ES2328175T3 - Sistema de comunicacion para la programacion de tasa de transmision del enlace directo. - Google Patents
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Abstract
Un procedimiento para programar comunicaciones de datos en un enlace directo entre una estación base y una o más estaciones remotas (6) en una célula (2c) en un sistema de comunicación, que comprende: transmitir datos por canales primario y secundario, por dicho enlace directo (50); asignar al menos un canal de código primario por la duración de una comunicación, a fin de transmitir datos no programados y mensajes de control sin retardo; asignar al menos un canal de código secundario para la transmisión de datos a altas tasas de transmisión; asignar dichos canales de código secundario a cada periodo de programación y reasignarlos durante el periodo de programación según la capacidad disponible de dicho enlace directo (50).
Description
Sistema de comunicación para la programación de
tasa de transmisión del enlace directo.
La presente invención se refiere a la
comunicación de datos. Más específicamente, la presente invención se
refiere a un procedimiento y un aparato para programar la tasa de
transmisión en enlace directo para la transmisión de datos en una
red de comunicación.
El documento WO 96/37081 da a conocer un
adjudicador de ancho de banda acreditado para un sistema de radio,
lo cual refiere a un plan de adjudicación de ancho de banda que
puede hacer mejor uso del ancho de banda disponible dentro del
sistema, sólo adjudicando códigos cuando los móviles están activos.
Contando el número de unidades de datos que han sido correctamente
recibidas por una interfaz aérea, el plan de adjudicación de ancho
de banda es capaz de establecer una adjudicación equitativa de
códigos para los móviles, de modo tal que cada móvil dentro del
sistema reciba una porción equitativa del ancho de banda y soporte
iguales retardos.
También se llama la atención del documento
US-A-5 247 702, que revela un
procedimiento para establecer un enlace de comunicación inalámbrico
entre una unidad base y una unidad remota. La unidad base transmite
periódicamente una señal de sincronización en un primer periodo de
tiempo seleccionado, en un canal de frecuencia seleccionada. La
unidad remota explora para detectar la señal de reloj. La unidad
remota transmite una primera señal de respuesta codificada por un
primer código en el canal de frecuencia seleccionado, en respuesta a
la detección de la señal de reloj. La primera señal de respuesta se
transmite en un segundo periodo de tiempo seleccionado, distinto al
primer periodo de tiempo seleccionado. La unidad base transmite una
primera señal de control que es codificada por dicho primer código,
en el canal de frecuencia seleccionada, en un tercer periodo de
tiempo seleccionado, que es distinto a los periodos de tiempo
seleccionados primero y segundo. La primera señal de control
contiene un segundo código a utilizar en la sesión de comunicación
entre la unidad base y la unidad remota. La unidad remota recibe la
primera señal de control en el tercer periodo de tiempo. La unidad
remota descodifica la primera señal de control. En adelante, la
comunicación en el canal de frecuencia seleccionada se lleva a
cabo, entre la unidad base y la unidad remota, transmitiendo la
unidad base una señal de datos codificados, codificados por el
segundo código, en un cuarto periodo de tiempo seleccionado,
distinto a los periodos de tiempo seleccionados primero, segundo y
tercero, y transmitiendo la unidad remota una señal de datos
codificados, codificados por el segundo código, en un quinto periodo
de tiempo seleccionado, que es distinto a los periodos de tiempo
primero, segundo, tercero y cuarto.
La capacidad para brindar soporte a una
diversidad de aplicaciones requiere disponer de un sistema de
comunicación moderno. Uno de dichos sistemas de comunicación es un
sistema de acceso múltiple por división del código (CDMA) que
cumple la norma "TIA/EIA/IS-95A Mobile
Station-Base Station Compatibility Standard for
Dual-Mode Wideband Spread Spectrum Cellular
System" ["Estándar TIA/EIA/IS-95A de
Compatibilidad entre Estación Móvil y Estación Base para un Sistema
Celular de Espectro Ensanchado de Banda Ancha en Modalidad
Dual"], denominada en lo sucesivo "norma
IS-95A". El sistema CDMA permite las
comunicaciones de voz y datos entre usuarios, a través de un enlace
terrestre. La utilización de técnicas CDMA en un sistema de
comunicación de acceso múltiple se da a conocer en la patente
estadounidense nº 4.901.307, titulada "SPREAD SPECTRUM MULTIPLE
ACCESS COMMUNICATION SYSTEM USING SATELLITE OR TERRESTRIAL
REPEATERS" ["SISTEMA DE COMUNICACIÓN DE ACCESO MÚLTIPLE DE
ESPECTRO ENSANCHADO QUE UTILIZA REPETIDORES SATELITALES O
TERRESTRES"], y la patente estadounidense nº 5.103.954, titulada
"SYSTEM AND METHOD FOR GENERATING WAVEFORMS IN A CDMA CELLULAR
TELEPHONE SYSTEM" ["SISTEMA Y PROCEDIMIENTO PARA GENERAR ONDAS
EN UN SISTEMA DE TELEFONÍA CELULAR DE CDMA"], transferidas ambas
al cesionario de la presente invención.
La norma IS-95A ha sido diseñada
para optimizar la comunicación de voz, y muchos de los parámetros
importantes de diseño del sistema se seleccionan para alcanzar este
objetivo. Por ejemplo, puesto que un retardo temporal entre
interlocutores es inadmisible, se tratará de reducir al mínimo los
retardos de procesamiento. Se asignará a cada usuario un canal de
tráfico capaz de transmitir datos de voz en el transcurso de toda la
llamada. Al finalizar la llamada, el canal de tráfico quedará
disponible para otro usuario.
Según la norma IS-95A, cada
canal de tráfico está diseñado para admitir una velocidad de
símbolos de 19,2 Ksps. Si se utiliza un codificador convolutivo de
velocidad 1/2, la tasa de transmisión de datos de cada canal de
tráfico se aproxima a los 9,6 Kbps. Aunque no se especifica en la
norma IS-95A, las velocidades de transmisión de
datos más elevadas son admisibles gracias a la utilización de otras
velocidades de código. Por ejemplo, se obtiene una tasa de
transmisión de datos de 14,4 Kbps utilizando un codificador
convolutivo de velocidad 1/2 y suprimiendo dos de cada ocho
símbolos, para obtener un codificador convolutivo punzado de
velocidad 3/4.
El sistema CDMA debe funcionar dentro de la
asignación de frecuencias preexistente en la banda celular. Por
diseño, se asigna un ancho de banda de 1,2288 MHz a los sistemas
CDMA que cumplen el estándar IS-95A para que, de
este modo, se utilice por completo la banda celular. El enlace
directo hace referencia a la transmisión desde una célula hasta las
estaciones remotas. En el enlace directo, el ancho de banda de
1,2288 MHz se divide en 64 canales de código, cada uno de los
cuales presenta una capacidad de 19,2 Ksps. La mayoría de los
canales de código se definen como canales de tráfico que se
asignan, previa petición, a los usuarios para la comunicación de
voz. Algunos canales de código se definen como canales de
radiobúsqueda que se utilizan para la radiobúsqueda y la mensajería
entre la célula y las estaciones remotas. Se reservan varios canales
de código, tales como los canales piloto y de sincronización, para
sobregastos propios del sistema.
En el sistema CDMA, los usuarios se comunican
entre sí a través de estaciones remotas que, a su vez, se comunican
entre sí a través de una o más estaciones base. En la presente
memoria, el término "estación base" se refiere al hardware con
el que las estaciones remotas se comunican. El término "célula"
se refiere al hardware o al área de cobertura geográfica, según el
contexto en el que se utiliza el término.
En el sistema CDMA, las comunicaciones entre los
usuarios son dirigidas a través de una o más células que son
servidas por estaciones base. Un primer usuario de una estación
remota se comunica con un segundo usuario de una segunda estación
remota, o con un teléfono corriente, transmitiendo datos de voz por
el enlace inverso a una célula. La célula recibe los datos de voz y
puede encaminar los datos hacia otra célula o una red telefónica
pública conmutada (RTPC). Si el segundo usuario se halla en una
estación remota, los datos se transmiten por el enlace directo de
la misma célula, o de una segunda célula, hasta la segunda estación
remota. De lo contrario, los datos se encaminan a través de la RTPC
hacia el segundo usuario del sistema telefónico corriente. En los
sistemas IS-95A, al enlace directo y al enlace
inverso se les asignan frecuencias distintas, y los enlaces son
independientes entre si.
La estación remota se comunica por lo menos con
una célula durante una comunicación. Las estaciones remotas CDMA
son capaces de comunicarse con varias células a la vez durante una
transferencia con continuidad (soft handoff). Una transferencia con
continuidad es el procedimiento de establecer un enlace con una
nueva célula antes de romper el enlace con la célula anterior. La
transferencia con continuidad reduce al mínimo la probabilidad de
que se interrumpan las llamadas. El procedimiento y el sistema para
proporcionar una comunicación con una estación remota a través de
más de una célula durante el procedimiento de transferencia con
continuidad se dan a conocer en la patente estadounidense nº
5.267.261, titulada "MOBILE ASSISTED SOFT HANDOFF IN A CDMA
CELLULAR TELEPHONE SYSTEM" ["TRANSFERENCIA CON CONTINUIDAD
ASISTIDA POR TELÉFONO MÓVIL EN UN SISTEMA DE TELEFONÍA CELULAR
CDMA"], transferida al cesionario de la presente invención e
incorporada aquí por referencia. La transferencia con continuidad
incide en diversos aspectos del diseño del sistema CDMA, debido a
que es necesario prestar atención al estado y la capacidad de cada
una de las diversas células implicadas en la transferencia con
continuidad cuando se efectúa una nueva asignación de recursos.
El sistema CDMA es un sistema de comunicación de
espectro ensanchado. Los beneficios de la comunicación de espectro
ensanchado son muy conocidos en la técnica y pueden apreciarse
consultando las referencias citadas anteriormente. Cada canal de
código del sistema CDMA puede transmitir hasta 19,2 Ksps. Los 19,2
Ksps se extienden a continuación a través de todo el ancho de banda
de 1,2288 MHz del sistema. El sistema CDMA IS-95A
incrementa la capacidad transmitiendo menos bits y, por lo tanto,
utilizando menos potencia, cuando el usuario no está hablando.
Puesto que la capacidad del enlace directo entre la célula y la
estación remota está limitada por la potencia de transmisión máxima
disponible para la célula, la reducción de la potencia de
transmisión durante períodos de inactividad permite aumentar la
capacidad del enlace directo.
El usuario de cada estación remota transmite a
una velocidad de bits diferente, según el nivel de actividad vocal
en la conversación de dicho usuario. Un vocodificador de voz de
velocidad variable proporciona datos de voz a velocidad máxima
cuando el usuario mantiene una conversación activa, y a velocidad
lenta durante los períodos de silencio (por ejemplo, las pausas).
El vocodificador de velocidad variable se describe en detalle en la
patente estadounidense nº 5.414.796, titulada "VARIABLE RATE
VOCODER" ["VOCODIFICADOR DE VELOCIDAD VARIABLE"],
transferida al cesionario de la presente invención e incorporada
aquí por referencia.
La capacidad del enlace directo para la
comunicación de voz entre la célula y las estaciones remotas, medida
mediante el número de usuarios que puede admitir el sistema CDMA,
puede determinarse por medio de la velocidad de bits del usuario en
cada estación remota. Esto es así, debido a que otros parámetros,
que determinan la capacidad del enlace directo, son fijados por el
diseño del sistema o vienen dados. Por ejemplo, la potencia máxima
de transmisión disponible para cada célula está limitada por las
reglamentaciones de la FCC (Federal Communications Commission -
Comisión Federal de Comunicaciones) y también por los niveles
aceptables de interferencia con las células adyacentes. La potencia
de transmisión necesaria para una velocidad de símbolos dada depende
de la razón entre energía por bit y ruido (Eb/No) necesaria para la
estación remota, la pérdida de trayectoria (p. ej., la localización
de la estación remota dentro de la célula) y el nivel de ruido, que
son todos factores que no pueden ser controlados. La razón Eb/No
necesaria para mantener el nivel de rendimiento deseado depende de
la condición del canal (por ejemplo, el desvanecimiento). Por
último, el ancho de banda de 1,2288 MHz del sistema CDMA viene
seleccionado por diseño.
En el enlace directo, la potencia de transmisión
necesaria también depende de la ortogonalidad de los canales de
código. Se utiliza el ensanchamiento mediante código de Walsh para
obtener la ortogonalidad de los canales de código del enlace
directo. La ortogonalidad reduce al mínimo las interferencias entre
los canales de código. Esta ortogonalidad no se conserva en un
entorno de trayectorias múltiples y, en consecuencia, el nivel de
interferencia aumenta. La potencia de transmisión necesaria se
incrementa entonces para mantener la misma razón Eb/No
operativa.
La magnitud de actividad vocal en un momento
dado es no determinista. Asimismo, habitualmente no existe ninguna
correlación en el nivel de actividad vocal entre los usuarios. Por
consiguiente, la potencia total transmitida desde una célula hasta
todos los usuarios en dicha célula varia con el tiempo y puede
estimarse como una distribución gaussiana. Durante el periodo de
tiempo en el que el nivel de actividad vocal es alto y la potencia
de transmisión necesaria sobrepasa la potencia máxima de
transmisión disponible para la célula, cada bit de datos de voz se
transmite con una potencia inferior a la óptima. Puesto que la
pérdida de trayectoria es fija, la razón Eb/No se reduce. La
reducción de la Eb/No provoca el incremento de la probabilidad de
errores de trama en los datos de voz recibidos por los usuarios.
Este suceso se denomina "corte temporal".
El número de usuarios capaces de acceder al
sistema de comunicación es limitado, a fin de mantener una tasa de
errores en tramas (TET) predeterminada. La limitación de la
capacidad del enlace directo para mantener la TET predeterminada
tiene el efecto de forzar a la célula a transmitir a una capacidad
inferior a la máxima, por término medio, infrautilizando por ello
la capacidad del enlace directo de la célula. En el peor de los
casos, hasta la mitad de la capacidad del enlace directo se malgasta
para mantener una holgura de hasta 3dB. La holgura es la diferencia
entre la máxima potencia de transmisión disponible en la célula y la
potencia media de transmisión de la célula. La holgura sólo se
utiliza durante el periodo en que la actividad vocal de los usuarios
es alta.
La comunicación de datos dentro del sistema CDMA
tiene características distintas a las de la comunicación de voz.
Por ejemplo, la comunicación de datos se caracteriza, usualmente,
por un largo periodo de inactividad, o de baja actividad, salpicado
por fuertes ráfagas de tráfico de datos. Un requisito de sistema
importante para la comunicación de datos es el retardo de
transmisión necesario para transferir la ráfaga de datos. El
retardo de transmisión no tiene el mismo impacto en la comunicación
de datos como el que tiene en la comunicación de voz, pero es una
métrica importante para medir la calidad del sistema de comunicación
de datos.
Un procedimiento para transmitir tráfico de
datos en tramas de canal de código de tamaño fijo, en donde la
fuente de datos proporciona los datos a velocidad variable, se
describe en detalle en la Patente Estadounidense Nº 5.504.773,
titulada "METHOD AND APPARATUS FOR THE FORMATTING OF DATA FOR
TRANSMISSION" ["PROCEDIMIENTO Y APARATO PARA EL FORMATEO DE
DATOS PARA SU TRANSMISIÓN"], transferida al cesionario de la
presente invención. Los datos se dividen en tramas de datos, y cada
trama de datos puede dividirse adicionalmente en porciones de
datos. Las porciones de datos se codifican luego en tramas de canal
de código que tienen 20 mseg de ancho. A la velocidad de símbolos
de 19,2 Ksps, cada trama de canal de código contiene 384 símbolos.
Un codificador convolutivo de velocidad 1/2, o de velocidad 1/2
punzada para obtener una velocidad de 3/4, se emplea para codificar
los datos, según la aplicación. Utilizando un codificador de
velocidad 1/2, la velocidad de información es de aproximadamente
9,6 Kbps. A la velocidad de datos de 9,6 Kbps, hay 172 bits de
datos, 12 bits de control de redundancia cíclica (CRC) y 8 bits de
cola de código por cada trama de canal de código.
La transmisión de datos a alta velocidad por el
enlace directo puede lograrse transmitiendo simultáneamente tráfico
de datos por múltiples canales de código. El empleo de múltiples
canales de código para la transmisión de datos se da a conocer en
la Solicitud de Patente Estadounidense Nº 08/656.649, titulada
"METHOD AND APPARATUS FOR PROVIDING RATE SCHEDULED DATA IN A
SPREAD SPECTRUM COMMUNICATION SYSTEM" ["PROCEDIMIENTO Y APARATO
PARA PROPORCIONAR DATOS A VELOCIDAD PROGRAMADA EN UN SISTEMA DE
COMUNICACIÓN DE ESPECTRO ENSANCHADO"], presentada el 31 de mayo
de 1996, y transferida al cesionario de la presente invención.
La demanda del enlace directo cambia
continuamente a lo largo del tiempo, debido en parte a las
variaciones en el nivel de la actividad vocal. El empleo
ineficiente del enlace directo puede mejorarse transmitiendo
tráfico de datos durante el periodo de baja actividad vocal. A fin
de evitar la degradación en la calidad de la comunicación de voz,
la transmisión de datos debería ajustarse dinámicamente para
equipararse a la capacidad disponible del enlace directo de la
célula.
Al tratar con grandes ráfagas esporádicas de
tráfico de datos, un sistema debería diseñarse con la capacidad de
transmitir a altas velocidades de datos, y con la posibilidad de
adjudicar los recursos del enlace directo a los usuarios toda vez
que se soliciten, basándose en la disponibilidad del recurso. En un
sistema CDMA, el diseño debería tener en cuenta otras
consideraciones de sistema existentes. En primer lugar, puesto que
la comunicación de voz no puede tolerar un retardo prolongado,
deberá darse prioridad a la transmisión de datos de voz sobre la
transmisión de cualquier tipo de tráfico de datos. En segundo lugar,
puesto que la magnitud de la actividad vocal en un momento dado es
impredecible, el enlace directo debería ser continuamente
supervisado y la transmisión de datos debería ser dinámicamente
ajustada para no sobrepasar la capacidad del enlace directo. En
tercer lugar, puesto que el usuario puede estar experimentando una
transferencia con continuidad entre varias células, la tasa de
transmisión de datos debe asignarse en función de la capacidad del
enlace directo de cada una de las células que participan en la
transferencia con continuidad. La presente invención trata de éstas
y otras cuestiones.
Según la presente invención, se proporciona un
procedimiento para programar comunicaciones de datos, según lo
estipulado en la reivindicación 1, y un aparato para programar
comunicaciones de datos, según lo estipulado en la reivindicación
14. Las realizaciones de la presente invención se proporcionan en
las reivindicaciones dependientes.
Según un aspecto de la presente invención, se
proporciona un procedimiento para programar las transmisiones de
datos por un enlace directo de una red de comunicación que comprende
por lo menos una célula y por lo menos un usuario programado,
comprendiendo dicho procedimiento las etapas siguientes: determinar
la capacidad de enlace directo disponible para cada una de
dicha(s) célula(s); asignar una tasa de transmisión
asignada a cada uno de dicho(s) usuario(s)
programado(s) y enviar dicha tasa de transmisión asignada a
dicho(s) usuario(s) programado(s), y en el que
dicha tasa de transmisión asignada se basa en dicha capacidad del
enlace directo disponible para cada una de dicha(s)
célula(s).
Según otro aspecto de la presente invención, se
proporciona un aparato para programar la transmisión de datos por
un enlace directo en una red de comunicación que comprende por lo
menos una célula y por lo menos un usuario programado,
comprendiendo dicho aparato: medios de control para recopilar
información de estado para dicha red de comunicación y para
programar transmisiones de datos desde dicha(s)
célula(s) hasta dicho(s) usuario(s)
programado(s);
medios de memoria conectados a dichos medios de control para almacenar dicha información de estado; y medios de temporización conectados a dichos medios de control para proporcionar señales de temporización a dichos medios de control, permitiendo dichas señales de temporización realizar la programación de la transmisión de datos a dichos medios de control.
medios de memoria conectados a dichos medios de control para almacenar dicha información de estado; y medios de temporización conectados a dichos medios de control para proporcionar señales de temporización a dichos medios de control, permitiendo dichas señales de temporización realizar la programación de la transmisión de datos a dichos medios de control.
