ES2281161T3

ES2281161T3 - Metodos y aparato para el aumento gradual de potencia a traves de la deteccion multi-umbral.

Info

Publication number: ES2281161T3
Application number: ES99309319T
Authority: ES
Inventors: Mooi Choo Chuah; On-Ching Yue; Qinqing Zhang
Original assignee: Lucent Technologies Inc
Current assignee: Nokia of America Corp
Priority date: 1998-12-02
Filing date: 1999-11-23
Publication date: 2007-09-16
Anticipated expiration: 2019-11-23
Also published as: JP3712574B2; DE69935396T2; DE69935396D1; US6587672B1; EP1006674B1; TW432829B; EP1006674A3; KR100712862B1; JP2000174697A; EP1006674A2; KR20000062178A; CA2287049A1

Abstract

Un método para el uso en un receptor para detectar una señal de solicitud de acceso aleatorio transmitida por un transmisor, comprende los pasos de: determinar (504) si una intensidad de la señal de la señal de solicitud de acceso aleatorio, recibida sobre un canal de acceso aleatorio accesible por dos o más transmisores capaces de transmitir las señales de solicitud de acceso aleatorios respectivas, está por debajo de un valor del umbral de detección inicial, donde el valor del umbral de detección inicial corresponde a un valor con el cual el receptor es capaz de detectar la señal de solicitud de acceso aleatorio; determinar (512) si la intensidad de la señal de la señal de solicitud de acceso aleatorio es mayor que o igual a al menos un primer valor del umbral de potencia cuando la intensidad de la señal de la señal de solicitud de acceso aleatorio está por debajo del valor del umbral de detección inicial; e informar (514) al transmisor cuando la intensidad de la señal de la señal de solicitud de acceso aleatorio es mayor que o igual al primer valor del umbral de potencia de manera que el transmisor pueda incrementar la intensidad de la señal de la señal de solicitud de acceso aleatorio por medio de una primera cantidad predeterminada y retransmitir, estando la primera cantidad predeterminada relacionada con una diferencia entre el valor del umbral de detección inicial y el primer valor del umbral de potencia.

Description

Métodos y aparato para el aumento gradual de potencia a través de la detección multi-umbral.

Referencia cruzada con solicitudes relacionadas

Esta solicitud está relacionada con la EP-A-1 006 743, titulada: "Métodos Y Aparato Para Proporcionar Tramas Cortas del RACH Para Latencia Rápida", presentada de manera simultánea con esta y reivindicando la misma fecha de prioridad.

Campo de la invención

La presente invención se relaciona con los métodos y aparatos para proporcionar el aumento gradual de potencia en un sistema de comunicaciones y, más particularmente, con los métodos y aparatos para proporcionar el aumento gradual de potencia mejorado a través de la detección multi-umbral en un receptor de un Sistema Universal de Telecomunicaciones Móviles.

Antecedentes de la invención

Un gran esfuerzo se ha venido realizando en la última década para integrar las capacidades multimedia a las comunicaciones móviles. La Unión Internacional de Telecomunicaciones (ITU) y otras organizaciones han estado intentando desarrollar normas y recomendaciones para asegurar que las comunicaciones móviles del futuro serán capaces de soportar las aplicaciones multimedia con al menos la misma calidad que las redes fijas existentes. Particularmente, muchos proyectos de investigación global han sido patrocinados para desarrollar tales sistemas móviles de la próxima generación (tercera). Investigación y Desarrollo de Tecnologías de Comunicación Avanzadas, RACE-1, y RACE-2, y Servicios y Tecnología de las Comunicaciones Avanzada (ACTS) son ejemplos de tales esfuerzos en Europa. Es conocido que para proporcionar a los usuarios finales con los requisitos de calidad del servicio para las comunicaciones multimedia, son requeridas altas capacidades de velocidad de transmisión de datos, acceso a Internet, transferencia de vídeos/películas. Dados tales requerimientos, las previsiones de la capacidad del portador para un sistema de tercera generación han sido definidas como 384 kilobits por segundo (kb/s) para un área de cobertura completa y 2 Megabits por segundo (Mb/s) para una cobertura de área local.

El Sistema Universal de Telecomunicaciones Móviles (UMTS) es una nueva red de acceso radio basada en el Acceso Múltiple por División de Códigos de Banda Ancha de 5 Megahertz (W-CDMA) y optimizada para el soporte de los servicios de tercera generación incluyendo las comunicaciones móviles con capacidad multimedia. Debido a que las grandes metas de diseño del UMTS son proporcionar un sistema de comunicaciones multimedia de banda ancha que integre la infraestructura para comunicaciones fijas y móviles y para ofrecer, inter alia, el mismo rango de servicios proporcionado por las redes de comunicaciones fijas e inalámbricas, el UMTS debe proporcionar servicios con conmutación de circuitos así como de conmutación por paquetes, una variedad de tipos de tráfico de medios mezclados, y ancho de banda bajo demanda. Sin embargo, proporcionar el soporte multimedia supone la necesidad de flexibilidad, o sea, ser capaz de soportar los servicios con diferentes velocidades de transmisión de datos y requerimientos E_{b}/N_{0}, y multiplexar tales servicios en un ambiente multiservicio. El UMTS esta diseñado para ser capaz de soportar tales demandas.

