ES2258190T3 - Metodo de control de rampa ascendente inicial de potencia en sistemas cdma usando codigo corto. - Google Patents
Metodo de control de rampa ascendente inicial de potencia en sistemas cdma usando codigo corto.Info
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Abstract
Una unidad de abonado (16) que regula la potencia de transmisión de las comunicaciones con una estación base en un sistema de comunicación de acceso múltiple por división de código, unidad de abonado que comprende: un medio (90) para transmitir una señal periódica a un nivel de potencia inicial predeterminado, incluyendo un medio para retransmitir repetidamente la señal periódica, produciéndose cada transmisión a niveles de potencia sucesivamente más altos; y un medio para terminar la transmisión de la señal periódica y mantener el nivel de potencia al tiempo que se recibe una señal de confirmación, caracterizado porque la unidad de abonado comprende además: un medio para transmitir un código de acceso al nivel de potencia mantenido; y donde la señal periódica es un código corto que es más corto que el código de acceso.
Description
Método de control de rampa ascendente inicial de
potencia en sistemas CDMA usando código corto.
La presente invención se refiere en general a
sistemas de comunicación CDMA. Más específicamente la presente
invención se refiere a un sistema de comunicación CDMA que utiliza
la transmisión de códigos cortos desde las unidades de abonado a la
estación base para reducir el tiempo requerido por la estación base
para detectar la señal de la unidad de abonado. El tiempo de
detección mejorado permite una rampa ascendente de la potencia de
transmisión inicial más rápida en las unidades de abonado al tiempo
que reduce excesos innecesarios de potencia.
El uso de sistemas de telecomunicación sin hilos
ha crecido dramáticamente en la última década tanto como ha mejorado
la fiabilidad y la capacidad de los sistemas. Los sistemas de
comunicación sin hilos se utilizan en una variedad de aplicaciones
en las que los sistemas basados en líneas terrestres son
impracticables o imposibles de usar. Las aplicaciones de
comunicaciones sin hilos incluyen comunicaciones de teléfono
celular, comunicaciones en sitios remotos, y comunicaciones
temporales para restablecimiento de desastres. Los sistemas de
comunicación sin hilos se han convertido en una alternativa
económicamente viable para reemplazar las envejecidas líneas
telefónicas y los anticuados equipos telefónicos.
La parte del espectro de RF disponible para el
uso por sistemas de comunicación sin hilos es un recurso crítico. El
espectro de RF debe compartirse entre las aplicaciones comerciales,
gubernamentales y militares. Hay un deseo constante de mejorar la
eficacia de los sistemas de los sistemas de comunicación sin hilos
para incrementar la capacidad del sistema.
Los sistemas de comunicación sin hilos de acceso
múltiple por división de código (CDMA) han mostrado una particular
promesa en esta área. Aunque los sistemas de acceso múltiple por
división en el tiempo (TDMA) y de acceso múltiple por división de
frecuencias más tradicionales han mejorado usando los últimos
avances tecnológicos, los sistemas CDMA, en particular los sistemas
de Acceso Múltiple por División de Código de Banda Ancha™
(B-CDMA™) tienen ventajas significativas sobre los
sistemas TDMA y FDMA. Esta eficacia se debe a las mejoras en
codificación y densidad de modulación, el rechazo de interferencias
y la tolerancia a trayectos múltiples de los sistemas
B-CDMA™, así como la reutilización del mismo
espectro en cada célula de comunicación. El formato de las señales
de comunicación CDMA también hace extremadamente difícil interceptar
llamadas, con lo cual se asegura una mayor privacidad a los
llamantes y proporciona una mayor inmunidad frente al fraude.
En un sistema CDMA, se usa la misma porción del
espectro de frecuencias para la comunicación por todas las unidades
de abonado. La señal de datos banda base de cada unidad de abonado
se multiplica por un código de secuencia, llamado "código de
expansión" (spreading code) que tiene una velocidad mucho más
alta que la de los datos. La relación entre la velocidad del código
de expansión y la velocidad de símbolo de los datos se denomina
"factor de expansión" o "ganancia del procesamiento". Esta
codificación resulta en un espectro de transmisión mucho más ancho
que el espectro de la señal de datos banda base, por lo que esta
técnica se llama "espectro expandido". Las unidades de abonado
y sus comunicaciones pueden discriminarse por el uso de un código de
expansión único para cada enlace de comunicación que se llama canal
CDMA. Ya que todas las comunicaciones se envían sobre la misma banda
de frecuencias, cada comunicación CDMA solapa las comunicaciones de
otras unidades de abonado y las señales relacionadas con el ruido
tanto en frecuencia como en tiempo.
El uso del mismo espectro de frecuencias por una
pluralidad de abonados incrementa la eficacia del sistema. No
obstante, también causa una degradación gradual de las
características del sistema a medida que aumenta el número de
usuarios. Cada unidad de abonado detecta como señales válidas las
señales de comunicación con su código de expansión único y todas las
demás señales se ven como ruido. Cuanto más fuerte llegue la señal
de la unidad de abonado a la estación base, mayor interferencia
experimenta la estación base cuando recibe y demodula señales de
otras unidades de abonado. Por ultimo, la potencia de una unidad de
abonado puede ser lo suficientemente grande para terminar las
comunicaciones de otras unidades de abonado. Por consiguiente, es
extremadamente importante en los sistemas de comunicaciones sin
hilos CDMA controlar la potencia de transmisión de todas las
unidades de abonado. Esto se cumple de la mejor manera mediante el
uso de un algoritmo de control de potencia de bucle cerrado una vez
que se ha establecido el enlace de comunicación.
El control de transmisión de potencia es
particularmente crítico cuando una unidad de abonado esta intentando
iniciar comunicación con la estación base y no se ha establecido aun
el bucle de control de potencia. Típicamente, la transmisión de
potencia requerida desde una unidad de abonado cambia continuamente
en función del las perdidas de propagación, interferencia de otros
abonados, ruido del canal, desvanecimiento de la señal y otras
características del canal. Por esto, la unidad de abonado no sabe el
nivel de potencia al cual debe empezar a transmitir. Si la unidad
de abonado empieza transmitiendo a un nivel de potencia que es
demasiado alto, puede interferir con las comunicaciones de otros
abonados y puede incluso terminar las comunicaciones de otras
unidades de abonado. Si el nivel de potencia de transmisión inicial
es demasiado bajo, la unidad de abonado no se detectará por la
estación base y el enlace de comunicación no se establecerá.
Hay muchos métodos para controlar la potencia de
transmisión en un sistema CDMA. Por ejemplo, la patente de EEUU Nº
5.056.109 (Gilhousen et al.) revela un sistema de control de
la potencia de transmisión en el que la potencia de transmisión de
la unidad de abonado se basa sobre medidas de señal periódicas de
ambos la unidad de abonado y la estación base. La estación base
transmite una señal piloto a todas las unidades de abonado que
analizan la señal piloto recibida, estiman las perdidas de potencia
de la señal transmitida y ajustan su potencia de transmisión en
consecuencia. Cada unidad de abonado incluye un filtro de salida de
pérdidas no lineales que previene de incrementos de potencia
repentinos que causarían interferencia en otras unidades de
abonado. Este método es demasiado complejo para permitir a una
estación base adquirir rápidamente una unidad de abonado mientras
limita la interferencia a otras unidades de abonado. Además, las
pérdidas de propagación, interferencia y niveles de ruido
experimentados en un enlace directo (transmisión desde la estación
base a la unidad de abonado) frecuentemente no es igual que en el
enlace inverso (transmisión desde la unidad de abonado a la estación
base). Las estimaciones de potencia del enlace inverso basadas en
las perdidas del enlace directo no son precisas.
