ES2273480T3 - Comunicacion de datos y sistemas de radiocomunicaciones. - Google Patents
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Abstract
La invención se refiere a un procedimiento de transmisión de datos y a un sistema CDMA que implementa el procedimiento. Una estación base y un terminal del sistema de radio se comunican entre sí sobre un canal físico basado en un código de dispersión. Sobre el canal físico, un transmisor (190) transmite al menos dos señales (SIGN 1-SIGN P) que tienen diferentes requisitos de calidad cuando son recibidas y el transmisor (190) cambia, si fuera necesario, la tasa de los símbolos de las señales (SIGN 1-SIGN P) de forma específica para las señales mediante un codificador (202, 208) para satisfacer las exigencias de calidad.
Description
Comunicación de datos y sistema de
radiocomunicaciones.
La presente invención se refiere a un método de
transmisión de datos, el cual se usa en un sistema de
radiocomunicaciones que comprende por lo menos una estación base y
un equipo terminal que comprenden un receptor y un transmisor y que
se comunican entre sí a través de por lo menos un canal físico.
La invención se refiere además a un sistema de
radiocomunicaciones, particularmente un sistema de
radiocomunicaciones que comprende por lo menos una estación base y
un equipo terminal que comprenden un receptor y un transmisor y que
se comunican entre sí a través de por lo menos un canal físico.
Los sistemas actuales de telefonía móvil
intentan proporcionar al usuario servicios cada vez más versátiles.
Este objetivo lo comparten los servicios IMT-2000
(Telecomunicaciones Móviles Internacionales para el Año 2000), que
pretenden ofrecer una transmisión de señales de voz/audio de alta
calidad, una transferencia de datos de alta velocidad, transmisión
de fotografías y transmisión de imágenes de vídeo. Además, el
servicio IMT-2000 comprende, por ejemplo,
interactividad, correo electrónico multimedia, videoconferencias y
determinación de posiciones de objetivos.
La transferencia de datos diferentes requiere
velocidades de símbolos y potencias de transmisión de la señal
diferentes. En los sistemas de radiocomunicaciones actuales, la
velocidad de símbolos no está optimizada para las condiciones
variables de los canales ya que la velocidad de símbolos de varias
señales no se puede adaptar en un canal físico. Si, por ejemplo,
dos señales de servicio transmitidas a través del mismo canal físico
presentan unos requisitos de calidad diferentes cuando se reciben y
las señales se comportan de forma diferente cuando cambia el perfil
de retardo del canal, se producen problemas que afectan al nivel de
potencia de las dos señales. Típicamente, dicho problema aparece
cuando se usan conjuntamente la codificación
Reed-Solomon y la codificación convolucional.
Cuando el perfil del retardo del canal cambia, puede surgir una
situación en la que la primera señal según el ejemplo es apenas
aceptable en términos de calidad, mientras que la otra señal tiene
una calidad innecesariamente elevada. La situación es
particularmente crítica cuando una señal de servicio que requiere
únicamente una velocidad baja de símbolos fuerza a una señal de
servicio que requiere una velocidad de símbolos elevada a usar una
potencia de transmisión adicional. Las soluciones de la técnica
anterior no consiguen resolver esta disparidad. Al no quedar
resuelta, la disparidad provocará interferencias en todo el área
del sistema de radiocomunicaciones.
La publicación de patente EP 634 840 presenta
una protección de errores desigual personalizada para señales de
información combinadas. El método se refiere a la codificación de
una primera señal y una segunda señal para proporcionar una
protección contra errores para las señales.
La publicación de patente WO 96/32781 presenta
un método de transmisión de datos y un transmisor. Se transmiten
simultáneamente señales con una o más velocidades de datos y niveles
de calidad.
De esta manera uno de los objetivos de la
invención consiste en proporcionar un método y un aparato y un
sistema de radiocomunicaciones que ponga en práctica el método,
para resolver los problemas mencionados y equilibrar la calidad de
la señal. Este objetivo se alcanza con el método, el aparato y el
sistema de radiocomunicaciones según las reivindicaciones
independientes.
En las reivindicaciones dependientes se exponen
otras formas de realización de la presente invención.