Con referencia a la Fig. 1, un diagrama en bloque ejemplar de una red de acceso UMTS es mostrada. Particularmente, una pluralidad de terminales remotas 2 y 4 (por ejemplo, terminales móviles) se comunican con las estaciones base (NODE-B) 6 a través de los enlaces inalámbricos W-CDMA 8. Las terminales remotas pueden ser de una variedad de dispositivos tal como un teléfono inalámbrico 2 o una computadora personal portátil 4 con un módem interno o externo. En la norma UMTS, una estación base es llamada un NODE-B. Estas estaciones base se comunican con un componente de la red que proporciona funciones de administración de los recursos radioeléctricos y es llamado Controlador de Red de Radio (RNC). Debido a que el UMTS es un sistema W-CDMA, las transferencias de llamadas suaves son soportadas. En el caso de las transferencias de llamadas suaves, existen dos estaciones base 6 que sirven a una terminal remota. De esta forma, la terminal remota envía tramas a estas dos estaciones base. Cuando las dos estaciones base reciben las tramas de la terminal remota, ellas las envían hacia una Unidad Selectora de Tramas (FSU). La FSU decide cual es la mejor trama, en términos de calidad de la trama, para ser enviada a la red núcleo. En el UMTS, la FSU puede estar físicamente integrada con el RNC y como tal, en la Fig. 1, el RNC y la FSU son mostrados como el bloque 10, pero también están separados funcionalmente como el bloque 12 (FSU) y el bloque 14 (RNC). Otros elementos en la red UMTS realizan funciones convencionales tales como: las bases de datos xLR 20, las cuales proporcionan la información de localización local y del visitante; y las unidades de función de interfuncionamiento (IWF). Debe apreciarse que el Centro Universal de Conmutación Móvil (UMSC) 16 sirve como el centro de conmutación móvil para las estaciones base 6 en el UMTS. Las sub redes 18 son redes del suministrador de servicios inalámbricos y CN1 a CNn son las redes núcleo 24 a las cuales finalmente están acopladas las terminales remotas.

Con referencia a la Fig. 2, un diagrama del conjunto de protocolos típicos en el UMTS es mostrado. En el UMTS, la Capa 1 (L1) es la capa física (PHY) la cual ofrece servicios de transferencia de información hacia la capa MAC (Control de Acceso al Medio) y las capas superiores. Los servicios de transporte de la capa física son descritos por como y con que características los datos son transferidos a lo largo de los canales de transportación de la interfase de radio. La capa 2 (L2) está compuesta de sub capas que incluyen MAC, LAC (Control de Acceso al Enlace), y RLC y RLC' (Control de Enlace Radio). En el UMTS, las funciones realizadas en RLC son divididas y de esta forma dos protocolos RLC (RLC y RLC') son especificados. Las capas RLC y MAC proporcionan servicios en tiempo real y en tiempo no real. La capa MAC controla pero no lleva a cabo el multiplexado de los flujos de datos que se originan de los diferentes servicios. O sea, la capa MAC, a través de los canales lógicos, permite que los canales comunes de comunicaciones físicas (por ejemplo, canales de transmisión) sean compartidos por un número de terminales remoto. El IP (Protocolo de Internet) es la capa de red.

"Uu" se refiere a la interfase UTMS específica entre una terminal remota y una estación base, mientras "Iub" se refiere a la interfase UTMS específica entre una estación base y el RNC/FSU. La capa 2 de la red de acceso radio (es decir, el lado izquierdo de NODE-B en el conjunto de protocolos) está dividida en las capas RLC y MAC, mientras la Capa 2 de la red núcleo (es decir, el lado derecho de NODE-B en el conjunto de protocolos) está más relacionada a la tecnología usada para los tramas de la capa de red de transporte, por ejemplo, ATM (Modo de Transferencia Asincrónico) o Retransmisión de Tramas. El IP es mostrado como el protocolo de transporte, sin embargo, el UMTS no está tan limitado. O sea, el UMTS puede satisfaces a otros protocolos de transporte. Detalles adicionales sobre las capas del protocolo pueden ser encontrados en Dahlman y otros, "UMTS/IMT-2000 Basado en CDMA de Banda Ancha", IEEE Communications Magazine, pp. 70-80 (Septiembre 1998) y en el Grupo de Expertos ETSI SMG2/UMTS L2 y L3, "Arquitectura del Protocolo de Interfase de Radio MS-UTRAN; Etapa 2", Tdoc SMG2 UMTS-L23 172/98 (Septiembre 1998).

Uno de los canales lógicos asociados con el protocolo del control de acceso al medio (MAC) del UTMS es el canal de acceso aleatorio (RACH). El RACH en un canal común de transportación de enlace ascendente para portar la información de control y los paquetes cortos de usuarios desde una terminal remota. Con referencia a la Fig. 3A, un diagrama en bloques de una implementación de hardware ejemplar de un algoritmo de detección RACH no coherente para el uso en al estación base UMTS (NODE-B en la Fig. 1) es mostrado. El receptor RACH 30 es capaz de proporcionar las siguientes funciones: detección, desmodulación y decodificación, y reconocimiento. El propósito de la detección es determinar si una ráfaga RACH (es decir, la señal de solicitud de acceso) esta siendo enviada por una terminal remota y resolver los componentes multitrayecto más fuertes de la ráfaga de entrada. El receptor 30 también desmodula y decodifica el mensaje contenido con el RACH correspondiente para establecer el identificador de la terminal remota y el servicio requerido. Después de decodificar una transmisión RACH de la terminal remota, el receptor genera una señal de reconocimiento la cual la estación base transmite a la terminal remota sobre el Canal de Acceso Directo (FACH).