Muchos otros tipos de sistemas de control de
potencia de transmisión requieren señalización de control compleja
entre las unidades de comunicación o valores de transmisión
preseleccionados para controlar la potencia de transmisión. Estas
técnicas de control de potencia son inflexibles y a menudo poco
prácticos de implementar.
El documento
EP-A-0565507 describe un sistema y
un método de control de potencia para acceso aleatorio de
establecimiento de llamadas en un sistema de telefonía móvil. Se
envían mensajes de acceso aleatorios por la estación móvil con una
potencia que se incremente sucesivamente.
Por consiguiente, existe la necesidad de un
método eficaz de controlar la rampa ascendente inicial de
transmisión de potencia por las unidades de abonado en un sistema de
comunicación sin hilos CDMA.
La presente invención comprende un nuevo método
de controlar la potencia de transmisión durante el establecimiento
de un canal en un sistema de comunicación CDMA utilizando la
transmisión de un código corto desde la unidad de abonado a la
estación base durante la rampa ascendente de potencia inicial. El
código corto es una secuencia a detectar por la estación base que
tiene un periodo mucho más corto que un código de expansión
convencional. La rampa ascendente arranca con un nivel de potencia
que con garantía es menor que el nivel de potencia requerido para la
detección por la estación base. La unidad de abonado aumenta
rápidamente la potencia de transmisión mientras transmite el código
corto hasta que la señal se detecta por la estación base. Una vez
que la estación base detecta el código corto, envía una indicación a
la unidad de abonado que cesa el incremento de potencia de
transmisión. El uso de códigos cortos limita el exceso de potencia y
la interferencia a otras estaciones de abonado y permite a la
estación base sincronizarse rápidamente al código de expansión usado
por la unidad de abonado.
Por consiguiente, es un objetivo de esta
invención proporcionar una técnica mejorada para controlar la rampa
ascendente de potencia durante el establecimiento de un canal de
comunicación entre una unidad de abonado CDMA y la estación
base.
Otros objetivos y ventajas de la presente
invención resultarán palpables después de leer en breve la
descripción de la realización preferida.
La Figura 1 es una visión general esquemática de
un sistema de comunicación de acceso múltiple por división de código
de acuerdo con la presente invención;
La Figura 2 es un diagrama que muestra el rango
de operación de una estación base;
La Figura 3 es un diagrama de tiempos de las
señales de comunicación entre una estación base y una unidad de
abonado;
La Figura 4 es un diagrama de flujo del
establecimiento de un canal de comunicación entre una estación base
y una unidad de abonado;
La Figura 5 es un gráfico de la salida de
potencia de transmisión de una unidad de abonado;
Las Figuras 6A y 6B son diagramas de flujo del
establecimiento de un canal de comunicación entre una estación base
y una unidad de abonado de acuerdo con la realización preferida de
la presente invención que usa códigos cortos;
La figura 7 es un gráfico de la salida de
potencia de transmisión de una unidad de abonado que usa códigos
cortos;
La figura 8 muestra la selección adaptativa de
códigos cortos;
La figura 9 es un diagrama de bloques de una
estación base de acuerdo con la presente invención;
La figura 10 es un diagrama de bloques de una
unidad de abonado de acuerdo con la presente invención;
Las Figuras 11A y 11B son diagramas de flujo del
procedimiento de rampa ascendente implementado de acuerdo con la
presente invención; y
La Figura 12 es un diagrama que muestra la
propagación de las señales entre una estación base y una pluralidad
de unidades de abonado;
La Figura 13 es un diagrama de flujo de la
realización preferida del establecimiento inicial de un canal de
comunicación entre una estación base y una unidad de abonado usando
adquisición inicial lenta;
La Figura 14 es un diagrama de flujo de la
realización preferida del restablecimiento de un canal de
comunicación entre una estación base y una unidad de abonado usando
una readquisición rápida;
La Figura 15A es un diagrama de las
comunicaciones entre una estación base y una pluralidad de unidades
de abonado;
La Figura 15B es un diagrama de la estación base
y una unidad de abonado que se ha localizada virtualmente;
La Figura 16 es una visión general esquemática de
una pluralidad de unidades de abonado que se han localizado
virtualmente;
La Figura 17 es una unidad de abonado hecha de
acuerdo con las enseñanzas de esta invención;
La Figura 18 es un diagrama de flujo de la
realización alternativa del establecimiento inicial de un canal de
comunicación entre una estación base y una unidad de abonado usando
una adquisición inicial lenta;
La Figura 19 es un diagrama de flujo de la
realización alternativa del restablecimiento de un canal de
comunicación entre una estación base y una unidad de abonado usando
una readquisición rápida; y
La Figura 20 es un diagrama de flujo de la
segunda realización alternativa del establecimiento inicial de un
canal de comunicación entre una estación base y una unidad de
abonado usando una adquisición inicial lenta;
La realización preferida se describirá con
referencia a las figuras dibujadas donde idénticos números
representan completamente elementos similares.
En la Figura 1 se muestra una red de comunicación
10 que encarna la presente invención. La red de comunicación 10
comprende en general una o más estaciones base 14, cada una de las
cuales esta en comunicación sin hilos con una pluralidad de unidades
de abonado 16, que pueden ser fijos o móviles. Cada unidad de
abonado 16 comunica bien con la estación base más próxima o con la
estación base 14 que proporciona la señal de comunicación más
fuerte. Las estaciones base 14 también comunican con un controlador
de estación base 20, que coordina las comunicaciones entre las
estaciones base 14. La red de comunicación 10 puede también estar
conectada a la red telefónica conmutada pública (PSTN) 22, en el
cual el controlador de la estación base 20 también coordina las
comunicaciones entre las estaciones base 14 y la PSTN 22.
Preferiblemente, cada estación base 14 comunica con el controlador
de la estación base 20 sobre un enlace sin hilos, aunque también
puede proveerse una línea terrestre. Es particularmente aplicable
una línea terrestre cuando la estación base esta muy próximo al
controlador de la estación base 20.
El controlador de la estación base 20 realiza
varias funciones. En primer lugar, el controlador de la estación
base 20 proporciona todas las operaciones, administrativas y
señalización de mantenimiento (OA&M) asociado con el
establecimiento y mantenimiento de todas las comunicaciones las
comunicaciones sin hilos entre las unidades de abonado 16, las
estaciones base 14, y el controlador de la estación base 20. El
controlador de la estación base 20 también proporciona una interfaz
entre el sistema de comunicaciones sin hilos 10 y la PSTN 22. Esta
interfaz incluye multiplexación y de-multiplexación
de las señales de comunicación que entran y salen del sistema 10 vía
el controlador de la estación base 20. Aunque el sistema de
comunicaciones sin hilos 10 se muestra empleando antenas para
transmitir las señales de RF, un experto en la técnica puede
reconocer que las comunicaciones pueden realizarse vía enlaces de
microondas o enlaces de satélite. Además, las funciones del
controlador de la estación base 20 pueden combinarse con una
estación base 14 para formar una "estación base maestra".
