ES2320187T3 - Un sistema de comunicacion celular y un metodo de estructuracion de transmisiones del canal de control en el mismo. - Google Patents
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Abstract
Un método de estructuración de un cuadro múltiple de canal de control (100) en un sistema de comunicación celular (10) que emplea transmisiones discontinuas de enlace descendente (12), teniendo el cuadro múltiple de canal de control (100) una multiplicidad de bloques de señalización de control (B0-B11) que se pueden asignar dinámicamente para soportar una pluralidad de funciones de canales de control lógico y en el que algunas de dicha pluralidad de funciones de canal de control lógico (CPBCCH, CPPCH) se transmiten a un nivel de potencia máxima, estando caracterizado el método porque se proporciona una distribución regular (B0, B3, B6, B9) dentro de la multiplicidad de bloques de señalización de control (B0-B11) de aquellas funciones de canal de control lógico transmitidas al nivel de potencia máxima.
Description
Un sistema de comunicación celular y un método
de estructuración de transmisiones del canal de control en el
mismo.
Esta invención se refiere, en general, a un
sistema de comunicación celular y a un método de estructuración de
transmisiones del canal de control en el mismos y, particularmente,
pero no exclusivamente, a entornos de comunicación celular que
emplean transmisión discontinua, tal como se contempla en sistemas
compactos EDGE desarrollados a partir de la arquitectura de
comunicación para el Sistema Global para Móviles (GSM).
Con la demanda creciente de servicios
celulares, los diseñadores de sistemas de comunicación están
modificando ahora las tecnologías de base, tales como GSM, para
mejorar la eficiencia. Generalmente, el objetivo de esta
configuración particular es mejorar la capacidad para incrementar la
eficiencia espectral y reducir los gastos administrativos. En el
primer aspecto, se puede incrementar la capacidad a través de la
habilidad para reutilizar diferentes frecuencias de canales de
tráfico (y de control) en patrones de reutilización más densos. Las
técnicas multi-capa, por ejemplo, abordan
directamente el espectro de frecuencia limitado disponible en el
dominio sin cables empleando la reutilización de frecuencias en
cualquier patrón de reutilización de frecuencia más denso, que se
incrementa constantemente y a través de la división del tráfico
entre una célula paraguas (o macro) células que cubre una pluralidad
de células más pequeñas.
En un sistema celular particular, una pluralidad
de células de servicio adyacentes están asignadas a portadoras de
canales de tráfico de acuerdo con un patrón de reutilización de
frecuencia de régimen (o secuenciado), pero n o dedicado a
portadoras de canales de control individuales para células
individuales. En otras palabras, un canal de control de difusión
individual (BCCH) cubre una multitud de canales de tráfico de tipo
pico-celular, con cabeceras de estaciones de base
pico-celulares individuales en un modo de difusión
simultánea para transmitir la información de control BCCH.
Efectivamente, por lo tanto, un BCCH de área ancha individual presta
servicio a una pluralidad de cápsulas celulares, con el BCCH
transmitido en el modo de enlace descendente, efectivamente, desde
una estación de base global. Esta forma de diseño de sistema es
relativamente fácil de implementar, especialmente en un entorno
interior, y no malgasta recursos de frecuencia que se requerirían en
otro caso en la provisión de BCCH individuales en células
individuales de acuerdo con un patrón de reutilización de
frecuencias BCCH. Sin embargo, con un BCCH unitario, pero
generalmente de difusión simultánea, el sistema en su conjunto es
incapaz de aprovechar su capacidad para supervisar continuamente las
transmisiones en modo de enlace descendente, puesto que las
transmisiones BCCH están restringidas y, por lo tanto, no son
efectivamente continuas a través de la zona de servicio celular. En
un desarrollo, una configuración pico-celular de
células podría disponerse, por ejemplo, para servir a una planta o
plantas particulares de un complejo o edificio de tiendas, o a un
grupo comercial dentro de una planta de oficinas.
Con un BCCH cubierto (aunque realizado
generalmente por radiodifusiones simultáneas locales desde cabeceras
de estaciones de base) y una pluralidad de
pico-células, las transmisiones
no-continuas de enlace descendente son ventajosas,
puesto que el entorno soporta una portadora más alta (es decir,
mejor) para relación de interferencia (C/I). En otras palabras, la
interferencia de enlace descendente solamente es causada
periódicamente por tráfico de datos intermitente. Con C/I mejorada,
el sistema es generalmente más capaz de soportar cualquier tipo de
transferencia y especialmente de transferencia de datos, tal como se
requiere en el Sistema de Radio de Grupos de Paquetes (GPRS).
Además, en servicios de datos, se prefiere tener una C/I buena,
puesto que esto reduce el requerimiento de gastos generales
asociados con la codificación de corrección progresiva de errores
y, por lo tanto, da como resultado un sistema que tiene un
incremento correspondiente en el volumen de tráfico de datos.
Con respecto a los sistemas
pico-celulares, éstos se emplean en áreas de
servicio relativamente pequeñas, pero densamente pobladas, tal como
dentro de edificios, entre plantas de edificios y en entornos
interiores en general. Por los tanto, las
pico-células tienen radios de células entre
aproximadamente diez y cincuenta metros y, por lo tanto, utilizan
un patrón de reutilización de frecuencia para canales de tráfico
asociados que se repite sobre una distancia significativamente más
pequeña que un patrón de reutilización correspondiente para canales
de tráfico en un esquema micro-celular o
marco-celular. En otras palabras, las células
sucesivamente más pequeñas se beneficias, en general, de la
multiplexión de frecuencia estadística para obtener esquemas de
reutilización de frecuencia más densa.
Es probable que el despliegue de tales técnicas
celulares multi-capa permanezca prevaleciente en la
resolución de cuestiones de capacidad para sistemas celulares
presentes y propuestos, incluyendo sistemas de tercera generación,
tales como UMTS (Sistema de Telecomunicación Móvil Universal).