El receptor RACH 30 preferiblemente realiza las funciones anteriores de acuerdo con la siguiente estructura. Una ráfaga de transmisión RACH es recibida y desmodulada por los mezcladores 32 y luego filtrada en los filtros 34. La señal es entonces muestreada en la unidad de muestreo 36. El desensanchador 38 decodifica la señal de acuerdo con la secuencia de ensanchamiento, en este caso, código Gold 512. La señal decodificada es amortiguada (buffer 40) y enviada a la unidad de desfase de tiempo 50. También, la salida del desensanchador 38 es proporcionada al integrador 42. Las salidas del integrador 42 son mezcladas (mezclador 44) y proporcionadas al detector de tiempo 46 y luego al detector de umbral 48. La salida del detector de umbral 48 indica si una señal valida fue recibida desde la terminal remota. Este resultado es proporcionado a la unida de desfase de tiempo 50. Si es una señal valida (por ejemplo, por encima del umbral predeterminado), la señal decodificada es entonces muestreada hacia abajo por la unidad 52. Luego, dependiendo del preámbulo, descrito a continuación, la señal pasa a través de la unidad de filtro de 16 etapas 54 hacia el buscador de la signatura de preámbulo 56. La salida del buscador 56 proporciona a la estación base con el identificador de la terminal remota codificado y la información en relación con el(los) servicio(s) requerido(s) por la terminal remota. La información codificada es entonces descodificada por medio de un decodificador convolucional 58 y chequeada por un decodificador CRC (chequeo cíclico de redundancia) 59.

Con referencia a la Fig. 3C, un diagrama en bloques de una implementación de hardware ejemplar de un transmisor de enlace ascendente 60 para el uso en una terminal remota UMTS (por ejemplo, las terminales remotas 2 y 4) es mostrado. En una terminal remota UMTS, la modulación de datos es de dos canales QPSK (modulación por desplazamiento de fase cuaternaria), o sea, los canales I y Q son usados como dos canales BPSK (modulación por desplazamiento de fase binaria) independientes. Para el caso de un único DPDCH de enlace ascendente (canal de datos físicos dedicado), el DPDCH y el DPCCH (canal de control físico dedicado) son ensanchados respectivamente mediante dos códigos de canalización diferentes (C_{C} y C_{D}) a través de los mezcladores 62 y 64 y transmitidos sobre las ramas I y Q. Las ramas I y Q son multiplexadas en IQ MUX 66. La señal ensanchada total I+jQ es entonces aleatorizada de manera compleja por un código de aleatorización compleja de conexión específica en el mezclador 68. La porción real de la señal es entonces filtrada en el filtro en raíz de coseno alzado 70, mientras la porción imaginaria de la señal es filtrada en el filtro en raíz de coseno alzado 72. La salida del filtro 70 es modulada en el mezclador 74 con una señal cos (\omegat). La salida del filtro 72 es modulada en el mezclador 76 con una señal –sin (\omegat). Las dos señales moduladas son entonces sumadas en el sumador 78. La señal compuesta es entonces amplificada hasta una intensidad de la señal predeterminada (es decir, el nivel de potencia) en el amplificador 80 y luego transmitida por medio de una antena (no mostrada). Un arreglo similar puede ser usado en la estación base.

Con referencia nuevamente a la Fig. 3B, una representación gráfica que ilustra como funciona el algoritmo de detección en el receptor UMTS existente es mostrada. Cuando la intensidad de la señal de una señal de solicitud de acceso enviada por una terminal remota a una estación base UMTS excede un umbral de detección, por ejemplo, DTHRESHI (igual a 7dB), el receptor puede detectar la señal y pasar el mensaje sobre el decodificador convolucional 58 y el decodificador CRC 59. Si el CRC es correcto, entonces el receptor envía una señal de reconocimiento a ser transmitida hacia el remitente. Esto puede ser realizado a través de la sección de transmisión de la estación base, como es conocido. O sea, la sección de transmisión recibe la indicación del decodificador CRC 59 del receptor y, en respuesta, genera y transmite la señal de reconocimiento. Sin embargo, el receptor no puede diferenciar las señales que caen por debajo de ese umbral único. El problema con esta deficiencia es que el receptor no distingue entre las señales de acceso validas que meramente tienen una intensidad de la señal débil contra las señales provocadas por choques o ruido. Por ejemplo como es mostrado en la Fig. 3B, aunque el receptor puede detectar la Señal 1 enviada desde una terminal remota, no detecta una señal que tiene una intensidad de la señal que cae por debajo del nivel del umbral de detección, es decir, la Señal 2, ya que el receptor UMTS existente tiene solo un umbral de detección único. Con el algoritmo de detección existente, el receptor solamente envía una señal de reconocimiento (por ejemplo, señal de "recepción correcta") al remitente si la señal excede el DTHRESH1 y el CRC del mensaje de solicitud de acceso es correcto. Para todos los otros casos, el remitente necesita incrementar la intensidad de la señal por medio, por ejemplo, de 3 dB (por ejemplo, ajustando el amplificador de salida 80). Sin embargo, el incremento de la potencia de 3 dB puede ser demasiado si la potencia de la señal original estaba justo por debajo del DTHRESH1. Esto puede entonces resultar en la saturación del receptor o provocar interferencia con otras señales que están siendo transmitidas en el área.

La EP-A-0 565 507 describe un sistema y un método para minimizar la interferencia entre dos estaciones de radio, por ejemplo, un teléfono de radio móvil y una estación base fija, en el inicio de una comunicación por radio. Una estación móvil inicia un acceso aleatorio al nivel más bajo de potencia e incrementa el nivel de potencia de la transmisión hasta que la estación base detecta la señal de acceso. Una vez detectada, el nivel de potencia del mensaje es mantenido al nivel detectado de manera que la interferencia a la señal sea evitada. La presente invención también proporciona un mecanismo para sincronizar las comunicaciones de acceso aleatorio entre las estaciones móviles y la estación base a pesar de la variación en las distancias entre las estaciones móviles y base.

Sumario de la invención

Los métodos y el aparato de acuerdo a la presente invención son expuestos en las reivindicaciones independientes. Las formas preferidas son expuestas en las reivindicaciones dependientes.

Estos y otros objetos, características y ventajas de la presente invención serán evidentes de la siguiente descripción detallada de las realizaciones ilustrativas de la misma, la cual debe ser leída en relación con los dibujos acompañantes.

