ES2292191T3 - Procedimiento y aparato de control de potencia en un sistema de despacho cdma. - Google Patents
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Abstract
EN UN SISTEMA DE EXPEDICION, LA POTENCIA DEL CANAL DE EMISION DE ENLACE DE IDA TRANSMITIDO DESDE UNA ESTACION BASE SE CONTROLA DE FORMA QUE EL NIVEL DE POTENCIA SEA EL MINIMO NECESARIO Y DE FORMA QUE LA TRANSMISION DEL CANAL DE EMISION DE ENLACE DE IDA SE TERMINE SI LA UNIDAD REMOTA (10) NO ESTA SITUADA DENTRO DEL AREA DE COBERTURA DE LA ESTACION BASE (32). ADEMAS DE TRANSMITIR UNA SEÑAL DE EMISION DE ENLACE DE IDA, LA ESTACION BASE CONTROLA UN CANAL DE ACCESO. UNA PRIMERA UNIDAD REMOTA (10) EN EL AREA DE COBERTURA DE LA ESTACION BASE RECIBE Y DECODIFICA LA SEÑAL DE EMISION DE ENLACE DE IDA. LA PRIMERA UNIDAD REMOTA (10) DETERMINA LA CALIDAD DE LA SEÑAL DE LA SEÑAL DE EMISION DE ENLACE DE IDA. SI LA CALIDAD DE LA SEÑAL ES INACEPTABLE, LA UNIDAD REMOTA TRANSMITE UN MENSAJE DE ACCESO DE PETICION DE POTENCIA. LA ESTACION BASE RESPONDE A LA PETICION INCREMENTANDO LA POTENCIA DE TRANSMISION DEL CANAL DE EMISION DE ENLACE DE IDA (70). SI NO SE RECIBEN PETICIONES EN LA ESTACION BASE, EL CANAL DE EMISION DE ENLACE DE IDA SE DISMINUYE LENTAMENTE HASTA UN MINIMO (54). LA TRANSMISION DEL CANAL DE EMISION DE ENLACE DE IDA PUEDE TERMINARSE COMPLETAMENTE (58).
Description
Procedimiento y aparato de control de potencia
en un sistema de despacho CDMA.
Esta invención se refiere en general al control
de potencia en un sistema de acceso múltiple y, más en particular,
al control de potencia sobre una señal de canal de radiodifusión de
enlace directo.
En un sistema de comunicación de telefonía
inalámbrica, muchos usuarios se comunican sobre un canal inalámbrico
para conectarse a otros sistemas de telefonía cableada o
inalámbrica. La comunicación sobre el canal inalámbrico puede ser
una de una variedad de técnicas de acceso múltiple. Estas técnicas
de acceso múltiple incluyen acceso múltiple por división de tiempo
(TDMA), acceso múltiple por división de frecuencia (FDMA) y acceso
múltiple por división de código (CDMA). La técnica CDMA presenta
muchas ventajas. Un sistema CDMA ejemplar se describe en la patente
estadounidense número 4.901.307 expedida el 13 de febrero de 1990 a
K. Gilhousen et al., titulada "SPREAD SPECTRUM MULTIPLE
ACCESS COMMUNICATION SYSTEM USING SATELLITE OR TERRESTRIAL
REPEATERS", transferida al cesionario de la presente invención e
incorporada en el presente documento por referencia.
En la patente que acaba de mencionarse se da a
conocer una técnica de acceso múltiple en la que un gran número de
usuarios de un sistema de telefonía móvil, que tienen cada uno un
transceptor, se comunican a través de repetidores de satélite,
repetidores aéreos o estaciones base terrestres utilizando señales
de comunicación de espectro ensanchado CDMA. Al utilizar
comunicaciones CDMA, el espectro de frecuencia puede reutilizarse
múltiples veces permitiendo un aumento en la capacidad de usuarios
del sistema.
En el sistema celular CDMA, cada estación base
proporciona cobertura a una zona geográfica limitada y enlaza las
unidades remotas en su zona de cobertura a la red telefónica pública
conmutada (PSTN) a través de un conmutador de sistema celular.
Cuando una unidad remota se desplaza a la zona de cobertura de una
nueva estación base, el encaminamiento de la llamada de la unidad
remota se trasfiere a la nueva estación base. La trayectoria de
transmisión de señales desde la estación base hasta la unidad remota
se denomina como el enlace directo y la trayectoria de transmisión
de señales desde la unidad remota hasta la estación base se denomina
como el enlace inverso.
En un sistema CDMA ejemplar, cada estación base
transmite una señal piloto que presenta un código de ensanchamiento
de ruido seudoaleatorio (PN) que está desfasado en fase de código de
la señal piloto de otras estaciones base. Durante el funcionamiento
del sistema, la unidad remota está dotada de una lista de desfases
de fase de código correspondientes a estaciones base vecinas que
rodean la estación base a través de la cual se establece la
comunicación. La unidad remota está equipada con un elemento de
búsqueda con el que sigue la pista de la intensidad de señal de la
señal piloto de un grupo de estaciones base que incluye las
estaciones base vecinas.
Un procedimiento y sistema para proporcionar
comunicación con una unidad remota a través de más de una estación
base durante el proceso de traspaso se da a conocer en la patente
estadounidense número 5.267.261, titulada "MOBILE ASSISTED SOFT
HANDOFF IN A CDMA CELLULAR COMMUNICATION SYSTEM", expedida el 30
de noviembre de 1993, transferida al cesionario de la presente
invención. Al utilizar este sistema, la comunicación entre la unidad
remota y el usuario final no se interrumpe mediante el traspaso
posterior desde una estación base original hasta una estación base
posterior. Este tipo de traspaso puede considerarse un traspaso
"continuo" porque la comunicación con la estación base
posterior se establece antes de que finalice la comunicación con la
estación base original. Cuando la unidad remota está en
comunicación con dos estaciones base, la unidad remota combina las
señales recibidas desde cada estación base de la misma forma en que
se combinan las señales multitrayectoria de una estación base
común.
