ES2337637T3 - Sincornizacion de temporizacion asistida por estacion movil en un sistema de comunicacion cdma. - Google Patents
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Abstract
Un procedimiento para sincronizar la temporización de una segunda estación de base (64) con una primera estación de base (62) que comprende: medir el intervalo de retardo de un desplazamiento de ida y vuelta (RTD1) de las transmisiones desde la citada estación de base (62) a una estación móvil en la comunicación con la citada primera estación de base (62) y retorna como una señal de enlace inverso (502) desde la citada estación móvil (60) a la citada primera estación de base (62); medir en la citada estación móvil (60) una primera diferencia de tiempo (ΔT) entre el momento de la recepción de una señal de enlace directo (506) desde la citada segunda estación de base y el momento de la recepción de una señal de enlace directo (500) desde la citada primera estación de base (62); medir en la citada segunda estación de base (64) una segunda diferencia de tiempo (RTD2) entre la recepción de la citada señal de enlace inverso (504) transmitida desde la citada estación móvil (60) y el tiempo de transmisión (T0'') de una señal de enlace directo (506) de la citada segunda estación de la base (64), y calcular un valor de corrección de temporización de acuerdo con el citado intervalo de retardo de viaje de ida y vuelta (RTD1), la citada primera diferencia de tiempo (ΔT), y la citada segunda diferencia de tiempo (RTD2).
Description
Sincronización de temporización asistida por
estación móvil en un sistema de comunicación CDMA.
La presente invención se refiere a sistemas de
comunicación. Más en particular, la presente invención se refiere a
un procedimiento y aparato novedosos y mejorados para sincronizar
una estación de base por medio de señales transmitidas desde una
estación móvil que está en comunicación concurrentemente con una
estación de base sincronizada.
El uso de técnicas de modulación de acceso
múltiple por división de código (CDMA) solamente es una de entre
varias técnicas para facilitar las comunicaciones en las cuales hay
un gran número de usuarios del sistema. Aunque otras técnicas,
tales como el acceso múltiple por división de tiempo (TDMA), acceso
múltiple por división de frecuencia (FDMA) y sistemas de modulación
AM tales como banda lateral única con compresión - expansión de
amplitud (ACSSB) son conocidas, El CDMA ofrece ventajas
significativas sobre las otras técnicas de modulación. El uso de
técnicas de CDMA en un sistema de comunicación de acceso múltiple se
desvela en la Patente norteamericana. número 4.901.307, titulada
"Sistema de comunicación de acceso múltiple que utiliza
repetidores de satélite o terrestres" y la Patente
norteamericana número 5.103.459, titulada "Sistema y procedimiento
para generar formas de onda de señal en un sistema de teléfono
celular CDMA", ambas de las cuales están cedidas al cesionario
de la presente invención. El procedimiento para proporcionar
comunicaciones móviles CDMA ha sido estandarizado en los Estados
Unidos por la Asociación de la Industria de Telecomunicaciones en el
estándar TIA/EIA/IS-95-A titulado
"Estandar de compatibilidad de estación de base a estación móvil
para un sistema celular de espectro extendido de banda ancha de
modo doble", denominado en la presente memoria descriptiva como
IS-95.
En las patentes que se acaban de mencionar, se
desvela una técnica de acceso múltiple en la que un gran número de
usuarios de estaciones móviles, teniendo cada uno de los cuales un
transmisor - receptor, se comunican a través de los repetidores de
satélite o estaciones de base terrestres (también conocidas como
estaciones de base de células o emplazamientos de células)
utilizando señales de comunicación de espectro extendido por acceso
múltiple por división de código (CDMA). Por medio del uso de
comunicaciones CDMA, el espectro de frecuencias pueden ser
reutilizado varias veces, lo que permitirá un incremento en la
capacidad del sistema del usuario. El uso de técnicas de CDMA
produce una eficiencia espectral mucho más alta que la que se puede
conseguir utilizando otras técnicas de acceso múltiple.
Un procedimiento para la desmodulación
simultánea de datos que han viajado a lo largo de trayectos de
propagación diferentes desde una estación de base y desmodular
simultáneamente datos provistos redundantemente desde más de una
estación de base se desvela en la Patente norteamericana número
5.109.390 (la patente 390), titulada "Receptor de diversidad en
un sistema de comunicación celular CDMA", cedida al cesionario de
la presente invención. En la patente 390, las señales desmoduladas
por separado se combinan para proporcionar una estimación de los
datos transmitidos que tiene una fiabilidad mayor que los datos
desmodulados por cualquier trayecto o desde cualquier estación de
base.