Breve descripción de los dibujos

La Fig. 1 es un diagrama en bloques de una red de acceso UMTS;

La Fig. 2 es un diagrama de un conjunto de protocolos asociado con un UMTS;

La Fig. 3A es un diagrama en bloques de un receptor RACH no coherente para el uso en un UMTS;

La Fig. 3B es una representación gráfica que ilustra un algoritmo de detección existente;

La Fig. 3C es un diagrama en bloques de un transmisor para el uso en un UMTS;

La Fig. 4A es un diagrama en bloques de una terminal remota para el uso de acuerdo a la presente invención;

La Fig. 4B es un diagrama en bloques de una estación base para el uso de acuerdo a la presente invención;

La Fig. 5 es una carta de flujo de un método de detección multi-umbral implementado en una estación base de acuerdo a una realización de la invención;

Las Figs. 6A y 6B son representaciones gráficas que ilustran el método de detección multi-umbral de la Fig. 5;

La Fig. 7 es una carta de flujo de un método de detección multi-umbral implementado en una terminal remota de acuerdo a una realización de la invención;

Las Figs. 8A y 8B ilustran las ranuras de acceso y una estructura de una ráfaga de acceso aleatorio usadas en un RACH UMTS; y

La Fig. 8C ilustra una estructura de ranuras de acceso usada en un RACH UMTS.

Descripción detallada de las realizaciones preferidas

La presente invención es descrita a continuación en el contexto de la detección multi-umbral en la capa MAC del UMTS, particularmente, con respecto a la detección de una señal de solicitud de acceso aleatorio en el canal de acceso aleatorio o RACH. Sin embargo, debe ser apreciado que las enseñanzas de la invención aquí discutidas no están tan limitadas. O sea, las metodologías de detección de la invención son aplicables a otros sistemas de comunicaciones donde las terminales remotas (por ejemplo, móviles o fijas) transmiten y reciben señales (por ejemplo, señales de control y datos) hacia y desde una estación base u otro punto de acceso del sistema de comunicaciones. También, el esquema de detección multi-umbral puede ser implementado de acuerdo con un receptor en una terminal remota. También debe ser apreciado que la señal transmitida por una terminal remota sobre el RACH puede ser preferiblemente una solicitud de acceso o paquetes de datos en el caso donde el RACH esta siendo utilizado para servicios de mensajes cortos UMTS. En adición, debe entenderse que las metodologías aquí descritas para el uso en una terminal remota o una estación base son ejecutadas por uno o más procesadores respectivamente asociados con ellas. El término "procesador" aquí usado pretende incluir cualquier dispositivo de procesamiento, incluyendo una CPU (unidad de procesamiento central), o microprocesador, y la memoria asociada. El término "memoria" como es aquí usado pretende incluir la memoria asociada con un procesador o CPU, tal como RAM, ROM, un dispositivo de memoria fijo (por ejemplo, el disco duro), o un dispositivo de memoria removible (por ejemplo, el disquete). En adición, la unidad de procesamiento puede incluir uno o más dispositivos de entrada, por ejemplo, el teclado o tablero, para introducir datos a la unidad de procesamiento, así como uno o más dispositivos de salida, por ejemplo, el visualizador CRT, para proporcionar los resultados asociados con la unidad de procesamiento. Correspondientemente, el código o las instrucciones de software asociadas con la implementación de las metodologías de la presente invención pueden ser almacenados en la memoria asociada y, cuando estén listos para ser utilizados, recuperados y ejecutados por una CPU apropiada. También, el término "terminal remota" se refiere a cualquier dispositivo capaz de establecer comunicaciones con una estación base. Por ejemplo, una terminal remota puede ser móvil (por ejemplo, el teléfono inalámbrico o la computadora personal portátil con un módem inalámbrico) o fija (por ejemplo, la computadora personal fija con un módem inalámbrico). También los términos "estación base" y "nodo_b", son usados de manera intercambiable aquí.

Con referencia nuevamente a la Fig. 1 y como fue mencionado previamente, debe entenderse que las terminales remotas, 2 y 4, están acopladas a la red de acceso UMTS a través de una interfase inalámbrica con las estaciones base 6. Para establecer las comunicaciones, las terminales remotas envían y reciben tramas de control de acceso al medio (MAC) sobre la interfase inalámbrica hacia y desde las estaciones base 6. En el caso de la terminal 4, un módem interno o externo puede ser usado para proporcionar una conexión inalámbrica con las estaciones base. Una terminal remota, tal como la terminal remota 2, típicamente tiene su propio módem interno. Sin embargo, los paquetes son típicamente generados o recibidos en la terminal remota sobre una base aleatoria en ráfaga. Los paquetes son amortiguados en las terminales remotas hasta que ellos son transmitidos con enlace ascendente hacia una estación base. Las estaciones base 6, como es conocido, proporcionan cobertura inalámbrica de área ancha y multiplexan el tráfico de la terminal remota desde su área de cobertura respectiva hacia su centro de conmutación móvil del sistema, por ejemplo, el UMSC 16 en la Fig. 1. Las estaciones base también transmiten (enlace descendente) paquetes que están destinados para una o más terminales en su célula. El esquema de acceso múltiple UMTS es un sistema con ranuras de tiempo (por ejemplo, el enfoque de ALOHA Ranurado) en el cual un canal de acceso aleatorio (RACH) y un canal de transmisión de paquetes están formados sobre una base de ranura por ranura. La duración de la ranura de tiempo en cada canal es seleccionada en base al sistema particular implementado. Generalmente, las terminales remotas que tienen paquetes para enviar transmiten las solicitudes de acceso a través del RACH hacia una estación base.