En un sistema macrocelular típico puede
emplearse un controlador de sistema para crear una única señal para
el usuario final a partir de la señales recibidas por cada estación
base. Dentro de cada estación base, las señales recibas desde una
unidad remota común pueden combinarse antes de que se descodifiquen
y por tanto aprovechar completamente las múltiples señales
recibidas. El resultado descodificado de cada estación base se
proporciona al controlador de sistema. Una vez que se ha
descodificado una señal, ésta no puede 'combinarse' con otras
señales. Por tanto, el controlador de sistema debe seleccionar entre
la pluralidad de señales descodificadas producidas por cada
estación base con la que se establece comunicación mediante una
única unidad remota. La señal descodificada más ventajosa se
selecciona del conjunto de señales de las estaciones base y las
señales no escogidas simplemente se descartan.
El traspaso continuo asistido mediante unidad
remota opera basándose en la intensidad de señal piloto de varios
conjuntos de estaciones base tal como se midió mediante la unidad
remota. El conjunto activo es un conjunto de estaciones base a
través de las que se establece comunicación activa. El conjunto
candidato es un conjunto de estaciones base escogidas a partir del
conjunto vecino o del conjunto restante que presentan una intensidad
de señal piloto con un nivel de señal suficiente para establecer
comunicación. El conjunto vecino es un conjunto de estaciones base
que rodean una estación base que comprende estaciones base que
tienen una alta probabilidad de presentar una intensidad de señal
de nivel suficiente para establecer comunicación. El conjunto
restante comprende todas las estaciones base del sistema que no son
miembros de los conjunto activo, candidato o vecino.
Cuando se establece inicialmente comunicación,
una unidad remota se comunica a través de una primera estación base
y el conjunto activo sólo contiene la primera estación base. La
unidad remota monitoriza la intensidad de señal piloto de las
estaciones base del conjunto activo, del conjunto candidato, del
conjunto vecino y del conjunto restante. Cuando una señal piloto de
una estación base del conjunto vecino o del conjunto restante
supera un nivel umbral predeterminado, la estación base se añade al
conjunto candidato. La unidad remota comunica un mensaje a la
primera estación base identificando la nueva estación base. Un
controlador de sistema decide si establecer comunicación entre la
nueva estación base y la unidad remota. Si el controlador de sistema
decidiera hacer esto, el controlador de sistema envía un mensaje a
la nueva estación base con información de identificación acerca de
la unidad remota y una orden para establecer comunicación con la
misma. También se transmite un mensaje a la unidad remota a través
de la primera estación base. El mensaje identifica un nuevo conjunto
activo que incluye la primera y la nueva estación base. La unidad
remota busca la señal de información transmitida de nueva estación
base y se establece comunicación con la nueva estación base sin
finalizar la comunicación a través de la primera estación base.
Este proceso puede continuar con estaciones base adicionales.
Cuando la unidad remota está comunicándose a
través de múltiples estaciones base, continúa monitorizando la
intensidad de señal de las estaciones base del conjunto activo, del
conjunto candidato, del conjunto vecino y del conjunto restante. Si
la intensidad de señal correspondiente a una estación base del
conjunto activo cae por debajo de un umbral predeterminado durante
un periodo de tiempo predeterminado, la unidad remota genera y
transmite un mensaje para informar del evento. El controlador de
sistema recibe este mensaje a través de al menos una de las
estaciones base con la que la estación remota está comunicándose. El
controlador de sistema puede decidir finalizar las comunicaciones a
través de la estación base que presenta una intensidad de señal
piloto débil.
El controlador de sistema, tras decidir
finalizar las comunicaciones a través de una estación base, genera
un mensaje que identifica un nuevo conjunto activo de estaciones
base. El nuevo conjunto activo no contiene la estación base a
través de la cual se va a finalizar la comunicación. Las estaciones
base a través de las cuales se establece comunicación envían un
mensaje a la unidad remota. El controlador de sistema también
comunica información a la estación base para finalizar las
comunicaciones con la unidad remota. Por tanto, las comunicaciones
de la unidad remota se encaminan sólo a través de las estaciones
base identificadas en el nuevo conjunto activo.
Debido a que la unidad remota está comunicándose
con el usuario final a través de al menos una estación base en todo
momento a través de todo el proceso el traspaso continuo, no se
produce ninguna interrupción en la comunicación entre la unidad
remota y el usuario final. Un traspaso continuo proporciona
importantes beneficios en su técnica "make before
break" inherente sobre la técnica "break before
make" convencional empleada en otros sistemas de
comunicación celular.
En un sistema de telefonía inalámbrica, la
maximización de la capacidad del sistema en términos del número de
llamadas telefónicas simultáneas que pueden manejarse es
extremadamente importante. La capacidad del sistema en un sistema
de espectro ensanchado puede maximizarse si la potencia de
transmisión de cada unidad remota se controla de manera que cada
señal transmitida llega al receptor de estación base con el mismo
nivel. En un sistema real, cada unidad remota puede transmitir el
nivel de señal mínimo que produce una relación señal a ruido que
permite una recuperación de datos aceptable. Si una señal
transmitida mediante una unidad remota llega al receptor de
estación base con un nivel de potencia que es demasiado bajo, la
tasa de error de bits puede ser demasiado alta para permitir
comunicaciones de alta calidad debido a la interferencia desde las
otras unidades remotas. Por otro lado, si la señal transmitida de
unidad remota está a un nivel de potencia que es demasiado alto
cuando se recibe en la estación base, la comunicación con esta
unidad remota particular es aceptable pero esta señal de alta
potencia actúa como interferencia para otras unidades remotas. Esta
interferencia puede afectar negativamente a las comunicaciones con
otras unidades remotas.