Las transferencias se dividen generalmente en
dos categorías: transferencias duras y transferencias suaves. En
una transferencia dura, cuando una estación móvil sale de una
estación de base de origen y entra en una estación de base de
destino, la estación móvil interrumpe su enlace de comunicación con
la estación de base de origen y posteriormente, establece un enlace
de comunicación con la estación de base de destino. En la
transferencia suave, la estación móvil completa un enlace de
comunicación con la estación de base de destino antes de romper su
enlace de comunicación con la estación de base de origen. De esta
manera, en la transferencia suave la estación móvil está en
comunicación redundantemente tanto con la estación de base de origen
como con la estación de base de destino durante un período de
tiempo.
Las transferencias blandas son mucho menos
propensas a interrumpir las llamadas que las transferencias duras.
Además, cuando una estación móvil se desplaza cerca del límite de
cobertura de una estación de base, puede realizar repetidas
solicitudes de transferencia como respuesta a pequeños cambios en el
medio ambiente. Este problema, conocido como
ping-pong, también disminuye en gran medida por la
transferencia suave. El proceso para la realización de
transferencia suave se describe en detalle en la Patente
norteamericana número 5.101.501, titulada "Procedimiento y
sistema para proporcionar una transferencia blanda en comunicaciones
en un sistema de teléfono celular CDMA" cedido al cesionario de
la presente invención.
Una técnica mejorada de transferencia suave se
desvela en la Patente norteamericana número 5.267.261, titulada
"Transferencia suave asistida por una estación móvil en un sistema
de comunicaciones celulares CDMA", que está cedida al cesionario
de la presente invención. En el sistema de la patente 261, el
proceso de transferencia suave se mejora mediante la medición de la
potencia de señales "piloto" transmitidas por cada estación de
base a la estación móvil. Estas mediciones de potencia piloto son de
asistencia en el proceso de transferencia suave, facilitando la
identificación de los candidatos viables para la transferencia de la
estación de base.
Los candidatos de la estación de base se puede
dividir en cuatro grupos. El primer grupo, conocido como el Grupo
Activo, comprende las estaciones de base que se encuentran
actualmente en comunicación con la estación móvil. El segundo
grupo, conocido como el Grupo de Candidatos, comprende estaciones de
base, en las que se han determinado que sus señales tienen potencia
suficiente para ser de utilidad a la estación móvil, pero no se
están utilizando actualmente. Las estaciones de base se añaden al
grupo de candidatos cuando su energía piloto medida supera un
umbral predeterminado TADD. El tercer grupo es el grupo de
estaciones de base que se encuentran en las proximidades de la
estación móvil (y que no están incluidos en el Grupo Activo o en el
Grupo de Candidatos). Y el cuarto grupo es el Grupo Restante, que
comprende todas las demás estaciones de base.
En el IS-95, una estación de
base candidata se caracteriza por el desplazamiento de fase de la
secuencia de pseudoruido (PN) de su canal piloto. Cuando la
estación móvil realiza una búsqueda para determinar la potencia de
la señal piloto de una estación de base candidata, ejecuta una
operación de correlación en la que la señal recibida filtrada se
correlaciona con un grupo de hipótesis de desplazamientos de PN. El
procedimiento y el aparato para realizar la operación de
correlación se describe en detalle en Solicitud de Patente
norteamericana en tramitación junto con la presente número de serie
08/687, 694, presentada el 26 de julio de 1996, titulada
"Procedimiento y aparato para realizar una adquisición de búsqueda
en un sistema de comunicaciones CDMA", que está cedida al
cesionario de la presente invención.
El retardo de propagación entre la estación de
base y la estación móvil no es conocido. Este retardo produce una
transferencia desconocida en los códigos PN. El proceso de búsqueda
trata de determinar la transferencia desconocida en los códigos PN.
Para hacer esto, la estación móvil desplaza en el tiempo las salidas
de sus generadores de código PN buscador. El rango de la
transferencia de búsqueda se llama ventana de búsqueda. La ventana
de búsqueda se centra sobre una hipótesis de transferencia de PN.
Una estación de base transmite a la estación móvil un mensaje que
indica los desplazamientos de PN de los pilotos de la estación de
base en su proximidad física. La estación móvil centrará su ventana
de búsqueda alrededor de la hipótesis de desplazamiento de PN.