La presente invención proporciona asimismo un
aparato para programar la comunicación de datos por un enlace
directo entre una estación base y una o más estaciones remotas de
una célula, comprendiendo el aparato: medios para determinar, en
cada período de una secuencia de períodos de programación, los
recursos disponibles en la célula para la comunicación de datos por
el enlace directo; medios para asignar los recursos disponibles en
cada período de programación a la estación remota, o a cada estación
remota; y medios para controlar la comunicación de datos por el
enlace directo, según los recursos asignados respectivamente a la
estación remota, o a cada estación remota.
La presente invención proporciona asimismo un
procedimiento para programar la comunicación de datos por un enlace
directo entre una estación base y una o más estaciones remotas de
una célula, comprendiendo el procedimiento las etapas siguientes:
determinar, en cada período de una secuencia de periodos de
programación, los recursos disponibles en la célula para la
comunicación de datos por el enlace directo; asignar los recursos
disponibles en cada período de programación a dicha estación
remota, o a cada estación remota; y controlar la comunicación de
datos por el enlace directo, según los recursos asignados
respectivamente a la estación remota, o cada estación remota.
En un sistema CDMA, la utilización del enlace
directo mejora y el retardo de la comunicación de datos se reduce
facilitando medios de transmisión de tráfico de datos a través de
los canales de código primario y secundario. A cada estación remota
se le asigna un canal de código primario por la duración de la
comunicación con una célula. El canal de código primado puede ser
utilizado por la célula para efectuar transmisiones no programadas
de pequeñas cantidades de datos y mensajes de control sin el retardo
adicional ocasionado por la programación. A las estaciones remotas
se les puede asignar, o no, canales de código secundario. Los
canales de código secundario pueden ser de varios tipos y cada tipo
puede presentar la misma capacidad de transmisión que el canal de
código primario o una capacidad distinta. Los canales de código
secundario son asignados por un programador de canales, para la
transmisión programada de tráfico de datos a altas velocidades. Los
canales de código secundarios son asignados por un programador de
canales en cada período de programación, y pueden ser reasignados
durante el período de programación, según la disponibilidad de la
capacidad del enlace directo. Además, los canales de código
secundario pueden agruparse en conjuntos de canales de código
secundario, siendo definido cada conjunto por medio de un
agrupamiento exclusivo de canales de código secundario.
Cuando la célula presenta una gran cantidad de
datos para transmitir a la estación remota, el programador de
canales recopila información relativa a la cantidad de datos que
deben transmitirse, la capacidad de enlace directo disponible para
cada célula en la red y otros parámetros que se expondrán más
adelante. Basándose en la información recopilada y según una lista
de objetivos del sistema, el programador de canales programa la
transmisión de datos a alta velocidad, asignando un recurso a la
estación remota y seleccionando un conjunto de canales de código
secundario correspondiente a una tasa de transmisión asignada. Los
datos se dividen en tramas de datos, y cada trama de datos puede
dividirse adicionalmente en porciones de datos. Todas las porciones
de datos se codifican y distribuyen en tramas de canal de código.
Las tramas de canal de código se transmiten a través de los canales
de código primario y secundario asignados. La estación remota recibe
las tramas de canal de código por cada uno de los canales de código
asignados y vuelve a reunir las porciones de datos de las tramas de
canal de código. Si la demanda de potencia de transmisión para el
enlace directo aumenta, pueden abandonarse temporalmente uno o más
canales de código secundario, según las necesidades, para satisfacer
la demanda adicional.
La tasa de transmisión de datos es asignada por
el programador de canales basándose en la cantidad de datos que se
van a transmitir. Las pequeñas cantidades de datos se transmiten de
forma inmediata por el canal de código primario. Para cantidades
mayores de datos, el programador de canales asigna canales de código
secundario. Los canales de código secundario incrementan la tasa de
transmisión del enlace directo y, por lo tanto, reducen el tiempo
necesario para transmitir mayores cantidades de datos.
A los usuarios del sistema CDMA se les asigna
una prioridad basada en un grupo de factores. Estos factores
incluyen la energía de transmisión por bit que necesita el usuario
para el nivel de rendimiento requerido, la lista de células que dan
servicio al usuario, la cantidad de datos que se van a transmitir,
el tipo de datos que se van a transmitir, el tipo de servicio de
datos que se proporciona al usuario y la magnitud del retardo que
ya ha experimentado el usuario. Los recursos disponibles se asignan
en primer lugar al usuario que posee la prioridad más alta y en
último lugar al usuario que posee la prioridad más baja.
Las características, los objetivos y las
ventajas de la presente invención se pondrán más claramente de
manifiesto a partir de la descripción detallada de una realización
ejemplar proporcionada a continuación, considerada conjuntamente con
los dibujos, en los que se emplean uniformemente caracteres de
referencia similares para referirse a elementos similares, y en los
que:
la Fig. 1 es un diagrama de una red celular que
comprende una pluralidad de células, una pluralidad de estaciones
base y una pluralidad de estaciones remotas;
la Fig. 2 es un diagrama de bloques que ilustra
la implementación ejemplar de la presente invención en un sistema de
transmisión CDMA;
la Fig. 3 es un diagrama de bloques del
controlador de canales;
la Fig. 4 es un diagrama de bloques de la
estructura ejemplar de receptor en la estación remota;
la Fig. 5 es un diagrama de flujo de la
programación de tasas de transmisión en el enlace directo de la
presente invención;
la Fig. 6 es un diagrama de flujo de la
asignación de velocidades de transmisión de la presente
invención;
la Fig. 7 es un diagrama de flujo de la
reasignación de velocidades de transmisión de la presente
invención;
la Fig. 8 es un diagrama de tiempos que
representa la asignación de velocidades de transmisión y la
transmisión de datos a la tasa de transmisión asignada, y
la Fig. 9 es un diagrama que representa una
utilización ejemplar de la programación de tasas de transmisión en
el enlace directo de la presente invención.
Con referencia a las Figuras, la Fig. 1
representa una red ejemplar de comunicación celular que se compone
de varías células 2a a 2g. Cada célula 2 recibe el servicio desde
una correspondiente estación base 4. En la realización ejemplar, la
red celular es una red de comunicación CDMA, aunque la presente
invención es aplicable a todos los formatos de comunicación
inalámbrica. Dispersas por toda la red CDMA, se hallan diversas
estaciones remotas 6. Cada una de las estaciones remotas 6 se
comunica con una o más células, según que la estación remota esté o
no experimentando una transferencia con continuidad. Por ejemplo,
las estaciones remotas 6a y 6b se comunican exclusivamente con la
estación base 4c, las estaciones remotas 6d y 6e se comunican
exclusivamente con la estación base 4d, pero la estación remota 6c,
que está situada cerca del borde de una célula, está experimentando
una transferencia con continuidad y se comunica de forma simultánea
con las estaciones base 4c y 4d. La utilización de la transferencia
con continuidad en un sistema CDMA se describe de forma detallada en
la patente estadounidense nº 5.267.261 mencionada anteriormente.
En la Fig. 2, se representa un ejemplo de
diagrama de bloques que ilustra la arquitectura básica de la red
CDMA. El controlador 10 de la estación base se interconecta con una
interfaz 22 de red de paquetes (IRP), la RTPC 30 y todas las
estaciones base 4 de la red CDMA (sólo se representa una estación
base 4 en la Fig. 2, para simplificar). El controlador 10 de la
estación base coordina la comunicación entre las estaciones remotas
6 de la red CDMA y otros usuarios conectados a la interfaz 22 de red
de paquetes y la RTPC 30. La RTPC 30 se interconecta con los
usuarios a través de la red telefónica corriente (no representada en
la Fig. 2).
La fuente 20 de datos contiene una gran cantidad
de información que debe transmitirse a la estación remota 6. La
fuente 20 de datos proporciona los datos a la interfaz 22 de red de
paquetes. La interfaz 22 de red de paquetes recibe los datos y los
proporciona al elemento 14 de selección. El controlador 10 de la
estación base contiene muchos elementos 14 de selección, aunque
sólo se representa uno en la Fig. 2, para simplificar. Se asigna un
elemento 14 de selección para controlar la comunicación entre una o
más estaciones base 4 y la estación remota 6. Si no se ha asignado
el elemento 14 de selección a la estación remota 6, hecho que indica
que no se ha asignado un canal de código primario a la estación
remota 6, la interfaz 22 de red de paquetes indica al procesador 16
de control de llamadas que es necesario localizar la estación remota
6. El procesador 16 de control de llamadas ordena entonces a la
estación base 4 que localice la estación remota 6 y asigna un canal
de código primario a la estación remota 6. Una vez que se ha
asignado a la estación remota 6 un canal de código primario y que
se ha asignado el elemento 14 de selección, la interfaz 22 de red de
paquetes suministra datos de la fuente 20 de datos al elemento 14
de selección. El elemento 14 de selección mantiene una cola que
contiene los datos que se van a transmitir a la estación remota
6.
\newpage
El programador 12 de canales se conecta con
todos los elementos 14 de selección dentro del controlador 10 de la
estación base. El programador 12 de canales programa la transmisión
de datos de alta velocidad y asigna los canales de código que se
utilizarán en la transmisión de datos de alta velocidad por el
enlace directo. La programación de la tasa de transmisión asignada
se proporciona al elemento 14 de selección, se encamina a través de
la estación base 4 y se transmite a la estación remota 6.
El elemento 14 de selección envía los datos, en
tramas de datos, a la estación base 4. En la presente memoria, el
término "trama de datos" se refiere a la cantidad de datos que
se transmiten desde la estación base 4 hasta la estación remota 6
en un período de tiempo de una trama. Si la transmisión de datos
tiene lugar a través de varios canales de código, la trama de datos
se divide además en porciones de datos, siendo transmitida cada
porción de datos a través de un canal de código primario o
secundario. Por consiguiente, una porción de datos puede ser una
fracción de la trama de datos o la trama de datos completa, según el
número de canales de código utilizados. Cada porción de datos se
codifica y los datos codificados resultantes forman lo que se
denomina una "trama de canal de código".
Las tramas de datos se envían desde el elemento
14 de selección hasta los elementos 40a y 40b de canal. Los
elementos 40a y 40b de canal formatean las tramas de datos,
introducen un conjunto de bits CRC generados y un conjunto de bits
de cola de código, codifican convolutivamente los datos e intercalan
los datos codificados según la exposición de la patente
estadounidense nº 5.504.773 mencionada anteriormente. Los elementos
40a y 40b de canal realizan entonces el ensanchamiento de los datos
entrelazados con un código de seudorruido (PN) largo, un código de
Walsh y códigos PN_{I} y PN_{Q} cortos. Los datos ensanchados
son sometidos a elevación de frecuencia, filtrado y amplificación
por el transmisor (TRMR) 42 para obtener una señal RF
(Radiofrecuencia). La señal RF se transmite a través del aire,
mediante la antena 44, por el enlace directo 50.
En la estación remota 6, la señal RF es recibida
por la antena 60 y encaminada hacia el receptor (RCTR) 62. El
receptor 62 filtra, amplifica, reduce la frecuencia y cuantiza la
señal RF, y proporciona la señal de banda base digitalizada al
demodulador (DEMOD) 64. La señal de banda base digitalizada es
desensanchada por el demodulador 64 y las salidas demoduladas del
demodulador 64 son proporcionadas al descodificador 66. El
descodificador 66 efectúa las funciones inversas de las funciones
de procesamiento de señales realizadas en la estación base 4, en
particular, las funciones de desintercalado, descodificación
convolutiva y verificación de CRC. Los datos descodificados se
proporcionan al sumidero 68 de datos. El hardware, como se ha
descrito anteriormente, tiene capacidad para transmitir
comunicaciones de datos y voz a través de la red CDMA.
Las funciones descritas anteriormente también
pueden ser realizadas por otras implementaciones. Por ejemplo, el
programador 12 de canales y el elemento 14 de selección pueden
incluirse en la estación base 4. La localización del programador 12
de canales y del elemento 14 de selección depende de si se desea un
procesamiento de programación centralizado o distribuido. Por
consiguiente, pueden tenerse en cuenta otras implementaciones de las
funciones descritas anteriormente, y que están comprendidas dentro
del ámbito de la presente invención.
Las transmisiones del enlace directo pueden
dividirse en dos clases. La primera clase contiene tareas no
programadas que, en la realización preferida, no se han programado
debido a la intolerancia a los retardos de procesamiento
adicionales. Esta clase incluye comunicaciones de voz y parte de los
sobregastos propios del sistema, tal como la señal piloto, la
información de radiobúsqueda y las confirmaciones de tráfico de
datos. La segunda clase abarca tareas programadas que pueden
tolerar retardos adicionales de procesamiento y de permanencia en
cola. Esta clase incluye la mayoría de las comunicaciones de datos
entre las células y las estaciones remotas 6. A esta segunda clase
se le pueden asignar velocidades altas.
Como se representa en la Fig. 1, las estaciones
remotas 6 están dispersas por toda la red CDMA y pueden comunicarse
con una o más células a la vez. Por consiguiente, el programador 12
de canales coordina las transmisiones de las tareas programadas y
no programadas a través de toda la red CDMA. La transmisión de las
tareas programadas por el enlace directo entre las células y las
estaciones remotas 6 es programada por el programador 12 de
canales, basándose en la disponibilidad de la capacidad del enlace
directo, para evitar la degradación en la transmisión de las tareas
programadas y no programadas, El programador 12 de canales se
encarga de la función de asignar los recursos disponibles a cada
usuario programado en la estación remota 6 dentro de la red CDMA
para optimizar, de esta manera, un conjunto de objetivos. Estos
objetivos incluyen (1) mejor utilización del enlace directo
transmitiendo tantas tareas programadas y no programadas como puedan
admitirse dentro de las limitaciones de capacidad del sistema, (2)
mejor calidad de la comunicación aumentando la tasa de transmisión
y, por lo tanto, reduciendo al mínimo el retardo de transmisión de
los datos y (3) asignación equitativa de recursos a todos los
usuarios programados basándose en un conjunto de prioridades. Los
objetivos se optimizan equilibrando una lista de factores que se
expondrá en detalle más adelante.
En la Fig. 3, se representa un diagrama de
bloques del programador 12 de canales de la presente invención. El
controlador 92 recopila la información pertinente de todas las
células de la red CDMA y programa las transmisiones de datos a alta
velocidad. El controlador 92 puede implementarse en un
microcontrolador, un microprocesador, un chip de procesamiento de
señales digitales (DSP) o un ASIC (Circuito Integrado Específico
para la Aplicación) programado para realizar la función según se
describe aquí. El controlador 92 se conecta con todos los elementos
14 de selección del controlador 10 de la estación base. El
controlador 92 recopila información relativa a la demanda del
enlace directo y la capacidad disponible en cada célula. La
información recopilada se almacena en el elemento 94 de memoria y
es recuperada por el controlador 92 cuando se necesita. El elemento
94 de memoria puede implementarse utilizando un elemento de
almacenamiento o uno cualquiera de los dispositivos de memoria
conocidos en la técnica, tales como los dispositivos de memoria RAM,
los circuitos de cierre u otros tipos de dispositivos de memoria.
El controlador 92 también se conecta con el elemento 96 de
temporización. El elemento 96 de temporización puede implementarse
con un contador que es dirigido por el reloj del sistema, un
oscilador incorporado que se sincroniza. con una señal externa o un
elemento de almacenamiento para recibir la temporización del
sistema desde una fuente externa. El elemento 96 de temporización
proporciona al controlador 92 las señales de temporización
necesarias para realizar la programación de tasas de transmisión en
el enlace directo. Las señales de temporización también permiten
al controlador 92 enviar la programación de las velocidades de
transmisión asignadas al elemento 14 de selección en el intervalo
adecuado.
En la Fig. 5 se representa el diagrama de flujo
del procedimiento de programación de tasas de transmisión en el
enlace directo. La primera etapa del procedimiento de programación,
etapa 200, incluye la recopilación de toda la información
pertinente necesaria para la asignación óptima de recursos a cada
usuario programado. La información pertinente puede incluir la
potencia máxima de transmisión disponible para cada célula, el
número de usuarios programados y no programados, la potencia de
transmisión de la tarea no programada de cada estación remota 6
durante los períodos de programación anteriores, la energía de
transmisión por bit para las tareas programadas de los períodos de
programación anteriores, la cantidad de datos que se van a programar
y transmitir a cada usuario, el conjunto de miembros activos de
cada estación remota 6 que indica las células con las cuales se
comunica la estación remota 6, la prioridad de los usuarios
programados y los canales de código disponibles para la transmisión
para cada célula. Cada uno de estos parámetros se expone en detalle
más abajo. Una vez que se ha recopilado la información de cada
célula, el programador 12 de canales asigna los recursos a los
usuarios programados basándose en la información recopilada y el
conjunto de objetivos mencionados anteriormente, en la etapa 202.
El recurso asignado puede adoptar la forma de una tasa de
transmisión asignada o una potencia de transmisión asignada.
Entonces, la potencia de transmisión asignada puede ser equiparada
con una tasa de transmisión asignada, basándose en la energía por
bit necesaria del usuario programado. La programación de las
velocidades de transmisión asignadas se envía, a continuación, a
cada estación remota 4 a la que se ha asignado una tasa de
transmisión en la etapa 204. Los datos se envían al elemento 14 de
selección y se transmiten a la estación remota 6, a la tasa de
transmisión asignada, después de una cantidad predeterminada de
tramas. El programador 12 de canales espera entonces, en la etapa
206, hasta el siguiente periodo de programación para volver a
empezar el ciclo de programación.
Como se ha indicado anteriormente, la asignación
de recursos puede realizarse por al menos dos realizaciones. En la
primera realización, el programador 12 de canales asigna una tasa de
transmisión de datos a cada usuario programado. Y, en la segunda
realización, el programador 12 de canales asigna una potencia de
transmisión a cada usuario programado.
En la primera realización, la asignación de
recursos a los usuarios programados, en la etapa 202 del diagrama
de flujo de la Fig. 5, se ilustra adicionalmente mediante el
diagrama de flujo representado en la Fig. 6. El programador 12 de
canales inicia el diagrama de flujo de la Fig. 6, después de haber
recopilado la información pertinente necesaria para la asignación
óptima de velocidades de transmisión de datos a los usuarios
programados. El programador 12 de canales empieza por la etapa 210.
En la primera etapa, el programador 12 de canales calcula la
potencia residual total disponible para cada célula de la red CDMA
en la etapa 212. La potencia residual total disponible para la
transmisión programada para cada célula se calcula de la siguiente
forma:
(1)P_{j} = P
_{máx,j} - P _{comp,j} - P
_{noprog,j}
siendo P_{j} la potencia residual
total disponible para la célula j, P_{max,j} la potencia máxima de
transmisión disponible para la célula j, P_{comp,j} la potencia
de compensación para la célula j, y P_{noprog,j} es la potencia
de transmisión prevista necesaria para las tareas no programadas en
la célula j. La potencia de compensación es un valor que permite a
las células compensar las variaciones de la potencia de transmisión
necesaria para las tareas programadas y no programadas dentro del
periodo de programación. La potencia de compensación puede
utilizarse también para el control de la potencia del enlace directo
de las tareas programadas. Más adelante, se proporciona una
exposición completa y detallada de cada uno de los términos de
potencia de la ecuación (1), y de la obtención de la ecuación
(1).
El programador 12 de canales crea, a
continuación, una lista de prioridades de todos los usuarios
programados, en la etapa 214. La lista de prioridades depende de
numerosos factores que se exponen en detalle más adelante. Los
usuarios programados se disponen según su prioridad relativa, es
decir, el usuario programado que presenta la prioridad más alta se
coloca en la parte superior de la lista y el usuario programado que
presenta la prioridad más baja se coloca en la parte inferior de la
lista. A continuación, el programador 12 de canales entra en un
bucle y asigna la capacidad disponible del enlace directo a los
usuarios programados, según la lista de prioridades.