Por lo tanto, para maximizar la capacidad en un
sistema de espectro ensanchado CDMA ejemplar, la potencia de
transmisión de cada unidad remota dentro de la zona de cobertura de
una estación base se controla por la estación base para producir la
misma potencia de señal recibida nominal en la estación base. En el
caso ideal, la potencia de señal total recibida en la estación base
es igual a la potencia nominal recibida desde cada unidad remota
multiplicada por el número de unidades remotas que transmiten dentro
de la zona de cobertura de la estación base más la potencia
recibida en la estación base desde unidades remotas en la zona de
cobertura de estaciones base vecinas.
La pérdida de trayectoria en el canal de radio
puede caracterizarse mediante dos fenómenos independientes: la
pérdida de trayectoria media y el desvanecimiento. El enlace
directo, desde la estación base hasta la unidad remota, opera sobre
una frecuencia diferente a la del enlace inverso, desde la unidad
remota hasta la estación base. Sin embargo, debido a que las
frecuencias del enlace directo y del enlace inverso están dentro de
la misma banda de frecuencia general, existe una correlación
importante entre la pérdida de trayectoria media de los dos
enlaces. Por otro lado, el desvanecimiento es un fenómeno
independiente para el enlace directo y el enlace inverso y varía en
función del tiempo.
En un sistema CDMA ejemplar, cada unidad remota
estima la pérdida de trayectoria del enlace directo basándose en la
potencia total en la entrada a la unidad remota. La potencia total
es la suma de la potencia de todas las estaciones base que operan
sobre la misma asignación de frecuencia tal como se percibe mediante
la unidad remota. A partir de la estimación de la pérdida de
trayectoria media del enlace directo, la unidad remota fija el
nivel de transmisión de la señal de enlace inverso. Si el canal de
enlace inverso para una unidad remota mejorara repentinamente
comparado con el canal de enlace directo para la misma unidad remota
debido al desvanecimiento independiente de los dos canales, la
señal como se recibe en la estación base desde esta unidad remota
aumentaría en potencia. Este aumento de potencia provoca
interferencia adicional para todas las señales que comparten la
misma asignación de frecuencia. Por tanto, una rápida respuesta de
la potencia de transmisión de la unidad remota a la mejora
repentina en el canal, mejoraría el rendimiento del sistema. Por lo
tanto, es necesario hacer que la estación base contribuya
continuamente en el mecanismo de control de potencia de la unidad
remota.
La potencia de transmisión de la unidad remota
también puede controlarse mediante una o más estaciones base. Cada
estación base con la que la estación remota está en comunicación
mide la intensidad de la señal recibida desde la unidad remota. La
intensidad de señal medida se compara con un nivel de intensidad de
señal deseado para esa unidad remota en particular. Se genera una
orden de ajuste de potencia mediante cada estación base y se envía
a la unidad remota sobre el enlace directo. En respuesta a la orden
de ajuste de la potencia de estación base, la unidad remota aumenta
o disminuye la potencia de transmisión de la unidad remota en un
valor predeterminado. Mediante este procedimiento, se efectúa una
rápida respuesta a un cambio en el canal y se mejora el rendimiento
medio del sistema. Obsérvese que en un sistema celular típico, las
estaciones base no están conectadas íntimamente y cada estación
base del sistema no conoce el nivel de potencia al que las otras
estaciones base reciben la señal de la unidad remota.
Cuando una unidad remota está en comunicación
con más de una estación base, se proporcionan órdenes de ajuste de
potencia desde cada estación base. La unidad remota actúa sobre
estas órdenes de ajuste de potencia de múltiples estaciones base
para evitar la transmisión de niveles de potencia que pueden
interferir negativamente con otras comunicaciones de unidades
remotas y proporcionar sin embargo potencia suficiente para soportar
la comunicación desde la unidad remota hasta al menos una de las
estaciones base. Este mecanismo de control de potencia se lleva a
cabo haciendo que la unidad remota aumente su nivel de señal de
transmisión sólo si todas las estaciones base con las que la unidad
remota está en comunicación solicitan un aumento en el nivel de
potencia. La unidad remota disminuye su nivel de señal de
transmisión si cualquier estación base con la que la unidad remota
está en comunicación solicita que la potencia se disminuya. Un
sistema para el control de potencia de unidad remota y estación
base se da a conocer en la patente estadounidense número 5.056.109,
titulada "METHOD AND APPARATUS FOR CONTROLLING TRANSMISSION POWER
IN A CDMA CELLULAR MOBILE TELEPHONE SYSTEM", expedida el 8 de
octubre de 1991 y transferida al cesionario de la presente
invención.
También es deseable controlar la potencia
relativa utilizada en cada señal de datos transmitida por la
estación base en respuesta a la información de control transmitida
por cada unidad remota. La razón principal para proporcionar tal
control es tener en cuenta el hecho de que en ciertas ubicaciones el
enlace de canal directo puede ser inusualmente desventajoso. A
menos que se aumente la potencia que se está transmitiendo a la
unidad remota desventajosa, la calidad de la señal puede volverse
inaceptable. Un ejemplo de una ubicación de este tipo es un punto
en el que la pérdida de trayectoria para una o dos estaciones base
es casi la misma que la pérdida de trayectoria para la estación
base que se comunica con la unidad remota. En una ubicación de este
tipo, la interferencia total aumentaría tres veces por encima de la
interferencia observada por una unidad remota en un punto
relativamente cercano a su estación base. Además, la interferencia
que llega desde las estaciones base vecinas no se desvanece junto
con la señal de la estación base activa como sería el caso para la
interferencia que viene desde la estación base activa. Una unidad
remota en una situación de este tipo puede requerir potencia de
señal adicional de 3 a 4 dB desde la estación base para conseguir un
rendimiento adecuado.
