ES2320918T3 - Procedimiento y aparato para realizar el control de potencia en un sistema de comunicacion inalambrica. - Google Patents
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Abstract
Un procedimiento para el control de potencia en un sistema de comunicación inalámbrica, que comprende generar una orden de control de potencia para ser transmitida desde una estación base (60), y pasar la orden de control de potencia a una pluralidad de sectores (50, 70, 80) de la estación base (60), por lo cual los sectores transmiten señales con respecto a la misma información de control de potencia, para ser combinadas en una unidad móvil (90).
Description
Procedimiento y aparato para realizar el control
de potencia en un sistema de comunicación inalámbrica.
\global\parskip0.900000\baselineskip
La invención presente se refiere a sistemas de
comunicaciones, en particular a un procedimiento y a un aparato
para realizar el traspaso de llamada entre dos sectores de una
estación base común.
En un sistema de telefonía celular o en un
sistema de comunicaciones personales que sean de acceso múltiple
por división de código (CDMA), se usa una banda de frecuencia común
para la comunicación con todas las estaciones base de un sistema.
La banda de frecuencia común permite la comunicación de manera
simultánea entre una unidad móvil y más de una estación base. Las
señales que ocupan la banda de frecuencia común son discriminadas en
la estación receptora mediante propiedades de onda CDMA de espectro
expandido en base al uso de código de pseudorruido (PN) de alta
velocidad. El código PN de alta velocidad se usa para modular las
señales transmitidas desde las estaciones base y las unidades
móviles. Las estaciones transmisoras que usan diferentes códigos
PN, o códigos PN que están desplazados en el tiempo, producen
señales que se pueden recibir de manera independiente en la
estación de recepción. La modulación PN de alta velocidad permite
también que la estación de recepción pueda recibir señales desde
una única estación de transmisión, donde la estación ha viajado
sobre varios caminos de propagación distintos.
Una señal que haya viajado por varios trayectos
de propagación distintos genera las características multitrayecto
del canal radio. Una característica de un canal multitrayecto es la
expansión temporal introducida en la señal que se transmite a
través del canal. Por ejemplo, si se transmite un impulso ideal
sobre un canal multitrayecto, la señal recibida aparece como un
flujo de pulsos. Otra característica del canal multitrayecto es que
cada trayecto a través del canal puede causar un factor de
atenuación diferente. Por ejemplo, si se transmite un impulso ideal
sobre un canal multitrayecto, cada pulso del flujo de pulsos
recibidos, por lo general, tiene una intensidad de señal diferente
que el resto de los pulsos recibidos. Otra característica más del
canal multitrayecto es que cada trayecto a través del canal puede
causar una fase diferente en la señal. Por ejemplo, si se transmite
un impulso ideal sobre un canal multitrayecto, cada pulso del flujo
de pulsos recibidos, por lo general, tiene una fase distinta a la
fase de los otros pulsos recibidos.
En el canal radio, el multitrayecto se crea por
medio de la reflexión de la señal desde los obstáculos que se
encuentren en el entorno, tales como edificios, árboles, coches y
personas. En general, el canal radio es un canal multitrayecto que
varía con el tiempo debido al movimiento relativo de las estructuras
que crean el multitrayecto. Por ejemplo, si se transmite un impulso
ideal por el canal multitrayecto que varía con el tiempo, el flujo
de pulsos recibido variaría en la localización, atenuación y fase
temporales como una función del instante en el que se transmitió el
impulso ideal.
Las características multitrayecto de un canal
pueden dar como resultado el desvanecimiento de la señal. El
desvanecimiento es el resultado de las características de fase del
canal multitrayecto. Un desvanecimiento ocurre cuando se suman
múltiples vectores de manera destructiva, produciendo una señal
recibida que es menor que cada uno de los vectores individuales.
Por ejemplo, si se transmite una onda sinusoidal a través de un
canal multitrayecto que tenga dos trayectos, donde el primer
trayecto tiene un factor de atenuación de \chi dB, un retardo
temporal de \delta con un desplazamiento de fase de \theta
radianes, y el segundo trayecto tiene un factor de atenuación de
\chi dB, un retardo temporal de \delta con un desplazamiento de
fase de \theta + \pi radianes, no se debería recibir ninguna
señal a la salida del canal. En sistemas de modulación de banda
estrecha tales como la modulación FM analógica empleada por los
sistemas de telefonía por radio convencionales, la existencia de
múltiples trayectos en el canal radio da como resultado severos
desvanecimientos multitrayecto. Como se ha hecho notar
anteriormente con un CDMA de banda ancha, sin embargo, los
diferentes caminos se pueden discriminar en el proceso de
demodulación. Esta discriminación no solamente reduce en gran medida
la severidad del desvanecimiento mutitrayecto sino que proporciona
una ventaja al sistema CDMA.
En un sistema CDMA ejemplar, cada estación base
transmite una señal piloto que tiene un código de expansión de PN
común que está desplazado en la fase del código con respecto a la
señal piloto de otras estaciones base. Durante el funcionamiento
del sistema, se le proporciona a la unidad móvil una lista de
desplazamientos de fase de código correspondientes a las estaciones
base vecinas que rodean a la estación base a través de la que se
establece la comunicación. La unidad móvil está equipada con un
elemento de búsqueda que permite a la unidad móvil hacer un rastreo
de la intensidad de la señal piloto desde un grupo de estaciones
base que incluye las estaciones base vecinas.
