ES2294559T3 - Sistema de radiocomunicacion, procedimiento para operar un sistema de comunicacion y una estacion movil. - Google Patents
Sistema de radiocomunicacion, procedimiento para operar un sistema de comunicacion y una estacion movil. Download PDFInfo
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Abstract
Estación (200) móvil para su uso en un sistema de comunicación que tiene una estación (100) base, comprendiendo la estación (200) móvil: medios (220) de receptor para recibir desde la estación (100) base una primera señal de enlace descendente, medios (250) de medición para medir un parámetro de la señal de enlace descendente recibida; medios (230) de control de potencia para generar primeras instrucciones de control de potencia en respuesta al parámetro medido; y medios (240) de transmisor para transmitir las primeras instrucciones de control de potencia a la estación (100) base; en la que los medios (250) de medición están adaptados para medir el parámetro de la primera señal de enlace descendente mientras la primera señal de enlace descendente se modula con valores de datos no predeterminados y se somete a control de potencia de transmisión según las primeras instrucciones de control de potencia.
Description
Sistema de radiocomunicación, procedimiento para
operar un sistema de comunicación y una estación móvil.
La invención se refiere a un sistema de
radiocomunicación, a un procedimiento para operar un sistema de
comunicación y a una estación móvil para su uso en un sistema de
comunicación.
En un sistema de radiocomunicación que comprende
estaciones base de ubicación fija y estaciones móviles, las
transmisiones desde una estación base a una estación móvil tienen
lugar sobre un canal de enlace descendente y las transmisiones
desde una estación móvil a una estación base tienen lugar sobre un
canal de enlace ascendente. Se conoce el uso de control de potencia
de transmisión de bucle cerrado de enlace descendente en el que una
estación móvil mide la calidad de una señal piloto de enlace
descendente con control de potencia recibida y transmite
instrucciones de control de potencia de transmisión (transmit
power control, TPC) a una estación base de modo que se mantiene
un nivel de señal recibida adecuado, pero no excesivo, en la
estación móvil a pesar de las fluctuaciones en las condiciones del
canal de enlace descendente. También se conoce el uso de control de
potencia de transmisión de bucle cerrado de enlace ascendente en el
que una estación base mide la calidad de una señal piloto de enlace
ascendente con control de potencia recibida y transmite
instrucciones de control de potencia de transmisión (TPC) a una
estación base de modo que se mantiene un nivel de señal recibida
adecuado, pero no excesivo, en la estación móvil a pesar de las
fluctuaciones en las condiciones del canal de enlace ascendente.
Cuando una pluralidad de estaciones móviles
comparte un canal, se proporcionan instrucciones TPC independientes
para cada estación móvil activa debido a que cada estación móvil
experimentará fluctuaciones de canal únicas. De manera similar, se
proporciona una señal piloto de enlace descendente independiente
para cada estación móvil activa; cada estación móvil demodula su
respectiva señal piloto para estimar las características de canal
que prevalecen para esa estación móvil y opcionalmente para generar
una referencia de fase. Las características de canal estimadas y la
referencia de fase se utilizan entonces para asistir en la
demodulación de las señales que llevan información. Las señales
piloto comprenden valores de datos predeterminados para habilitar
una estación móvil para que determine fácilmente la distorsión
introducida por el canal.
Las señales piloto y las señales que transportan
instrucciones TPC se someten a control de potencia de
transmisión.
La transmisión de las señales piloto y las
instrucciones TPC utilizan recursos de sistema. Por ejemplo, en un
sistema de acceso múltiple por división de código (CDMA) se
necesitan códigos de canal para las señales piloto y las
instrucciones TPC, y en un sistema de acceso múltiple por división
de tiempo (TDMA) se necesitan ranuras de tiempo para las señales
piloto y las instrucciones TPC.
El documento "HSDPA operation without an
associated DPCH (TDD)", del 3GPP TSG RAN WG1#33, da a conocer la
necesidad de una solución para el caso en el que debe habilitarse un
control de potencia de transmisión de bucle cerrado de enlace
ascendente.
Un objeto de la invención es reducir el
requisito de recursos del sistema.
