ES2334502T3 - Metodo y aparato para determinar una potencia de transmision. - Google Patents
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Abstract
Método para determinar una potencia de transmisión en un sistema de comunicación celular que comprende una primera célula que incluye una zona interna a la que da servicio una primera portadora y una zona externa a la que da servicio una segunda portadora; caracterizado el método por las etapas de: recibir (301) informes de medición desde una pluralidad de unidades de comunicación de la célula; comprendiendo los informes de medición características de recepción para una señal asociada con la célula; generar (305) una distribución de las características de recepción; determinar (311) un nivel de potencia de transmisión modificada en respuesta a la distribución de las características de recepción; y determinar (313) una potencia de transmisión de célula asociada con la primera portadora en respuesta al nivel de potencia de transmisión modificada.
Description
Método y aparato para determinar una potencia de
transmisión.
La invención se refiere a un método y aparato
para determinar una potencia de transmisión en un sistema de
comunicación celular y, en particular, para determinar una potencia
de transmisión de célula para una célula que tiene una zona interna
y una zona externa.
La figura 1 ilustra el principio de un sistema
100 de comunicación celular convencional según la técnica anterior.
Una región geográfica se divide en un número de células 101, 103,
105, 107 a cada una de las cuales da servicio la estación 109, 111,
113, 115 base. Las estaciones base están interconectadas mediante
una red fija que puede comunicar datos entre las estaciones 109,
111, 113, 115 base. Una estación móvil recibe servicio a través de
un enlace de radiocomunicación por la estación base de la célula
dentro de la cual está situada la estación móvil. En el ejemplo de
la figura 1, la estación 109 base da servicio a la estación 117
móvil a través del enlace 119 radio, la estación 111 base da
servicio a la estación 121 móvil a través del enlace 123 radio,
etc.
A medida que la estación móvil se desplaza,
puede desplazarse desde la cobertura de una estación base a la
cobertura de otra, es decir, de una célula a otra. Por ejemplo, la
estación 113 base da servicio inicialmente a la estación 125 móvil
a través del enlace 127 radio. A medida que se desplaza hacia la
estación 115 base, entra en una región de cobertura solapada de las
dos estaciones 113 y 115 base y dentro de esta región de cobertura,
cambia para soportarse por la estación 115 base sobre el enlace 129
radio. A medida que la estación 125 móvil sigue desplazándose al
interior de la célula 107, continúa soportándose por la estación 115
base. Esto se conoce como traspaso o cambio de célula de una
estación móvil entre células.
Un sistema de comunicación celular típico
extiende su cobertura normalmente por un país entero y comprende
cientos o incluso miles de células que soportan miles o incluso
millones de estaciones móviles. La comunicación desde una estación
móvil hacia una estación base se conoce como enlace ascendente, y la
comunicación desde una estación base hacia una estación móvil se
conoce como enlace descendente.
La red fija que interconecta las estaciones base
puede operarse para encaminar datos entre dos estaciones base
cualesquiera, permitiendo así que una estación móvil en una célula
se comunique con una estación móvil en cualquier otra célula.
Además, la red fija comprende funciones de pasarela para la
interconexión a redes externas tales como la red telefónica
conmutada pública (PSTN), permitiendo así que las estaciones móviles
se comuniquen con teléfonos de líneas terrestres y otros terminales
de comunicación conectados por una línea terrestre. Además, la red
fija comprende gran parte de la funcionalidad requerida para
gestionar una red de comunicación celular convencional, incluyendo
la funcionalidad para encaminar datos, control de admisión,
asignación de recursos, facturación de abonados, autenticación de
estación móvil, etc.
Actualmente, el sistema de comunicación celular
más habitual es el sistema de comunicación de segunda generación
conocido como el sistema global para comunicaciones móviles (GSM).
GSM usa una tecnología conocida como acceso múltiple por división
de tiempo (TDMA) en la que se consigue la separación de usuarios
dividiendo portadoras de frecuencia en 8 ranuras de tiempo
discretas, que pueden asignarse individualmente a un usuario. A una
estación base se le puede asignar una única portadora o múltiples
portadoras. Una portadora se usa para una señal piloto que contiene
además información de difusión. Esta portadora se usa por las
estaciones móviles para medir el nivel de señal de transmisiones
desde diferentes estaciones base, y la información obtenida se usa
para determinar una célula de servicio adecuada durante el acceso
inicial o los cambios de célula. Puede encontrarse una descripción
adicional del sistema de comunicación GSM TDMA en "The GSM System
for Mobile Communications" de Michel Mouly y Marie Bernadette
Pautet, Bay Foreign Language Books, 1992, ISBN 2950719007.
Actualmente, están desarrollándose sistemas de
tercera generación para mejorar adicionalmente los servicios de
comunicación proporcionados a usuarios móviles. Los sistemas de
comunicación de tercera generación adoptados de manera más
generalizada se basan en acceso múltiple por división de código
(CDMA) en el que la separación de usuarios se obtiene asignando
códigos de ensanchamiento y aleatorización diferentes a diferentes
usuarios en la misma frecuencia de portadora. Las transmisiones se
ensanchan mediante multiplicación por los códigos asignados
provocando así que la señal se ensanche por un ancho de banda
amplio. En el receptor, los códigos se usan para desensanchar la
señal recibida generando así la señal original. Cada estación base
tiene un código dedicado para una señal piloto y de difusión, y al
igual que para GSM esto se usa para mediciones de múltiples células
con el fin de determinar una célula de servicio. Un ejemplo de un
sistema de comunicación que usa este principio es el sistema
universal de telecomunicaciones móviles (UMTS), que está
implantándose en la actualidad. Puede encontrarse una descripción
adicional de CDMA y, específicamente, del modo CDMA de banda ancha
(WCDMA) de UMTS en "WCDMA for UMTS", Harri Holma (editor),
Antti Toskala (editor), Wiley & Sons, 2001, ISBN
0471486876.
