire mediante la
antena 44 sobre el enlace ascendente 52.
La estación base 4 recibe la señal de enlace
ascendente y demodula y decodifica la señal de enlace ascendente de
la manera descrita más arriba. Los datos decodificados se
suministran mediante el elemento de canal 40 al elemento selector
14. El elemento selector 14 suministra los datos al interfaz de red
de paquetes 24 que encamina los datos al sumidero de datos 22. El
equipo, tal como se ha descrito más arriba, soporta al tiempo la
transmisión de comunicación de voz y datos sobre la red CDMA.
Las funciones arriba descritas pueden también ser
realizadas por otras implementaciones. La ubicación de programador
de canal 12 y del elemento selector 14 es dependiente de si se desea
un proceso de programación centralizado o distribuido. Por ejemplo,
el programador de canal 12 y el elemento selector 14 pueden
incluirse dentro de las estaciones base 4. Este proceso distribuido
permite a cada estación base 4 realizar su propia programación,
minimizando posiblemente por eso el retardo del proceso. A la
inversa, el programador de canal 12 puede diseñarse para controlar
la comunicación con todas las estaciones base 4 en la red. Este
procesamiento centralizado puede dar como resultado la utilización
óptima de los recursos del sistema. Estos ejemplos ilustran que el
programador de canal 12 no tiene que estar incorporado en el
controlador de estación base 10 como se ha mostrado en la
realización ejemplar. Pueden contemplarse otras implementaciones de
las funciones arriba descritas y están dentro del alcance de la
presente invención.
Las transmisiones de enlace ascendente pueden
clasificarse en dos clases. La primera clase contiene tareas no
programadas que, en la realización preferida, no están programadas a
causa de la intolerancia al retardo adicional de proceso. Esta clase
incluye comunicaciones de voz y ciertos tipos de comunicación de
datos (p. ej. mensajes de reconocimiento para capas superiores). La
segunda clase comprende las tareas programadas que pueden tolerar
procesamiento adicional y retardo de encolamiento. Esta clase
incluye la mayoría de las comunicaciones de datos entre estaciones
remotas 6 y estaciones base 4.
Como se muestra en la Fig. 1, las estaciones
remotas 6 están dispersas por la red CDMA y pueden estar en
comunicación con una o más estaciones base 4 simultáneamente. Por lo
tanto, el programador de canal 12 coordina las transmisiones de las
tareas programadas y no programadas sobre la red CDMA completa. En
la presente invención, la transmisión de las tareas programadas
sobre el enlace ascendente es programada por el programador de canal
12, con base en la disponibilidad de capacidad de enlace ascendente,
a fin de evitar la degradación en la transmisión de las tareas
programadas y no programadas. El programador de canal 12 está
encargado de la función de asignar la velocidad de transmisión de
datos a cada usuario programado en la estación remota 6 dentro de la
red CDMA de forma que se optimice un conjunto de objetivos. Estos
objetivos incluyen (1) utilización mejorada de la capacidad de
enlace ascendente transmitiendo tantas tareas programadas y no
programadas como puedan soportarse dentro de las limitaciones de
capacidad del sistema, (2) la calidad mejorada de la comunicación y
retardo de transmisión minimizado, (3) buena asignación de capacidad
de enlace ascendente a todos los usuarios programados basándose en
un conjunto de prioridades, y (4) potencia de trasmisión minimizada
de estación remota 6 para alargar la duración de la batería y
reducir la interferencia. Los objetivos se optimizan equilibrando
una lista de factores que se discuten de forma detallada más
adelante.
En la Fig. 3 se muestra un diagrama de bloques
del programador de canal 12 de la presente invención. El controlador
92 recoge la información pertinente desde todas las estaciones base
4 de la red CDMA y asigna las velocidades de transmisión de datos.
El controlador 92 puede implementarse en un microcontrolador, un
microprocesador, un circuito integrado procesador digital de señal
(DSP), o un ASIC programado para realizar la función como aquí se
describe. El controlador 92 se conecta a todos los elementos
selectores 14 dentro del controlador de estación base 10. El
controlador 92 recoge información con respecto a la demanda y
capacidad del enlace ascendente. La información recogida se almacena
en el elemento de memoria 94 y es recuperada por el controlador 92
cuando la necesita. El elemento de memoria 94 se puede implementar
empleando un elemento de almacenamiento o uno o varios dispositivos
de memoria, como dispositivos de memoria RAM, biestables u otros
tipos de dispositivos de memoria conocidos en la técnica. El
controlador 92 se conecta también a un elemento temporizador 96. El
elemento temporizador 96 se puede implementar mediante un contador
corriendo con el reloj del sistema, un oscilador interno ligado a
una señal externa o un elemento de almacenamiento para recibir
temporización del sistema desde una fuente externa. El elemento de
temporización 96 proporciona al controlador 92 las señales de
temporización necesarias para realizar la programación de velocidad
de enlace ascendente. Las señales de temporización permiten también
al controlador 92 enviar las máximas velocidades de transmisión
programadas al elemento selector 14 en el intervalo adecuado.
El diagrama de flujo de la metodología
programación de velocidad del enlace ascendente de la presente
invención se muestra en la Fig. 7. El primer paso en el proceso
programación, paso 200, implica la recogida de toda la información
pertinente necesaria para la asignación óptima de las velocidades de
transmisión de datos para cada usuario programado en la estación
remota 6. La información pertinente puede incluir el número de
tareas programadas y no programadas, la potencia de trasmisión
disponible en cada estación remota 6, el tamaño de cola que indica
la cantidad de datos a transmitir por cada estación remota 6, el
punto de ajuste E_{b}/(N_{o}+I_{o}) y el
E_{b}/(N_{o}+I_{o}) medido para cada estación remota 6 en la
estación base 4, la velocidad de trasmisión para la tarea no
programada para cada estación remota 6 durante los períodos
programación anteriores, el conjunto de miembro activo de cada
estación remota 6 enumerando las células con que la estación remota
6 está en comunicación, la prioridad de las estaciones remotas 6, y
la potencia total recibida en cada célula para el anterior período
de programación. Cada uno de estos parámetros se discute de forma
detallada más adelante. Habiendo recogido la información de cada
célula, el programador de canal 12 asigna un máximo programado de
velocidad de trasmisión para cada usuario programado basándose en
la información recogida, el conjunto de metas antes mencionadas, y
la lista de las limitaciones de sistema descrita más adelante en el
paso 202. El programador de canal 12 envía la información de
programación que contiene la velocidad de trasmision máxima
programada a cada estación remota en el paso 204. Los datos se
trasmiten por la estación remota 6 a o por debajo del máximo
programado de velocidad de transmisión que se ha asignado a la
estación remota 6 luego de un número predeterminado de tramas. El
programador de canal 12 espera luego, en el paso 206, hasta el
próximo período de programación para recomenzar el ciclo de
programación.
La asignación de la velocidad de trasmisión
máxima programada puede ser realizado por al menos dos
realizaciones. En la primera realización, el programador de canal 12
asigna la velocidad de trasmisión máxima programada a cada usuario
programado. Y en la segunda realización, el usuario programado pide
un máximo programado de velocidad de trasmisión.
En las primeras realizaciones, la asignación de
la velocidad de trasmisión máxima programada para los usuarios
programados, en el paso 202 del diagrama de flujo en la Fig. 7, se
ilustra adicionalmente en el diagrama de flujo mostrado en la Fig.
8. El programador de canal 12 asigna la velocidad de trasmisión
máxima programada para la tarea programada de cada estación remota 6
de forma que se logren los citados objetivos. En la asignación de
velocidades de transmisión, el programador de canal 12 se ajusta a
las siguientes limitaciones de sistema (1) potencia de trasmisión de
estación remota 6 - la potencia requerido para transmitir al máximo
programado de velocidad de trasmisión debe estar disponible para
la estación remota 6; (2) potencia recibida en la célula - la
potencia total recibida por cada célula no debe exceder de un umbral
predeterminado para que la interferencia a estaciones remotas 6 no
sea excesiva; (3) transferencia flexible - la velocidad de
trasmisión máxima programada es el mismo para todas las células
soportando a la estación remota 6 en transferencia flexible. (4)
tamaño de cola de la estación remota 6 - un valor alto de
transmisión sólo se asigna a la estación remota 6 que tiene cantidad
suficiente de datos a transmitir. Cada de estas limitaciones se
discuten de forma detallada más abajo.
En la realización ejemplar, la potencia de
transmisión disponible para cada estación remota 6 se envía a un
programador de canal 12 una cantidad de tiempo antes del comienzo de
cada período de programación, conjuntamente con el tamaño de cola, y
puede tomarse en consideración en la asignación de la velocidad de
trasmisión máxima programada. Si esta información no está disponible
para el programador de canal 12, la asignación de velocidad se
realiza sin consideración de la potencia de transmisión de la
estación remota 6.
El programador de canal 12 entra en el diagrama
de flujo de la Fig. 8 después de haber recogido la información
pertinente necesaria para la asignación óptima de velocidad de
transmisión de datos a los usuarios programados. El programador de
canal 12 arranca en el estado 210. En el primer paso, el programador
de canal 12 calcula la capacidad total disponible para cada célula
en la red CDMA en el paso 212. La capacidad total disponible para la
transmisión programada para cada célula es calculada como:
(1)Q_{avail} =
1 -
\frac{P_{r}}{P_{max}}
donde Q_{avail} es la capacidad
de enlace ascendente disponible para la transmisión programada,
P_{r} es la potencia recibida en la célula que no es desde las
mismas tareas programadas de célula, y P_{max} es la potencia
total permisible máxima recibida en la célula. La potencia recibida
en la célula que no es de las mismas tareas programadas de célula
incluye la potencia de ruido térmico de fondo N_{o}W, la potencia
P_{adj} desde las estaciones remotas 6 en las células adyacentes,
y la potencia P_{no programada} desde la estación remota 6 dentro
de la misma célula para tareas no
programadas.
La ecuación que el programador de canal 12
necesita satisfacer cuando asigna una velocidad de transmisión de
datos es:
(2)\sum_{\overline{\gamma}i}
\frac{R_{i}}{W} \leq 1 -
\frac{\overline{P}_{r}}{P_{max}},
donde \hat{\gamma}_{i} es el
punto de ajuste pronosticado E_{b}/(N_{o}+I_{o}) de la iésima
estación remota para el período programación próximo, Ri es la
velocidad de trasmisión de datos asignada a la iésima estación
remota, W es el ancho de banda de expansión del sistema, y
\hat{P}_{r} es la potencia recibida pronosticada a la célula que
no es de las mismas tareas programadas de célula para el próximo
período de programación. Para un sistema IS - 95A, W es 1.2288
MHz.
La derivación de la ecuación (2) y el significado
de cada de los términos de la ecuación (2) se describen en forma
detallada más adelante. Cada de los términos en la cantidad en el
lado derecho de la ecuación (2) puede calcularse o se conoce. La
cantidad en el lado derecho de la ecuación (2) se calcula una vez
para cada célula en la red, al comienzo de cada período
programación.
La capacidad Q_{avail} disponible para
transmisión programada puede definirse o calcularse por otros
métodos que los mostrados en la ecuación (1). Además, Q_{avail}
puede ser influido controlando las transmisiones de las tareas no
programadas. Por ejemplo, el programador de canal 12 puede
incrementar Q_{avail} limitando las velocidades de transmisión de
una o mas estaciones remotas 6 para disminuir P_{r}. Pueden
contemplarse otros métodos para definir y manipular Q_{avail} y
están dentro del alcance de la presente invención.
Nótese que los términos usados en todas las
ecuaciones a lo largo de esta especificación se dan en la escala
lineal (no en dB), a menos que se especifique otra cosa. Nótese
también que los símbolos sin marcas extras (p. ej. E_{bi})
representan el valor real para el período programación próximo, los
símbolos marcados con subrayado (p. ej. E_{bi}) representan
el valor conocido o medido para el período de programación anterior,
y los símbolos marcados con un acento circunflejo (p. ej. Ê_{bi})
representan el valor pronosticado para el período próximo.
En el lado izquierdo de la ecuación (2), el punto
de ajuste pronosticado \gamma_{i} del usuario programado para el
período programación próximo se presume que sea el mismo que el
punto de ajuste \gamma_{i} para el anterior período de
programación. Por lo tanto, teniendo un pronóstico de capacidad
disponible para las células y el punto de ajuste de una estación
remota particular 6, el programador de canal 12 es capaz de
determinar la velocidad máximo de transmisión que puede ser
soportado por las células para esta estación remota particular
6.
El programador de canal 12 crea entonces una
lista de prioridad de todos los usuarios programados en el paso 214.
La lista de prioridad es una función de factores numerosos, cada uno
de los cuales se trata de forma detallada más adelante. Los usuarios
programados se organizan según su prioridad relativa, con el usuario
programado con la prioridad más alta puesto en la cabecera de la
lista y el usuario programado con la prioridad mas baja situado al
final de la lista. El programador de canal 12 entra entonces en un
bucle y asigna la capacidad disponible de enlace ascendente a los
usuarios programados según la lista de prioridad.
En el paso primero dentro del bucle de asignación
de velocidad de trasmisión, el programador de canal 12 selecciona al
usuario programado en la lista de prioridad con la prioridad más
alta en el paso 216. El programador de canal 12 identifica entonces
a las células que soportan a este usuario programado. Estas células
se listan en el conjunto de miembros activos de usuarios
programados. Si el usuario programado está en transferencia
flexible, cada de las células que soportan al usuario recibe
simultáneamente los datos transmitidos por el usuario. Por tanto,
para cada célula en el conjunto miembros activos, el programador de
canal 12 calcula el máximo soportable de velocidad de trasmisión
para el usuario programado en el paso 218. El máximo soportable de
velocidad de trasmisión para cada célula puede ser calculado
multiplicando la cantidad en lado derecho de la ecuación (2) por
W/\gamma_{i}.
La estación remota 6 puede transmitir también una
velocidad de transmisión pedida a la célula. El valor pedido de
transmisión puede basarse en el tamaño de la cola que es indicador
de la cantidad de datos a transmitir, la potencia total de
trasmisión disponible a la estación remota 6, la energía por bit de
trasmisión requerida para el período programación próximo, y la
potencia de respaldo de estación remota 6. La velocidad de
transmisión pedida representa la máxima velocidad de transmisión que
la estación remota 6 puede soportar. Este valor se deduce de forma
detallada más adelante.
El programador de canal 12 puede recomendar
también una velocidad de transmisión preferida basándose en la
cantidad de datos, medida por el tamaño de cola, a transmitir por el
usuario programado en el paso 222. La velocidad de transmisión
preferida puede también hacerse función de la potencia de trasmisión
disponible a la estación remota 6, si esta información esta
disponible para programador de canal 12. En la realización ejemplar,
el tamaño de cola y la potencia de trasmisión disponible a la
estación remota 6 se envían desde la estación remota 6 al
programador de canal 12 al comienzo de cada período programación. La
velocidad de transmisión preferida se selecciona para ser igual o
menor que la velocidad de trasmisión requerida para transmitir los
datos en la cola dentro del intervalo programación.
Para asegurar que la capacidad de enlace
ascendente asignada a la tarea programada para esta estación remota
6 puede ser soportada por cada célula que soporta una estación
remota 6 en transferencia flexible, el programador de canal 12
selecciona la velocidad de transmisión mínima de la lista de
velocidades de trasmisión máximas soportables, la velocidad de
transmisión pedida, y la velocidad de transmisión preferida en el
paso 220. La velocidad de transmisión seleccionada mínima se define
como la máxima velocidad de trasmisión programada para este usuario
programado. Habiendo asignado una velocidad de trasmisión a este
usuario programado, el programador de canal 12 quita al usuario
programado de la lista de prioridad en el paso 226. La capacidad
disponible para cada célula se actualiza entonces, en el paso 228,
para reflejar la capacidad Q_{i} destinada al usuario programado
quitado de la lista de prioridad. La capacidad es actualizada
restando la capacidad justamente asignada, computada como Q_{i}=
\gamma_{i}\cdotR_{i}/W, a partir de la cantidad del
lado derecho de la ecuación (2) para cada célula en el conjunto
miembros activos. La capacidad actualizada se usa en la asignación
de velocidad de trasmisión siguiente. El programador de canal 12
determina entonces si todos los usuarios programados en la lista de
prioridad tienen asignada una velocidad de trasmisión en el paso
230. Si la lista de prioridad no esta vacía, el programador de canal
12 vuelve al paso 216 y asigna una velocidad de transmisión de datos
al usuario programado con la próxima prioridad más alta. El bucle de
asignación se repite hasta que la lista de prioridad no contenga
usuarios programados. Si la lista de prioridad esta vacía, el
proceso de asignación termina en el estado 232.