\global\parskip1.000000\baselineskip
Un procedimiento y un sistema para proporcionar
una comunicación con la unidad móvil a través de más de una
estación base durante el proceso de traspaso de llamada de la
llamada se revela en la Patente Estadounidense 5.267.261 presentada
el 5 de marzo de 1992, titulada "MOBILE ASSISTED SOFT HANDOFF IN A
CDMA CELLULAR TELEPHONE SYSTEM" ("Traspaso de llamada de
llamada blando asistido de móvil en un sistema de telefonía
celular CDMA"), transferida al cesionario de la presente
invención. Usando este sistema, la comunicación entre la unidad
móvil y el usuario final no es interrumpida por el traspaso de
llamada eventual desde una estación base original a una estación
base posterior. Este tipo de traspaso de llamada de llamada se puede
considerar como un traspaso de llamada de llamada "blando", en
cuanto a que la comunicación con la estación base posterior se
establece antes de que se haya terminado la comunicación con la
estación base original. Cuando la unidad móvil esté en comunicación
con dos estaciones base, se crea una señal única para el usuario
final a partir de las señales provenientes de cada estación base,
por medio de un controlador del sistema de comunicaciones celular o
personal.
El traspaso de llamada blando asistido de la
unidad móvil funciona en base a la intensidad de la señal piloto de
varios conjuntos de estaciones base, según lo medido por la unidad
móvil. El Conjunto Activo es el conjunto de estaciones base a
través de las que se establece la comunicación activa. El Conjunto
Vecino es un conjunto de estaciones base que rodean a una estación
base activa y que comprende a las estaciones base que tienen una
alta probabilidad de tener una intensidad de señal piloto de un
nivel suficiente como para establecer la comunicación. El Conjunto
Candidato es un conjunto de estaciones base que tienen una
intensidad de señal piloto de nivel suficiente como para establecer
una comunicación.
Cuando se establecen las comunicaciones
inicialmente, una unidad móvil se comunica a través de una primera
estación base y el Conjunto Activo contiene solamente la primera
estación base. La unidad móvil supervisa la intensidad de la señal
piloto de las estaciones base del Conjunto Activo, del Conjunto
Candidato y del Conjunto Vecino. Cuando una señal piloto de una
estación base en el Conjunto Vecino sobrepasa un nivel umbral
predeterminado, la estación base se añade al Conjunto Candidato y se
retira del Conjunto Vecino en la unidad móvil. La unidad móvil
comunica un mensaje a la primera estación base que identifica a la
nueva estación. Un controlador del sistema de comunicaciones
celular o personal decide establecer o no la comunicación entre la
nueva estación base y la unidad móvil. En el caso de que el sistema
de comunicaciones celular o personal decida hacerlo así, el
controlador del sistema de comunicaciones celular o personal envía
un mensaje a la nueva estación base con información de
identificación acerca de la unidad móvil y una orden para establecer
las comunicaciones con la misma. También se transmite un mensaje a
la unidad móvil a través de la primera estación base. El mensaje
identifica un nuevo Conjunto Activo que incluye a la primera y a la
nueva estación base. La unidad móvil busca la señal de información
transmitida de la nueva estación base y se establece la
comunicación con la nueva estación base sin terminar la comunicación
a través de la primera estación base. Este proceso puede continuar
con estaciones base adicionales.
Cuando la unidad móvil esté en comunicación a
través de múltiples estaciones base, continúa supervisando la
intensidad de la señal de las estaciones base del Conjunto Activo,
del Conjunto Candidato y del Conjunto Vecino. En el caso de que la
intensidad de la señal correspondiente a una estación base del
Conjunto Activo caiga por debajo de un umbral predeterminado
durante un período de tiempo predeterminado, la unidad móvil genera
y transmite un mensaje para informar del suceso. El controlador del
sistema de comunicaciones celular o personal recibe este mensaje a
través de al menos una de las estaciones base con las que la unidad
móvil está en comunicación. El controlador del sistema de
comunicaciones celular o personal puede decidir terminar las
comunicaciones a través de la estación base que tenga una
intensidad débil de la señal piloto.
El controlador del sistema de comunicaciones
celular o personal, tras decidir terminar 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 a la estación base a través de la que se va a terminar
la comunicación. Las estaciones base a través de las que se
establece la comunicación envían un mensaje a la unidad móvil. El
controlador del sistema de comunicaciones celular o personal también
comunica información a la estación base para terminar las
comunicaciones con la unidad móvil. Las comunicaciones de la unidad
móvil son encaminadas de esta manera solamente a través de las
estaciones base identificadas en el nuevo Conjunto Activo.
Como la unidad móvil está en comunicación con el
usuario final a través de al menos una estación base en todo
momento durante todo el proceso de traspaso de llamada blando, no se
produce ninguna interrupción en las comunicaciones entre la unidad
móvil y el usuario final. Un traspaso de llamada blando proporciona
beneficios significativos en su comunicación inherente "hacer
antes de cortar" sobre las técnicas convencionales "cortar
antes de hacer" empleadas en otros sistemas de comunicaciones
celulares.
En un sistema de telefonía de comunicaciones
celular o personal, es extremadamente importante maximizar la
capacidad del sistema en términos del número de llamadas de teléfono
simultáneas que se puedan gestionar. La capacidad del sistema en un
sistema de espectro expandido se puede maximizar si la potencia del
transmisor de cada una de las unidades móviles es controlada de
forma que cada señal transmitida llegue al receptor de la estación
base al mismo nivel. En un sistema real, cada unidad móvil puede
transmitir el nivel mínimo de señal que produzca una relación señal
a ruido que permita una recuperación aceptable de los datos. Si una
señal transmitida por una unidad móvil llega al receptor de la
estación base con un nivel de potencia que sea demasiado bajo, la
tasa de errores de bits puede ser demasiado alta como para permitir
una alta calidad de las comunicaciones, debido a la interferencia
proveniente de las otras unidades móviles. Por otra parte, si la
señal transmitida de la unidad móvil tiene un nivel de potencia que
es demasiado alto cuando es recibida en la estación base, la
comunicación con esta unidad móvil particular es aceptable, pero
esta señal de alta potencia actúa como una interferencia para otras
unidades móviles. Esta interferencia puede afectar de manera
negativa a las comunicaciones con otras unidades móviles.