Con referencia a la Fig. 4A, un diagrama en bloques de una terminal remota (por ejemplo, la terminal remota 2 y 4) para el uso de acuerdo con la presente invención es mostrado. La terminal remota incluye un procesador 402 para controlar las operaciones asociadas con la terminal, en cooperación con su memoria asociada 404, incluyendo las metodologías de la invención a ser descritas en detalle a continuación. La terminal remota también incluye una sección receptora 406 y una sección transmisora 408. Los elementos específicos de la sección receptora 406 no son críticos para la invención y, como tal, no son aquí descritos en detalle. O sea, una sección receptora convencional capaz de desmodular y decodificar señales de tipo W-CDMA puede ser empleada. La sección transmisora 408 puede también ser de un tipo convencional capaz de codificar y modular señales de tipo W-CDMA tal como, por ejemplo, señales de control y datos (por ejemplo, solicitudes de acceso y paquetes de datos). La sección transmisora puede ser como es mostrada en la Fig. 3C. En adición, una línea de la señal de control es mostrada en la Fig. 4A cuando va hacia la sección transmisora 408. Específicamente, si la sección transmisora 408 es del tipo mostrado en la Fig. 3C, la línea de la señal de control está conectada a la terminal de ajuste del amplificador 80. Como es mostrado, esta señal de control es usada para ajustar la intensidad de la señal de la señal transmitida por la terminal remota. Tal ajuste será adicionalmente explicado a continuación en el contexto de las técnicas de detección multi-umbral única de la invención.

Con referencia a la Fig. 4B, un diagrama en bloques de una estación base (por ejemplo, la estación base 6) para el uso de acuerdo a la presente invención es mostrado. La estación base incluye un procesador 410 para controlar las operaciones asociadas con la estación, en cooperación con su memoria asociada 412, incluyendo las metodologías de la invención a ser descritas en detalle a continuación. La estación base también incluye una sección receptora 414 y una sección transmisora 416. Los elementos específicos de la sección transmisora 416 no son críticos para la invención y, como tal, no son descritos aquí en detalle. O sea, una sección receptora transmisora convencional capaz de codificar y modular señales de tipo W-CDMA puede ser empleada. La sección transmisora puede ser similar a aquella mostrada en la Fig. 3C. La sección receptora 414 puede también ser de un tipo convencional capaz de desmodular y decodificar señales de tipo W-CDMA. Por ejemplo, la sección receptora 414 puede ser un receptor RACH como es mostrado en la Fig. 3A. En cuyo caso, la información de la detección (por ejemplo, desde el detector de umbral 48) y la información de decodificación (por ejemplo, desde el decodificador CRC 59) son proporcionadas al procesador 410, como será explicado a continuación en el contexto de las técnicas de detección multi-umbral única de la invención.

Lo siguiente es una descripción del método de detección multi-umbral de la invención preferiblemente para la implementación de acuerdo con un receptor RACH de una estación base y un transmisor de una terminal remota. Sin embargo debe entenderse que la invención no está limitada al uso en un esquema de solicitud de acceso aleatorio. O sea, el método de detección multi-umbral puede ser implementado de acuerdo con cualquier tipo de receptor en una terminal remota y cualquier tipo de transmisor en una estación base. Adicionalmente, la detección de la señal no está limitada a las señales de solicitud de acceso sino a cualquier tipo de señal, por ejemplo, señal de datos, señal de control, u otro tipo de señal. El método de detección multi-umbral de acuerdo a una realización de la invención con respecto a tanto una terminal remota como una estación base serán explicadas de conjunto en el contexto de las Figs. 5 y 7, con referencia a las Figs. 6A y 6B.

Con referencia ahora a las Figs. 5 y 7, las cuales son cartas de flujo de un método de detección multi-umbral de acuerdo a una realización de la invención. Los pasos de la Fig. 5 (502 hasta 520) son realizados en una estación base y los pasos de la Fig. 7 (702 hasta 720) son realizados en una terminal remota. Primero, en el paso 502, la estación base recibe una señal, presumiblemente una señal de solicitud transmitida (paso 702) por una terminal remota que busca el acceso al sistema de comunicaciones a través de la estación base. A continuación, en el paso 504, la estación base determina si la señal excede el DTHRESH1 (nivel del umbral de detección). El DTHRESH1 puede ser, por ejemplo, alrededor de 7 dB. Esta determinación puede ser realizada mediante, por ejemplo, el detector de umbral 48 (Fig. 3A), el cual entonces informa al procesador 410 (Fig. 4B). Entonces, en el paso 506, la estación base determina si el CRC es valido. Esta determinación puede ser realizada mediante, por ejemplo, el decodificador CRC 59 (Fig. 3A), el cual también entonces informa al procesador 410 (Fig. 4B).

Si la señal excede el DTHRESH1 y el CRC es encontrado que es valido, la estación base genera (a través del procesador 410) y transmite (a través de su sección transmisora 416) un mensaje de "recepción correcta" a la terminal remota (paso 508). Si la terminal remota recibe el mensaje de "recepción correcta" (a través de su sección receptora 406), en el paso 704, esta conoce que su solicitud de acceso fue exitosa (paso 706) y puede entonces proceder a transmitir los datos deseados hacia la estación base.

Sin embargo, retornando a la estación base, si el CRC no el valido, la estación base transmite, en el paso 510, un mensaje de "excede el DTHRESH1" para indicar que la señal de solicitud de acceso era de suficiente potencia, pero que el CRC era no valido. Si este mensaje es recibido por la terminal remota (paso 708), la terminal remota retransmite la señal de solicitud sin incrementar el nivel de potencia de la señal (paso 710).

Debe ser apreciado que aunque esta descripción explica que pasa cuando una señal de solicitud de acceso original es enviada y recibida con respecto a la terminal remota y la estación base, cada vez que la estación base recibe una señal (señal original o retransmitida), el algoritmo de detección retorna al paso 502 para repetir el proceso de detección.