Con el fin de optimizar la capacidad de un
sistema de comunicación celular, es importante minimizar el impacto
de la interferencia provocada por o a otras estaciones móviles. Por
tanto, es importante minimizar la interferencia provocada por la
comunicación hacia o desde una estación móvil, y por consiguiente es
importante usar la menor potencia de transmisión posible. Puesto
que la potencia de transmisión requerida depende de las condiciones
de propagación en cada instante, es necesario controlar
dinámicamente las potencias de transmisión para que se ajusten
estrechamente a las condiciones. Con este fin, las estaciones base y
las estaciones móviles operan lazos de control de potencia, en los
que el extremo receptor notifica información sobre la calidad de
recepción de vuelta al extremo de transmisión, que en respuesta
ajusta su potencia de transmisión. Esto garantiza que se use el
mínimo de potencia de transmisión necesaria para garantizar una
calidad dada, y por tanto se minimiza la interferencia provocada
por la comunicación con cada estación móvil.
Una ventaja importante de los sistemas de
comunicación celular es que, debido a la atenuación de la señal de
radio con la distancia, la interferencia provocada por la
comunicación dentro de una célula es insignificante en una célula
suficientemente alejada, y por tanto el recurso puede reutilizarse
en esta célula. En sistemas GSM, se reutilizan por tanto
frecuencias de portadora en otras células según un plan de
frecuencias. La planificación de frecuencias es una de las
operaciones más importantes de optimización para un sistema de
comunicación celular con el fin de maximizar la capacidad de
comunicación del sistema. La planificación de frecuencias considera
normalmente un enorme número de parámetros, incluyendo
características de propagación, perfiles de tráfico y capacidades
de equipos de comunicación.
Una técnica que se ha usado para la optimización
de la capacidad de sistemas de comunicación celular es asignar una
o más portadoras de una estación base para soportar una zona interna
de la célula y una o más portadoras para soportar una zona externa.
Las portadoras forman por tanto de manera eficaz células
concéntricas dentro de la célula. Las portadoras de la zona externa
se comunicarán con estaciones móviles hacia los bordes de célula y
por tanto tenderán a transmitir a potencias de transmisión
relativamente altas. Estas portadoras crean por tanto una
interferencia importante en células vecinas y, por consiguiente, no
pueden reutilizarse en estas células. Sin embargo, las portadoras
que soportan la zona interna tenderán a comunicarse a una potencia
de transmisión muy reducida debido a la menor distancia y por tanto
la trayectoria de propagación normalmente más corta. Normalmente,
las portadoras asociadas con la zona interna tienen un umbral de
potencia de transmisión máxima inferior garantizando así que la
interferencia con células vecinas sea limitada. Por consiguiente,
las portadoras que soportan la zona interna pueden tener un patrón
de reutilización mucho más denso y normalmente pueden reutilizarse
en células vecinas, aumentando así la capacidad del sistema de
comunicación.
Con el fin de optimizar la distribución de
tráfico entre la zona interna y la zona externa, es importante
ajustar los parámetros de las portadoras asociadas de manera
apropiada. De manera específica, es importante optimizar los
parámetros de potencia de transmisión de las portadoras de la zona
interna. De manera convencional, la potencia de transmisión
reducida de la portadora de la zona interna se ha ajustado a un
valor fijo que se espera que proporcione un resultado razonable. En
algunos casos, se ha ajustado el valor fijo mediante un enfoque de
ensayo y error hasta conseguir un resultado adecuado. Sin embargo,
el método convencional proporciona un enfoque rígido que es
complejo, laborioso y requiere intervención manual sustancial. El
enfoque da como resultado además un ajuste estático de los
parámetros que no es adecuado para variaciones en las condiciones
operativas. Además, la potencia de transmisión reducida se determina
basándose en datos históricos que pueden no ser apropiados para las
condiciones actuales. Sólo se generan estimaciones aproximadas
basadas en valores de parámetros de tráfico promediados a largo
plazo, dando así como resultado una mayor probabilidad de un ajuste
subóptimo de la potencia de transmisión y, por consiguiente, da como
resultado una capacidad reducida del sistema de comunicación.
El documento
US-B1-6370383 describe una célula
con planos de potencia en la que un canal de comunicación que opera
dentro de la célula puede conmutarse entre planos.
Por lo tanto sería ventajoso un sistema mejorado
para determinar una potencia de transmisión de célula en una célula
que tiene una zona interna y una zona externa. En particular, sería
ventajoso un sistema que permita una mayor flexibilidad, una menor
complejidad, una mayor precisión, una mayor capacidad y/o adecuación
para una implementación dinámica y/o automatizada.
Por consiguiente, la invención pretende paliar,
aliviar o eliminar una o más de las desventajas anteriormente
mencionadas de manera individual o en cualquier combinación.
Según un primer aspecto de la invención se
proporciona un método para determinar una potencia de transmisión
en un sistema de comunicación celular que comprende una primera
célula que incluye una zona interna a la que da servicio una
primera portadora y una zona externa a la que da servicio una
segunda portadora; comprendiendo el método las etapas de recibir
informes de medición desde una pluralidad de unidades de
comunicación de la célula; comprendiendo los informes de medición
características de recepción para una señal asociada con la célula;
generar una distribución de las características de recepción;
determinar un nivel de potencia de transmisión modificada en
respuesta a la distribución de las características de recepción; y
determinar una potencia de transmisión de célula asociada con la
primera portadora en respuesta al nivel de potencia de transmisión
modificada.
La señal asociada con la célula puede ser, por
ejemplo, la señal de la primera portadora, la segunda portadora o
preferiblemente tanto la primera como la segunda portadora, así como
cualquier otra portadora de la célula. La potencia de transmisión
de célula se determina en respuesta a mediciones reales de las
unidades de comunicación, permitiendo así una determinación basada
en las condiciones reales en la célula en lugar de en valores
históricos o valores típicos. Puesto que se tienen en cuenta las
condiciones operativas reales de la célula, se posibilita una mayor
precisión de la determinación de la potencia de transmisión de
célula. El método es adecuado para una optimización automática de
la potencia de transmisión de célula y un valor adecuado puede
determinarse dinámicamente basándose en las condiciones actuales.