En la primera etapa dentro del bucle de
asignación de velocidades de transmisión, el programador 12 de
canales selecciona el usuario programado que tiene la prioridad más
alta de la lista de prioridades, en la etapa 216. El programador 12
de canales identifica, entonces, las células que dan servicio a este
usuario programado. Estas células se indican en el conjunto de
miembros activos del usuario programado. En la realización ejemplar,
cada célula del conjunto de miembros activos se comunica con la
estación remota 6 por el canal de código primario. La transmisión
de datos a alta velocidad a través de los canales de código
secundarios puede realizarse a través de una o más células del
conjunto de miembros activos. El programador 12 de canales
selecciona en primer lugar las células en el conjunto de miembros
activos que van a brindar soporte a la transmisión de datos a alta
velocidad. Para cada célula seleccionada, el programador 12 de
canales calcula la tasa de transmisión máxima admisible para el
usuario programado, en la etapa 218. La tasa de transmisión máxima
admisible puede calcularse dividiendo la potencia residual total
disponible para la célula seleccionada por la energía por bit
necesaria para transmitir al usuario. Para asegurar que la potencia
de transmisión que se va a asignar a este usuario programado pueda
ser proporcionada por cada célula seleccionada, el programador 12 de
canales selecciona la tasa de transmisión mínima de la lista de
velocidades de transmisión máximas admisibles, en la etapa 220. La
tasa de transmisión mínima seleccionada se define como la tasa de
transmisión máxima para este usuario programado. A continuación, el
programador 12 de canales determina la cantidad de datos que se van
a transmitir al usuario programado, examinando el tamaño de la cola
de datos. El programador 12 de canales recomienda una tasa de
transmisión preferida, de acuerdo con el tamaño de la cola, en la
etapa 222. La tasa de transmisión preferida es la tasa de
transmisión mínima (o una velocidad inferior) necesaria para
transmitir los datos dentro del intervalo de programación.
El programador 12 de canales asigna una tasa de
transmisión de datos al usuario programado, basándose en la tasa de
transmisión preferida y la tasa de transmisión máxima; en la etapa
224. La tasa de transmisión asignada es la menor entre la tasa de
transmisión preferida y la tasa de transmisión máxima, también en
este caso, para mantener la conformidad con la potencia residual
total para las células seleccionadas. Una vez asignada una tasa de
transmisión de datos a este usuario programado, el programador 12 de
canales elimina el usuario programado de la lista de prioridades,
en la etapa 226. A continuación, en la etapa 228, se actualiza la
potencia residual total disponible para cada célula seleccionada,
para reflejar la potencia asignada al usuario programado que se
acaba de eliminar de la lista de prioridades. Entonces, el
programador 12 de canales determina en la etapa 230 si se ha
asignado una tasa de transmisión a todos los usuarios programados de
la lista de prioridades. Si la lista de prioridades no está vacía,
el programador 12 de canales regresa a la etapa 216 y asigna una
tasa de transmisión de datos al usuario programado que presenta la
siguiente prioridad más alta. El bucle de asignación se repite
hasta que la lista de prioridades no contiene ningún usuario
programado. Si la lista de prioridades está vacía, el procedimiento
de asignación termina en la etapa 232.
En la segunda realización, la asignación de
recursos a los usuarios programados, en la etapa 202 del diagrama
de flujo de la Fig. 5, se realiza asignando una potencia de
transmisión a cada usuario programado, En esta realización, las
etapas 210, 212 y 214 son las mismas que en la primera realización,
pero el bucle de asignación de velocidades de transmisión es
sustituido por un bucle de asignación de potencias de transmisión.
En la primera etapa dentro del bucle de asignación de potencias de
transmisión, el programador 12 de canales selecciona el usuario
programado que presenta la prioridad más alta de la lista de
prioridades. El programador 12 de canales selecciona, a
continuación, las células del conjunto de miembros activos que van a
prestar servicio a este usuario programado para la transmisión de
datos a alta velocidad. Para cada célula seleccionada, el
programador 12 de canales calcula la potencia de transmisión máxima
admisible para el usuario programado. Para asegurar que la potencia
de transmisión asignada a este usuario programado pueda ser
proporcionada por cada célula seleccionada, el programador 12 de
canales selecciona la potencia de transmisión mínima de la lista de
potencias de transmisión máximas admisibles. A continuación, el
programador 12 de canales recomienda una potencia de transmisión
preferida basándose en el tamaño de la cola. La potencia de
transmisión asignada es la menor entre la potencia de transmisión
mínima y la potencia de transmisión preferida. Entonces, la potencia
de transmisión asignada se envía al elemento 14 de selección, que
determina la tasa de transmisión
asignada basándose en la potencia de transmisión asignada y la energía por bit necesaria del usuario programado.
asignada basándose en la potencia de transmisión asignada y la energía por bit necesaria del usuario programado.
Una vez que se ha asignado una potencia de
transmisión a este usuario programado, el programador 12 de canales
elimina el usuario programado de la lista de prioridades. La
potencia residual total disponible para cada célula seleccionada se
actualiza, a continuación, para reflejar la potencia asignada al
usuario programado que se acaba de eliminar de la lista de
prioridades. Entonces, el programador 12 de canales determina si se
ha asignado una potencia de transmisión a todos los usuarios
programados de la lista de prioridades. Si la lista de prioridades
no está vacía, el programador 12 de canales asigna una potencia de
transmisión al usuario programado que presenta la siguiente
prioridad más alta. El bucle de asignación de potencias de
transmisión se repite hasta que la lista de prioridades no contiene
ningún usuario programado. Si la lista de prioridades está vacía, el
procedimiento de asignación termina.
En la segunda realización, el elemento 14 de
selección puede asignar nuevas velocidades de transmisión de datos
a los usuarios programados en cada trama del período de
programación, basándose en los cambios de la razón Eb/No necesaria
de los usuarios programados. Esto permite al elemento 14 de
selección mantener una comunicación de calidad de las tareas
programadas y no programadas, manteniendo la relación Eb/No
necesaria mientras se limita la potencia de transmisión necesaria a
la potencia de transmisión máxima disponible para las células.
La potencia residual total disponible para cada
célula seleccionada puede asignarse también a los usuarios
programados sin utilizar ningún bucle de asignación. Por ejemplo, la
potencia de transmisión total puede asignarse según una función de
ponderación. La función de ponderación puede basarse en la prioridad
de los usuarios programados y/o en algunos otros factores.
La lista de prioridades determina la asignación
de los recursos (por ejemplo, la potencia de transmisión) a los
usuarios programados. A un usuario programado que presenta una
prioridad más alta se le asignan más recursos que a otro que
presenta una prioridad más baja. Aunque es preferible asignar los
recursos en un orden basado en la prioridad de los usuarios
programados, esto no constituye una limitación necesaria. Los
recursos disponibles pueden asignarse según cualquier tipo de
orden, estando todos éstos comprendidos dentro del ámbito de la
presente invención.
La programación de tasas de transmisión en el
enlace directo puede realizarse de forma continua, periódica o
escalonada. Si la programación se realiza de forma continua o
periódica, el intervalo de programación se selecciona de tal forma,
que la potencia de transmisión de las células se utilice por
completo durante todo el período de programación, pero no sobrepase
la potencia de transmisión máxima disponible para cada célula. Este
objetivo puede alcanzarse mediante las realizaciones indicadas a
continuación. Es posible considerar otras realizaciones que
constituyen variantes o combinaciones de las realizaciones
siguientes y que están dentro del ámbito de la presente
invención.
En la primera realización, la programación (o
asignación de recursos) se realiza en cada trama. Esta realización
permite al programador 12 de canales ajustar dinámicamente la
potencia de transmisión necesaria para las tareas programadas en
cada trama, a fin de utilizar por completo la potencia residual
total disponible para cada célula en la red. Se necesita más
procesamiento para asignar los recursos en cada trama. Asimismo, se
necesita más sobregasto del sistema para transmitir, en cada trama,
la información de programación necesaria a cada usuario
programado.
En la segunda realización, la programación se
realiza cada K tramas, siendo K un entero superior a uno. En cada
intervalo de programación, el programador 12 de canales asigna la
cantidad máxima de recursos para cada tarea programada. En la
realización ejemplar, puede calcularse la cantidad máxima de
recursos asignados, suprimiendo la potencia de compensación,
P_{comp,j} de la ecuación (1) y/o utilizando una predicción baja
de la potencia de transmisión necesaria, ^P_{noprog,j} para las
tareas no programadas. Como alternativa, la cantidad máxima de
recursos asignados puede calcularse utilizando un valor superior al
valor concreto de P_{max,j} en la ecuación (1). La programación
de las velocidades de transmisión asignadas se transmite a los
usuarios programados una vez por cada periodo de programación. Las
transmisiones de datos a las velocidades de transmisión asignadas
se producen después de un número predeterminado de tramas, como se
expondrá más adelante. La cantidad máxima de recursos adjudicada
para las tareas programadas es asignada por el programador 12 de
canales para todo el período de programación. Si durante un período
de programación la potencia residual total disponible para las
células no admite la transmisión de datos a las velocidades de
transmisión asignadas, el programador 12 de canales puede efectuar
la transmisión de datos a velocidades de transmisión más bajas.
La segunda realización presenta la ventaja de
que requiere menos sobregasto del sistema para transmitir la
programación de las velocidades de transmisión asignadas a los
usuarios programados. En la primera realización, la programación de
las velocidades asignadas se transmite en cada trama a los usuarios
programados. Una parte de la potencia de transmisión disponible se
asigna así a este sobregasto. En la segunda realización, la
programación de las velocidades de transmisión asignadas se
transmite una vez en cada período de programación a los usuarios
programados. Por ejemplo, si el intervalo de programación es de diez
tramas, la segunda realización necesita un poco más de 1/10 del
sobregasto de la primera realización, manteniendo a la vez una
utilización eficaz del enlace directo.
Alternativamente, en una tercera realización, la
programación de la tasa de transmisión en enlace directo puede ser
escalonada. En esta realización, la programación puede ser
desencadenada por ciertos sucesos. Por ejemplo, el programador 12
de canales puede realizar la programación de las tasas de
transmisión en el canal directo siempre que se reciba una petición
de transmisión de datos a alta velocidad o cada vez que finalice
una transmisión programada de datos a alta velocidad a la estación
remota 6. El programador 12 de canales conoce la cantidad de datos
a transmitir a cada estación remota 6 y la tasa de transmisión
asignada. De esta forma, el programador 12 de canales puede
determinar cuándo ha finalizado la transmisión de datos a alta
velocidad. Cuando una transmisión programada a la estación remota 6
termina, el programador 12 de canales puede realizar la
programación y asignar los recursos del enlace directo a otras
estaciones remotas 6. La tasa de transmisión asignada se transmite a
las estaciones remotas 6 a las cuales se ha asignado una tasa de
transmisión.
El programador 12 de canales puede realizar la
programación de tasas de transmisión en el enlace directo para
todas las células de la red CDMA. Esta implementación permite al
programador 12 de canales programar con eficacia la transmisión de
datos a alta velocidad para las estaciones remotas 6 que están
experimentando una transferencia con continuidad y que se están
comunicando con varias células. La programación para toda la red es
más compleja, debido a las diversas interacciones entre las células
y las estaciones remotas 6. Para simplificar la programación, las
tareas programadas pueden dividirse en dos categorías concretas: las
tareas programadas para las estaciones remotas 6 que están
experimentando una transferencia con continuidad y las tareas
programadas para las estaciones remotas 6 que no están
experimentando ninguna transferencia con continuidad. Mediante esta
implementación, la programación de tasas de transmisión en el
enlace directo para las estaciones remotas 6 que se están
comunicando sólo con una célula puede realizarse en el ámbito de la
célula. Las estaciones remotas 6 que se están comunicando con varias
células pueden ser programadas por el programador 12 de canales. La
presente invención es aplicable a todas las implementaciones de la
programación de tasas de transmisión en el enlace directo,
incluida la programación centralizada, la programación distribuida y
combinaciones cualesquiera de ambas.
En la primera realización de la rutina de
asignación de recursos descrita anteriormente, en la que la
asignación de recursos se realiza en cada trama, los recursos
pueden reasignarse durante el período de programación para ajustar
la demanda del enlace directo a la potencia de transmisión
disponible. Aunque los recursos se asignan de trama en trama, el
retardo de programación tal vez ha determinado que la asignación de
recursos sea inferior a la óptima. Durante el retardo de
programación, el estado del sistema puede haber cambiado. Asimismo,
las previsiones iniciales tal vez no hayan sido precisas y pueden
requerir alguna modificación.
En la segunda realización de la rutina de
asignación de recursos, en la que la asignación de recursos se
realiza cada K tramas, los recursos también pueden reasignarse
durante el período de programación. En la implementación ejemplar
de la segunda realización, la transmisión de datos se realiza a la
tasa de transmisión asignada para todo el período de programación,
sin utilizar la rutina de reasignación de recursos. De esta forma,
la rutina de programación se simplifica, aunque se pueden producir
cortes temporales surgidos cuando la potencia de transmisión
necesaria sobrepase la potencia de transmisión máxima disponible
para la célula. En la implementación preferida, los recursos se
reasignan de trama en trama para reducir al mínimo los cortes
temporales.
Si durante el periodo de programación la
potencia residual total para las células no permite las
transmisiones de datos a las velocidades de transmisión asignadas,
el programador 12 de canales puede determinar que las transmisiones
de datos se realicen a velocidades de transmisión más bajas. Para
cada trama en la que la potencia residual total para la célula es
inadecuada para atender la demanda de las tareas programadas y no
programadas, el programador 12 de canales determina la magnitud del
incremento de la demanda de enlace directo y los recursos del
enlace directo disponibles, y asigna velocidades de transmisión más
bajas para algunos o todos los usuarios programados, de tal forma
que la potencia de transmisión necesaria para las células no
sobrepase la potencia de transmisión máxima disponible para las
células. En la realización ejemplar, las velocidades de transmisión
más bajas se denominan "velocidades de transmisión temporales"
y se utilizan sólo para una trama. Para las tramas subsiguientes
del período de programación, las velocidades de transmisión
asignadas son utilizadas también, a menos que sean modificadas,
nuevamente, por el programador 12 de canales. En la realización
ejemplar, la reasignación de recursos se realiza de trama en trama
para asegurar que la potencia de transmisión necesaria para las
tareas programadas y no programadas de cada célula sea inferior a la
potencia de transmisión máxima disponible para las células. La
reasignación de recursos puede realizarse mediante varias
realizaciones, dos de las cuales se describirán a continuación.
También pueden considerarse otras realizaciones que están dentro del
ámbito de la presente invención.
En una primera realización de la rutina de
reasignación de recursos, que es complementaría a la primera
realización de la rutina de asignación de recursos descrita
anteriormente, le reasignación de recursos se realiza mediante la
reasignación de velocidades de transmisión. Esta realización se
ilustra en el diagrama de flujo de la Fig. 7. El programador 12 de
canales empieza por la etapa 240. En la primera etapa, en la etapa
242, el programador 12 de canales crea una lista de las células de
la red en las que la potencia de transmisión necesaria para las
tareas programadas y no programadas sobrepasa la potencia de
transmisión disponible para la célula. El programador 12 de canales
calcula, a continuación, la potencia residual total disponible para
cada célula de la lista de células, empleando la ecuación (1), en
la etapa 244. Entonces, el programador 12 de canales crea la lista
de prioridades de todos los usuarios programados que se están
comunicando por lo menos con una célula de la lista de células y a
los que se les ha asignado una tasa de transmisión para el período
de programación actual, en la etapa 246. Los usuarios programados
en la lista de prioridades se denominan "usuarios programados
afectados". Entonces, el programador 12 de canales entra en un
bucle y reasigna la tasa de transmisión de algunos o todos los
usuarios programados afectados, según la lista de prioridades y la
lista de células.
En la primera etapa del bucle de reasignación de
velocidades de transmisión, el programador 12 de canales selecciona
el usuario programado afectado que presenta la prioridad más alta,
en la etapa 248. A continuación, el programador 12 de canales
identifica las células que prestan servicio al usuario programado
afectado en la transmisión de datos a alta velocidad. Estas células
se denominan "células seleccionadas". A continuación, el
programador 12 de canales calcula la tasa de transmisión máxima
admisible del usuario programado afectado para cada célula
seleccionada, en la etapa 250. Para asegurar que la potencia de
transmisión necesaria para este usuario programado pueda ser
proporcionada por cada una de las células seleccionadas, el
programador 12 de canales selecciona la tasa de transmisión mínima
de la lista de velocidades de transmisión máximas admisibles y la
tasa de transmisión asignada, en la etapa 252. La tasa de
transmisión mínima seleccionada se define como la tasa de
transmisión temporal. En la realización preferida, la tasa de
transmisión temporal sólo se asigna al usuario programado para la
próxima trama, en la etapa 254. El usuario programado afectado se
elimina de la lista de prioridades en la etapa 256. A continuación,
en la etapa 258, se actualiza la potencia residual total disponible
para cada célula seleccionada, para que refleje la potencia asignada
al usuario programado afectado que se acaba de eliminar de la lista
de prioridades. El programador 12 de canales actualiza, entonces,
la lista de células y elimina las células para las cuales la
potencia residual total es cero, en la etapa 260. A continuación,
el programador 12 de canales determina si la lista de células está
vacía, en la etapa 262. Si la lista de células no está vacía, el
programador 12 de canales determina si la lista de prioridades está
vacía, en la etapa 264. Si la lista de prioridades no está vacía, el
programador 12 de canales vuelve a la etapa 248 y reasigna una tasa
de transmisión de datos al usuario programado afectado que presenta
la siguiente prioridad más alta. El bucle de reasignación de
velocidades de transmisión continúa hasta que la lista de células o
la lista de prioridades estén vacías. Si la lista de células o la
lista de prioridades están vacías, el procedimiento de reasignación
de velocidades de transmisión termina en la etapa 266.
En la segunda realización, que es complementaria
a la segunda realización de la rutina de asignación de recursos
descrita anteriormente, la reasignación de recursos se realiza
mediante la reasignación de potencias de transmisión. En esta
realización, las etapas 240, 242 y 244 son las mismas que en la
primera realización, pero el bucle de reasignación de velocidades
de transmisión es sustituido por un bucle de reasignación de
potencias de transmisión. En la primera etapa del bucle de
reasignación de potencias de transmisión, el programador 12 de
canales crea una lista de células de las células de la red en las
que la potencia de transmisión necesaria para las tareas
programadas y no programadas sobrepasa la potencia de transmisión
disponible para la célula. El déficit de potencia se define como la
cantidad de potencia de transmisión que necesita una célula menos la
potencia de transmisión disponible para la célula. A continuación,
el programador 12 de canales crea la lista de prioridades de todos
los usuarios programados que se están comunicando por lo menos con
una célula de la lista de células y a los que se les ha asignado
una potencia de transmisión para el período de programación actual.
Los usuarios programados de la lista de prioridades se denominan
"usuarios programados afectados". El programador 12 de canales
entra, entonces, en un bucle y reasigna la potencia de transmisión
de algunos o todos los usuarios programados afectados según la lista
de prioridades y la lista
de células.
de células.
En la primera etapa del bucle de reasignación de
potencias de transmisión, el programador 12 de canales selecciona
el usuario programado afectado que presenta la prioridad más baja. A
continuación, el programador 12 de canales identifica las células
que prestan servicio al usuario programado afectado en la
transmisión de datos a alta velocidad y reasigna la potencia de
transmisión para reducir el déficit de potencia. La potencia de
transmisión reasignada se envía al elemento 14 de selección que
determina la tasa de transmisión temporal basándose en la potencia
de transmisión reasignada y la energía por bit necesaria del usuario
programado afectado. El usuario programado afectado se elimina,
entonces, de la lista de prioridades y el déficit de potencia de
cada célula seleccionada se actualiza para reflejar la potencia
recuperada. A continuación, el programador 12 de canales actualiza
la lista de células y elimina las células que no experimentan
déficit de potencia. Si la lista de células y la lista de
prioridades no están ambas vacías, el programador 12 de canales
reasigna la potencia de transmisión del usuario programado afectado
que presenta la siguiente potencia más baja. El bucle de
reasignación de potencias de transmisión continúa hasta que la
lista de células o la lista de prioridades estén vacías. Si la
lista de células o la lista de prioridades están vacías, el
procedimiento de reasignación de potencias de transmisión
termina.