Volviendo a la mejora de GSM, considerado
generalmente como la norma mundial de hecho en sistemas celulares
de modo múltiple por división de tiempo, se han ofrecido mejoras
continuas en el rendimiento a través de la introducción y uso de
codecs de semi-frecuencia y se han obtenido
rendimientos más elevados a través del desarrollo del Sistema
Compacto EDGE (conocido de otra manera como EGPRS Compact). Como se
apreciará, el sistema EDGE Compact utiliza una técnica de
modulación 8-PSK (modulada por desplazamiento de
fase) que soporta, por lo tanto, tres bits por símbolo y, por
consiguiente, es significativamente más eficiente que el sistema GSM
convencional. El sistema EDGE Compact puede ser accionado en una
capacidad autónoma, se considera más generalmente (y al menos
actualmente) como un sistema adjunto o un sistema en modo múltiple
por división de tiempo (TDM), que tiene una espina dorsal conmutada
por circuito.
Con respecto al entorno de radio empleado dentro
de un sistema EDGE (EGPRS) Compact, existe una acción compartida de
portadoras de canales entre células ostensiblemente adyacentes en un
entorno geográfico limitado; esto se aplica a cualquier recurso de
canal de control y a portadoras de tráfico específicas. Más
específicamente, el sistema EDGE Compact está configurado
actualmente de tal forma que un clúster de nueve o doce células
tienen tres portadoras de frecuencia (al menos con relación a las
portadoras para fines de canal de control); esto daría como
resultado convencionalmente un entorno de interferencia inaceptable.
Sin embargo, las unidades de abonados son capaces de diferenciar
entre células por medio del uso de "grupos de tiempo" que
proporcionan efectivamente una desviación en las transmisiones de
canal de control entre células utilizando un recurso de portadora
de canal de control común. En otras palabras, en cualquier instante,
solamente una célula transmite realmente (es decir, radiodifunde)
información de canal de control sobre una portadora que es
compartida con otras células. Sobre una base práctica, puesto que
el canal de control está soportado por una división de tiempo
dedicada dentro de un cuadro de división de tiempo, una portadora de
canal de control común en una disposición de cuatro células tiene
periodos de tiempo igualmente divididos y secuenciados, es decir,
que se utilizan divisiones de tiempo TS-1,
TS-3, TS-5 y TS-7
dentro de un patrón de cuatro células de un clúster.
En contraste con las transmisiones de canal de
control (enlace descendente) que están siempre a plena potencia,
las transmisiones de enlace descendente de canal de tráfico están
sometidas a control de potencia; esto limita el entorno de
interferencia asegurando que se reduce al mínimo la interferencia de
co-canal que, en otro caso, corrompería los datos
en el enlace descendente. En esencial, en el dominio de tráfico, una
combinación de control de potencia de enlace descendente aliada con
el uso de secuencias de entrenamiento específicas, técnicas de
modulación y algoritmos de corrección de errores abordan los
potenciales problemas de interferencia y asegura que el sistema
EDGE Compact se beneficie del esquema de reutilización de frecuencia
incrementada.
Volviendo al mecanismo por el que las unidades
de abonados del sistema EDGE Compact seleccionan un transceptor de
estación de base de servicio, la unidad de abonado ejecuta
actualmente un régimen definido. La unidad de abonado (que puede
ser una unidad móvil) comienza evaluando un perfil de
potencia/energía de su espectro de frecuencia de área local; esto
requiere que la unidad de abonado ejecute numerosas mediciones de
potencia a diferentes frecuencias. De hecho, puesto que una unidad
de abonado en el sistema EDGE Compact no tiene inicialmente ninguna
sincronización con una posible estación de base de servicio, la
unidad de abonado es incapaz de garantizar acceso directo a un
"bloque de señalización (canal de control)" soportado por una
portadora de enlace descendente; esto está en fuerte contraste con
el sistema GSM. Una vez que las mediciones de potencia han sido
completadas, son ordenadas por rango por la unidad de abonado.
Luego, la unidad de abonado debe tratar de adquirir la alineación
de frecuencia con una portadora de canal de control para cada
portadora posible para identificar una célula de servicio adecuada
para uso. Finalmente, con una célula seleccionada que tiene una
frecuencia portadora de canal de control seleccionada, la unidad de
abonado debe adquirir la sincronización a un nivel binario para
asegurar el funcionamiento exacto del reloj interno.
En el sistema GSM, la transmisión continua de
cuadros múltiples del canal de control y las varias ocurrencias
oportunas de ráfagas de control de la misma asegura que la
localización del canal de corrección de frecuencia (FCCH) y, por lo
tanto, de una célula se realice de una manera relativamente sencilla
y rápida. Sin embargo, en el sistema EDGE Compact es importante que
las transmisiones discontinuas del canal de control presentan un
problema considerable con respecto a un análisis de distribución de
potencia dentro del espectro de frecuencia posiblemente
utilizable.
En este punto, es apropiado reconsiderar la
estructura general de un canal de control y aclarar el concepto
tanto de una división de tiempo como de una ráfaga. Como se
apreciará, el canal de control en un sistema basado en TDM está
asociado generalmente con una división de tiempo dedicada que está
dispuesta para transmitir diferentes instrucciones de control en
sucesivas transmisiones. Un cuadro GSM, constituido de ocho
divisiones de tiempo, tiene, por lo tanto, una duración de 4,615
milisegundos (ms), lo que significa que cada división de tiempo
tiene una longitud aproximada de 0,577 ms. Las divisiones de tiempo
de enlace descendente sucesivas, pero separadas por cuadros de
0,577 ms soportan ráfagas de datos, donde cada cuadro múltiple de
canal de control está definido por un numero establecido de
cuadros. El cuadro múltiple del sistema EDGE Compact consta de
cuadros; esto contrasta con los cincuenta y un cuadros utilizados en
el sistema GSM convencional. De los cincuenta y dos cuadros en el
cuadro múltiple del sistema EDGE Compact, cuarenta y ocho de los
cuadros están asignados en bloques contiguos de cuatro que
proporcionan bloques de señalización de control B0 a B11. De hecho,
de estos doce bloques de control, dos de ellos están fijados dentro
del formato de cuadros múltiples, mientras que otros (ya sea los
que son del mismo tiempo como los que están fijados o bien son de un
tipo/naturaleza diferente) se pueden asignar dinámicamente.
La estructura de cuadros múltiples de un canal
de datos en paquetes GPRS se describe en la Sección 6.1.2 de GSM TS
03.64, Versión 7.0.0, Edición 1998.