Otras veces, la unidad remota puede estar
ubicada donde la relación señal a interferencia es inusualmente
buena. En tal caso, la estación base podría transmitir la señal
deseada utilizando una potencia de transmisor inferior a la normal,
reduciendo la interferencia con otras señales que están
transmitiéndose por el sistema.
Para conseguir los objetivos anteriores, puede
proporcionarse una capacidad de medición señal a interferencia
dentro del receptor de unidad remota. Esta medición se realiza
comparando la potencia de la señal deseada con la interferencia
total y la potencia del ruido. Si la relación medida es inferior a
un valor predeterminado, la unidad remota transmite una solicitud a
la estación base de potencia adicional sobre la señal de enlace
directo. Si la relación supera el valor predeterminado, la remota
transmite una solicitud de reducción de potencia. Un procedimiento
por el que el receptor de unidad remota puede monitorizar relaciones
señal a interferencia es monitorizando la tasa de error de trama
(FER) de la señal resultante. Otra forma es midiendo el número de
borrados declarados como recibidos.
La estación base recibe las solicitudes de
ajuste de potencia desde cada unidad remota y responde ajustando la
potencia asignada a la señal de enlace directo correspondiente en
una cantidad predeterminada. El ajuste es normalmente pequeño, tal
como del orden de 0,5 a 1,0 dB o aproximadamente del 12%. La tasa de
cambio de potencia puede ser algo más lenta a la utilizada para el
enlace inverso, quizá una vez por segundo. En la realización
preferida, el intervalo dinámico del ajuste está limitado
normalmente como tal por ejemplo desde 4 dB menos que la potencia
de transmisión nominal hasta aproximadamente 6 dB más que la
potencia de transmisión nominal.
\newpage
La estación base también debería considerar las
demandas de potencia que están realizando otras unidades remotas al
decidir si cumplir con las solicitudes de cualquier unidad remota
particular. Por ejemplo, si la estación base está cargada para
capacidad, pueden concederse solicitudes de potencia adicional pero
sólo del 6% o menos, en lugar del 12% normal. En este régimen, una
solicitud de una reducción de potencia todavía se concedería de
cambio normal del 12%.
Cuando el gobierno expedió las licencias de
telefonía celular originales, una de las restricciones en la
utilización del espectro fue que las portadoras no podían
proporcionar servicios de sistema de despacho. Sin embargo, debido
a las grandes ventajas del sistema CDMA y al gasto y problemas
inherentes del desarrollo y mantenimiento de sistemas de despacho
privados, el gobierno está reconsiderando este asunto. El propio
gobierno se beneficiaría enormemente de tales servicios.
Mientras que el servicio de telefonía cableada e
inalámbrica típico proporciona un servicio de punto a punto, los
servicios de despacho proporcionan un servicio de uno a muchos. Una
utilización común de los servicios de despacho son los sistemas de
radio local de la policía, sistemas de despacho de taxis, la oficina
federal de inteligencia y operaciones de servicios secretos, y
sistemas generales de comunicación militar.
El modelo básico de un sistema de despacho está
constituido por una red de radiodifusión de usuarios. Cada usuario
de la red de radiodifusión monitoriza una señal de enlace directo de
radiodifusión común. Si un usuario de la red desea hablar, pulsa un
botón de presionar para hablar (PTT). Normalmente, la voz del
usuario que está hablando se encamina desde el enlace inverso sobre
el enlace directo de radiodifusión. De manera ideal, el sistema de
despacho permite acceso inalámbrico y de línea terrestre al
sistema.
Obsérvese que el mecanismo de control de
potencia para unidades remotas que actúan como unidades de punto a
punto descritas anteriormente no es aplicable directamente a
sistemas de despacho. En un sistema de despacho, una pluralidad de
unidades remotas están escuchando la misma señal de enlace directo.
En un sistema de despacho, la mayoría de las unidades remotas son
pasivas (es decir, sólo escuchan) en un momento cualquiera. Cuando
una unidad remota es pasiva, no tiene un canal de enlace inverso
establecido sobre el que transmitir información a la estación base.
Por lo tanto, la presente invención es un procedimiento y aparato
para controlar el control de potencia de enlace directo en un
sistema de despacho.
Se llama a atención adicional al documento
EP-A-0 682 417, que se refiere a un
procedimiento de control de potencia de transmisión de un sistema
de comunicación de espectro ensanchado que determina la potencia de
transmisión según un bit de control de potencia de transmisión. El
bit de control de potencia de transmisión se extrae en una estación
base a partir de una secuencia de señal obtenida recibiendo una
señal transmitida desde una estación base, y desensanchando y
demodulando la señal recibida. Cuando se recibe consecutivamente el
mismo valor del bit de control de potencia de transmisión, la
potencia de transmisión de la estación base se controla según las
cantidades de control de potencia de transmisión que se
predeterminan según el número consecutivo de recepciones del mismo
valor del bit de control de potencia de transmisión. Esto se debe a
que las recepciones consecutivas del mismo valor del bit de control
de potencia de transmisión sugieren que la potencia recibida de la
otra parte (la estación móvil en este caso) cambia enormemente. Por
tanto, una cantidad de un incremento o un decremento en la potencia
de transmisión se aumenta con la duración de las recepciones
consecutivas.
Según la presente invención se proporcionan un
procedimiento de control de potencia y una asignación eficaz de
recursos de una estación base en un sistema de despacho, tal como se
expone en la reivindicación 1, un sistema para conservar los
recursos de estación base en un sistema de despacho configurado para
dar servicio a unidades remotas, tal como se expone en la
reivindicación 11, y un aparato para el control de potencia y la
asignación eficaz de recursos de una estación base en un sistema de
despacho, tal como se expone en la reivindicación 12. Las
realizaciones de la presente invención se reivindican en las
reivindicaciones dependientes.