Por lo tanto, para maximizar la capacidad en un
sistema de espectro expandido CDMA ejemplar, la potencia de
transmisión de cada unidad móvil dentro del área de cobertura de una
estación base está controlada por la estación base para producir la
misma potencia nominal de señal recibida 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 móvil
multiplicada por el número de unidades móviles que transmiten dentro
del área de cobertura de la estación base, más la potencia recibida
en la estación base desde las unidades móviles en el área de
cobertura de las estaciones base vecinas.
Las pérdidas de trayecto en el canal radio se
pueden caracterizar por medio de dos fenómenos independientes: la
pérdida promedio en el trayecto y el desvanecimiento. El enlace
directo, desde la estación base a la unidad móvil funciona sobre
una frecuencia diferente que el enlace inverso, desde la unidad
móvil a la estación base. Sin embargo, como las frecuencias del
enlace directo y del enlace inverso están dentro de la misma banda
de frecuencias, existe una correlación significativa entre la
pérdida promedio de trayecto de los dos enlaces. Por otra parte, el
desvanecimiento es un fenómeno independiente para el enlace directo
y el enlace inverso, y varía como una función del tiempo.
En un sistema ejemplar CDMA, cada una de las
unidades móviles estima las pérdidas de trayecto del enlace directo
en base a la potencia total a la entrada a la unidad móvil. La
potencia total es la suma de la potencia proveniente de todas las
estaciones base que funcionan en la misma asignación de frecuencia,
según lo percibido por la unidad móvil. A partir de la estimación
de la pérdida promedio de trayecto del enlace directo, la unidad
móvil fija el nivel de transmisión de la señal de enlace inverso.
En el caso de que el canal de enlace inverso para una unidad móvil
mejore de repente en comparación con el canal de enlace directo para
la misma unidad móvil, debido al desvanecimiento independiente de
los dos canales, la señal, según se recibe en la estación base
desde esta unidad móvil, aumentaría en potencia. Este aumento en la
potencia provoca una interferencia adicional para todas las señales
que comparten la misma asignación de frecuencia. De esta forma, una
respuesta rápida de la potencia de transmisión de la unidad móvil a
la mejora repentina en el canal mejoraría el funcionamiento del
sistema.
La potencia de transmisión de la unidad móvil
también está controlada por una o más estaciones base. Cada
estación base con la que está en comunicación la unidad móvil, mide
la intensidad de la señal recibida desde la unidad móvil. La
intensidad de la señal medida se compara con un nivel de intensidad
de señal deseado para esa unidad móvil en particular. Una orden de
ajuste de la potencia es generada por cada una de las estaciones
base y enviada a la unidad móvil por el enlace directo. En respuesta
a la orden de ajuste de la potencia de la estación base, la unidad
móvil aumenta o disminuye la potencia de transmisión de la unidad
móvil en una magnitud predeterminada. Por medio de este
procedimiento, se efectúa una respuesta rápida a un cambio en el
canal y se mejora el funcionamiento promedio del sistema.
Cuando una unidad móvil está en comunicación con
más de una estación base, las órdenes de ajuste de la potencia son
proporcionadas desde cada una de las estaciones base. La unidad
móvil actúa en base a estas órdenes múltiples de ajuste de la
potencia de la estación base para evitar niveles de potencia
transmisora que puedan interferir de manera adversa con otras
comunicaciones de unidades móviles y proporcionar, sin embargo, una
potencia suficiente para soportar la comunicación desde la unidad
móvil hasta al menos una de las estaciones base. Este mecanismo de
control de la potencia se lleva a cabo haciendo que la unidad móvil
aumente su nivel de señal de transmisión solamente si cada una de
las estaciones base con las que la unidad móvil está en comunicación
solicita un aumento en el nivel de potencia. La unidad móvil
disminuye su nivel de señal de transmisión si cualquier estación
base con la que la unidad móvil se encuentra en comunicación
solicita que se disminuya la potencia. En la Patente de los Estados
Unidos número 5.056.109 titulada "METHOD AND APPARATUS FOR
CONTROLLING TRANSMISSION POWER IN A CDMA CELLULAR MOBILE TELEPHONE
SYSTEM", ("Procedimiento y aparato para controlar la
potencia de transmisión en un sistema de telefonía celular
CDMA") expedida el 8 de octubre de 1991, transferida al
cesionario de la presente invención, se revela un sistema para el
control de la potencia de la estación base y de la unidad móvil.
La diversidad de las estaciones base en la
unidad móvil es una consideración importante en el proceso de
traspaso de llamada blando. El procedimiento de control de la
potencia descrito anteriormente funciona de manera óptima cuando la
unidad móvil se comunica con cada una de las estaciones base a
través de las que es posible la comunicación. Al hacer esto, la
unidad móvil evita la interferencia de manera inadvertida con
comunicaciones a través de una estación base que reciba la señal de
la unidad móvil a un nivel excesivo, pero incapaz de comunicar una
orden de ajuste de la potencia a la unidad móvil porque no se ha
establecido la comunicación con la misma.
Un sistema de comunicaciones celular o personal
típico contiene algunas estaciones base que tienen múltiples
sectores. Una estación base multisectorial comprende múltiples
antenas de transmisión y de recepción independientes. La presente
invención es un procedimiento y un aparato de traspaso de llamada
entre sectores de una estación base común. La presente invención se
denomina traspaso de llamada más blando.
Por lo tanto, es un objeto de la presente
invención proporcionar un procedimiento y un aparato para realizar
el traspaso de llamada entre dos sectores de una estación base
común.
Otro objeto de la presente invención es
proporcionar un procedimiento y un aparato para realizar el traspaso
de llamada más blando entre dos sectores de una estación base
común, de forma que se proporcione un rendimiento mejorado de
control de la potencia.