Refiriéndonos a la Figura 2, se muestra la
propagación de las señales entre una estación base 14 y un
pluralidad de unidades de abonado 16. Un canal de comunicaciones
bidireccional (enlace) 18 comprende una señal transmitida 20 (Tx)
desde la estación base 14 a la unidad de abonado 16 y una señal
recibida 22 (Rx) por la estación base 14 desde la unidad de abonado
16. La señal de Tx 20 se transmite desde la estación base 14 y se
recibe por la unidad de abonado después de un retardo de propagación
\DeltaT. De modo similar, la señal Rx 22 se origina en la unidad
de abonado 16 y termina en la estación base 14 después de un retardo
de propagación adicional \DeltaT. Por consiguiente, el retardo de
propagación de ida y vuelta es 2\DeltaT. En la realización
preferida, la estación base 14 tiene un rango de operación de
aproximadamente 30 kilómetros. El retardo de propagación de ida y
vuelta 24 asociado con una unidad de abonado 16 en el máximo rango
de operación es de 200 microsegundos.
Resultará palpable par los expertos en la técnica
que el establecimiento de un canal de comunicación entre una
estación base y una unidad de abonado es un procedimiento complejo
que implica muchas tareas realizadas por la estación base 14 y por
la unidad de abonado 16 que quedan fuera del alcance de la presente
invención. La presente invención está dirigida a la rampa ascendente
de potencia inicial y a la sincronización durante el establecimiento
del canal de comunicación.
Refiriéndonos a la Figura 3, se muestra la
señalización entre la estación base 14 y la unidad de abonado 16. De
acuerdo con la presente invención, la estación base 14 transmite
continuamente un código piloto 40 a todas las unidades de abonado
16 localizadas dentro del rango de transmisión de la estación
base14. El código piloto 40 es un código de expansión que no lleva
bits de datos. El código piloto 40 se usa para la adquisición y
sincronización de de la unidad de abonado 16, así como para
determinar los parámetros del filtro adaptable coincidente usado en
el receptor.
La unidad de abonado 16 debe adquirir el código
piloto 40 transmitido por la estación base 14 antes de que pueda
recibir o transmitir cualquier dato. La adquisición es el proceso
por el cual la unidad de abonado 16 alinea su código de expansión
generado localmente con el código piloto recibido 40. La unidad de
abonado 16 busca a través de todas las posibles fases del código
piloto recibido 40 hasta que detecta la fase correcta, (el comienzo
del código piloto 40).
La unidad de abonado 16 entonces sincroniza su
código de expansión de transmisión al código piloto recibido 40 por
alineación del comienzo de su código de expansión de transmisión al
comienzo del código piloto 40. Una implicación de esta
sincronización entre transmisión y recepción es que la unidad de
abonado 16 no introduce un retardo adicional en lo que a la fase de
los códigos de expansión concierne. En consecuencia, como se muestra
en la Figura 3, el retardo relativo entre el código piloto 40
transmitido por la estación base 14 y el código de expansión de
transmisión de la unidad de abonado 42 recibido en la estación base
es 2\DeltaT, que es solamente debido al retardo de propagación de
ida y vuelta.
En la realización preferida, el código piloto es
de 29.877.120 elementos de longitud y toma aproximadamente de 2 a 5
segundos en transmitirse dependiendo del factor de expansión. La
longitud del código piloto 40 se eligió para que fuese un múltiplo
del símbolo de datos independientemente de la velocidad de datos o
del ancho de banda utilizado. Como bien se sabe por los expertos en
la técnica, un código piloto más largo tiene mejores propiedades de
aleatoriedad y la respuesta de frecuencia del código piloto 40 es
más uniforme. Además, un código piloto 40 más largo proporciona una
baja correlación cruzada de canal, incrementando de ese modo la
capacidad del sistema 10 para soportar más unidades de usuario 16
con menos interferencia. El uso de un código piloto largo también
soporta un mayor número de códigos cortos aleatorios. Con propósitos
de sincronización, el código piloto 40 se elige para que tenga el
mismo periodo que todos los demás códigos de expansión usados por el
sistema 10. De ese modo, una vez que la unidad de abonado 16
adquiere el código piloto 40, está sincronizada a todas las demás
señales transmitidas desde la estación base 14.
Durante los periodos de reposo, cuando una
llamada no está en progreso o pendiente, la unidad de abonado 16
permanece sincronizada a la estación base14 por la readquisición
periódica del código piloto 40. Esto es necesario para que la unidad
de abonado 16 reciba y demodule cualquier comunicación descendente,
en particular los mensajes de paginación que indican las llamadas
entrantes.
Cuando se desea un enlace de comunicación, la
estación base 14 debe adquirir la señal transmitida por la unidad de
abonado 16 antes de que pueda demodular los datos. La unidad de
abonado 16 debe transmitir una señal ascendente para su adquisición
por la estación base 14 para empezar a establecer el enlace de
comunicación bidireccional. Un parámetro crítico en este
procedimiento es el nivel de potencia de transmisión de la unidad de
abonado 16. Un nivel de potencia de transmisión que es demasiado
alto puede deteriorar las comunicaciones en todo el área de
servicio, mientras que un nivel de potencia que es demasiado bajo
puede impedir a la estación base 14 la detección de la señal
ascendente.
En la primera realización de la presente
invención la unidad de abonado 16 comienza a transmitir a un nivel
de potencia que con garantía es más bajo que el nivel requerido e
incrementa la salida de potencia de transmisión hasta que se alcanza
el nivel de potencia correcto. Esto elimina la brusca introducción
de una fuerte interferencia, mejorando por lo tanto la capacidad del
sistema 10.
En la Figura 4 se muestran el establecimiento de
un canal de comunicación de acuerdo con la presente invención y las
tareas realizadas por la estación base 14 y la unidad de abonado 16.
Aunque pueden localizarse muchas unidades de abonado 16 dentro del
área de operación de la estación base 14, se hará referencia en
adelante en este documento a una única unidad de abonado 16 por
simplicidad en la explicación de la operación de la presente
invención.
La estación base 14 empieza con la transmisión
continua de un código piloto periódico 40 a todas las unidades de
abonado 16 localizadas dentro del rango de operación de la estación
base 14 (etapa 100). Al tiempo que la estación base 14 transmite el
código piloto 40 (etapa 100), la estación base busca un "código de
acceso" 42 transmitido por la unidad de abonado 16 (etapa 101).
El código de acceso 42 es un código de expansión conocido
transmitido por la unidad de abonado 16 a la estación base 14
durante la iniciación de las comunicaciones y de la rampa ascendente
de potencia. La estación base 14 debe buscar a través de todas las
posibles fases (desplazamientos de tiempo) del código de acceso 42
transmitido por la unidad de abonado 16 para encontrar la fase
correcta. Esto se denomina proceso de "adquisición" o de
"detección" (etapa 101). Cuanto más largo sea el código de
acceso 42, más tiempo le llevará a la estación base 14 para buscar a
través de las fases y adquirir la fase correcta.
Como se ha explicado previamente, el retardo
relativo entre las señales transmitidas por la estación base 14 y
las señales recibidas de vuelta en la estación base 14 corresponde
con el retardo de propagación de ida y vuelta 2\DeltaT. El máximo
retardo se produce con el máximo rango de operación de la estación
base 14, conocido como frontera de célula. Por consiguiente, la
estación base 14 debe buscar tantos códigos de fase como caben en el
máximo retardo de propagación de ida y vuelta, que es típicamente
menor que las fases de código que hay en un periodo de código.