Con detalle más considerable, el cuadro múltiple
del sistema EDGE Compact está dividido igualmente por el canal de
corrección de frecuencia compacto (CFC) en 25 cuadros y el canal de
sincronización compacto (CSCH) en 51 cuadros. El cuadro múltiple
también está estructurado para incluir siempre un canal de control
de radiodifusión compacto en paquetes (CPCB.) que aloja siempre
bloque cero (es decir, cuadro 0 a cuadro 3), y un canal compacto de
intercambio de informaciones en paquetes (CPPCH) en el bloque once.
La información contenida en el CPBCCH está asociada realmente con
muchos aspectos de una llamada celular, incluyendo la asignación de
canal y la conmutación. Dos de los diez bloques restantes están
asignados también para soportar o bien transmisiones de enlace
descendente CPCB. O CPPCH, aunque la asignación exacta de bloques es
variable dinámicamente dentro del cuadro múltiple (ya que o bien
ambos son CPCB, ambos son CPPCH o existe una división entre ellos).
Los bloques de señalización de control (CC) restantes en el sistema
EDGE Compact están asignados sobre una base dinámica para soportar
cualquier función de control que se requiera dentro de una célula en
un instante particular. Los bloques de señalización de control
restantes pueden adoptar la forma de canales de intercambio de
informaciones, canales de concesión de acceso, canales de control
de radiodifusión, etc., siendo estas designaciones de canales
funcionales meramente ejemplos de canales de control interno típicos
soportados dentro del cuadro múltiple CC. En otras palabras, los
bloques de señalización de control son asignados en un esquema
pseudo-aleatorio desde la perspectiva de una unidad
de abonado. Para considerar los dos cuadros restantes, se asignan
para corrección de la sincronización de paquetes (PTCCH). La
estructura de cuadros múltiples se describe en CRA082rl de la Norma
Técnica GSM (TS) 05.02, sección 6.5.1 y CRA180rl de GSM TS 05.08,
sección 12 y CRA085rl 2 de GSM TS 06.02.
En el sistema EDGE Compact, a la vista de la
naturaleza discontinua de las transmisiones de enlace descendente y
el hecho de que el CFCCH solamente se transmite una vez por periodo
de cuadros múltiples, una unidad de abonado está sometida
potencialmente as retraso extremadamente largo y potencialmente
inaceptable para el usuario final. De hecho, trabajando con las
estadísticas, una unidad de abonado de sistema EDGE Compact,
actualmente solamente se puede asegurar que una unidad de abonado
del sistema EDGE Compact tiene acceso a una ráfaga de un bloque de
canal de control de señalización una vez cada diecinueve cuadros
para una frecuencia portadora individual y una célula individual.
Naturalmente, es concebible que el sistema funcione para entrelazar
transmisiones desde células diferentes. Puesto que el sistema EDGE
Compact requiere cinco mediciones de potencia por portadora, con
cada medición espaciada por un segundo, se puede ver que la longitud
de tiempo requerida por una unidad de abonado para adquirir acceso
al sistema puede ser considerable. CRA180rl de GSM TS 05.098,
sección 12, indica que cuando una unidad de abonado tiene que medir
el nivel de potencia de una célula, la unidad de abonado debe
captar niveles de frecuencias de radio (RF) solamente en las ráfagas
que han sido emitidas por la célula a plena potencia. Ahora debería
apreciarse que, como mínimo, tales ráfagas se producen en los CFCCH,
CSCH y en cuadro bloques asignados a los canales lógicos CPBCCH y
CPPCH.
Dos parámetros determinan la posición de los
CPBCCH y CPPCH en la estructura de cuadros múltiples del sistema
EDGE Compact, a saber BS_PBCCH_BLKS y BS_PAG_BLKS_RES. Estos canales
de control lógico siguen una secuencia ordenada: B0, B6, B3, B9,
B1, B7, B4, B10, B, B8, B5, B11. Los bloques que soportan CPBCCH son
los primeros bloques de la lista ordenada, en número igual a
BS_PBCCH_BLKS. Para determinar los bloques que soportan CPPCH, se
retiran de la lista ordenada los bloques BS_PBCCH_BLKS +
BS_PAG_BLKS_RES; los bloques restantes son bloques CPPCH. Por
ejemplo:
Como se indica, el número total de bloques
CPBCCH y CPPCH es al menos igual a cuatro. Además, puesto que existe
al menos un bloque de CPBCCH y un bloque de CPPCH, existen al menos
tres configuraciones de bloque a plena potencia dentro de una
estructura de cuadros múltiples del sistema EDGE Compact limitada de
canal de control lógico. Si consideramos una exploración de
potencia de tales canales sin sincronización previa ni conocimiento
de los parámetros de radiodifusión BS_PBCCH_BLK y BS_PAG_BLKS_RES,
entonces un algoritmo básico consiste en abrir una ventana de
recepción suficientemente larga para contener al menos una ráfaga de
plena potencia. Esta ventana debe diseñarse para el peor escenario
y de esta manera proporciona una duración mínima de 150 divisiones
de tiempo para la ventana.
Los parámetros de radiodifusión NIB_CPBCCH (2
bits, ver CR A441 Rev1 en GSM TS 04.06, sección 12) y NIB_CPBCCH (4
bits) trabajan como BS_PBCCH_BLKS y BS_PAG_BLKS_RES y proporcionan
información de grupos de tiempo a unidades de abonado dentro de las
células; éstas proporcionan el aislamiento co-canal
necesario para evitar la interferencia. Estos conjuntos de ambos
parámetros son difundidos a las estaciones móviles, con relación a
tres divisiones de tiempo diferentes en los bloques.
Los requerimientos impuestos por la norma
imponen potencialmente tiempos de exploración de la unidad de
abonado inaceptablemente largos, como se expone en el estudio
"UWCC_GTF_PDFG/99.08.03.10 - PLMN Selection in GSM and 200kHz
stand-alone classic/Compact" por AT&T
Wireless Services, Inc. Ese informe concluye que en ciertas
configuraciones de la red y cuando se emplean algoritmos de fuerza
bruta, se tardarían hasta siete minutos hasta que una unidad de
abonado del sistema EDGE Compact es capaz de obtener servicios de un
sistema de tipo militar que tiene aproximadamente quinientas
portadoras. Esto contrasta con los sistemas públicos que tienen un
tiempo de acceso relativamente modesto (pero todavía inaceptable)
de aproximadamente treinta segundos.