La presente invención es un procedimiento y
aparato mediante los cuales las unidades de despacho pasivas
comunican solicitudes de control de potencia a una estación base
transmitiendo un canal de radiodifusión directo. Las unidades
remotas transmiten una solicitud sobre un canal de acceso si la
unidad remota experimentó una baja calidad de la señal. Las
estaciones base disminuyen continuamente la potencia de transmisión
del canal de radiodifusión de enlace directo si no se recibe ningún
mensaje de acceso de solicitud de potencia. Si la estación base
redujo el nivel de potencia del canal de radiodifusión de enlace
directo a un nivel mínimo, la estación base puede suspender la
transmisión del canal de radiodifusión de enlace directo. De esta
manera, si ninguna unidad remota está ubicada dentro de la zona de
cobertura de una estación base, la transmisión del canal de
radiodifusión de enlace directo puede finalizarse. Si una unidad
remota entra en la zona de cobertura de una estación base que no
está transmitiendo actualmente el canal de radiodifusión de enlace
directo, la unidad remota simplemente transmite un mensaje de
acceso de solicitud de potencia estándar. La estación base responde
comenzando a transmitir el canal de radiodifusión de enlace
directo.
Las características, objetivos y ventajas de la
presente invención se harán más evidentes a partir de la descripción
detallada expuesta a continuación cuando se toma en conjunción con
los dibujos en los que:
la figura 1 muestra un sistema de despacho
típico; y
la figura 2 es un diagrama de flujo que ilustra
el control de potencia de canal de radiodifusión directo según la
presente invención.
La figura 1 muestra un sistema de despacho
típico. En la realización preferida, las unidades 10, 20, 22 y 24
remotas pueden funcionar tanto como unidades de despacho como
teléfonos de punto a punto. En la figura 1, la unidad 10 remota es
actualmente una persona que habla activa y las unidades 20, 22 y 24
remotas son actualmente oyentes pasivos. Las estaciones 30, 32 y 34
base proporcionan el canal de enlace directo de radiodifusión a
unidades 20, 22 y 24 remotas. La estación 30 base proporciona un
canal de tráfico dedicado a la unidad 10 remota. El canal de
tráfico dedicado es similar al canal de radiodifusión de enlace
directo salvo que, por ejemplo, la unidad 10 remota puede no
recibir su propia señal de voz. El canal de tráfico dedicado también
comprende control de potencia e información de señalización. La
estación 30 base también está recibiendo una señal de enlace
inverso desde la unidad 10 remota activa. El centro 38 de
conmutación móvil (MSC) coordina la señalización hacia y desde las
estaciones base. El gestor 40 de comunicación controla la red, tal
como la priorización de solicitudes si dos de las estaciones
remotas pulsan el botón de 'presionar para hablar' (PTT) al mismo
tiempo. En la realización preferida, la señalización de la interfaz
aérea y la modulación se realizan según el sistema de acceso
múltiple por división de código (CDMA) descrito en la norma
TIA/EIA/IS-95 "Mobile
Station-Base Station Compatibility Standard for
Dual-Mode Wideband Spread Spectrum Cellular
Systems", denominada IS-95 en general
para simplificar. En la norma IS-95, la unidad
remota se denomina como una estación móvil.
Es ampliamente conocido en la técnica que las
estaciones base pueden sectorizarse en, por ejemplo, tres sectores.
Cuando el término estación base se utiliza en el presente
documento, está implícito que el término puede referirse a toda una
estación base o a un único sector de una estación base de múltiples
sectores.
En la figura 1, la unidad 10 remota activa
presenta un enlace bidireccional establecido con la estación 30
base. Para volverse activa, la unidad 10 remota envía un mensaje de
canal de acceso solicitando un canal de tráfico para la estación 30
base. El mensaje de acceso se envía sobre el canal de acceso. El
canal de acceso es un canal de enlace inverso utilizado por
unidades remotas para la comunicación con la estación base. El
canal de acceso se utiliza para intercambios de mensajes de
señalización cortos tales como generaciones de llamadas, respuestas
a radiomensajes, y registro. La unidad remota envía un intento de
acceso en una serie de pruebas de acceso. Cada prueba de acceso
lleva la misma información pero se transmite con un nivel de
potencia superior que la anterior. Las pruebas de acceso continúan
hasta que se recibe una confirmación de recepción de estación base
en la unidad remota.
El canal de acceso es un canal de acceso
aleatorio ranurado compartido. Sólo una unidad remota puede utilizar
satisfactoriamente el canal de acceso a la vez. También debido a
que cada prueba de acceso sucesiva se envía con un nivel de
potencia aumentado, comparado con la anterior, y a que el canal de
acceso no está controlado en potencia, el canal de acceso actúa
como interferencia para las otras señales de enlace inverso. Por
estas razones, es ventajoso mantener en un mínimo el número de
intentos de acceso.
Cuando la unidad 10 remota ha establecido un
enlace de comunicación, recibe la señalización del canal de
radiodifusión directo sobre un canal de tráfico de enlace directo
dedicado. De esta manera, la unidad 10 remota no monitoriza el
canal de radiodifusión de enlace directo y recibe toda la
información del sistema de despacho sobre su propio canal de
tráfico de enlace directo dedicado. La unidad 10 remota vuelve a
comunicarse con la estación 30 base sobre un canal inverso
dedicado. En la realización preferida, el control de potencia sobre
los enlaces directo e inverso se realiza como se describió
anteriormente según la norma IS-95. Ya que la unidad
10 remota tiene su propia trayectoria de señal de enlace directo
dedicado, puede incluirse en la señalización la mensajería
específica de la unidad remota. Por ejemplo, si la unidad 10 remota
puede operar tanto como una unidad remota del sistema de despacho y
como una unidad de telefonía de punto a punto, puede informarse a la
unidad 10 móvil sobre el canal de tráfico de enlace directo de que
una llamada de punto a punto entrante está dirigiéndose hacia la
unidad 10 remota.