La reasignación de recursos realizada en cada
trama del período de programación permite al programador 12 de
canales asignar dinámicamente los recursos del enlace directo en
cada trama. El sobregasto adicional del sistema necesario para
transmitir el programa de las velocidades de transmisión temporales
es mínimo, puesto que, en cada trama, sólo se reasigna la tasa de
transmisión de una fracción de los usuarios programados. En
realidad, sólo se efectúa la reasignación para la cantidad justa de
usuarios programados que permite que todas las células de la red
transmitan a una potencia que es inferior a la potencia de
transmisión máxima disponible para las células.
La transmisión y la recepción de datos a la tasa
de transmisión temporal pueden realizarse mediante numerosas
realizaciones, tres de las cuales se describirán a continuación. Es
posible considerar otras realizaciones, que se hallan dentro del
ámbito de la presente invención. En la implementación ejemplar de
estas realizaciones, la transmisión de datos a alta velocidad tiene
lugar a través de varios canales de código. El concepto de
utilización de varios canales de código y de conjuntos de canales de
código para la transmisión de datos a alta velocidad se describe de
forma detallada más adelante. En esencia, la tasa de transmisión
asignada por el programador 12 de canales a cada estación remota 6
se equipara con un conjunto de canales de código. La identidad de
los canales de código asignados se transmite a cada estación remota
6. Cada estación remota 6 recibe los datos transmitidos por los
canales de código asignados para cada trama en el período de
programación. En la transmisión de datos a la tasa de transmisión
temporal, se utiliza un subconjunto de los canales de código
asignados.
En la primera realización, las velocidades de
transmisión temporales se transmiten por los canales de código
primario a los usuarios programados afectados de las estaciones
remotas 6. Simultáneamente, en la misma trama, se transmiten datos
a los usuarios programados afectados a las velocidades de
transmisión temporales. La identidad del subconjunto se transmite a
la estación remota 6 en cada trama en la que la transmisión de datos
tiene lugar a la tasa de transmisión temporal. Las estaciones
remotas 6 demodulan el canal de código primario y los canales de
código secundario asociados a las velocidades de transmisión
asignadas. Las estaciones remotas 6 conservan, entonces, los datos
recibidos por los canales de código secundario asociados a las
velocidades de transmisión temporales y rechazan el resto de
datos.
En cada trama dentro del periodo de
programación, cada usuario programado recibe la transmisión de datos
a la tasa de transmisión asignada. Para cada trama, el usuario
programado verifica que la tasa de transmisión no haya sido
reasignada. Si el usuario programado determina que la transmisión de
datos ha tenido lugar a la tasa de transmisión temporal, el usuario
programado conserva la porción de datos recibida a la tasa de
transmisión temporal y rechaza el resto de datos. Tal vez sea
necesario almacenar los datos recibidos durante una trama para que
el usuario programado pueda determinar qué subconjunto de los datos
recibidos es válido, debido al retardo en el procesamiento del canal
de código primario.
En la segunda realización, las velocidades de
transmisión temporales se transmiten por los canales de código
primario a los usuarios programados afectados en las estaciones
remotas 6. La transmisión de datos a la tasa de transmisión
temporal tiene lugar dos tramas más tarde, una vez que las
estaciones remotas 6 han recibido las velocidades de transmisión
temporales y configurado el hardware para recibir las transmisiones
de datos a las velocidades de transmisión temporales. Esta
realización presenta un retardo de procesamiento adicional, pero
reduce al mínimo el requisito de almacenamiento temporal en memoria
de la estación remota 6. No obstante, esta forma de realización
ahorra potencia de la batería de la estación remota 6, puesto que
sólo se demodulan y descodifican los canales de código que realizan
la transmisión de datos a alta velocidad. Sin embargo, debido al
retardo de programación, la asignación dinámica de recursos no
resulta óptima. Además, el retardo de programación puede provocar
un aumento del requisito de potencia de compensación en la ecuación
(1).
\newpage
Por último, en la tercera realización, las
estaciones remotas 6 demodulan todos los canales de código
secundario asociados con la tasa de transmisión asignada y realizan
la verificación CRC de las tramas de canal de código recibidas. Las
estaciones remotas 6 conservan entonces las porciones de datos de
las tramas de canal de código que no contienen ningún error de trama
y rechazan las tramas de canal de código que contienen errores de
trama.
\vskip1.000000\baselineskip
Como se ha indicado anteriormente, la potencia
de transmisión necesaria para las tareas no programadas, tal como la
comunicación de voz, varía a lo largo del tiempo, pero se asigna,
previa demanda, a las estaciones remotas solicitantes 6. Para
mantener un nivel aceptable de calidad de la señal, la potencia de
transmisión total necesaria para cada célula debería ser inferior a
la potencia de transmisión máxima disponible para la célula, Por
consiguiente, la potencia de transmisión total necesaria para cada
célula debería cumplir la ecuación siguiente:
en la
que,
P_{noprog,j} = potencia de transmisión
necesaria de la célula j-ésima para las tareas no programadas
durante el siguiente periodo de programación,
N_{j} = número de usuarios programados que se
van a programar en la j-ésima célula,
P_{ij} = potencia de transmisión necesaria del
i-ésimo usuario programado en la j-ésima célula, y
P_{max,j} = potencia de transmisión máxima
disponible para la j-ésima célula.
\vskip1.000000\baselineskip
La potencia de transmisión total necesaria para
cada célula debería permanecer por debajo de la potencia de
transmisión máxima disponible para la célula durante todo el periodo
de programación, para evitar la degradación inesperada en la
transmisión de las tareas programadas y no programadas. La potencia
de transmisión máxima disponible para cada célula puede diferir de
célula en célula, aunque el límite superior viene regulado por la
FCC y por cuestiones de red relativas a la interferencia con las
células adyacentes. El objetivo del programador 12 de canales es
programar la transmisión de las tareas programadas, de tal forma que
la potencia de transmisión durante todo el período de programación
se aproxime a la potencia de transmisión máxima sin
sobrepasarla.
En un sistema CDMA que cumple la norma
IS-95A, la potencia de transmisión media de una
célula se rebaja con respecto a la potencia de transmisión máxima
para mantener una capacidad de reserva. La capacidad de reserva
proporciona un margen para utilizar el mecanismo de control dinámico
de la potencia en el enlace directo, que es necesario, teniendo en
cuenta la movilidad de la estación remota 6. La capacidad de reserva
también permite adaptarse a las variaciones de la potencia de
transmisión necesaria para las tareas no programadas, tales como
las variaciones ocasionadas por los cambios en la magnitud de la
actividad vocal, durante el período de programación. Si se tiene en
cuenta la potencia de compensación, la ecuación (2) se convierte en
la siguiente:
Como se ha indicado anteriormente, la potencia
de compensación es necesaria para asimilar las variaciones
dinámicas de las tareas no programadas. Es necesario utilizar la
célula a una potencia de transmisión media que sea inferior a la
potencia de transmisión máxima, para proporcionar una comunicación
de calidad de las tareas programadas y no programadas. Esta
potencia de compensación asegura la disponibilidad de la potencia
de transmisión durante el periodo de alta demanda (por ejemplo, de
gran actividad vocal). La potencia de compensación también
representa una infrautilización del enlace directo durante la mayor
parte del tiempo (por ejemplo, durante un período de actividad
vocal normal o baja). Se consigue una utilización eficaz del enlace
directo, cambiando dinámicamente la potencia de transmisión de las
tareas programadas para compensar el incremento o la reducción de la
potencia de transmisión necesaria para las tareas no
programadas.
Para satisfacer la restricción impuesta por la
ecuación (3), el programador 12 de canales necesita determinar la
potencia de transmisión necesaria para las tareas no programadas de
cada célula en el periodo de programación siguiente. La potencia de
transmisión necesaria para las tareas no programadas viene
determinada predominantemente por la magnitud de la actividad vocal
y las condiciones del canal. Por consiguiente, la potencia de
transmisión necesaria no puede ser determinada con una precisión
exacta, debido al carácter impredecible de la voz y las condiciones
del canal. La potencia de transmisión necesaria para las tareas no
programadas puede predecirse calculando el valor medio de la
potencia efectiva transmitida para las tareas no programadas de
periodos de programación anteriores. La potencia de transmisión
prevista para las tareas no programadas, denotada por
P_{noprog,j}, es utilizada después en los cálculos de
potencia subsiguientes.
La potencia de transmisión necesaria, P_{ij},
para las tareas programadas puede predecirse determinando la
energía de transmisión por bit necesaria para alcanzar el nivel de
rendimiento necesario y la tasa de transmisión para cada usuario
programado en la estación remota 6. Cada estación remota 6 requiere
una energía de transmisión por bit distinta que depende de la
situación de la estación remota 6 dentro de la red CDMA y las
condiciones del canal. Por ejemplo, la estación remota 6a (véase la
Fig 1) situada cerca de la sede celular (es decir, cerca de la
estación base 4c que presta servicio a la célula) experimenta una
menor pérdida de trayectoria y, por consiguiente, puede necesitar
menos energía de transmisión por bit para alcanzar el nivel de
rendimiento necesario. Por el contrario, la estación remota 6c
situada en el borde de la célula puede necesitar más energía de
transmisión por bit para alcanzar el mismo nivel de rendimiento.
Para cada usuario programado, el elemento 14 de selección situado
en el controlador 10 de la estación base conoce la potencia de
transmisión anterior P_{ij} y la tasa de transmisión anterior
R_{ij}. Estas dos mediciones se utilizan para calcular la energía
por bit anterior según la ecuación g_{ij} = p_{ij}/R_{ij}. A
continuación, puede determinarse la energía media por bit,
g_{ij}, calculando el promedio estadístico de g_{ij}. Por
ejemplo, la energía media por bit puede definirse como el valor
medio de los cuatro últimos valores calculados de g_{ij}. Una vez
conocida la energía media por bit de las transmisiones previas, el
programador 12 de canales predice la potencia de transmisión
necesaria, p_{ij}, para las tareas programadas del período de
programación siguiente, como p_{ij} = g_{ij} * R_{ij}, siendo
R_{ij} la tasa de transmisión asignada para la tarea programada.
Por lo tanto, la ecuación que el programador 12 de canales debería
satisfacer cuando efectúa la asignación de recursos es la
siguiente:
La potencia de transmisión del enlace directo
para la transmisión de datos a cada estación remota 6 se ajusta
para mantener el nivel de rendimiento necesario. El mecanismo de
control de potencia del enlace directo puede implementarse mediante
uno cualquiera entre numerosos procedimientos. Por ejemplo, para la
comunicación de voz a través del enlace directo, la estación remota
6 determina si una trama de canal de código recibida contiene
errores, Si se halla un error de trama, la estación remota 6 envía
un mensaje de bit indicador de error (BIE) a la célula, en el que
se solicita un incremento de la potencia de transmisión. Entonces,
la célula incrementa la potencia de transmisión hasta que no se
produce ningún error de trama. Por otra parte, la célula puede
calcular un promedio estadístico de la tasa de errores en tramas
(TET) y variar la potencia de transmisión en función de la TET.
Estos dos procedimientos pueden utilizarse también para el control
de potencia del enlace directo en la transmisión de las tareas
programadas. En un tercer procedimiento, el demodulador 64 de la
estación remota 6 calcula la relación señal-ruido
basándose en la medición de la señal recibida. A continuación, la
estación remota 6 transmite un mensaje a la célula, en el que
solicita un incremento o una reducción de la potencia de
transmisión, según el cálculo de la relación
señal-ruido. El ámbito de la presente invención es
igualmente aplicable a todos los procedimientos que puedan
utilizarse para determinar la energía por bit necesaria para la
transmisión de datos.
La implementación y la utilización de la
transmisión del BIE se dan a conocer en la patente estadounidense
nº 5.568.483, titulada "METHOD AND APPARATUS FOR THE FORMATTING OF
DATA FOR TRANSMISSION" ["PROCEDIMIENTO Y APARATO PARA EL
FORMATEO DE DATOS PARA SU TRANSMISIÓN"], transferida al
cesionario de la presente invención e incorporada aquí por
referencia. Además, la utilización del control de potencia del
enlace directo se expone en la patente estadounidense nº
08/283.308, titulada "METHOD AND APPARATUS FOR CONTROLLING POWER
IN A VARIABLE RATE COMMUNICATION SYSTEM" ["PROCEDIMIENTO Y
APARATO PARA CONTROLAR LA POTENCIA EN UN SISTEMA DE COMUNICACIÓN DE
VELOCIDAD VARIABLE"], presentada el 29 de julio de 1994, la
patente estadounidense nº 08/414.633, titulada "METHOD AND
APPARATUS FOR PERFORMING FAST FORWARD POWER CONTROL IN A MOBILE
COMMUNICATION SYSTEM" ["PROCEDIMIENTO Y APARATO PARA REALIZAR
EL CONTROL RÁPIDO DE POTENCIA DIRECTA EN UN SISTEMA DE COMUNICACIÓN
MÓVIL"], presentada el 31 de marzo de 1995, la patente
estadounidense nº 08/559.386, titulada también "METHOD AND
APPARATUS FOR PERFORMING FAST FORWARD POWER CONTROL IN A MOBILE
COMMUNICATION SYSTEM", presentada el 15 de noviembre de 1995, la
patente estadounidense nº 08/722.763, titulada "METHOD AND
APPARATUS FOR MEASURING LINK QUALITY IN A SPREAD SPECTRUM
COMMUNICATION SYSTEM" ["PROCEDIMIENTO Y APARATO PARA MEDIR LA
CALIDAD DEL ENLACE EN UN SISTEMA DE COMUNICACIÓN DE ESPECTRO
ENSANCHADO"], presentada el 27 de septiembre de 1996 y la
patente estadounidense nº 08/710.335, titulada "METHOD AND
APPARATUS FOR PERFORMING DISTRIBUTED FORWARD POWER CONTROL"
["PROCEDIMIENTO Y APARATO PARA REALIZAR EL CONTROL DE POTENCIA
DIRECTA DISTRIBUIDA"], presentada el 16 de septiembre de 1996,
que se han transferido al cesionario de la presente invención.
El programador 12 de canales asigna los recursos
del enlace directo para los usuarios programados de cada célula, de
tal forma que la ecuación (4) se cumpla para todas las células de la
red. La potencia de transmisión real necesaria para las tareas no
programadas durante el periodo de programación siguiente puede ser
superior o inferior a la potencia de transmisión prevista. La
calidad y la eficacia de la comunicación dependen de la precisión
de la predicción de la potencia de transmisión necesaria durante el
periodo de programación presente. Una predicción errónea por
defecto da por resultado una potencia inadecuada para transmitir la
demanda adicional de enlace directo (por ejemplo, un incremento de
la demanda debido al incremento de la actividad vocal) si no es
posible reasignar los recursos. Por el contrario, una predicción
conservadora por exceso de la potencia de transmisión necesaria da
por resultado la infrautilización del enlace directo. La precisión
de la predicción de la potencia de transmisión necesaria para las
tareas no programadas mejora si la predicción se realiza en un
momento lo más aproximado posible al momento en que se va a utilizar
dicha predicción.
\vskip1.000000\baselineskip
En un momento dado cualquiera, es posible que
todas las estaciones remotas 6 de una red CDMA estén experimentando
una transferencia con continuidad entre las células. Cada estación
remota 6 que experimenta una transferencia con continuidad se
comunica con dos o más células simultáneamente. La utilización de la
transferencia con continuidad en el sistema CDMA se expone en
detalle en la patente estadounidense nº 5.267.261 mencionada
anteriormente.
Cuando se asignan recursos a una estación remota
6 que está experimentando una transferencia con continuidad, el
programador 12 de canales se asegura de que cada célula que
participa en la transferencia con continuidad satisfaga la
restricción de la ecuación (4). Al principio de cada intervalo de
programación, los elementos 14 de selección envían el conjunto de
miembros activos de cada estación remota 6 de la red CDMA al
programador 12 de canales. El conjunto de miembros activos contiene
la lista de todas las células que se están comunicando con la
estación remota 6. En la realización ejemplar, cada célula del
conjunto de miembros activos se comunica con la estación remota 6
por el canal de código primario. La transmisión de datos a alta
velocidad por los canales de código secundario puede realizarse a
través de una o más células del conjunto de miembros activos. El
programador 12 de canales selecciona en primer lugar las células que
van a dar soporte a la transmisión de datos a alta velocidad. Para
cada célula seleccionada, el programador 12 de canales calcula la
cantidad máxima de recursos asignados que puede admitir la célula.
La cantidad máxima de recursos asignados de todas las células
seleccionadas del conjunto de miembros activos forma una lista de
los posibles recursos asignados. Puesto que la ecuación (4) debe
cumplirse para todas las células seleccionadas, la cantidad mínima
de recursos asignados de la lista de la cantidad máxima de recursos
asignados cumple la restricción de la ecuación (4) para todas las
células. Por lo tanto, la cantidad máxima de recursos que puede
asignarse a una estación remota 6 en particular es la cantidad
mínima de la lista de cantidades máximas de recursos asignados.
\vskip1.000000\baselineskip
El procedimiento y el aparato para la
programación de tasas de transmisión en el enlace directo pueden
aplicarse a cualquier sistema de comunicación capaz de transmitir
datos a una velocidad variable. Por ejemplo, la programación es
aplicable a un sistema CDMA, un sistema GLOBALSTAR, un sistema de
acceso múltiple por división del tiempo (TDMA) o un sistema de
acceso múltiple por división de la frecuencia (FDMA). La aplicación
a un sistema CDMA u otro tipo de sistemas de comunicación de
velocidad variable, mediante la utilización del concepto de
conjuntos de canales de código, que se expondrá más adelante, u
otras realizaciones, están comprendidas dentro del ámbito de la
presente invención.
Un sistema CDMA que cumple la norma
IS-95A utiliza ensanchamiento mediante modulación
por desplazamiento de fase en cuadratura (QPSK) en el enlace
directo. En la estación base 4, se proporciona el mismo flujo de
datos a los moduladores I y Q. Las señales moduladas I y Q se
combinan y transmiten. En la estación remota 6, el demodulador 64
demodula la señal recibida y proporciona los componentes I y Q. Los
componentes se combinan para obtener la salida demodulada. Cuando
se utiliza el ensanchamiento por QPSK de esta manera, el ancho de
banda de 1,2288 MHz de un sistema CDMA que cumple la norma
IS-95A contiene 64 canales de código, siendo cada
canal de código capaz de transmitir a una velocidad de símbolos de
19,2 Ksps.
El número de canales de código puede duplicarse
proporcionando a los moduladores I y Q diferentes flujos de datos
en la estación base 4 y no combinando las salidas de los moduladores
I y Q en la estación remota 6. En esta modalidad, se proporciona un
flujo de datos al modulador I y se proporciona un segundo flujo de
datos al modulador Q en la estación base 4. En la estación remota
6, los componentes I y Q se descodifican individualmente. Por lo
tanto, los 64 canales de código del sistema CDMA
IS-95A se duplican dando por resultado 128 canales
de código.
Como alternativa, el número de canales de código
del sistema CDMA puede aumentarse incrementando el ancho de banda
del sistema. Si se incrementa el ancho de banda del sistema hasta
2,4576 MHz (por ejemplo, combinando segmentos de frecuencia
adyacentes de 1,2288 MHz de anchura) se puede duplicar el número de
canales de código. Además, si se duplica el ancho de banda del
sistema y se proporcionan flujos de datos diferentes a los
moduladores I y Q, se puede cuadruplicar el número de canales de
código. La presente invención es aplicable a un sistema CDMA, o a
cualquier sistema de transmisión a velocidad variable,
independientemente del número de canales de código.
