ES2325182T3 - Procedimiento y aparato para la determinacion de una velocidad de transmision de enlace inverso en un sistema de comunicaciones sin hilos. - Google Patents
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Abstract
Un procedimiento de comunicación entre una estación (122) remota y una pluralidad de estaciones (102, 104, 106) base en una condición de transferencia flexible que comprende las etapas de: recepción de bits ocupados de enlace inverso desde las estaciones (102, 104, 106) base, indicando los bits ocupados de enlace inverso si la capacidad de enlace inverso de las correspondientes estaciones base se ha agotado; transmisión de una señal de enlace inverso cuando todos los bits de enlace inverso indican capacidad de enlace inverso; e inhibición de la transmisión de la señal de enlace inverso cuando cualquiera de los bits ocupados de enlace inverso indica que una estación (102, 104, 106) base ha alcanzado su capacidad de enlace inverso.
Description
Procedimiento y aparato para la determinación de
una velocidad de transmisión de enlace inverso en un sistema de
comunicaciones sin hilos.
La presente invención se refiere a
comunicaciones. Más concretamente, la presente invención se refiere
a un procedimiento y aparato nuevos y mejorados para realizar
combinación de señales durante la transferencia progresiva en un
sistema de comunicación inalámbrica.
El uso de técnicas de modulación de acceso
múltiple por división de código (CDMA) es una de las diferentes
técnicas para facilitar comunicaciones en las que estén presentes un
gran número de usuarios del sistema. En la técnica se conocen otras
técnicas de sistema de comunicación de acceso múltiple, tales como
el acceso múltiple por división del tiempo (TDMA) y el acceso
múltiple por división de frecuencia (FDMA). Sin embargo, la técnica
de modulación de espectro extendido del CDMA tiene significativas
ventajas sobre estas técnicas de modulación para sistemas de
comunicación de acceso múltiple. El empleo de técnicas de CDMA en un
sistema de comunicación de acceso múltiple se revela en la Patente
de EE. UU. Nº 4.901.307, titulada "SPREAD SPECTRUM MULTIPLE
ACCESS COMMUNICATION SYSTEM USING SATELLITE OR TERRESTRIAL
REPEATERS" ["Sistema de comunicación de acceso múltiple de
espectro extendido que emplea repetidores satelitales o
terrestres"], transferida al cesionario de la presente
invención. El empleo de técnicas de CDMA en un sistema de
comunicación de acceso múltiple se revela adicionalmente en la
Patente de EE. UU. Nº 5.103.459, titulada "SYSTEM AND METHOD FOR
GENERATING SIGNAL WAVEFORMS IN A CDMA CELLULAR TELEPHONE SYSTEM"
["Sistema y procedimiento para generar ondas de señal en un
sistema de telefonía celular de CDMA"], transferida al cesionario
de la presente invención.
El CDMA, por su naturaleza inherente de ser una
señal de banda ancha, ofrece una forma de diversidad de frecuencias
al dispersar la energía de señal sobre un amplio ancho de banda. Por
lo tanto, el desvanecimiento selectivo de frecuencia afecta sólo a
una pequeña parte del ancho de señal de la señal de CDMA. La
diversidad de espacio o de trayectoria se obtiene proporcionando
múltiples trayectorias de señales a través de enlaces simultáneos
desde un usuario móvil, a través de dos o más sedes celulares.
Además, la diversidad de trayectorias puede obtenerse explotando el
entorno multitrayectoria a través del procesamiento de espectro
extendido, permitiendo que una señal que llega con distintos
retardos de propagación sea recibida y procesada por separado.
Ejemplos de diversidad de trayectorias se ilustran en la Patente de
EE. UU. Nº 5.101.501, titulada "METHOD AND SYSTEM FOR PROVIDING
A SOFT HANDOFF IN COMMUTATIONS IN A CDMA CELLULAR TELEPHONE
SYSTEM" ["Procedimiento y sistema para proporcionar una
transmisión progresiva en conmutaciones en un sistema telefónico
celular de CDMA"], y en la Patente de EE. UU. Nº 5.109.390,
titulada "DIVERSITY RECEIVER IN A CDMA CELLULAR TELEPHONE
SYSTEM" ["Receptor de diversidad en un sistema telefónico
celular de CDMA"], ambas transferidas al cesionario de la
presente invención.
Un procedimiento útil de control de potencia de
un móvil en un sistema de comunicación es monitorizar la potencia
de la señal recibida desde la estación móvil en una estación base.
La estación base, en respuesta al nivel de potencia monitorizada,
transmite bits de control de potencia a la estación móvil a
intervalos regulares. Un procedimiento y aparato para controlar la
potencia de transmisión de esta manera se revela en la Patente de
EE. UU. Nº 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 móvil celular de CDMA"],
transferida al cesionario de la presente invención.
Ha habido una demanda creciente de sistemas de
comunicaciones inalámbricas capaces de transmitir información
digital a altas velocidades o tasas. Un procedimiento para enviar
datos digitales a alta velocidad desde una estación remota a una
estación base central es permitir que la estación remota envíe los
datos utilizando técnicas de espectro extendido de CDMA. Un
procedimiento que se propone es permitir que la estación remota
transmita su información utilizando un pequeño conjunto de canales
ortogonales; este procedimiento se describe en detalle en la
Patente de EE. UU. Nº 6.396.804, titulada "HIGH DATA RATE CDMA
WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM" ["Sistema de comunicación
inalámbrica de CDMA de alta velocidad de datos"], transferida al
cesionario de la presente invención.
En el documento WO-99/13600 se
revela un sistema que organiza selectivamente un cuadro de accesos
de transmisiones de paquetes de datos ascendentes de estación móvil
y un cuadro de distribución de transmisiones de paquetes de datos
descendentes.