Por otro lado, en la figura 1, las unidades 20,
22 y 24 remotas pasivas no tienen una señal de enlace inverso
establecida para cualquiera de las estaciones base. Obsérvese que si
las unidades 20, 22 y 24 remotas son completamente pasivas, las
estaciones base individuales puede no saber si las unidades remotas
están en sus zonas de cobertura correspondientes. Incluso si una
unidad remota se registra con la estación base cuando entra en la
zona de cobertura de una estación base, la estación base no tiene
forma de saber cuándo la unidad móvil ha abandonado la zona de
cobertura de la estación base.
Incluso si las unidades 20, 22 y 24 remotas son
pasivas, pueden todavía utilizar el canal de acceso para comunicarse
con las estaciones base. En la realización preferida, las unidades
20, 22 y 24 remotas pasivas utilizan el canal de acceso para
señalizar a la estación base si necesitan más potencia del canal de
radiodifusión de enlace directo. Dentro del mensaje de acceso de
solicitud de potencia pueden incluirse varios niveles de señal o
indicaciones de calidad. Por ejemplo, puede haber un campo que
indica la intensidad con la que la unidad remota percibe la señal
piloto de la estación base. O bien puede haber un campo que indica
la intensidad o calidad con la que la unidad remota percibe el
canal de radiodifusión de enlace directo. Puede haber un campo que
indica la intensidad o calidad de señal tanto del canal piloto como
del canal de radiodifusión de enlace directo. Puede haber un campo
que indique la diferencia entre la relación de la intensidad de
señal piloto con la intensidad del canal de radiodifusión de canal
directo.
Un sistema celular estándar está compuesto por
una pluralidad de estaciones base, cada una de las cuales
proporciona comunicación para unidades remotas ubicadas dentro de
una zona de cobertura limitada. Juntas, la pluralidad de estaciones
base proporciona cobertura para toda una zona de servicio. Cuando
una parte arrendadora arrienda un sistema de despacho, la parte
arrendadora puede desear proporcionar cobertura sobre toda la zona
de servicio. Sin embargo, si la señal de radiodifusión de enlace
directo se transmite en todo momento desde todas las estaciones
base del sistema, el coste del sistema puede ser bastante alto. Una
manera más eficaz y económica que proporciona una capacidad global
superior para el sistema es transmitir el canal de radiodifusión de
enlace directo sólo en aquellas estaciones base en las que está
ubicada una unidad remota y transmitir el canal de radiodifusión de
enlace directo al nivel mínimo requerido para proporcionar una
comunicación fiable.
Si el canal de radiodifusión de enlace directo
no se está transmitiendo, los recursos correspondientes están
disponibles para otros usuarios de radiodifusión o de punto a punto.
Además, los otros usuarios en la zona de cobertura de las
estaciones base que no están transmitiendo el canal de radiodifusión
de enlace directo no están sometidos a la interferencias de las
mismas. Recuérdese que la señal piloto se transmite continuamente
desde cada estación base sin tener en cuenta si se está
transmitiendo el canal de radiodifusión de enlace directo.
El traspaso de comunicación entre las estaciones
base también es diferente en el modo de radiodifusión a cuando la
unidad remota está operando como una unidad de punto a punto. Como
se describió en detalle anteriormente, cuando una unidad remota
está operando como una unidad de punto a punto, el traspaso se
controla con referencia a un conjunto de mediciones de intensidad
de señal piloto realizadas por la unidad remota. El conjunto activo
es un conjunto de estaciones base a través de las cuales se
establece comunicación activa. El conjunto candidato es un conjunto
de estaciones base escogidas a partir del conjunto vecino o el
conjunto restante que presentan una intensidad de señal piloto con
un nivel de señal suficiente para establecer comunicación. El
conjunto vecino es un conjunto de estaciones base que rodean una
estación base activa que comprende estaciones base que tienen una
alta probabilidad de tener una intensidad de señal de nivel
suficiente para establecer comunicación. El conjunto restante
comprende todas las estaciones base del sistema que no son elementos
del conjunto activo, candidato o vecino.
Cuando una unidad remota está operando como una
unidad de punto a punto, el conjunto vecino de estaciones base se
prefiere al conjunto restante porque las señales piloto
correspondientes al conjunto vecino de estaciones base se buscan a
una frecuencia superior a la de las señales piloto correspondientes
al conjunto restante. Por ejemplo, en la realización preferida, en
primer lugar se busca todo el conjunto vecino y después se busca un
elemento del conjunto restante. En segundo lugar, se busca de nuevo
todo el conjunto vecino y se busca el siguiente elemento
consecutivo del conjunto restante. La operación continúa de manera
cíclica.
Cuando una unidad remota tiene un enlace de
comunicación de punto a punto activo establecido, el controlador de
sistema ubicado en el centro de conmutación móvil envía a cada
unidad remota una lista de estaciones base que comprende el
conjunto vecino. El conjunto vecino depende de la ubicación de la
unidad remota. Como tal, el conjunto vecino comprende un conjunto
diferente de estaciones base en una unidad remota que en otra. El
controlador de sistema puede enviar la lista individualizada de
estaciones base para el conjunto vecino a la unidad remota
correspondiente a través del canal de tráfico de enlace directo
establecido.
Sin embargo, obsérvese que en modo de
radiodifusión, el canal de radiodifusión de enlace directo es el
mismo para todas las unidades remotas y, como tal, la transmisión
de información del conjunto vecino a cada unidad remota no es tan
compleja en el modo de radiodifusión. Además, ya que no se establece
ningún enlace inverso con las unidades remotas en modo de
radiodifusión, el controlador de sistema no conoce la ubicación de
las unidades remotas para de determinar el conjunto vecino. En la
realización preferida del modo de radiodifusión, el conjunto vecino
de cada unidad remota que opera en modo de radiodifusión está vacío.