Aunque el tiempo de acceso al sistema ha sido
abordado hasta cierta extensión, las presentes soluciones al
problema son insuficientes y no abordan las cuestiones
fundamentales. Generalmente, los diseños de los sistemas actuales
funcionan generalmente para evitar búsquedas innecesaria a través de
toda la banda de frecuencia y en su lugar pretenden obtener una
lista de frecuencias o "punteros" antes de intentar sincronizar
portadoras del sistema EDGE Compact. En esencia, los sistemas
existentes intentan instruir unidades de abonado para que busquen
solamente aquellas portadoras de frecuencia que están adyacentes a
una portadora identificada desde una célula Compact específica (o
EDGE Compact). Desafortunadamente, en ciertas circunstancias,
existen necesidades de buscar una banda de frecuencia entera para
células EDGE Compact, tal como cuando la red está funcionando
independientemente de una manera autónoma o cuando existe una falta
general de cobertura. En ambos casos, la unidad de abonado es
incapaz de obtener indicaciones de frecuencia por cualquier otro
medio y tales casos se producen, por ejemplo, en una configuración
de la red sólo de datos o para EDGE Fase II, en la que está previsto
el protocolo Voice-over-internet sin
necesidad de una red de soporte existente.
En resumen, por lo tanto, prevalecen dos
problemas significativos con relación a un sistema de transmisión
continua de enlace descendente, tal como EDGE Compact. En primer
lugar, el modo ad hoc, por el que los bloques de
señalización de control CPBCCH y CPPCH están asignados (lo que es
no-óptimo para una unidad de abonado que intenta recopilar
mediciones de potencia sin conocimiento del tiempo de ocurrencia de
los CPBCCH y CPPCH). En segundo lugar, la posición de las ráfagas
de plena potencia cambia de una célula a otra en función del número
de bloques CPBCCH y CPPCH asignado en cada célula y esto provoca que
los diseñadores de software construyan algoritmos de medición de
potencia no óptimos en escenarios del peor de los casos, en los que
las unidades de abonados están sin información de sincronización
previa. Ambos problemas incrementan el tiempo para obtener una
medición de potencia válida en células EDGE Compact y las búsquedas
de portadoras EDGE Compact pueden ser inaceptablemente largas.
La asignación de bloques en EDGE Compact se
describe en el documento CR A085 Ref. 2 en ETSI TS 05.02 (secciones
6.2, 6.3, 6.5).
Es deseable un mecanismo mejorado, por el que
las unidades de abonados pueden obtener más eficientemente acceso a
una célula de servicio que muestra transmisiones discontinuas del
canal de control y específicamente una que sea menos susceptible de
retrasos excesivos de acceso producidos por estrategias de medición
de potencia impuestas en un proceso de registro/afiliación de la
unidad de abonado.
De acuerdo con un primer aspecto de la presente
invención, se proporciona un método de estructuración de un cuadro
múltiple de canal de control en un sistema de comunicación celular
que emplea transmisiones discontinuas de enlace descendente,
teniendo el cuadro múltiple de canal de control una multiplicidad de
bloques de señalización de control que se pueden asignar
dinámicamente para soportar una pluralidad de funciones de canales
de control lógico y en el que algunas de dicha pluralidad de
funciones de canal de control lógico se transmiten a un nivel de
potencia máxima, estando caracterizado el método porque se
proporciona una distribución regular dentro de la multiplicidad de
bloques de señalización de control se aquellas funciones de canal de
control lógico transmitidas al nivel de potencia máxima.
En una forma de realización preferida, las
funciones de canal de control lógico transmitidas al nivel de
potencia máxima incluyen al menos dos especies de transmisión de
canal de control lógico, y el método comprende, además: estructurar
la transmisión de dichas especies de canal de control lógico, de tal
manera que sus transmisiones siguen un orden predeterminado.
Con preferencia, al menos dos funciones de canal
de control lógico son transmitidas al nivel de potencia máxima
durante cada cuadro múltiple de control de canal, estando dichas al
menos dos funciones de canal de control asociadas con al menos uno
entre un canal de control de radiodifusión y un canal de intercambio
de informaciones.
En una forma de realización específica, al menos
cuatro funciones de canal de control lógico son transmitidas al
nivel de potencia máxima durante cada cuadro múltiple de control de
canal, estando dichas al menos cuatro funciones de canal de control
asociadas con al menos uno entre un canal de control de
radiodifusión y un canal de intercambio de informaciones.
El cuadro múltiple puede comprender, además, al
menos una ráfaga de sincronización y el método puede comprender
adicionalmente colocar la ráfaga de sincronización sustancialmente
adyacente en el tiempo y con preferencia contigua con un canal de
control de radiodifusión transmitido al nivel de potencia
máxima.
En un segundo aspecto de la presente invención,
se proporciona un sistema de comunicación celular que comprende una
pluralidad de células de servicio, cada una de las cuales está
servida por equipo de la estación de base, en el que el sistema de
comunicación celular emplea transmisiones discontinuas de control de
enlace descendente en un cuadro múltiple de canal de control desde
el equipo de la estación de base, teniendo el cuadro múltiple de
canal de control una multiplicidad de bloques de señalización de
control que se pueden asignar dinámicamente para soportar una
pluralidad de funciones de canal de control lógico y en el que al
menos algunas de dicha pluralidad de funciones de canal de control
lógico son transmitidas a un nivel de potencia máxima, estando
caracterizado el sistema de comunicación celular por: medios para
distribuir regularmente dentro de la multiplicidad de bloques de
señalización de control aquellas funciones de canal de control
lógico transmitidas al nivel de máxima potencia desde dicho equipo
de la estación de base.
En una forma de realización preferida, las
funciones de canal de control lógico transmitidas al nivel de
potencia máxima incluyen al menos dos especies de transmisión de
canal de control lógico, y el sistema de comunicación celular puede
comprender, por lo tanto, además: medios para estructurar la
transmisión de dichas especies de canal de control lógico, de tal
manera que sus transmisiones siguen un orden predeterminado.