En la realización alternativa, la atribución de
capacidad de enlace ascendente puede también realizarse por una
atribución de capacidad a los usuarios programados en vez de una
asignación de un máximo velocidad de trasmisión programada. En esta
realización, el programador de canal 12 atribuye una capacidad de
enlace ascendente a los usuarios programados. La capacidad
destinada, Q_{i}, se encamina al elemento selector 14 que computa
la velocidad de trasmisión máxima programada basándose en la
capacidad atribuida y en el punto de ajuste del usuario programado
(p. ej. R_{i}=Q_{i}W/\gamma_{i}). En esta
realización, el elemento selector 14 puede asignar nuevas
velocidades máximas de trasmisión programadas para los usuarios
programados en cada trama del período programación basándose en los
cambios en el punto de ajuste de los usuarios programados. Esto
permite al elemento selector 14 para mantener una comunicación de
calidad para las tareas programadas y no programadas en el enlace
ascendente manteniendo la interferencia a un nivel aceptable. Pueden
contemplarse otras realizaciones para asignar la capacidad de enlace
ascendente y están dentro del alcance de la presente invención.
La capacidad disponible para cada célula puede
también atribuirse a los usuarios programados sin el empleo de un
bucle. Por ejemplo, la capacidad disponible de enlace ascendente
puede atribuirse según una función de ponderación. La función de
ponderación puede basarse en la prioridad de los usuarios
programados y/o en algunos otros factores.
La lista de prioridad determina la atribución de
la capacidad de enlace ascendente a los usuarios programados. A un
usuario programado con una prioridad más alta se atribuye más
capacidad que a uno con una prioridad inferior. Aunque es preferible
atribuir la capacidad en un orden basado en la prioridad del usuario
programado, esta no es una limitación necesaria. El recurso
disponible puede atribuirse en cualquier orden, y todo están dentro
del alcance de la presente invención.
La programación de velocidad de enlace ascendente
de la presente invención puede realizarse continua, periódicamente,
o de una manera alternada. Si la programación se realiza continua o
periódicamente, el intervalo programación se selecciona de forma tal
que la capacidad del enlace ascendente de las células se utiliza
totalmente en la duración del período programación. Este objetivo
puede logrado con las realizaciones siguientes. Pueden contemplarse
otras realizaciones que son variaciones o combinaciones de las
realizaciones siguientes y están dentro del alcance de la presente
invención.
En la realización primera, la programación (o
atribución de capacidad) se realiza cada trama. Esta realización
permite al programador de canal 12 ajustar dinámicamente la
velocidad de trasmisión máxima programada del usuario programado a
cada trama para utilizar completamente la capacidad disponible para
cada célula en la red. Se requiere más procesamiento para asignar la
velocidad de trasmisión máxima programada en cada trama. También se
requiere más sobrecarga para transmitir la información de
programación necesaria a cada usuario programado en cada trama.
Además, las estaciones remotas 6 pueden ser requeridas para que
provean más frecuentemente información al programador de canal 12 en
lo que concierne a su potencia de trasmisión real, a su máxima
potencia de trasmisión, y a sus capacidades.
En la segunda realización, la programación se
realizar cada K tramas, donde K es un entero mayor de uno. Para cada
intervalo de programación, el programador de canal 12 asigna la
velocidad de trasmisión máxima programada para cada usuario
programado. En la realización ejemplar, la máxima velocidad de
trasmisión programada puede calcularse empleando un valor alto de
P_{max} en la ecuación (2). Además, la velocidad de trasmisión
máxima programada puede calcularse usando un valor inferior para el
punto de ajuste que el punto de ajuste \gamma_{i} para el
anterior período de programación. Los usuarios programados son
notificados. En la realización ejemplar, el programa de la máxima
velocidad de transmisión programado se transmite a los usuarios
programados una vez por período de programación. Las transmisiones
de datos a las tasas de transmisión de alta velocidad se produce un
número predeterminado de tramas después, como trata más adelante. La
velocidad de trasmisión máxima programada para las tareas
programadas es atribuida por el programador de canal 12 para la
duración del período programación. Durante un período programación,
si la capacidad de las células no soporta la transmisión de datos a
la velocidad de trasmisión máxima programada, el programador de
canal 12 puede conducir la transmisión de datos a velocidad de
transmisión inferior.
Durante un período programación, cada estación
remota 6 tiene permiso para transmitir a una velocidad de hasta su
velocidad de trasmisión máxima programada. Si la estación remota 6
no es capaz de transmitir a la velocidad de trasmisión máxima
programada, la estación remota 6 puede notificar a la célula la
transmisión de datos a un valor inferior de transmisión. La estación
remota 6 entonces concurrentemente, o enseguida de esto, transmite
datos a la velocidad de transmisión inferior. Asimismo, si la
capacidad del enlace ascendente para las células no soporta la
transmisión de datos a la velocidad de trasmisión máxima programada,
el programador de canal 12 conduce la transmisión de datos a una
velocidad de transmisión inferior.
La segunda realización es preferible a la primera
realización por varias razones. En el enlace ascendente existe un
retardo de programación desde el momento en que los datos están
disponibles para la estación remota 6 hasta el momento de la
transmisión de datos a velocidad de trasmisión de alta velocidad. En
la realización ejemplar, el retardo de programación puede ser de
hasta siete tramas de duración. El retardo de programación incide en
el grado de reacción del programador de canal 12 a cambios en la
capacidad de enlace ascendente. Cuando el enlace ascendente está
poco cargado, permitiendo a la estación remota 6 transmitir a
cualquier velocidad, hasta la velocidad de trasmisión máxima
programada, reduce el retardo de programación. Cuando la estación
remota 6 no tiene más datos para transmitir, la estación remota 6
puede reducir inmediatamente la velocidad de trasmisión y, así,
reducir la interferencia de enlace ascendente a otras estaciones
remotas 6. Además, los recursos de procesamiento de señal y de
potencia de transmisión no están limitados en la célula como en la
estación remota 6. Por tanto, la célula puede demodular a la
velocidad de trasmisión máxima programada sin una penalización
importante de rendimiento.
La segunda realización también tiene la ventaja
de requerir menos sobrecarga para transmitir el programa de
velocidad de trasmisión máxima programada a los usuarios
programados. En la primera realización, la información de
programación se transmite en cada trama a los usuarios programados.
Una porción del recurso de enlace ascendente se destina así a esta
sobrecarga. En la segunda realización, la información programación
se transmite una vez por período de programación a los usuarios
programados. Por ejemplo, si el intervalo programación es de diez
tramas, la segunda realización requiere ligeramente más de 1/10 de
sobrecarga que la realización primera mientras mantiene incluso la
utilización eficiente del enlace ascendente. La reasignación de
velocidad de trasmisión, a ser tratada más adelante, puede
realizarse en cada trama en el período programación para permitir al
programador de canal 12 reasignar dinámicamente la velocidad de
trasmisión en cada trama. La sobrecarga adicional necesaria para
transmitir la programación de las velocidades de transmisión
temporales es mínima, ya que solo se reasigna la velocidad de
trasmisión a una fracción de los usuarios programados en cada trama.
En efecto, solo son reasignados los suficientes usuarios programados
de forma que todas las células en la red operen a menos de la
capacidad total de enlace ascendente disponible para las
células.
Alternativamente, en la tercera realización, la
programación de velocidad de enlace ascendente de la presente
invención puede ser alternada. En esta realización, la programación
puede ser provocado por varios eventos. Por ejemplo, el programador
de canal 12 puede realizar la programación de enlace ascendente
cuando se reciba una petición para transmisión de datos a alta
velocidad o cuando se complete una transmisión programada de datos
de alta velocidad por la estación remota 6.
El programador de canal 12 tiene conocimiento de
la cantidad de datos a ser transmitidos por cada estación remota 6 y
de la velocidad de trasmisión máxima programada. Típicamente, la
estación remota 6 transmite a la velocidad de trasmisión máxima
programada excepto en circunstancias atenuantes, p. ej. carencia de
potencia de trasmisión disponible. Así, el programador de canal 12
es capaz de determinar cuando se completa la transmisión de datos a
alta velocidad. Tras la terminación de una transmisión programada
por la estación remota 6, el programador de canal 12 puede realizar
la programación y asignar la capacidad de enlace ascendente a otras
estaciones remotas 6. La programación de la máxima velocidad de
transmisiones programada se determina solo a estaciones remotas 6 a
las que se ha asignado o reasignado una velocidad de trasmisión.
La programación de velocidad de enlace ascendente
de la presente invención puede ser realizada por el programador de
canal 12 para todas las células en la red CDMA. Esta realización
permite al programador de canal 12 programar efectivamente
transmisiones de datos de alta velocidad para estaciones remotas 6
que están en transferencia flexible y están en comunicación con
múltiples células. Programar para la red completa es más complejo a
causa de las diversas interacciones entre células y estaciones
remotas 6. En la realización alternativa, para simplificar la
programación, las tareas programadas pueden dividirse en dos
categorías, específicamente, tareas programadas desde estaciones
remotas 6 que están en transferencia flexible y tareas programadas
desde estaciones remotas 6 que no están en transferencia flexible.
En esta realización, la programación de velocidad de enlace
ascendente para estaciones remotas 6 que están en comunicación con
una única célula puede realizarse al nivel de célula. Las estaciones
remotas 6 que están en comunicación con múltiples células pueden ser
programadas por el programador de canal 12. La presente invención es
aplicable a todas las realizaciones de programación de velocidad de
enlace ascendente, incluyendo programación centralizada,
programación distribuida, y cualesquiera combinaciones de las
mismas.
En la primera realización descrita más arriba,
donde la programación de velocidad de enlace ascendente se realiza
cada trama, la capacidad de enlace ascendente puede reasignarse
durante el período programación para casar la demanda de enlace
ascendente con la capacidad disponible. Aunque que la capacidad se
asigna cada trama, el retardo de programación puede haber resultado
en una distribución de capacidad subóptima. Durante el retardo de
programación, el estado del sistema puede haber cambiado. Además,
los pronósticos iniciales pueden no haber sido precisos y pueden
requerir modificación.
En la segunda realización, donde la programación
se realizar cada K tramas, la velocidad de trasmisión puede ser
reasignada durante el período programación para equiparar la demanda
de enlace ascendente con la capacidad disponible de enlace
ascendente. En la realización ejemplar, la transmisión de datos se
produce a o por debajo de la velocidad de trasmisión máxima
programada para la duración del período programación, sin el uso de
la rutina de reasignación de velocidad de trasmisión. Esto
simplifica la rutina programación pero puede resultar en un
E_{b}/(N_{o}+I_{o}) inferior que puede degradar la calidad de
la comunicación. En la realización preferida, las velocidades de
transmisión máximas programadas pueden ser reasignadas en cada trama
para mantener una comunicación de calidad.
Durante el período programación, si la capacidad
del enlace ascendente para las células no soporta las transmisiones
de datos a velocidad de trasmisión máxima programada, el programador
de canal 12 dirige las transmisiones de datos a velocidad de
transmisión inferior. Para cada trama en que la capacidad del enlace
ascendente para las células sea inadecuada para atender la demanda
por las tareas programadas y no programadas, el programador de canal
12 determina la cantidad de aumento en la demanda de enlace
ascendente y la capacidad disponible de enlace ascendente. El
programador de canal 12 asigna entonces velocidades de trasmisión
inferiores para algunos o todos los usuarios programados de forma
tal que la capacidad requerida por los usuarios no exceda de la
capacidad total disponible para las células. En la realización
ejemplar, las velocidades inferiores de transmisión se denominan
como velocidades de transmisión temporales y se usan para una sola
trama. Para las tramas siguientes en el período programación se
emplean las velocidades de trasmisión máximas programadas a menos se
modifiquen nuevamente por el programador de canal 12.
El programador de canal 12 puede intentar también
minimizar la reasignación de velocidad de trasmisión aumentando la
capacidad total disponible para las células. Se puede conseguir
aumentar la capacidad total bajando las velocidades de transmisión
de los usuarios no programados (p. ej. limitando la velocidad de
transmisión de los usuarios de voz a velocidades inferiores).
En la realización ejemplar, la reasignación de
velocidad de trasmisión se realiza cada trama para asegurar que la
capacidad requerida para las tareas programadas y no programadas
para cada célula sea menor que la capacidad total de enlace
ascendente disponible para las células. La programación de las
velocidades de transmisión temporales se transmite a los usuarios
programados que han sido reasignados con velocidades de transmisión
temporales. Para cada trama, el usuario programado verifica que la
velocidad de trasmisión no ha sido reasignada. A cada trama dentro
del período programación, cada usuario programado transmite datos a
o por debajo la velocidad de trasmisión máxima programada o de la
velocidad de transmisión temporal.
La reasignación de velocidad de trasmisión se
ilustra mediante el diagrama de flujo mostrado en la Fig. 9. El
programador de canal 12 arranca en el estado 240. En el paso
primero, paso 242, el programador de canal 12 crea una lista de
células en la red para las que la capacidad requerida de enlace
ascendente para las tareas programadas y no programadas exceda la
capacidad total disponible para la célula. El programador de canal
12 calcula la capacidad total de enlace ascendente disponible para
cada célula en la red CDMA usando la ecuación (2) en el paso 244.
Luego, el programador de canal 12 crea la lista de prioridad de
todos los usuarios programados que están en comunicación con por lo
menos una célula en la lista de células y a los que se ha asignado
una velocidad de trasmisión para el actual período programación en
el paso 246. Los usuarios programados en la lista de prioridad se
denominan como usuarios programados afectados. El programador de
canal 12 entra entonces en un bucle y reasigna la velocidad de
trasmisión de algunos o todos los usuarios programados afectados
según la lista de prioridad y la lista de célula.
En el paso primero dentro del bucle de
reasignación de velocidad de trasmisión, el programador de canal 12
selecciona el usuario programado afectado con prioridad más alta en
el paso 248. El programador de canal 12 identifica entonces las
células que soportan al usuario programado afectado por transmisión
de datos a alta velocidad. Estas células se denominan como células
seleccionadas. Luego, el programador de canal 12 calcula el máximo
de velocidad de trasmisión soportable por el usuario programado
afectado por cada célula seleccionada en el paso 250. Para asegurar
que la capacidad de enlace ascendente asignada a este usuario
programado puede ser proporcionada por cada célula seleccionada, el
programador de canal 12 selecciona la mínima velocidad de
transmisión a partir de la lista de velocidades de trasmisión
máximas soportables y de la velocidad de trasmisión máxima
programada en el paso 252. La velocidad de transmisión mínima
seleccionada se define como velocidad de transmisión temporal. En la
realización ejemplar, la velocidad de transmisión temporal es
inferior que la velocidad de trasmisión máxima programada y solo es
asignada al usuario programado para la próxima trama en el paso 254.
El usuario programado afectado se quita de la lista de prioridad en
el paso 256. La capacidad total disponible de enlace ascendente para
cada célula seleccionada se actualiza entonces en el paso 258 para
reflejar la capacidad destinada al usuario programado afectado
justamente quitado de la lista de prioridad. El programador de canal
12 actualiza entonces la lista de célula y quita las células para
las que la capacidad total de enlace ascendente es cero en el paso
260. Después, el programador de canal 12 determina si la lista de
célula está vacía en el paso 262. Si la lista de célula no está
vacía, el programador de canal 12 determina si la lista de prioridad
está vacía en el paso 264. Si la lista de prioridad no está vacía,
el programador de canal 12 vuelve al paso 248 y reasigna una
velocidad de transmisión de datos al usuario programado afectado con
la próxima prioridad más alta. El bucle de reasignación de velocidad
de trasmisión continúa hasta que la lista de célula o la lista de
prioridad está vacía. Si la lista de célula o la lista de prioridad
está vacía, el proceso de reasignación de velocidad de trasmisión
termina en el estado 266.