La presente invención es un procedimiento y
aparato nuevos y mejorados que describe, en una realización
ejemplar, la combinación de señales en un sistema de comunicación
inalámbrica de alta velocidad. En la realización ejemplar, cada
estación base en comunicación con una estación remota transmite en
enlace directo datos que incluyen datos de tráfico, símbolos piloto
e información complementaria. En la realización ejemplar, la
información complementaria incluye un bit de enlace inverso
ocupado, comandos de control de potencia del enlace inverso (CPI) y
un bit de actividad de enlace directo (FAC). El bit de enlace
inverso ocupado indica cuándo la estación base ha alcanzado el
límite de su capacidad de enlace inverso. El bit RPC indica a cada
estación móvil en comunicación con la estación base si su energía
de transmisión se aumentar o disminuir. El bit FAC es un mensaje
que indica cuándo una estación base no va a tener datos de enlace
directo para transmitir un número predeterminado de ranuras en el
futuro.
En un ejemplo, el tráfico de enlace directo sólo
se transmite desde una estación base a una estación remota dada. De
esta manera, no hay ninguna transferencia progresiva de los datos de
tráfico de enlace directo. Los componentes multitrayectoria de los
datos de tráfico de enlace directo se combinan utilizando un
receptor RAKE tradicional para proporcionar una estimación mejorada
de los datos de tráfico de enlace directo.
De acuerdo con la presente invención, los bits
ocupados de de enlace inverso son generados independientemente por
cada estación base y son indicativos de si la estación base que
transmite ha alcanzado un límite de capacidad de enlaces inversos.
En la estación remota, se transmite una señal de enlace inversa
cuando todos los bits ocupados de enlace inverso indican capacidad
de enlace inverso, de lo contrario, transmisión de señal de enlace
inverso; inhibidos cuando cualquiera de los bits ocupados de enlace
inverso indica que la estación base ha alcanzado su capacidad de
enlace inverso. En una primera realización ejemplar, la estación
remota combina los componentes multitrayectoria de los bits
ocupados de enlace inverso de cada una de las estaciones base que
transmiten en su Instalación Activa y en respuesta transmite una
señal de enlace inverso solamente cuando todos los bits ocupados de
enlace inverso indican que las estaciones base en su Instalación
Activa tienen capacidad de enlace inverso. En un ejemplo, la
estación remota pondera las señales ocupadas de enlace inverso de
acuerdo con la fortaleza de la señal de la estación base que
transmite la señal ocupada y determina si transmite basada en la
suma ponderada de las señales ocupadas. En otro ejemplo, la estación
remota pondera las señales ocupadas de enlace inverso de acuerdo
con la fortaleza de la señal de la estación base que transmite la
señal ocupada y determina una velocidad máxima de datos de enlace
inversos sobre la base de la suma ponderada de las señales
ocupadas.
En la realización ejemplar, las señales FAC son
generadas independientemente. Las señales FAC de estaciones base
comunes, componentes multitrayectoria, se combinan y se
descodifican. Cada una de las señales FAC se envía a un
correspondiente calculador SNR de cada estación base. La SNR
calculada de cada estación base se utiliza para deter-
minar qué estación base debe transmitir datos de enlace directo a la estación remota y a qué velocidad de los datos.
minar qué estación base debe transmitir datos de enlace directo a la estación remota y a qué velocidad de los datos.
Las características, objetivos y ventajas de la
presente invención resultarán más evidentes a partir de la
descripción detallada dada a continuación, cuando se considere
conjuntamente con los dibujos, en los cuales los caracteres
idénticos de referencia identifican de forma correspondiente en la
misma, y en los cuales:
La figura 1 es un diagrama que ilustra los
componentes y señales de un entorno de transferencia progresiva;
La figura 2 es una ilustración del formato de
ranura de enlace directo de la realización ejemplar;
La figura 3 es un diagrama de flujos que ilustra
el procedimiento de combinación señales en la realización
ejemplar;
La figura 4 es un diagrama de bloques que
ilustra el sistema de transmisión de la estación base de la
realización ejemplar;
La figura 5 es un diagrama de bloques de la
estación remota de la presente invención;
La figura 6 es un diagrama de bloques del
desmodulador de tráfico de la realización ejemplar;
La figura 7 es un diagrama de bloques del
desmodulador de bits ocupados de enlace inverso de la realización
ejemplar;
La figura 8 es un diagrama de bloques del
desmodulador de control de potencia de la realización ejemplar;
La figura 9 es un diagrama de bloques del des
(FAC) de actividad de enlace directo de la realización ejemplar;
y
La figura 10 es un diagrama de bloques del
subsistema de transmisión de la estación remota.
La Figura 1 ilustra los elementos de un sistema
de comunicación inalámbrica durante una operación de transferencia
progresiva. En la condición de transferencia progresiva ilustrada en
la Figura 1, la estación remota 122 está en comunicación simultánea
con las estaciones base 102, 104 y 106. Un procedimiento y aparato
para la realización de transferencias progresivas en un sistema de
comunicación inalámbrica se revela en la antes mencionada Patente
de EE.UU Nº 5.101.501. El controlador 100 de estación base envía
información a transmitir a la estación remota 122 por medio de las
estaciones base 102, 104 y 106.
En la realización ejemplar, el tráfico de datos
de enlace directo se transmite a la estación remota 122 mediante la
estación base seleccionada (102, 104 o 106) con la mejor trayectoria
de propagación a la estación remota 122. Las estaciones base 102,
104 y 106 transmiten señales de enlace directo, que incluyen el
tráfico de enlace directo, los símbolos piloto y datos
complementarios sobre señales 110, 114 y 118 de enlace directo,
respectivamente. En la realización ejemplar, las señales 110, 114 y
118 de enlace directo, así como la señal 108 del componente
multitrayectoria, son señales de comunicaciones de acceso múltiple
por división de código (CDMA).
La señal 108 ilustra la condición denominada de
multitrayectoria, por la cual la señal transmitida por la estación
base 102 atraviesa dos trayectorias de propagación diferentes hasta
la estación remota 122. La primera señal 110 atraviesa una
trayectoria de propagación en línea de visión, mientras que una
segunda señal se refleja desde un obstáculo 124 como señal 108 de
enlace directo. En un sistema de comunicaciones de CDMA, los
componentes multitrayectoria pueden combinarse en el receptor para
proporcionar una estimación mejorada de los datos transmitidos,
como se revela en la antes mencionada Patente de EE. UU. Nº
5.109.390.