Otro objeto adicional de la presente invención
es proporcionar un procedimiento y un aparato para realizar el
traspaso de llamada más blando entre dos sectores de una estación
base común de forma que se usen de manera eficiente los recursos de
la estación base.
Se reclama atención adicional al documento WI 93
/ 07702, que revela un sistema de control de potencia para un
sistema de telefonía móvil celular, en el cual los usuarios del
sistema se comunican señales de información entre sí mediante al
menos una sede celular que utiliza señales de comunicación de
espectro extendido de acceso múltiple por división de código. El
sistema de control de potencia controla la potencia de la señal de
transmisión para cada teléfono móvil celular en el sistema de
telefonía móvil celular, en el cual cada teléfono móvil celular
tiene una antena, un transmisor y un receptor, y cada sede celular
también tiene una antena, un transmisor y un receptor. La potencia
de señal de las señales transmitidas de la sede celular se mide
según se recibe en la unidad móvil. La potencia transmitida se
ajusta en la unidad móvil de manera opuesta con respecto a los
aumentos y disminuciones en la potencia de señal recibida. También
puede utilizarse un esquema de retroalimentación del control de
potencia. En la sede celular en comunicación con la unidad móvil, la
potencia de señal de las señales transmitidas por la unidad móvil
se mide según se recibe en la sede celular. Se genera una señal de
comando en la sede celular y se transmite a la unidad móvil para
ajustar adicionalmente la potencia transmisora de la unidad móvil,
correspondiente a las desviaciones en la potencia de señal recibida
de la sede celular. El esquema de retroalimentación se emplea para
ajustar adicionalmente la potencia transmisora de la unidad móvil,
de forma tal que las señales transmitidas de la unidad móvil lleguen
a la sede celular con un nivel deseado de potencia.
De acuerdo a la presente invención, se
proporcionan un procedimiento para el control de potencia, según las
reivindicaciones 1 y 4, una estación base, según la reivindicación
7, y una estación móvil, según la reivindicación 9. Las
realizaciones de la presente invención se proporcionan en las
reivindicaciones dependientes.
La presente invención define un procedimiento y
un aparato para realizar un traspaso de llamada más blando entre
sectores de una estación base común. El procedimiento y el aparato
proporcionan un conjunto de elementos de demodulación en la
estación base. Los elementos de demodulación, en lugar de estar
asignados a un único sector, pueden estar asignados a una señal
proveniente de cualquiera entre un conjunto de sectores en la
estación base. De esta forma, la estación base puede usar sus
recursos con alta eficiencia, asignando elementos de demodulación a
las señales más intensas disponibles.
El proceso de combinación en el traspaso de
llamada más blando permite que los datos demodulados provenientes
de diferentes sectores sean combinados antes de la descodificación,
y producir de esta manera un único valor de salida de decisión
blanda. El proceso de combinación se puede realizar en base al nivel
de señal relativo de cada una de las señales, proporcionando de
esta forma el proceso de combinación más fiable.
La combinación de señales provenientes de
sectores de una estación base común permite también que una estación
base sectorizada lleve a cabo una única orden de ajuste de la
potencia para el control de la potencia de la unidad móvil. De esta
manera, la orden de ajuste de la potencia proveniente de cada sector
de una estación base común es la misma. Esta uniformidad en el
control de la potencia permite el funcionamiento del traspaso de
llamada flexible, en cuanto a que la diversidad sectorial en la
unidad móvil no es crítica para el proceso de control de la
potencia.
Las características, objetos y ventajas de la
presente invención serán más aparentes a partir de la descripción
detallada que se expone a continuación, cuando se considere junto
con los dibujos, en los que idénticos caracteres numéricos
identifican de manera correspondiente en todos ellos, y en los
que:
La figura 1 es un diagrama que ilustra una
estructura de área de cobertura de estación base ejemplar;
La figura 2 es un diagrama de bloques que
ilustra una estación base sectorizada ejemplar que comprende
múltiples sectores independientes;
La figura 3 es un diagrama de bloques que
ilustra una estación base sectorizada ejemplar de acuerdo a la
presente invención; y
La figura 4 es una representación ejemplar del
área de cobertura de tres sectores de una estación base
sectorizada.
La figura 1 ilustra una estructura de área de
cobertura de una estación base ejemplar. En dicha estructura
ejemplar, las áreas de cobertura en forma hexagonal de la estación
base lindan sus límites unas con otras en una disposición en
mosaico de forma simétrica. Cada unidad móvil está localizada dentro
del área de cobertura de una de las estaciones base. Por ejemplo,
la unidad móvil 10 está localizada dentro del área de cobertura de
la estación base 20. En un sistema de telefonía de comunicación
celular o personal de acceso múltiple por división del código
(CDMA), se usa una banda de frecuencia común para la comunicación
con todas las estaciones base de un sistema que permite la
comunicación simultánea entre una unidad móvil y más de una estación
base. La unidad móvil 10 está situada muy próxima a la estación
base 20 y recibe, por lo tanto, una señal grande desde la estación
base 20 y señales relativamente pequeñas desde las estaciones base
circundantes. Sin embargo, la unidad móvil 30 está localizada en el
área de cobertura de la estación base 40, pero está cerca del área
de cobertura de las estaciones base 100 y 110. La unidad móvil 30
recibe una señal relativamente débil proveniente de la estación
base 40 y señales de una magnitud similar provenientes de las
estaciones base 100 y 110. La unidad móvil 30 podría estar en el
estado de traspaso de llamada blando con las estaciones base 40, 100
y 110.
La estructura ejemplar de área de cobertura de
estación base, ilustrada en la figura 1, está altamente idealizada.
En el entorno real de comunicaciones celulares o personales, las
áreas de cobertura de la estación base pueden variar de tamaño y de
forma. Las áreas de cobertura de la estación base pueden tender a
solaparse con límites del área de cobertura que definen formas de
área de cobertura que se diferencian de la forma hexagonal ideal.