De esta manera, una unidad remota que opera en modo de
radiodifusión busca directamente de manera continua a partir del
conjunto restante a medida que monitoriza el canal de radiodifusión
de enlace directo. Si la intensidad de señal piloto de un elemento
del conjunto activo cae por debajo de un umbral, T_CAER, durante más
de una cantidad especificada de tiempo, T_TCAER, se borra la
entrada correspondiente en el conjunto activo y se añade una entrada
correspondiente al conjunto restante. La unidad remota ya no
monitoriza el canal de radiodifusión de enlace directo desde la
estación base correspondiente. Obsérvese que, de esta manera,
también se elimina la utilización del conjunto candidato.
Cuando la señal piloto de una estación base que
es un elemento del conjunto restante supera un cierto umbral,
T_AÑADIR, la unidad remota puede añadir una entrada correspondiente
al conjunto activo. La unidad remota demodula el canal de
radiodifusión de enlace directo desde esa estación base. La unidad
remota comienza a combinar en diversidad la señal desde la estación
base recién añadida con las señales que está recibiendo de otras
estaciones base. Si la unidad remota no puede demodular el canal de
radiodifusión de enlace directo, puede enviar un mensaje de acceso
de solicitud de potencia a la estación base.
Cuando una estación base recibe un mensaje de
acceso de solicitud de potencia cuando no está establecido un canal
de radiodifusión de enlace directo, informa al controlador de
sistema que en respuesta puede ordenar que la estación base
comience a transmitir el canal de radiodifusión de enlace directo a
un nivel establecido inicialmente. La estación base comienza a
ejecutar el control de potencia según la figura 2 comenzando desde
el bloque 50 de inicio. El bloque 52 de la figura 2 se ejecuta en
intervalos predefinidos. Los intervalos en los que se ejecuta el
bloque 50 fijan la tasa de control de potencia de la operación. En
el bloque 52, la estación base determina si se ha recibido un
mensaje de acceso de solicitud de potencia. Si no, se ejecuta el
bloque 54 que reduce la potencia de transmisión actual en una
cantidad predeterminada, \delta, si determina que sí, no
disminuye la potencia de transmisión a menos de un mínimo
predefinido, MIN. El flujo continúa hasta el bloque 56. En el
bloque 56, si la potencia de transmisión de la estación base ha
estado en un mínimo durante más de un intervalo de tiempo
predefinido T, se finaliza la transmisión del canal de radiodifusión
de enlace directo tal como se indica en el bloque 58 y la ejecución
de la figura 2 finaliza tal como se indica en el bloque 60. De esta
manera, si todas las unidades remotas pasivas salen de la zona de
cobertura de una estación base, la estación base elimina finalmente
la transmisión del canal de radiodifusión de enlace directo
disminuyendo el nivel de transmisión a un mínimo y transmitiendo al
nivel máximo durante la duración predeterminada, T. Volviendo de
nuevo al bloque 56, si el nivel de transmisión no ha sido igual al
mínimo durante más de T, el flujo vuelve al bloque 52.
Si se recibe un mensaje de acceso de solicitud
de potencia, la ejecución fluye desde el bloque 52 hasta el bloque
66. Si la potencia de transmisión se ha aumentado recientemente (por
ejemplo, en las últimas X tramas), el flujo vuelve al bloque 52 y
se ignora la solicitud. De esta manera, si dos unidades remotas
solicitan un aumento de potencia en una sugerencia próxima entre
sí, la potencia se aumenta sólo una vez. Si cualquier unidad remota
necesita todavía más potencia, puede transmitir otra solicitud. Por
lo tanto, el sistema no aumenta indebidamente excesivamente el
nivel de potencia del canal de radiodifusión de enlace directo en
detrimento de otros usuarios del sistema.
Si el nivel de potencia de transmisión no se ha
aumentado en las últimas X tramas, la estación base determina una
cantidad, \Delta, en la que se aumenta la potencia basándose en la
intensidad con la que la unidad remota recibe la señal piloto de la
estación base, bloque 68. Si la unidad remota se está acercando al
límite de la cobertura, envía mensajes de acceso de solicitud de
potencia a la estación base para aumentar la potencia. Si está
saliendo de la zona de servicio, la estación base ya no necesita
proporcionar una señal a esa unidad remota. La cantidad, \Delta,
se escoge entre \Delta_{1} y \Delta_{2} basándose en los
mensajes de intensidad de señal enviados por la unidad remota. Por
ejemplo, si una unidad remota solicita un aumento de potencia y la
diferencia en nivel de potencia entre la señal piloto y el canal de
radiodifusión de enlace directo medido por la unidad remota es
pequeña, el tamaño de \Delta es inferior a si la diferencia en
niveles de potencia es alta. En el bloque 70, si la potencia de
transmisión se aumenta en la cantidad, \Delta, o al valor de
transmisión máximo, MAX, lo que dé el nivel de potencia de
transmisión inferior. De esta manera, la potencia de transmisión
máxima de la estación base está limitada. Desde el bloque 70, el
flujo vuelve al bloque 52. Obviamente, dentro del alcance de la
presente invención existe una realización alternativa en la que el
valor de \Delta es fijo.
Obsérvese que los parámetros de sistema, T, MIN
y MAX pueden fijarse por la parte arrendataria según sus necesidades
y su capacidad para pagar. Por ejemplo, si la agencia central de
inteligencia, CIA, está realizando una misión de alto secreto y
peligrosa, puede desear tener un funcionamiento de unidad remota
totalmente pasivo en la que incluso no se envíe el mensaje de
acceso de solicitud de potencia. En tal caso, ambos parámetros MIN y
MAN se fijan iguales a la potencia total y T se fija a infinito. De
esta manera, todas las estaciones base del sistema transmiten
continuamente a la potencia total y las unidades remotas en la zona
de cobertura no necesitan enviar mensajes de acceso de solicitud de
potencia.