La estación remota 122 transmite datos a las
estaciones base 102, 104 y 106 sobre las señales 112, 116 y 120,
respectivamente, de enlace inverso. En la realización ejemplar, las
señales 112, 116 y 120 de enlace inverso son señales de
comunicación de CDMA. Las señales de enlace inverso recibidas por
las estaciones base 102, 104 y 106 son combinadas ponderadamente en
el controlador de estación base (CEB) 100 para proporcionar una
mejor estimación de la información transmitida por la estación
remota 122. SE debe advertir que las señales 112, 116 y 120 de
enlace inverso son realmente la misma señal que atraviesa diferentes
trayectorias de propagación.
La Figura 2 ilustra una ranura de enlace directo
de la realización ejemplar. En la realización ejemplar, una ranura
tiene 1,66 ms de duración. La ranura incluye dos ráfagas piloto 206
y 214. La segunda ráfaga piloto 214 tiene datos complementarios 212
y 216 incluidos a ambos de sus lados. Los datos complementarios de
la realización ejemplar incluyen información de actividad de enlace
directo (ACD), bits ocupados de enlace inverso y comandos de
control de potencia de enlace inverso. Los diferentes datos
complementarios se distinguen entre sí por medio de una cobertura
ortogonal. Las coberturas ortogonales son bien conocidas en la
técnica y se revelan en la antes mencionada Patente de EE. UU. Nº
5.103.459. La información de actividad de enlace directo está en un
bit que, cuando está activado indica que, en un número
predeterminado de ranuras en el futuro, no habrá datos de tráfico
de enlace directo a transmitir por la estación base. Los bits
ocupados de enlace inverso indican que ha sido alcanzado el límite
de capacidad de enlace inverso de la estación base. Los comandos de
control de potencia se cubren con coberturas Walsh únicas, y
requieren que una estación remota específica aumente o disminuya su
energía de transmisión. Los datos de enlace directo se transmiten en
el resto del protocolo en las secciones 202, 210 y 218.
La Figura 3 es un diagrama de flujos que
describe las operaciones de combinación de señales recibidas,
realizadas por la estación remota 122, cuando está en transferencia
progresiva con una pluralidad de estaciones base. En el bloque 250,
se combinan los componentes multitrayectoria de la señal de enlace
directo que porta datos de tráfico a la estación remota 122. En la
realización ejemplar, solamente la estación base con la mejor
trayectoria de propagación entre la misma y la estación remota 122
transmite datos de tráfico de enlace directo a la estación remota
122. Si, por ejemplo, la estación base 102 tiene la mejor
trayectoria de propagación hacia la estación remota 122, en ese
caso la estación base 102 transmite datos de tráfico de enlace
directo a la estación remota 122. En este ejemplo, la estación
remota 122 combina ponderadamente las señales multitrayectoria 108 y
110 para proporcionar una estimación mejorada de los datos de
tráfico de enlace directo. En la realización ejemplar, la
combinación ponderada se realiza como una suma ponderada en la cual
se determina la ponderación de los símbolos desmodulados en
proporción a la fortaleza de la señal recibida que porta los
símbolos. El acto de combinación ponderada de las señales
multitrayectoria se describe en detalle en la antes mencionada
Patente de EE. UU. Nº 5.109.390.
En el bloque 252, la estación remota 122 combina
ponderadamente componentes multitrayectoria de bits ocupados de
enlace inverso, transmitidos por cada estación base en el "Active
Set" de la estación remota 122, a fin de proporcionar una
estimación del bit ocupado de enlace inverso transmitido por cada
estación base. Se debe advertir que los bits ocupados de enlace
inverso de diferentes estaciones base pueden tener diferentes
valores y por lo tanto no se pueden combinar coherentemente. Es
decir, la estación base 102 puede haber agotada su capacidad de
enlace inverso, mientras que la estación base 104 puede tener aún
capacidad restante de enlace inverso y, como tal, transmitirían
bits ocupados de enlace inverso con diferentes valores.
En el bloque 254, los bits ocupados de enlace
inverso de cada una de las estaciones base 102, 104 y 106 se
combinan para determinar una máxima velocidad de datos de la próxima
transmisión de enlace inverso por parte de la estación remota 122.
De acuerdo con la invención, la estación remota transmite una señal
de enlace inverso solamente cuando todos los bits ocupados de
enlace inverso indican que las estaciones base del "Active Set"
tienen capacidad adicional de enlace inverso. En una primera
realización alternativa, la estación remota 122 pondera los bits
ocupados de enlace inverso de acuerdo con la fortaleza de la señal
de la estación base que transmite el bit ocupado y determina si
inhibe sus transmisiones de enlace inverso sobre la base de la suma
ponderada de los bits ocupados. En una segunda realización
alternativa, la estación remota pondera los bits ocupados de enlace
inverso de acuerdo con la fortaleza de la señal de la estación base
que transmite el bit ocupado y determina una máxima velocidad de
datos de enlace inverso a la que transmitir sobre la base de la
suma ponderada de los bits ocupados.
En el bloque 256, la estación remota 122 combina
ponderadamente los componentes multitrayectoria de los bits de
control de potencia inversa transmitidos por cada estación base, a
fin de proporcionar una estimación de los bits de control de
potencia inversa transmitidos por cada estación base. Se debe
advertir que los comandos de control de potencia de diferentes
estaciones base pueden no tener el mismo valor y, por ello, no
pueden combinarse coherentemente. Por ejemplo, la señal 114 de
enlace inverso puede superar la energía necesaria para la
transmisión fiable de señales a la estación base 104, mientras que,
simultáneamente, la energía de la señal 112 de enlace inverso puede
ser inadecuada para la recepción fiable por parte de la estación
base 102. En este caso, la estación base 102 transmitiría un
comando "Aumentar", mientras que la estación base 104
transmitiría un comando "Reducir". Por lo tanto, no debería
llevarse a cabo la combinación ponderada de comandos de control de
potencia de diferentes estaciones base. En la realización ejemplar,
en cada estación base, se determina una decisión difícil con
respecto al valor de su comando de control de potencia. Siguiendo
en el bloque 258, en la realización ejemplar, la estación remota 122
se aumenta su energía de transmisión solamente cuando todos los
comandos de control de potencia transmitidos por las estaciones base
en su "Active Set" solicitan a la estación remota 122 que
aumente su energía de transmisión.