Según la implementación de hardware y la
definición del sistema, los canales de código primario y los canales
de código secundario, que se describirán en profundidad más
adelante, pueden definirse a partir de un grupo de canales de
código comunitarios, o bien pueden ser canales diferenciados. Por
ejemplo, un sistema puede contener 128 canales de código y cada
canal de código puede utilizarse como un canal de código primario o
un canal de código secundario, según cómo se asigna el canal de
código. Un canal de código que ha sido asignado como canal de
código primario no es asignado como canal de código secundario. Por
otra parte, los canales de código primario y secundario pueden
seleccionarse a partir de listas diferentes. Por ejemplo, pueden
crearse 64 canales de código primario y 64 canales de código
secundario a partir del componente I y del componente Q,
respectivamente, de la señal sometida a modulación por QPSK. La
presente invención puede aplicarse independientemente de cómo se
hayan definido los canales de código primario y código
secundario.
Los canales de código secundario pueden ser de
varios tipos, y cada tipo puede presentar una capacidad de
transmisión igual o diferente a la del canal de código primario. Por
ejemplo, los canales de código secundario pueden consistir en
canales de código que presentan la misma capacidad de transmisión de
19,2 Ksps que el canal de código primario. Además, los canales de
código secundario pueden consistir en canales que presentan una
alta capacidad de transmisión (por ejemplo, por encima de 19,2 Ksps)
y son capaces de transmitir datos a velocidades variables. Uno de
dichos canales de alta capacidad de transmisión se da a conocer en
la solicitud de patente estadounidense nº ____ , titulada "METHOD
AND APPARATUS FOR PROVIDING HIGH SPEED DATA IN A SPREAD SPECTRUM
COMMUNICATION SYSTEM (FAT PIPE)" ["PROCEDIMIENTO Y APARATO PARA
PROPORCIONAR DATOS A ALTA VELOCIDAD EN UN SISTEMA DE COMUNICACIÓN
DE ESPECTRO ENSANCHADO (TUBO GRUESO)"], presentada el 10 de
diciembre de 1996, transferida al cesionario de la presente
invención e incluida en la presente memoria a título de referencia.
La presente invención es aplicable a los canales de cualquier tipo y
capacidad de transmisión.
La tasa de transmisión máxima que puede
asignarse a los usuarios programados depende de una serie de
cuestiones. La capacidad del enlace directo es limitada y uno de
los objetivos del sistema es utilizar toda la capacidad disponible.
En un caso simple en el que la red CDMA contiene una célula y una
estación remota 6, toda la capacidad disponible se asigna a la
estación remota 6, toda vez que se solicita. Esto provoca un retardo
de transmisión mínimo. En una situación más complicada, que
asimismo refleja mejor la red CDMA real, muchas estaciones 6
compiten por los recursos disponibles. Entre las estaciones remotas
6 que compiten, el programador 12 de canales asigna primero los
recursos a la estación remota 6 que presenta la prioridad más alta.
Si se asigna una gran parte de los recursos disponibles a esta
estación remota 6, entonces habrá un gran número de estaciones
remotas 6 que esperan su turno. Por consiguiente, para satisfacer
el objetivo del sistema de una asignación equitativa de recursos, la
asignación de recursos se limita a un rango predeterminado.
La transmisión de datos desde una célula hasta
la estación remota 6 se produce a través de uno o más canales de
código. El primer canal de código, denominado canal de código
primario, se asigna a la estación remota 6 durante la etapa de
establecimiento de llamada de una comunicación o durante la etapa de
establecimiento de llamada de una transferencia con continuidad con
una célula. En la realización ejemplar, el canal de código primario
presenta las características de un canal de tráfico
IS-95A y es un canal de velocidad variable que es
capaz de transmitir a las velocidades 1/8, 1/4, 1/2 y 1.
Preferiblemente, el canal de código primario transmite a la
velocidad 1/8 cuando está inactivo y a velocidad 1 cuando transmite
datos, aunque también puede utilizar las velocidad es 1/4 y 1/2. La
velocidad 1/8 puede utilizarse para transmitir acuses de recibo,
peticiones de retransmisión y bits de control, mientras que la
velocidad 1 puede utilizarse para transmitir datos y bits de
control. El canal de código primario se dedica a la estación remota
6 durante el transcurso de la comunicación con la célula. Para la
transmisión de grandes cantidades de datos a la estación remota 6,
se asignan canales de código secundario.
En la realización ejemplar, la transmisión de
datos tiene lugar a través del canal de código primario según la
célula recibe los datos. Si la célula recibe una gran cantidad de
datos y el programador 12 de canales determina que se necesitan
canales de código adicionales para transmitir los datos, el
programador 12 de canales asigna canales de código secundario. A
continuación, el programador 12 de canales transmite la identidad de
cada uno de los canales de código secundario asignados al elemento
14 de selección. El elemento 14 de selección encamina la
información de los canales de código secundario asignados hacía la
estación base 4 que presta servicio a la célula. La información se
transmite a la estación remota 6 a través del enlace directo 50, por
el canal de código primario. En la realización ejemplar, si cada
canal de código secundario es capaz de transmitir a una velocidad
de 9,6 Kbps, una asignación de 16 canales de código secundario
incrementa la tasa de transmisión de datos hasta 163,2 Kbps. {9,6
Kbps x 17 canales de código (o 1 canal de código primario + 16
canales de código secundario)}. La utilización de canales de código
secundarios para la transmisión de datos se da a conocer en detalle
en la solicitud de patente estadounidense nº 08/656.649, mencionada
anteriormente. La asignación de canales de código secundario puede
realizarse mediante las realizaciones indicadas a continuación.
En la primera realización, el programador 12 de
canales puede asignar cada canal de código secundario
individualmente. Esta realización ofrece la mayor flexibilidad, en
la medida en que el programador 12 de canales puede asignar
cualquier canal de código secundario a cualquier estación remota 6.
En la realización ejemplar, el protocolo utilizado para identificar
cada canal de código secundario asignado es el mismo protocolo
utilizado para identificar el canal de tráfico asignado. Según la
norma IS-95A, se utiliza un código único de 8 bits
para identificar el canal de tráfico asignado. Por consiguiente,
cada canal de código secundario se identifica mediante un código
único de 8 bits y se transmite a la estación remota 6. Por ejemplo,
si el programador 12 de canales asigna 16 canales de código
secundario, se transmitirán 128 bits a la estación remota 6. De esta
manera, será necesario un sobregasto de sistema de casi 3/4 de
trama de canal de código (128 bits, 172 bits/trama = 3/4 de trama)
para transmitir la identidad de los canales de código secundario
asignados a la estación remota 6. Esta cantidad de sobregasto del
sistema supone una utilización ineficaz del canal de código
primario.
En la segunda, y preferida, realización, la
presente invención se aplica a un sistema CDMA utilizando el
concepto de conjuntos de canales de código. En esta realización,
los canales de código secundario se agrupan en conjuntos de canales
designados por Cm. En la realización ejemplar, existen 16 conjuntos
de canales asociados a cada canal de código primario. Cada conjunto
de canales se define mediante un código de 4 bits y contiene un
conjunto único de cero o más canales de código secundario. Durante
la etapa de establecimiento de llamada en una comunicación con una
célula, o durante la etapa de establecimiento de llamada de una
transferencia con continuidad con células adicionales, se asigna a
la estación remota 6 un canal de código primario y se envía la
definición del conjunto de canales asociada a dicho canal de código
primario. La definición del conjunto de canales indica los canales
de código secundario para cada uno de los 16 conjuntos de canales.
Durante la etapa de transmisión de datos, se envía a la estación
remota 6 el código de 4 bits que identifica el conjunto de canales
asignado que se utiliza en la siguiente transmisión de datos.
El programador 12 de canales puede asignar
conjuntos de canales disjuntos o superpuestos a las estaciones
remotas 6. Para los conjuntos de canales disjuntos, no se asigna
ningún canal de código secundario a más de una estación remota 6
dentro de la misma célula. Por lo tanto, las estaciones remotas 6 a
las que se les asignan conjuntos de canales disjuntos pueden
recibir simultáneamente transmisiones de datos en los canales de
código secundario de los conjuntos de canales disjuntos. Por
ejemplo, si se asigna a la primera estación remota 6 del canal 4 de
código primario un conjunto de canales que contiene los canales 33,
49, 65 y 81 de código secundario, y se asigna a la segunda estación
remota 6 del canal 6 de código primario un conjunto de canales que
contiene los canales 35, 51, 67 y 83 de código secundario, la
transmisión de datos puede tener lugar a través de estos canales de
código primario y secundario de forma simultánea.
Alternativamente, pueden asignarse conjuntos de
canales superpuestos a las estaciones remotas 6. En el caso de los
conjuntos de canales superpuestos, se asigna al menos un canal de
código secundario a más de una estación remota 6 dentro de la misma
célula. Las estaciones remotas 6 a las que se asignan conjuntos de
canales superpuestos pueden recibir las transmisiones de datos por
los conjuntos de canales asignados, en tiempos diferentes, mediante
multiplexación en el tiempo. Sin embargo, el programador 12 de
canales puede asignar deliberadamente conjuntos de canales
superpuestos y transmitir los mismos datos a varias estaciones
remotas 6 a la vez. Por ejemplo, si se asigna a la primera estación
remota 6 del canal 4 de código primario un conjunto de canales que
contiene los canales 33, 49, 65 y 81 de código secundario, y se
asigna a la segunda estación remota 6 del canal 6 de código
primario un conjunto de canales que contiene los canales 33, 51, 67
y 83 de código secundario, la transmisión de datos puede tener
lugar a través de los canales de código secundario asignados a la
primera estación remota 6 en un intervalo de tiempo T1, y puede
tener lugar a través de los canales de código secundario asignados
a la segunda estación remota 6 en un segundo intervalo de tiempo T2.
No obstante, el programador 12 de canales puede asignar conjuntos
de canales superpuestos y transmitir los mismos datos a ambas
estaciones remotas 6 simultáneamente. En el ejemplo anterior, los
datos que se van a enviar a ambas estaciones remotas 6 se transmiten
por el canal 33 de código secundario que es común a ambas
estaciones remotas 6. En este caso, ambas estaciones remotas 6
pueden recibir de forma simultánea las transmisiones de datos por
los conjuntos de canales superpuestos.
Como se ha expuesto anteriormente, los canales
de código secundario pueden ser de diversos tipos y cada tipo puede
presentar capacidades de transmisión diversas o variables. Para
simplificar la exposición, ésta se centrará en un tipo de canal de
código secundario que presenta la misma capacidad de transmisión que
el canal de código primario. En las siguientes realizaciones, se
supone que existen 128 canales de código en el sistema CDMA.
En la Tabla 1, se ilustra un ejemplo de
definición de conjuntos de canales para un canal de código primario.
Como se representa en la Tabla 1, el canal de código primario
número 4 se asocia con 16 conjuntos de canales únicos denominados
C0 a C15. Cada conjunto de canales contiene cero o más canales de
código secundario. En la realización ejemplar, C0 se reserva para
el conjunto de canales que contiene cero canales de código
secundario y C15 se reserva para el conjunto de canales que
contiene el número más elevado de canales de código secundario. La
definición del conjunto de canales, es decir, la selección de los
canales de código secundario que se van a asociar con cada canal de
código primario, puede realizarse mediante una entre diversas
realizaciones existentes.
En la primera realización, el canal de código
secundario asociado con cada canal de código primario se obtiene de
una manera sistemática. El primer canal de código secundario del
conjunto de canales se obtiene mediante uno entre diversos
procedimientos. Por ejemplo, el primer canal de código secundario
puede seleccionarse utilizando un desplazamiento respecto del canal
de código primario, o puede seleccionarse de forma aleatoria. Los
siguientes canales de código secundario se seleccionan entonces
basándose en un desplazamiento respecto del canal de código
secundario seleccionado previamente. Por ejemplo, para el conjunto
de canales C15 de la Tabla 1, el primer canal de código secundario
es 25. El canal 25 puede seleccionarse aleatoriamente o aplicando un
desplazamiento de 21 al canal 4 de código primario. El siguiente
canal de código secundarlo asociado con el canal 4 de código
primario se obtiene aplicando un desplazamiento de 8 al canal de
código secundario anterior. Por consiguiente, para el canal 4 de
código primario, los canales de código secundario son 25, 33, 41,
49, 57, 65, 73, 81, 89, 97, 105 y 113. Asimismo, para el canal 6 de
código primario, los canales de código secundario son 27, 35, 43,
51, 59, 67, 75, 83, 91, 99, 107 y 115. La primera realización ofrece
un procedimiento simple y eficaz para asignar canales de código
secundario, y al mismo tiempo distribuir de forma uniforme los
canales de código secundario entre todos los canales de código
primario. Preferiblemente, la selección del primer canal de código
secundario se realiza de tal forma que la distribución de los
canales de código secundario disponibles resulte uniforme, es
decir, que no se utilice ningún canal de código secundarlo más a
menudo que otros.
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
En la segunda realización, se utiliza una
función de troceo para definir los canales de código secundario
asociados con cada canal de código primario. A continuación, se
describirá la implementación ejemplar de esta realización. Para la
definición de conjuntos de canales representada en la Tabla 1, se
asocian doce canales de código secundario con cada canal de código
primario (véase C15 en la Tabla 1). A continuación, cada canal de
código secundario del enlace directo se introduce doce veces en una
lista de troceo. Por ejemplo, el canal 1 de código secundario se
incluye doce veces, el canal 2 de código secundario se incluye doce
veces, y así sucesivamente. Para cada canal de código primario, se
seleccionan aleatoriamente doce canales de código secundario de la
lista de troceo y se colocan en el conjunto C15 de canales para ese
canal de código primario. El canal de código secundario
seleccionado que se coloca en C15 se suprime de la lista de troceo.
Cuando se seleccionan los canales de código secundario de la lista
de troceo, cualquier canal de código secundario que sea idéntico a
un canal de código secundario seleccionado previamente se coloca de
nuevo en la lista de troceo y se selecciona al azar un nuevo canal
de código secundario. Si los canales de código primario y los
canales de código secundario se obtienen a partir del mismo grupo
comunitario de canales de código, también se vuelve a colocar en la
lista de troceo un canal de código secundario seleccionado que es
idéntico al canal de código primario. Los doce canales de código
secundario diferentes que se seleccionan y colocan en C15 se
convierten en los canales de código secundario asociados a ese
canal de código primario en particular. Mediante este procedimiento,
se asegura de que no haya ningún canal de código primario o
secundario que sean idénticos. El procedimiento se repite de la
misma forma para todos los canales de código primario, con la
salvedad de que la selección de los canales de código secundario se
realiza a partir de la misma lista de troceo que está experimentando
una merma constante. La función de troceo distribuye de forma
aleatoria y uniforme los canales de código secundario entre todos
los canales de código primario. Cuando se asignan canales de código
secundario mediante la función de troceo, pueden tomarse medidas
para que el conjunto de canales pueda ser disjunto o superpuesto,
según las características deseadas de los conjuntos de canales.
En la tercera realización, los conjuntos de
canales se definen de tal forma que todos los canales de código
secundario disponibles se utilizan en una definición de conjuntos de
canales. Si se supone que existen 2^{m} canales de código
secundario, entonces los conjuntos de canales se definen de tal
forma que la transmisión de datos pueda producirse a través de 0,
2^{0}, 2^{1}, 2^{2}, ... hasta 2^{m} canales de código
secundario. En la Tabla 2 se representa una implementación ejemplar
de esta realización para un caso simple de 8 canales de código
secundario. C0 contiene el conjunto vacío. C1 a C8 contienen un
canal de código secundario cada uno, 0 a 7, respectivamente. C9 a
C12 contienen dos canales de código secundario cada uno. Los canales
de código secundario de C9 se combinan con los de C10 y se
representan mediante C13. Del mismo modo, los canales de código
secundario de C11 se combinan con los de C12 y se representan
mediante C14. C15 contiene el conjunto más grande, o sea, todos los
canales de código secundario disponibles.
La tercera realización requiere 2^{m+1}
conjuntos de canales para definir 2^{m} canales de código
secundario y requiere m+1 bits para transmitir la identidad del
conjunto de canales asignado. Por ejemplo, si el número de canales
de código secundarios disponibles es 128, entonces se requieren 256
conjuntos de canales y se necesitan 8 bits para identificar el
conjunto de canales asignado. Aunque el número de conjuntos de
canales puede ser elevado, la definición de conjuntos de canales es
simple y no es necesario transmitirla a la estación remota 6
durante la etapa de establecimiento de una llamada. Esta realización
permite también a todas las estaciones remotas 6 de la misma
célula, o incluso a toda la red CDMA, utilizar la misma definición
de conjuntos de canales, y simplifica el procedimiento de
asignación de tasas de transmisión de transmisión.
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\vskip1.000000\baselineskip
\global\parskip0.900000\baselineskip
Pueden diseñarse otras realizaciones para
definir los conjuntos de canales asociados con cada canal de código
primario, y están comprendidas dentro del ámbito de la presente
invención. La presente invención es aplicable a cualquier sistema de
comunicación de velocidad variable que utilice conjuntos de canales
de código, independientemente de cómo se definan los conjuntos de
canales.
Para simplificar, todas las células de la red
CDMA pueden utilizar la misma definición de conjuntos de canales.
Por ejemplo, todas las células pueden definir el conjunto de canales
asociado con el canal 4 de código primario, como se representa en
la Tabla 1. Dentro de la célula, cada estación remota 6 puede
presentar una definición exclusiva de conjuntos de canales, según
el canal de código primario asignado. Por consiguiente, la
definición de conjuntos de canales para el canal 6 de código
primario es distinta a la del canal 4 de código primario. La
definición de conjuntos de canales descrita en la primera y la
segunda realización es aplicable a esta implementación.
Por otra parte, todas las estaciones remotas 6
de la misma célula, o incluso dentro de toda la red CDMA, pueden
presentar la misma definición de conjunto de canales. La definición
de conjunto de canales descrita en la tercera realización es
aplicable a esta implementación. Esta implementación simplifica la
programación de tasas de transmisión en el enlace directo, puesto
que sólo puede utilizarse una definición de conjunto de canales
para todas las estaciones remotas 6 de la red. No obstante, definir
conjuntos de canales de esta manera puede limitar la disponibilidad
de los canales de código secundario para el programador 12 de
canales y, por consiguiente, incrementar la complejidad de la
programación de velocidades del enlace directo. La presente
invención es aplicable a todas las definiciones de conjunto de
canales.
Independientemente de cómo se definan los
conjuntos de canales, en la primera realización, el programador 12
de canales puede asignar cualquier conjunto de canales para la
transmisión de datos a alta velocidad entre una célula y la
estación remota 6. Por ejemplo, la estación remota 6 puede
comunicarse con tres células, la primera de las cuales le puede
asignar C3, la segunda C8 y la tercera C14. Por lo tanto, la
información de programación que contiene los conjuntos de canales
asignados C3, C8 y C14 se transmite a la estación remota 6 por el
canal de código primario. Esta implementación puede requerir la
transmisión de información de programación adicional, puesto que
cada célula puede asignar diferentes conjuntos de canales. En la
realización preferida, todas las células que se comunican con la
estación remota 6 asignan el mismo conjunto de canales. La
realización preferida requiere menos bits suplementarios para
transmitir la identidad del conjunto de canales asignado, puesto
que sólo se necesita transmitir una identidad. Esta restricción en
la asignación de conjuntos de canales puede limitar la
disponibilidad de canales de código secundario e incrementar la
complejidad de la programación de tasas de transmisión en el enlace
directo.
Cuando recibe transmisiones de datos, la
estación remota 6 demodula todos los canales de código secundario
del conjunto de canales que tiene asignado. Por ejemplo, si se
asigna a la estación remota 6 el canal 4 de código primario durante
la etapa de establecimiento de llamada de la comunicación con una
célula y, a continuación, se asigna a ésta el conjunto de canales
C7 durante una transmisión de datos (véase la Tabla 1), la estación
remota 6 demodula los canales 33, 49, 65 y 81 de código secundario,
junto con el canal de código primario 4, y reúne las porciones de
datos de las tramas del canal de código de estos cinco canales de
código. La estación remota 6 a la que se asigna el conjunto de
canales
C0 sólo demodula la transmisión de datos por el canal de código primario, puesto que C0 contiene la lista vacía.
C0 sólo demodula la transmisión de datos por el canal de código primario, puesto que C0 contiene la lista vacía.
Durante una transferencia con continuidad, la
estación remota 6 se comunica con varias células. Como ejemplo, una
célula asigna a la estación remota 6 el canal 4 de código primario
durante la etapa de establecimiento de llamada de una comunicación.