Según un primer aspecto de la invención se
proporciona una estación móvil para su uso en un sistema de
comunicación que tiene una estación base, comprendiendo la estación
móvil:
medios de receptor para recibir desde la
estación base una primera señal de enlace descendente,
medios de medición para medir un parámetro de la
primera señal de enlace descendente recibida;
medios de control de potencia para generar
primeras instrucciones de control de potencia en respuesta al
parámetro medido; y
medios de transmisor para transmitir las
primeras instrucciones de control de potencia a la estación
base;
en la que los medios de medición están adaptados
para medir el parámetro de la primera señal de enlace descendente
mientras que la primera señal de enlace descendente se modula con
valores de datos no predeterminados y se somete a control de
potencia de transmisión de acuerdo con las primeras instrucciones de
control de potencia.
Según un segundo aspecto de la invención se
proporciona un sistema de radiocomunicación que comprende una
estación base y al menos una estación móvil según el primer aspecto
de la invención.
Según un tercer aspecto de la invención se
proporciona un procedimiento para operar un sistema de comunicación
que comprende una estación base y al menos una estación móvil, que
comprende
en la estación base, recibir primeras
instrucciones de control de potencia transmitidas por la estación
móvil y transmitir una primera señal de enlace descendente modulada
con valores de datos no predeterminados y sometida a control de
potencia de transmisión de acuerdo con las primeras instrucciones de
control de potencia, y
en la estación móvil, recibir la primera señal
de enlace descendente, medir un parámetro de la primera señal de
enlace descendente modulada con los valores de datos no
predeterminados, generar las primeras instrucciones de control de
potencia en respuesta al parámetro medido, y transmitir las primeras
instrucciones de control de potencia.
La invención se basa en la comprensión de que el
control de potencia de bucle cerrado de enlace descendente puede
operarse midiendo la calidad de símbolos de datos no predeterminados
de enlace descendente recibidos en vez de símbolos piloto
predeterminados, y de que en algunas circunstancias, no son
necesarias señales piloto de enlace descendente independientes para
cada estación móvil activa para la estimación de canal. En algunas
circunstancias, no se requiere en absoluto la estimación de canal
descendente, y en otras circunstancias una señal piloto de enlace
descendente común transmitida a un nivel de potencia constante puede
utilizarse en lugar de señales piloto independientes. En algunas
circunstancias, la estación base transmite una segunda señal de
enlace descendente, sin control de potencia, o una señal de enlace
descendente de nivel de potencia constante, estando adaptada la
estación móvil para derivar una estimación de canal a partir de esta
señal. Por consiguiente, es posible operar utilizando menos
recursos de sistema de enlace descendente.
Opcionalmente, los valores de datos no
predeterminados utilizados para medir la calidad de una señal
recibida para control de potencia de bucle cerrado de enlace
descendente pueden transportar instrucciones TPC de enlace
descendente utilizadas para el control de potencia de enlace
ascendente.
A continuación se describirá la invención,
únicamente a modo de ejemplo, en referencia a los dibujos adjuntos
en los que:
la figura 1 es un diagrama esquemático de
bloques de un sistema de comunicación; y
la figura 2 es un diagrama de flujo de un
procedimiento para operar un sistema de comunicación.
Una aplicación para la invención se encuentra en
el sistema universal de telecomunicaciones móviles (Universal
Mobile Telecommunication System, UMTS). En el modo dúplex por
división de frecuencia (Frequency Division Duplex, FDD) de
UMTS, en la versión 5 de las especificaciones UMTS que puede verse
en http://www.3gpp.org, es posible operar acceso por
paquetes de enlace descendente de alta velocidad (High Speed
Downlink Packet Access, HSDPA) de tal manera que no se necesita
un canal dedicado de enlace descendente para datos (de usuario o de
señalización), ya que pueden enviarse datos a través del canal
compartido de enlace descendente de alta velocidad (High Speed
Downlink Shared Channel, HS-DSCH). Un canal
dedicado utiliza un código de canal único para exactamente un
usuario, mientras que un canal compartido permite a una pluralidad
de usuarios compartir un código de canal único, o bien
simultáneamente, o en múltiplex de tiempo rápido. Aunque pueden
enviarse datos a través de un canal compartido, todavía se necesita
un canal dedicado (Dedicated Channel, DCH) de enlace
descendente para transmitir instrucciones TPC para cada estación
móvil activa, con el fin de controlar la potencia de transmisión de
enlace descendente.