Con el método y el sistema de la invención se
puede obtener una pluralidad de ventajas. Se pueden equilibrar los
requisitos de calidad deseados de una señal a recibir, lo cual
permite usar una potencia de transmisión optimizada. El resultado
es una interferencia menor en el sistema de radiocomunicaciones.
A continuación se describe con mayor detalle la
invención a partir de las formas de realización preferidas haciendo
referencia a los dibujos adjuntos, en los cuales
la Figura 1 muestra un transmisor de la técnica
anterior,
la Figura 2 muestra un transmisor de la
invención, y
la Figura 3 muestra un transceptor de la
invención.
La solución de la invención resulta
particularmente apropiada para sistemas de radiocomunicaciones WCDMA
(Acceso Múltiple por División de Código de Banda Ancha), UMTS
(Sistema de Telefonía Móvil Universal), e IMT-2000.
Por lo tanto, la invención resulta adecuada por lo menos para
sistemas de radiocomunicaciones basados en el TDMA (Acceso Múltiple
por División de Tiempo) y basados en el CDMA.
En primer lugar, se revisa por medio de la
Figura 1 cómo se transmiten datos según la técnica anterior. En el
presente ejemplo, un transmisor 90 transmite solamente una señal 1 y
una señal 2 a través del mismo canal físico, aunque el mismo
principio se aplica también a tres o más señales que se deben
transmitir. Típicamente, las señales presentan unos criterios de
calidad diferentes cuando son recibidas. Como criterio de calidad
se puede usar la relación portadora/interferencia o, por ejemplo, el
índice de errores de bit BER. El BER de la señal 1 es, por ejemplo,
BER1 = e^{-3} y el BER de la señal 2 es BER2 = e^{-6}. Como los
requisitos de calidad son específicos de cada señal, las señales se
deberían transmitir con unas potencias de transmisión/velocidades
de símbolos diferentes. La señal 2 que se debe transmitir se
codifica en primer lugar, por ejemplo, mediante una codificación
Reed-Solomon en los medios 100. Esta codificación
también puede ser algún otro tipo de codificación. A continuación,
en los medios 102, a la señal 2 se le aplica un entrelazado, en
otras palabras, los bits o símbolos de la señal se reordenan de tal
manera que la señal 2 resulte más tolerante a los desvanecimientos.
La señal 1 y la señal 2 se combinan en una señal combinada en unos
medios de combinación 104, los cuales pueden ser un multiplexor. A
continuación, la señal combinada se codifica convolucionalmente en
un codificador 106. La velocidad de símbolos - y por lo tanto
también la potencia de transmisión, de la señal combinada se varía,
si fuera necesario, mediante una codificación de eliminación o
codificación de repetición en los medios 108. La codificación de
eliminación o la codificación de repetición hacen que aumente o
disminuya el número de bits que se deben transmitir, afectando a
las dos señales de una manera similar. A la señal se le aplica
adicionalmente un entrelazado en los medios 110. Finalmente, la
señal se modula en una señal de radiofrecuencia en los medios de
radiofrecuencia 114 de una manera evidente para los expertos en la
materia, y la señal de radiofrecuencia es transmitida por una
antena 116. El hecho de que se proporcione solamente una unidad
compartida 108 para adaptar la velocidad de símbolos evita la
optimización de los niveles de la potencia de la señal.
A continuación se revisa una solución de la
invención a partir de la Figura 2. Un transmisor 190 transmite un
total de P señales que presentan requisitos de calidad diferentes.
El número P de las señales que se deben transmitir es dos o más.