En el bloque 260, los bits de actividad de
enlace directo (ACD) recibidos sobre múltiples trayectorias desde
estaciones base comunes se combinan ponderadamente. En el bloque
262, cada uno de los bits de actividad de enlace directo se envía
seguidamente a una correspondiente calculadora de SNR, que utiliza
la información en su cálculo de la relación de señal a ruido para
una correspondiente estación base en el "Active Set" de la
estación remota 122. Volviendo a la Figura 2, si la ranura no
incluye datos, en ese caso el cálculo estimado de la relación señal
a ruido para la ranura debe ajustarse para tener en cuenta esta
parte con puerta de la serie de bits, durante la cual no está
presente ninguna energía de señal.
La Figura 4 es un diagrama de bloques que
ilustra los elementos de las estaciones base 102, 104 y 106. Los
datos de tráfico de enlace directo se envían al elemento 300 de
dispersión Walsh y se cubren de acuerdo con el código Walsh
(W_{T}). Seguidamente, los datos de tráfico cubiertos se envían al
multiplexor 312. Un experto en la técnica debe entender que el
tratamiento de la señal antes de su envío al elemento 300 de
dispersión Walsh está dentro del ámbito de la presente invención.
Especialmente, se prevé que los datos de tráfico de enlace directo
se van a codificar con corrección de errores codificada utilizando
un codificador convolucional, un codificador turbo u otro
codificador de corrección directa de errores conocido en la técnica.
En la realización ejemplar, se utilizan treinta y dos secuencias
Walsh de longitud treinta y dos para cubrir las transmisiones de
enlace directo. La generación y la dispersión de acuerdo con códigos
Walsh se revelan en la antes mencionada Patente de EE. UU. Nº
5.103.459.
Un conjunto predeterminado de símbolos piloto
(típicamente, todos) se envía al elemento 302 de dispersión Walsh
y, en la realización ejemplar, se cubre de acuerdo con el código
cero Walsh (W_{0}). La cobertura por código Walsh cero es una
operación nula y puede omitirse operacionalmente, aunque se
proporciona a fines ilustrativos. Seguidamente, se envían los
símbolos piloto cubiertos al multiplexor 312.
El bit de actividad de enlace directo (ACD) se
proporciona al elemento dispersor 304 y se cubre de acuerdo con el
código Walsh uno W_{1}. El bit ocupado de enlace inverso se
suministra al elemento 306 de dispersión Walsh y se cubre
utilizando el código Walsh diecisiete (W_{17}). Además, hasta
veintiocho comandos de control de potencia
(CP_{1}-CP_{29}) se suministran a los elementos
308a-308n de dispersión Walsh, y se cubren
utilizando secuencias Walsh (W_{2}-W_{15} y
W_{18}-W_{31}). Los bits complementarios de
dispersión Walsh que incluyen el ACD, el bit ocupado de enlace
ocupado y los comandos de control de potencia se suman en el
sumador 310 y se envían al multiplexor 312.
El multiplexor 312 inserta en la ranura los
datos de tráfico de enlace directo y dos ráfagas piloto, teniendo
la segunda ráfaga piloto los bits complementarios a cada lado de
ella. En la realización ejemplar, la información complementaria a
ambos lados de la segunda ráfaga piloto son réplicas una de otra, y
cada una tiene una duración de 64 chips Walsh, dispersadas
utilizando códigos Walsh de treinta y dos bits, que proporcionan
cuatro versiones redundantes de cada pieza de información
complementaria.
La ranura que incluye el tráfico de enlace
directo, las ráfagas piloto y los bits complementarios, como se
ilustra en la Figura 2, se envían al difusor 314 de PN (SR). En la
realización ejemplar, cada estación base difunde los datos de
transmisión utilizando una secuencia de PN diferente. En la
realización preferente, cada estación base genera su secuencia de
PN utilizando diferentes desvíos de fase, que utilizan un polinomio
generador de PN común como se describe en la antes mencionada
Patente de EE. UU. Nº. 5.103.459. En la realización preferente, los
datos se transmiten de acuerdo con una modulación QPSK en la que
los componentes en fase y de fase de cuadratura se difunden
utilizando dos secuencias diferentes de seudo ruido (SR_{I} y
SR_{Q}). La señal difundida de PN se envía al transmisor (TRMR)
316 que convierte, amplifica y filtra la señal para su transmisión
a través de la antena 318.
La Figura 5 ilustra la estación remota 122 de la
presente invención. La señal de enlace directo se recibe en la
antena 500 y se envía a través del duplexor 502 al receptor (RCTR)
504. La señal recibida se envía al desmodulador 506 de tráfico, que
desmodula la señal recibida para facilitar los datos de tráfico de
enlace directo al usuario de la estación remota.
La señal recibida se envía al desmodulador 508
ocupado de enlace inverso, que desmodula la señal para proporcionar
una estimación de los bits ocupados de enlace inverso transmitidos
por cada una de las estaciones base en comunicación con la estación
remota 122. Los bits ocupados de enlace inverso se envían al
elemento 510 de determinación de velocidad. Edel acuerdo con la
invención, el elemento 510 de determinación de velocidad inhibe la
transmisión de la señal de enlace inverso cuando cualquiera de los
bits ocupados provenientes de una estación base en el "Active
Set" indica que se ha alcanzado el límite de capacidad de enlace
inverso de esa estación base. En una realización alternativa, el
elemento 510 de determinación de velocidad inhibe a voluntad las
transmisiones de enlace inverso sobre la base de una suma ponderada
de los bits ocupados recibidos de las estaciones base en el
"Active Set" de la estación remota 122. En la primera
realización alternativa, los bits ocupados recibidos se ponderan de
acuerdo con la energía de las señales recibidas. En una segunda
realización alternativa, el elemento 510 de determinación de
velocidad selecciona una máxima velocidad de datos de enlace
inverso sobre la base de los bits ocupados recibidos. Por ejemplo,
si la señal de una estación base que indica que ha alcanzado la
capacidad de enlace inverso es muy débil, el elemento 510 de
determinación de velocidad de datos de enlace inverso no nula que
estima que no va o producir interferencias indebidas a la estación
base, debido a su débil trayectoria de propagación hacia esa
estación base. Una señal indicativa bien de una máxima velocidad de
datos máxima o de inhibición de la señal de enlace inverso, se envía
al procesador 520 de control de transmisión, que determina un
conjunto de parámetros para transmitir la señal de enlace
inverso.