En otro aspecto de la presente invención, se
proporciona un transceptor de estación de base de un sistema de
comunicación celular que soporta transmisiones discontinuas de
enlace descendente, en el que el transceptor de la estación de base
está dispuesto para transmitir la transmisión discontinua de enlace
descendente en un cuadro múltiple de canal de control que tiene una
multiplicidad de bloques de señalización de control que se pueden
asignar dinámicamente para soportar una pluralidad de funciones de
canal de control lógico y en el que al menos algunas funciones de
dicha pluralidad de funciones de canal de control lógico son
transmitidas a un nivel de potencia máxima, estando caracterizado
el transceptor de la estación de base por: medios para seleccionar
y distribuir regularmente dentro de la multiplicidad de bloques de
señalización de control aquellas funciones de canal de control
lógico transmitidas al nivel de potencia máxima desde dicho equipo
de la estación de base.
En una forma de realización preferida, las
funciones de canal de control lógico transmitidas al nivel de
potencia máxima incluyen al menos dos especies de transmisión de
canal de control lógico, y el transceptor de la estación de base
comprende, además: medios para estructurar la transmisión de dichas
especies de canal de control lógico, de tal manera que sus
transmisiones siguen un orden predeterminado.
El transceptor de la estación de base es
sensible a un controlador del sitio de la célula, donde el
transceptor de la estación de base y el controlador del sitio de la
célula cooperan para proporcionar la estructuración de las
transmisiones discontinuas de control de enlace descendente del
cuadro múltiple de canal de control.
La presente invención es particularmente
aplicable a todas las estaciones COMPACT, y especialmente estaciones
móviles y estaciones de base capaces de EDGE Compact.
La presente invención es aplicable de una manera
ventajosa a todos los sistemas de comunicaciones que emplean
transmisiones discontinuas de un recurso de comunicación de
portadora de canal de control. En efecto, la presente invención
proporciona un método genérico para reducir el tiempo que las
unidades de abonado necesitan para realizar mediciones de potencia
y para sincronizar una red que transmite de forma discontinua sobre
su portadora principal (es decir, canal de control dedicado),
típicamente en el dominio de radio frecuencia. Ventajosamente, la
presente invención proporciona, por lo tanto, un sistema que puede
adaptarse a niveles variables de carga del canal de control lógico
dentro de bloques de un cuadro múltiple.
A continuación se describirá una forma de
realización ejemplar de la presente invención con referencia a los
dibujos que se acompañan, en los que:
La figura 1 ilustra un sistema de comunicación
celular convencional que puede soportar transmisiones EDGE Compact y
que se puede adaptar para soportar la presente invención.
La figura 2 muestra un cuadro múltiple de canal
de control adaptado para soportar una forma de realización preferida
de la presente invención.
La figura 1 muestra un sistema de comunicación
celular convencional 10 que puede soportar transmisiones EDGE
Compact y que se puede adaptar para soportar la presente invención.
En general, el sistema de comunicación celular 10 funciona de una
manera discontinua, en la que las transmisiones de enlace
descendente 12-18 de la información de control son
conectadas en fase o distribuidas de otra manera en el tiempo, tal
como por grupos de tiempo (indicados en el diagrama por números de
divisiones de tiempo). El sistema celular 10 puede ser, de hecho,
un sistema de capas múltiples que emplea un canal de control de
recubrimiento, y en cualquier caso está dividido efectivamente en
una pluralidad de células de servicio 20-38. El
control del canal puede estar sobre una portadora de canal de
control dedicado, aunque se pueden utilizar posiblemente recursos de
canal de reserva/disponibles del canal de control dedicado para
fines de canal de tráfico para suplementar cualquier portadora de
canal de tráfico dedicado.
El sistema celular 10 incluye al menos un
controlador 40 de la estación del transceptor de base
(BTS/cabecera) acoplado para proporcionar control operativo y, si
es necesario, sincronización con cabeceras del transceptor o
estaciones de base totalmente funcionales 42-56 en
cada una de las células 20-38; no se muestran todas
las conexiones para mayor claridad. Si se implementan controladores
BTS múltiples 40 en el sistema de comunicación celular, entonces la
interconexión de los controladores BTS, típicamente a través de una
interfaz de línea de cable u óptica asegura que se mantenga la
operación consistente del sistema, como se apreciará fácilmente. El
controlador BTS 40 está acoplado en último término en un MSC o
similar y luego en una red de telecomunicaciones 60 amplia, tal
como una red celular extendida, una red de banda ancha (por ejemplo,
un dominio de modo de transmisión asíncrona (ATM) o una red
truncal.
Aunque las estaciones de base individuales
42-56 pueden administrar el control de la
comunicación dentro de sus células respectivas, tal control de la
comunicación es supervisado más habitualmente y coordinado por el
controlador BTS 40. Como tal, la asignación de bloques de
señalización de control puede ser proporcionada a un nivel del
controlador BTS o por debajo.
La estructura operativa de la estación del
transceptor de base se apreciará fácilmente y su interacción con el
controlador BTS 50 está regulada por inteligencia y lógica de
control adecuadas (tal como el procesador 51 del transceptor de
base 50 en la célula 28 que tiene asignado allí el grupo de tiempo
TS-5).
Se sabe también que el sistema de comunicación
celular 10 incluye una distribución de unidades de abonado
64-70, algunas de las cuales pueden ser móviles y
algunas de las cuales pueden ser equipo fijo, tal como un MODEM de
ordenador acoplado por infrarrojos. Claramente, sobre una base
aperiódica, algunas células pueden contener unidades no móviles,
mientras que otras células pueden contener unidades móviles, que son
simplemente no activas, es decir, que está en un modo
inactivo/dormido y, por lo tanto, están afiliadas al sistema, pero
no contribuyen generalmente al tráfico o interferencia. No obstante,
en general, cada célula 20-38 servirá regularmente a
una pluralidad de unidades de abonado sobre una base TDM (en el caso
específico de EDGE Compact).
La red de células 20-38 coopera
para producir una fusión de áreas de servicio (tanto tráfico como
control) en límites de células adyacentes para proporcionar
cobertura específica de área. Las interacciones, tales como
procedimientos de establecimiento de llamada y no intervención,
entre unidades de abonados dentro del sistema celular 10 y las
estaciones de base (así como la división funcional entre el
controlador BTS y las estaciones de base) se apreciarán fácilmente
por el destinatario técnico.