Posteriormente, la estación remota 6 se desplaza a otro lugar, donde
una segunda célula le asigna un canal 6 de código primario.
Entonces, la estación remota 6 demodula los canales 4 y 6 de código
primario para las comunicaciones con las dos células. Si ambas
células asignan después el conjunto de canales C7 (véase la Tabla
3) a la estación remota 6 durante una transmisión de datos, la
estación remota 6 demodula los canales 33, 49, 65 y 81 de código
secundario de la primera célula y los canales 35, 51, 67 y 83 de
código secundario de la segunda célula. La estación remota 6
demodula además el canal 4 de código primario de la primera célula y
el canal 6 de código primario de la segunda célula.
\global\parskip1.000000\baselineskip
Los datos se transmiten sólo por los canales de
código secundario si el programador 12 de canales así lo programa.
En la realización preferida, todos los canales de código secundarios
se transmiten a velocidad completa. La transmisión de datos por el
canal de código secundario es más eficaz que la que tiene lugar por
canal de código primario, porque el canal de código primario
transmite también bits suplementarios necesarios para brindar
soporte a numerosas características del sistema CDMA.
En la realización preferida, el conjunto de
canales asignado se comunica con la estación remota 6 a través del
canal de código primario. Al principio del periodo de programación,
las células transmiten la identidad del conjunto de canales que se
utiliza para la siguiente transmisión de datos. Para conjuntos de 16
canales, sólo se necesitan cuatro bits para transmitir la identidad
del conjunto de canales asignado. Puede establecerse un protocolo
para reservar ciertos bits de la trama de canal de código en el
canal de código primario para la identidad del conjunto de canales
asignado.
La identidad del conjunto de canales asignado se
transmite a la estación remota 6 y la transmisión de datos a través
de los canales de código secundario asignados se produce un número
predeterminado de tramas después. Inevitablemente, la trama de
canal de código en el canal de código primario a veces se recibe con
errores en la estación remota 6. Cuando sucede esto, la estación
remota 6 no conoce la identidad del conjunto de canales asignado.
Este problema puede remediarse mediante una de al menos cuatro
realizaciones. En las siguientes realizaciones, se supone que
existe un retardo de procesamiento de dos tramas entre la recepción
de la identidad del conjunto de canales asignado por la célula y la
transmisión de datos a través del conjunto de canales asignado. La
identidad del conjunto de canales asignado es transmitida por la
célula a través del canal de código primario en la trama k, y la
transmisión de datos a través de los canales de código secundario
asignados tiene lugar en la trama k+2. También pueden aplicarse las
realizaciones indicadas a continuación, en las que el retardo de
procesamiento entre la recepción de la identidad del conjunto de
canales asignado por la célula y la transmisión de datos a través
del conjunto de canales asignados es de diferente duración o es
variable de una trama a otra.
En la primera realización, la célula retransmite
los datos correspondientes al periodo de tiempo durante el cual el
conjunto de canales asignado es desconocido por la estación remota
6. La estación remota 6 transmite un mensaje BIE a la célula, en el
que indica que la trama k de canal de código recibida en el canal de
código primario contiene algún error. La célula retransmite la
trama k de canal de código por el canal de código primario y,
posteriormente, transmite las tramas k+2 de canal de código por el
canal de código secundario asignado, puesto que la estación remota 6
no conoce el conjunto de canales asignado en la trama k+2.
En la segunda realización, si la trama k de
canal de código en el canal de código primario se recibe con algún
error, la estación remota 6 demodula la transmisión de datos en la
trama k+2 utilizando el conjunto de canales indicado en la anterior
trama k-1 de canal de código. Esta realización no
funciona bien si el conjunto de canales asignado en la trama
k-1 es distinto o disjunto con el conjunto de
canales asignado en la trama k. Por ejemplo, con referencia a la
Tabla 1, si el conjunto de canales asignado en la trama
k-1 es C13 y el conjunto de canales asignado en la
trama k es C14, la estación remota 6 que demodula la transmisión de
datos en la trama k mediante el conjunto de canales C13 recibirá
datos erróneos.
En la tercera realización, si la trama k de
canal de código en el canal de código primario se recibe con algún
error, la estación remota 6 demodula la transmisión de datos en la
trama k+2 mediante el conjunto de canales que presenta el número
más alto de canales de código secundario. Esta realización funciona
bien si el conjunto de canales más grande contiene todos los
canales de código secundario que pueden asignarse a la estación
remota 6. Por ejemplo, el conjunto C15 de la Tabla 1 satisface esta
condición, puesto que contiene todos los canales de código de los
conjuntos de canales C0 a C14. Las tramas de canal de código válidas
son un subconjunto de las tramas de canal de código demoduladas. El
inconveniente de esta realización es que necesita una cantidad
mayor de procesamiento en la estación remota 6. Asimismo, tal vez
sea necesario almacenar una gran cantidad de datos hasta que la
estación remota 6 pueda determinar cuáles de las tramas de canal de
código demoduladas son válidas. Si cada trama de canal de código se
codifica con su propio conjunto de bits CRC, la estación remota 6
podrá determinar la validez de las tramas de canal de código
realizando una verificación CRC en cada trama de canal de código
demodulada. Por otra parte, si todas las tramas de datos se
codifican con un mismo conjunto de bits CRC y los bits CRC están
distribuidos por todas las tramas de canal de código, la estación
remota 6 podrá realizar una verificación CRC en diferentes
combinaciones de las tramas de canal de código demoduladas. Por
último, la estación remota 6 puede almacenar todas las tramas de
canal de código demoduladas, comunicar a la célula el error de
trama por el canal de código primario y esperar a la retransmisión
de la identidad del conjunto de canales asignado.
En la cuarta, y preferida, realización, la
célula transmite, en la trama k, la identidad del conjunto de
canales asignado para la trama k+2, junto con la identidad del
conjunto de canales asignado para la trama k, por el canal de
código primario. Si la trama k de canal de código se recibe con
algún error, la estación remota 6 demodula la transmisión de datos
en la trama k+2 mediante el conjunto de canales más grande, como en
la tercera realización. No obstante, puesto que la identidad del
conjunto de canales asignado para la trama k+2 también se transmite
por el canal de código primario en la trama k+2, la estación remota
6 puede determinar cuáles de las tramas de canal de código
demoduladas son válidas. Tal vez se necesite un elemento de
almacenamiento adicional, posiblemente de una trama de datos, hasta
que pueda averiguarse qué canales de código secundario se han
asignado a partir del canal de código primario demodulado. Para un
sistema que presenta conjuntos de 16 canales por canal de código
primario, la transmisión de la identidad del conjunto de canales
asignado en la trama actual sólo requiere cuatro bits
adicionales.
La transmisión de la identidad del conjunto de
canales asignado a través de dos tramas de canal de código,
separadas por dos tramas, proporciona redundancia y diversidad en el
tiempo. Una transmisión de datos se demodula correctamente, a menos
que ambas tramas de canal de código k y k+2 en el canal de código
primario se reciban con errores. Este suceso es de baja
probabilidad.
La demodulación de varios canales de código
durante la transferencia con continuidad, y de señales de
trayectorias múltiples, se describe en detalle en la patente
estadounidense nº 5.109.390, titulada "DIVERSITY RECEIVER IN A
CDMA CELLULAR TELEPHONE SYSTEM" ["RECEPTOR DE DIVERSIDAD EN UN
SISTEMA DE TELEFONÍA CELULAR CDMA"], transferida al cesionario
de la presente invención. El receptor dado a conocer en la patente
estadounidense nº 5.109.390 es ampliado adicionalmente por la
presente invención para recibir varios agrupamientos de canales de
código.
En la Fig. 4, se representa un diagrama de
bloques ejemplar del demodulador 64 y el descodificador 66 en la
estación remota 6 de la presente invención. Las señales RF
transmitidas desde las células son recibidas por la antena 60 y
proporcionadas al receptor 62. El receptor 62 amplifica y filtra la
señal RF recibida, reduce la frecuencia de la señal RF hasta banda
base y cuantiza la señal de banda base en bits digitales. La señal
de banda base digitalizada se proporciona al demodulador 64. El
demodulador 64 contiene por lo menos un receptor rastrillo 100. Los
receptores rastrillo 100 demodulan la señal de banda base
digitalizada con los códigos cortos PN_{I} y PN_{Q} adecuados y
el código de Walsh, de la manera descrita en mayor detalle en la
patente estadounidense nº 5.109.390. Las salidas demoduladas de los
receptores rastrillo 100 se proporcionan al descodificador 66. En
el descodificador 66, los desaleatorizadores 110 desaleatorizan las
salidas demoduladas con el código PN largo asignado a la estación
remota 6. Los datos desaleatorizados son reordenados, a
continuación, por los desintercaladores 112, y los datos
desintercalados se encaminan a través del multiplexor (MUX) 114
hacia el descodificador 116 de Viterbi. El descodificador 116 de
Viterbi efectúa la descodificación convolutiva de los datos
desintercalados y proporciona los datos descodificados al elemento
118 de verificación CRC. El elemento 118 de verificación CRC
realiza la verificación CRC de los datos descodificados y
proporciona las porciones de datos sin errores de las tramas de
canal de código recibidas al sumidero 68 de datos.
El demodulador 64 puede implementarse mediante
muchas realizaciones. En la primera realización, se requiere un
receptor rastrillo 100 por cada agrupamiento de canales de código
que recibe la estación remota 6. Cada receptor rastrillo 100
contiene por lo menos un correlador 104, que constituye lo que se
denomina una "rama" del receptor rastrillo 100. Se necesita
por lo menos un correlador 104 para cada canal de código en un
agrupamiento. Cada correlador 104 tiene capacidad para desensanchar
la señal de banda base digitalizada del receptor 62 con códigos PN
cortos únicos y un código de Walsh único asignados a ese correlador
particular 104 por la estación remota 6. Las operaciones realizadas
por el correlador 104 reflejan las operaciones realizadas en la
célula transmisora. En la célula, los datos codificados se
ensanchan en primer lugar con el código de Walsh único asignado al
canal de código por el cual se van a transmitir los datos. Los datos
ensanchados se ensanchan todavía más mediante los códigos PN cortos
únicos asignados a la célula transmisora particular.
No siempre se utilizan todos los correladores
104 y todos los receptores rastrillo 100 de la estación remota 6.
De hecho, sólo las salidas de los correladores 104 que han sido
asignados por la estación remota 6 son combinadas por el combinador
106. Además, sólo las salidas de los receptores rastrillo 100 que
han sido asignados por la estación remota 6 son descodificadas por
el descodificador 66. Los correladores 104 y los receptores
rastrillo 100 no asignados por la estación remota 6 se ignoran. En
realidad, en la realización preferida, la estación remota 6 no
demodula ni descodifica ningún canal de código que no sea alguno de
los canales de código que le han sido asignados. Esta
característica es particularmente importante para la estación remota
6, que es una unidad móvil, debido al deseo de ahorrar potencia de
batería y prolongar la vida útil de la unidad.
Cada correlador asignado 104 desensancha primero
la señal de banda base digitalizada del receptor 62 con los códigos
PN cortos asignados a ese correlador 104 por la unidad remota 6. Los
códigos PN cortos asignados son idénticos a los códigos PN cortos
utilizados para ensanchar los datos en la célula. Habitualmente, los
códigos PN cortos asignados presentan una diferencia de tiempo
respecto de los códigos PN cortos utilizadas en la célula, para
compensar el retardo de transmisión a través del enlace directo 50 y
el retardo de procesamiento debido al receptor 62. A continuación,
el correlador 104 desensancha la salida obtenida tras la primera
operación de desensanchamiento con el código de Walsh asignado a
ese correlador 104 por la estación remota 6. El código de Walsh
asignado corresponde al código de Walsh asignado al canal de código
que está siendo demodulado por el correlador 104. Los bits
desensanchados de cada correlador asignado 104 dentro del mismo
receptor rastrillo 100 son combinados por el combinador 106 y
proporcionados al descodificador 66.
En la segunda realización, puede utilizarse un
receptor rastrillo 100 para demodular todos los canales de código
asignados a la estación remota 6. Esto requiere el almacenamiento
temporal en memoria de la señal de banda base digitalizada del
receptor 62. A continuación, el receptor rastrillo 100 demodula una
trama de canal de código cada vez y proporciona las salidas
demoduladas al descodificador 66. En esta realización, es necesario
que el receptor rastrillo 100 funcione a una velocidad superior a la
del receptor rastrillo 100 de la primera realización. En realidad,
cada factor de incremento doble en velocidad permite reducir a la
mitad los receptores rastrillo 100.
El descodificador 66 recibe las salidas
demoduladas de los receptores rastrillo 100 y realiza una serie de
operaciones que son complementarias a las operaciones realizadas en
la célula transmisora. El descodificador 66 puede implementarse
mediante muchas realizaciones. En la primera realización, la salida
demodulada de cada receptor rastrillo 100 se proporciona a un
desaleatorizador 110 distinto. El desaleatorizador 110 desensancha
la salida demodulada con un código PN largo que ha sido asignado a
la estación remota 6 y proporciona los datos desaleatorizados al
desintercalador 112. El desintercalador 112 reordena los bits de los
datos desaleatorizados en el orden inverso al utilizado en la
célula transmisora. La función de desintercalado proporciona
diversidad en el tiempo, lo cual mejora el rendimiento de la
posterior descodificación convolutiva mediante el ensanchamiento de
las ráfagas de errores introducidas por la transmisión por el enlace
directo 50. Los datos desintercalados se multiplexan a través del
MUX 114 y se proporcionan al descodificador 116 de Viterbi. El
descodificador 116 de Viterbi efectúa la descodificación
convolutiva de los datos desintercalados y proporciona los datos
descodificados al elemento 118 de verificación CRC. El elemento 118
de verificación CRC realiza la verificación CRC de los datos
descodificados y proporciona las porciones de datos sin errores de
las tramas de canal de código recibidas al sumidero 68 de datos. En
la realización preferida, se utiliza un descodificador 116 de
Viterbi para descodificar los datos transmitidos por todos los
canales de código.
En la segunda realización, las salidas
demoduladas de los receptores rastrillo 100 se multiplexan a través
del MUX 114 y se procesan mediante un desaleatorizador 110, un
desintercalador 112 y un descodificador 116 de Viterbi. Los
requisitos de hardware se reducen al mínimo cuando se utiliza un
equipo de hardware para descodificar todas las tramas de canal de
código. La multiplexación en el tiempo requiere también que el
hardware funcione a alta velocidad.
El demodulador 64 se utiliza en una de al menos
cuatro modalidades diferentes. En la primera modalidad, el
demodulador 64 se utiliza para demodular la señal transmitida desde
una célula a través de un canal de código. En esta modalidad, sólo
se utiliza un receptor rastrillo 100 para demodular la señal
recibida. En el receptor rastrillo 100 asignado, se asigna un
correlador 104 diferente a cada una de las trayectorias múltiples de
la señal recibida. Los códigos PN cortos y el código de Walsh
utilizados por cada uno de los correladores asignados 104 son
iguales. No obstante, los códigos PN cortos utilizados por cada
correlador asignado 104 tienen un desplazamiento temporal distinto
para compensar el retardo diferente de cada trayectoria múltiple.
El correlador 104x de búsqueda efectúa una búsqueda continua de la
trayectoria múltiple más intensa que no tiene ningún correlador 104
asignado. El correlador 104x de búsqueda avisa a la estación remota
6 cuando la intensidad de la señal de la trayectoria múltiple
recién descubierta sobrepasa un umbral
predeterminado. A continuación, la estación remota 6 asigna la trayectoria múltiple recién hallada a un correlador 104.
predeterminado. A continuación, la estación remota 6 asigna la trayectoria múltiple recién hallada a un correlador 104.
Como ejemplo, la estación remota 6 se comunica
con una célula a través del canal 4 de código primario. La estación
remota 6 puede asignar el canal 4 de código primario al receptor
rastrillo 100a. En el receptor rastrillo 100a, se asignan
correladores 104 a las diferentes trayectorias múltiples de la señal
recibida por el canal 4 de código primario. Por ejemplo, el
correlador 104a puede ser asignado a la primera trayectoria
múltiple, el correlador 104b puede ser asignado a la segunda
trayectoria múltiple, y así sucesivamente. Las salidas de los
correladores asignados 104 son combinadas por el combinador 106a y
proporcionadas al descodificador 66. En el descodificador 66, la
salida demodulada del receptor rastrillo 104a es desaleatorizada por
el desaleatorizador 110a., reordenada por el desintercalador 112a,
encaminada a través del MUX 114, sometida a descodificación
convolutiva por el descodificador 116 de Viterbi y verificada por el
elemento 118 de verificación CRC. Las porciones de datos sin errores
del elemento 118 de verificación CRC se proporcionan al sumidero 68
de datos.
En la segunda modalidad, el demodulador 64 se
utiliza para demodular las señales transmitidas desde varias
células a través de un agrupamiento de varios canales de código.
Esta situación se produce cuando la estación remota 6 experimenta
una transferencia con continuidad. En esta modalidad, se asigna todo
el agrupamiento a un receptor rastrillo 100. Cada canal de código
del agrupamiento se asigna por lo menos a un correlador 104 del
receptor rastrillo 100. Cada correlador 104 desensancha la salida de
banda base del receptor 62 con los códigos PN cortos únicos y el
código de Walsh único correspondientes a la célula y al canal de
código, respectivamente, a los que se ha asignado el correlador 104
particular. Las salidas de los correladores 104 asignados son
combinadas por el combinador 106. La señal combinada mejora la
estimación de los datos transmitidos de forma redundante a través
de los diversos canales de código del agrupamiento.
Como ejemplo, la estación remota 6 experimenta
una transferencia con continuidad y se comunica con la primera
célula a través del canal 4 de código primario, y con la segunda
célula a través del canal 6 de código primario. La estación remota
6 asigna por lo menos un correlador 104 del mismo receptor rastrillo
100 a cada uno de los dos canales 4 y 6 de código primario. Por
ejemplo, la estación remota 6 puede asignar el correlador 104a al
canal 4 de código primario, y el correlador 104b al canal 6 de
código primario. Los correladores 104c a 104m pueden ser asignados
por la estación remota 6 a las trayectorias múltiples más intensas
de los canales 4 y 6 de código primario. Las estimaciones de los
correladores asignados 104 son combinadas por el combinador 106a
para proporcionar una estimación de datos mejorada que se
proporciona al descodificador 66. El descodificador 66 descodifica
los datos demodulados del receptor rastrillo 100a de la misma forma
que la descrita en la primera modalidad.
En la tercera modalidad, el demodulador 64 se
utiliza para demodular las señales transmitidas desde una célula a
través de varios agrupamientos de canales de código. Esta situación
se produce cuando la célula está transmitiendo datos a la estación
remota 6 a una velocidad alta. Cada agrupamiento consta de un canal
de código. En esta modalidad, se asigna un receptor rastrillo 100 a
cada agrupamiento de canales de código. A los correladores 104
dentro del mismo receptor rastrillo 100 se les asignan los mismos
códigos PN cortos y el mismo código de Walsh. A los correladores
104 dentro de diferentes receptores rastrillo 100 se les asignan los
mismos códigos PN cortos pero un código de Walsh diferente, puesto
que cada receptor rastrillo 100 demodula un canal de código
diferente.
Cada receptor rastrillo 100 realiza, en esta
modalidad, la misma función que en la primera modalidad. En esencia,
el canal de código de cada agrupamiento se asigna por lo menos a un
correlador 104. Los correladores 104 del mismo receptor rastrillo
100 se asignan a trayectorias múltiples diferentes de la señal
recibida por el canal de código asignado a ese receptor rastrillo
100 particular. Por consiguiente, cada correlador 104 dentro del
mismo receptor rastrillo 100 utiliza los mismos códigos PN cortos y
el mismo código de Walsh. Los códigos PN cortos de cada correlador
104 asignado dentro del mismo receptor rastrillo 100 presentan un
desplazamiento temporal para compensar los diferentes retardos de
las trayectorias múltiples. Las salidas de los correladores
asignados 104 de cada receptor rastrillo 100 son combinadas por el
combinador 106 y proporcionadas al descodificador 66.