En la realización preferente, la estación móvil
es consciente de un perfil de velocidad de transmisión de las
estaciones base en su "Active Set", en el cual cada una de sus
velocidades potenciales de transmisión de enlaces inversos tiene
una probabilidad conocida de transmisión satisfactoria en la
condición en la que las estaciones base del "Active Set" no
están en una condición de límite de su capacidad. En la realización
preferente, la estación remota 122 calcula una métrica denominada en
la presente Métrica de Reducción (MD) de acuerdo con la
ecuación:
donde SNR_{i} es la relación
estimada de señal a ruido de la i-ésima estación base, Máx SNR_{i}
es la máxima relación de señal a ruido de las estaciones base del
"Active Set" de una estación i remota, RLB es el valor de un
bit ocupado de enlace inverso de la i-ésima estación base del
"Active Set" con valor 0 o 1. Utilizando la ecuación 1, cuanto
más fuerte sea la señal de enlace directo de una estación base que
transmite un bit ocupado de enlace inverso que indica una condición
límite de su capacidad de enlace inverso, mayor será la reducción.
Esta métrica de reducción asume un valor entre 0 y 1, que se usa
para ajustar el perfil de la velocidad de transmisión, de manera
tal que las velocidades se reduzcan hasta una probabilidad dada de
transmisión
satisfactoria.
La señal de enlace inverso también se envía al
desmodulador 512 de control de potencia de enlace inverso. El
desmodulador 512 de control de potencia de enlace inverso desmodula
la señal recibida y combina los componentes multitrayectoria
provenientes de estaciones base comunes para generar estimaciones
mejoradas del comando de control de potencia de enlace inverso
transmitido por cada una de las estaciones base del "Active
Set" de la estación remota 122. En la realización ejemplar, cada
estación remota en comunicación con una estación base dada
desmodula sus comandos de control de potencia de enlace inverso de
acuerdo con un único código Walsh asignado a esa estación móvil. Se
debe advertir que los códigos Walsh de control de potencia de enlace
inverso asignados a la estación remota pueden ser diferentes en las
diferentes estaciones base en comunicación con la estación remota
122.
Las estimaciones mejoradas de los comandos de
control de potencia de cada estación base se envían al combinador
514 de control de potencia. En la realización ejemplar, la estación
remota 122 aumenta su energía de transmisión solamente cuando todas
las estaciones base del "Active Set" de la estación remota 122
transmiten comandos de control de potencia solicitando que la
estación remota 122 que aumente su energía de transmisión. En
cualquier otro caso, la estación remota 122 disminuye su energía de
transmisión. Además, la presente invención es igualmente aplicable
a sistemas de control de potencia de bits múltiples, en los que la
estación base específica la cantidad del ajuste de la energía de
transmisión solicitada. En la implementación más simple del
combinador 514 de control de potencia de uso en un sistema de
control de potencia de bits múltiples, el combinador 514 de control
de potencia selecciona el incremento menor solicitado o
decrecimiento o el decrecimiento mayor en energía de
transmisión.
El combinador FAC 518 combina los bits FAC de
componentes multitrayectoria de la señal de enlace directo de una
estación base común para facilitar una estimación mejorada del bit
FAC transmitido por cada una de las estaciones base. El procesador
520 de control de transmisión recibe cada una de las estimaciones
del bit FAC y ajusta el cálculo de la relación de señal a ruido en
cada estación base sobre la base de la estimación del bit FAC
transmitido por esa estación base. El procesador 520 de control de
transmisión utiliza la relación señal a ruido calculada de cada una
de las estaciones base para seleccionar la estación base con la
mejor trayectoria de propagación, y para determinar la máxima
velocidad de transmisión de datos.
Sobre la base de las estimaciones de los bits
ocupados de enlace inverso, de los comandos de control de potencia
de enlace inverso y de los bits de actividad directa, el procesador
520 de control de transmisión determina la velocidad de su próxima
transmisión por el enlace inverso y la ajusta a su energía de
transmisión de enlace inverso y selecciona la estación base con la
mejor trayectoria de propagación y la máxima velocidad de datos de
enlace directo que pueden transmitirse fiablemente sobre esa
trayectoria de propagación. Estos parámetros se pasan al subsistema
522 de transmisión, que genera la señal de enlace inverso de acuerdo
con los mismos. La señal de enlace del subsistema 522 de
transmisión se envía a través del duplexor 502 para su transmisión
a través de la antena 500.
\newpage
La Figura 6 ilustra los elementos del
desmodulador 506 de tráfico. El buscador 600 busca los desvíos
potenciales de señales de enlace directo fuertes. El buscador 600
asigna estrechadores de ancho de banda PN 602 a los desvíos para su
desmodulación. En la realización ejemplar, cada uno de los
estrechadores de ancho de banda 602A-602I de PN
estrecha el ancho de banda de la señal recibida de acuerdo con un
desvío diferente de PN, y envía el resultado a un correspondiente
desmultiplexor 604. En la realización ejemplar, el estrechador de
ancho de banda 602 de PN estrecha el ancho de banda de la señal
recibida de acuerdo con una sola secuencia de PN utilizada para
difundir una señal BPSK. Sin embargo, la presente invención es
igualmente aplicable a estrechadores de ancho de banda de PN
complejos que usan dos secuencias de código PN diferentes (PN_{I}
y PN_{Q}) para estrechar el ancho de banda de una señal compleja
de QPSK. La implementación del estrechador de ancho de banda 602 de
PN es bien conocida en la técnica, tanto para el estrechamiento del
ancho de banda de una señal BPSK de PN como para el estrechamiento
del ancho de banda de una señal QPSK.