Además, las estaciones base pueden también ser sectorizadas en tres
sectores, tal como bien se conoce en la técnica. Además, las
estaciones base pueden también ser sectorizadas en tres sectores,
tal como bien se conoce en la técnica. La estación base 60 se
muestra como una estación base con tres sectores. Sin embargo, se
prevén estaciones base con números menores o mayores de
sectores.
La estación base 60 de la figura 1 representa
una estación base idealizada de tres sectores. La estación base 60
tiene tres sectores, cada uno de los cuales cubre más de 120 grados
del área de cobertura de la estación base. El sector 50, que tiene
un área de cobertura como la que se indica por medio de las líneas
continuas 55, se solapa con el área de cobertura del sector 70, que
tiene un área de cobertura como la que se indica por medio de las
líneas discontinuas gruesas 75. El sector 50 se solapa también con
el sector 80, que tiene un área de cobertura como la que se indica
por medio de las líneas discontinuas finas 85. Por ejemplo, la
localización 90 indicada por la X está situada en el área de
cobertura tanto del sector 50 como del sector 70.
En general, una estación base se sectoriza para
reducir la potencia de interferencia total a las unidades móviles
localizadas dentro del área de cobertura de la estación base, a la
vez que se aumenta el número de unidades móviles que se pueden
comunicar a través de la estación base. Por ejemplo, el sector 80 no
transmitiría una señal destinada a una unidad móvil que se
encontrase en la localización 90 y, de esta forma, ninguna unidad
móvil que esté localizada en el sector 80 se ve interferida de
manera significativa por la comunicación de una unidad móvil que se
encuentre en la localización 90 con la estación base 60.
Para una unidad móvil que esté situada en la
localización 90, la interferencia total tiene contribuciones
provenientes de los sectores 50 y 70, y desde las estaciones base 20
y 120. Una unidad móvil en una localización 90 podría encontrarse
en un traspaso de llamada más blando, como se describe más adelante,
con los sectores 50 y 70. Una unidad móvil en la localización 90
puede estar de manera simultánea en traspaso de llamada blando con
las estaciones base 20 y 120.
En la solicitud de Patente de los Estados Unidos
Nº de serie 07 / 847.148, descrita anteriormente, se desvela un
procedimiento y un sistema para proporcionar comunicaciones con una
unidad móvil a través de más de una estación base durante el
proceso de traspaso de llamada. Este tipo de traspaso de llamada se
puede considerar como un traspaso de llamada "blando", en
cuanto a que la comunicación con la estación base posterior se
establece antes de que se termine la comunicación con la estación
base original.
En una estación base no sectorizada, un conjunto
de señales multitrayecto provenientes de una única unidad móvil se
demodulan de manera independiente y después se combinan antes del
proceso de descodificación. Por lo tanto, la salida de datos
descodificados de cada una de las estaciones base se basa en todos
los trayectos de señal ventajosos disponibles desde la unidad
móvil. Los datos descodificados se envían al controlador del
sistema de comunicaciones celular o personal desde cada una de las
estaciones base del sistema.
Para cada unidad móvil que funcione en traspaso
de llamada blando en el sistema, el controlador del sistema de
comunicaciones celular o personal recibe datos descodificados
provenientes de al menos dos estaciones base. Por ejemplo, en la
figura 1, el controlador del sistema de comunicaciones celular o
personal recibiría los datos descodificados provenientes de la
unidad móvil 30 desde las estaciones base 40, 100 y 110. La
combinación de los datos descodificados no brinda la gran ventaja
de la combinación de datos antes de la descodificación. Un típico
sistema controlador de comunicaciones celulares o personales puede
elegir no combinar los datos descodificados provenientes de cada
estación base y, en lugar de esto, puede elegir seleccionar los
datos descodificados de la estación base que tenga el índice de
calidad de señal más alto y descartar los datos provenientes de
cualquier otra estación base.
El procedimiento de traspaso de llamada blando
se podría aplicar directamente a una estación base sectorizada
mediante el tratamiento de cada sector de la estación base común
como una estación base separada e independiente. Cada sector de la
estación base podría combinar y descodificar señales multitrayecto
provenientes de una unidad móvil común. Los datos descodificados
podrían ser enviados directamente al controlador del sistema de
comunicaciones celulares o personales por cada sector de la
estación base, o se podrían comparar y seleccionar en la estación
base y enviar el resultado al controlador del sistema de
comunicaciones celulares o personales.
La figura 2 ilustra una realización ejemplar de
una estación base de tres sectores que no emplea la presente
invención. En la figura 2, cada una de las antenas 310, 326 y 344 es
la antena de recepción para un sector de una estación base común.
La figura 2 representa una estación base sectorizada típica en
cuanto a que las antenas 310, 326 y 344 tienen áreas de cobertura
que se solapan de forma que una única señal de unidad móvil puede
estar presente en más de una antena al mismo tiempo.
Las antenas 310, 326 y 344 suministran una señal
de recepción para recibir los procesamientos 312, 328 y 346 de
recepción, respectivamente. Los procesamientos 312, 328 y 346 de
recepción procesan la señal de RF (Radiofrecuencia) y convierten la
señal en bits digitales. Los procesamientos 312, 328 y 346 de
recepción pueden también filtrar los bits digitales. El
procesamiento de recepción 312 proporciona los bits digitales
filtrados a los elementos 316A - 316N de demodulación. El
procesamiento 328 de recepción proporciona los bits digitales
filtrados a los elementos 332A - 332N de demodulación. Igualmente,
el procesamiento de recepción 346 proporciona los bits digitales
filtrados a los elementos 350A - 350N de demodulación.