El programador de canal 12, el elemento selector
14, o la célula puede también temporalmente asignar velocidades de
trasmisión inferiores a estaciones remotas 6 si el FER en la célula
es alto o si la potencia total recibida medida P_{total} está por
encima de un umbral predeterminado. Las velocidades de transmisión
temporales se pueden enviar inmediatamente a las estaciones remotas
6, sin tener que a esperar al próximo período de programación, y las
transmisiones de datos a las velocidades de transmisión temporales
pueden producirse inmediatamente o enseguida a partir de ahí. Esto
reduce el retardo de procesado y permite programador de canal 12 o a
la célula tomar acción rápida para mejorar la calidad de la
comunicación sobre el enlace ascendente.
La velocidad de trasmisión máxima programada
representa un permiso dado por el programador de canal 12 a la
estación remota 6 para transmitir hasta esa velocidad de trasmisión
máxima programada. La estación remota 6 puede transmitir a
velocidades de transmisión inferiores. Si la estación remota 6
determina que su potencia de trasmisión disponible no soporta la
transmisión de datos a la velocidad de trasmisión máxima programada,
la estación remota 6 puede enviar un mensaje de reducción de
velocidad a todas las células en comunicación con la estación remota
6. El mensaje de reducción de velocidad indica la velocidad de
transmisión inferior que la estación remota 6 se propone usar. En la
realización ejemplar, la estación remota 6 transmite a la velocidad
de trasmisión inferior en la misma trama que se trasmite el mensaje
de reducción de velocidad o un número prefijado de tramas después.
Al permitir a la estación remota 6 disminuir unilateralmente la
velocidad de trasmisión, sin que tenga que ser reasignada por el
programador de canal 12, se reduce el retardo de proceso y se mejora
la calidad de las comunicaciones sobre el enlace ascendente. Es
preferible que la estación remota 6 trasmita a la velocidad de
trasmisión máxima programada ya que la capacidad del enlace
ascendente ya ha sido asignada. La transmisión de datos a velocidad
de transmisión inferior puede resultar en una subutilización de la
capacidad de enlace ascendente.
Alternativamente, si la estación remota 6
determina que su potencia de trasmisión disponible soporta la
transmisión de datos a una velocidad de transmisión más alta y el
tamaño de cola es largo, la estación remota 6 puede pedir un aumento
de velocidad durante el período programación. La petición de
velocidad de transmisión superior puede transmitirse a todas las
células que soportan a la estación remota 6 en transferencia
flexible. Si cualquier de las células determina que la capacidad de
enlace ascendente para esa célula está completa, la petición para
una velocidad de transmisión más alta se deniega. De otra manera, la
petición se encamina al programador de canal 12 que puede considerar
la petición durante el período programación.
Cada estación remota 6 está limitada por la
máxima potencia de transmisión disponible. La máxima potencia de
transmisión se determina por las regulaciones FCC, la capacidad de
batería, y la interferencia a otras estaciones remotas 6 en la red
CDMA. La estación remota 6 requiere que E_{bi}, energía por bit,
para transmitir datos a la célula para el nivel necesario de
rendimiento. Para la comunicación de voz el 1% de FER es un nivel
aceptable de rendimiento pero el requerimiento para la comunicación
de datos puede ser más estricto. La limitación de potencia que debe
ser satisfecha por cada estación remota 6 es:
\vskip1.000000\baselineskip
(3)E_{bi}
\cdot
R_{i}<P_{max,i}
donde
E_{bi} = energía de transmisión requerida por
bit por la iésima estación remota,
R_{i} = velocidad de trasmisión de la iésima
estación remota, y
P_{max, i} = máxima potencia de trasmisión
disponible a la iésima estación remota.
Sobre el enlace ascendente, la relación energía
por bit a interferencia mas ruido E_{b}/(N_{o}+I_{o}), como se
ha medido en la célula, para cada estación remota 6 se controla de
forma tal que se mantiene el nivel necesario de rendimiento mientras
se minimiza la potencia transmitida de la estación remota 6. Este
control de potencia es crítico en el enlace ascendente porque la
potencia de trasmisión de cada estación remota 6 es una
interferencia a otras estaciones remotas 6 en la red CDMA.
Minimizando la potencia transmitida se reduce la interferencia y
aumenta la capacidad de enlace ascendente.
Como la estación remota 6 se mueve por la red,
los efectos multivía y desvanecimiento alteran drásticamente el
E_{b}/(N_{o}+I_{o}) de la señal recibida en la célula. En
efecto, la variación dinámica en el E_{b}/(N_{o}+I_{o})
recibido puede ser más de 60 dB durante una comunicación. Para
luchar contra esta variación amplia, cada estación remota 6 mantiene
un mecanismo de control de potencia que ajusta dinámicamente la
potencia de trasmisión para luchar contra los cambios en estado del
canal. Para el sistema CDMA conforme al estándar IS - 95A, a cada
estación remota 6 se permite un rango de 60 dB para el control de
potencia de enlace ascendente y la potencia de trasmisión se puede
aumentar o reducir en 1 dB cada 1.25 mseg.
La potencia de trasmisión de estación remota 6 es
reducida a partir de la potencia de trasmisión máxima para mantener
el margen de maniobra. El margen de maniobra permite al mecanismo de
control de potencia de estación remota 6 ajustar la potencia de
trasmisión para luchar contra cambios en el estado de canal y para
tener en cuenta las de variaciones en la velocidad de trasmisión de
las tareas no programadas. Por lo tanto, la ecuación (3) puede
expresarse como:
(4)E_{bi}
\cdot R_{i} < \alpha \cdot
P_{max,i}
donde \alpha es la fracción de la
potencia de trasmisión que se reserva para respaldo. Por ejemplo, si
se reserva la mitad de la máxima potencia de trasmisión para
respaldo, entonces \alpha = 0.5 (3 dB de potencia de respaldo). La
energía requerida por bit E_{bi} puede predecirse a partir de la
potencia de transmisión P_{i} y de la velocidad de
transmisión R_{i} para el anterior período de programación como se
indica a
continuación:
(5)\hat{E}_{bi} =
(\underline{P}_{i}/\underline{R}_{i}) \cdot \delta
(\underline{R}_{i},
R_{i})
donde Ê_{bi} es la energía por
bit pronosticada requerida para el período de programación próximo,
\delta(R_{i}, R_{i}) es el factor de corrección a usar
si la velocidad de transmisión anterior Ri y la velocidad de
transmisión programada tienen diferente energía por bit requerida.
La tasa de error de trama (FER) puede también se toma en cuenta para
pronosticar la energía por bit requerida. Específicamente, la
energía por bit pronosticada puede aumentarse si la FER es alta o
disminuirse si la FER es baja. Así, la ecuación (5) se convierte
en:
(6)\hat{E}_{bi} =
(\underline{P}_{i})/\underline{R}_{i} \cdot f(P_{e})) \cdot
\delta (\underline{R}_{i},
R_{i})
\newpage
donde Pe es la FER y
f(P_{e}) es una función de P_{e}. f(P_{e}) puede
implementarse como una ecuación o como una tabla de búsqueda. En
general, f(P_{e}) es un valor positivo y aumenta según Pe
disminuye. Combinando la ecuación (4) y la (6), la velocidad de
transmisión máxima que puede asignarse a la estación remota 6 con
base en la potencia de trasmisión disponible, la potencia de
respaldo, y la energía por bit predicha requerida por la que
estación remota 6 se convierte
en:
\vskip1.000000\baselineskip
(7)R_{max,i} =
(P_{max,i} \cdot
\alpha)/\hat{E}_{bi}
\vskip1.000000\baselineskip
La ecuación (7) puede calcularse en la estación
remota 6 y la velocidad de transmisión máxima R_{max} puede ser
usada por la estación remota 6, conjuntamente con el tamaño de cola,
para determinar la velocidad de transmisión pedida.
Alternativamente, la estación remota 6 el máximo puede transmitir
potencia de transmisión máxima P_{max,i}, la energía pronosticada
requerida por bit Ê_{bi} y el tamaño de cola al programador de
canal 12 para la consideración en la asignación de velocidad de
trasmisión a la estación remota 6.
La capacidad del enlace ascendente en un sistema
CDMA es determinada predominantemente por la interferencia que cada
estación remota 6 ocasiona a otras estaciones remotas 6. Esto es
porque cada estación remota 6 expande los datos sobre el ancho de
banda de sistema y transmite la señal sobre la misma banda de
frecuencia. La célula recibe la potencia transmitida por todas las
estaciones remotas 6 y demodula la señal de cada estación remota 6.
La potencia total recibida por la célula desde M estaciones remotas
6, para las tareas programadas y no programadas, pueden expresarse
como:
(8)P_{total} =
P_{r} +
\sum\limits^{M}_{i=1}P_{i}
donde
P_{total} = potencia total recibida por la
célula,
P_{r} = potencia recibida por la célula que no
es de las mismas tareas programada de célula,
P_{i}= potencia recibida de la tarea programada
de la iésima estación remota, y
M = número de estaciones remotas programadas
transmitiendo.
El E_{b}/(N_{o}+I_{o}) para una estación
remota determinada 6 es dado por:
\vskip1.000000\baselineskip
(9)X_{i}
\frac{E_{bi}}{N_{o} + I_{o}} = \frac{W}{R_{i}} \cdot
\frac{P_{i}}{R_{i}} \cdot \frac{P_{i}}{P_{r} + \sum\limits^{M}_{d
\neq i}
P_{d}}
donde
E_{bi} = energía por bit para la iésima
estación remota,
N_{o}= densidad de ruido de fondo del sistema,
y
I_{o} = interferencia a la señal recibida desde
la iésima estación remota por otras fuentes en el sistema.
Cada estación remota 6 requiere diferente
E_{b}/(N_{o}+I_{o}) para el nivel necesario de rendimiento.
De hecho, una estación remota particular 6 puede requerir diferente
E_{b}/(N_{o}+I_{o}) en diferentes momentos durante una
comunicación con la célula. El factor principal que afecta al
E_{b}/(N_{o}+I_{o}) requerido es el estado del canal. Por
ejemplo, la velocidad a que estación remota 6 se mueve por la red
CDMA afecta a la cantidad de desvanecimiento y, por lo tanto, al
estado de canal. A la baja velocidad, el mecanismo de control de
potencia es efectivo para contrarrestar el desvanecimiento lento y
el E_{b}/(N_{o}+I_{o}) requerido es bajo. A alta velocidad,
el control de potencia no es efectivo en contrarrestar el
desvanecimiento rápido y el efecto de intercalación es cada vez más
beneficioso. A una velocidad intermedia, el
E_{b}/(N_{o}+I_{o}) requerido es el más alto porque ni el
control de potencia ni la intercalación es tan efectivo. También
otros factores pueden efectuar al estado de canal y, por tanto, al
E_{b}/(N_{o}+I_{o}) requerido.
\newpage
Combinando las ecuaciones (8) y (9) y aproximando
el término sumatorio en el denominador de la ecuación (9) con el
término sumatorio en la ecuación (8) da:
(10)P_{total}
= \frac{P_{r}}{1-\sum\limits^{M}_{i=1} X_{i}
\frac{R_{i}}{W}}
La potencia total recibida P_{total} es
altamente relacionada con la capacidad de enlace ascendente. El
término \sumX_{i}\cdot R_{i}/W en el denominador de la
ecuación (10) se relaciona con la carga del sistema. Según
\sumX_{i}\cdot R_{i}/W se aproxima a 1.0 en la ecuación
(10), P_{total} se aproxima al infinito, un punto operativo que no
puede ser alcanzado por el sistema. Cargas más altas sobre el enlace
ascendente resultan en un nivel más alto de interferencia. El nivel
más alto de interferencia fuerza a la estación remota 6 a transmitir
a potencia más alta para mantener el nivel necesario de rendimiento.
Como la potencia de trasmisión de cada estación remota 6 tiene un
límite superior, el límite superior P_{total} se limita a
garantizar la cobertura para las tareas no programadas. El punto
operativo P_{max} depende del diseño de sistema y está relacionado
con el E_{bi}/(N_{o}+I_{o}) alcanzable de estación remota 6
ubicada al borde de célula. El E_{bi}/(N_{o}+I_{o}) está
directamente relacionado al rendimiento FER. Operando a cargas más
altas da como resultado peor E_{bi}/(N_{o}+I_{o}) para los
usuarios no programados en el borde del área de cobertura y,
correspondientemente, FER más alto.
En la realización ejemplar, la célula contiene
dos bucles de control de potencia para cada estación remota 6 para
mantener el nivel necesario de rendimiento FER mientras disminuye la
interferencia a otras estaciones remotas 6. El primer bucle de
control de potencia, denominado bucle interior, ajusta la potencia
de trasmisión de estación remota 6 de forma tal que la calidad de
señal, medida por E_{bi}/(N_{o}+I_{o}) tal como se recibe en
la célula se mantiene en un punto de ajuste. La célula mide el
E_{bi}/(N_{o}+I_{o}) de la señal recibida y transmite una
señal de control a la estación remota 6 ordenando a la estación
remota 6 que aumente la potencia de trasmisión, con 1 dB de
incremento por paso, si el E_{bi}/(N_{o}+I_{o}) medido está
por debajo del punto de ajuste. Alternativamente, la célula ordena a
la estación remota 6 que disminuya la potencia de trasmisión si el
E_{bi}/(N_{o}+I_{o}) medido está por encima del punto de
ajuste. El bucle interior ajusta la potencia de trasmisión de la
estación remota 6 de forma tal que la potencia de trasmisión se
minimiza mientras se mantiene el E_{bi}/(N_{o}+I_{o}) medido
igual al punto de ajuste. El segundo bucle de control de potencia,
denominado bucle exterior, calibra el punto de ajuste de forma tal
que se mantiene el que nivel deseado de rendimiento, medido por la
tasa de error por trama (FER). La célula aumenta el punto de ajuste
si el FER medido es superior a un nivel predeterminado.
Inversamente, la célula disminuye el punto de ajuste si el FER es
inferior al nivel predeterminado. Para mantener estabilidad entre
los dos bucles, la constante de tiempo del bucle exterior se hace
más lenta que la del bucle interior. Además, la estación remota 6
puede utilizar un sistema de control de potencia en bucle abierto en
el que se ajusta su potencia de trasmisión según los cambios en la
potencia de las señales recibidas de enlace descendente.
El programador de canal 12 asigna la velocidad de
transmisión de datos para las tareas programadas para cada estación
remota 6 mientras mantiene P_{total} por debajo de P_{max}. El
E_{bi}/(N_{o}+I_{o}) o X_{i} requerido para la estación
remota 6 se puede pronosticar empleando el punto de ajuste
\gamma_{i} de la estación remota 6 para el período
programación anterior (X_{i} \cong
\gamma_{i}).
El punto de ajuste es un pronóstico bueno del E_{bi}/(N_{o}+I_{o}) requerido porque el bucle exterior mantiene el punto de ajuste en la calibración que produce el nivel deseado de rendimiento.
El punto de ajuste es un pronóstico bueno del E_{bi}/(N_{o}+I_{o}) requerido porque el bucle exterior mantiene el punto de ajuste en la calibración que produce el nivel deseado de rendimiento.
El punto de ajuste no es una estimación buena del
E_{bi}/(N_{o}+I_{o}) requerido en ciertas circunstancias
extremas. En la primera situación, la estación remota 6 transmite la
máxima potencia de trasmisión pero el FER es aún elevado. En este
caso, el bucle de control de potencia continuará aumentando el punto
de ajuste. En la segunda situación, la estación remota 6 está en
transferencia flexible con múltiples células y cada célula mide un
E_{bi}/(N_{o}+I_{o}) diferente. Para minimizar la
interferencia a otras estaciones remotas 6 en el sistema, la
estación remota 6 disminuye la potencia de trasmisión si cualquier
célula ordena que la estación remota 6 disminuya su potencia. Por lo
tanto, para las células con enlace ascendente más débil, el
E_{bi}/(N_{o}+I_{o}) medido es inferior que el punto de
ajuste. Y en la tercera situación, la velocidad de transmisión
actual y la velocidad de transmisión programada tienen diferentes
E_{bi}/(N_{o}+I_{o}) requeridos.
Cuando el E_{bi}/(N_{o}+I_{o}) medido es
inferior al punto de ajuste, el FER en la célula es probable que sea
alto. En esta situación, el bucle interior de control de potencia
intenta aumentar la potencia de transmisión para mantener el
E_{bi}/(N_{o}+I_{o}) medido en el punto de ajuste. Si esto
fracasa y se produce un FER excesivo, programador de canal 12
reconoce que el estado de canal está degradado y puede poner la
estación remota 6 en estado de espera hasta que el estado de canal
mejore.