Como ejemplo, a la estación remota 6 se le
asigna el canal 4 de código primario durante la etapa de
establecimiento de llamada de una comunicación con una célula y, a
continuación, se le asigna el conjunto C7 de canales durante un
periodo de transmisión de datos a alta velocidad. Haciendo
referencia a la Tabla 1, el conjunto C7 de canales de código
contiene los cuatro canales 33, 49, 65 y 81 de código secundario. La
estación remota 6 asigna cinco receptores rastrillo 100 diferentes
a los cinco canales de código. Por ejemplo, la estación remota 6
puede asignar el receptor rastrillo 100a al canal 4 de código
primario, el receptor rastrillo 100b al canal 33 de código
secundario, el receptor rastrillo 100c (no representado en la Fig.
4) al canal 65 de código secundario, y así sucesivamente. Dentro
del receptor rastrillo 100a, se asignan correladores 104 a las
trayectorias múltiples diferentes de la señal recibida por el canal
4 de código primario. Por ejemplo, el correlador 104a puede
asignarse a la primera trayectoria múltiple, el correlador 104b a
la segunda trayectoria múltiple, y así sucesivamente. Las salidas
de los correladores asignados 104 son combinadas por el combinador
106a. Las salidas demoduladas de los cinco receptores rastrillo 100
asignados se proporcionan al descodificador 66.
Dentro del descodificador 66, la salida
demodulada del receptor rastrillo 100a es desaleatorizada por el
desaleatorizador 110a y reordenada por el desintercalador 112a.
Asimismo, la salida demodulada del receptor rastrillo 100b es
desaleatorizada por el desaleatorizador 110b y reordenada por el
desintercalador 112b. Se asignan cinco combinaciones diferentes de
desaleatorizadores 110 y desintercaladores 112 a cada una de las
cinco salidas demoduladas de los cinco receptores rastrillo 100,
Los datos desintercalados de los cinco desintercaladores 112 se
multiplexan a través del MUX 114 en un orden predeterminado y se
proporcionan al descodificador 116 de Viterbi. Los datos
desintercalados son sometidos a descodificación convolutiva por el
descodificador 116 de Viterbi y verificados por el elemento 118 de
verificación CRC. Las porciones de datos sin errores del elemento
118 de verificación CRC se proporcionan al sumidero 68 de datos.
En la cuarta modalidad, el demodulador 64 se
utiliza para demodular las señales transmitidas desde varias
células a través de varios agrupamientos de canales de código. Esta
situación se produce cuando la estación remota 6 experimenta una
transferencia con continuidad con varias células y recibe datos a
alta velocidad desde varias células. Cada agrupamiento consta de
más de un canal de código. En esta modalidad, se asigna un receptor
rastrillo 100 a cada agrupamiento de canales de código. Cada
receptor rastrillo 100 realiza, en esta modalidad, las mismas
funciones que en la segunda modalidad. Dentro del mismo receptor
rastrillo 100 se asigna por lo menos un correlador 104 a cada uno
de los canales de código del agrupamiento. Cada correlador 104
utiliza códigos PN cortos únicos y un código de Walsh único,
correspondientes a la célula y al canal de código, respectivamente,
a los cuales se ha asignado el correlador particular 104.
Como ejemplo, la estación remota 6 se comunica
con la primera célula a través del canal 4 de código primario, y
con la segunda célula a través del canal 6 de código primario
durante una transferencia con continuidad. Durante una subsiguiente
transmisión de datos a alta velocidad, se asignará a la estación
remota 6 el conjunto C7 de canales. Con referencia a la Tabla 3, el
conjunto C7 contiene los cuatro agrupamientos de canales de código
secundario (33, 35), (49, 51), (65, 67) y (81, 83). La estación
remota 6 asigna cinco receptores rastrillo 100 diferentes a los
cinco agrupamientos de canales de código. Por ejemplo, la estación
remota 6 puede asignar el receptor rastrillo 100a al primer
agrupamiento de canales (4, 6) de código primario, el receptor
rastrillo 100b al segundo agrupamiento de canales (33, 35) de
código secundario, el receptor rastrillo 100c (no representado en
la Fig. 4) al tercer agrupamiento de canales (49, 51) de código
secundario, y así sucesivamente. Dentro del receptor rastrillo
100a, se asigna por lo menos un correlador 104 a cada canal de
código del agrupamiento. Por ejemplo, la estación remota 6 puede
asignar el correlador 104a al canal 4 de código primario, y el
correlador 104b al canal 6 de código primario. Los correladores
104c a 104m pueden ser asignados por la estación remota 6 a las
siguientes trayectorias múltiples más intensas de los canales 4 y 6
de código primario. Las salidas de los correladores asignados 104
dentro del receptor rastrillo 100a son combinadas por el combinador
106a. Las salidas demoduladas de los cinco receptores rastrillo 100
asignados se proporcionan al descodificador 66.
El descodificador 66 recibe las salidas
demoduladas de los cinco receptores rastrillo 100 y descodifica los
datos de la misma forma que la descrita para la tercera modalidad.
En esencia, la salida demodulada de cada uno de los cinco
receptores rastrillo 100 es desaleatorizada por un desaleatorizador
110 distinto, reordenada por un desintercalador 112 distinto,
multiplexada a través del MUX 114, sometida a descodificación
convolutiva por el descodificador 116 de Viterbi y verificada por
el elemento 118 de verificación CRC. Las porciones de datos sin
errores del elemento 118 de verificación CRC se proporcionan al
sumidero 68 de datos.
La exposición anterior sobre la demodulación y
la descodificación de transmisiones de datos a través de varios
agrupamientos de canales de código puede ampliarse a una estación
remota que experimenta una transferencia con continuidad con tres o
más estaciones base. En esencia, cada agrupamiento de canales de
código requiere un receptor rastrillo 100 distinto. Por ejemplo,
los cuatro agrupamientos de canales de código secundario del
conjunto C7 de canales (véase la Tabla 3) requieren cuatro
receptores rastrillo 100. Además, cada canal de código en un
agrupamiento se asigna por lo menos a un correlador diferente 104 en
el mismo receptor rastrillo 100. La salida del correlador 104
asignado se combina y descodifica para obtener los datos
transmitidos en ese agrupamiento de canales de código.
El hardware ejemplar de demodulador 64 y
descodificador 66 representado en la Fig. 4 puede utilizarse en
otras modalidades. Por ejemplo, el demodulador 64 y el
descodificador 66 pueden configurarse para efectuar las tareas de
demodular y descodificar los datos transmitidos en varios
agrupamientos de canales de código, en las que cada uno de dichos
agrupamientos contiene un canal de código y los datos no se
transmiten desde la misma célula. Esto es similar a lo que sucede
en la tercera modalidad descrita anteriormente, excepto en que a los
receptores rastrillo 100 se les asignan códigos PN cortos
diferentes, correspondientes a células transmisoras diferentes.
Como alternativa, el demodulador 64 y el descodificador 66 pueden
configurarse para demodular y descodificar los datos transmitidos
en varios agrupamientos de canales de códigos, conteniendo cada
agrupamiento una cantidad distinta de canales de código. Esto
constituye una variante de la cuarta modalidad descrita
anteriormente. Estas y otras modalidades de utilización del
demodulador 64 y el descodificador 66 pueden ser tenidas en cuenta,
y están comprendidas dentro del ámbito de la presente invención.
Según la norma IS-95A, los bits
CRC se adjuntan a cada porción de datos para permitir la detección
de errores de tramas por parte de la estación remota 6. Los bits
CRC se generan según el polinomio CRC especificado por la norma
IS-95A. En particular, para una tasa de transmisión
de datos de 9,6 Kbps, el polinomio especificado es g(x) =
x^{12} + x^{11} + x^{10} + x^{9} + x^{8} + x^{4} + x +
1. Para cada porción de datos, se adjuntan doce bits CRC. En la
presente invención, el número de bits CRC puede aumentarse o
reducirse, según la certeza de detección deseada. Una mayor
cantidad de bits CRC proporciona una mayor certeza en la detección
de errores de tramas, pero requiere más sobregasto del sistema. Por
el contrario, una menor cantidad de bits CRC reduce la certeza de la
detección de errores de tramas, pero requiere menos sobregasto del
sistema.
En el caso de transmisión de datos a alta
velocidad a través de varios canales de código, los bits CRC para
los diversos canales de código pueden ser generados por al menos dos
realizaciones. En la primera realización, cada porción de datos se
adjunta con su propio conjunto de bits CRC, de forma parecida a la
especificada por la norma IS-95A. Esta realización
requiere más sobregasto del sistema pero permite detectar los
errores de tramas de cada porción individual de datos. Sólo se
retransmiten las porciones de datos recibidas con algún error.
En la segunda realización, la trama de datos que
va a transmitirse a través de los canales de código asignados
durante una trama es codificada por un generador de CRC. Los bits
CRC generados pueden transmitirse en una de diversas modalidades
posibles. En la primera modalidad, la trama de datos se divide en
porciones de datos de la forma descrita anteriormente. Los bits CRC
también se dividen y adjuntan a cada porción de datos. De esta
forma, cada trama de canal de código contiene una porción de datos y
algunos bits CRC. En la segunda modalidad, los bits CRC se
transmiten a través de una trama de canal de código. Todas las
tramas de canal de código, excepto la última trama de canal de
código, contienen sólo la porción de datos. La última trama de
canal de código contiene los bits CRC y algunos datos. La segunda
modalidad proporciona diversidad en el tiempo de los bits CRC y
mejora la detección de errores de tramas por parte de la estación
remota 6.
En la estación remota 6, se reagrupa la porción
de datos de las tramas de canal de código y los bits CRC. En la
segunda realización, la estación remota 6 sólo es capaz de
determinar si todas las tramas de canal de código se han recibido
correctamente, o si se ha producido uno o más errores de tramas. La
estación remota 6 no puede determinar cuáles de las tramas de canal
de código se han recibido con algún error. Por consiguiente, una
indicación de error en una trama obliga a la célula a retransmitir
todas las tramas de canal de código para esa trama. La segunda
realización presenta la ventaja de que utiliza una cantidad menor de
bits CRC para la trama de datos.
Como ejemplo, supongamos que se realiza una
transmisión de datos a alta velocidad a través de doce canales de
código. En la primera realización, a cada una de las doce porciones
de datos se adjunta su propio conjunto de doce bits CRC. Se
necesitan un total de 144 bits CRC para las doce porciones de datos.
Estos 144 bits CRC permiten la detección de errores en cada trama
de canal de código individual. Por consiguiente, si la trama de
canal de código de un canal de código particular se recibe con
errores, sólo será necesario retransmitir la trama errónea.
En la segunda realización, la trama de datos
completa se codifica con un solo conjunto de bits CRC.
Preferiblemente, el número de bits CRC utilizados es inferior al
número total de bits CRC utilizados en la primera realización. En
el ejemplo de doce tramas de canal de código indicado anteriormente,
el número de bits CRC utilizados es al menos 12, pero inferior a
144. Puesto que existe aproximadamente una cantidad de bits de datos
doce veces superior, se necesitarán más bits CRC para permitir la
detección de errores de tramas con mayor certeza. Si se supone que
24 bits CRC permiten la detección de errores de tramas con el nivel
de certeza requerido, los 24 bits CRC pueden dividirse en doce
bloques CRC, conteniendo cada bloque CRC dos bits CRC. Se adjunta un
bloque CRC a cada una de las doce porciones de datos. Como
alternativa, los 24 bits CRC pueden transmitirse a través de una
trama de canal de código. En la estación remota 6, se reagrupan las
porciones de datos y los 24 bits CRC. La estación remota 6 sólo
puede determinar si la totalidad de las doce tramas de canal de
código se ha recibido correctamente. Si se indica un error de
trama, la estación remota 6 no puede determinar cuáles de las
tramas de canal de código se han recibido con errores. Por
consiguiente, la célula retransmite las doce tramas de canal de
código. Para un ahorro de 120 bits CRC en sobregasto adicional del
sistema, la estación remota 6 sigue siendo capaz de detectar
errores de tramas, pero sin la precisión de la primera realización.
La segunda realización requiere hallar un punto de equilibrio entre
una menor cantidad de sobregasto adicional y una retransmisión
redundante de tramas de canal de código.
La precisión de la predicción de la potencia de
transmisión necesaria para las tareas no programadas puede mejorar
realizando la predicción en un momento que se aproxime tanto como
sea posible al tiempo en el que se va a utilizar la predicción.
Durante el periodo de retardo entre el tiempo de la predicción y el
tiempo de utilización real, el estado de la red puede haber
cambiado. Por ejemplo puede suceder que los usuarios de voz hayan
empezado a hablar o hayan dejado de hablar, que se hayan añadido o
retirado usuarios de la red o que las condiciones del canal hayan
cambiado. Si se limita el retardo de procesamiento a un pequeño
número de tramas, la predicción de la potencia de transmisión
necesaria para las tareas no programadas es suficientemente precisa
para la presente invención. En la realización preferida, el retardo
de procesamiento es de cuatro tramas o menos.
El programador 12 de canales puede efectuar
predicciones en un breve intervalo de tiempo (por ejemplo,
manteniendo un intervalo de programación corto) para aumentar la
precisión de las predicciones y permitir que el programador 12 de
canales responda con rapidez a los cambios de la demanda en el
enlace directo. En la realización ejemplar, la predicción se
realiza una vez por trama, los recursos se asignan o reasignan una
vez por trama y la programación de las velocidades de transmisión
asignadas se transmite a las estaciones remotas 6 una vez por
trama.
En la Fig. 8 se representa una ilustración
ejemplar del diagrama de tiempos de la programación de tasas de
transmisión en el enlace directo de la presente invención. En la
trama k, se mide el estado de toda la red CDMA y se envía al
programador 12 de canales en el bloque 300. En la realización
ejemplar, el estado de la red CDMA puede incluir la potencia
residual total disponible para las tareas programadas en cada
célula, la cantidad de datos a transmitir a cada usuario
programado, el conjunto de miembros activos de cada estación remota
6, la energía de transmisión por bit de cada usuario programado y
los canales de código disponibles para la transmisión para cada
célula. En la trama k+1, el programador 12 de canales asigna los
recursos y envía la información al elemento 14 de selección situado
dentro del controlador 10 de la estación base, en el bloque 302. La
asignación de recursos por el programador 12 de canales puede
consistir en la asignación de una tasa de transmisión o la
adjudicación de una potencia de transmisión. Si el programador 12 de
canales asigna una potencia de transmisión, el elemento 14 de
selección calcula la tasa de transmisión asignada basándose en la
potencia de transmisión asignada y la energía por bit necesaria de
la estación remota 6. Las velocidades de transmisión asignadas van
a utilizarse en la trama k+4. Dentro de la trama k+1, el elemento 14
de selección envía la programación de las velocidades de
transmisión asignadas y la trama de datos, que va a transmitirse en
la trama k+2, al elemento 40 de canal en el bloque 304. Asimismo, en
la trama k+1, el elemento 40 de canal recibe la programación de
velocidades de transmisión asignadas y la trama de datos desde el
elemento 14 de selección, en el bloque 306. En la trama k+2, el
elemento 40 de canal transmite la identidad del conjunto de canales
asignado para la trama k+4 y para la trama k+2 a la estación remota
6 por el canal de código primario, en el bloque 308. Durante la
trama k+3, la estación remota 6 recibe la trama de datos y determina
la identidad del conjunto de canales asignado, en el bloque 310. A
continuación, la estación remota 6 reconfigura el hardware, si es
necesario, para recibir la próxima transmisión de datos a alta
velocidad. En la trama k+4, los datos se transmiten a través de los
canales de código primario y secundario asignados a las estaciones
remotas 6, en el bloque 312.
En la realización ejemplar, el retardo de
procesamiento entre el tiempo en el que el programador 12 de canales
recibe la información necesaria desde la célula y el tiempo en el
que se realiza la transmisión de datos a la tasa de transmisión
asignada, es de cuatro tramas. En la trama k, el programador 12 de
canales recibe la información desde la célula. En la trama k+4, la
célula transmite los datos a las estaciones remotas 6 por los
canales de código primario y secundario asignados. Para un sistema
CDMA que cumple la norma IS-95A, cada trama de
retardo representa un retardo de 20 ms. En el ejemplo de
realización, las cuatro tramas de retardo de procesamiento
representan 80 ms de retardo. Este período de retardo es
suficientemente corto como para que la predicción de la potencia de
transmisión necesaria sea moderadamente precisa y la comunicación
por el enlace directo no se degrade de manera significativa.
Además, la predicción inicial de la potencia de transmisión
necesaria para las tareas no programadas no es demasiado decisiva en
la presente invención, debido a la capacidad del programador 12 de
canales para supervisar continuamente la utilización del enlace
directo y reasignar dinámicamente los recursos para las tareas
programadas.
La descripción anterior de la realización
ejemplar representa una implementación de la presente invención.
Pueden tenerse en cuenta otras variantes en la temporización de la
rutina de programación de tasas de transmisión en el enlace
directo respecto de las descritas anteriormente, estando
comprendidas dichas variantes dentro del ámbito de la presente
invención.
La información de programación que contiene las
velocidades de transmisión asignadas puede transmitirse a las
estaciones remotas 6 en una de diversas realizaciones posibles. En
la primera realización, se reservan ciertos bits de la trama de
canal de código del canal de código primario para la información de
programación. En la segunda realización, la información de
programación se transmite utilizando mensajes de señalización
distintos. El mensaje de señalización puede transmitirse a la
estación remota 6 siempre que se realice una nueva asignación de
una tasa de transmisión de datos. Pueden tenerse en cuenta otras
realizaciones para transmitir la información de programación, que
constituyen variantes o combinaciones de las realizaciones descritas
anteriormente, y que están comprendidas dentro del ámbito de la
presente invención.
En la Fig. 9 se representa un diagrama ejemplar
de la programación de tasas de transmisión en el enlace directo y
la transmisión de datos a alta velocidad de la presente invención.
Como se ha expuesto anteriormente, a la estación remota 6 se le
asigna un canal de código primario por la duración de la
comunicación con la célula. En la Fig. 9, el canal de código
primario transmite a la velocidad 1/8 cuando está inactivo y a la
velocidad 1 cuando transmite datos. La acumulación de los datos que
se van a transmitir a la estación remota 6 se representa mediante
una línea continua y se proporciona en términos de número de tramas
de canal de código. El número de tramas de canal de código es igual
al número de canales de código multiplicado por el número de tramas
necesarias para enviar todos los datos. Por ejemplo, 20 tramas de
canal de código pueden ser transmitidas por un canal de código
durante 20 tramas, o por cuatro canales de código durante cinco
tramas. Aunque la capacidad del canal de código primario es
ligeramente inferior a la del canal de código secundado, debido a
los bits suplementarios en el canal de código primario, la
diferencia se ignora en el ejemplo siguiente, para simplificar. A
continuación, se hará referencia a una realización ya expuesta
anteriormente, en la que la programación de tasas de transmisión en
el enlace directo se realiza en cada trama. El ejemplo siguiente
también se aplica a la realización en la que la programación de
tasas de transmisión en el enlace directo se realiza una vez cada K
tramas.
En el ejemplo representado en la Fig. 9, se
asigna un canal de código primario a la estación remota 6, pero la
célula no tiene datos para transmitir a la estación remota 6 en las
tramas 1 y 2. Por consiguiente, la célula transmite a la velocidad
1/8 a través del canal de código primario. Durante la trama 2, la
célula recibe dos tramas de canal de código para transmitirlas a la
estación remota 6. La célula transmite una trama de canal de código
en las tramas 3 y 4 por el canal de código primario, para reducir la
acumulación a cero al final de la trama 3. Debe observarse que no
hay ningún retardo de programación en la transmisión de datos a
través del canal de código primario. Los datos recibidos durante la
trama 2 se transmiten de inmediato por el canal de código primario
en la trama 3. La transmisión inmediata por el canal de código
primario permite que la señalización pase rápidamente de la célula
a la estación remota 6. Por ejemplo, la confirmación del TCP
(Protocolo de Control de Transporte) requiere aproximadamente 40
bytes y, mediante compresión de la cabecera, puede encajar en una
trama de canal de código. La confirmación del TCP puede transmitirse
inmediatamente a través del canal de código primario dentro de una
trama.