Antes de aplicar la combinación, una señal 1 es codificada por un
codificador 200, la velocidad de símbolos se adapta en los medios
202 y se le aplica un entrelazado en los medios 204. Otras señales
se procesan de forma similar; de esta manera en un codificador 206
se codifica una señal P, la velocidad de símbolos se adapta a los
medios 208 y se le aplica un entrelazado en los medios 210. Aunque
son utilizados típicamente en los transmisores de los sistemas de
radiocomunicaciones, los codificadores 200, 206 y los medios de
entrelazado 204, 210 son irrelevantes para la invención. Por lo
tanto, además de los codificadores 200, 206 y de los medios de
entrelazado 204, 210, o en lugar de los mismos, la solución de la
invención puede comprender además otros medios de procesado de la
señal. En la solución de la invención es esencial que las señales de
esta forma de realización dispongan por lo menos de los medios
exclusivos 208 y 210 que afectan a la velocidad de símbolos
cambiando la misma mediante una codificación de eliminación y/o una
codificación de repetición, si fuera necesario. El cambio de la
velocidad de símbolos hace que cambie también la potencia de
transmisión de la señal; por lo tanto, cambiar la velocidad de
símbolos es equivalente a cambiar la potencia de transmisión de la
señal. Las señales se combinan en unos medios de combinación 212,
los cuales son un multiplexor. En la solución de la invención, la
velocidad de símbolos de la señal combinada se puede cambiar
adicionalmente en los medios 214, si fuera necesario, realizando
también los medios 214 una codificación de eliminación y/o una
codificación de repetición. No obstante, en la solución de la
invención, no es necesario cambiar la velocidad de símbolos en este
momento del proceso. El funcionamiento subsiguiente del transmisor
190 es irrelevante para la solución de la invención. No obstante,
típicamente a la señal se le aplica un entrelazado en los medios
216, se codifica por ensanchamiento y se modula de una o más maneras
en los medios 218, se modula en una señal de radiofrecuencia en los
medios 220, y se transmite a través de una antena 222. Por lo tanto,
a través del mismo canal físico se transmiten por lo menos dos
señales diferentes que habitualmente están asociadas a servicios
diferentes. En el presente caso, un canal físico se define como un
canal basado en el uso de uno o más códigos de ensanchamiento.
En una de las formas de realización preferidas
de la invención, la velocidad de símbolos del transmisor 190 la
puede controlar un receptor. En tal caso, desde el receptor se
suministra una señal de control (SEÑAL DE CONTROL DEL RECEPTOR) a
una unidad de control 224 del transmisor, controlando dicha unidad
de control los bloques 202, 208 que varían la velocidad de símbolos
según ordene la señal de control. El bloque de control 224 también
puede controlar al bloque 214 que modifica la velocidad de símbolos
si dicho bloque está siendo usando en el transmisor 190. Las
señales 1 a P se suministran asimismo al bloque de control 224, con
lo cual el bloque de control 224 conoce la velocidad de símbolos
requerida. Tanto para el transmisor como para el receptor se
realizan de una manera conocida una codificación de eliminación y/o
una codificación de repetición que varían la velocidad de símbolos
y la potencia de transmisión. Consecuentemente, la variación no
afecta en otros aspectos a la transmisión de datos.
La Figura 3 muestra con mayor detalle las
características de la solución de la invención. Las estaciones base
y el equipo terminal del sistema de radiocomunicaciones son
transceptores, mostrando el diagrama de bloques de la Figura 3 en
general un transceptor de este tipo. El transceptor transmite P
señales, las cuales son codificadas en primer lugar por un
transmisor 290 en los medios 300, 306, a continuación el transmisor
adapta las velocidades de símbolos en los medios 302, 308, y aplica
un entrelazado en los medios 304, 310 tal como en la Figura 2. A
partir de este punto, el procesado de la señal progresa también en
concordancia con la Figura 2, en otras palabras, las señales son
combinadas por unos medios de combinación 312, la velocidad de
símbolos de la señal combinada es adaptada además en los medios
314, y a la señal combinada se le aplica un entrelazado en los
medios 316. A continuación, en una parte típica del transmisor 290,
se añaden datos de control a la señal a transmitir en los medios
318, que son preferentemente un multiplexor. A continuación, la
señal se codifica por ensanchamiento, lo cual se realiza de tal
manera que la señal se multiplica en un multiplicador 322 por un
código de ensanchamiento suministrado desde un generador de códigos
de ensanchamiento 320. La señal codificada en ensanchamiento se
modula en una señal de radiofrecuencia multiplicando en un
multiplicador 326 la señal por una portadora suministrada desde un
oscilador RF 324 y filtrando la señal en un filtro 328. La señal de
radiofrecuencia se amplifica en un amplificador de potencia RF 330 y
se transfiere a través de un filtro dúplex 332 a una antena 334
para ser transmitida.