La potencia P_{r} recibida por la célula que no
es de las mismas tareas programadas de célula puede ser pronosticada
a partir de medidas desde uno o más períodos anteriores de
programación restando la potencia recibida para las tareas
programadas de la potencia total recibida por la célula como
sigue:
(11)\hat{P}_{r} = P_{total}
\left(1 - \sum\limits^{M}_{i=1} r_{i}
\frac{R_{i}}{W}\right)
donde \hat{P}_{r} es
la potencia recibida pronosticada a la célula que no es de las
mismas tareas programadas de célula para el período de programación
próximo y P_{total} es la potencia total recibida por la célula
para el anterior período de programación. \hat{P}_{r}
también se puede predecir a partir de otras medidas de sistema.
Sustituyendo P_{r} en la ecuación (10) con \hat{P}_{r}
de la ecuación (11) y reordenando los términos, la capacidad del
enlace ascendente puede expresarse
como:
(12)\sum\limits^{M}_{i=1} r_{i} =
\frac{R_{i}}{W} \leq 1 - \frac{P_{total}}{P_{max}} \cdot
\left(1 \sum\limits^{M}_{i=1} r_{i}
\frac{R_{i}}{W}\right)
La ecuación (12) indica que la capacidad
disponible de enlace ascendente, p. ej. la velocidad de trasmisión
de datos que puede asignarse para el período programación próximo,
puede determinarse a partir de la información de los anteriores
períodos de programación. El término en el lado derecho de la
ecuación (12) indica la capacidad disponible de enlace ascendente
para el período programación próximo y se basa en la información del
anterior período de programación.
En la asignación de velocidad de transmisión de
datos para las tareas programadas, el valor de P_{max} se puede
usarse para ajustar la capacidad total de enlace ascendente a ser
programada para las estaciones remotas 6. P_{max} puede ajustarse
según las estadísticas de P_{total} o las estadísticas del FER.
Por ejemplo, si el FER promedio aumenta o el promedio P_{total}
es demasiado alto, el programador de canal 12 puede reducir
P_{max} para el período programación próximo, operando así el
enlace ascendente con una carga inferior para mejorar el FER.
En cualquier momento determinado, es posible que
todas las estaciones remotas 6 en una red CDMA estén en
transferencia flexible entre células. Cada estación remota 6 en
transferencia flexible se comunica con dos o más células
simultáneamente. El uso de la transferencia flexible en el sistema
CDMA se trata de forma detallada en la antes mencionada Patente US
No. 5,267,261.
En la asignación de una velocidad de trasmisión
máxima programada a la estación remota 6 en transferencia flexible,
el programador de canal 12 se asegura que cada célula que participa
en la transferencia flexible satisface la limitación de ecuación
(2). Al comienzo de cada intervalo programación, los elementos
selectores 14 envían el conjunto activo de miembros de cada estación
remota 6 en la red CDMA al programador de canal 12. El conjunto
activo de miembros contiene la lista de células en comunicación con
la estación remota 6. Para cada célula en el conjunto de miembros
activos, el programador de canal 12 calcula la máxima velocidad de
transmisión que puede ser soportada por la célula. Las velocidades
de transmisión máximas soportables de todas las células en el
conjunto de miembros activos forma una lista de posibles velocidades
de transmisión de datos. Como la ecuación (2) debe satisfacerse para
todas las células, la velocidad de transmisión de datos mínima de la
lista de velocidad de transmisión máxima soportable satisface la
limitación de ecuación (2) para todas las células. Por tanto, la
velocidad de transmisión máxima que puede asignarse a una estación
remota particular 6 es el mínimo de la lista de velocidad de
transmisión máxima soportable.
En la presente invención, el tamaño de cola de
estación remota 6 se toma en consideración en la asignación de
velocidad de trasmisión máxima programada. El tamaño de cola es
indicador de la cantidad de datos a transmitir por la estación
remota 6 como del tiempo que la estación remota 6 recibe los datos.
Al comienzo de cada período de programación, el tamaño de cola de
todas las tareas programadas se envía al programador de canal 12. El
programador de canal 12 asigna una alta velocidad de transmisión
según el tamaño de cola. Por ejemplo, el programador de canal 12
puede asignar una velocidad de transmisión de alta velocidad solo si
el tamaño de cola está por encima de un umbral predeterminado.
Alternativa o adicionalmente, el programador de canal 12 puede
asignar una transmisión de alta velocidad si la tasa de cambio en el
tamaño de cola está por encima de otro umbral predeterminado.
Además, el programador de canal 12 puede asignar una transmisión de
alta velocidad si el tamaño de cola de estación remota 6 se acerca
el tamaño máximo de cola. Al respecto, el programador de canal 12
puede ayudar a las estaciones remotas 6 que se acercan a su límite
de capacidad de almacenamiento.
En la realización ejemplar, el programador de
canal 12 asigna la velocidad de transmisión mínima de forma que los
datos en la cola puedan transmitirse durante el período de
programación de trama K. Si el tamaño de cola es pequeño, el
programador de canal 12 ignora la tarea ya que la pequeña cantidad
de datos se puede transmitir dentro de la velocidad de transmisión
no programada máxima que se asigna a cada estación remota 6 en
comunicación con una célula.
Existe un retardo de programación a partir del
tiempo en que los datos están disponibles para la estación remota 6
hasta el tiempo de la transmisión real de datos a velocidad de
trasmisión de alta velocidad. El retardo de programación se debe a
los retardos de proceso, que, en la realización ejemplar, pueden
tener duración de siete tramas. En la realización ejemplar, el
tamaño de cola se transmite al programador de canal 12 al comienzo
de cada período de programación. El programador de canal 12 ajusta
el tamaño de cola para tomar en cuenta cualquier cambio predecible
en el tamaño de cola durante el retardo de programación.
Específicamente, los datos que van a ser transmitidos a la célula
durante el retardo de programación y los nuevos datos que se conoce
que llegarán durante el retardo de programación se consideran en el
ajuste del tamaño de cola. Además, los datos que se van a trasmitir
se toman en cuenta también en el pronóstico de tamaño de cola.
La cantidad de datos transmitidos durante el
retardo de programación puede ser pronosticada sumando la velocidad
de trasmisión máxima programada que se asigna a la estación remota 6
para cada trama en el retardo de programación. Este es un ajuste
moderadamente preciso del tamaño de cola ya que, en la mayoría de
los casos, la estación remota 6 transmite a la velocidad de
trasmisión máxima programada. Si la estación remota 6 transmite a
una velocidad de transmisión inferior, p. ej. quizá debido a una
inadecuada potencia de trasmisión, el tamaño de cola real es mayor
que el tamaño de cola ajustado. La transmisión de datos adicionales
en la cola puede programarse en el subsiguiente período de
programación.
En referencia a la Fig. 10, en la trama k, la
estación remota 6 mide el tamaño de cola de datos a transmitir. En
la trama k+1, la estación remota 6 envía el tamaño de cola al
programador de canal 12. A causa del retardo de programación, el
programador de canal 12 sabe que la transmisión de datos a velocidad
de trasmisión de alta capacidad no se produce hasta la trama k+7. El
programador de canal 12 también sabe que algunos de los datos en la
cola se transmiten durante el retardo de programación, el tiempo
entre la trama k+1 y la trama k+6. La transmisión de datos durante
el retardo de programación está a o por debajo de la velocidad de
trasmisión máxima programada asignada a las tramas k+1 a k+6. Por lo
tanto, el programador de canal 12 ajusta el tamaño de cola como
aparece en la trama k+7, restando la cantidad de datos a trasmitir
durante la trama k+1 a la trama k+6. Los datos que el programador de
canal 12 conoce llegarán entre las tramas k+1 y k+6 a la estación
remota 6, se agregan al tamaño calculado de cola.
El método y el aparato de programación de
velocidad de enlace ascendente de la presente invención pueden
aplicarse a cualquier sistema de comunicación capaz de transmisión
de datos de velocidad variable. Por ejemplo, la presente invención
es aplicable a un sistema CDMA, a un sistema GLOBALSTAR, a un
sistema de acceso múltiple por división de tiempo (TDMA), o un
sistema de acceso múltiple por división de frecuencia (FDMA). La
aplicación de la presente invención a un sistema CDMA o a los otros
sistemas de comunicación de velocidad variable, usando el concepto
de un canal único de velocidad variable, o canales múltiples con una
velocidad fija, o una combinación de canales de velocidad fija y
variable, están dentro del alcance de la presente invención.
En la primera realización, la transmisión de
datos a alta velocidad se produce sobre un canal único de velocidad
variable. Durante la iniciación de una llamada con la célula, a la
estación remota 6 se asigna la velocidad de transmisión máxima no
programada de 1 (o 9.6 Kbps) sobre el canal de velocidad variable.
Por lo tanto, la estación remota 6 puede transmitir transmisiones no
programadas a cualquier velocidad hasta 1, incluyendo velocidad 1/8,
1/4, 1/2 y 1. A la estación remota 6 no se permite que transmita a
velocidades de transmisión mayores a menos que se permita por el
programador de canal 12. Al canal de velocidad variable usado de
esta forma se denomina también como canal de tráfico en esta
especificación. Para la transmisión de datos a alta velocidad, a la
estación remota 6 puede asignarse una velocidad de trasmisión máxima
programada mayor de 1. La estación remota 6 puede entonces
transmitir a velocidades mayores, hasta la velocidad de trasmisión
máxima programada, para la transmisión de datos a alta
velocidad.
En la segunda realización, la transmisión de
datos a alta velocidad se produce sobre múltiples canales,
denominado como canal de tráfico y canal de código secundario. El
canal de tráfico se asigna a cada estación remota 6 durante el
establecimiento de llamada con una célula y permite la transmisión
no programada hasta una velocidad máxima de transmisión no
programada de 1. Los canales de código secundario pueden ser canales
de velocidad fija o variable. El concepto e implementación de
canales de código secundario para uso en transmisión de datos a alta
velocidad se describen de forma detallada en la Patente US No.
6,335,9 titulada "Método y aparato para programación de velocidad
de enlace descendente", publicada el 11 de Febrero de 1997,
asignada al cesionario de la presente invención.
En la realización ejemplar, el programador de
canal 12 iguala la velocidad de trasmisión máxima programada a un
conjunto de canales de código secundarios. La estación remota 6 es
dirigida para que transmita datos sobre los canales asignados de
código secundario. La identidad de los canales asignados de código
secundario se transmite a la estación remota 6 en una de las tres de
realizaciones. En la realización primera, la identidad de cada canal
de código secundario se transmite a la estación remota 6 en cada
período de programación. Esto requiere sobrecarga mayor pero permite
la mayor flexibilidad.
En la segunda realización, los canales de código
secundarios se agrupan en conjuntos de canal, con cada conjunto de
canal definido por una agrupación única de canales de código
secundario. La definición de los conjuntos de canal se transmite a
la estación remota 6 durante la etapa de establecimiento de llamada
de una comunicación con una célula o durante la etapa de
establecimiento de llamada de una transferencia flexible. El
programador de canal 12 asigna la velocidad de trasmisión máxima
programada y selecciona un conjunto de canal que corresponde a la
velocidad de trasmisión máxima programada. La identidad del conjunto
de canal se transmite a la estación remota 6. Esta realización
requiere menos sobrecarga que la realización primera ya que se
transmite solo la identidad del conjunto de canal, y no la identidad
de cada canal de código secundario, a la estación remota 6.
La tercera realización es un subconjunto de la
segunda realización. Cada conjunto de canal es definido por un
código Walsh y el miembro de conjunto de canal N se compone de los
canales de código secundario 1 a N. La velocidad de transmisión
asignada se iguala a un código Walsh y el código Walsh se
transmite a la estación remota 6. La velocidad más alta de
transmisión se iguala con más canales de código secundario y un
código Walsh superior. La estación remota 6 transmite datos sobre
todos los canales de código secundario asociados con el código
Walsh. Por ejemplo, el código Walsh 5 se iguala con los canales de
código secundario 1 a 5. Una asignación de código Walsh 5 indica
que la estación remota 6 puede transmitir datos sobre los canales de
código secundario 1 a 5. Si la estación remota 6 decide transmitir a
una velocidad inferior de transmisión, p. ej. usando tres canales de
código secundario, la estación remota 6 transmite código Walsh 3 a
la célula que indica la intención de transmitir sobre canales de
código secundario 1 a 3.
Para la segunda realización descrita arriba,
donde se produce transmisión de datos a alta velocidad sobre canales
de código secundario, la codificación y modulación de los canales de
código secundario para el enlace ascendente puede lograrse mediante
las realizaciones descritas más adelante. Pueden también emplearse
otras realizaciones para transmitir datos sobre el canal de código
secundario en el enlace ascendente. La primera realización se
describe de forma detallada en la Patente U.S. No. 5,930,230. El
codificador y el modulador se describen más adelante para facilitar
la comprensión de la presente invención.
El diagrama de bloques ejemplar de codificador 72
de la primera realización se muestra en la Fig. 4. La fuente de
datos 70 contiene la gran cantidad de información que va ser
transmitida a la célula. Los datos se suministran a un banco de
codificadores de canal BPSK y QPSK 104 y 106 mediante el DEMUX 102.
El DEMUX 102 demultiplexa los datos de la fuente de datos 70 a los
codificadores de canal BPSK o QPSK seleccionados 104 y 106. Los
codificadores de canal BPSK o QPSK 104 y 106 codifican y reordenan
los datos y suministran los datos codificados al modulador 74. El
tipo de codificador de canal a seleccionar, BPSK o QPSK, es
dependiente del diseño de sistema. Codificador 72 puede configurarse
con un banco de codificadores de canal BPSK 104, un banco de
codificadores de canal QPSK 106, o una combinación de codificadores
de canal BPSK y QPSK 104 y 106.
Dentro del Codificador de canal BPSK 104, los
datos de la fuente de datos 70 se dividen en las tramas de datos y
se suministran al generador de CRC 110. El generador de CRC 110
genera los bits de CRC para las tramas de datos, inserta los bits de
código de cola, y suministra los datos codificados CRC a un
codificador convolucional 112. El codificador convolucional 112
codifica de forma convolucional los datos codificados CRC. En la
realización ejemplar, el codificador convolucional 112 tiene una
longitud de limitación K=9 y es de velocidad 1/4, aunque pueden
usarse otras velocidades y longitudes de limitación. Un codificador
K=9, velocidad 1/4 suministra ganancia adicional de codificación
sobre codificadores de velocidad 1/2 y valor 1/3 usados en
transmisiones de enlace ascendente de datos de voz. El bloque
intercalador 114 recibe los bits codificados y reordena los bits
para proporcionar diversidad temporal. La diversidad temporal
esparce los errores de ráfaga recibidos por la célula y mejora el
rendimiento de decodificación Viterbi en la célula.
El repetidor de punto de arranque variable 116
recibe los datos intercalados y repite cada bit N_{B} número de
veces para proveer una velocidad constante de salida de símbolo de
307.2 Ksps. Según el estándar IS - 95A, cada trama de canal de es de
20mseg de largo y corresponde a 6,144 símbolos a la velocidad de
símbolo de 307.2 Ksps. Si el valor de N_{B} no es un entero, la
repetición final solo se realiza para una porción de los datos
codificados. En la realización ejemplar, el repetidor de punto de
arranque variable 116 usa un punto de arranque diferente para
comenzar la repetición de cada trama de datos. Los símbolos
resultantes repetidos se suministran a un mapeador BPSK 118 que
genera un valor +1 o -1 para cada símbolo repetido.
El codificador de canal QPSK 106 funciona de casi
la misma manera que el codificador de canal BPSK 104. Los datos de
la fuente de datos 70 se dividen en tramas de datos, se enrutan
mediante el DEMUX 102, y se suministran al generador CRC 130. El
generador CRC 130 codifica en bloques las tramas de datos y
suministra los datos codificados CRC a un codificador convolucional
132. El codificador convolucional 132 codifica de forma
convolucional los datos codificados CRC con un codificador de
velocidad 1/4, K=9, aunque puedan también usarse otras limitaciones
de longitudes y de velocidad. El bloque intercalador 134 recibe los
bits codificados, reordena los bits, y suministra los datos
intercalados al repetidor de punto de arranque variable 136. El
repetidor de punto de arranque variable 136 repite cada bit N_{Q}
número de veces para obtener una velocidad de salida de símbolos
fija de 614.4 Ksps. Los símbolos repetidos se proveen al mapeador
QPSK que agrupa los símbolos repetidos en dos y genera uno de cuatro
estados posibles para las salidas en fase (QPSK_{I}) y en
cuadratura (QPSK_{Q}). Por ejemplo, una agrupación de símbolos
repetidos (0,0) puede corresponder a QPSK_{I} = -1 y QPSK_{Q}
= -1, una agrupación de símbolos repetidos (0,1) puede corresponder
a QPSK_{I} = -1 y QPSK_{Q} = +1, y así sucesivamente. La
velocidad de símbolos en las salidas QPSK_{I} y QPSK_{Q} es
307.2 Ksps.
En una implementación alternativa de la primera
realización, los datos de la fuente de datos 70 se suministran
directamente al generador CRC 110 que genera los bits de CRC para
las tramas de datos que están siendo transmitidos. Los datos
codificados CRC se suministran a un codificador convolucional 112
que de forma convolucional codifica los datos codificados CRC. Los
bits codificados se suministran a un intercalador de bloque 114 que
reordena los bits de código para proporcionar diversidad temporal.