Para una velocidad de datos Rb y una velocidad
del código de expansión Rc, la relación L = Rc / Rb se llama el
factor de expansión o ganancia de procesamiento. En la realización
preferida de la presente invención, el radio de la frontera de
célula es 30 km, lo que corresponde a aproximadamente entre 1000 y
2500 fases de código en el máximo retardo de ida y vuelta,
dependiendo de la ganancia del procesamiento.
Si la estación base 14 no ha detectado el código
de acceso después de buscar a través de las fases de código
correspondientes al máximo retardo de ida y vuelta se repite la
búsqueda arrancando desde la fase del código piloto 40 que
corresponde a un retardo cero (etapa 102).
Durante los periodos de reposo, el código piloto
40 de la estación base 14 se recibe en la unidad de abonado 16 que
periódicamente sincroniza su generador de código de expansión de
transmisión al código piloto (etapa 103). Si se pierde la
sincronización con el código piloto 40, la unidad de abonado 16
readquiere el código piloto 40 y resincroniza (etapa 104).
Cuando se desea iniciar un enlace de
comunicación, la unidad de abonado 16 arranca a transmitir el código
de acceso 42 de vuelta a la estación base 14 (etapa 106). La unidad
de abonado 16 incrementa continuamente la potencia de transmisión
mientras que retransmite el código de acceso 42 (etapa 108) hasta
que recibe el reconocimiento desde la estación base 14. La estación
base 14 detecta el código de acceso 42 en la fase correcta una vez
que se ha alcanzado el nivel de potencia mínimo para su recepción
(etapa 110). La estación base 14 transmite posteriormente una señal
de reconocimiento de la detección del código de acceso (etapa 112) a
la unidad de abonado 16. La unidad de abonado cesa el incremento de
la potencia de transmisión una vez que recibe la señal de
reconocimiento (etapa 114). Con la rampa ascendente de potencia
completada, se realiza el control de potencia de bucle cerrado y la
señalización de establecimiento de llamada (etapa 116) para
establecer el enlace de comunicación bidireccional.
Aunque esta realización limita la potencia de
transmisión de la unidad de abonado 16, la adquisición de la unidad
de abonado 16 por la estación base 14 de este modo puede conducir a
sobrepasar la potencia innecesariamente de la unidad de abonado 16,
reduciendo por tanto el rendimiento del sistema 10.
En la Figura 5 se muestra el perfil de la salida
de potencia de transmisión. En t_{0}, la unidad de abonado 16
comienza a transmitir en el nivel de potencia de transmisión inicial
P_{0}, que es un nivel de potencia que con garantía es menor que
el nivel de potencia requerido para su detección por la estación
base 14. La unidad de abonado 16 incrementa continuamente el nivel
de potencia de transmisión hasta que recibe la indicación de
detección desde la estación base 14. Para que la estación base 14
detecte correctamente el código de acceso 42 desde la unidad de
abonado 16 el código de acceso 42 debe: 1) recibirse con el nivel de
potencia suficiente; y 2) detectarse con la fase correcta. Por
consiguiente, refiriéndonos a la Figura 5, aunque el código de
acceso 42 tenga un nivel de potencia suficiente para la detección
por la estación base 14 en el instante t_{p}, la estación base 14
debe continuar buscando la fase correcta del código de acceso 42, lo
cual ocurre en el instante t_{A}.
Ya que la unidad de abonado 16 continúa
aumentando el nivel de salida de potencia de transmisión hasta que
recibe la indicación de detección desde la estación base 14, la
potencia de transmisión del código de acceso 42 excede el nivel de
potencia requerido para la detección por la estación base 14. Esto
causa una interferencia innecesaria a todas las demás unidades de
abonado 16. Si el exceso de potencia es demasiado grande, la
interferencia a otras unidades de abonado 16 puede ser tan severa
que termine colgando comunicaciones de otras unidades de abonado
16.
La velocidad a la que la unidad de abonado
incrementa la potencia de transmisión de potencia puede reducirse
para evitar el exceso de potencia, no obstante, esto supone un
tiempo de establecimiento de llamada más largo. Los expertos en la
técnica apreciarían que también pueden usarse velocidades de la
rampa ascendente adaptable, aun estas velocidades tienen
inconvenientes y no eliminan los excesos de potencia de forma
apreciable en todas las
situaciones.
situaciones.
La realización preferida de la presente invención
utiliza "códigos cortos" y un procedimiento de establecimiento
del enlace de comunicación de dos etapas para conseguir pendientes
de subida de potencia rápidas sin grandes excesos de potencia. El
código de expansión transmitido por la unidad de abonado 16 es mucho
más corta que el resto de códigos de expansión (de aquí el termino
de código corto), de forma que el número de fases está limitado y la
estación base 14 puede buscar rápidamente a través del código. El
código corto usado para este propósito no lleva datos.
En las Figuras 6A y 6B se muestran las tareas
realizadas por la estación base 14 y la unidad de abonado 16 para
establecer un canal de comunicación usando códigos cortos de acuerdo
con la realización preferida de la presente invención. Durante los
periodos de reposo, la estación base 14 transmite periódicamente y
continuamente el código piloto a todas las unidades de abonado 16
localizadas dentro del rango de operación de la estación base 14
(etapa 150). La estación base 14 también busca continuamente un
código corto transmitido por la unidad de abonado 16 (etapa 152). La
unidad de abonado 16 adquiere el código piloto y sincroniza su
generador de código de expansión de transmisión al código piloto. La
unidad de abonado 16 también comprueba periódicamente para
asegurarse de que está sincronizado. Si se pierde la sincronización,
la unidad de abonado 16 readquiere la señal piloto transmitida por
la estación base (etapa 156).
Cuando se desea un enlace de comunicación, la
unidad de abonado 16 comienza a transmitir un código corto al mínimo
nivel de potencia P_{0} (etapa 158) y aumenta continuamente el
nivel de potencia de transmisión mientras retransmite el código
corto (etapa 160) hasta que recibe una confirmación desde la
estación base 14 de que se ha detectado el código corto por la
estación base 14.
El código de acceso en la realización preferida,
como previamente se ha descrito en este documento, es
aproximadamente de una longitud de 30 millones de elementos. Sin
embargo, el código corto es mucho más pequeño. El código corto puede
elegirse de cualquier longitud que sea suficientemente corta para
permitir una rápida detección. Hay una ventaja en elegir un código
de longitud corta tal que divida el periodo del código de acceso en
partes iguales. Para el código de acceso descrito en este documento,
el código corto se elige preferiblemente de 32, 64 o 128 elementos
de longitud. Alternativamente, el código corto puede ser tan corto
como un símbolo de longitud, como se describirá con detalle más
adelante en este documento.
Ya que el arranque del código corto y el arranque
del código de acceso están sincronizados, una vez que la estación
base 14 adquiere el código corto, la estación base 14 sabe que la
fase correspondiente del código de acceso es un múltiplo entero de N
elementos desde la fase del código corto donde N es la longitud del
código corto. Por consiguiente, la estación base 14 ni tiene que
buscar todas las posibles fases correspondientes al máximo retardo
de ida y vuelta.