La presente invención proporciona una solución
al problema de acceso excesivo a través de la asignación de bloques
de señalización de control (en un sistema discontinuo, tal como EDGE
Compact), de tal manera que la estrategia de asignación básica es
conocida/comprendida por todas las unidades de abonado y se reduce
al mínimo un tiempo máximo entre dos bloques sucesivos de
señalización de control. Los bloques CPBCCH y CPPCH siguen ahora
una regla de asignación idéntica (en términos de asignación de
bloques) y puesto que al menos cuatro bloques de señalización están
asignados en EDFGE Compact, esto asegura que al menos los bloques
B0, B3, B6 y B9 sean transmitidos al nivel de potencia máximo por
la estación de base. Previamente, la unidad de abonado podría tener
la seguridad de que los bloques B0 y B11 contenían transmisión es de
plena potencia de información de control, puesto que estos bloques
estaban asignados, respectivamente, al primer bloque CPBCCH y al
primer bloque CPPCH (pudiendo asignarse cualquier otro bloque
dinámicamente en términos tanto de contenido como también de
localización relativa dentro del cuadro múltiple).
Naturalmente, no todos los bloques de canal de
control lógico son utilizados siempre dentro de un cuadro múltiple,
aunque cierta información de canal de control (asociada con especies
críticas de transmisiones de canal de control, tales como canales
de radiodifusión y canales de intercambio de información) está
soportada generalmente siempre por bloques de canales lógicos
dentro de todos y cada uno de los cuadros múltiples.
Se prefiere que el CPBCCH esté siempre adyacente
al CSCH (aunque esto significa normalmente que la proximidad se
realice a través de una delimitación de cuadros múltiples
continuos). Esta proximidad es beneficiosa porque contribuye a la
recuperación de datos y debido al requerimiento eventualmente
subyacente de decodificación de la información de canal de control
de radiodifusión para determinar si la unidad de abonado permanece
dentro de una célula particular (es decir, si la célula es adecuada
para la unidad de abonado) o si las unidades móviles buscan servicio
en otro lugar).
Ambos esquemas de asignación de bloques CPBCCH y
CPPCH de la forma de realización preferida de la presente invención
siguen la regla en la que los bloques 0, 3, 6 y 9 se transmiten
siempre en nivel de potencia máxima. Por consiguiente, una unidad
de abonado que desea realizar mediciones de potencia puede abrir
ahora una ventana de medición que tiene una longitud máxima igual a
la distancia entre dos bloques asignados, que en la forma de
realización preferida no es mayor que ochenta y siete divisiones de
tiempo para asegurar la recepción de una transmisión de enlace
descendente significativa a plena potencia.
La estructura de asignación de bloques preferida
de la presente invención se muestra en la tabla siguiente, aunque un
técnico apreciará que se podrían utilizar diferentes asignaciones de
bloques.
Con referencia brevemente a la figura 2, este
diagrama ilustra inter-relaciones entre bloques de
señalización de control en un cuadro múltiple 100 EDGE Compact. La
estructura específica ya ha sido descrita anteriormente, donde el
diagrama demuestra más claramente la construcción del cuadro
múltiple 100. Las ráfagas individuales son asignadas a CFCCH y CSCH
(ráfagas de divisiones de tiempo 26 y 51), mientras que los bloques
de canales de señalización de control lógico se muestran de forma
general. El bloque 11 se ha mostrado para ilustrar la estructura
del estado actual de la técnica, en la que un CPCCH precedía
inmediatamente a la ráfaga CSCG, aunque la forma de realización
preferida no utiliza el bloque 11 para las cuatro transmisiones de
bloques básicos CPBCCH y CPCCH. Naturalmente, el bloque 11 podría
estar asignado dinámicamente a otro CPCCH, aunque ésta es una
decisión dependiente de la célula. Por lo tanto, en resumen, el
esquema de asignación de bloques de la forma de realización de la
presente invención difiere de las estructuras de cuadros múltiples
existentes estipuladas para GPRS y EDGE Compact, por ejemplo,
proporcionando la presente invención una estructura parcialmente
regulada dentro de un esquema de asignación de bloques variable
dinámicamente. En otras palabras, el sistema define un conjunto de
bloques de señalización de control (secuenciados) (tal como, por
ejemplo, B0, B6, B3 y B9) e identifica, en la forma de realización
preferida, dos especies de canal de control lógico que deben
transmitirse a plena potencia. Cuando pasa a transmisión, la primera
especie es transmitida a los bloques identificados en el conjunto
de acuerdo con la secuencia en la que se produce cada bloque, siendo
utilizado entonces cualquiera de los bloques restantes en la
secuencia para soportar la transmisión de las especies restantes.
Por ejemplo, si existe una distribución igual entre CPBCCH y CPPCH
en EDGE Compact, entonces CPBCCH será transmitido en B0 y B6 (en la
secuencia ejemplar anterior), mientras que CPPCH será transmitido en
los bloques B3 y B9. Si existiera solamente un BCCH, entonces
CPBCCH aparece en B0, mientras que CPCCH aparece en B6, B3 y B9. Si
existen tres CPBCCH, entonces cada uno de los bloques B0, B6 y B3
soporta CPBCCH, mientras que CPPCH es asignado al bloque B9.
Naturalmente, este ejemplo supone un total de solamente cuatro
CPBCCH y CPPCH, pero este número podría incrementarse claramente
(aunque cualquier CPBCCH/CPPCH adicional sería asignado
dinámicamente a otros bloques de señalización de control, pero sería
transmitido a plena potencia). Por lo tanto, la presente invención
asegura que existe estructura con relación a un número mínimo
(predefinido) de canales de control lógico que son transmitidos a
plena potencia y sobre una base regulada de sistema mínimo.
Las simulaciones del esquema de asignación de
bloques de la forma de realización preferida han proporcionado una
mejora sugerida de hasta 40 % con relación al procedimiento de
medición de potencia y de sincronización. Adicionalmente, se
considera que el uso del esquema de asignación de la forma de
realización preferida debería acelerar también las exploraciones de
las unidades de abonados sobre la base de listas de frecuencia.
Un algoritmo de exploración de potencia, como se
ha descrito anteriormente, solamente necesitará una ventana de al
menos 87 divisiones de tiempo de duración, que representa una
ganancia de tiempo de más del 40 %. Esta ganancia es muy
importante, puesto que es previsible que la exploración de potencia
sea excesivamente larga.