La manera en la que la unidad remota determina
si necesita más potencia es parecida a la manera utilizada en el
funcionamiento de la unidad remota según la norma
IS-95. Por ejemplo, la unidad remota puede comparar
una tasa de borrado de tramas con un umbral. La unidad remota puede
contar el número de borrados dentro de una ventana deslizante de
tramas. La unidad remota puede controlar el número de borrados
consecutivos. Puede utilizarse cualquier otra medición de calidad
de enlace, tal como la relación señal a ruido, para determinar si
la unidad remota necesita más potencia. Si la intensidad de señal
piloto de la señal piloto correspondiente está por debajo de
T_CAER, la unidad remota no envía un mensaje de acceso de solicitud
de potencia.
Claims (15)
1. Un procedimiento de control de potencia y
asignación eficaz de recursos de una estación base en un sistema de
despacho que comprende las etapas de:
- monitorizar (52) un canal de comunicación de acceso a usuarios múltiple para detectar un mensaje de acceso de solicitud de potencia;
- disminuir (54) un nivel de potencia al que se transmite una señal de radiodifusión de enlace directo si no se detecta ningún mensaje de acceso de solicitud de potencia durante un primer periodo de tiempo.
2. El procedimiento según la reivindicación 1,
que comprende además la etapa de aumentar (70) dicho nivel de
potencia al que se transmite dicha señal de radiodifusión de enlace
directo si se detecta dicho mensaje de acceso de solicitud de
potencia.
3. El procedimiento según la reivindicación 2,
en el que dicho mensaje de acceso de solicitud de potencia
comprende una indicación de un nivel de señal al que una unidad
remota correspondiente recibió dicha señal de radiodifusión de
enlace directo, y en el que se determina (68) una cantidad de
potencia, en la que se aumenta dicho nivel de potencia en dicha
etapa de aumento, basándose en dicha indicación.
4. El procedimiento según la reivindicación 3,
en el que dicha indicación se genera basándose en una tasa de
borrado de tramas de una serie de tramas que comprende dicha señal
de radiodifusión de enlace directo.
5. El procedimiento según la reivindicación 3,
en el que dicha indicación se genera midiendo una relación señal a
ruido de dicha señal de radiodifusión de enlace directo cuando se
recibe por dicha unidad remota correspondiente.
6. El procedimiento según la reivindicación 2,
en el que la etapa de aumentar (70) dicho nivel de potencia al que
se transmite dicho canal de radiodifusión de enlace directo se
deshabilita si dicho nivel de potencia alcanza un valor máximo.
7. El procedimiento según la reivindicación 1,
que comprende además la etapa de aumentar dicho nivel de potencia
al que se transmite dicha señal de radiodifusión de enlace directo
sólo en respuesta a una de dos solicitudes de potencia aumentada
recibidas en sucesión próxima.
8. El procedimiento según la reivindicación 1,
en el que la etapa de disminuir (54) dicho nivel de potencia al que
se transmite dicha señal de radiodifusión de enlace directo se
deshabilita si dicho nivel de potencia alcanza un valor mínimo.
9. El procedimiento según la reivindicación 8,
que comprende además la etapa de finalizar (58) la transmisión de
dicha señal de radiodifusión de enlace directo si dicho nivel de
potencia es igual a dicho valor mínimo durante más de una segunda
cantidad de tiempo.
10. El procedimiento según la reivindicación 9,
que comprende además la etapa de reanudar la transmisión de dicha
señal de radiodifusión de enlace directo en respuesta a un mensaje
de acceso de solicitud de potencia recibido posteriormente.
11. Un sistema para conservar los recursos de
estación base en un sistema de despacho configurado para dar
servicio a unidades remotas que comprende:
- una estación (30, 32, 34) base remota que monitoriza un canal de acceso y reduce cíclicamente un nivel de potencia de una señal de radiodifusión de enlace directo si no se detecta ningún mensaje de acceso de solicitud de potencia sobre dicho canal de acceso durante un primer periodo de tiempo; y una unidad (20, 22, 24) remota que recibe dicha señal de radiodifusión de enlace directo y que transmite dicho mensaje de acceso de solicitud de potencia si un nivel de señal de dicha señal de radiodifusión de enlace directo cruza un valor umbral.
12. Un aparato para el control de potencia y
asignación eficaz de recursos de una estación base en un sistema de
despacho que comprende:
- medios para monitorizar un canal de comunicación de acceso a usuario múltiple;
- medios para detectar un mensaje de acceso de solicitud de potencia sobre dicho canal de comunicación de acceso a usuarios múltiple; y
- medios para disminuir un nivel de potencia al que se transmite una señal de radiodifusión de enlace directo si no se detecta ningún mensaje de acceso de solicitud de potencia durante un primer periodo de tiempo.
13. El aparato según la reivindicación 12, que
comprende además medios para aumentar dicho nivel de potencia al
que se transmite dicha señal de radiodifusión de enlace directo si
se detecta dicho mensaje de acceso de solicitud de potencia.
14. El aparato según la reivindicación 12, que
comprende además medios para aumentar dicho nivel de potencia al
que se transmite dicha señal de radiodifusión de enlace directo sólo
en respuesta a uno de dos mensajes de acceso de solicitud de
potencia recibidos en sucesión próxima.
15. El aparato según la reivindicación 13, en el
que dicho mensaje de acceso de solicitud de potencia comprende una
indicación de un nivel de señal al que una unidad remota
correspondiente recibió dicha señal de radiodifusión de enlace
directo y en el que se determina una cantidad de potencia, en la que
se aumenta dicho nivel de potencia, basándose en dicha
indicación.
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