El método permite un método de poca complejidad para determinar una
potencia de transmisión de célula adecuada. De manera específica, la
potencia de transmisión de célula puede ser un umbral de potencia
de transmisión máximo de la primera portadora. Todas o algunas de
las etapas del método pueden iterarse. De manera específica, el
método puede iterarse de manera continua permitiendo así una
determinación dinámica de la potencia de transmisión de célula
teniendo en cuenta las condiciones actuales. Esto permite
actualizar de manera continua y automática la potencia de
transmisión de célula para reflejar cambios en las condiciones
operativas. La zona interna y la zona externa pueden solaparse o ser
no contiguas. La zona interna puede tener áreas más distantes del
centro de la célula que áreas de la zona externa. Sin embargo, de
media, la zona externa tenderá a estar más alejada del centro de la
célula que la zona interna.
Según una característica de la invención, las
características de recepción comprenden niveles de recepción de
señal. Preferiblemente, las características de recepción comprenden
niveles de señal de recepción indicativos del nivel de señal al que
se reciben las portadoras de la célula por las unidades de
comunicación. En un ejemplo de un sistema de comunicación GSM, el
RxLev notificado en los informes de medición puede estar comprendido
en las características de recepción. Los niveles de señal de
recepción son una indicación adecuada, fiable y/o precisa de las
condiciones operativas en la célula. Normalmente, los informes de
medición comprenden características de nivel de señal de recepción
para otros fines y, por tanto, no se introduce sobrecarga de
señalización.
Según otra característica de la invención, las
características de recepción comprenden características de calidad
de señal. Preferiblemente, las características de recepción
comprenden características de calidad de señal indicativas de la
calidad a la que se reciben las portadoras de la célula por las
unidades de comunicación. En un ejemplo de un sistema de
comunicación GSM, la RxQual notificada en los informes de medición
puede estar comprendida en las características de recepción. Las
características de calidad de señal son una indicación adecuada,
fiable y/o precisa de las condiciones operativas en la célula.
Normalmente, los informes de medición comprenden características de
calidad de señal para otros fines y, por tanto, no se introduce
sobrecarga de señalización.
Según otra característica de la invención, la
etapa de determinar la potencia de transmisión modificada comprende
determinar un nivel de potencia de transmisión modificada para el
que una proporción de características de recepción de la
distribución están por encima de un umbral de características de
recepción.
Esto permite una determinación eficaz de un
nivel de potencia de transmisión modificada que alcanzará un umbral
de características de recepción dado para una proporción de unidades
de comunicación. El umbral de características de recepción puede
estar asociado específicamente con una característica de calidad.
Esto permite por tanto determinar un nivel de potencia de
transmisión modificada para el que se alcanza un nivel de calidad
dado para una proporción de unidades de comunicación. Esto
proporciona un método de poca complejidad para determinar una
potencia de transmisión que dará como resultado un rendimiento
aceptable para una proporción dada de unidades de comunicación. De
manera específica, puede determinarse una potencia de transmisión de
la primera portadora que alcanzará un rendimiento aceptable para
una proporción dada de unidades de comunicación que pueden
soportarse por consiguiente en la zona interna. Por ejemplo, la
potencia modificada puede determinarse como correspondiente al
nivel de potencia de transmisión modificada.
Según otra característica de la invención, la
etapa de determinar la proporción en respuesta a una proporción de
tráfico deseada de la zona interna. Esto puede permitir determinar
la proporción de manera que se alcance una proporción de tráfico
deseada para la zona interna mediante la potencia de transmisión
modificada determinada. Por tanto, se posibilita un método eficaz y
de poca complejidad que puede determinar de manera automática una
potencia de transmisión modificada que dará como resultado una
proporción de tráfico deseada de la célula interna.
Según otra característica de la invención, el
método comprende además la etapa de determinar la proporción en
respuesta a una carga sustancialmente completa de la zona interna.
Esto permite una determinación de una potencia de transmisión de
célula que dará como resultado una carga sustancialmente completa de
la primera portadora, reduciendo así la carga de la segunda
portadora y aumentando así los recursos disponibles por toda el
área de la célula.
Según otra característica de la invención, el
método comprende además la etapa de determinar la proporción en
respuesta a un tráfico medio de la célula y a un número de
portadoras que soportan la célula. Por ejemplo, la proporción puede
determinarse de manera que la carga de las portadoras de la célula
sea similar, permitiendo por tanto una distribución sustancialmente
uniforme de la carga entre portadoras.
Según otra característica de la invención, el
umbral de características de recepción es un umbral de
características de recepción predeterminado. Esto permite un método
de poca complejidad para determinar un umbral de características de
recepción. El umbral de características de recepción requerido para
un nivel de calidad dado se conoce normalmente y es poco sensible a
las condiciones dinámicas. Un umbral de características de recepción
predeterminado puede determinarse por tanto basándose en grandes
cantidades de datos y algoritmos complejos sin afectar a la
complejidad o a la velocidad de ejecución del método actual.
Según otra característica de la invención, el
método comprende además la etapa de recibir una entrada de usuario
y ajustar el umbral de características de recepción en respuesta a
la entrada de usuario. Esto permite un control importante del
método por el usuario. Proporciona un medio adecuado para permitir a
un usuario experimentar con diferentes ajustes para el umbral de
características de recepción.
Según otra característica de la invención, la
etapa de determinar el umbral de características de recepción en
respuesta a un nivel de calidad requerido. Puede determinarse un
umbral de características de recepción que alcanzará el nivel de
calidad requerido para la comunicación con la proporción de unidades
de comunicación. Permite un método automatizado para determinar el
umbral de características de recepción que puede tener en cuenta
las condiciones operativas y/o valores medidos actuales.
Según otra característica de la invención, la
etapa de determinar el umbral de características de recepción en
respuesta a un nivel de interferencia requerido. Esto permite
determinar una potencia de transmisión de célula que puede alcanzar
un nivel de interferencia requerido.
Según otra característica de la invención, la
etapa de determinar el nivel de potencia de transmisión modificada
comprende determinar un valor de referencia de características de
recepción de la distribución correspondiente a la proporción, y
determinar el nivel de potencia de transmisión modificada en
respuesta a la diferencia entre el valor de referencia de
características de recepción y el umbral de características de
recepción. Esto permite un método sencillo y preciso para
determinar la potencia de transmisión de célula.