La existencia de un DCH de enlace descendente
requiere la asignación de un código de canal para la duración de la
conexión. Una manera de operar el DCH de enlace descendente es
configurarlo como un DCH fraccionario que comprende sólo símbolos
piloto e instrucciones TPC, con múltiples usuarios multiplexados
sobre el mismo código de canal de tal manera que cada usuario usa
el código de canal sólo durante una fracción de cada ranura de
tiempo. Se utiliza señalización para designar estaciones móviles
para que utilicen un código de canal y una fracción de ranura de
tiempo particulares, con el fin de alinear la sincronización de
control de potencia de de enlace ascendente y de enlace
descendente. Un esquema de este tipo libera códigos de canal que
pueden utilizarse para aumentar la capacidad del sistema. Sin
embargo la presente invención requiere incluso menos recursos.
El requisito es que la estación móvil pueda
derivar una instrucción de control de potencia para enviar en el
enlace ascendente. La estación base utilizará ésto entonces para
ajustar la potencia de la parte del DCH fraccionario
correspondiente a esa estación móvil.
La invención se basa en el reconocimiento de que
no se necesitan símbolos piloto independientes para cada estación
móvil activa en al menos dos casos:
1) cuando la fase transmitida del DCH está
referenciada por la de la señal piloto común, por ejemplo
utilizando
la(s) misma(s) antena(s) y pesos de antena para tanto el DCH como para la señal piloto común que referencia la fase del DCH. En este caso las características del canal de radio pueden estimarse a partir de la señal piloto común y esta estimación puede utilizarse para demodular los bits de TPC.
la(s) misma(s) antena(s) y pesos de antena para tanto el DCH como para la señal piloto común que referencia la fase del DCH. En este caso las características del canal de radio pueden estimarse a partir de la señal piloto común y esta estimación puede utilizarse para demodular los bits de TPC.
El primer caso es muy probable que se aplique en
HSDPA, ya que se asignará al HS-DSCH una señal
piloto común como referencia y la misma señal piloto puede
utilizarse para el DCH fraccionario. Como no es probable que la
potencia total utilizada por DCH fraccionarios sea muy grande, los
beneficios de modelación de haz de antena independiente para DCH
fraccionarios no serán grandes.
2) cuando se utilizan diferentes antenas o pesos
de antena para la señal piloto común y el DCH, pero la correlación
entre ellos es suficientemente buena como para que la señal piloto
común pueda utilizarse para hacer una estimación de canal razonable
para el DCH, de modo que los datos sobre el DCH pueden recibirse de
manera fiable.
Por tanto, según la invención, el DCH
fraccionario de enlace descendente puede consistir sólo en bits de
información no predeterminada multiplexados entre usuarios. Un caso
especial de interés particular es aquel en el que estos bits de
información llevan instrucciones TPC. La estación base puede ajustar
la amplitud de bits TPC individuales según instrucciones de control
de potencia recibidas desde la estación móvil relevante. La estación
móvil determina las características de fase de canal de radio a
partir de una señal piloto común apropiada, demodula las
instrucciones TPC, y aumenta o disminuye la potencia de DPCCH de
enlace ascendente de estación móvil según se necesite. Además, la
estación móvil utiliza la amplitud de los bits TPC recibidos para
determinar cualquier instrucción TPC enviada en el enlace
ascendente.
La figura 1 es un diagrama esquemático de
bloques de un sistema de comunicación que comprende una estación
100 base y una estación 200 móvil. En la práctica habría una
pluralidad de estaciones 200 móviles, pero para mayor claridad sólo
se ilustra una estación 200 móvil.
La estación 200 móvil comprende un receptor 220
acoplado a una antena 210 para recibir señales de radio transmitidas
por la estación 100 base. Acoplados a una salida del receptor 220
hay medios 250 de medición para medir un parámetro de una señal
recibida desde la estación 100 base. Los medios 250 de medición
están adaptados para medir el parámetro de una señal que está
modulada con datos no predeterminados y está sometida a control de
potencia de transmisión por la estación 100 base. Una salida de los
medios 250 de medición está acoplada a una primera entrada de
medios 230 de control de potencia. Los medios 230 de control de
potencia comprenden medios (TPC 1) 232 de generación para generar
primeras instrucciones TPC en respuesta al parámetro medido por los
medios 250 de medición. Una primera salida de los medios 230 de
control de potencia está acoplada a una primera entrada 244 de un
transmisor 240 para transmitir las primeras instrucciones TPC a
través de la antena 210 a la estación 100 base.