Usando el código corto, la fase correcta para la
detección por la estación base ocurre mucho más frecuentemente.
Cuando se ha conseguido el nivel de potencia mínimo para su
recepción, el código corto se detecta rápidamente (etapa 162) y el
exceso de potencia de transmisión se limita. La velocidad de la
rampa ascendente de la potencia de transmisión puede incrementarse
significativamente sin que conlleve un gran exceso de potencia. En
la realización preferida de la presente invención, la velocidad de
la rampa ascendente de potencia usando el código corto es de 1 dB
por milisegundo.
La estación base 14 transmite posteriormente una
señal de indicación de detección del código corto (etapa 164) a la
unidad de abonado 16 que entra en la segunda etapa de la rampa
ascendente bajo la recepción de esta indicación. En esta etapa, la
unidad de abonado 16 cesa la transmisión del código corto (etapa
166) y arranca a transmitir continuamente el código de acceso
periódico (etapa 166). La unidad de abonado 16 continúa
incrementando su potencia de transmisión mientras que transmite el
código de acceso, sin embargo la velocidad de la rampa ascendente es
mucho más baja que la velocidad de la rampa ascendente usada
previamente con el código corto (etapa 168). La velocidad de la
rampa ascendente con el código de acceso es preferiblemente 0,05 dB
por milisegundo. La rampa ascendente lenta impide pérdidas de
sincronización con la estación base 14 debidas a pequeños cambios en
las características de propagación del canal.
En este punto, la estación base 14 ha detectado
el código corto con la fase y nivel de potencia adecuados (etapa
162). La estación base 14 debe ahora sincronizarse al código de
acceso que es de la misma longitud que los demás códigos de
expansión y mucho más largo que el código corto. Utilizando el
código corto, la estación base 14 es capaz de detectar la fase
adecuada del código de acceso mucho más rápidamente. La estación
base 14 comienza buscando la fase adecuada del código de acceso
(etapa 170). No obstante, ya que el comienzo del código de acceso
está sincronizado con el comienzo del código corto, la estación base
14 sólo requiere buscar cada N elementos; donde N = longitud del
código corto. En resumen, la estación base 14 rápidamente adquiere
el código de acceso con la fase y nivel de potencia adecuadas por:
1) detección del código corto; y 2) determinación de la fase
adecuada del código de acceso por búsqueda cada N elementos del
código de acceso desde el comienzo del código corto.
Si la fase adecuada del código de acceso no se ha
detectado después de buscar el número de fases en máximo retardo de
ida y vuelta la estación base 14 re-arranca de nuevo
la búsqueda del código de acceso buscando cada elemento en lugar de
cada N elementos (etapa 172). Cuando se ha detectado la fase
adecuada del código de acceso (etapa 174) la estación base 14
transmite un reconocimiento de detección del código de acceso (etapa
176) a la unidad de abonado 16 que cesa el aumento de potencia de
transmisión (etapa 178) bajo la recepción de esta confirmación. Con
la rampa ascendente de potencia completada, se realiza el control de
potencia de bucle cerrado y la señalización de establecimiento de
llamada (etapa 180) para establecer el enlace de comunicación
bidireccional.
Refiriéndonos a la Figura 7, aunque el nivel de
potencia inicial P_{0} es el mismo que en la realización anterior,
la unidad de abonado 16 puede incrementar el nivel de potencia de
transmisión a una velocidad mucho más rápida por el uso del código
corto. El código corto se detecta rápidamente después de que el
nivel de potencia sobrepase el nivel de detección mínimo,
minimizando de este modo la cantidad del exceso de potencia de
transmisión.
Aunque puede usarse de nuevo el mismo código
corto por la unidad de abonado 16, en la realización preferida de la
presente invención los códigos cortos se seleccionan dinámicamente y
se actualizan de acuerdo con el siguiente procedimiento.
Refiriéndonos a la Figura 8, el periodo del código corto es igual a
un símbolo de longitud y el arranque de cada símbolo se alinea con
la frontera de símbolo. Los códigos cortos se generan a partir de un
código de expansión de longitud normal. Desde el comienzo del código
de expansión se almacena una porción de longitud de un símbolo y se
usa como código corto durante los 3 próximos milisegundos. Cada 3
milisegundos, una nueva porción de un símbolo de longitud del código
de expansión reemplaza el código corto antiguo. Ya que el periodo
del código de expansión es un múltiplo entero de 3 milisegundos, se
repiten los mismos códigos cortos una vez cada periodo del código de
expansión. La actualización periódica del código corto promedia la
interferencia creada por el código corto sobre todo el espectro.
En la Figura 9 se muestra un diagrama de bloques
de la estación base 14. Brevemente descrito, la estación base 14
comprende una sección de recepción 50, una sección de transmisión 52
y un diplexor 54. Un receptor de RF 56 recibe y convierte a baja
frecuencia la señal RF recibida desde el diplexor 54. El generador
de códigos de expansión de recepción genera un código de expansión
para ambos el receptor de datos 60 y el detector de códigos 62. En
el receptor de datos 60, el código de expansión se correlaciona con
la señal de banda base para extraer la señal de datos que se envía
para procesado posterior. La señal banda base recibida se envía
también al detector de códigos 62 que detecta el código de acceso o
el código corto de la unidad de abonado 16 y ajusta la temporización
del generador de códigos de expansión 58 para establecer un canal de
comunicación 18.
En la sección de transmisión 52 de la estación
base 14, el generador de códigos de expansión de transmisión 64
envía un código de expansión al transmisor de datos 66 y al
transmisor de código piloto 68. El transmisor de código piloto 68
transmite continuamente el código piloto periódico. El transmisor de
datos 66 transmite la indicación de detección del código corto y la
confirmación de detección del código de acceso después de que el
detector de códigos 62 haya detectado el código corto o el código de
acceso respectivamente. El transmisor de datos también envía otros
mensajes y señales de datos. Las señales del transmisor de datos 66
y el transmisor de código piloto 68 se combinan y convierten a alta
frecuencia por el transmisor de RF para su transmisión a las
unidades de abonado 16.
La Figura 10 muestra un diagrama de bloques de la
unidad de abonado 16. Brevemente descrito, la unidad de abonado 16
comprende una sección de recepción 72, una sección de transmisión 74
y un diplexor 84. El receptor de RF 76 recibe y convierte a baja
frecuencia la señal de RF procedente del diplexor 84. El detector
del código piloto 80 correlaciona el código de expansión con la
señal banda base para adquirir el código piloto transmitido por la
estación base 14. De este modo, el detector de código piloto 80
mantiene la sincronización con el código piloto. El generador de
código de expansión de recepción 82 genera y envía un código de
expansión al receptor de datos 78 y al detector de códigos piloto
80. El receptor de datos 78 correlaciona el código de expansión con
la señal banda base para procesar la indicación de detección del
código corto y la confirmación de detección del código de acceso
transmitidas por la estación base 14.
La sección de transmisión 74 comprende un
generador de códigos de expansión 86 que genera y envía códigos de
expansión al transmisor de datos 88 y al transmisor de código corto
y código de acceso 90. El transmisor de código corto y código de
acceso 90 transmite estos códigos en diferentes etapas del
procedimiento de aumento de potencia tal como se ha descrito
anteriormente en este documento. Las señales de salida del
transmisor de datos 88 y el transmisor de código corto y de código
de acceso 90 se combinan y se convierten a alta frecuencia por el
transmisor de radiofrecuencia 92 para su transmisión a la estación
base 14. La temporización del generador de código de expansión del
receptor 82 se ajusta por el detector del código piloto 80 mediante
el proceso de adquisición. Los generadores de código de expansión
del transmisor y del receptor 82, 86 están también
sincronizados.