En la solución de la invención, un receptor 280
funciona de la siguiente manera. La antena 334 recibe la señal, la
cual es una señal combinada que consta de varias señales. La señal
recibida se propaga a través del filtro dúplex 332 hacia un filtro
336, el cual únicamente permite pasar la banda deseada. La señal
filtrada se demodula multiplicando la señal en un multiplicador 340
por la señal de un oscilador local 338, y aplicando un filtrado
pasobajas a la señal en un filtro 344. A continuación, el objetivo
consiste en mantener el nivel de potencia de la señal recibida sin
variaciones con un amplificador AGC 346. La señal se transforma a
formato digital mediante un conversor analógico/digital 348. Como
la señal es una señal propagada por múltiples trayectos, el
objetivo consiste en combinar los componentes de la señal propagados
a través de trayectos diferentes en un bloque 350 el cual, según la
técnica anterior, comprende una pluralidad de ramas RAKE. Se realiza
una búsqueda de los componentes de la señal recibidos por las ramas
RAKE con retardos diferentes aplicando una correlación de la señal
recibida con los códigos de ensanchamiento usados, los cuales se
retardan con unos retardos predeterminados. Cuando se hallan los
retardos de los componentes de la señal, se combinan los componentes
de la señal pertenecientes a la misma señal. Simultáneamente, se
decodifica la codificación de ensanchamiento de los componentes de
la señal. A continuación, las señales de control y las señales de
datos incluidas en la señal recibida se separan mediante un
demultiplexado en los medios 352. La parte de la señal que contiene
datos se transporta para ser desentrelazada en los medios 354. Así,
en este punto, se desentrelaza el entrelazado del bloque
correspondiente a los medios de entrelazado 316. A continuación, en
los medios 356, la señal experimenta una operación inversa al
cambio de la velocidad de símbolos correspondiente al bloque
transmisor 314. Por lo tanto, si el bloque transmisor 314 ha
realizado una codificación de eliminación, el bloque 356 realiza una
codificación de repetición a un nivel correspondiente. A
continuación, la señal combinada se divide en P señales en los
medios de demultiplexado 358. El entrelazado de la primera señal se
desentrelaza en los medios de desentrelazado 360, la velocidad de
símbolos se adapta inversamente en relación con la adaptación del
bloque transmisor 302 en los medios 362, y la codificación de la
señal se decodifica en los medios 362, en cuyo caso la señal 1 está
disponible para el receptor. En relación con otras señales
demultiplexadas se repite un procedimiento similar; de forma
parecida, el entrelazado de la señal P se desentrelaza en los
medios 366, la codificación de eliminación o la codificación de
repetición se realiza en los medios 368, y la señal se decodifica en
los medios 370. Habitualmente, los medios 300, 306 del transmisor
realizan una codificación convolucional, decodificándose la
codificación convolucional a través de los medios 364, 370 del
receptor.
El receptor 280 comprende además un bloque 372
que mide la calidad de la señal. Si cualquiera de las señales
recibidas no cumple los requisitos de calidad o supera los
requisitos de calidad de forma drástica, en otras palabras, se
desvía demasiado con respecto a un requisito de calidad
predeterminado, desde el bloque 372 se suministra una señal que
controla la velocidad de símbolos hacia el bloque 318 de la parte
del transmisor correspondiente al canal de control.
La solución de la invención es asimismo
apropiada para sistemas de radiocomunicaciones en los que el canal
físico se basa en ráfagas en lugar de un(os) código(s)
de ensanchamiento, tal como en el caso de las transmisiones basadas
en TDMA, por ejemplo, en un sistema de radiocomunicaciones GSM. En
tal caso, se puede transmitir una pluralidad de señales de servicio
con un nivel de potencia óptimo en la misma ráfaga. La ventaja de
esta opción es que no es necesario que el receptor reciba señales
independientes de cada servicio. Esto se aplica también al sistema
de radiocomunicaciones TDMA/CDMA en el que dentro de la ráfaga se
usa una codificación de ensanchamiento. Por lo tanto, se pueden
establecer simultáneamente varios servicios diferentes para el
código o grupo de códigos de utilización en la ráfaga. Las Figuras
1 a 3 muestran transmisores y receptores que usan una codificación
de ensanchamiento. De hecho, los transmisores y receptores basados
en TDMA son similares a los mostrados en las Figuras 1 a 3 en
relación con el resto de los bloques, aunque evidentemente en los
bloques 112, 218 se ignora la codificación de ensanchamiento,
siendo también innecesarios los medios 320 y 322. Además, en tal
caso tampoco se realiza una búsqueda de los retardos de la señal
recibida provocados por la propagación por múltiples trayectos
basándose en el código de ensanchamiento en el bloque 350. En el
receptor TDMA, el bloque 350 realiza una ecualización en la que la
señal recibida se multiplica por una estimación de la respuesta
impulsional del canal. A su vez, la estimación de la respuesta
impulsional se forma por medio de una secuencia de entrenamiento u
otra secuencia conocida de una manera evidente para los expertos en
la materia. En los transceptores TDMA/CDMA se utilizan modos tanto
de transmisión como de recepción.