Los datos intercalados se suministran a un banco de repetidores de
punto de arranque variable 116 y 136, para cada codificador de canal
BPSK y QPSK 104 y 106, a través del DEMUX 102. Combinando la
codificación de bloque CRC, la codificación convolucional, y la
intercalación de bloque para todos los codificadores de canal BPSK y
QPSK con un conjunto de un generador CRC, un codificador
convolucional y un intercalador de bloque se minimizan los
requerimientos de equipo.
El diagrama de bloques ejemplar de modulador 74,
dentro de la estación remota 6 para la primera realización se
muestra en la Fig. 5. Las salidas BPSK, QPSK_{I}y QPSK_{Q} del
codificador 72 se suministran al modulador 74. Cada salida BPSK se
suministra a un solo modulador Walsh BPSK 146. Dentro del modulador
Walsh BPSK 146, los datos codificados BPSK son modulados por un
único código Walsh mediante el multiplicador 150 y amplificados por
una ganancia única por el ajuste de ganancia 160. Por ejemplo, la
salida BPSK_{1} es modulada por el código Walsh W_{1} y es
amplificada por la ganancia B_{1}. De igual forma, cada par de
salidas QPSK_{I} y QPSK_{Q} se suministran a un único modulador
Walsh QPSK 148. En el modulador Walsh QPSK 148, los datos
codificados QPSK son modulados por únicos códigos Walsh mediante los
multiplicadores 152-156 y amplificados por una única
ganancia por el ajuste de ganancia 162-166. Por
ejemplo, el par de salida QPSK_{I1} y QPSK_{Q1} es modulado por
el código Walsh W M_{1} y amplificado por la ganancia Q_{1}. El
ajuste de ganancia 158 recibe la señal PILOTO, que en la
realización ejemplar está compuesto del nivel lógico asociado con
un voltaje lógico positivo, y ajusta la amplitud según la ganancia
P. La señal PILOTO no contiene datos pero suministra una señal
portadora de referencia que la unidad RF 42 de la estación base 4
puede usar para demodular coherentemente los datos en los restantes
canales BPSK y QPSK.
Las señales código Walsh moduladas y ajustadas
en ganancia QPSK_{I} se suman juntas por el sumador 168a.
Asimismo, Las señales código Walsh moduladas y ajustadas en
ganancia QPSK_{Q} se suman juntas por el sumador 168b para formar
la señal X_{Q}. Las señales código Walsh moduladas y ajustadas en
ganancia BPSK_{I}, la señal PILOTO ajustada en ganancia y la
salida del sumador 168a se suman por el sumador 170 para formar la
señal X_{I}.
Las funciones de proceso de señal subsiguientes
para expandir adicionalmente X_{I} y X_{Q}, con el código PN
largo y los códigos cortos PN_{I} y PN_{Q} y distribuir
regularmente las señales moduladas PN sobre ambos componentes en
fase (I) y en cuadratura (Q) de la señal modulada QPSK. Primero, el
código PN largo se modula con el código PN_{I} corto por el
multiplicador 172a para producir la señal LPN_{I}. El código PN
largo también se modula con el código PN_{Q} corto por el
multiplicador 172b para producir la señal LPN_{Q}.
Los multiplicadores 174 y los sumadores 176
realizan una multiplicación compleja de las señales X_{I} y
X_{Q} y los códigos LPN_{I} y LPN_{Q}. Usando j para
representar la parte imaginaria de un número complejo y multiplicar
los dos términos complejos de arriba, puede obtenerse la ecuación
siguiente:
(13)(X_{I}+
jX_{Q})\cdot(LPN_{I} + jLPQ_{Q}) = (X_{I} \cdot LPN_{I}-
X_{Q}\cdot LPN_{Q}) + j(X_{I}\cdot LPN_{Q}+ X_{Q}\cdot
LPN_{I})
Para obtener el resultado de arriba, la señal
X_{I} es primero modulada con LPN_{I} por el multiplicador
174a para producir el término de producto X_{I} \cdot LPN_{I},
y con LPN_{Q} por el multiplicador 174d para producir el término
de producto X_{I} \cdot LPN_{Q}. Luego, la señal X_{Q} se
modula con LPN_{I} por el multiplicador 174b para producir el
término de producto X_{Q}\cdot LPN_{I}, y con LPN_{Q} por el
multiplicador 174c para producir el término de producto X_{Q}
\cdot LPN_{Q}. Los cuatro términos intermedios de producto son
combinados los sumadores 176a y 176b de forma que las señales
resultantes Y_{I} = X_{I} \cdot
LPN_{I} - X_{Q} \cdot LPN_{Q} e Y_{Q} = X_{I} \cdot LPN_{Q} + X_{Q} \cdot LPN_{I}. Las señales Y_{I} e Y_{Q} se filtran (no mostrado en la Fig. 5) y moduladas con una sinusoide en fase COS(Wct) y una sinusoide en cuadratura SEN(Wct) por los mezcladores 178a y 178b, respectivamente. El componente I del mezclador 178a y el componente Q de los mezcladores 178b son combinados por el sumador 180 y la salida de modulador QPSK resultante se suministra al frontal 62.
LPN_{I} - X_{Q} \cdot LPN_{Q} e Y_{Q} = X_{I} \cdot LPN_{Q} + X_{Q} \cdot LPN_{I}. Las señales Y_{I} e Y_{Q} se filtran (no mostrado en la Fig. 5) y moduladas con una sinusoide en fase COS(Wct) y una sinusoide en cuadratura SEN(Wct) por los mezcladores 178a y 178b, respectivamente. El componente I del mezclador 178a y el componente Q de los mezcladores 178b son combinados por el sumador 180 y la salida de modulador QPSK resultante se suministra al frontal 62.
El modulador 74 distribuye uniformemente los
datos de los codificadores de canal BPSK y QPSK 104 y 106 sobre
ambos componentes I y Q de la salida QPSK del modulador. En el
ejemplo primero, se presume que solo están presentes los
codificadores de canal BPSK 104 y que los codificadores de canal
QPSK 106 no existen. En este caso, X_{I} contiene los datos BPSK y
X_{Q} = 0. Sustituyendo estas cantidades para la ecuación (13) de
arriba, Y_{I} = X_{1} \cdot LPN_{1} y Y_{Q} =
X_{I} \cdot LPN_{Q}. Por tanto, los datos BPSK del codificador de canal BPSK 104 están expandidos con diferentes códigos PN cortos y distribuidos uniformemente entre los componentes I y Q.
X_{I} \cdot LPN_{Q}. Por tanto, los datos BPSK del codificador de canal BPSK 104 están expandidos con diferentes códigos PN cortos y distribuidos uniformemente entre los componentes I y Q.
En el próximo ejemplo, se supone que solo los
codificadores de canal QPSK 106 están presentes y que los de
codificadores de canal BPSK 104 no existen. En este caso, X_{I}
contiene los datos QPSK_{I} y X_{Q} contiene los datos
QPSK_{Q} de. Las señales resultantes se convierten en Y_{I} =
X_{I} \cdot LPN_{I} - X_{Q} \cdot LPN_{Q} e Y_{Q} =
X_{I} \cdot LPN_{Q} + X_{Q} LPN_{I}. Por tanto, los
datos QPSK_{I} son expandidos con diferentes códigos PN cortos y
distribuidos uniformemente entre los componentes I y Q. Asimismo,
los datos QPSK_{Q} son expandidos con diferentes códigos PN cortos
y distribuidos uniformemente entre los componentes I y Q. El signo
menos en la ecuación Y_{I} resulta de la operación de
multiplicación comple-
ja.
ja.
Como se estableció más arriba, el número de
codificadores de canal BPSK o QPSK es seleccionado por diseño de
sistema. En la realización ejemplar, se asigna un modulador BPSK
Walsh 146 a cada codificador de canal BPSK 104 y un modulador QPSK
Walsh 148 se asigna a cada de codificador de canal QPSK 106. Cada
pareja de codificadores de canal BPSK 104 y de moduladores BPSK
Walsh 146 se denomina colectivamente como un canal de código
secundario a lo largo de la especificación. Asimismo, cada pareja de
codificadores de canal QPSK 106 y de modulador QPSK Walsh 148 se
denomina colectivamente como canal de código secundario.
En la primera realización, la velocidad de
transmisión de datos sobre los canales BPSK y QPSK puede hacerse
variable, cambiando el valor de repetición N_{I} y N_{Q}. La
inclusión de un tono piloto permite a la célula usar demodulación
parcial coherente para mejorar el FER de salida. El tono piloto
permite al enlace ascendente operar a un E_{bi}/(N_{o}+I_{o})
inferior para el mismo FER de salida. Además, cuando la velocidad
de trasmisión de datos es elevada, el porcentaje de potencia de
trasmisión utilizado por el tono piloto es pequeño. La desventaja de
la realización primera es que la salida de modulador QPSK no es
conforme al estándar IS - 95A para la señal modulada sobre el enlace
ascendente. Por lo tanto, la señal modulada generada de acuerdo con
la primera realización no es compatible hacia atrás con los sistemas
CDMA que están conforme al estándar IS - 95A.
En la Fig. 6 se muestra el diagrama de bloques
ejemplar del codificador 72 y del modulador 74 de la segunda
realización. Los canales de código secundario son creados mediante
el uso de expansión de código Walsh para proporcionar ortogonalidad
entre los canales de código secundario. La ortogonalidad mejora la
detección de señal en la célula por proveer una señal correlacionada
en el canal de código secundario que está siendo demodulado y
expandiendo las señales de otros canales de código secundario. La
señal de expansión de código Walsh es entonces señal mapeada, según
el estándar IS - 95A, para mejorar la detección de señal.
Finalmente, la señal mapeada es expandid mediante códigos PN cortos
para proveer expansión en cuadratura, nuevamente para mejorar la
detección de señal en la célula.
En referencia a la Fig. 6, los datos de la fuente
de datos 70 se suministran al generador CRC 140 que genera bits de
CRC para las tramas de datos que se están transmitiendo e inserta
los bits de código de cola. Los datos codificados CRC se suministran
al codificador convolucional 142 que de forma convolucional codifica
los datos codificados CRC. Los bits codificados se proveen al bloque
intercalador 144 que reordena los bits codificados para proporcionar
diversidad temporal. Los datos intercalados se suministran al
modulador 74.
En el modulador 74, los datos codificados se
enrutan a través del DEMUX 146 y se suministran a un banco de
moduladores de código Walsh 182. Los moduladores de código Walsh 182
expanden los datos codificados con códigos Walsh únicos para
proporcionar ortogonalidad entre los canales de código. Los datos
modulados con código Walsh se suministran a un ortomodulador 184.
El ortomodulador 184 mapea la señal de entrada en otro espacio de
señal usando mapeo de código Walsh. La secuencia de bits de entrada
se agrupa en agrupaciones de 6 bits. Cada agrupación de 6 bits
selecciona una única secuencia Walsh de 64 chips. La señal mapeada
del ortomodulador 184a se suministra al aleatorizador de ráfagas de
datos 186. El aleatorizador de ráfagas de datos 186 apaga el
transmisor del frontal 62 cuando la estación remota 6 transmite a
menos de velocidad plena para reducir la potencia de trasmisión.
Como el código Walsh W_{0} se define como la
secuencia toda de ceros (0, 0, ...0), el modulador de código Walsh
182a no realiza ninguna función. Por lo tanto, el primer canal de
código Walsh W_{0}, comprendiendo un modulador de código Walsh
182a, un ortomodulador 184a, y un aleatorizador de ráfagas de datos
186, conforme al procesamiento de señal definido por el estándar IS
- 95A para el enlace ascendente. Los canales de código Walsh
secundario W_{l}-W_{N}, comprendiendo un
modulador de código Walsh 182 y un ortomodulador 184, se utilizan
según sean necesarios sin incidir en el rendimiento del primer
canal de código Walsh W_{0}. Las salidas desde el primer canal de
código Walsh y los canales secundarios de código Walsh son
combinadas por el sumador 188 y la señal resultante se modula con el
código PN largo por el multiplicador 190. La señal modulada con
código PN largo es expandida adicionalmente por los códigos cortos
PN_{I} y PN_{Q} por los multiplicadores 192a y 192b,
respectivamente. La señal modulada PN_{I} se mezcla con la
sinusoide en fase COS(Wct) por el mezclador 196a. La señal
modulada PN_{I} se retarda medio chip, mediante el retardador 194,
y se mezcla con la sinusoide en cuadratura SEN(Wct) por el
mezclador 196b. El componente I del mezclador 196a y el componente Q
del mezclador 196b son combinados por el sumador 198 y la salida de
modulador OQPSK resultante se suministra al frontal 62. Esta
realización tiene la ventaja de proveer una señal modulada que es
compatible hacia atrás con la señal modulada para el enlace
ascendente según el estándar IS-95A. Cada canal de
código Walsh secundario W_{1}-W_{N} se denomina
como canal de código secundario en esta especificación.
Según IS - 95A, los bits de CRC se añaden a cada
trama de datos para permitir la detección del error de trama por la
célula. Los bits de CRC se generan según el polinomio CRC
especificado por IS - 95A. Específicamente, para una velocidad de
trasmisión de datos de 9.6 Kbps, el polinomio especificado es
g(x) = x^{12} + x^{11} + x^{10}+ x^{9} + x^{8} +
x^{4} + x + 1. Para cada trama de datos, se añaden doce bits de
CRC. En la presente invención, el número de bits de CRC puede
aumentarse o disminuirse dependiendo de la certeza de detección
requerida. Más bits de CRC permiten la detección del error de trama
con mayor certeza pero requiere más sobrecarga. Viceversa, menos
bits de CRC disminuye la certeza de la detección de error de trama
pero requiere menos sobrecarga.
Como se estableció más arriba, dependiendo de la
implementación de equipo, puede producirse la velocidad de
trasmisión de alta capacidad sobre un canal de velocidad variable o
múltiples canales de código secundario. Para la implementación en
donde la transmisión de datos a alta velocidad se produce sobre
canales de código secundario, las tramas de datos pueden ser
adicionalmente divididas en porciones de datos, con cada porción de
datos siendo codificada en una trama de canal de código y
transmitida sobre un canal de código secundario. La discusión
siguiente sobre la generación de bits de CRC se aplica a la
realización que usa canales de código secundario, aunque que el
concepto puede extenderse a otras realizaciones de equipo. Por
simplicidad, la discusión siguiente supone que cada canal de código
secundario transmite a la velocidad de transmisión máxima no
programada. Además, el canal de código secundario y el canal de
tráfico son cada uno denominados como canal de código.
En la realización donde se produce transmisión de
datos a alta velocidad sobre múltiples canales de código, los bits
de CRC para los múltiples canales de código pueden ser generados por
al menos dos realizaciones. En la realización primera, a cada
porción de datos se añade su conjunto propio de bits de CRC, similar
al estándar IS -95A. Esta realización requiere más sobrecarga pero
permite la detección de error de trama sobre cada trama de canal de
código. Solo se retransmite la trama de canal de código recibida con
error.
En la segunda realización, la trama de datos que
va a transmitirse sobre los canales de código asignados a la
estación remota 6 dentro de una trama es codificada por un generador
de CRC. Los bits de CRC generados pueden transmitirse en uno de
varios modos. En el modo primero, las tramas de datos son divididas
en porciones de datos como se describió más arriba. Los bits de CRC
también son divididos y añadidos a cada porción de datos. Por tanto,
cada trama de canal de código contiene una porción de datos y
algunos bits de CRC. En el segundo modo, los bits de CRC se
transmiten sobre una trama de canal de código. Todas las tramas de
canal de código, la última trama de canal de código, contienen solo
la porción de datos. La última trama de canal de código contiene los
bits de CRC y posiblemente algunos datos. El segundo modo
proporciona diversidad temporal de los bits de CRC y la mejora
detección de error de trama por la célula.