El tamaño apropiado de la ventana de búsqueda
depende de varios factores, incluyendo la prioridad del piloto, la
velocidad de los procesadores de búsqueda, y la expansión del
retardo anticipado de las llegadas de trayectos múltiples. Los
estándares CDMA (IS-95) definen tres parámetros de
ventana de búsqueda. La búsqueda de los pilotos, tanto en el grupo
activo como en el de candidatos está gobernada por la Ventana de
Búsqueda "A". Los pilotos del Grupo de Vecindad se buscan en
la ventana "N" y los pilotos del Grupo Restante en la ventana
"R". Los tamaños de ventana de búsqueda se proporcionan a
continuación en la Tabla 1; donde un chip es \frac{1}{1.2288 \
MHz}.
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
El tamaño de la ventana es un compromiso entre
la velocidad de búsqueda y la probabilidad de perder un trayecto
fuerte que se encuentra fuera de la ventana de búsqueda.
La estación de base transmite a la estación
móvil un mensaje que especifica la hipótesis de PN de que la
estación móvil debe buscar en relación a su propio desplazamiento de
PN. Por ejemplo, la estación de base de origen puede instruir a la
estación móvil para que busque un piloto PN de 128 chips por delante
de su propio desplazamiento. Como respuesta, la estación móvil
establece su desmodulador buscador de 128 chips delante en el ciclo
de salida de chips y busca el piloto utilizando una ventana de
búsqueda centrada sobre el desplazamiento especificada. Una vez que
se ha instruido al móvil para que busque una hipótesis de PN para
determinar los recursos disponibles para realizar una
transferencia, es fundamental que el desplazamiento de PN del piloto
de la estación de base de destino se encuentre muy cercano en
tiempo al desplazamiento dirigido. La velocidad de búsqueda tiene
una importancia crítica cerca de los límites de la estación de base
debido a que los retardos para completar las búsquedas necesarias
pueden producir llamadas interrumpidas.
En los sistemas CDMA en los Estados Unidos, esta
sincronización de la estación de base se logra proporcionando a
cada estación de base un receptor de Satélite de Posicionamiento
Global (GPS). Sin embargo, hay casos en los que una estación de
base puede no ser capaz de recibir la señal de GPS. Por ejemplo, en
los trenes subterráneos y túneles, la señal de GPS se atenúa a un
grado que impide su uso para la sincronización de temporización de
las estaciones de base o microestaciones de base. La presente
invención proporciona un procedimiento y un sistema para facilitar
la sincronización de temporización en estas circunstancias en las
que una fracción de la red puede recibir una señal de
sincronización centralizada y alcanzar la temporización a partir de
la misma y una parte de las estaciones de base no pueden recibir la
señal de sincronización centralizada.
Se presta una atención mayor al documento
EP-A-0 766 417, que desvela un
procedimiento para la sincronización de una segunda estación de
base con una primera estación de base, comprendiendo el
procedimiento las mediciones de diferencia de tiempo en una
estación móvil.
De acuerdo con la presente invención, se
proporcionan un procedimiento para sincronizar el tiempo, como se
establece en la reivindicación 1, y un aparato, como se establece en
la reivindicación 8. Se proporcionan realizaciones de la presente
invención en las reivindicaciones dependientes.
La presente invención es un procedimiento y
aparato nuevo y mejorado para sincronizar el tiempo de una estación
de base que no puede recibir una señal de sincronización en una red
centralizada en la que algunas de las estaciones de base pueden
recibir la señal de sincronización centralizada. La estación de base
de referencia tiene sincronización de temporización por medio de la
recepción de una señal de sincronización centralizada o por otros
medios. En la realización ejemplar, la estación de base de
referencia se sincroniza mediante un receptor de satélite de
posicionamiento global (GPS). La estación de base esclava carece de
la capacidad de sincronizar, debido a, por ejemplo, la
imposibilidad de recibir la señal de temporización centralizada.
En la presente invención, la estación de base
esclava obtiene la sincronización con la estación de base de
referencia por medio de mensajes transmitidos y recibidos por una
estación móvil en la región de transferencia suave entre la
estación de base de referencia y la estación de base esclava. En
primer lugar, el retardo del viaje de ida y vuelta entre la
estación móvil y la estación de base de referencia es medido por la
estación de base de referencia. A continuación, la estación de base
esclava busca hasta que adquiere la señal transmitida por la
estación móvil, lo que se denomina como señal de enlace inverso.
Como respuesta a la adquisición de la señal de enlace inverso, la
estación de base esclava ajusta su temporización de manera que la
estación móvil pueda adquirir su señal, lo que se denomina como
señal de enlace directo. Este paso puede ser innecesario si el
error de temporización en la estación de base esclava no es
importante.