Los elementos 316A - 316N de demodulación están
controlados por medio del controlador 318, a través de la
interconexión 320. El controlador 318 asigna los elementos 316A -
316N de demodulación a una entre la pluralidad de señales de
información provenientes de una única unidad móvil. Los elementos
316A - 316N de demodulación producen los bits 322A - 322N de datos,
que se combinan en un combinador 324 de símbolos. La salida del
combinador 324 de símbolos pueden ser datos compuestos de decisión
blanda, adecuados para la descodificación de Viterbi. Los datos
combinados se descodifican por medio del descodificador 314 y el
mensaje 1 de salida de la unidad móvil se pasa al controlador del
sistema de comunicaciones celulares o personales.
El controlador crea una orden de ajuste de la
potencia para la unidad móvil a partir de las intensidades de señal
estimadas de cada una de las señales demoduladas por los elementos
316A - 316N de demodulación. El controlador puede pasar la
información de control de la potencia a la circuitería de
transmisión de este sector de la estación base (que no se muestra)
para su reenvío a la unidad móvil.
Los elementos 332A - 332N de demodulación están
controlados por medio del controlador 334 a través de la
interconexión 336. El controlador 334 asigna los elementos 332A -
332N de demodulación a una entre la pluralidad de señales de
información provenientes de una única unidad móvil. Los elementos
332A - 332N de demodulación producen bits 338A - 338N de datos que
se combinan en un combinador 340 de símbolos. La salida del
combinador 340 de símbolos pueden ser datos compuestos de decisión
blanda, adecuados para la descodificación de Viterbi. Los datos
combinados se descodifican por medio del descodificador 342, y el
mensaje 2 de salida proveniente de la unidad móvil se pasa al
controlador del sistema de comunicaciones celulares o
personales.
El controlador crea una orden de ajuste de la
potencia para la unidad móvil a partir de las intensidades de señal
estimadas de cada una de las señales demoduladas por medio de los
elementos 332A - 332N de demodulación. El controlador puede pasar
la información de control de la potencia a la circuitería de
transmisión de este sector de la estación base (que no se muestra)
para su reenvío a la unidad móvil.
Los elementos 350A - 350N de demodulación están
controlados por medio del controlador 352 a través de la
interconexión 354. El controlador 352 asigna los elementos 350A -
350N de demodulación a una entre la pluralidad de señales de
información provenientes de una única unidad móvil del
correspondiente sector. Los elementos 350A - 350N de demodulación
producen los bits 356A - 356N de datos, que se combinan en un
combinador 352 de símbolos. La salida del combinador de símbolos
pueden ser datos compuestos de decisión blanda adecuados para la
descodificación de Viterbi. Los datos combinados se descodifican
por medio del descodificador 360 y el mensaje 3 de salida
proveniente de la unidad móvil se pasa al controlador del sistema de
comunicaciones celulares o personales.
El controlador crea una orden de ajuste de la
potencia para la unidad móvil a partir de las intensidades de señal
estimadas de cada una de las señales demoduladas por medio de los
elementos 350A - 350N de demodulación. El controlador puede pasar
esta información a la circuitería de transmisión de este sector de
la estación base (que no se muestra) para su reenvío a la unidad
móvil.
La presente invención proporciona una versión
muy mejorada del traspaso de llamada entre sectores de una estación
base común. En la presente invención, las señales de sectores de una
estación base común se combinan dentro de la estación base de la
misma manera que las señales multitrayecto provenientes de una
estación base no sectorizada. Las señales de sectores de una
estación base común se combinan antes de que ocurra la
descodificación, proporcionando así un rendimiento mejorado del
sistema.
En la presente invención, el proceso de traspaso
de llamada blando y el proceso de traspaso de llamada más blando
son el mismo desde la perspectiva de la unidad móvil. Sin embargo,
el funcionamiento de la estación base en el traspaso de llamada más
blando es diferente del funcionamiento del traspaso de llamada
blando. El proceso de traspaso de llamada, como se describe en la
solicitud de Patente de los Estados Unidos Nº de serie 07/847.148,
a la que se ha hecho referencia anteriormente, se resume en las
siguientes etapas, según su aplicación al traspaso de llamada entre
dos sectores de una estación base común.
Funcionamiento normal del traspaso de llamada
más blando:
- 1:
- La unidad móvil está en comunicación con la estación base X a través de la antena del sector alfa, lo que significa que el sector alfa de la estación base X está identificado como un miembro del Conjunto Activo.
- 2:
- La unidad móvil supervisa la señal piloto de la antena del sector beta de la estación base X que está identificada como un miembro del Conjunto Vecino. La intensidad de la señal piloto de la antena beta de la estación base X sobrepasa un umbral predeterminado.
- 3:
- La unidad móvil identifica el sector beta de la estación base X como un miembro del Conjunto Candidato e informa a la estación base X a través de la antena del sector alfa.
- 4:
- La estación base X establece la disponibilidad de recursos en el sector beta.
- 5:
- La antena del sector beta comienza a recibir una señal de enlace inverso desde la unidad móvil.
- 6:
- La antena del sector beta comienza a transmitir una señal de enlace directo a la unidad móvil.
- 7:
- La estación base X, a través de la antena del sector alfa, actualiza el Conjunto Activo de la unidad móvil para identificar el sector beta como un miembro.
- 8:
- La unidad móvil establece la comunicación con la antena del sector beta de la estación base X. La unidad móvil combina las señales de la antena del sector alfa y la antena del sector beta en base a la intensidad de la señal piloto de la antena del sector correspondiente.
- 9:
- La estación base X combina las señales de la unidad móvil recibidas a través de la antena del sector alfa y de la antena del sector beta (traspaso de llamada más blando).
\vskip1.000000\baselineskip
La figura 3 ilustra una realización ejemplar de
una estación base de tres sectores. La figura 3 es una
representación de una realización preferida de la presente
invención en una estación base de tres sectores; sin embargo, las
ideas de la presente invención son igualmente aplicables a
estaciones base con menos o más sectores. Aunque solamente se
muestra una antena de recepción para cada uno de los sectores,
típicamente se usan dos antenas para mayor diversidad, con la señal
recibida combinada para su procesamiento.