Como la secuencia de CPBCCH y CPPCH es ahora
continua en la lista ordenada, solamente se requiere un parámetro
para protegerlo como se ha descrito anteriormente. Se eliminan
NIB_CPBCCH (2 bits) y NIB_ CPBCCH (4 bits) y se define un parámetro
individual, llamado NIB por ejemplo. Como existen 12 bloques, son
suficientes 4 bits para codificar NIB. Puesto que 3 bits de cada
parámetro son difundidos en una célula, se han reservado 6 bits en
el CPBCCH.
En resumen, la forma de realización preferida de
la presente invención propone una nueva asignación del canal lógico
CPPCH que conduce a una asignación individual de las ráfagas de
plena potencia, por ejemplo, dentro del cuadro múltiple EDGE
Compact. Por lo tanto, el nuevo sistema de asignación mejora el
tiempo de exploración de potencia requerido en último término para
acceden a la idoneidad de la célula. En una forma de realización
preferida, este nuevo esquema de asignación se realiza por una
modificación de la asignación de bloques en las Normas ETSI para
Compact celular.
Claramente, si existen números variables de
funciones de canal de control transmitidas a un nivel de potencia
máxima, entonces el sistema puede funcionar para seleccionar estas
funciones de canal de control particulares y para distribuir sus
transmisiones igualmente a través de cada cuadro múltiple. Se
apreciará que la selección de los bloques de señalización de
control que están sometidos a potencia total de transmisión es
dependiente del sistema, que CPBCCH y CPPCH son ejemplos de un
sistema EDGE Compact y, por lo tanto, se dan a modo de ejemplo y sin
limitación.
Se apreciará, naturalmente, que la descripción
anterior se ha realizado solamente a modo de ejemplo y que se
pueden realizar modificaciones de detalle dentro del alcance de la
presente invención. Por ejemplo, los principios de la presente
invención se pueden emplear dentro de cualquier sistema de
comunicación celular que emplea cualquier esquema de transmisión
discontinua (incluyendo, por ejemplo, sistemas pico celulares de
tipo de cápsula). Aunque la forma de realización preferida de la
presente invención es aplicable a un cuadro múltiple de canal de
control que tiene doce bloques, la invención se podrá emplear
igualmente bien en sistemas que tienen más o menos bloques de canal
de control dentro del cuadro múltiple. Por ejemplo, el cuadro
múltiple podría emplear ocho o dieciséis bloques y el número de
ráfagas por bloque podría ser un número distinto de cuatro. En
efecto, el concepto subyacente de la invención de proporcionar
alguna estructura básica para la transmisión de ciertos bloques de
canal de control se puede aplicar a un sistema en el que todos los
bloques en un esquema de transmisión discontinua se pueden asignar
dinámicamente o, de hecho, donde uno o más bloques son preasignados
para soportar funciones específicas de canal de control lógico,
tales como BCCH o similar. Debería subrayarse que el sistema
ejemplar ha supuesto que solamente se utilizan dos canales de
control lógico (a saber, CPBCCH y CPPCH) a plena potencia de
transmisión, pero la invención se puede extender, naturalmente, a
sistemas que tienen uno, tres o más canales de control lógico que se
transmiten a plena potencia. De nuevo, se garantiza que existirá
siempre una disposición mínima y estructurada de bloques de plena
potencia dentro del cuadro múltiple, lo que es importante.
Claims (18)
1. Un método de estructuración de un cuadro
múltiple de canal de control (100) en un sistema de comunicación
celular (10) que emplea transmisiones discontinuas de enlace
descendente (12), teniendo el cuadro múltiple de canal de control
(100) una multiplicidad de bloques de señalización de control
(B0-B11) que se pueden asignar dinámicamente para
soportar una pluralidad de funciones de canales de control lógico y
en el que algunas de dicha pluralidad de funciones de canal de
control lógico (CPBCCH, CPPCH) se transmiten a un nivel de potencia
máxima, estando caracterizado el método porque
se proporciona una distribución regular (B0, B3,
B6, B9) dentro de la multiplicidad de bloques de señalización de
control (B0-B11) de aquellas funciones de canal de
control lógico transmitidas al nivel de potencia máxima.
2. El método de estructuración de cuadros
múltiples de canal de control (100) de acuerdo con la reivindicación
1, en el que las funciones de canal de control lógico transmitidas
al nivel de potencia máxima incluyen al menos dos especies de
transmisión de canal de control lógico, comprendiendo el método,
además:
estructurar la transmisión de dichas especies de
canal de control lógico, de tal manera que sus transmisiones siguen
un orden predeterminado.
3. El método de estructuración de cuadros
múltiples de canal de control (100) de acuerdo con la reivindicación
1 ó 2, en el que al menos dos funciones de canal de control lógico
son transmitidas al nivel de potencia máxima durante cada cuadro
múltiple de control de canal, estando dichas al menos dos funciones
de canal de control asociadas con al menos uno entre un canal de
control de radiodifusión y un canal de intercambio de
informaciones.
4. El método de estructuración de cuadros
múltiples de canal de control (100) de acuerdo con la reivindicación
2, en el que al menos cuatro funciones de canal de control lógico
son transmitidas al nivel de potencia máxima durante cada cuadro
múltiple de control de canal, estando dichas al menos cuatro
funciones de canal de control asociadas con al menos uno entre un
canal de control de radiodifusión y un canal de intercambio de
informaciones.
5. El método de estructuración de cuadros
múltiples de canal de control (100) de acuerdo con una cualquiera de
las reivindicaciones anteriores, en el que el cuadro múltiple
comprende, además, al menos una ráfaga de sincronización y el método
comprende adicionalmente:
colocar la ráfaga de sincronización
sustancialmente adyacente en el tiempo y con preferencia contigua
con un canal de control de radiodifusión transmitido al nivel de
potencia máxima.
6. El método de estructuración de cuadros
múltiples de canal de control (100) de acuerdo con una cualquiera de
las reivindicaciones anteriores, en el que no todos los bloques de
la multiplicidad de bloques de señalización de control son
utilizados sobre una base de cuadro múltiple por cuadro múltiple
para soportar la información de canal de control durante cada
secuencia de transmisión de cuadros múltiples.
7. El método de estructuración de cuadros
múltiples de canal de control (100) de acuerdo con una cualquiera de
las reivindicaciones anteriores, en el que el sistema de
comunicación celular es un sistema celular Compact y con preferencia
un sistema celular EDGE Compact, incluyendo, además, la estructura
de cuadros múltiples al menos una ráfaga de sincronización y una
ráfaga de corrección de frecuencia, incluyen do el método,
además:
distribuir la ráfaga de sincronización y la
ráfaga de corrección de frecuencia igualmente dentro del tiempo
durante cada cuadro múltiple.