Una vez que la estación móvil adquiere la señal
de la estación de base esclava, mide e informa la diferencia entre
la cantidad de tiempo que tarda una señal en viajar desde la
estación de base de referencia a la misma y la cantidad de tiempo
que tarda una señal para viajar desde la estación de base esclava a
la misma. La última medición necesariamente es una medición
realizada por la estación de base esclava de la diferencia de tiempo
entre el momento en que recibió la señal de enlace inverso desde la
estación móvil y el momento en el que transmitió una señal a la
estación móvil.
Se describe en detalle en la presente memoria
descriptiva una serie de cálculos que se ejecutan con los valores
de tiempo medidos para determinar la diferencia de tiempo entre la
estación de base esclava y un ajuste de la temporización de la
estación de base esclava se realiza en acuerdo con ello. Se hace
notar que todas las mediciones mencionadas se realizan durante la
operación normal de un sistema de comunicación IS-95
CDMA.
Las características, objetos y ventajas de la
presente invención serán más evidentes a partir de la descripción
detallada que se indica más adelante cuando se toma en conjunto con
los dibujos, en los que los mismos caracteres de referencia
identifican de manera correspondiente y en los que:
la figura 1 es un diagrama de bloques que
ilustra la configuración de la red de un sistema de comunicación
inalámbrica que comprende una estación de base de referencia y una
estación de base esclava;
la figura 2 es un diagrama que ilustra las
diferentes transmisiones entre la estación móvil, la estación de
base síncrona y la estación de base asíncrona y los intervalos de
tiempo correspondientes;
la figura 3 es un diagrama de flujo que ilustra
el procedimiento para sincronizar una estación de base que no puede
recibir una señal de sincronización centralizada;
la figura 4 es un diagrama de bloques de la
estación móvil de la presente invención;
la figura 5 es un diagrama de bloques del
buscador en la estación móvil de la presente invención;
la figura 6 es un diagrama de bloques del
modulador de canal de tráfico de la estación móvil de la presente
invención;
la figura 7 es un diagrama de bloques de la
estación de base de la presente invención;
la figura 8 es un diagrama de bloques del
sistema de transmisión de la estación de base de la presente
invención, y
la figura 9 es un diagrama de bloques del
sistema receptor de la estación de base de la presente
invención.
\vskip1.000000\baselineskip
Haciendo referencia a la figura 1, la estación
móvil 60 está en comunicación con la estación de base 62, mientras
se encuentra más o menos en el área de cobertura delimitada por los
límites 61de la estación de base. La estación de base 62 se
sincroniza con el resto de la red por medio de un sistema de
temporización central, tal como el sistema de posicionamiento
global (GPS). Como contraste, la estación de base 64 no se
sincroniza con el sistema de temporización central. El controlador
66 de la estación de base encamina las llamadas desde la PSTN a una
estación de base 62 ó 64 por medio de una línea T1 o por otros
medios. Además, se proporciona sincronización de frecuencia a la
estación de base 64 por medio de las líneas T1.
Para cortos períodos de tiempo, la
sincronización de frecuencias se puede proporcionar con un grado
aceptable de precisión por medio de las líneas T1 por
procedimientos que son bien conocidos en la técnica. No obstante,
los fallos técnicos son comunes en estos sistemas que proporcionan
información de frecuencia. Estos fallos técnicos producen errores
de temporización que se pueden corregir mediante el uso de la
presente invención. Debido a la relación entre fase y frecuencia,
la corrección intermitente de la fase de la presente invención
permitirá la utilización de fuentes de frecuencia menos precisas
cuando sea necesario.
Haciendo referencia a la figura 2, se muestra
una ilustración de la transmisión y de los intervalos de tiempo
correspondientes utilizados para sincronizar la temporización de la
estación de base esclava 64 con la temporización sincronizada de la
estación de base de referencia 62. La trayectoria de la señal 500
ilustra la transmisión de una señal de enlace directo de la
estación de base de referencia 62 a la estación móvil 60. El
intervalo de tiempo durante el cual se produce esta transmisión es
designado como \tau_{1}. En la estación móvil 60, el inicio de
las transmisiones de tramas en el enlace inverso es alineado
temporalmente con el inicio de las llegadas de tramas en el enlace
directo. Esta alineación temporal está estandarizada en
IS-95 y se incorporada en el equipo físico diseñado
de acuerdo con el mismo, de manera que los procedimientos y aparatos
para realizar esta adaptación son bien conocidos en la
técnica.
técnica.
La transmisión 502 representa la transmisión de
un trama de enlace inverso desde la estación móvil 60 a la estación
de base de referencia 62. El tiempo para que una señal 500 viaje
desde la estación de base 62 a la estación móvil 60 (\tau_{1})
es igual al tiempo para que la señal 502 viaje desde la estación de
base 62 a la estación móvil 60 (también \tau1). Debido a que la
estación de base 62 conoce el momento en el que ha transmitido la
señal 500 y conoce el momento en el que ha recibido la señal 502, la
estación de base 62 puede calcular el retardo de tiempo de ida y
vuelta (RTD_{1}), que es el primer valor necesario en el cálculo
del error de tiempo (T_{0}'-T_{0}).