Retornando ahora al paso 504 en la estación base, si la señal original transmitida por la terminal remota no excede el DTHRESH1, la estación base (detector de umbral) determina si la señal excede el PTHRESH1 (paso 512). Debe entenderse que el PTHRESH1 (nivel de umbral de potencia 1) está preferiblemente alrededor de 5 dB. Si la intensidad de la señal de la señal originalmente recibida excede el PTHRESH1, entonces la estación base transmite un mensaje de "excede el PTHRESH1" a la terminal remota (paso 514). Cuando la terminal remota recibe este mensaje (paso 712), la terminal remota incrementa su intensidad de la señal por alrededor de 1 dB y retransmite la señal de solicitud de acceso (paso 714). Debe entenderse que la terminal remota incrementa la intensidad de la señal por medio del procesador 402 que recibe el mensaje desde se sección receptora 406 y que envía una señal de control hacia su sección transmisora 408, particularmente, al amplificador de salida 80, para incrementar el nivel de potencia de la señal a ser transmitida.

Retornando al paso 512 en la estación base, si la señal original transmitida por la terminal remota no excede el PTHRESH1, la estación base (detector de umbral) determina si la señal excede el PTHRESH2 (paso 516). Debe entenderse que el PTHRESH2 (nivel de umbral de potencia 2) es preferiblemente de alrededor de 3 dB. Si la intensidad de la señal de la señal originalmente recibida excede el PTHRESH2, entonces la estación base transmite un mensaje de "excede el PTHRESH1" a la terminal remota (paso 518). Cuando la terminal remota recibe este mensaje (paso 716), esta incrementa su intensidad de la señal por alrededor de 2dB y retransmite la señal de solicitud de acceso (paso 718).

Sin embargo, si la señal original no excede el PTHRESH2, entonces la estación base no transmite ningún mensaje (paso 520). Debido a que ningún mensaje es recibido por la terminal remota después de transmitir la señal original, la terminal remota incrementa su intensidad de la señal por alrededor de 3 dB y retransmite la solicitud de acceso (paso 720).

Con referencia a la Fig. 6A, una representación gráfica de los umbrales de detección (DTHRESH1, PTHRESH1, PTHRESH2) de la invención es mostrada. Será apreciado que más o menos niveles de umbral pueden ser incluidos de manera que una detección más fina o más ordinaria pueda ser realizada, respectivamente. También, otros umbrales pueden ser empleados, por ejemplo, en lugar de una señal que tiene que exceder el valor umbral, la señal que es igual al umbral puede ser usada para activar la transmisión de los mensajes anteriormente descritos. Ventajosamente, las señales de solicitud de acceso por debajo de un nivel de detección típico son aún detectadas por un receptor, que implementa el método de detección multi-umbral de la invención, de manera que estas señales más débiles puedan ser distinguidas de las señales ocasionadas por choques que no pueden ser detectadas o el ruido. De esta forma, aunque solo la señal 1 sería detectada usando un algoritmo de detección existente, las señales 1, 2, y 3 son detectadas mediante el algoritmo de detección de la invención. Por último, la Fig. 6B es una representación gráfica que ilustra la transferencia de mensajes entre el remitente (terminal remota) y el receptor (estación base) como fue explicado anteriormente en el contexto de las Figs. 5 y 7. Los mensajes 1, 2, y 3 se corresponden con los mensajes de "excede el DTHRESH1", "excede el PTHRESH1", y "excede el PTHRESH2" transmitidos por el receptor. El primer mensaje sombreado (tramado), marcado con A, es la señal original transmitida por el remitente. Cada señal retransmitida (retx) de aquí en lo adelante se corresponde con la señal enviada en respuesta a un mensaje de la estación base. La magnitud de cada señal retransmitida es mostrada proporcional al incremento de la intensidad de la señal. La magnitud de la señal original (sombreada o tramada) es mostrada a un lado de la señal retransmitida para su comparación. Debe ser apreciado que otros incrementos de la potencia pueden ser empleados de acuerdo con la invención.

Debe ser apreciado que la metodología y el aparato de la invención no requieren ningún cambio de la capa física del sistema de comunicaciones. Hay solo un reconocimiento de la capa MAC en lugar de requerir un reconocimiento de la capa física y un reconocimiento de la capa MAC. También, el algoritmo de detección mejorado de la invención permite al remitente incrementar la potencia cuando sea necesario y por lo tanto incrementar la capacidad del UMTS o el sistema CDMA de Banda Ancha (W-CDMA), el cual es un sistema limitado por interferencia.

Es conocido que el RACH físico está diseñado basado en un enfoque ALOHA Ranurado. Una terminal remota puede transmitir una ráfaga de acceso aleatorio 100 en ocho desfases de tiempo bien definidos (Ranura de acceso #1,..., Ranura de acceso #i,..., Ranura de acceso #8) en relación con el límite de la trama del canal de control de transmisión recibido (BCCH) de la célula corriente, como es ilustrado en la Fig. 8A. Cada ranura de acceso está desfasada de su ranura previa por 1.25 ms. Como es mostrado en la Fig: 8B, la ráfaga de acceso aleatorio consiste de dos partes, una parte preámbulo 102 de una longitud de 1 milisegundo (ms), una parte mensaje 104 de una longitud de 10 ms, y un tiempo inactivo 106 de una longitud de 0.25 ms entre la parte preámbulo y la parte mensaje. Existe una diferencia total de 16 signaturas de preámbulo diferentes que están basadas en el conjunto de códigos de longitud 16 Orthogonal Gold (código Gold 512). La información en las signaturas disponibles y los desfases de tiempo son transmitidos sobre el BCCH. Basado en esta estructura, si el receptor tiene 128 unidades de procesamiento paralelas (16 signaturas de preámbulo multiplicadas por 8 ranuras de tiempo), 128 intentos de acceso aleatorio pueden ser simultáneamente detectados. En otras palabras, tenemos el equivalente a 128 canales de acceso aleatorio para una estación base de máxima configuración para la célula corriente. Este arreglo es de acuerdo a la especificación actual del Grupo de Experto de la Capa 1 en el Documento de la Descripción de la Capa Física UTRAN/FDD, "SMG2 UMTS Physical Layer Description FDD Part" Tdoc SMG2 UMTS-L1 221/98.