Aunque la invención se ha descrito anteriormente
haciendo referencia al ejemplo según los dibujos adjuntos, es
evidente que la invención no se limita a los mismos sino que se
puede modificar de diversas maneras dentro del alcance de las
reivindicaciones adjuntas.
Claims (15)
1. Método de transmisión de datos, que se
utiliza en un sistema de radiocomunicaciones que comprende por lo
menos una estación base y un equipo terminal que comprenden un
receptor (280) y un transmisor (90, 190, 290) y que se comunican
entre sí a través de por lo menos un canal físico, comprendiendo
dicho método: combinar en una señal combinada, por parte del
transmisor (190, 290), por lo menos dos señales (SIGN
1-SIGN P) que se deben transmitir, y transmitir,
por parte del transmisor (190, 290), la señal combinada de dichas
por lo menos dos señales (SIGN 1-SIGN P) que tienen
requisitos de calidad diferentes cuando son recibidas a través de
un canal físico, estando el método caracterizado porque
se adapta en el transmisor (190, 290) la
potencia de transmisión de cada señal (SIGN 1-SIGN
P), si fuera necesario, variando la velocidad de símbolos de cada
señal (SIGN 1-SIGN P) de manera específica para cada
señal antes de la combinación de las señales (SIGN
1-SIGN P) para su transmisión a través del canal
físico con el fin de cumplir los requisitos de calidad.
2. Método según la reivindicación 1,
caracterizado porque se modifican en el transmisor (190, 290)
las velocidades de símbolos de las señales (SIGN
1-SIGN P) utilizando una codificación de eliminación
y/o una codificación de repetición.
3. Método según la reivindicación 1,
caracterizado porque se modifica la velocidad de símbolos de
cada señal (SIGN 1-SIGN P) antes de la combinación
de manera que la velocidad de símbolos de la señal combinada se
mantiene invariable.
4. Método según la reivindicación 1,
caracterizado porque se indica, por parte del receptor (280)
al transmisor (190, 290), que existe la necesidad de modificar las
velocidades de símbolos de las señales (SIGN 1-SIGN
P) transmitidas por el transmisor (190,290) cuando la calidad de
una o más señales (SIGN 1-SIGN P) no cumple un
requisito de calidad predeterminado en el receptor (280).
5. Método según la reivindicación 1,
caracterizado porque se combinan en una señal, en el
transmisor (190, 290), las señales (SIGN 1-SIGN P)
que se deben transmitir, cuyas velocidades de símbolos han sido
modificadas, y se modifica en el transmisor (190, 290) la velocidad
de símbolos de la señal combinada.
6. Método según la reivindicación 1,
caracterizado porque se aplica un entrelazado a cada señal
(SIGN 1-SIGN P) en el transmisor (190, 290), además
de modificar la velocidad de símbolos.
7. Método según la reivindicación 1,
caracterizado porque se aplica codificación convolucional y/o
codificación Reed-Solomon a la señal en el
transmisor (190, 290), además de modificar la velocidad de
símbolos.