En la célula, las tramas de canal de código se
reensamblan con la trama de datos. En la segunda realización, la
célula solo es capaz de determinar si todos las tramas de canal de
código se reciben correctamente o si ha ocurrido uno o más error de
trama de canal de código. La célula no es capaz de determinar cuáles
tramas de canal de código se reciben con error. Por lo tanto, un
error de trama de datos determina que todas las tramas de canal de
código para esa trama de datos necesitan ser retransmitida por la
célula. La segunda realización tiene la ventaja de usar un número
menor de bits de CRC para la trama de datos.
Como ejemplo, supóngase que esa transmisión de
datos a alta velocidad se produce sobre doce canales de código. En
la primera realización, cada una de las doce porciones de datos se
añade con su propio conjunto de doce bits de CRC. Se requiere un
total de 144 bits de CRC para las doce tramas de canal de código.
Estos 144 bits de CRC permiten la detección de error de trama sobre
cada trama de canal de código particular. Por lo tanto, si la trama
de canal de código sobre un canal de código particular se recibe con
error, solo la trama con error necesita ser retransmiti-
da.
da.
Para la segunda realización, se codifica la trama
de datos completa con un de conjunto de bits de CRC.
Preferentemente, el número de bits de CRC usado es menor que el
número total de bits de CRC usados en la primera realización. En el
ejemplo mostrado arriba, para doce tramas de canal de código, el
número de bits de CRC usado es por lo menos de 12 pero menos de 144.
Como hay aproximadamente doce veces más bits de datos, se requieren
más bits de CRC para permitir la detección del error de trama con la
certeza mayor. Suponiendo que 24 bits de CRC permiten la detección
de error de trama con el nivel necesario de certeza, los 24 bits de
CRC puede ser divididos en doce bloques CRC, con cada bloque CRC
conteniendo dos bits de CRC. Un bloque CARCASA se añade a cada de
las doce porciones de datos. Alternativamente, los 24 bits de CRC
puede transmitirse sobre una trama de canal de código. En la célula,
las porciones de datos y los 24 bits de CRC se reensamblan. La
célula solo es capaz de determinar si todas las doce tramas de canal
de código se reciben correctamente. Si se indica un error de trama,
la célula no es capaz de determinar cuáles de las tramas de canal de
código se reciben con error. Por lo tanto, todas las doce tramas de
canal de código deben ser retransmitidas por la estación remota 6.
Para un ahorro de 120 bits de CRC de sobrecarga, la célula es
todavía capaz de detectar el error de trama, pero sin la precisión
de la primera realización. La segunda realización requiere un
compromiso entre menos sobrecarga y retransmisión redundante de
tramas de canal de código.
La exactitud de la predicción de la capacidad
disponible del enlace ascendente para las tareas no programadas se
mejora haciendo la predicción en un momento tan próximo como sea
posible al momento en que se usará la estimación. Durante el periodo
de retardo, del tiempo de la predicción al tiempo de uso real, el
estado de la red puede haber cambiado. Por ejemplo, otras estaciones
remotas 6 pueden haber empezado o pueden haber dejado de transmitir,
se pueden haber agregado estaciones remotas 6 o pueden haber dejado
la red, o pueden haber cambiado las condiciones del canal. Limitando
el retardo del proceso a un número pequeño de tramas, la predicción
de capacidad de enlace ascendente disponible para las tareas
programadas es suficientemente exacta para la presente invención. En
la realización ejemplar, el retardo del proceso es de siete tramas o
menos.
El programador de canal 12 puede hacer
predicciones a un intervalos de tiempo cortos, por ejemplo
manteniendo un intervalo de programación corto, para mejorar la
exactitud de las predicciones y permitir al programador de canal 12
responder rápidamente a los cambios en la demanda del enlace
ascendente. En la realización preferida, las predicciones se hacen
cada K tramas, las velocidades de transmisión máximas programadas se
asignan cada K tramas o se reasignan cada trama, y la programación
de velocidades de transmisión máxima programada se transmite a las
estaciones remotas 6 cada K tramas.
Una ilustración ejemplar del diagrama de tiempo
de programación de velocidad de enlace ascendente de la presente
invención se muestra en la Fig. 10. En la trama K, la estación
remota 6 tiene una cantidad grande de datos para transmitir a la
célula. El estación remota 6 mide el tamaño de la cola de datos y la
potencia de transmisión total la disponible en la estación remota 6
en el bloque 300. En la trama k+1, la estación remota 6 transmite
la información a la célula en el bloque 302. En la trama k+2 la
estación base 4 que sirve a la célula recibe la información y enruta
la información al elemento selector 14, en el bloque 304. En la
trama k+3, se mide el estado de la red CDMA completa por los
elementos selectores 14 y se envia al programador de canal 12 en el
bloque 306. En la realización ejemplar, el estado de la red CDMA
incluye la capacidad disponible del enlace ascendente para las
tareas programadas en cada célula, la cantidad de datos transmitir
por cada usuario programado, la potencia de transmisión disponible
total en cada estación remota 6, el conjunto de miembros activos de
cada estación remota 6, y la prioridad de estaciones remotas 6. En
la trama k+4, el programador de canal 12 asigna las velocidades de
transmisión máximas programadas y envía la información de
programación al elemento selector 14 en el bloque 308. Las
velocidades de transmisión máximas programadas serán utilizadas en
la trama k+7.
Dentro de la trama k+4, el elemento selector 14
envía las tramas de datos que serán transmitidas en la trama k+5
sobre el enlace descendente al elemento de canal 40 en el bloque
310. El elemento de canal 40 recibe las tramas de datos del elemento
selector 14 dentro de la trama k+4 en el bloque 312. En la trama
k+5, el elemento de canal 40 transmite la información de
programación que contiene la velocidad de transmisión máxima
programada para la trama k+7 a la estación remota 6 sobre el enlace
descendente en el bloque 314. Durante la trama k+6, la estación
remota 6 procesa la señal de enlace descendente, determina la
velocidad de transmisión máxima programada, y reconfigura el equipo,
si necesario, para la transmisión de datos a la velocidad de
transmisión de alta velocidad en el bloque 316. En la trama k+7,
los datos se transmiten a o por debajo de la velocidad de
transmisión máxima programada sobre el enlace ascendente a la
estación base 4 en el bloque 318.
En la realización ejemplar, el retardo de proceso
entre el momento en que la estación remota 6 determina que tiene una
cantidad grande de datos para transmitir a la estación base 4 hasta
el momento de transmisión de los datos a la velocidad de transmisión
de alta capacidad es de siete tramas. En la trama k, la estación
remota 6 mide el tamaño de la cola y la potencia de transmisión
total disponible para ella. En la trama k+7, la estación remota 6
transmite los datos a la velocidad de transmisión de alta capacidad
a la estación base 4. Para un sistema CDMA conforme al estándar
IS-95A, cada trama de retardo representa un retardo
de 20 mseg. En la realización ejemplar, las siete tramas de retardo
de proceso representan 140 mseg de retardo. Este periodo de retardo
es lo bastante corto como para que no se degraden significativamente
otras comunicaciones en el enlace ascendente. Además, la predicción
inicial de capacidad de enlace ascendente requerida para las tareas
no programadas no es demasiado crítica en la presente invención
debido a la capacidad de programador de canal 12 de supervisar
continuamente el uso del enlace ascendente y de reasignar
dinámicamente la velocidad de transmisión de las tareas
programadas.
La descripción anterior de la realización
ejemplar representa una implementación de la presente invención.
Pueden contemplarse otras variaciones en la rutina de programación
de velocidad del enlace ascendente a partir de lo arriba descrito y
están dentro del alcance de la presente invención. Por ejemplo, los
retardos del proceso representados por los bloques 304, 306, 308,
310, y 312 pueden acortarse a una o dos tramas, en lugar de las tres
tramas mostradas en la Fig. 10, optimizando el hardware para
minimizar el retardo del proceso.
La información de programación que contiene las
velocidades de transmisión máximas programadas pueden transmitirse a
las estaciones remotas 6 con una de entre varias realizaciones. En
la primera realización, ciertos bits en la trama de canal de código
del enlace descendente están reservados para la información de
programación. En la segunda realización, la información de
programación se transmite mediante el uso de mensajes de separados
señalización. El mensaje de señalización puede transmitirse a la
estación remota 6 siempre que haya una asignación nueva de velocidad
de transmisión de datos. Pueden contemplarse otras realizaciones
para transmitir la información de programación que usa variaciones o
combinaciones de las realizaciones descritas anteriormente y están
dentro del alcance de la presente invención.
Un diagrama ejemplar de la programación de
velocidad del enlace ascendente y de transmisión de datos de alta
velocidad de la presente invención se muestran en la Fig. 11. Como
se discutió anteriormente, a la estación remota 6 se asigna una
velocidad de la transmisión no programada máxima (velocidad 1) para
la duración de la comunicación con la célula. Como se muestra en la
Fig. 11, estación remota 6 transmite a velocidad 1/8 cuando está en
reposo y a velocidad 1 al transmitir los datos. El atraso de los
datos ser transmitidos a la célula se representa por la línea
continua y se da en términos de número de tramas de canal de código.
El número de tramas de canal de código se iguala a velocidad de
transmisión no programada máxima por el número necesario de tramas
para enviar los datos. Por ejemplo, 20 tramas de canal de código
pueden ser transmitidas a velocidad 1 sobre de 20 tramas o a
velocidad 4 sobre cinco tramas. Lo siguiente la discusión pertenece
a la realización descrita más arriba en donde la programación de
velocidad de enlace ascendente se ha realizado cada K tramas y la
velocidad de transmisión pueden ser reasignada cada trama. También,
la estación remota 6 puede reducir la velocidad de la transmisión
unilateralmente. El ejemplo siguiente también se aplica a la
realización donde la programación de velocidad de enlace ascendente
se realiza cada trama.
En el ejemplo mostrado en la Fig. 11, a la
estación remota 6 se asigna una velocidad de transmisión no
programada máxima (velocidad 1) pero la estación remota 6 no tiene
datos a transmitir a la célula en las tramas 1 y 2. Por
consiguiente, la estación remota 6 transmite a velocidad 1/8 sobre
el enlace ascendente. Durante la trama 2, la estación remota 6
recibe dos tramas de canal de código para transmisión a la célula.
La estación remota 6 transmite una trama de canal de código en las
tramas 3 y 4, a velocidad 1, para llevar el atraso a cero al final
de trama 3. Nótese que la estación remota 6 puede transmitir los
datos a velocidad 1 sobre el enlace ascendente sin programación. El
datos recibidos durante la trama 2 se transmiten inmediatamente en
la trama 3. La transmisión inmediata a o por debajo de velocidad 1
permite la señalización desde la estación remota 6 a la célula para
terminar rápidamente. Por ejemplo, el reconocimiento de TCP requiere
aproximadamente 40 bytes y, con compresión de cabecera, puede
encajarse en una trama del datos. El reconocimiento de TCP puede
transmitirse inmediatamente sobre el enlace ascendente dentro de una
trama.
Durante las tramas 5, 6 y 7, la estación remota 6
transmite a velocidad 1/8 mientras está inactiva y esperando datos.
Durante la trama 7, la estación remota 6 recibe una cantidad grande
de datos a transmitir a la célula. En la trama 8, la estación remota
6 transmite a la célula el tamaño de la cola y la potencia de
transmisión total disponible en la estación remota 6. En la trama
10, el programador de canal 12 recibe la información del elemento
selector 14 y recoge otra información perteneciente al estado de la
red (por ejemplo la capacidad del enlace ascendente disponible para
cada célula en la red). En la trama 11, el programador del canal 12
asigna las velocidades de transmisión máximas programadas y lleva la
programación a la célula. En este ejemplo, el programador del canal
12 asigna una velocidad de transmisión máxima programada de cuatro
veces la velocidad de transmisión no programada máxima (velocidad
4). En la trama 12, la célula transmite la información de
programación a la estación remota 6 sobre el enlace descendente.
Durante las tramas 8 a 13, estación remota 6 continúa transmitiendo
los datos a velocidad 1 y baja los atrasos a 26 tramas de canal de
código. Durante la trama 13, la estación remota 6 recibe la
información de programación y configura su hardware para transmitir
los datos a velocidad de transmisión de alta capacidad. La
transmisión de datos de alta velocidad se produce a la velocidad de
transmisión máxima programada (velocidad 4) en las tramas 14 a
19.
Durante la trama 19, la estación remota 6 se da
cuenta de que la cola está casi vacía y que se necesita una
velocidad de transmisión de 2 para transmitir los datos restantes en
la trama 20. En la trama 20, la estación remota 6 transmite el
mensaje de reducción de velocidad a la célula indicando la intención
de transmitir a velocidad de transmisión más baja. También en la
trama 20, la estación remota 6 transmite las dos tramas de canal de
código restantes a la velocidad de transmisión más baja.
Sabiendo que la cola está vacía, en la trama 21,
la estación remota 6 solicita la terminación de la transmisión a la
velocidad de transmisión máxima programada (velocidad 4). En la
trama 21, habiendo transmitido todos los datos, la estación remota 6
transmite a velocidad 1/8 en la trama 21 mientras está inactiva y
esperando más datos.
El ejemplo anterior muestra que hay siete tramas
de retardo de procesamiento entre el momento en que los datos están
disponibles para la estación remota 6 (en la trama 7 en la Fig. 11)
y el tiempo de transmisión de datos al velocidad de transmisión de
alta velocidad (a trama 14 en Fig. 11). El ejemplo también ilustra
que la velocidad de transmisión puede ser reducida por la estación
remota 6 a cada trama de forma tal que el enlace ascendente se
utiliza plenamente en cada trama.
Para optimizar la utilización del enlace
ascendente, las velocidades de transmisión máximas programadas para
las tareas programadas se asignan a las estaciones remotas 6 de
acuerdo con la prioridad de las estaciones remotas 6. La capacidad
del enlace ascendente se asigna primero a la estación remota 6 que
tiene la prioridad más alta y lo último a estación remota 6 que
tiene la prioridad más baja. Pueden usarse numerosos factores para
determinar la prioridad de la estación remota 6. La siguiente la
discusión detalla una lista ejemplar de algunos de los factores que
pueden ser considerados en la asignación de prioridad. También
pueden considerarse otros factores y están dentro del alcance de la
presente invención.
Un factor importante en la determinación de
prioridad entre estaciones remotas 6 es el E_{b}/(N_{o}+I_{o})
requerido por la estación remota 6. La estación remota 6 que
requiere E_{b}/(N_{o}+I_{o}) mayor para el nivel requerido de
rendimiento consume más capacidad que la estación remota 6 que
requiere un E_{b}/(N_{o}+I_{o}) inferior. En efecto, para una
capacidad de enlace ascendente dada, la velocidad de símbolo que
puede transmitirse por la estación remota 6 es inversamente
proporcional al E_{b}/(N_{o}+I_{o}) requerido. Como ejemplo,
la capacidad de enlace ascendente que soporta la transmisión de
datos a 38.4 Kbps por la primera estación remota 6 sólo soporta
transmisión de datos a 9.6 Kbps por la segunda estación remota 6
(1/4 de la velocidad de símbolo) si el E_{b}/(N_{o}+I_{o})
requerido por la segunda estación remota 6 es aproximadamente 6 dB
más que el de la primera estación remota 6. Por consiguiente, es
preferible permitir a la estación remota 6 que requiere un
E_{b}/(N_{o}+I_{o}) inferior que transmita primero porque se
consume menos capacidad.
La estación remota 6 puede estar en transferencia
flexible con múltiples células. La estación remota 6 en
transferencia flexible consume más capacidad porque múltiples
células soportan simultáneamente a la estación remota 6. Por
consiguiente, se obtiene un rendimiento superior en el enlace
ascendente asignando una prioridad baja a la estación remota 6 que
está en transferencia flexible. Además, la estación remota 6 en
transferencia flexible se localiza típicamente cerca del borde de la
célula y requiere más potencia de transmisión a la célula por la
misma energía por bit.