La estación 100 base comprende un transmisor 140
y un receptor 120 acoplados a una antena 110. El receptor 120
recibe señales de radio transmitidas por la estación 200 móvil, en
particular las primeras instrucciones TPC. Una entrada de un
controlador 130 de potencia (power controller, PC) está
acoplada a una salida del receptor 120 para decodificar las
primeras instrucciones TPC recibidas desde la estación 200 móvil, y
una primera salida del controlador 130 de potencia está acoplada a
una primera entrada 142 del transmisor 140 para controlar la
potencia de transmisión del transmisor 140 de acuerdo con las
primeras instrucciones TPC.
Opcionalmente, en la estación 100 base, el
controlador 130 de potencia mide la calidad de una señal recibida
desde la estación 200 móvil y, en respuesta a la calidad medida,
genera segundas instrucciones TPC. Una segunda salida del
controlador 130 de potencia está acoplada a una segunda entrada 144
del transmisor 140 para la transmisión de las segundas
instrucciones TPC a la estación 200 móvil, para controlar la
potencia de transmisión de la estación 200 móvil.
Opcionalmente, en la estación 200 móvil, los
medios 230 de control de potencia están acoplados a una salida del
receptor 220 y comprenden medios (TPC 2) 234 de decodificación para
decodificar las segundas instrucciones TPC. Una segunda salida de
los medios 230 de control de potencia está acoplada a una segunda
entrada 242 del transmisor 240 para controlar la potencia de
transmisión del transmisor 240 según las segundas instrucciones
TPC. En este caso, los datos no predeterminados sobre los que los
medios 250 de medición hacen su medición pueden ser las segundas
instrucciones TPC.
En referencia a la figura 2, las etapas en el
lado izquierdo del diagrama de flujo se refieren a etapas realizadas
en la estación 100 base, y las etapas en el lado derecho del
diagrama de flujo se refieren a etapas realizadas en la estación
200 móvil.
En la etapa 310 la estación 100 base recibe
primeras instrucciones TPC desde la estación 200 móvil.
En la etapa 320 la estación 100 base transmite a
la estación 200 móvil una señal modulada con valores de datos no
predeterminados y sometidos a control de potencia de transmisión
según las primeras instrucciones TPC.
En la etapa 330 la estación 200 móvil recibe la
señal modulada con los valores de datos no predeterminados.
En la etapa 340 la estación 200 móvil mide un
parámetro de la señal modulada con los valores de datos no
predeterminados.
En la etapa 350 la estación 200 móvil genera las
primeras instrucciones TPC en respuesta al parámetro medido.
Opcionalmente, en la etapa 360, los valores de
datos no predeterminados pueden comprender segundas instrucciones
TPC y la estación 200 móvil puede decodificar las segundas
instrucciones TPC, y en la etapa 370 la estación móvil puede
controlar su potencia de transmisión según las segundas
instrucciones TPC.
En la etapa 380 la estación 200 móvil transmite
las primeras instrucciones TPC generadas en la etapa 350.
El flujo entonces vuelve a la etapa 310 y el
proceso continúa en bucle. El parámetro de señal medido por los
medios 250 de medición de la figura 1, y en la etapa 340 de la
figura 2, puede ser, por ejemplo, cualquiera de: proporción señal a
ruido; proporción señal a interferencia; E_{b}/N_{0} (donde
E_{b} es energía por bit y N_{0} es densidad de ruido).
El umbral de decisión para las instrucciones TPC
enviadas en el enlace ascendente puede determinarse estableciendo
un requisito de tasa de error particular para las instrucciones TPC
recibidas en el enlace descendente. Esto se contrapone a la
práctica actual que es establecer un umbral de decisión en términos
de la proporción ruido a señal necesaria para cumplir un objetivo
de rendimiento predeterminado, por ejemplo una tasa de error de
trama de un canal de datos. Una aplicación para la invención es un
canal de control fraccionario en modo UMTS FDD (frequency
division duplex, dúplex por división de frecuencia). Con un
factor de ensanchamiento de 256 hay 10 símbolos por ranura. Por
tanto una ranura puede soportar de manera conveniente 2, 5 ó 10
usuarios con 5, 2 ó 1 símbolo por instrucción TPC
respectivamente.
En otra aplicación de la invención en UMTS el
factor de ensanchamiento sería 128, lo que soportaría el uso de
diversidad en transmisión en espacio-tiempo
(Space Time Transmit Diversity, STTD) aplicada a grupos de
dos símbolos. En este caso, hay 20 símbolos por ranura, por tanto
pueden soportarse 10 usuarios mientras se mantienen todavía los 2
símbolos por instrucción TPC que se necesitan para el proceso de
codificación STTD.