Según otra característica de la invención, la
etapa de generar la distribución comprende normalizar las
características de recepción a una potencia de transmisión de
referencia. De manera específica pueden compensarse las variaciones
en las potencias de transmisión de diferentes portadoras de la
célula. Esto permite que la determinación de la potencia de
transmisión de célula sea independiente de la potencia de
transmisión real así como variaciones de potencia de transmisión de
las portadoras.
Según otra característica de la invención, la
etapa de generar una distribución comprende compensar las
características de recepción para un ajuste de control de potencia.
El control de potencia introduce normalmente una variación de
potencia de transmisión importante y de cambio rápido. Compensar
esta variación permite una mayor precisión de la determinación de
la potencia de transmisión de célula.
Según otra característica de la invención, el
lazo de control de potencia comprende un lazo de control de
potencia rápido y un lazo de control de potencia lento y la
compensación de las características de recepción está asociada
únicamente con el lazo de control de potencia rápido. Esto permite
determinar la potencia de transmisión de célula óptima
independientemente de la respuesta de control de potencia lento a la
carga de tráfico.
Según otra característica de la invención, el
nivel de potencia de transmisión de célula se determina como la
potencia de transmisión modificada menos la potencia de transmisión
de referencia. Esto permite un método de poca complejidad y preciso
para determinar una potencia de transmisión de célula.
Según otra característica de la invención, el
método comprende además la etapa de ajustar una potencia de
transmisión de la primera portadora sustancialmente a la potencia de
transmisión de célula. El método puede usarse por tanto para
controlar la potencia de transmisión asociada con la zona interna y
así controlar la distribución del tamaño y/o del tráfico de la zona
interna. La zona interna puede ajustarse así de manera dinámica y
automática para adecuarse a las condiciones y características
operativas actuales. Esto permite una distribución de tráfico
mejorada y una menor interferencia y, por consiguiente, una mayor
capacidad de comunicación de todo el sistema de comunicación.
Según un segundo aspecto de la invención, se
proporciona un aparato para determinar una potencia de transmisión
en un sistema de comunicación celular que comprende una primera
célula que incluye una zona interna a la que da servicio una
primera portadora y una zona externa a la que da servicio una
segunda portadora; comprendiendo el aparato: medios para recibir
informes de medición desde una pluralidad de unidades de
comunicación de la célula; comprendiendo los informes de medición
características de recepción para una señal asociada con la célula;
medios para generar una distribución de las características de
recepción; medios para determinar un nivel de potencia de
transmisión modificada en respuesta a la distribución de las
características de recepción; y medios para determinar una potencia
de transmisión de célula asociada con la primera portadora en
respuesta al nivel de potencia de transmisión modificada.
Estos y otros aspectos y ventajas de la
invención resultarán evidentes a partir de y se aclararán con
referencia a la(s)
realización(realizaciones) descrita(s) a continuación en el presente documento.
realización(realizaciones) descrita(s) a continuación en el presente documento.
Se describirá una realización de la invención, a
modo de ejemplo únicamente, con referencia a los dibujos, en los
que:
la figura 1 es una ilustración de un sistema de
comunicación celular según la técnica anterior;
la figura 2 es una ilustración de un aparato
para determinar una potencia de transmisión en un sistema de
comunicación celular según una realización de la invención;
la figura 3 ilustra el diagrama de flujo de un
método para determinar una potencia de transmisión según una
realización de la invención; y
la figura 4 ilustra un ejemplo de una
distribución de niveles de señal de recepción.
La siguiente descripción se centra en una
realización de la invención aplicable a un sistema de comunicación
celular que comprende una célula que tiene una zona interna y una
zona externa y, en particular, a un sistema de comunicación celular
GSM. Sin embargo, se apreciará que la invención no está limitada a
esta aplicación, sino que puede aplicarse a muchos otros sistemas
de comunicación celular, incluyendo por ejemplo sistemas de
comunicación celular de tercera generación.
La figura 2 es una ilustración de un aparato
para determinar una potencia de transmisión en un sistema de
comunicación celular según una realización de la invención. De
manera específica, la figura 2 ilustra una estación base que
comprende módulos funcionales para determinar una potencia de
transmisión según una realización de la invención.
En el ejemplo de la figura 2, se ilustra una
estación 201 base que soporta una pluralidad de unidades 203, 205,
207, 209 de comunicación en una célula. Una unidad de comunicación
puede ser normalmente una unidad de abonado, un equipo de usuario
inalámbrico, una estación móvil, un terminal de comunicación, un
asistente digital personal, un ordenador portátil, un procesador de
comunicación integrado o cualquier elemento de comunicación que se
comunique a través de la interfaz de radio. La estación 201 base
comprende una pluralidad de portadoras, de las que una primera
portadora soporta una zona interna y una segunda portadora soporta
una zona externa de la célula. La zona interna tenderá a cubrir una
o más áreas próximas a la estación base, mientras que la zona
externa tiende a cubrir una o más áreas más distantes de la estación
base. De manera específica, la portadora que soporta la zona
externa puede soportar también el área cubierta por la zona interna
y por tanto puede cubrir por ejemplo toda la célula. La zona
interna forma por tanto de manera eficaz una célula concéntrica al
operar la primera portadora dentro de la célula pero a un nivel de
potencia de transmisión máxima reducido. Por consiguiente, la
interferencia provocada por la primera portadora con otras células
se reduce sustancialmente y puede emplearse una frecuencia más
densa de reutilización para esta frecuencia de portadora. De manera
específica, la frecuencia puede reutilizarse en células
vecinas.
En el ejemplo de la figura 2, dos unidades 203,
209 de comunicación se soportan por la primera portadora, que tiene
una potencia de transmisión máxima reducida, y se considera por
tanto que están en la zona interna. Otras dos unidades 205, 207 de
comunicación se soportan por la segunda portadora, que tiene una
capacidad de potencia de transmisión más alta, y se considera por
tanto que forman parte de la zona externa.