En la figura 3, cada una de las antenas 222A -
222C es la antena de recepción para un sector, y cada una de las
antenas 230A - 230C es la antena de transmisión para un sector. La
antena 222A y la antena 230A corresponden a un área de cobertura
común y pueden tener, de manera ideal, el mismo diagrama de
radiación de antena. Igualmente, las antenas 222B y 230B, y las
antenas 222C y 230C corresponden a áreas de cobertura comunes
respectivamente. La figura 3 representa una estación base típica en
cuanto a que las antenas 222A - 222C tienen áreas de cobertura que
se solapan, tales que una única señal de unidad móvil puede estar
presente en más de una antena al mismo tiempo.
La figura 4 es una representación más realista
de las áreas de cobertura de tres sectores de una estación base
sectorizada que la representación de la estación base 60 de la
figura 1. El área de cobertura 300A, según se representa por medio
de la línea más fina, corresponde al área de cobertura de ambas
antenas 222A y 230A. El área de cobertura 300B, según se representa
por medio de la línea de anchura media, corresponde al área de
cobertura de ambas antenas 222B y 230B. El área de cobertura 300C,
representada por la línea más gruesa, corresponde al área de
cobertura de ambas antenas 222C y 230C. La forma de las tres áreas
de cobertura es la forma producida por la antena dipolo direccional
estándar. Se pueden considerar los bordes de las áreas de cobertura
como la localización en la que una unidad móvil recibe el nivel
mínimo de señal para soportar la comunicación a través de ese
sector. A medida que la unidad móvil se mueve dentro del sector, la
intensidad de la señal aumenta. A medida que la unidad móvil pasa
por el borde del sector, la comunicación a través de ese sector
puede verse degradada. Es probable que una unidad móvil que esté
funcionando en el modo de traspaso de llamada más blando esté
situada en la región solapada de dos áreas de cobertura.
Con referencia de nuevo a la figura 3, las
antenas 222A, 222B y 222C suministran la señal recibida a los
procesamientos 224A, 224B y 224C de recepción, respectivamente. Los
procesamientos 224A, 224B y 224C de recepción procesan la señal de
RF y convierten la señal en bits digitales. Los procesamientos 224A,
224B y 224C de recepción pueden filtrar los bits digitales y
proporcionar los bits digitales resultantes al puerto 226 de
interfaz. El puerto 226 de interfaz puede conectar cualquiera de
los tres trayectos de la señal entrante a cualquiera de los
elementos 204A - 204N de demodulación bajo el control del
controlador 200, a través de la interconexión 212.
La realización preferida de la figura 3 da una
implementación en la que los procesamientos 224A, 224B y 224C de
recepción producen bits digitales y el puerto 226 de interfaz es un
dispositivo digital. Esta parte de la arquitectura se podría
implementar en una gran variedad de procedimientos. En un
procedimiento alternativo, los procesamientos 224A, 224B y 224C de
recepción pasan señales analógicas a los elementos 204A - 204N de
demodulación y el puerto 226 de interfaz incorpora la circuitería
analógica apropiada.
Continuando con la realización preferida, los
elementos 204A - 204N de demodulación están controlados por medio
del controlador 200 a través de la interconexión 212. El controlador
200 asigna los elementos 204A - 204N de demodulación a una entre la
pluralidad de señales de información provenientes de la unidad móvil
desde cualquiera de los sectores. Los elementos 204A - 204N de
demodulación producen los bits 220A - 220N de datos, cada uno de
los cuales representa una estimación de los datos provenientes de la
unidad móvil única. Los bits 220A - 220N de datos se combinan en un
combinador 208 de símbolos para producir una única estimación de los
datos provenientes de la unidad móvil. La salida del combinador 208
de símbolos puede ser datos compuestos de decisión blanda adecuados
para la descodificación de Viterbi. Los símbolos combinados se pasan
al descodificador 228.
Los elementos 204A - 204N de demodulación
también proporcionan varias señales de control de salida al
controlador 200 a través de la interconexión 212. La información
pasada al controlador 200 incluye una estimación de la intensidad
de la señal de la señal asignada a un demodulador particular. Cada
uno de los elementos 204A - 204N de demodulación mide una
estimación de la intensidad de la señal que se esté demodulando y
proporciona la estimación al controlador 200.
En muchas aplicaciones, una estación base real
comprende también al menos un elemento de búsqueda. El elemento de
búsqueda también es capaz de demodular una señal y se usa para
explorar de manera continua el dominio del tiempo en busca de
señales disponibles. El elemento de búsqueda identifica un conjunto
de señales disponibles y pasa la información al controlador. El
controlador puede usar el conjunto de señales disponibles para
asignar o reasignar los elementos de demodulación a las señales más
ventajosas disponibles. La ubicación del elemento de búsqueda es la
misma que la ubicación de los elementos de demodulación en la figura
2. Como tales, los elementos de búsqueda se pueden asignar también
a una señal proveniente de una pluralidad de sectores de una
estación base común. En el caso más general, se puede suponer que
los elementos 204A - 204N de demodulación comprenden algunos
elementos que son capaces de realizar la función de búsqueda.
Nótese que el combinador 208 de símbolos puede
combinar señales solamente de un sector para producir una salida, o
puede combinar símbolos de múltiples sectores seleccionados por el
puerto 226 de interfaz. El controlador crea una única orden de
control de la potencia a partir de las intensidades de la señal
estimadas, independientemente del sector a través del que se recibe
la señal. El controlador puede pasar esta información a la
circuitería de transmisión de cada uno de los sectores de la
estación base. De esta manera, cada sector de la estación base
transmite la misma información de control de la potencia a una única
unidad móvil.