El desmultiplexor 604 separa la parte de ráfaga
piloto de la señal recibida, y envía los símbolos de piloto
desmodulados al elemento 606 de sincronización (SYNC). El elemento
606 de sincronización determina ajustes a la frecuencia y fase de
un correspondiente desmodulador Walsh 608. Una señal indicativa de
los ajustes a la fase y frecuencia se envía a los desmoduladores
Walsh 608A-608I.
El desmultiplexor 604 separa las partes de la
ranura portadora datos de tráfico de enlace directo y envía esas
partes al desmodulador Walsh 608. El desmodulador Walsh 608
desmodula la señal recibida de acuerdo con la secuencia Walsh
W_{T}. La implementación del desmodulador Walsh 608 es bien
conocida en la técnica y se describe en detalle en la Patente De
EE. UU. Nº 5.103.459.
Los símbolos de enlace directo desmodulados se
envían al combinador 610 progresivo por, que acumula los componentes
multitrayectoria de la estación base que transmite los datos de
tráfico de enlace directo a la estación remota 122. Las energías
acumuladas de símbolos desmodulados se envían seguidamente al
descodificador 612, que descodifica los datos de tráfico directo y
facilita los símbolos descodificados al usuario de la estación
remota 122. En la realización ejemplar, el descodificador 612 es
bien un descodificador de rejilla, tal como un descodificador
Viterbi, o un descodificador turbo.
La figura 7 ilustra los elementos del
desmodulador 508 de bits ocupados de enlace inverso. Como se
describe con respecto a la figura 6, el buscador 600 busca desvíos
potenciales de PN de señales fuertes de enlace directo. El buscador
600 asigna los desvíos de PN a cada estrechador de ancho de banda
602A-602R de PN. Como se describió anteriormente,
cada estrechador de ancho de banda 602A-602R de PN
estrecha el ancho de banda de la señal recibida de acuerdo con un
desvío de PN diferente y envía el resultado a un correspondiente
desmultiplexor 704.
El desmultiplexor 704 separa la parte de ráfaga
piloto de la ranura y envía los símbolos piloto al elemento 706 de
sincronización (SYNC). El elemento 706 de sincronización determina
los ajustes ala frecuencia y fase de un correspondiente
desmodulador Walsh 708. Una señal indicativa de los ajustes de fase
y frecuencia se envía a los desmoduladores Walsh 708. UN experto en
la técnica debe entender que los elementos 706 de sincronización y
los elementos 606 de sincronización realizan operaciones idénticas y
que se muestran como elementos distintos solamente a fines
ilustrativos.
El desmultiplexor 704 separa las partes de datos
complementarios de la ranura recibida y envía esas partes al
desmodulador Walsh 708. En la realización ejemplar, el desmodulador
Walsh 708 desmodula la señal recibida de acuerdo con el código
Walsh W_{17}.
Los símbolos de enlace directo desmodulados se
envían al combinador 710 flexible que acumula los símbolos
multitrayectoria de cada una de las estaciones base. Las energías de
los símbolos acumulados se suministran seguidamente a la lógica 510
de determinación de velocidad que opera como se describió
anteriormente.
La figura 8 ilustra los elementos del
desmodulador 512 de control de potencia de enlace inverso. Como se
describió con respecto a la figura 6, el buscador 600 busca desvíos
potenciales de PN de señales fuertes de enlace directo. El buscador
600 asigna desvíos de PN a cada estrechador de ancho de banda de PN
602A-602I. Como se describió anteriormente, en la
realización ejemplar, cada estrechador de ancho de banda
602A-602I de PN estrecha el ancho de banda de señal
recibida de acuerdo con un desvío de PN diferente y envía el
resultado a un correspondiente desmultiplexor 804.
El desmultiplexor 804 separa la parte de ráfaga
piloto de la ranura y envía los símbolos piloto al elemento 806 de
sincronización (SYNC). El elemento 806 de sincronización determina
los ajustes de frecuencia y fase de un correspondiente desmodulador
Walsh 808. Una señal indicativa de los ajustes de la sincronización
de fase y frecuencia se envía a los desmoduladores Walsh
808A-808R. UN experto en la técnica debe entender
que los elementos 806A-806R de sincronización y los
elementos 606A-606I de sincronización realizan
operaciones idénticas y que se muestran como elementos distintos
sólo a fines ilustrativos.
El desmultiplexor 804 separa las partes de datos
complementarios de la ranura recibida y envía esas partes al
desmodulador Walsh 808. En la realización ejemplar, el desmodulador
Walsh 808 desmodula la señal recibida de acuerdo con un código
Walsh que es específico para la transmisión de las señales de
control de potencia de una correspondiente estación base. Por
ejemplo, la estación base 102 puede cubrir sus comandos de control
de potencia a la estación remota 122 utilizando el código Walsh
cinco, mientras que la estación base 104 puede cubrir sus comandos
de control de potencia a la estación remota 122 utilizando el código
Walsh trece. Así, los componentes multitrayectoria de enlace
directo transmitidos desde una estación base común se desmodulan
utilizando un código Walsh común para extraer los comandos de
control de potencia de esa estación base. Mientras que los comandos
de control de potencia de diferentes estaciones base se desmodulan
utilizando códigos Walsh diferentes.
Los comandos de control de potencia desmodulados
de cada estación base se envían a combinadores
810A-810J flexibles que acumulan los símbolos de
multitrayectoria de una correspondiente de las estaciones base en su
"Active Set". Las energías de símbolos acumuladas se
suministran seguidamente al combinador 514 de control de potencia,
que opera como se describió anteriormente.
La figura 9 ilustra los elementos del
desmodulador 516 FAC. Como se describió con respecto a la figura 6,
el buscador 600 busca desvíos PN potenciales de señales de enlace
directo fuertes. El buscador 600 asigna los desvíos PN a cada
estrechador de ancho de banda PN 602A-602R. Como se
describió anteriormente, en la realización ejemplar, cada uno de
los estrechadores de ancho de banda PN 602A-602R
estrecha el ancho de banda de la señal recibida de acuerdo con un
desvío de PN diferente y envía el resultado a un correspondiente
desmultiplexor 904.