La siguiente descripción se centrará, por
motivos de claridad y brevedad, en una realización en la que la
estación 201 base comprende únicamente la primera y la segunda
portadora. Sin embargo, será evidente que la invención es
igualmente aplicable a estaciones base con un número superior de
portadoras. Estas portadoras pueden comprender por ejemplo
portadoras para soportar zonas internas, toda la célula,
predominantemente zonas externas o cualquier otra asignación
adecuada.
La estación 201 base comprende un receptor 211
acoplado a una antena 213 a través de un duplexor 215. El duplexor
215 separa señales de transmisión y de recepción de manera que la
misma antena puede usarse tanto para recibir como para transmitir.
El receptor 211 es un receptor de múltiples portadoras que puede
operarse para recibir señales tanto en la primera como en la
segunda portadora. Durante la operación, el receptor 211 recibe
datos de usuario y datos de control desde las unidades 203, 205,
207, 209 de comunicación según las normas de comunicación GSM.
Resultará evidente que la estación base
comprenderá otros módulos funcionales para soportar comunicación GSM
convencional, funciones de control y gestión, autocomprobación,
etc. tal como se conoce bien en la técnica.
De manera específica, el receptor 211 recibe
informes de medición desde las unidades 203, 205, 207, 209 de
comunicación de la célula. Los informes de medición comprenden un
número de diferentes parámetros, aunque de manera específica
incluyen características de recepción tales como el nivel de señal
recibida. Por tanto, para un sistema de comunicación GSM, las
unidades 203, 205, 207, 209 de comunicación transmiten informes de
medición que comprenden un parámetro RxLev, que es una indicación de
la intensidad de señal a la que se recibe la transmisión actual
desde la estación 201 base.
Los valores RxLev de los informes de medición
recibidos se alimentan en la realización preferida a un procesador
217 de distribución. El procesador 217 de distribución compensa
inicialmente diferencias en la potencia de transmisión desde la
estación 201 base. Por tanto, los valores RxLev se normalizan a una
potencia de transmisión de referencia que de menara específica
puede ser la potencia de transmisión máxima posible de la primera o
la segunda portadora. Por tanto, si se ha recibido un valor RxLev
correspondiente a un nivel de señal de recepción de -90 dBm, y la
potencia de transmisión que da como resultado este RxLev está 10 dB
por debajo de la potencia de transmisión de referencia, el valor
RxLev se modifica para que corresponda a un nivel de señal de
recepción de -80 dBm.
El procesador 217 de distribución genera además
una distribución de los valores RxLev compensados. La distribución
indica por tanto la proporción de valores de medición que se han
recibido para diferentes valores RxLev. El procesador 217 de
distribución está acoplado a un procesador 219 de potencia de
transmisión modificada. El procesador 219 de potencia de
transmisión modificada recibe la distribución del procesador 217 de
distribución y, en respuesta, determina un nivel de potencia de
transmisión modificada. De manera específica, el procesador 219 de
potencia de transmisión modificada determina en primer lugar un
valor de referencia RxLev por encima del que están una proporción
dada de los valores RxLev compensados. El procesador 219 de potencia
de transmisión modificada está acoplado a un procesador 221 de
proporción desde el que se recibe la proporción. En una realización
sencilla, la proporción es una proporción predeterminada sencilla
ajustada a un valor correspondiente a la proporción de las unidades
de comunicación en la célula que se desea que estén soportadas por
la primera portadora, es decir, consideradas en la zona
interna.
El procesador 219 de potencia de transmisión
modificada está acoplado además a un procesador 223 de umbral de
características de recepción. El procesador 223 de umbral de
características de recepción determina un umbral inferior para las
características de recepción que se consideran aceptables. En el
ejemplo específico, se determina el umbral RxLev que corresponde a
un nivel de recepción aceptable en las unidades de comunicación. En
una realización sencilla, éste es un valor predeterminado y el
procesador 223 de umbral de características de recepción puede ser
simplemente en forma de un elemento de memoria que comprende este
valor.
El procesador 219 de potencia de transmisión
modificada procede a determinar el nivel de potencia de transmisión
modificada como la diferencia entre el valor de referencia RxLev y
el umbral RxLev. El nivel de potencia de transmisión modificada es
por tanto una indicación de la magnitud del margen de señal de
recepción para la proporción deseada de las unidades de
comunicación.
El procesador 219 de potencia de transmisión
modificada está acoplado a un procesador 225 de potencia de
transmisión de célula. El procesador 225 de potencia de transmisión
de célula determina una potencia de transmisión máxima para la
primera portadora basándose en el nivel de potencia de transmisión
modificada. De manera específica, determina la potencia de
transmisión máxima como la potencia de transmisión de referencia
reducida por el nivel de potencia de transmisión modificada, es
decir reducida por el margen de señal de recepción para la
proporción de las unidades de comunicación. Por tanto, para esta
potencia de transmisión máxima, la proporción de informes de
medición con RxLev por encima del umbral RxLev es sustancialmente
igual a la proporción determinada por el procesador de proporción.
Por consiguiente, una proporción deseada de unidades de comunicación
pueden soportarse por la primera portadora con un rendimiento
aceptable, mientras que el resto de unidades de comunicación deben
soportarse por la segunda portadora. Por tanto, se determina una
potencia de transmisión máxima que dará como resultado una
proporción deseada de unidades de comunicación soportadas por la
primera portadora.
El procesador 225 de potencia de transmisión de
célula está acoplado a un controlador 227 de potencia de
transmisión. El controlador 227 de potencia de transmisión está
acoplado a un primer transmisor 229 de portadora que puede operarse
para transmitir señales sobre la primera portadora. El controlador
227 de potencia de transmisión controla la potencia de transmisión
del primer transmisor 229 de portadora y limita de manera específica
la potencia de transmisión a la de la potencia de transmisión
máxima determinada por el procesador 225 de transmisión de
célula.
El primer transmisor 229 de portadora está
acoplado a un combinador 231, que combina la señal de transmisión
del primer transmisor 229 de portadora con la de un segundo
transmisor 233 de portadora. El segundo transmisor 233 de portadora
puede operarse para transmitir la señal de la segunda portadora. La
señal combinada se alimenta a través del duplexor 215 a la misma
antena 213.