Opcionalmente, evitando la necesidad de
transmitir una señal piloto independiente para cada usuario, la
energía que se habría utilizado para transmitir las señales piloto
independientes puede volver a desplegarse aumentando el número de
símbolos utilizados para transmitir las instrucciones TPC, mejorando
así la fiabilidad de las instrucciones TPC.
En la presente memoria descriptiva y
reivindicaciones la palabra "un" o "uno/a" precediendo a
un elemento no excluye la presencia de una pluralidad de tales
elementos. Además, la locución "comprendiendo/que comprende"
no excluye la presencia de otros elementos o etapas además de los
enumerados.
A partir de la lectura de la presente memoria
descriptiva, otras modificaciones resultarán evidentes para los
expertos en la técnica. Tales modificaciones pueden implicar otras
características que se conocen ya en la técnica de las
comunicaciones móviles y que pueden utilizarse en lugar de o además
de las características ya descritas en el presente documento.
Claims (8)
1. Estación (200) móvil para su uso en un
sistema de comunicación que tiene una estación (100) base,
comprendiendo la estación (200) móvil:
medios (220) de receptor para recibir desde la
estación (100) base una primera señal de enlace descendente,
medios (250) de medición para medir un parámetro
de la señal de enlace descendente recibida;
medios (230) de control de potencia para generar
primeras instrucciones de control de potencia en respuesta al
parámetro medido; y
medios (240) de transmisor para transmitir las
primeras instrucciones de control de potencia a la estación (100)
base;
en la que los medios (250) de medición están
adaptados para medir el parámetro de la primera señal de enlace
descendente mientras la primera señal de enlace descendente se
modula con valores de datos no predeterminados y se somete a
control de potencia de transmisión según las primeras instrucciones
de control de potencia.
2. Estación (200) móvil según la reivindicación
1, en la que los medios (220) de receptor están adaptados para
recibir desde la estación base una señal de enlace descendente sin
control de potencia y para derivar una estimación de canal a partir
de la segunda señal de enlace descendente, y para emplear la
estimación de canal para decodificar la primera señal de enlace
descendente.
3. Estación móvil según la reivindicación 1 ó 2,
en la que los medios (230) de control de potencia están adaptados
para decodificar los valores de datos no predeterminados que
comprenden segundas instrucciones de control de potencia y para
ajustar la potencia de transmisión de los medios de transmisor
según las segundas instrucciones de control de potencia
decodificadas.
4. Sistema de radiocomunicación que comprende
una estación (100) base y al menos una estación (200) móvil según
cualquiera de las reivindicaciones 1, 2 ó 3.
5. Sistema de radiocomunicación según la
reivindicación 4, comprendiendo la estación (100) base medios (120)
de receptor para recibir las primeras instrucciones de control de
potencia y medios (140) de transmisor para transmitir la primera
señal de enlace descendente modulada con valores de datos no
predeterminados y sometida a control de potencia de transmisión
según las primeras instrucciones de control de potencia.
6. Procedimiento para operar un sistema de
comunicación que comprende una estación (100) base y al menos una
estación (200) móvil, comprendiendo
en la estación (100) base, recibir primeras
instrucciones de control de potencia transmitidas por la estación
(200) móvil y transmitir una primera señal de enlace descendente
modulada con valores de datos no predeterminados y sometida a
control de potencia de transmisión según las primeras instrucciones
de control de potencia, y
en la estación (200) móvil, recibir la primera
señal de enlace descendente, medir un parámetro de la primera señal
de enlace descendente modulada con los valores de datos no
predeterminados, generar las primeras instrucciones de control de
potencia en respuesta al parámetro medido, y transmitir las primeras
instrucciones de control de potencia.
7. Procedimiento según la reivindicación 6, que
comprende en la estación (100) base, transmitir una segunda señal
de enlace descendente en un nivel de potencia constante, y en la
estación (200) móvil, recibir la segunda señal, derivar una
estimación de canal a partir de la segunda señal de enlace
descendente y emplear la estimación de canal para decodificar la
primera señal de enlace descendente.
8. Procedimiento según la reivindicación 6 ó 7,
que comprende en la estación (100) base, disponer que los valores
de datos no predeterminados comprendan segundas instrucciones de
control de potencia y, en la estación (200) móvil, decodificar las
segundas instrucciones de control de potencia y ajustar la potencia
de transmisión de la estación (200) móvil según las segundas
instrucciones de control de potencia.
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