En las Figuras 11A y 11B se resume una visión
general del procedimiento de rampa ascendente de acuerdo con la
presente invención preferida. La estación base 14 transmite un
código piloto mientras busca el código corto (etapa 200). La unidad
de abonado 16 adquiere el código piloto transmitido por la estación
base 14 (etapa 202), comienza la transmisión de un código empezando
por un nivel de potencia mínimo P_{0} que es con garantía menor
que la potencia requerida, y rápidamente incrementa la potencia de
transmisión (etapa 204). Una vez que el nivel de potencia recibido
en la estación base 14 alcanza el nivel mínimo necesario para la
detección del código corto (etapa 206) la estación base 14 adquiere
la fase correcta del código corto, transmite una indicación de esta
detección, y comienza a buscar el código de acceso (etapa 208). Bajo
la recepción de la indicación de detección, la unidad de abonado 16
cesa la transmisión del código corto y comienza la transmisión del
código de acceso. La unidad de abonado 16 inicia una rampa
ascendente lenta de la potencia de transmisión mientras envía el
código de acceso (etapa 210). La estación base 14 busca la fase
correcta del código de acceso por búsqueda de sólo una fase de cada
porción de longitud de código corto del código de acceso (etapa
212). Si la estación base 14 busca las fases de código de acceso
hasta el máximo retardo de ida u vuelta y no ha detectado la fase
correcta, se repite la búsqueda buscando cada fase (etapa 214). Bajo
la detección de la fase correcta del código de acceso por la
estación base 14, la estación base 14 envía una confirmación a la
unidad de abonado 16 (etapa 216). Con la recepción de la
confirmación por la unidad de abonado 16 concluye el proceso de
rampa ascendente. Se establece un control de potencia de bucle
cerrado, y la unidad de abonado 16 continúa el proceso de
establecimiento de llamada, mediante el envío de los mensajes
relativos al establecimiento de llamada (etapa 218).
Una realización alternativa de la presente
invención en el restablecimiento del enlace de comunicación se
describirá con referencia a la figura 12. Se muestra la propagación
de ciertas señales en el establecimiento de un canal de comunicación
318 entre una estación base 314 y una pluralidad de unidades de
abonado 316. Desde la estación base 314 se transmite la señal piloto
directa 320 en el instante t0, y se recibe por la unidad de abonado
316 después de un tiempo de propagación \Deltat. La unidad de
abonado 316 transmite una señal de acceso 322 para que se adquiera
por la estación base 314 y se recibe en la estación base 314 después
de un retardo de propagación adicional \Deltat. Por consiguiente,
el retardo de ida y vuelta es 2\Deltat. La señal de acceso 322 se
transmite alineada en el tiempo con la señal piloto directa 320, que
significa que la fase de código de la señal de acceso 322 cuando se
transmite es idéntica que la fase de código de la señal piloto
directa recibida 320.
El retardo de propagación de ida y vuelta depende
de la situación de la unidad de abonado 316 con respecto a la
estación base 314. Las señales de comunicación transmitidas entre la
unidad de abonado 316 situada más cerca de la estación base 314
experimentarán un retardo se propagación más corto que un unidad de
abonado 316 situada más lejos de la estación base 314. Ya que la
estación base 314 debe ser capaz de adquirir unidades de abonado 316
situadas en cualquier posición dentro de la célula 330, la estación
base 314 debe buscar todas las fases de código de la señal de
acceso correspondientes a todo el rango de retardos de propagación
de la célula 330.
Refiriéndonos a la Figura 13, se muestran las
tareas asociadas con la adquisición inicial de la unidad de abonado
316 por una estación base 314. Cuando una unidad de abonado 316
desea es establecimiento de un canal 318 con una estación base 314
con la que nunca ha establecido un canal, la unidad de abonado 316
no tiene conocimiento del retardo de propagación bidireccional. Por
consiguiente, la unidad de abonado 316 entra en el proceso de
establecimiento de canal de adquisición inicial.
La unidad de abonado 316 selecciona un nivel de
potencia inicial y un retardo de fase de código cero, (alineación en
el tiempo de la fase de código de la señal de acceso transmitida 322
a la fase de código de la señal piloto directa recibida 320), y
comienza a transmitir la señal de acceso 322 mientras aumenta
lentamente (0,05 - 0,1 dB/mseg) la potencia de transmisión (etapa
400). Mientras la unidad de abonado 316 esta esperando recibir la
señal de confirmación desde la estación base 314, varía el retardo
de la fase de código en pasos predeterminados desde cero hasta el
retardo máximo correspondiente a periferia de la célula 330, (el
máximo retardo de fase de código), permitiendo suficiente tiempo
entre pasos para que la estación base 314 detecte la señal de acceso
322 (etapa 402). Si la unidad de abonado 316 alcanza el retardo de
fase de código correspondiente a la periferia de la célula 330,
repite el proceso de variación del retardo de la fase de código
mientras continúa aumentando la potencia lentamente (etapa 402).
Con el fin de adquirir las unidades de abonado
316 que desean acceso, la estación base 314 transmite continuamente
una señal piloto directa 320 y espera detectar las señales de acceso
322 desde las unidades de abonado 316 (etapa 404). Mejor que
comprobar las señales de acceso 322 a todos los retardos de fase de
código dentro de la célula 330 como en los sistemas actuales, la
estación base 314 necesita sólo comprobar los retardos de fase de
código centrados alrededor de la periferia de la célula 330.
La estación base 314 detecta la señal de acceso
322 (etapa 406) cuando la unidad de abonado 316 comienza a
transmitir con la potencia suficiente al retardo de fase de código
que hace que la unidad de abonado 316 parezca que está en la
periferia de la célula 330, localizando "virtualmente" por esta
razón a la unidad de abonado 316 en la periferia de la célula 330.
La estación base 314 transmite a continuación una señal a la unidad
de abonado 316 que confirma que la señal de acceso 322 se ha
recibido (etapa 408) y continua con el proceso de establecimiento de
canal (etapa 410).
Una vez que la unidad de abonado 316 recibe la
señal de confirmación (etapa 412), cesa la rampa ascendente de
potencia de transmisión, deja de variar el retardo de fase de código
y memoriza el valor del retardo de fase de código para posteriores
readquisiciones (etapa 416). La unidad de abonado 316 a continuación
continúa el proceso de establecimiento de canal incluyendo el
control de potencia de transmisión de bucle cerrado (etapa 418).
Para posteriores readquisiciones cuando la unidad
de abonado 316 desea el establecimiento de un canal 318 con la
estación base 314, la unidad de abonado 316 entra en el proceso de
establecimiento de readquisición de canal que se muestra en la
figura 14. La unidad de abonado 316 selecciona un nivel de potencia
inicial y el retardo de fase de código memorizado durante el proceso
de adquisición inicial, (mostrado en la Figura 13), y comienza a
transmitir continuamente la señal de acceso 322 mientras que aumenta
rápidamente (1 dB/miliseg) la potencia de transmisión (etapa 420).