Por tanto, según esta realización, la
distribución de unidades de comunicación entre la primera y la
segunda portadora puede controlarse automáticamente ajustando
directamente una proporción deseada de unidades de comunicación
para la primera portadora. La estación base puede actualizar de
manera continua la potencia de transmisión máxima para reflejar
condiciones operativas cambiantes. La operación es además muy
adecuada para una actualización automática y se implementa de
manera fácil y eficaz.
La figura 3 ilustra el diagrama de flujo de un
método para determinar una potencia de transmisión según una
realización de la invención. El método es aplicable al ejemplo
anterior de una estación base. Resultará evidente que el método
puede ser aplicable a muchas otras implementaciones, incluyendo por
ejemplo como una herramienta automatizada para facilitar
operaciones de planificación de frecuencias semiautomática. La
siguiente descripción describirá principalmente el método con
referencia a la estación base de la figura 2.
En la etapa 301, se reciben informes de medición
desde una pluralidad de unidades de comunicación de la célula. En
algunas realizaciones, tales como por ejemplo un programa de
planificación de frecuencias no en tiempo real, esta etapa puede
comprender recibir uno o más archivos de datos que comprenden
información relativa a informes de medición recopilados para la
célula. Las mediciones comprenderán en la realización preferida
características de recepción relativas a las características
operativas de las unidades de comunicación individuales, y de
manera específica a las características operativas asociadas con la
recepción de la señal desde la estación base de la célula. En la
realización preferida, los informes de medición comprenden niveles
de recepción de señal, tales como valores RxLev para un sistema de
comunicación GSM, y/o características de calidad de señal, tales
como valores RxQual para un sistema de comunicación GSM.
En la realización preferida se reciben informes
de medición para todas las unidades de comunicación de una célula
del sistema de comunicación. Por tanto, en la realización preferida,
los informes de medición se originan desde unidades de comunicación
a las que dan servicio la primera portadora, la segunda portadora y,
de hecho, cualquier otra portadora de la estación base.
La etapa 301 va seguida por la etapa 303. En la
etapa 303, las características de recepción de los informes de
medición se normalizan a una potencia de transmisión de referencia.
La potencia de transmisión de las diferentes portadoras puede ser
diferente, y la potencia de transmisión de cada portadora puede
variar además en el tiempo debido al efecto del lazo de control de
potencia. Por tanto, los valores de características de recepción se
compensan para que correspondan a las características de recepción
que se habrían recibido si la potencia de transmisión de la señal
hubiese sido la potencia de transmisión de referencia.
De manera específica, el ajuste de control de
potencia para una señal específica transmitida a una unidad de
comunicación específica se conoce en la estación base. La(s)
característica(s) de recepción del informe de medición
correspondiente se compensa(n) por tanto por la diferencia
entre la potencia de transmisión para ese ajuste de control de
potencia y la potencia de transmisión de referencia. Por ejemplo, si
la potencia de transmisión de referencia se ajusta a un nivel de
potencia de transmisión máxima posible de por ejemplo 40 dBm, y el
ajuste de control de potencia ha reducido la potencia de transmisión
a 30 dBm, el nivel de señal de recepción de ese informe de medición
se aumenta en un valor correspondiente a 10 dB. En otras
realizaciones, una simple compensación lineal puede no ser
apropiada. Por ejemplo, la tasa de error de bit depende de manera
no lineal de la relación señal a ruido y por tanto de la potencia de
transmisión. En este caso, pueden usarse funciones de compensación
más complejas, y de manera específica puede usarse una tabla de
consulta predeterminada para compensar las características de
recepción.
En algunos sistemas de comunicación celular, se
opera un control de potencia rápido y uno lenta, en el que el
control de potencia rápido se usa para compensar variaciones rápidas
en las condiciones de propagación, y el control de potencia lento
se usa para controlar el nivel de calidad de servicio. En algunas
realizaciones, la compensación puede ser sólo del lazo de control
de potencia rápido y no del lazo de control de potencia lento. Esto
proporciona la ventaja de determinar la potencia de transmisión de
célula óptima independientemente de la respuesta de control de
potencia lento a efectos no de radio. Esta independencia se basa en
la suposición razonable de que la célula no está limitada a la
potencia de transmisión, y por tanto las mediciones notificadas por
las unidades de comunicación son representativas de las condiciones
de propagación de radio únicamente.
La etapa 303 va seguida por la etapa 305. En la
etapa 305 se genera una distribución de las características de
recepción. En la realización preferida se genera una distribución
acumulativa de las características de recepción.
La figura 4 ilustra un ejemplo de una
distribución de los niveles de señal de recepción (específicamente
RxLev). El eje vertical corresponde al número acumulado de informes
de medición (en %) y el eje horizontal corresponde al nivel de
señal de recepción dado en términos de valores RxLev. La curva 401
corresponde a la proporción de informes de medición que tienen un
RxLev compensado por encima de ese nivel. Por tanto, para el ejemplo
específico de la figura 4, un 52% de los informes de medición
comprenden un RxLev de 43 o superior.
Resultará evidente que la distribución puede ser
de cualquier característica de recepción adecuada. Por ejemplo, en
lugar de la característica de nivel de señal de recepción de RxLev,
puede usarse la característica de calidad de
RxQual.
RxQual.
La etapa 305 va seguida por la etapa 307. En la
etapa 307, se determina una proporción deseada de informes de
medición que darán como resultado una distribución adecuada de
unidades de comunicación entre la zona interna y la externa. La
proporción se usa por consiguiente en etapas posteriores para
dividir la distribución en una parte correspondiente a la zona
interna y una correspondiente a la zona externa.
En la realización preferida se determina una
proporción de tráfico deseada de la zona interna. Por ejemplo,
puede desearse que el 50% de todas las unidades de comunicación
deban asignarse a la zona interna. En la mayoría de sistemas, se
supone de manera razonable que los informes de medición varían de
manera significativa más entre unidades de comunicación que con el
tiempo para la misma unidad de comunicación. Por lo tanto es un
enfoque razonable ajustar una proporción deseada de informes de
medición de manera equivalente a la proporción de tráfico deseada.