El desmultiplexor 904 separa la parte de ráfaga
piloto de la ranura y la envía al elemento 906 de sincronización
(SYNC). El elemento 906 de sincronización determina los ajustes a la
frecuencia y la fase de un correspondiente desmodulador Walsh 908.
Una señal indicativa del ajuste de fase y frecuencia se envía a los
desmoduladores Walsh 908A-908R. UN experto en la
técnica debe entender que los elementos 906A-906R de
sincronización y los elementos 606A-606I de
sincronización realizan operaciones idénticas y que se muestran como
elementos distintos sólo a fines ilustrativos.
El desmultiplexor 904 separa las partes de datos
complementarios de la ranura recibida y la envía esas partes al
desmodulador Walsh 908. En la realización ejemplar, el desmodulador
Walsh 908 desmodula la señal recibida de acuerdo con un código
Walsh uno (W_{1}). Los símbolos FAC desmodulados de las estaciones
base comunes se envían a un combinador 910. Los combinadores 910
combinan las energías de los símbolos FAC para proporcionar una
estimación mejorada de los bits FAC de cada estación base del
"Active Set" de la estación remota 122.
La máxima velocidad de datos del elemento 510 de
determinación de velocidad, el comando de control de potencia
combinado del combinador 514 de control de potencia y los bits de
actividad directa estimada de cada una de las estaciones base del
"Active Set" de la estación remota 122 se envían para su
transmisión al procesador 520 de control de transmisión. De acuerdo
con ello, el procesador 520 de control de transmisión determina la
velocidad de datos de la próxima transmisión de enlace inverso, en
la estación remota 122 se genera una señal para ajustar la energía
de transmisión de la señal de enlace inverso, se selecciona la
estación base para enviar datos de tráfico de enlace directo a la
estación remota 122 y se determina luego la máxima velocidad a la
que pueden transmitirse fiablemente los datos de enlace directo.
La figura 10 ilustra los elementos del
procesador 520 de control de transmisión y del subsistema 522 de
transmisión. En el procesador 520 de control de transmisión, el
comando combinado de control de potencia (PC) está dotado para el
elemento 1000 de ajustes. El comando de control de potencia, en la
realización ejemplar, es un comando de aumento/disminución de un
solo bit en respuesta al cual el elemento 1000 de ajuste de ganancia
genera una señal de control que aumenta o disminuye la energía de
transmisión de la señal de enlace inverso, ajustando la ganancia de
un amplificador de ganancia variable (no mostrado) dentro del
transmisor (TRMR) 1010.
Las estimaciones de FAC de cada estación base se
envían a correspondientes calculadores 1002A-1002I
de señal a ruido. En respuesta a los bits FAC, los calculadores
1002A-1002I de señal a ruido calculan la relación de
señal a ruido de las señales de enlace directo de una estación base
del "Active Set" de la estación remota 122. Las ranuras
recibidas sin datos de tráfico de enlace directo se incorporan al
cálculo de la relación de señal a ruido de manera diferente a la de
las unidades de información que incluyen datos de tráfico de enlace
directo. Si la ocurrencia de unidades de información sin datos de
tráfico de enlace directo es lo suficientemente rara, estas
unidades de información pueden excluirse totalmente del cálculo. En
una realización preferente, la energía de señal a ruido de unidades
de información sin datos de tráfico de enlace directo se ajusta
antes de acumularse en el cálculo de la relación señal a ruido.
Las estimaciones de la relación señal a ruido en
la señal de enlace directo de cada estación base se envían desde
calculadores 1002A-1002I de señal a ruido al
procesador 1004 de control de DRC. El procesador 1004 de DRC
selecciona la estación base que tiene la mayor relación señal a
ruido, y determina una máxima velocidad de transmisión de acuerdo
con la relación señal a ruido de la estación base seleccionada. Una
señal indicadora de la identidad de la estación base seleccionada.
Una señal indicativa de la identidad de la estación base
seleccionada y de la máxima velocidad de datos se genera en el
procesador 1004 de control de la DRC y se envía al multiplexor
(MUX)
1016.
1016.
La velocidad de datos de enlace inverso,
reducida por el procedimiento descrito con respecto a la ecuación
(1), es determinada por el elemento 510 de determinación de
velocidad, y se envía al controlador 1006 de enlace inverso. El
controlador 1006 de enlace inverso determina la velocidad a la que
transmitir su señal de enlace inverso de acuerdo con esta máxima
velocidad de datos. En la realización ejemplar, el controlador 1006
de enlace inverso determina la velocidad de datos de enlace inverso
de acuerdo con la máxima velocidad de datos, la cantidad de datos
en cola para su transmisión por la estación remota 122, y la
cantidad de energía restante de la batería de alimentación en la
estación remota 122.
Una señal indicativa de la velocidad de datos de
enlace inverso seleccionada se envía al generador 1008 de mensajes.
En respuesta, el generador 1008 de mensajes genera una señal
indicativa de la velocidad de datos de enlace inverso seleccionada,
y envía el mensaje indicativo de velocidad de enlace inverso (IVI)
al multiplexor 1016. Además, el controlador 1006 de enlace inverso
envía una señal indicativa de la velocidad seleccionada de datos de
enlace inverso al elemento 1018 de tratamiento de tráfico de enlace
inverso.
En respuesta a la señal de velocidad de datos de
enlace inverso, el elemento 1020 de memoria del elemento 1018 de
tratamiento de tráfico de enlace inverso proporciona una cantidad de
datos para su transmisión. Los datos son codificados por el
codificador 1022. La velocidad de codificación y el algoritmo de
codificación utilizado por el codificador 1022 también pueden
seleccionarse en respuesta a la velocidad seleccionada de datos de
enlace inverso. Los símbolos codificados se envían al intercalador
(INT) 1024, que reordena los símbolos de acuerdo con un formato
predeterminado de intercalación. Los símbolos intercalados se envían
al modulador Walsh 1026.
En la realización ejemplar, la modulación Walsh
se realiza utilizando secuencias Walsh de longitud variable, en las
que la longitud de la secuencia Walsh (y, en consecuencia, la
ganancia de difusión) varía inversamente a la velocidad de
transmisión de enlace inverso. El uso de secuencias Walsh de
longitud variable se describe en detalle en la Patente de EE. UU.