Con referencia a la Fig. 8C, una estructura de ranuras de acceso RACH es mostrada en la cual la estructura de las tramas (Trama 0, Trama 1,..., Trama n) está basada en 10 milisegundos (ms). También, se asume que el receptor requiere un mínimo de 2.5 ms para procesar una ráfaga de acceso. Como es mostrado, aquellas terminales remotas que han seleccionado los desfases de tiempo 0, 1, 2, 3, 4, y 5, pueden recibir sus reconocimientos MAC (desde la estación base) dentro de 8.75 ms de sus transmisiones. O sea, el periodo máximo de espera para una ráfaga de acceso (señal de solicitud), transmitida por una terminal remota dentro de las ranuras 0 hasta 5, es de 8.75 ms. Por ejemplo, la Ráfaga 0 es transmitida por una terminal remota en el inicio de la Trama 0 y la terminal remota puede recibir un reconocimiento en respuesta en el inicio de la Trama 2, es decir, 8.75 ms más tarde. Las Ráfagas 1 hasta la 5 reciben reconocimientos progresivamente más rápidos, hasta la Ráfaga 5 la cual puede recibir un reconocimiento 2.5 ms después de la transmisión. Los reconocimientos generados por una estación base para la transmisión en una trama dada son típicamente agrupados juntos en una transmisión de paquetes comunes hacia las terminales remotas de transmisión.

Sin embargo, como es evidente, aquellas terminales que han seleccionado los desfases tiempo 6 y 7 pueden solo recibir sus reconocimientos de la capa MAC dentro de un máximo de 11.25 ms de su transmisión, es decir, la Ráfaga 6 a 11.25 ms y la Ráfaga 7 a 10 ms. Nuevamente, esto tiene que ver con el hecho de que el tiempo mínimo para procesar una solicitud de acceso se asume que es 2.5 ms. Como tal, las Ráfaga de acceso 6 o 7 transmitidas por las terminales remotas en la Trama 1 se extienden más allá del periodo de procesamiento mínimo de 2.5 ms de manera tal que la estación base no puede procesar la solicitud y transmitir los reconocimientos en la Trama 2. De esta forma, tales terminales remotas no reciben los reconocimientos respectivos hasta la Trama 3.

Debe ser apreciado que el algoritmo de detección mejorado de la invención también permite al receptor enviar reconocimientos de la capa MAC más temprano que el procedimiento RACH UMTS. Por ejemplo, consideren un caso donde dos terminales remotas eligen la misma ranura de desfase de tiempo para transmitir una ráfaga de acceso (señal de solicitud). El procedimiento RACH UMTS existente usa la salida del decodificador de datos para determinar si existe una correcta recepción. Por lo tanto, los dos remitentes esperan alrededor de 20 milisegundos (el indicador de reconocimiento puede solamente ser procesado después que la trama completa de enlace descendente es recibida) antes que ellos descubran que su transmisión falló. Con el algoritmo de detección de la invención, se asume preferiblemente que la capa física envía una primitiva apropiada a la capa MAC inmediatamente después del tiempo inactivo (alrededor de 1.25 milisegundos después del inicio de la ráfaga de acceso) para generar un indicador de reconocimiento apropiado para el remitente. De esta forma, los dos remitentes esperan, a lo máximo, solamente alrededor de 10 milisegundos para conocer que incremento de potencia ellos deben usar para su solicitud de acceso retransmitida. Esto puede ser ilustrado con respecto a las Ráfaga 6 o 7 de la Fig. 8C. Si una terminal remota transmite una ráfaga de acceso, en un arreglo convencional, la terminal no recibe ninguna indicación hasta alrededor de 20 milisegundos, o sea, hasta que la transmisión con enlace descendente desde la estación base en la Trama 3 es completamente recibida. Sin embargo, si el algoritmo del umbral de multi-detección de la invención es empleado, cada terminal remota puede recibir un mensaje de la estación base en la Trama 2 indicando la cantidad necesaria del incremento de la potencia (como se denota en la línea discontinua en la Fig. 8C), si la ráfaga de acceso falla. Esto es debido al hecho de que la estación base, que emplea el algoritmo del umbral de multi-detección de la invención, detecta la intensidad de la señal antes que la ráfaga de acceso esta completa permitiéndole de esta forma enviar el mensaje de reconocimiento apropiado a la terminal en la próxima trama. Si la intensidad de la señal recibida excede el DTHRESH1, la estación base aún necesita esperar hasta la Trama 3 para enviar el reconocimiento para la Ráfaga 6 o 7 en la Fig. 8C.

Aunque las realizaciones ilustrativas de la presente invención han sido aquí descritas con referencia a los dibujos acompañantes, debe entenderse que la invención no está limitada a estas realizaciones específicas, y que varios otros cambios y modificaciones pueden ser efectuados por un experto en el arte.

Claims

1. Un método para el uso en un receptor para detectar una señal de solicitud de acceso aleatorio transmitida por un transmisor, comprende los pasos de:

determinar (504) si una intensidad de la señal de la señal de solicitud de acceso aleatorio, recibida sobre un canal de acceso aleatorio accesible por dos o más transmisores capaces de transmitir las señales de solicitud de acceso aleatorios respectivas, está por debajo de un valor del umbral de detección inicial, donde el valor del umbral de detección inicial corresponde a un valor con el cual el receptor es capaz de detectar la señal de solicitud de acceso aleatorio;

determinar (512) si la intensidad de la señal de la señal de solicitud de acceso aleatorio es mayor que o igual a al menos un primer valor del umbral de potencia cuando la intensidad de la señal de la señal de solicitud de acceso aleatorio está por debajo del valor del umbral de detección inicial; e

informar (514) al transmisor cuando la intensidad de la señal de la señal de solicitud de acceso aleatorio es mayor que o igual al primer valor del umbral de potencia de manera que el transmisor pueda incrementar la intensidad de la señal de la señal de solicitud de acceso aleatorio por medio de una primera cantidad predeterminada y retransmitir, estando la primera cantidad predeterminada relacionada con una diferencia entre el valor del umbral de detección inicial y el primer valor del umbral de potencia.