8. Un sistema de comunicación celular que
comprende una pluralidad de células de servicio, cada una de las
cuales está servida por equipo de la estación de base, en el que el
sistema de comunicación celular emplea transmisiones discontinuas de
control de enlace descendente en un cuadro múltiple de canal de
control desde el equipo de la estación de base, teniendo el cuadro
múltiple de canal de control (100) una multiplicidad de bloques de
señalización de control (B0-B11) que se pueden
asignar dinámicamente para soportar una pluralidad de funciones de
canal de control lógico y en el que al menos algunas de dicha
pluralidad de funciones de canal de control lógico (CPBCCH, CPCCH)
son transmitidas a un nivel de potencia máxima, estando
caracterizado el sistema de comunicación celular por:
medios para distribuir regularmente (B0, B3, B6,
B9) dentro de la multiplicidad de bloques de señalización de control
(B0-B11) aquellas funciones de canal de control
lógico transmitidas al nivel de máxima potencia desde dicho equipo
de la estación de base.
9. El sistema de comunicación celular de acuerdo
con la reivindicación 8, en el que las funciones de canal de control
lógico transmitidas al nivel de potencia máxima incluyen al menos
dos especies de transmisión de canal de control lógico,
comprendiendo, además, el sistema de comunicación celular:
medios para estructurar la transmisión de dichas
especies de canal de control lógico, de tal manera que sus
transmisiones siguen un orden predeterminado.
10. El sistema de comunicación celular de
acuerdo con la reivindicación 8 ó 9, en el que al menos dos
funciones de canal de control lógico son transmitidas al nivel de
potencia máxima durante cada cuadro múltiple de control de canal,
estando dichas al menos dos funciones de canal de control asociadas
con al menos uno entre un canal de control de radiodifusión y un
canal de intercambio de informaciones.
11. El sistema de comunicación celular de
acuerdo con la reivindicación 9, en el que al menos cuatro funciones
de canal de control lógico son transmitidas al nivel de potencia
máxima durante cada cuadro múltiple de control de canal, estando
dichas al menos cuatro funciones de canal de control asociadas con
al menos uno entre un bloque de canal de control de radiodifusión y
al menos un bloque canal de intercambio de informaciones.
12. El sistema de comunicación celular de
acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 8 a 11, en el que
el cuadro múltiple comprende, además, al menos una ráfaga de
sincronización y el sistema de comunicación celular comprende
adicionalmente:
medios para colocar la ráfaga de sincronización
sustancialmente adyacente en el tiempo y con preferencia contigua
con un canal de control de radiodifusión transmitido al nivel de
potencia máxima.
13. Un transceptor de estación de base
(42-56) de un sistema de comunicación celular (10)
que soporta transmisiones discontinuas de enlace descendente (12),
en el que el transceptor de la estación de base
(42-56) está dispuesto para transmitir la
transmisión discontinua de enlace descendente en un cuadro múltiple
de canal de control (100) que tiene una multiplicidad de bloques de
señalización de control (B0-B11) que se pueden
asignar dinámicamente para soportar una pluralidad de funciones de
canal de control lógico y en el que al menos algunas funciones de
dicha pluralidad de funciones de canal de control lógico (CPBCCH,
CPCCH) son transmitidas a un nivel de potencia máxima, estando
caracterizado el transceptor de la estación de base
(42-46) por:
medios (51) para seleccionar y distribuir
regularmente (B0, B3, B6. B9)dentro de la multiplicidad de
bloques de señalización de control (B0-B11) aquellas
funciones de canal de control lógico transmitidas al nivel de
potencia máxima desde dicho equipo de la estación de base.
14. El transceptor de la estación de base de
acuerdo con la reivindicación 13, en el que las funciones de canal
de control lógico transmitidas al nivel de potencia máxima incluyen
al menos dos especies de transmisión de canal de control lógico, en
el que, además, el transceptor de la estación de base comprende:
medios (51) para estructurar la transmisión de
dichas especies de canal de control lógico, de tal manera que sus
transmisiones siguen un orden predeterminado.
15. El transceptor de la estación de base de
acuerdo con la reivindicación 13 ó 14, en el que al menos dos
funciones de canal de control lógico son transmitidas al nivel de
potencia máxima durante cada cuadro múltiple de control de canal,
estando dichas al menos dos funciones de canal de control asociadas
con al menos uno entre un canal de control de radiodifusión y un
canal de intercambio de informaciones.
16. El transceptor de la estación de base de
acuerdo con la reivindicación 14, en el que al menos cuatro
funciones de canal de control lógico son transmitidas al nivel de
potencia máxima durante cada cuadro múltiple de control de canal,
estando dichas al menos cuatro funciones de canal de control
asociadas con al menos uno entre un canal de control de
radiodifusión y un canal de intercambio de informaciones.
17. El transceptor de la estación de base de
acuerdo con una de las reivindicaciones 13 a 16, en el que el cuadro
múltiple comprende, además, al menos una ráfaga de sincronización y
el transceptor de la estación de base comprende, además:
medios (51) para colocar la ráfaga de
sincronización sustancialmente adyacente en el tiempo y con
preferencia contigua con un canal de control de radiodifusión
transmitido al nivel de potencia máxima.
18. El transceptor de la estación de base de
acuerdo con una de las reivindicaciones 13 a 17, opcionalmente
sensible a un controlador del sitio de la célula (40), donde la
estación de base (42-56) y el controlador del sitio
de la célula (40) tienen medios que cooperan para proporcionar la
estructuración de las transmisiones discontinuas de control de
enlace descendente del cuadro múltiple de canal de control.
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| EP99402971A EP1104217B1 (en) | 1999-11-29 | 1999-11-29 | Cellular communication system and method of structuring control channel transmissions therein |
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|---|---|
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| ES99402971T Expired - Lifetime ES2320187T3 (es) | 1999-11-29 | 1999-11-29 | Un sistema de comunicacion celular y un metodo de estructuracion de transmisiones del canal de control en el mismo. |
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2000
- 2000-11-08 WO PCT/EP2000/011241 patent/WO2001041489A1/en active Search and Examination
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