Durante las tramas 5 y 6, la célula transmite a
la velocidad 1/8 mientras está inactiva y en espera de recibir
datos. Durante la trama 6, la célula recibe una gran cantidad de
datos para transmitir a la estación remota 6. En la trama 7, el
programador 12 de canales recibe la información de tamaño de cola
desde el elemento 14 de selección, recopila otro tipo de
información relativa al estado de la red (por ejemplo, la potencia
residual total disponible para la transmisión de tareas programadas
desde cada una de las células), asigna los recursos y transmite la
información al elemento 14 de selección. En este ejemplo, el
programador 12 de canales asigna el conjunto C7 de canales de la
Tabla 1, que contiene cuatro canales de código secundario. En la
trama 8, la célula transmite la segunda trama de canal de código de
la cola, junto con el conjunto de canales asignado a la estación
remota 6, por el canal de código primario. En la trama 9, la
estación base 4 continua transmitiendo datos por el canal de código
primario y reduce la acumulación hasta 25 tramas de canal de código.
Durante la trama 9, la estación remota 6 recibe la segunda trama de
canal de código y la identidad del conjunto de canales asignado, y
configura su hardware para recibir la próxima transmisión de datos a
alta velocidad. La transmisión de datos a alta velocidad se produce
a través del canal de código primario y los cuatro canales de código
secundario en las tramas 10 y 11.
En este ejemplo, la demanda de enlace directo
debida a las tareas no programadas se incrementa durante la trama
8. En la trama 9, el programador 12 de canales asigna los recursos
para las tareas programadas que disponen de una menor capacidad de
enlace directo. El programador 12 de canales determina que es
posible utilizar el conjunto C6 de canales con dos canales menos de
código secundario, para liberar parte de la capacidad para la
demanda adicional. En la trama 10, el nuevo conjunto de canales, que
contiene dos canales de código secundario, se transmite a la
estación remota 6. En la trama 11, la estación remota 6 recibe el
nuevo conjunto de canales. Y, en la trama 12, la célula transmite
datos a través del nuevo conjunto de canales.
Asimismo, en este ejemplo, la demanda de enlace
directo debida a las tareas no programadas se reduce durante la
trama 9. Durante la trama 10, con una mayor capacidad de enlace
directo, el programador 12 de canales asigna el conjunto C7 de
canales, que contiene cuatro canales de código secundario, a la
estación remota 6. En la trama 11, se transmite la identidad del
nuevo conjunto de canales a la estación remota 6. En la trama 12,
la estación remota 6 recibe la identidad del nuevo conjunto de
canales. Y, en la trama 13, la célula transmite datos a través del
nuevo conjunto de canales.
Durante la trama 12, el programador 12 de
canales observa que la cola quedará vacía cuando termine la
transmisión programada actual, y que sólo se necesitan dos canales
de código para transmitir el resto de datos en la trama 15. En la
trama 13, el programador 12 de canales ordena a la célula, a través
del elemento 14 de selección, que transmita la identidad del nuevo
conjunto C3 de canales, que contiene sólo un canal de código
secundario, a la estación remota 6. En la trama 14, la estación
remota recibe la identidad del nuevo conjunto de canales y
reconfigura su hardware. Por último, en
la trama 15, la célula transmite las dos tramas restantes de canal de código a través del nuevo conjunto de canales.
la trama 15, la célula transmite las dos tramas restantes de canal de código a través del nuevo conjunto de canales.
Cuando observa que la cola está casi vacía, en
la trama 13, el programador 12 de canales ordena a la célula, a
través del elemento 14 de selección, que envíe la identidad del
nuevo conjunto C0 de canales, que contiene cero canales de código
secundario. En la trama 16, la célula utiliza el nuevo conjunto de
canales, Una vez que se han transmitido todos los datos, la célula
transmite a la velocidad 1/8 por el canal de código primario durante
la trama 16, mientras permanece inactiva y en espera de recibir más
datos.
El ejemplo anterior demuestra que existen cuatro
tramas de retardo de procesamiento entre el tiempo en el que los
datos están disponibles para la célula (en la trama 6 de la Figura
9) y el tiempo en el que se realiza la transmisión de datos a alta
velocidad (en la trama 10 de la Figura 9). El ejemplo ilustra
también que la tasa de transmisión puede ajustarse en cada trama,
de tal forma que el enlace directo se utilice por completo en cada
trama.
Para optimizar la utilización del enlace
directo, los recursos para las tareas programadas se asignan a las
estaciones remotas 6 basándose en la prioridad de las estaciones
remotas 6. La potencia de transmisión del enlace directo se asigna
en primer lugar a la estación remota 6 que presenta la prioridad más
alta, y en último lugar a la estación remota 6 que presenta la
prioridad más baja. Para determinar la prioridad de las estaciones
remotas 6, se pueden tener en cuenta numerosos factores. A
continuación, se describe en detalle una lista ejemplar que
contiene algunos de los factores que pueden considerarse en la
asignación de prioridades. También es posible considerar otros
factores, que están comprendidos dentro del ámbito de la presente
invención.
Un factor importante en la determinación de las
prioridades de las estaciones remotas 6 es la energía por bit
necesaria para transmitir a una estación remota 6. La estación
remota 6 situada en el borde de una célula, o las que experimentan
condiciones de canal adversas, requieren más energía por bit para
proporcionar el nivel de rendimiento deseado, debido a que la
pérdida de transmisión desde la célula hasta la estación remota 6,
o la relación Eb/No, son más elevadas. En cambio, la estación remota
6 situada cerca de la sede celular (por ejemplo, cerca de la
estación base 4 que presta servicio a la célula) requiere menos
energía por bit para proporcionar el mismo nivel de rendimiento. En
realidad, para la misma magnitud de potencia de transmisión, la
velocidad de símbolos con la que puede transmitirse a la estación
remota 6 es inversamente proporcional a la pérdida de transmisión y
la razón Eb/No. Por ejemplo, la potencia residual total que permite
transmitir los datos a la primera estación remota 6 a 38,4 Kbps
sólo permite transmitir los datos a la segunda estación remota 6 a
9,6 Kbps (1/4 de la velocidad de símbolos) si la pérdida de
transmisión a la segunda estación remota 6 es superior en
aproximadamente 6 dB a la de la primera estación remota 6, o si la
segunda estación remota 6 requiere una razón Eb/No superior en 6 dB
a la de la primera estación remota 6. Es preferible transmitir
primero a la estación remota 6 que requiere menos energía por bit,
debido a que se consumen menos recursos para una tasa de transmisión
dada.
Con referencia a la Fig. 1, las estaciones
remotas 6a y 6b están más cerca de la estación base 4c que la
estación remota 6c. Del mismo modo, las estaciones remotas 6d y 6e
están más cerca de la estación base 4d que la estación remota 6c.
Por lo tanto, se consigue una mejor utilización del enlace directo
transmitiendo primero a las estaciones remotas 6a, 6b, 6d y 6e, en
el intervalo de tiempo T1, y transmitiendo después a la estación
remota 6c, en el intervalo de tiempo T2. Por lo general, es
preferible asignar una prioridad más alta a la estación remota 6 que
requiere menos energía por bit para mantener el enlace de
comunicación.
La estación remota 6 puede experimentar una
transferencia con continuidad con varias células. La estación
remota 6 que experimenta una transferencia con continuidad puede
consumir más recursos si varias células transmiten de forma
simultánea a la estación remota 6. Asimismo, la estación remota 6
que experimenta una transferencia con continuidad suele hallarse
cerca del borde de la célula y requiere más energía por bit. Por
consiguiente, es posible obtener un mayor caudal de datos por el
enlace directo asignando una prioridad baja a la estación remota 6
que está experimentando una transferencia con continuidad.
La asignación óptima de recursos depende también
de la cantidad de datos que se van a transmitir a la estación
remota 6. Los datos que se van a transmitir se almacenan en una cola
situada dentro del elemento 14 de selección. Por lo tanto, el
tamaño de la cola indica la cantidad de datos que se van a
transmitir. Al principio de cada intervalo de programación, el
tamaño de la cola de todas las tareas programadas se envía al
programador 12 de canales. Si el tamaño de la cola de una tarea
programada es pequeño, el programador 12 de canales suprime la
tarea de la rutina de programación de velocidades. La transmisión de
una pequeña cantidad de datos puede realizarse en un período de
tiempo satisfactorio a través del canal de código primario. El
programador 12 de canales sólo asigna recursos, cuando es
necesario, para transmitir una gran cantidad de datos. Por lo tanto,
la cantidad de recursos asignados a cada estación remota es
aproximadamente proporcional al tamaño de la cola de los datos que
se van a transmitir a la estación
remota 6.
remota 6.
El tipo de datos que se van a transmitir es otra
cuestión importante en la asignación de prioridades entre las
estaciones remotas 6. Algunos tipos de datos son sensibles al tiempo
y requieren una atención rápida. Otros tipos de datos pueden
tolerar un retardo más prolongado de la transmisión. Como es obvio,
la prioridad más alta se asigna a los datos que son sensibles al
tiempo.
Como ejemplo, es inevitable que algunos de los
datos transmitidos que se reciben en la estación remota 6 contengan
errores. La estación remota 6 es capaz de determinar un error de
trama mediante la utilización de los bits CRC adjuntos en las
tramas de canal de código recibidas. Tras determinarse que se ha
recibido una trama de canal de código con algún error, el bit
indicador de error (BIE) para dicha trama de canal de código se
marca, y la estación remota 6 informa a la célula acerca del error
de trama. La implementación y la utilización de la transmisión del
BIE se dan a conocer en la patente estadounidense nº 5.568.483,
mencionada anteriormente. A continuación, el programador 12 de
canales programa la retransmisión de las tramas de canal de código
recibidas que contienen algún error. En la estación remota 6, otro
tipo de procesamiento de señales puede depender de las tramas de
canal de código recibidas con errores. Por lo tanto, el programador
12 de canales da, a los datos que se están retransmitiendo, una
prioridad más alta que a los datos que se están transmitiendo por
primera vez.
Por el contrario, si la misma estación remota 6
comunica repetidamente errores de tramas, esto puede indicar que el
enlace directo está deteriorado. Por consiguiente, la asignación de
los recursos del enlace directo para la retransmisión repetida de
las tramas de canal de código recibidas con errores resulta
despilfarradora. En este caso, la estación remota 6 puede ponerse
temporalmente en estado de retención. La transmisión de datos a
alta velocidad puede suspenderse hasta que la condición del enlace
directo mejore. El programador 12 de canales todavía puede dirigir
la transmisión de datos por el canal de código primario y supervisar
continuamente el rendimiento del enlace directo. Tras ser informado
de que la condición del enlace directo ha mejorado, el programador
12 de canales anula el estado de retención de la estación remota 6 y
reanuda la transmisión de datos a alta velocidad a la estación
remota 6. Por otra parte, los datos de la cola pueden suprimirse
tras un número predeterminado de intentos infructuosos de
retransmisión.
Cuando se asignan prioridades a las estaciones
remotas 6, tal vez sea deseable diferenciar las estaciones remotas
6 según el tipo de servicio de datos que se está proporcionando. Por
ejemplo, puede establecerse una estructura de fijación de precios
para los diferentes servicios de transmisión de datos. La prioridad
más alta se da a los servicios sujetos a una tarifa especial. A
través de la estructura de fijación de precios, el usuario de cada
estación remota 6 puede determinar individualmente la prioridad y,
en consecuencia, el tipo de servicio que el usuario recibirá.
La prioridad de la estación remota 6 también
puede convertirse en una función de la magnitud del retardo que ya
ha experimentado la estación remota 6. Los recursos disponibles del
enlace directo se asignan primero a la estación remota 6 que
presenta la prioridad más alta. Por consiguiente, la estación remota
6 que presenta una prioridad más baja suele experimentar,
usualmente, un retardo de transmisión más largo. Según se incrementa
la magnitud del retardo experimentado por la estación remota 6 de
baja prioridad, la prioridad de la estación remota 6 puede
actualizarse. Esto impide que los datos dirigidos hacia la estación
remota 6 de baja prioridad permanezcan en la cola indefinidamente.
Sin la actualización de la prioridad, la estación remota 6 de baja
prioridad puede sufrir una magnitud intolerable de retardo. La
actualización de prioridad puede incrementarse de una manera que
permita una comunicación de gran calidad de las tareas programadas y
no programadas, mientras se mantienen los objetivos del sistema.
A los factores se les dan ponderaciones
diferentes, según el conjunto de objetivos del sistema que se
optimicen. Por ejemplo, para maximizar el caudal de datos por el
enlace directo, se da una ponderación mayor a la energía por bit
necesaria para la estación remota 6 y a si la estación remota 6 está
experimentando o no una transferencia con continuidad. Este sistema
de ponderación no tiene en cuenta los tipos de datos ni la prioridad
de las estaciones remotas 6, y por lo tanto no aborda el objetivo de
equidad del sistema.
Como alternativa, puede mantenerse una
estructura de fijación de precios que permite que el usuario de cada
estación remota 6 determine individualmente la prioridad de la
estación remota 6. La voluntad de pagar una tarifa especial por el
recurso indica un nivel de importancia más alto. En este caso, un
sistema que trata de maximizar los ingresos y la satisfacción de
los usuarios puede transmitir primero a la estación remota 6 sujeta
a tarifa especial, incluso aunque la transmisión requiera más
recursos. También pueden generarse otros sistemas de ponderación
mediante los factores citados anteriormente, además de otros
factores no citados, para alcanzar cualquier conjunto de objetivos
del sistema, estando comprendidos dichos sistemas de ponderación
dentro del ámbito de la presente invención.
Claims (26)
1. Un procedimiento para programar
comunicaciones de datos en un enlace directo entre una estación base
y una o más estaciones remotas (6) en una célula (2c) en un sistema
de comunicación, que comprende:
transmitir datos por canales primario y
secundario, por dicho enlace directo (50);
asignar al menos un canal de código primario por
la duración de una comunicación, a fin de transmitir datos no
programados y mensajes de control sin retardo;
asignar al menos un canal de código secundario
para la transmisión de datos a altas tasas de transmisión;
asignar dichos canales de código secundario a
cada periodo de programación y reasignarlos durante el periodo de
programación según la capacidad disponible de dicho enlace directo
(50).
2. El procedimiento según la reivindicación 1,
que comprende adicionalmente:
agrupar dicho(s) canal(es) de
código secundario en conjuntos de canales de código secundario,
estando cada conjunto definido por una agrupación única de canales
de código secundario.
3. El procedimiento según la reivindicación 1,
que comprende adicionalmente:
programar transmisiones de datos a alta tasas de
transmisión adjudicando recursos de comunicación mediante la
selección de un conjunto de canales de código secundario.
4. El procedimiento según la reivindicación
1,
en el cual al menos una de dichas agrupaciones
únicas de canales de código secundario corresponde a una tasa de
transmisión asignada.
5. El procedimiento según la reivindicación 1,
que comprende adicionalmente:
dividir los datos transmitidos en tramas de
datos, y dividir cada trama de datos en porciones de datos, para su
transmisión por los canales de código primarios y secundarios.
6. El procedimiento según la reivindicación 1,
que comprende adicionalmente:
codificar y ensanchar dicha porción de datos en
tramas de datos de dichos canales de código primarios y secundarios
para su transmisión.
7. El procedimiento según la reivindicación 1,
que comprende adicionalmente:
determinar una demanda para un nivel de potencia
de transmisión del enlace directo, añadiendo o descartando uno o más
canales de código secundario para satisfacer la demanda del nivel de
potencia de transmisión en cada periodo de programación.
8. El procedimiento según la reivindicación 1,
que comprende adicionalmente:
recibir dichos canales de código primarios y
secundarios.
9. El procedimiento según la reivindicación 1,
que comprende adicionalmente:
programar las transmisiones de dichos canales de
código primarios y secundarios, basándose en la cantidad de datos a
transmitir.
10. El procedimiento según la reivindicación 1,
que comprende adicionalmente:
programar la transmisión de pequeñas cantidades
de datos por el canal de código primario.
11. El procedimiento según la reivindicación 1,
que comprende adicionalmente:
programar la transmisión de mayores cantidades
de datos por el canal de código secundario.
12. El procedimiento según la reivindicación 1,
que comprende adicionalmente:
programar la transmisión a alta tasa de datos
por el canal de código secundario.
13. El procedimiento según la reivindicación 1,
que comprende adicionalmente:
programar dichas transmisiones por canales de
código primarios y secundarios basándose en al menos uno entre la
energía de transmisión por bit requerida por un usuario para un
nivel requerido de rendimiento, la cantidad de datos a transmitir,
el tipo de datos a transmitir, el tipo de servicio de datos
proporcionado al usuario, la magnitud del retardo ya experimentado
por el usuario y la prioridad de los usuarios.
14. Un aparato para programar comunicaciones de
datos en un enlace directo entre una estación base y una o más
estaciones remotas (6) en una célula (2c) en un sistema de
comunicación, que comprende:
un transmisor (42) adaptado para transmitir
datos por canales de código primarios y secundarios por un enlace
directo (50);
un controlador (12) adaptado para asignar al
menos un canal de código primario por la duración de una
comunicación, para transmitir datos no programados y mensajes de
control sin retardo, adaptado para asignar al menos un canal de
código secundario para la transmisión de datos a altas velocidades,
y adaptado para asignar dichos canales de código secundario en cada
periodo de programación, y reasignarlos durante el periodo de
programación según la capacidad disponible de dicho enlace
directo.
15. El aparato según la reivindicación 14, en el
cual dicho controlador (12) está adaptado para agrupar
dicho(s) canal(es) de código secundario en conjuntos
de canales de código secundario, estando cada conjunto definido por
una agrupación única de canales de código secundario.
16. Al aparato según la reivindicación 14, en el
cual dicho controlador (12) está adaptado para programar
transmisiones de datos a alta tasa adjudicando recursos de
comunicación mediante la selección de un conjunto de canales de
código secundario.
17. El aparato según la reivindicación 15, en el
cual al menos una de dichas agrupaciones únicas de canales de código
secundario corresponde a una tasa de transmisión asignada.
18. El aparato según la reivindicación 14, en el
cual dicho controlador (12) está adaptado para dividir datos
transmitidos en tramas de datos, y dividir cada trama de datos en
porciones de datos para su transmisión por los canales de código
primario y secundario.
19. El aparato según la reivindicación 18, en el
cual dicho transmisor (42) está adaptado para codificar y ensanchar
dicha porción de datos en tramas de datos de dichos canales de
código primario y secundario, para su transmisión.
20. El aparato según la reivindicación 14, en el
cual dicho controlador (12) está adaptado para determinar una
demanda para un nivel de potencia de transmisión del canal directo,
y añadir o descartar uno o más canales de código secundario a fin de
satisfacer la demanda por el nivel de potencia de transmisión en
cada periodo de programación.
21. El aparato según la reivindicación 14, que
comprende adicionalmente:
un receptor (62) adaptado para recibir dichos
canales de código primario y secundario.
22. El aparato según la reivindicación 14, en el
cual dicho controlador (14) está adaptado para programar las
transmisiones de dichos canales de código primario y secundario
basándose en la cantidad de datos a transmitir.
23. El aparato según la reivindicación 14, en el
cual dicho controlador (12) está adaptado para programar la
transmisión de pequeñas cantidades de datos por el canal de código
primario.
24. El aparato según la reivindicación 14, en el
cual dicho controlador está adaptado para programar la transmisión
de mayores cantidades de datos por el canal de código
secundario.
25. El aparato según la reivindicación 14, en el
cual dicho controlador (12) está adaptado para programar la
transmisión de datos a alta tasa por el canal de código
secundario.
26. El aparato según la reivindicación 14, en el
cual dicho controlador (14) está adaptado para programar la
transmisión de dichos canales de código primario y secundario
basándose en al menos una entre la energía de transmisión por bit
requerida por un usuario para un nivel requerido de rendimiento, la
cantidad de datos a transmitir, el tipo de datos a transmitir, el
tipo de servicio de datos proporcionado al usuario, la magnitud del
retardo ya experimentado por el usuario y la prioridad de los
usuarios.
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