2. El método de la reivindicación 1, que comprende adicionalmente los pasos de determinar (516) si la intensidad de la señal de la señal de solicitud de acceso aleatorio es mayor que o igual a un segundo valor del umbral de potencia cuando la intensidad de la señal de la señal de solicitud de acceso aleatorio esta por debajo del valor del umbral de detección inicial y el primer valor del umbral de potencia, e informar (518) al transmisor cuando la intensidad de la señal de la señal de solicitud de acceso aleatorio es mayor que o igual al segundo valor del umbral de potencia de manera que el transmisor pueda incrementar la intensidad de la señal de la señal de solicitud de acceso aleatorio por medio de una segunda cantidad predeterminada y retransmitir.

3. El método de la reivindicación 2, que comprende adicionalmente el paso de no proporcionar (520) al transmisor ninguna indicación cuando la intensidad de la señal de la señal de solicitud de acceso aleatorio no es mayor que o igual al segundo valor del umbral de potencia de manera que el transmisor pueda incrementar la intensidad de la señal de la señal de solicitud de acceso aleatorio por medio de una tercera cantidad predeterminada y retransmitir.

4. El método de la reivindicación 1, que comprende adicionalmente el paso de informar (510) al transmisor cuando la intensidad de la señal de la señal de solicitud de acceso aleatorio es mayor que o igual al valor del umbral de detección inicial pero la señal de solicitud de acceso aleatorio incluía un código CRC invalido de manera que el transmisor pueda retransmitir.

5. El método de la reivindicación 1, que comprende adicionalmente el paso de informar (508) al transmisor cuando la intensidad de la señal de la señal de solicitud de acceso aleatorio es mayor que o igual al valor del umbral de detección inicial y la señal de solicitud de acceso aleatorio incluía un código CRC valido de manera que el transmisor pueda retransmitir.

6. El método de la reivindicación 1, donde el receptor está en una estación base (6).

7. El método de la reivindicación 1, donde el transmisor está en una terminal remota (2, 4).

8. El método de la reivindicación 1, donde el receptor y el transmisor están en un UMTS.

9. El método de la reivindicación 8, donde el receptor incluye un receptor RACH.

10. El método de la reivindicación 1, donde la determinación del umbral es realizada antes de completarse la transmisión de la señal de solicitud de acceso aleatorio.

11. Aparato para detectar una señal de solicitud de acceso aleatorio transmitida por un transmisor, dicho aparato comprendiendo un receptor que incluye medios para llevar a cabo los pasos de un método como el reivindicado en cualquiera de las reivindicaciones anteriores.

12. Un método para el uso en un sistema para aumentar de manera gradual la potencia de una señal de solicitud de acceso aleatorio, comprende los pasos de:

transmitir (702) la señal de solicitud de acceso aleatorio sobre un canal de acceso aleatorio accesible por dos o más transmisores capaces de transmitir las señales de solicitud de acceso aleatorio respectivas;

incrementar (714) una intensidad de la señal de la señal de solicitud de acceso aleatorio por medio de una primera cantidad predeterminada cuando es informado por un receptor de hacerlo en respuesta al receptor que recibe la señal de solicitud de acceso aleatorio, que realiza una operación de detección multi-umbral, y que determina que la intensidad de la señal de la señal de solicitud de acceso aleatorio es mayor que o igual a un primer valor del umbral de potencia pero por debajo de un valor del umbral de detección inicial, donde el valor del umbral de detección inicial corresponde a un valor con el cual el receptor es capaz de detectar la señal de solicitud de acceso aleatorio, estando la primera cantidad predeterminada relacionada con una diferencia entre el valor del umbral de detección inicial y el primer valor del umbral de potencia, y

retransmitir (714) la señal de solicitud de acceso aleatorio.

13. El método de la reivindicación 12, que comprende adicionalmente el paso de incrementar (718) la intensidad de la señal de la señal de solicitud de acceso aleatorio por medio de una segunda cantidad predeterminada para la retransmisión cuando es informado por el receptor que la intensidad de la señal de la señal de solicitud de acceso aleatorio es mayor que o igual a un segundo valor del umbral de potencia por debajo del valor del umbral de detección inicial y el primer valor del umbral de potencia.

14. El método de la reivindicación 13, que comprende adicionalmente el paso de incrementar (720) la intensidad de la señal de la señal de solicitud de acceso aleatorio por medio de una tercera cantidad predeterminada para la retransmisión cuando no es recibida ninguna indicación desde el receptor.

15. El método de la reivindicación 12, que comprende adicionalmente el paso de retransmitir (710) la señal cuando es informado por el receptor que la intensidad de la señal de la señal de solicitud de acceso aleatorio es mayor que o igual al valor del umbral de detección inicial pero la señal de solicitud de acceso aleatorio incluía un código CRC invalido.

16. El método de la reivindicación 12, donde el receptor está en una estación base (6).

17. El método de la reivindicación 12, donde el transmisor está en una terminal remota (2, 4).

18. El método de la reivindicación 12, donde el receptor y el transmisor están en un UMTS.

19. El método de la reivindicación 18, donde el receptor incluye un receptor RACH.

20. Sistema para aumentar de manera gradual la potencia de una señal de solicitud de acceso aleatorio, que comprende medios para llevar a cabo un método como el reivindicado en cualquiera de las reivindicaciones 12 a la 19.