8. Sistema de radiocomunicaciones que comprende
por lo menos una estación base y un equipo terminal que comprenden
un receptor (280) y un transmisor (90, 190, 290) y que se comunican
entre sí a través de por lo menos un canal físico, comprendiendo el
transmisor (190, 290) unos medios de combinación (212, 312) para
combinar por lo menos dos señales en el mismo canal físico con el
fin de transmitir las señales (SIGN 1-SIGN P) que
tienen requisitos de calidad diferentes cuando se reciben a través
de un canal físico, comprendiendo dicho receptor (280) unos medios
(358) para demultiplexar la señal combinada del canal físico en por
lo menos dos señales,
estando caracterizado el sistema de
radiocomunicaciones porque el transmisor (190, 290) comprende por lo
menos
unos medios (202, 208, 302, 308) para adaptar,
si es necesario, la potencia de transmisión de cada señal (SIGN
1-SIGN P) modificando la velocidad de símbolos de
cada señal (SIGN 1-SIGN P) de manera específica para
cada señal antes de la combinación con el fin de cumplir los
requisitos de calidad; y
el receptor (280) comprende por lo tanto
unos medios (362, 368) para la adaptación a las
velocidades de símbolos específicas de cada señal de las señales
(SIGN 1-SIGN P) después de los medios (358) de
demultiplexado.
9. Sistema de radiocomunicaciones según la
reivindicación 8, caracterizado porque los medios (202, 208,
302, 308) para modificar las velocidades de símbolos de las señales
(SIGN 1-SIGN P) están dispuestos para utilizar
codificación de eliminación y/o codificación de repetición.
10. Sistema de radiocomunicaciones según la
reivindicación 8, caracterizado porque los medios (202, 208,
302, 308) que adaptan la potencia de transmisión de cada señal (SIGN
1-SIGN P) están dispuestos para modificar la
velocidad de símbolos de cada señal antes de la combinación de
manera que la velocidad de símbolos de la señal combinada permanece
invariable.
11. Sistema de radiocomunicaciones según la
reivindicación 8, caracterizado porque el receptor (280)
comprende unos medios (372) para medir la calidad de las señales
(SIGN 1-SIGN P) y el receptor (280) está dispuesto
para indicar al transmisor (190, 290) que existe la necesidad de
modificar las velocidades de símbolos de las señales (SIGN
1-SIGN P) transmitidas por el transmisor (190, 290)
cuando la calidad de una o más de las señales (SIGN
1-SIGN P) no cumple un requisito de calidad
predeterminado en el receptor (280).
12. Sistema de radiocomunicaciones según la
reivindicación 8, caracterizado porque los medios de
combinación (121, 213) están dispuestos para combinar en una señal
combinada las señales (SIGN 1-SIGN P) cuyas
velocidades de símbolos han sido modificadas, y el transmisor (190,
290) comprende unos medios (314) para modificar la velocidad de
símbolos de la señal combinada.
13. Sistema de radiocomunicaciones según la
reivindicación 8 ó 12, caracterizado porque el transmisor
(190, 290) comprende, además de los medios (202, 208, 302, 308,
314) para modificar la velocidad de símbolos, unos medios (204,
210, 304, 310, 316) para el entrelazado de las señales.
14. Sistema de radiocomunicaciones según la
reivindicación 8 ó 13, caracterizado porque el transmisor
(190, 290) comprende, además de los medios (202, 208, 302, 308,
314) para modificar la velocidad de símbolos, unos medios (200,
206, 300, 306) para la codificación convolucional y/o la
codificación Reed-Solomon de las señales (SIGN
1-SIGN P).
15. Transmisor en un sistema de
radiocomunicaciones que comprende por lo menos una estación base y
un equipo terminal, comprendiendo cada uno de dichos estación base
y equipo terminal un receptor (280) y un transmisor (90, 190, 290)
para comunicarse a través de por lo menos un canal físico, estando
dispuesto el transmisor (190, 290) para transmitir a través de un
canal físico por lo menos dos señales (SIGN 1-SIGN
P) que tienen requisitos de calidad diferentes cuando son
recibidas, caracterizado porque el transmisor (190, 290)
comprende por lo tanto
unos medios (202, 208, 302, 308) para adaptar la
potencia de transmisión de cada señal (SIGN 1-SIGN
P), si fuera necesario, modificando la velocidad de símbolos de
dichas por lo menos dos señales (SIGN 1-SIGN P) de
manera específica para cada señal antes de la combinación con el fin
de cumplir los requisitos de calidad.
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