Por tanto, la proporción determinada en la etapa 305 puede ser
específicamente la misma proporción que la proporción de tráfico
deseada de la célula interna.
En otras realizaciones puede ajustarse la
proporción para que corresponda a una carga sustancialmente completa
de la zona interna. Por tanto, se determina la máxima carga posible
para la zona interna y el correspondiente número de informes de
medición se ajusta en consecuencia. Por ejemplo, si la zona interna
se soporta por dos portadoras en las que cada una tiene una
capacidad de ocho unidades de comunicación y la distribución
comprende 10 informes de medición desde cada unidad de comunicación
activa, la proporción puede ajustarse en 160 informes de medición
divididos por la cantidad total de informes de medición de la
distribución.
En otra realización, la proporción puede
ajustarse en respuesta a un tráfico medio de la célula y al número
de portadoras que soporta la célula. La proporción puede ajustarse
por tanto de manera que la carga se distribuya de manera uniforme
sobre las diferentes portadoras. Por ejemplo, si la célula se
soporta por dos portadoras para la zona interna y dos portadoras
para la zona externa, puede ajustarse una proporción del 50%
permitiendo así una carga similar de la zona interna y la
externa.
La etapa 307 va seguida por la etapa 309. En la
etapa 309 se determina un umbral de características de recepción.
En la realización preferida, el umbral de características de
recepción es un valor umbral inferior para soportar una
comunicación fiable. Por ejemplo, para GSM se considera generalmente
que un nivel de señal de recepción correspondiente a un RxLev de 15
o superior se requiere para una comunicación fiable. Si el nivel de
recepción cae por debajo de este valor, normalmente se instiga un
cambio de célula, conocido como cambio de célula RxLev.
En la realización preferida, el umbral de
características de recepción es un umbral de características de
recepción predeterminado, y la etapa 309 puede consistir simplemente
en recuperar el valor predeterminado de una ubicación de memoria.
El valor puede ser por tanto simplemente un umbral inferior definido
en las normas como un umbral mínimo antes de que deba instigarse un
cambio de célula. En otras realizaciones, el umbral de
características de recepción puede alimentarse al método como una
entrada de usuario. En esta realización, un usuario que opera el
método puede introducir un umbral mínimo dado.
En otras realizaciones pueden usarse métodos más
complejos para determinar el umbral de características de
recepción. En una realización, el umbral de características de
recepción puede determinarse en respuesta a un nivel de calidad
requerido. Por ejemplo, puede requerirse una tasa de error de bit
dada y puede determinarse el umbral de características de recepción
como el valor de característica de recepción más bajo que la
alcance. Puede ser por ejemplo el nivel de recepción que garantiza,
para una suposición de interferencia dada, que la relación señal
recibida a ruido es suficiente para dar como resultado una tasa de
error de bit requerida.
De manera alternativa o adicional, el umbral de
características de recepción puede determinarse en respuesta a un
nivel de interferencia requerido. Por ejemplo, para determinar la
potencia de transmisión de célula para otros esquemas de
codificación que tienen diferentes características de recepción
requeridas.
La etapa 309 va seguida por la etapa 311. En la
etapa 311 se determina un nivel de potencia de transmisión
modificada en respuesta a la distribución de las características de
recepción, el umbral de nivel de recepción y la proporción deseada
de informes de medición.
De manera específica, se determina un valor de
referencia de características de recepción correspondiente a la
proporción deseada. Para el ejemplo específico de la figura 4, una
proporción deseada del 50% se considera que corresponde a un valor
403 de referencia RxLev ligeramente inferior a 43. Además, se
muestra un umbral 405 de nivel de recepción RxLev de 15. Esto se
considera un umbral inferior para un rendimiento aceptable. Por
consiguiente, para un 50% de los informes de medición, la potencia
de transmisión de referencia da como resultado un margen de al
menos la diferencia entre los niveles de recepción correspondientes
a RxLev 43 y RxLev 15. Esto corresponde a un margen de 28 dB. En la
realización preferida, el nivel de potencia de transmisión
modificada se determina como este margen. Por tanto, el nivel de
potencia de transmisión modificada puede venir dado como:
nivel de potencia de transmisión
modificada = valor de referencia de características
de recepción - umbral de nivel de recepción
de recepción - umbral de nivel de recepción
\vskip1.000000\baselineskip
La etapa 311 va seguida por la etapa 313. En la
etapa 313, una potencia de transmisión de célula asociada con la
primera portadora se determina en respuesta al nivel de potencia de
transmisión modificada. De manera específica, un valor de potencia
de transmisión máxima de la primera portadora se ajusta en respuesta
al nivel de potencia de transmisión modificada.
En la realización preferida, la potencia de
transmisión de célula se ajusta de manera que la proporción deseada
de informes de medición está por encima del umbral de
características de recepción. De manera específica, el nivel de
potencia de transmisión de célula de todas las portadoras que
soportan la zona interna se determina como la potencia de
transmisión modificada menos la potencia de transmisión de
referencia. Por consiguiente, la potencia de transmisión máxima de
la primera portadora será suficiente, en el ejemplo específico, para
dar como resultado que un 50% de los informes de medición tengan
RxLev de 15 o superiores. Por consiguiente, aproximadamente un 50%
de las unidades de comunicación pueden soportarse por las portadoras
de la zona interna.
En la realización preferida, la etapa 313 va
seguida por la 315, en la que la potencia de transmisión máxima de
la primera portadora se ajusta a la potencia de transmisión de
célula determinada en la etapa 313.
Por consiguiente, el método permite un enfoque
sencillo para ajustar parámetros asociados con la célula interna de
manera que dé como resultado una distribución y/o carga de tráfico
deseada de la célula. De manera específica, la distribución entre
la zona interna y la zona externa puede determinarse automáticamente
basándose en mediciones de las condiciones operativas actuales
reales. Por tanto se posibilita una actualización dinámica de
parámetros. El enfoque da como resultado además una mejor precisión
y una mejor asignación de unidades de comunicación entre la zona
interna y la zona externa, aumentando así la capacidad de
comunicación del sistema de comunicación celular. El método es
adecuado además para la optimización automatizada o
semiautomatizada.