El programador de canal 12 también puede
considerar la energía por bit de transmisión requerida por la
estación remota 6 para transmitir a la célula. La potencia de
transmisión de la estación remota 6 está típicamente limitada y la
programación de velocidad de enlace ascendente puede intentar
conservar la energía de la batería para prolongar la vida operativa
de la estación remota 6.
La asignación óptima de la velocidad de
transmisión máxima programada también es dependiente de la cantidad
de datos ser transmitidos por la estación remota 6. Los datos a
transmitir se guardan en una cola localizada en la estación remota
6. Por tanto, el tamaño de la cola es indicativo de la cantidad de
datos a transmitir. Al comienzo de cada intervalo de programación,
el tamaño de la cola de todas las tareas programadas se envía al
programador de canal 12. Si el tamaño de cola de una tarea
programada es pequeño, el programador de canal 12 quita la tarea de
la rutina de programación de velocidad. La transmisión de una
cantidad pequeña de datos puede completarse dentro de un periodo de
tiempo satisfactorio sobre el enlace ascendente a o por debajo de la
velocidad de transmisión no programada máxima. El programador de
canal 12 solo asigna la velocidad de transmisión de alta capacidad
cuando es necesario para transmisión de grandes cantidades de datos.
Por tanto, la velocidad de transmisión máxima programada asignada a
cada estación remota 6 puede ser aproximadamente proporcional al
tamaño de cola de los datos a trasmitir.
El tipo de datos a trasmitir es otra importante
consideración en la asignación de prioridad entre estaciones remotas
6. Algunos tipos de datos son sensibles al tiempo y necesitan rápida
atención. Otros tipos de datos pueden tolerar mayores retardos de
transmisión. Obviamente se asigna mayor prioridad a los datos que
son críticos en tiempo.
Como ejemplo, inevitablemente algunos datos
trasmitidos se reciben con error por la célula. La célula es capaz
de determinar un error de trama mediante el uso de los bits de CRC
añadidos a las tramas de canal de código. Tras la determinación de
que una trama de canal de código se ha recibido con error, se pone
el bit indicador de error para esa trama de canal de código y la
célula informa a la estación remota 6 del error de trama. El
programador de canal 12 programa entonces la retransmisión de las
tramas de canal de código recibidas con error o la estación remota 6
puede retransmitirlas e informar a la célula. En la célula otro
procesamiento de señal puede ser dependiente de las tramas de canal
de código recibidas con error. Por tanto, el programador de canal 12
o la estación remota 6 pueden poner una prioridad superior en datos
que se están retransmitiendo que en datos que se transmiten por
primera vez.
Inversamente, indicaciones repetidas de error de
trama por la célula pueden indicar que el enlace ascendente está
dañado. Por consiguiente, asignando la capacidad del enlace
ascendente para la retransmisión repetida de tramas de canal de
código recibidas con error es un desperdicio. En este caso, la
estación remota 6 puede ponerse temporalmente en estado de bloqueo o
puede asignarse una velocidad de transmisión más baja. En el estado
de bloqueo, la transmisión de datos a velocidad de transmisión de
alta capacidad puede suspenderse hasta que el estado del enlace
ascendente mejore. La estación remota 6 aún puede transmitir datos a
o por debajo de la velocidad de transmisión no programada máxima y
la célula puede continuar supervisando la operatividad del enlace
ascendente. Tras recibir indicaciones de que el estado del enlace
ascendente ha mejorado, el programador de canal 12 quita la estación
remota 6 del estado de bloqueo y dirige la estación remota 6 para
reasumir la transmisión de datos de alta velocidad a la célula.
En la asignación la prioridad entre estaciones
remotas 6, puede ser deseable distinguir entre estaciones remotas 6
según el tipo de servicio de datos que se proporciona a las
estaciones remotas 6. Por ejemplo, puede establecerse una estructura
de apreciación para los servicios de transmisión de datos
diferentes. Se da prioridad superior a aquellos servicios por los
que se carga un precio con recargo. A través de la estructura de
apreciación, el usuario en cada la estación remota 6 puede
determinar, individualmente, la prioridad y, por consiguiente, el
tipo de servicio que el usuario puede disfrutar.
También puede hacerse la prioridad de la estación
remota 6 una función de la cantidad de retardo experimentado por la
estación remota 6. La capacidad de enlace ascendente disponible se
asigna primero a la estación remota 6 que tiene la prioridad más
alta. Por consiguiente, la estación remota 6 que tiene una prioridad
baja típicamente experimenta un retardo de transmisión más largo.
Según aumenta la cantidad de retardo experimentado por la estación
remota 6 de prioridad baja, puede actualizarse la prioridad de la
estación remota 6. Esto evita que los datos a ser transmitidos por
la estación remota 6 de prioridad baja permanezcan indefinidamente
en estado de cola. Sin la actualización de prioridad, la estación
remota 6 de prioridad baja puede sufrir una cantidad intolerable de
retardo. La actualización de prioridad puede incrementarse de manera
tal que se logre una comunicación de alta calidad de las tareas
programadas y no programadas, mientras se mantienen metas del
sistema.
A los factores se dan ponderaciones diferentes,
dependiendo del conjunto de objetivos del sistema que se están
optimizando. Como ejemplo, para el rendimiento del enlace
ascendente, se da mayor peso al E_{b}/(N_{o}+I_{o}) requerido
por la estación remota 6 y si la estación remota 6 está en
transferencia flexible. Este esquema de ponderación no tiene en
cuenta los tipos de datos y la prioridad de estaciones remotas 6, no
dirigiéndose por eso a los objetivos de imparcialidad del sistema.
Una ecuación ejemplar que asigna la prioridad basada en el FER, en
la predicción del E_{b}/(N_{o}+I_{o}) requerido y en
transferencia flexible puede expresarse como:
(14)C_{i}=
(1/(1-Pe)) \cdot
\sum^{L}{}_{j=1}\gamma_{i,j},
donde C_{i} es la prioridad de la
iésima estación remota 6, la L es el número de células que soportan
a la estación remota 6 en transferencia flexible, Pe es el FER, y
\gamma_{i}, es el punto de ajuste de la estación remota 6 que es
una predicción del E_{b}/(N_{o}+I_{o}) requerido. En este
ejemplo, un valor más bajo C_{i} se iguala a una prioridad
superior. Pueden contemplarse otras ecuaciones con factores de
ponderación diferentes y están dentro del alcance de la presente
invención.
Alternativamente, puede mantenerse una estructura
de apreciación que permite al usuario en cada la estación remota 6
determinar individualmente la prioridad de la estación remota 6. El
deseo de pagar una cuota apreciable por la capacidad indica un nivel
superior de importancia. En este caso, un sistema que intenta
aumentar al máximo la ganancia y la satisfacción del cliente permite
a la estación remota 6 de primera transmitir primero, aunque la
transmisión requiere más capacidad. También pueden generarse otros
esquemas de ponderación usando los factores arriba listados, más
otros factores no discutidos, para lograr cualquier conjunto de
objetivos del sistema, y están dentro del alcance de la presente
invención.
La presente invención puede ponerse en práctica
empleando una de una variedad de implementaciones. Como se discutió
anteriormente, puede usarse una programación distribuida o
centraliza. La programación distribuida permite a cada estación base
4 realizar su propia programación, minimizando por eso el retardo de
programación. El retardo de programación es el retardo desde el
momento en que la estación remota 6 transmite la petición para la
transmisión de alta velocidad al momento de transmisión real a alta
velocidad. La programación centralizada permite un programador
realizar la programación para todas las estaciones base 4 en la red.
La programación centralizada puede producir la utilización óptima de
recursos del sistema haciéndole más fácil estimar el impacto de las
transmisiones de alta velocidad. Sin embargo, el retardo de
programación para la programación centralizada puede ser largo,
haciendo difícil estimar los recursos disponibles con precisión en
el momento de la transmisión de alta velocidad. También puede usarse
una programación multicapa del enlace ascendente. La programación
multicapa incorpora las características y beneficios de la
programación distribuida y centralizada para optimizar la operación
del sistema.
En la Fig. 12 se ilustra un diagrama de una red
de comunicación ejemplar. La red de comunicación comprende uno o más
sistemas 1. El sistema 1 puede ser un sistema de comunicación CDMA
u otro sistema celular. En la realización ejemplar, cada sistema 1
es controlado por un controlador de estación base (BSC) 10 y cada
sistema 1 comprende un conjunto de una o más estaciones base 4.
En la Fig. 13 se muestra un diagrama de bloques
que ilustra la arquitectura básica de la red de comunicación de la
presente invención. La Fig. 13 es una extensión de la Fig. 2 e
ilustra la jerarquía de la red de comunicación. La interfaz de red
de paquetes 24 y de PSTN 30 conectan a un bus que tiene interfaz con
todos los controladores de estación base 10 en la red de
comunicación. Cada controlador de estación base 10 comprende uno o
más elementos selectores 14 y un programador selector 12. El
programador selector 12 en la Fig. 13 es igual que el programador de
canal 12 en la Fig. 2. El nombre se ha cambiado para reflejar más
descriptivamente el hecho de que el programador selector 12 programa
la transmisión a alta velocidad para los elementos selectores 14.
Otros elementos en el controlador de estación base 10 se han omitido
por simplicidad.
Cada controlador de estación base 10 controla un
conjunto de estaciones base 4. El controlador de estación base 10 se
conecta a un trasporte que tiene interfaz con todas las estaciones
base 4 en el sistema. Cada estación base 4 comprende uno o más
elementos de canal 40 y un programador de subsistema transceptor
base (BTS) 46. El programador de BTS 46 programa la transmisión de
alta velocidad para todos los elementos de canal 40 que residen en
la misma estación base 4 como el programador de BTS 46.
En la realización ejemplar, la estaciones remotas
6 pidiendo transmisión de alta velocidad sobre el enlace ascendente
pueden ser divididas en tres categorías. La primera categoría
incluye las estaciones remotas 6 que no están en transferencia
flexible. La segunda categoría incluye las estaciones remotas 6 en
transferencia flexible entre estaciones base 4 que están controladas
por el mismo programador selector 12. Y la tercera categoría incluye
las estaciones remotas 6 en transferencia flexible entre estaciones
base 4 qué están controladas por diferentes programadores selectores
12. En la realización ejemplar, se listan las estaciones base 4 que
se están comunicando con una estación remota 6 particular en el
conjunto de miembros activos de esa estación remota 6.
La programación del enlace ascendente multicapa
de la presente invención comprende programación a nivel de estación
base, programación a nivel de selector, y programación a nivel de
red. Como el estado de transferencia flexible de una estación remota
6 particular refleja la cantidad de interferencia del enlace
ascendente que la transmisión desde esa estación remota 6 causará a
otras estaciones remotas 6, el permiso para la transmisión de alta
velocidad se concede por todas las estaciones base 4 en
transferencia flexible con esa estación remota 6. En la realización
ejemplar, la programación a nivel de estación base se realiza por el
programador de BTS 46 para estaciones remotas 6 de la primera
categoría, la programación a nivel de selector se realiza por el
programador selector 12 para estaciones remotas 6 de la segunda
categoría, y la programación a nivel de red se realiza por el
programador de red 13 para estaciones remotas 6 de la tercera
categoría. El programador de red 13 puede ser un programador de red
dedicado (como se muestra en la Fig. 12) o un programador selector
12 al que se ha delegado la responsabilidad del programador de la
red. La programación a nivel de estación base reduce el retardo de
programación y mejora la eficacia. La programación a nivel de
selector puede maximizar el uso del recurso con el coste de un
retardo de programación incrementado. Finalmente, la programación a
nivel de red puede maximizar más el uso del recurso más allá con el
coste de mucho más tiempo de retardo de programación.
En la realización ejemplar, la programación a
nivel de la estación base se realiza para estaciones remotas 6 de la
primera categoría (por ejemplo estaciones remotas 6 no en
transferencia flexible). La velocidad de transmisión de alta
capacidad para la estación remota 6 solicitante puede ser concedida
por el programador de BTS 46 si sólo una estación base 4 está en
comunicación con la estación remota 6 solicitante. El programador de
BTS 46 programa la velocidad de transmisión máxima programada basado
en los recursos disponibles para esa estación base 4.
Preferentemente, la programación al nivel de la estación base se
realiza después de que los recursos se han asignado como se han
requerido por los programadores de niveles superiores (por ejemplo,
el programador selector 12 y el programador de red 13) para evitar
los posibles conflictos en el uso de capacidad.
Un diagrama de tiempos ejemplar para la
programación a nivel de la estación base se muestra en la Fig. 14A.
En la trama k, la estación remota 6 tiene una gran cantidad de datos
para transmitir a la célula. La estación remota 6 mide el tamaño de
la cola de datos y la potencia de transmisión total disponible en la
estación remota 6 en el bloque 400. En la trama k+1, la estación
remota 6 transmite la información a la célula en el bloque 402. En
la trama k+2, la estación base 4 que sirve a la célula recibe la
información y procesa la petición en el bloque 404. La estación base
4 también recibe la programación de velocidades de transmisión
máximas programadas de los programadores de nivel superior (por
ejemplo del programador selector 12 y del programador de red 13) que
controlan esa estación base 4. La estación base 4 determina entonces
si hay capacidad residual suficiente en la estación base 4 para
soportar la petición. Si existe la capacidad, la estación base 4
asigna la velocidad de transmisión máxima programada basada en los
recursos disponibles. En la trama k+5, la estación base 4 transmite
la información de programación que contiene la velocidad de
transmisión máxima programada para la trama k+5 a la estación remota
6 sobre el enlace descendente en el bloque 406. Durante la trama
k+4, la estación remota 6 procesos la señal del enlace descendente,
determina la velocidad de transmisión máxima programada, y
reconfigura el equipo, si necesario, para la transmisión a alta
velocidad en el bloque 408. En la trama k+5, los datos se transmiten
a o por debajo de la velocidad de transmisión máxima programada
sobre el enlace ascendente a estación base 4 en el bloque 410.
De acuerdo con la Fig. 14A, el retardo de
programación entre el momento en que la estación remota 6 determina
que tiene una cantidad grande de datos para transmitir a la estación
base 4 y el momento de transmisión a alta velocidad es de cinco
tramas. En la trama k, la estación remota 6 mide el tamaño de la
cola y la potencia de transmisión total disponible para eso. En la
trama k+5, la estación remota 6 transmite los datos a la velocidad
de transmisión de alta capacidad a la estación base 4.
La programación a nivel de estación base también
pueden realizarse para estaciones remotas 6 en transferencia
flexible (por ejemplo, estaciones remotas 6 de la segunda y tercera
categorías). Sin embargo, esto no se prefiere por varias razones.
Primero, el impacto de la transmisión a alta velocidad sobre enlace
ascendente en las estaciones base 4 vecinas, en términos de carga e
interferencia incrementadas, no es completamente predecible por
cualquier estación base 4. Segundo, existe un problema potencial
cuando la estación remota 6 está en transferencia flexible porque la
señal de enlace descendente a esta estación remota 6 se transmite
por múltiples estaciones base 4. En el lado del transmisor, es muy
probable que se transmitan diferentes programaciones de las
diferentes estaciones base 4 si no hay coordinación entre las
estaciones base 4. Por consiguiente, es difícil transmitir la misma
programación desde diferentes estaciones base 4 sin ninguna
coordinación. En el lado receptor, las programaciones diferentes
desde diferentes estaciones base 4 significa que el receptor no
puede combinar las tramas desde diferentes estaciones base 4 de
transferencia flexible. Estas tramas se demodulan
independientemente, produciendo más errores en recepción de
programaciones de enlaces ascendentes. La transmisión de las
programaciones a la estación remota 6 mediante el uso de símbolos
perforados también puede usarse. El punzamiento proporciona un
control más rápido, pero también es poco fiable relativamente.
En la realización ejemplar, la programación a
nivel de sistema por el programador selector 12 se realiza para
estaciones remotas 6 en la segunda categoría (por ejemplo,
estaciones remotas 6 en transferencia flexible con dos o más
estaciones base 4 todos de las cuales se controlan por un selector
programador común 12). Como el estado de transferencia flexible
refleja la cantidad de interferencia de enlace ascendente que la
transmisión de una estación remota 6 dada causará a otras estaciones
remotas 6 en la misma célula, el permiso para la transmisión de alta
velocidad se concede por todas las estaciones base 4 en
transferencia flexible con la estación remota 6 solicitante. Por
ejemplo, la estación remota 6 solicitante puede estar en
comunicación con dos estaciones base 4 y la primera estación base 4
asigna una velocidad de transmisión alta capacidad de F1 y la
segunda estación base 4 asigna una velocidad de transmisión de F2
dónde F2 es mucho mayor que F1. Si la estación remota 6 solicitante
transmite a la velocidad de transmisión de F2, la interferencia
causada por esta transmisión a otras estaciones remotas 6 en
comunicación con la primera estación base 4 puede ser excesiva,
degradando así el rendimiento del enlace ascendente de la primera
estación base 4. Por consiguiente, la velocidad de transmisión
máxima que puede asignarse a la estación remota 6 solicitante qué
está en transferencia flexible es el mínimo de la lista de
velocidades de transmisión soportables máximas.