Cuando el combinador 208 de símbolos está
combinando señales provenientes de una unidad móvil que esté en
comunicación a través de más de un sector, la unidad móvil está en
traspaso de llamada más blando. La estación base puede enviar la
salida del descodificador 228 a un controlador de un sistema de
comunicaciones celulares o personales. En el controlador del
sistema de comunicaciones celulares o personales, las señales
provenientes de esta estación base y de otras estaciones base se
usan para producir una salida única (traspaso de llamada
blando).
El proceso de transmisión mostrado en la figura
3 recibe un mensaje para una unidad móvil desde el usuario final a
través del controlador del sistema de comunicaciones celulares o
personales. El mensaje se puede enviar por una o más antenas 230A -
230C. El puerto 236 de interfaz conecta el mensaje para la unidad
móvil a uno o más de los elementos 234A - 234C de demodulación,
según lo fijado por el controlador 200. Los elementos de modulación
modulan el mensaje para la unidad móvil con el código PN apropiado.
Los datos modulados provenientes de los elementos 234A - 234C de
modulación se pasan al procesamiento 232A - 232C de transmisión,
respectivamente. Los procesamientos 232A - 232C de transmisión
convierten el mensaje en una frecuencia de RF y transmiten la señal
a un nivel de señal apropiado a través de las antenas 230A - 230C,
respectivamente. Nótese que el puerto 236 de interfaz y el puerto
226 de interfaz funcionan de manera independiente, en cuanto a que
la recepción de una señal desde una unidad móvil particular a
través de una de las antenas 222A - 222C no quiere decir
necesariamente que la antena 230A - 230C de transmisión
correspondiente esté transmitiendo una señal a esa unidad móvil en
particular. Nótese también que las órdenes de control de la potencia
enviadas a través de cada una de las antenas son las mismas; de
esta manera, la diversidad sectorial de una estación base común no
es crítica para el rendimiento óptimo del control de la
potencia.
Otra característica de la presente invención es
la flexibilidad aumentada de los recursos de la estación base.
Comparando la figura 2 con la figura 3, la flexibilidad es aparente.
En los tres sectores representados en la figura 2, supóngase que el
sector que corresponde a la antena 310 está profusamente cargado con
señales, tal que el número de señales entrantes sea mayor que el
número de elementos de demodulación. El hecho de que el sector
correspondiente a la antena 326 esté ligeramente cargado y tenga
elementos de demodulación sin usar no ayuda al sector
correspondiente a la antena 310. En la figura 3, sin embargo, cada
uno de los elementos de demodulación se puede asignar a una
pluralidad de sectores, permitiendo de esta manera la asignación de
recursos al sector que esté cargado más profusamente.
Existen muchas variaciones obvias de la presente
invención según se presenta, incluyendo cambios sencillos de la
arquitectura. La anterior descripción de las realizaciones
preferidas se proporciona para hacer posible que cualquier persona
experta en la técnica haga o utilice la presente invención. Las
diversas modificaciones a estas realizaciones serán inmediatamente
aparentes para los expertos en la técnica, y los principios
genéricos definidos en el presente documento se pueden aplicar a
otras realizaciones sin el uso de la facultad inventiva. De esta
manera, la presente invención no está concebida para estar limitada
a las realizaciones mostradas en este documento, sino que debe
acordársele el alcance más amplio consecuente con los principios y
las características novedosas desveladas en este documento.
Claims (11)
1. Un procedimiento para el control de potencia
en un sistema de comunicación inalámbrica, que comprende
generar una orden de control de potencia para
ser transmitida desde una estación base (60), y
pasar la orden de control de potencia a una
pluralidad de sectores (50, 70, 80) de la estación base (60), por
lo cual los sectores transmiten señales con respecto a la misma
información de control de potencia, para ser combinadas en una
unidad móvil (90).
2. El procedimiento de la reivindicación 1, en
el cual la pluralidad de sectores (50, 70, 80) están en un conjunto
activo de la unidad móvil (90).
3. Un producto de programa de ordenador para
llevar a cabo todas las etapas de un procedimiento de cualquiera de
las reivindicaciones 1 y 2.
4. Un procedimiento para el control de potencia
en un sistema de comunicación inalámbrica, que comprende:
recibir, en una unidad móvil (90), señales
provenientes de un primer sector (50) y un segundo sector (70) de
una estación base común (60), comprendiendo las señales órdenes de
control de potencia con respecto a la misma información de control
de potencia; y
combinar las señales recibidas.
5. El procedimiento de la reivindicación 4, en
el cual los sectores primero y segundo (50, 70) están en un
conjunto activo de la unidad móvil (90).
6. Un producto de programa de ordenador para
llevar a cabo todas las etapas de un procedimiento de cualquiera de
las reivindicaciones 4 y 5.
7. Un aparato (60) de estación base, que
comprende:
medios para generar una orden de control de
potencia; y
medios para pasar la orden de control de
potencia a una pluralidad de sectores (50, 70, 80) de una estación
base común (60), por lo cual los sectores transmiten señales con
respecto a la misma información de control de potencia, para ser
combinadas en una unidad móvil (90).
8. El aparato (60) de estación base de la
reivindicación 7, en el cual la pluralidad de sectores (50, 70, 80)
están en un conjunto activo de la unidad móvil (90).
9. Un aparato (90) de unidad móvil, que
comprende:
medios para recibir señales provenientes de un
primer sector (50) y de un segundo sector (70) de una estación
común base (60), comprendiendo las señales órdenes de control de
potencia con respecto a la misma información de control de
potencia; y
medios para combinar las señales recibidas en el
aparato (90) de la unidad móvil.
10. El aparato (90) de unidad móvil de la
reivindicación 9, en el cual los sectores primero y segundo (50,
70) están en un conjunto activo de la unidad móvil.
11. Un sistema de comunicación, que
comprende:
una estación base (60) según la reivindicación 7
y
una unidad móvil (90) según la reivindicación
9.
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