La invención puede implementarse en cualquier
forma adecuada, incluyendo hardware, software, firmware o
cualquier combinación de los mismos. Sin embargo, preferiblemente la
invención se implementa como software ejecutado en uno o más
procesadores de datos y/o procesadores de señal digital. Los
elementos y componentes de una realización de la invención pueden
implementarse de manera física, funcional y lógica de cualquier
forma adecuada. De hecho, la funcionalidad puede implementarse en
una única unidad, en una pluralidad de unidades o como parte de
otras unidades funcionales. Como tal, la invención puede
implementarse en una única unidad o puede distribuirse física y
funcionalmente entre diferentes unidades y procesadores.
Aunque la presente invención se ha descrito en
conexión con la realización preferida, no pretende limitarse a la
forma específica expuesta anteriormente en el presente documento.
Más bien, el alcance de la presente invención está limitado
únicamente por las reivindicaciones adjuntas.
Claims (21)
1. Método para determinar una potencia de
transmisión en un sistema de comunicación celular que comprende una
primera célula que incluye una zona interna a la que da servicio una
primera portadora y una zona externa a la que da servicio una
segunda portadora; caracterizado el método por las etapas
de:
recibir (301) informes de medición desde una
pluralidad de unidades de comunicación de la célula; comprendiendo
los informes de medición características de recepción para una señal
asociada con la célula;
generar (305) una distribución de las
características de recepción;
determinar (311) un nivel de potencia de
transmisión modificada en respuesta a la distribución de las
características de recepción; y
determinar (313) una potencia de transmisión de
célula asociada con la primera portadora en respuesta al nivel de
potencia de transmisión modificada.
2. Método según cualquier reivindicación
anterior, en el que las características de recepción comprenden
niveles de recepción de señal.
3. Método según cualquier reivindicación
anterior, en el que las características de recepción comprenden
características de calidad de señal.
4. Método según cualquier reivindicación
anterior, en el que la etapa (313) de determinar el nivel de
potencia de transmisión modificada comprende determinar un nivel de
potencia de transmisión modificada para el que una proporción de
características de recepción de la distribución están por encima de
un umbral de características de recepción.
5. Método según la reivindicación 4,
caracterizado además por la etapa (307) de determinar la
proporción en respuesta a una proporción de tráfico deseada de la
zona interna.
6. Método según la reivindicación 4,
caracterizado además por la etapa (307) de determinar la
proporción en respuesta a una carga sustancialmente completa de la
zona interna.
7. Método según la reivindicación 4,
caracterizado además por la etapa (307) de determinar la
proporción en respuesta a un tráfico medio de la célula y a un
número de portadoras que soportan la célula.
8. Método según cualquier reivindicación
anterior 4 a 7, en el que el umbral de características de recepción
es un umbral de características de recepción predeterminado.
9. Método según cualquier reivindicación
anterior 4 a 7, caracterizado además por la etapa de recibir
una entrada de usuario y ajustar el umbral de características de
recepción en respuesta a la entrada de usuario.
10. Método según cualquier reivindicación
anterior 4 a 7, caracterizado además por la etapa (309) de
determinar el umbral de características de recepción en respuesta a
un nivel de calidad requerido.
11. Método según cualquiera de las
reivindicaciones 4 a 10, caracterizado además por la etapa
(309) de determinar el umbral de características de recepción en
respuesta a un nivel de interferencia requerido.
12. Método según cualquiera de las
reivindicaciones 4 a 10, en el que la etapa (311) de determinar el
nivel de potencia de transmisión modificada comprende determinar un
valor de referencia de características de recepción de la
distribución correspondiente a la proporción, y determinar el nivel
de potencia de transmisión modificada en respuesta a la diferencia
entre el valor de referencia de características de recepción y el
umbral de características de recepción.
13. Método según cualquier reivindicación
anterior, en el que la etapa (305) de generar la distribución
comprende normalizar las características de recepción a una
potencia de transmisión de referencia.
14. Método según la reivindicación 13, en el que
la etapa (305) de generar la distribución comprende compensar las
características de recepción para un lazo de control de
potencia.
15. Método según la reivindicación 14, en el que
el lazo de control de potencia comprende un lazo de control de
potencia rápido y un lazo de control de potencia lento y la
compensación de las características de recepción está asociada
únicamente con el lazo de control de potencia rápido.
16. Método según cualquier reivindicación
anterior 13 a 15, dependiente de la reivindicación 12, en el que el
nivel de potencia de transmisión de célula se determina como la
potencia de transmisión modificada menos la potencia de transmisión
de referencia.
17. Método según cualquier reivindicación
anterior, caracterizado además por la etapa (315) de ajustar
una potencia de transmisión de la primera portadora a
sustancialmente la potencia de transmisión de célula.
18. Programa informático que comprende medios de
código de programa informático adaptados para realizar las etapas
del método según la reivindicación 17 cuando dicho programa se
ejecuta en un ordenador.
19. Medio de soporte que lleva un programa
informático según la reivindicación 18.
20. Aparato para determinar una potencia de
transmisión en un sistema de comunicación celular que comprende una
primera célula que incluye una zona interna a la que da servicio una
primera portadora y una zona externa a la que da servicio una
segunda portadora; caracterizado el aparato por:
medios (211) para recibir informes de medición
desde una pluralidad de unidades (203, 205, 207, 209) de
comunicación de la célula; comprendiendo los informes de medición
características de recepción para una señal asociada con la
célula;
medios (217) para generar una distribución de
las características de recepción;
medios (219) para determinar un nivel de
potencia de transmisión modificada en respuesta a la distribución
de las características de recepción; y
medios (225) para determinar una potencia de
transmisión de célula asociada con la primera portadora en respuesta
al nivel de potencia de transmisión modificada.
21. Sistema de comunicación celular que
comprende un aparato según la reivindicación 20.
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