Mientras que la unidad de abonado 316 está esperando la recepción de
la señal de confirmación desde la estación base 314, varía
ligeramente el retardo de fase de código de la señal de acceso 322
alrededor del retardo de fase de código memorizado, permitiendo
suficiente tiempo para que la estación base 314 detecte la señal de
acceso 322 antes de cambiar el retardo (etapa 422). La estación base
314, como en la figura 13, transmite una señal piloto directa 320 y
comprueba sólo los retardos de fase de código en la periferia de la
célula 330 esperando adquirir las unidades de abonado 316 dentro de
su rango de operación (etapa 424). La estación base 314 detecta la
señal de acceso 322 cuando la unidad de abonado 316 transmite con
suficiente potencia con el retardo de fase de código que hace que la
unidad de abonado 316 parezca que está en la periferia de la célula
330 (etapa 426). La estación base 314 transmite una señal a la
unidad de abonado 316 que confirma que la señal de acceso 322 se ha
recibido (etapa 428) y continua con el proceso de establecimiento
de canal (etapa 430).
Cuando la unidad de abonado 316 recibe la señal
de confirmación (etapa 432) cesa la rampa ascendente de potencia,
cesa la variación del retardo de fase de código (etapa 434) y
memoriza el valor actual del retardo de fase de código para
posteriores readquisiciones (etapa 436). Este retardo de fase de
código puede ser ligeramente diferente que el retardo de fase de
código usado inicialmente cuando arranca el proceso de readquisición
(etapa 422). La unidad de abonado 316 continúa luego el proceso de
establecimiento de canal con el nivel de potencia actual (etapa
438). Si la unidad de abonado 316 no ha recibido la señal de
confirmación desde la estación base 314 después de un tiempo
predeterminado, la unidad de abonado 316 revierte al proceso de
adquisición inicial descrito en la Figura 13.
El efecto de introducir un retardo de fase de
código en las comunicaciones de Tx 320 y Rx 322 entre la estación
base 314 y la unidad de abonado 316 se explicará con referencia a
las Figuras 15A y 15B. Refiriéndonos a la Figura 15A, una estación
base 460 comunica con dos unidades de abonado 462, 464. La primera
unidad de abonado 462 está localizada a 30 km. de la estación base
460 en el máximo rango de operación. La segunda unidad de abonado
464 esta situada a 15 km. de la estación base 460. El retardo de
propagación de las comunicaciones de Tx y Rx entre la primera unidad
de abonado 462 y la estación base 460 será el doble que el de las
comunicaciones entre la segunda unidad de abonado 464 y la estación
base 460.
Refiriéndonos a la Figura 15B, después de que se
introduce un valor de retardo añadido dentro del generador PN de Tx
de la segunda unidad de abonado 464 el retardo de propagación de las
comunicaciones entre la primera unidad de abonado 462 y la estación
base 460 será igual que el retardo de propagación de las
comunicaciones entre la segunda unidad de abonado 464 y la estación
base 460. Visto desde la estación base 460, parece como si la
segunda unidad de abonado 464 estuviese situada en el rango virtual
464'.
Refiriéndonos a la Figura 16, puede verse que
cuando una pluralidad de unidades de abonado S1 - S7 están
virtualmente re-situadas como S1' - S7' en el rango
virtual 475, la estación base B debe comprobar sólo los retardos
centrados alrededor del rango virtual 475.
Utilizando la presente invención, una unidad de
abonado 316 que ha alcanzado un nivel de potencia suficiente se
adquirirá por la estación base 314 en aproximadamente 2 mseg. Debido
al tiempo de adquisición más corto, la unida de abonado 316 puede
incrementar la rampa ascendente de potencia a una velocidad mucho
más rápida, (del orden de 1 dB/mseg.), sin exceso significativo
sobre el nivel de potencia deseado. Asumiendo un incremento de
potencia de 20 dB, llevaría 20 mseg. aproximadamente para alcanzar
el nivel de potencia suficiente para la detección por la estación
base 314. En consecuencia, la duración total del proceso de
readquisición de la presente invención es aproximadamente 22 mseg.,
que es una reducción de un orden de magnitud respecto a los métodos
de readquisición de la técnica anterior.
En la Figura 17 se muestra la unidad de abonado
500 hecha de acuerdo con esta realización de la presente invención.
La unidad de abonado 500 incluye una sección de recepción 502 y una
sección de transmisión 504. La antena 506 recibe una señal desde la
estación base 314, que se filtra por el filtro paso banda 508 que
tiene un ancho de banda igual al doble de la velocidad de elemento y
una frecuencia central igual que la frecuencia central del ancho de
banda del sistema de espectro expandido. La salida del filtro 508 se
convierte a banda base por un mezclador 510 que usa la frecuencia
constante del oscilador local (Fc). La salida del mezclador 510 se
decodifica del espectro de expansión por aplicación de una secuencia
PN al mezclador 512 dentro del generador PN de recepción 514. La
salida del mezclador 512 se aplica a un filtro paso bajo 516 que
tiene una frecuencia de corte a la velocidad de datos (Fb) de la
secuencia de datos PCM. La salida del filtro 516 entra al
codificador/decodificador (codec) 518 que hace interfaz con la
entidad de comunicaciones 520.
La señal banda base de la entidad de
comunicaciones 520 se modula en codificación de pulsos por el
codificador/decodificador 518. Preferiblemente, se usa una
modulación de código de pulsos adaptable (ADPCM). La señal PCM se
aplica al mezclador 522 dentro del generador de PN de Tx 524. El
mezclador 522 multiplica la señal de datos PCM con la secuencia PN.
La salida del mezclador 522 se aplica al filtro paso bajo 526 cuya
frecuencia de corte es igual a la velocidad a la velocidad de
elemento del sistema. La salida del filtro 526 se aplica a
continuación al mezclador 528 y se convierte a alta frecuencia
adecuadamente, como se determina por la frecuencia portadora
aplicada al otro terminal. La señal convertida a alta frecuencia se
pasa a continuación a través del filtro paso banda 530 al
amplificador de expansión de RF que excita la antena 534.
El microprocesador 536 controla el proceso de
adquisición así como los generadores de PN de Rx y Tx 514, 524. El
microprocesador 536 controla el retardo de fase de código añadido a
los generadores de PN de Rx y Tx 514, 524 para adquirir la señal
piloto directa 320, y para que la unidad de abonado 500 se adquiera
por la estación base 314, y memorice la diferencia de fase de código
entre estos generadores PN. Para la readquisición el microprocesador
536 añade el retardo memorizado el generador de PN de transmisión
524.
La estación base 314 usa una configuración
similar a la unidad de abonado 316 para detectar las señales
codificadas PN desde la unidad de abonado 500. El microprocesador
(no mostrado) en la estación base 314 controla el generador de PN de
Rx de modo similar para producir la diferencia de fase de código
entre el generador PN de Rx y el generador de PN de Tx equivalente
al retardo de propagación de ida y vuelta de la posición virtual de
la unidad de abonado 316. Una vez que la estación base 314 adquiere
la señal de acceso 322 de la unidad de abonado 316, todas las demás
señales de la unidad de abonado 316 a la estación base 314 (tráfico,
piloto, etc.) usan el mismo retardo de fase de código determinado
durante el proceso de adquisición.