Nº 5.571.761, titulada "SYSTEM AND METHOD FOR ORTHOGONAL SPREAD
SPECTRUM SEQUENCE GENERATION IN VARIABLE DATA RATE SYSTEMS"
["Sistema y procedimiento para la generación de secuencias
ortogonales de espectro extendido en sistemas de velocidad variable
de datos"], que está asignada al beneficiario de la presente
invención.
Los datos de tráfico de enlace inverso de
difusión Walsh, se envían al difusor 1012 de SR complejo. El
multiplexor 1016 multiplexa el mensaje de control de velocidad de
datos y el mensaje indicador de velocidad de enlace inverso con
símbolos piloto y envía los datos multiplexados al modulador Walsh
104. El modulador Walsh 1014 difunde los datos multiplexados de
acuerdo con código Walsh cero y envía los datos difundidos al
difusor 1012 de SR complejo.
En la realización ejemplar, la difusión PN de la
señal de enlace inverso se realiza de acuerdo con dos secuencias
diferentes de PN (PN_{I} y PN_{Q}) a fin de distribuir
homogéneamente la carga de los componentes en fase y de fase de
cuadratura de la señal QPSK transmitida. La implementación del
difusor 1012 de PN complejo se revela en la antes citada Patente de
EE. UU. Nº 6.396.804.
Los datos difundidos de PN complejo se envían al
transmisor 1010, que amplifica, filtra y superconvierte la señal
difundida de PN complejo para su transmisión.
La anterior descripción de las realizaciones
preferentes se presenta a fin de permitir a cualquier persona
experta en la técnica hacer o utilizar la presente invención. Las
diferentes modificaciones a estas realizaciones serán
inmediatamente evidentes para los expertos en la técnica, y los
principios genéricos aquí definidos pueden aplicarse a otras
realizaciones sin el uso de la facultad inventiva. De esta manera,
la presente invención no está concebida para limitarse a las
realizaciones aquí mostradas, sino que debe concedérsele el más
amplio alcance, según lo definido en las reivindicaciones.
Claims (15)
1. Un procedimiento de comunicación entre una
estación (122) remota y una pluralidad de estaciones (102, 104,
106) base en una condición de transferencia flexible que comprende
las etapas de:
- recepción de bits ocupados de enlace inverso desde las estaciones (102, 104, 106) base, indicando los bits ocupados de enlace inverso si la capacidad de enlace inverso de las correspondientes estaciones base se ha agotado;
- transmisión de una señal de enlace inverso cuando todos los bits de enlace inverso indican capacidad de enlace inverso; e
- inhibición de la transmisión de la señal de enlace inverso cuando cualquiera de los bits ocupados de enlace inverso indica que una estación (102, 104, 106) base ha alcanzado su capacidad de enlace inverso.
2. El procedimiento de la reivindicación 1, en
el que la transmisión de la señal de enlace inverso comprende
además transmitir cuando todos los bits ocupados de enlace inverso
indican capacidad de enlace inverso adicional.
3. El procedimiento de la reivindicación 1, que
comprende además:
- combinación (252) de bits ocupados de enlace inverso de las estaciones (102, 104, 106) base; y
- determinación (254) de una velocidad de transmisión de enlace inverso de la estación (122) remota basada en la combinación de los bits ocupados de enlace inverso de las estaciones (102, 104, 106) base.
4. El procedimiento de la reivindicación 3, que
comprende además incrementar la energía de transmisión de la
estación (122) remota solamente cuando todos los comandos de control
de potencia transmitidos por las estaciones (102, 104, 106) base
solicitan un incremento en la energía de transmisión de la estación
(122) remota.
5. El procedimiento de la reivindicación 3, en
el que la determinación está adaptada para seleccionar una máxima
velocidad de datos de enlace inverso.
6. El procedimiento de la reivindicación 4, en
el que cada uno de los comandos de control de potencia es un
comando de un solo bit.
7. El procedimiento de la reivindicación 6, en
el que los comandos de un solo bit es un comando de
incremento/decremento.
8. El procedimiento de cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, en el que las etapas de recepción,
transmisión e inhibición son realizadas por la estación (122)
remota.
9. Una estación (122) remota adaptada para su
uso en una condición de transferencia flexible de un sistema de
comunicación, comprendiendo dicha estación remota:
- un medio de recepción de bits ocupados de enlace inverso transmitidos por las estaciones (102, 104, 106) base, indicando los bits ocupados de enlace inverso si la capacidad de enlace de las estaciones base correspondientes ha sido agotada;
- un medio de inhibición de la transmisión de la señal de enlace inverso cuando cualquiera de los bits ocupados de enlace inverso indica que una estación (102, 104, 106) base ha alcanzado su capacidad de enlace inverso.
10. La estación (122) remota de la
reivindicación 9, en la que el medio de transmisión comprende además
un medio de transmisión cuando todos los bits ocupados de enlace
inverso indican capacidad de enlace inverso adicional.
11. La estación (122) remota de la
reivindicación 9, que comprende además:
- un medio de combinación (252) de bits ocupados de enlace inverso de las estaciones (102, 104, 106) base; y
- un medio de determinación (254) de una velocidad de transmisión de enlace inverso de la estación remota (122) basada en la combinación de bits ocupados de enlace inverso de las estaciones (102, 104, 106) base.
12. La estación (122) remota de la
reivindicación 11, que comprende además un medio de incremento de la
energía de transmisión de la estación (122) remota solamente cuando
todos los comandos de control de potencia transmitidos por las
estaciones (102, 104, 106) base solicitan un incremento en la
energía de transmisión de la estación (122) remota.
13. La estación (122) remota de la
reivindicación 11, en la que el medio de determinación está adaptado
para seleccionar una velocidad de datos de enlace inverso
máxima.
14. La estación (122) remota de la
reivindicación 12, en la que cada uno de los comandos de control de
potencia es un comando de un solo bit.
15. La estación (122) remota de la
reivindicación 14, en la que el comando de un solo bit es un comando
de incremento/decremento.
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