Un diagrama de tiempos ejemplar para la
programación al nivel de sistema se muestra en la Fig. 10 y se
describió anteriormente. En la realización ejemplar, el retardo de
programación entre el momento en que la estación remota 6 determina
que tiene una cantidad grande de datos para transmitir a la estación
base 4 hasta el momento de transmisión a alta velocidad es de siete
tramas. En la trama k, la estación remota 6 mide el tamaño de la
cola y la potencia de transmisión total disponible para eso. En la
trama k+7, la estación remota 6 transmite los datos a la velocidad
de transmisión de alta capacidad a la estación base 4. En la
realización ejemplar, este periodo de retardo es mayor de dos
tramas que el retardo para la programación a nivel de la estación
base.
Las programaciones de la velocidades de
transmisión máximas programadas son transmitidas por las estaciones
base 4. Como resultado, la programación para estaciones remotas 6 no
en transferencia flexible (aquellas de la primera categoría) puede
realizarse por el programador de BTS 46 después de que las
programaciones del programador selector 12 han llegado a las
estaciones base 4 para evitar los conflictos en el uso de capacidad.
Igualmente, la programación para estaciones remotas 6 en
transferencia flexible entre estaciones base 4 que se controlan por
el mismo programador selector 12 (aquellas de la segunda categoría)
puede realizarse por el programador selector 12 después de que las
programaciones de programador de red 13 han llegado al controlador
de estación base 10 (véase la Fig. 13) para evitar los conflictos
en el uso de capacidad y hacer uso de la capacidad que todavía no se
ha asignado.
En la realización ejemplar, la programación a
nivel de red de se realiza por el programador de red 13 para
estaciones remotas 6 de la tercera categoría (por ejemplo,
estaciones remotas 6 en transferencia flexible con dos o más
estaciones base 4 que se controla por diferente programadores
selectores 12). En este caso, la transmisión de alta velocidad se
programa mediante la coordinación entre todos los programadores
selectores 12 que controlan las estaciones base 4 en el conjunto de
miembros activos de la estación remota 6. Los programadores
selectores 12 y el programador de red 13 pueden tener una relación
"maestro-esclavo" fija '' en que un programador
de red dedicado 13 realiza toda la programación que involucra a los
múltiple programadores selectores 12. Alternativamente, la
"relación maestro-esclavo" puede rotarse entre
los programadores selectores 12. En este caso, un programador
selector 12 toma el turno como programador de red 13 para realizar
la programación a nivel de red.
En la Fig. 14B se muestra un diagrama de tiempos
ejemplar para la programación a nivel de red. En la trama k, la
estación remota 6 tiene una cantidad grande de datos para transmitir
a la célula. La estación remota 6 mide el tamaño de la cola de los
datos y la potencia de transmisión total disponible para la estación
remota 6 en el bloque 500. En la trama k+1, la estación remota 6
transmite la información a la célula en el bloque 502. En la trama
k+2, la estación base 4 que sirve a la célula recibe la información
y enruta la información al elemento selector 14, en el bloque 504.
En la trama k+3, el estado del sistema de CDMA completo bajo el
control del programador selector 12 es medido por los elementos
selectores 14 y enviado al programador selector 12 en el bloque 506.
En la realización ejemplar, el estado del sistema CDMA incluye la
capacidad disponible del enlace ascendente para las tareas
programadas en cada célula, la cantidad de datos a transmitir por
cada usuario programado, la potencia de trasmisión total disponible
en cada la estación remota 6, el conjunto de miembros activos de
cada la estación remota 6, y la prioridad de las estaciones remotas
6. También en la trama k+3, el programador selector 12 envía la
información de estaciones remotas 6 de la tercera categoría en el
bloque 508. En la trama k+4, el programador de red 13 asigna las
velocidades de transmisión máximas programadas y envía la
información de programación al programador selector 12 en el bloque
510. En la trama k+5, el programador selector 12 recibe la
programación del programador de red 13, inserta sus propias
programaciones para estaciones remotas 6 de la segunda categoría, y
envía las programaciones actualizadas al elemento selector 14 en el
bloque
512.
512.
Dentro de la trama k+5, el elemento selector 14
envía a la información de programación al programador de BTS 46 en
el bloque 514. Dentro de la misma trama, el programador de BTS 46
recibe la programación del programador selector 12. En la
realización ejemplar, el programador de BTS 46 realiza la
programación a nivel de la estación base para estaciones remotas 6
de la primera categoría, actualiza las programaciones recibidas con
sus propias programaciones, y envía las programaciones actualizadas
al elemento de canal 40. En la trama k+6, elemento de canal 40
transmite la información de programación actualizada que contiene
las velocidades de transmisión máximas programadas para la trama k+8
a las estaciones remotas 6 sobre el enlace descendente en el bloque
516. Durante la trama k+7, la estación remota 6 procesa la señal del
enlace descendente, determina la velocidad de transmisión máxima
programada, y reconfigura el equipo, si es necesario, para la
transmisión a alta velocidad en el bloque 518. En la trama k+8, el
datos se transmiten a o por debajo de la velocidad de transmisión
máxima programada sobre el enlace ascendente a la estación base 4 en
el bloque 520.
De acuerdo con la Fig. 14B, el retardo de
programación entre el momento en que la estación remota 6 determina
tiene una cantidad grande de datos a transmitir a la estación base 4
hasta el momento de la transmisión a alta velocidad es de ocho
tramas. En la trama k, la estación remota 6 mide el tamaño de la
cola y la potencia de trasmisión total disponible para ello. En la
trama k+8, la estación remota 6 transmite los datos a velocidad de
transmisión de alta capacidad a la estación base 4.
La programación a nivel de red requiere
coordinación entre programadores selectores 12 lo que puede causar
mayor retardo de programación. Las programaciones para estaciones
remotas 6 de la tercera categoría tienen que viajar a través de una
capa de programación adicional. Sin embargo, las programaciones
desde el programador de red 13 se enrutan a través del programador
selector 12 y del programador de BTS 46. Los programadores
selectores 12 y el programador de BTS 46 pueden asignar capacidad
residual de sistema que no se ha asignado. Además el programador
selector 12 y el programador de BTS 46 pueden asignar los recursos
con una notificación más corta (por ejemplo, retardo de programación
más corto) a estaciones remotas 6 en transferencia flexible entre
estaciones base 4 que están bajo el control del mismo programador
selector 12 o a estaciones remotas 6 no en transferencia flexible,
respectivamente.
En la realización ejemplar, la programación al
nivel de la estación base se realiza después de que los recursos han
sido asignados por los programadores de nivela superior (por
ejemplo, el programador selector 12 y el programador de red 13)
minimizar conflictos y posiblemente maximizar el uso de recursos. El
programador de la red 13 programa la transmisión de alta velocidad
de para estaciones remotas 6 de la tercera categoría y envía las
programaciones al programador selector 12. El programador selector
12 determina los recursos residuales, programa transmisión de alta
velocidad para estaciones remotas 6 de la segunda categoría, y envía
las programaciones al programador de BTS 46. El programador de BTS
46 determina los recursos residuales, programa la transmisión de
alta velocidad para estaciones remotas 6 de la primera categoría, y
transmite las programaciones a las estaciones remotas 6.
Este esquema tiene varios posibles efectos
adversos. Primero, permitiendo a los programadores de nivel superior
asignar los recursos primero puede ser equivalente a igualar
estaciones remotas 6 qué está en transferencia flexible con
prioridad superior. Análogamente, las estaciones remotas 6 no en
transferencia flexible se igualan con más baja prioridad y
experimentan el retardo de programación más largo. Segundo, las
estaciones remotas 6 en transferencia flexible pueden requerir la
mayoría de recursos para una transmisión dada. Programado primero de
estas estaciones remotas 6 puede no producir la asignación óptima de
recursos.
Pueden darse varios pasos para minimizar los
posibles efectos adversos de la programación multinivel. Primero,
los programadores de nivel superior se pueden diseñar para ser más
conservadores (por ejemplo, asignar un porcentaje menor de los
recursos disponibles para la transmisión a alta velocidad). Esto
también es deseable porque los programadores de nivel superior
experimentan los retardos de programación más largos. Los retardos
de programación dan como resultado estimaciones menos exactas de los
recursos disponibles en el momento en que la transmisión de alta
velocidad se programa para producirse.
Segundo, cada estación base 4 puede asignar un
porcentaje del recurso disponible para la programación a nivel de
estación base. Esta capacidad reservada puede asignarse a estaciones
remotas 6 que no están en transferencia flexible y que tienen la
prioridad más alta, como se determina por alguno de los métodos
descritos anteriormente. La capacidad restante es entonces
reservada por los programadores de nivel superior para las
estaciones remotas 6 qué están en transferencia flexible. A partir
de esto, cualquier capacidad residual se utiliza por el programador
de BTS 46 para estaciones remotas 6 qué no están en transferencia
flexible. El porcentaje de recurso reservado para la programación a
nivel de estación base puede ser un valor estático o un valor
dinámico. Además, el valor dinámico puede estar basado en el número
de estaciones remotas 6 en comunicación con la estación base 4 o en
otros factores, como la cantidad de datos a trasmitir a la estación
base 4.
Tercero, optimizar el uso del recurso, es también
posible asignar diferentes intervalos de programación para cada
nivel de programación. El programador de red 13 requiere el retardo
de programación más largo y es menos capaz de predecir la
disponibilidad real de recursos en el momento de transmisión a alta
velocidad. El retardo de programación largo impide al programador de
red 13 sacar provecho de las fluctuaciones rápidas de los recursos
disponibles. Por consiguiente, el intervalo de programación para el
programador de red 13 es establece el más largo. Análogamente, el
programador selector 12 requiere el próximo retardo de programación
más largo que también puede impedirle al programador selector 12
sacar provecho de las fluctuaciones rápidas en los recursos
disponibles. Por consiguiente, el intervalo de programación para el
programador selector 12 se establece largo, posiblemente tan largo
como el intervalo de programación para el programador de red 13. En
contraste, el programador de BTS 46 requiere el retardo de
programación más corto lo que permite al programador de BTS 46 sacra
provecho de las fluctuaciones rápidas de los recursos disponibles.
Por consiguiente, el intervalo de programación para el programador
de BTS 46 se establece más corto que los intervalos de programación
para el programador de red 13 y el programador selector 12.
En la realización ejemplar, se transmiten
mensajes desde la estación base 4 a la estación remota 6 llevar la
velocidad de transmisión máxima programada. El retardo de
programación puede acortarse con el uso de bits perforados para
trasportar la información de programación. En lugar de esperar a la
próxima trama, la estación base 4 puede reemplazar (perforación) los
bits del datos con los bits de programación de la manera descrita en
la Patente U.S. No. 5,485,486, titulada "Método y aparato para
controlar la potencia de transmisión en un sistema telefónico móvil
celular CDMA", publicada el 16 de Enero de 1996, asignada al
cesionario de la presente invención. Sin embargo, los bits
perforados dan como resultado superior coste de sobrecarga para el
enlace descendente. La presente invención se dirige al uso de
mensajes especiales, bits perforados, y otros métodos de mensajería
para llevar la información de programación a las estaciones remotas
6.
Claims (13)
1. Un método para programar transmisiones a alta
velocidad sobre un enlace ascendente en una red de comunicación que
comprende uno o más sistemas, comprendiendo cada sistema una o más
estaciones base (4), cada estación base (4) en comunicación con cero
o más estaciones remotas (6), dicho método caracterizado
por:
determinar un estado de transferencia flexible de
un estación remota (6) que pide la transmisión a alta velocidad;
determinar una capacidad de enlace ascendente
para cada estación base (4) en comunicación con dicha estación
remota (6);
programar una velocidad de transmisión de alta
capacidad a un nivel de estación base si dicha estación remota (6)
no está en transferencia flexible;
programar una velocidad de transmisión de alta
capacidad a nivel de selector si dicha estación remota (6) está en
transferencia flexible con estaciones base (4) que están dentro de
un mismo sistema;
programar una velocidad de transmisión de alta
capacidad a nivel de red si dicha estación remota (6) está en
transferencia flexible con estaciones base (4) que están dentro de
diferentes sistemas; y
trasmitir dicha velocidad de transmisión de alta
capacidad a dicha estación remota (6);
donde dicha velocidad de transmisión de alta
capacidad se basa en dicha capacidad disponible de enlace ascendente
para cada estación base (4) en comunicación con dicha estación
remota (6).
2. El método de la reivindicación 1 programación
donde dicha programación a nivel de selector se realiza basándose en
una capacidad residual de enlace ascendente disponible después de
dicha programación a dicho nivel de red.
3. El método de la reivindicación 2 donde dicha
programación a dicho nivel de estación base se realiza basándose en
una capacidad residual de enlace ascendente disponible después de
dicha programación a nivel de dicho selector y de dicha programación
a dicho nivel de la red.
4. El método de la reivindicación 1 que comprende
además:
reservar una fracción de dicha capacidad de
enlace ascendente disponible para programación a nivel de dicha
estación base.
5. El método de la reivindicación 1 que comprende
además:
reservar una fracción de dicha capacidad de
enlace ascendente disponible para programación a nivel de dicho
selector.
6. El método de la reivindicación 1 donde dicha
transmisión se realiza enviando un mensaje a dicha estación
remota.
7. El método de la reivindicación 1 donde dicho
paso de transmisión se realiza mediante el uso de símbolos
perforados.
8. El método de la reivindicación 1 que compren
además:
determinar una prioridad de dicha estación remota
(6);
donde dicha velocidad de transmisión de alta
capacidad está basada además en dicha prioridad de dicha estación
remota (6).
9. El método de la reivindicación 1 donde dicha
programación al nivel de dicha red 2 se realiza usando un porcentaje
menor de dicha capacidad de enlace ascendente disponible para
transmisión a alta velocidad.
10. El método de la reivindicación 1 donde dicha
programación a dicho nivel de selector se realiza usando un
porcentaje menor de dicha capacidad de enlace ascendente disponible
para la transmisión de alta velocidad.
11. El método de la reivindicación 1 donde dicha
programación a dicho nivel de estación base se realiza cada K1
tramas, dicha programación a dicho nivel de selector se realiza cada
K2 tramas, dicha programación a dicho nivel de red se realiza cada
K3 tramas, y donde K1, K2, y K3 son enteros mayores que o iguales a
uno.
12. El método de la reivindicación 11 donde K1 es
menor que o igual a K2 y K2 es menor que o igual a K3.
13. Un aparato para programar transmisiones de
alta velocidad sobre un enlace ascendente en una red de comunicación
que comprende uno o más sistemas, comprendiendo cada sistema una o
más estaciones base (4), cada estación base (4) en comunicación con
cero o más estaciones remotas (6), dicho aparato
caracterizado por:
medios de elemento de canal (40) para recibir
transmisiones de enlace ascendente de estaciones remotas (6), dichas
transmisiones de enlace ascendente conteniendo peticiones para
transmisión de alta velocidad y estado de transferencia flexible de
cada estación remota solicitante (6);
medios de programador de BTS (46) para recibir
dicha petición de transmisión de alta velocidad y dicho estado de
transferencia flexible, dichos medios de programador de BTS (46)
programan la transmisión de alta velocidad de estaciones remotas (6)
no en transferencia flexible;
medios de programador de selector (12) para
recibir dicha petición de transmisión de alta velocidad y dicho
estado de transferencia flexible, dichos medios de programador de
selector (12) programan la transmisión de alta velocidad de
estaciones remotas (6) en transferencia flexible con estaciones base
(4) que están dentro del mismo sistema; y
medios de programador de red (13) para recibir
dicha petición para transmisión de alta velocidad y dicho estado de
transferencia flexible, dichos medios de programador de red (13)
programan la transmisión de alta velocidad de estaciones remotas (6)
en transferencia flexible con estaciones base (4) que están dentro
de sistemas diferentes.
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