Se observará que aunque la invención se ha
descrito en este documento como una localización virtual de las
unidades de abonado 316 en la periferia de la célula 330 la posición
virtual puede ser a cualquier distancia fija desde la estación base
314.
Refiriéndonos a la Figura 18, se muestran las
tareas asociadas con la adquisición inicial de una unidad de abonado
316 "nunca adquirida" por la estación base 314 de acuerdo con
la realización alternativa de la presente invención. La unidad de
abonado 316 transmite continuamente una señal de acceso alineada en
el tiempo 322 a la estación base 314 (etapa 600) cuando se desea el
establecimiento de un canal 318. Mientras que la unidad de abonado
316 está esperando la recepción de una señal de confirmación desde
la estación base 314, incrementa continuamente la potencia de
transmisión al tiempo que continúa la transmisión de la señal de
acceso 322 (etapa 602).
Para detectar las unidades de abonado que nunca
se han adquirido, la estación base 314 transmite una señal piloto
directa 320 y barre la célula buscando todos los códigos de fase
correspondientes a todo el rango de retardos de propagación de la
célula (etapa 604) y detecta la señal de acceso alineada en el
tiempo 322 enviada por la unidad de abonado 316 después de que la
transmisión haya alcanzado la suficiente potencia para la detección
(etapa 606). La estación base 314 transmite una señal a la unidad de
abonado 316 (etapa 608) que confirma que la señal de acceso se ha
recibido. La unidad de abonado 316 recibe la señal de confirmación
(etapa 610) y cesa el incremento de la potencia de transmisión
(etapa 612).
La estación base 314 determina el retardo de fase
de código deseado de la unidad de abonado 316 registrando la
diferencia entre los generadores de PN de Tx y Rx 524, 514 (etapa
614) después de adquirir la unidad de abonado 316. El valor del
retardo de fase de código deseado se envía a la unidad de abonado
316 (etapa 616) como un mensaje OA&M, que recibe y almacena el
valor (etapa 618) para uso durante la readquisición, y continúa con
el proceso de establecimiento de canal (etapas 622 y 624).
Refiriéndonos a la Figura 19, se muestra un
método alternativo de adquisición rápida se acuerdo con la presente
invención. Cuando se debe restablecer un canal de comunicación entre
la unidad de abonado 316 y la estación base 314, la unidad de
abonado 316 transmite la señal de acceso 322 con el retardo de fase
de código deseado como en la realización preferida.
Con todas las unidades de abonado 316 adquiridas
previamente en el mismo rango virtual, la estación base 314 necesita
buscar sólo los retardos de fase de código centrados alrededor de la
periferia de la célula para adquirir las señales de acceso 322 de
tales unidades de abonado 316 (etapa 630). De ese modo, la unidad de
abonado puede incrementar rápidamente la potencia para aprovechar la
adquisición de oportunidades más frecuente. La unidad de abonado 316
implementa el retardo de la misma forma que en la realización
preferida. La estación base 314 detecta posteriormente la unidad de
abonado 316 en la periferia de la célula (etapa 636), envía una
señal de confirmación a la unidad de abonado (etapa 637) y recalcula
el valor de retardo de fase de código deseado, si es necesario. El
recalculo (etapa 638) compensa los cambios del camino de
propagación, deriva del oscilador y otras variables de comunicación.
La unidad de abonado 316 recibe la señal de confirmación desde la
estación base 316 (etapa 639).
La estación base 314 envía el valor del retardo
de fase de código deseado a la unidad de abonado 316 (etapa 640) que
recibe y almacena el valor actualizado (etapa 642). La unidad de
abonado 316 y la estación base 314 continúan luego las
comunicaciones del proceso de establecimiento de canal (etapas 644 y
646).
Obsérvese que la realización alternativa requiere
que la estación base busque ambos los retardos de fase de código
centrados sobre la periferia de la célula para readquirir las
unidades de abonado previamente adquiridas y los retardos de fases
de código en toda la célula para adquirir las unidades de abonado
que nunca se han adquirido.
Refiriéndonos a la Figura 20, se muestran las
tareas asociadas con la adquisición inicial de una unidad de abonado
nunca adquirida 316 por la estación base 314 de acuerdo con la
segunda realización alternativa de la presente invención. En la
realización alternativa mostrada en la Figura 18, cuando una unidad
de abonado 316 nunca adquirida se adquiere, la señal de acceso 320
permanece alineada en el tiempo con la señal piloto directa 320. En
esta realización, la estación base 314 y la unidad de abonado 316
cambian el alineamiento de fase de código de la señal de acceso 322
desde alineada en el tiempo a retrasada, (por el retardo de fase de
código), para hacer que la unidad de abonado 316 aparezca en la
periferia de la célula. Este cambio se realiza en el instante
designado.
Las etapas de 700 a 718 son las mismas que las
etapas correspondientes de 600 a 618 mostradas en la Figura 18. No
obstante, después de que la estación base 314 envía el valor deseado
de retardo a la unidad de abonado 316 (etapa 716) la estación base
314 envía un mensaje a la unidad de abonado 316 para conmutar al
valor deseado de retardo en un instante referenciado a un
sub-ciclo de la señal piloto directa 320 (etapa
720). La unidad de abonado 316 recibe este mensaje (etapa 722) y
ambas unidades 314, 316 esperan hasta que transcurre el tiempo de
conmutación (etapas 724, 730). En este instante, la estación base
314 suma el valor de retardo deseado a su operador PN de Rx (etapa
732) y la unidad de abonado 316 suma el mismo valor de retardo
deseado a su generador de PN de Tx (etapa 726). La unidad de abonado
316 y la estación base 314 continúan después la comunicación del
proceso de establecimiento (etapas 728, 734).
Aunque la invención se ha descrito en parte
haciendo referencia detallada a las realizaciones preferidas, tal
detalle se entiende para que sea instructiva más bien que
restrictiva. Se apreciara por los entendidos en la técnica que
pueden realizarse muchas variaciones en la estructura y el modo de
operación sin retirarse del alcance de la invención como se ha
revelado en las enseñanzas de este documento.
Claims (5)
1. Una unidad de abonado (16) que regula la
potencia de transmisión de las comunicaciones con una estación base
en un sistema de comunicación de acceso múltiple por división de
código, unidad de abonado que comprende:
un medio (90) para transmitir una señal periódica
a un nivel de potencia inicial predeterminado, incluyendo un medio
para retransmitir repetidamente la señal periódica, produciéndose
cada transmisión a niveles de potencia sucesivamente más altos;
y
un medio para terminar la transmisión de la señal
periódica y mantener el nivel de potencia al tiempo que se recibe
una señal de confirmación,
caracterizado porque la unidad de abonado
comprende además:
un medio para transmitir un código de acceso al
nivel de potencia mantenido; y
donde la señal periódica es un código corto que
es más corto que el código de acceso.
2. La unidad de abonado (16) de la reivindicación
1 en la que dicho nivel de potencia inicial predeterminado es menor
que el nivel de potencia requerido para la detección por dicha
estación base.
3. La unidad de abonado (16) de la reivindicación
1 en la que dicho código corto tiene una duración de un símbolo.
4. La unidad de abonado de la reivindicación 1 en
la que dicha unidad de abonado incluye además un medio para
modificar periódicamente el código corto.
5. La unidad de abonado de la reivindicación 1 en
la que la longitud de dicho código de acceso es un múltiplo entero
de la longitud de dicho código corto.
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