El trayecto 504 de la señal es la transmisión de
señal de enlace inverso desde la estación móvil 60 viajando por un
trayecto de propagación diferente a la estación de base esclava 64.
El tiempo que necesita la señal 504 para viajar desde la estación
móvil 60 a la estación de base esclava 64 es designado como
\tau_{2}. El momento en el cual la señal de enlace inverso 504
llega a la estación de base 64 es designado como T2. El tiempo que
tarda una señal de enlace directo 506 que viaja desde la estación de
base 64 hasta la estación móvil 60 es también igual a \tau_{2}.
Además, la estación de base esclava 64 puede medir la diferencia de
tiempo entre el momento en que ha recibido la señal de enlace
inverso desde la estación móvil 60 y el momento en el que ha
transmitido su señal de enlace directo a la estación móvil 60. Esta
diferencia de tiempo es designada como RTD_{2}. El conocimiento
de estos tiempos permite el cálculo del error de tiempo
(T_{0}'-T_{0}). El procedimiento para calcular
el error de tiempo (T_{0}'-T_{0}) se describe a
conti-
nuación.
nuación.
\newpage
En primer lugar se puede observar en la figura 2
que:
y
Manipulando los términos de las ecuaciones (1) y
(2), se observa lo siguiente:
Para simplificar la notación, se define como una
nueva variable RTD2 como:
Se puede observar que:
Por lo tanto,
y
Por sustitución, se puede observar que el error
de tiempo (T_{0}' - T_{0}) es igual a:
Una vez que la estación de base 64 conoce la
cantidad de su error de temporización (T_{0}' - T_{0}), ajusta
su temporización con el fin de sincronizarlo con la temporización de
la estación de base 62. Estas medidas están sujetas a error, de
manera que, en una realización preferida, muchas de las mediciones
son hechas redundantemente para asegurar la exactitud de la
corrección de la temporización.
El procedimiento y aparato medir cada uno de los
valores de tiempo necesarios en la ecuación (12) se describen a
continuación.
La figura 3 es un diagrama de flujo que ilustra
el procedimiento de la presente invención para la sincronización de
la estación de base esclava 64 con la temporización de la estación
de base de referencia 62. En el paso 300, se inicia el
procedimiento de sincronización, estando la estación móvil 60 en
comunicación con la estación de base de referencia 62 y dentro de
los límites para llevar a cabo las comunicaciones con la estación de
base esclava 64. En el paso 302, el tiempo de retardo de viaje de
ida y vuelta (RTD_{1}) para que una señal viaje desde la estación
de base de referencia 62 a la estación móvil 60 y de regreso desde
la estación móvil 60 a la estación de base de referencia 62 es
medido. Esto se hace alineando los límites de trama de las tramas
que son recibidas por la estación móvil 60 con los límites de trama
de las tramas que son transmitidas por la estación móvil 60. El
procedimiento y aparato para proporcionar esta alineación es bien
conocido en la técnica. Así, el retardo de viaje de ida y vuelta
(RTD_{1}) se mide como la diferencia de tiempo entre el inicio de
las tramas transmitidas por la estación de base de referencia 62 y
el inicio de las tramas recibidas por la estación de base de
referencia 62 desde la estación móvil 60.
Haciendo referencia a la figura 4, las tramas de
datos de enlace directo desde la estación de base de referencia 62
se reciben en la antena 2, y se suministran a través del duplexor 3
al receptor (RCVR) 4. El receptor 4 convierte en descenso, filtra y
amplifica la señal recibida y se la proporciona al buscador 50 y a
los desmoduladores de tráfico (TRAFIC DEMODS) 54. El buscador 50
busca los canales piloto de acuerdo con una lista de vecindad
proporcionada por la estación de base de referencia 62. La lista de
vecindad es proporcionada como datos de señalización del canal de
tráfico desde la estación de base de referencia 62. Una señal que
indica el inicio de las tramas recibidas de la estación de base de
referencia 62 se proporciona al procesador de control 55. El
procesador de control 55 genera y proporciona una señal de
alineación de temporización al modulador de tráfico 58, que alinea
el inicio de las tramas transmitidas desde la estación móvil 60 con
el inicio de las tramas recibidas en la estación móvil 60.
Las tramas de datos del usuario de la estación
móvil 60 se proporcionan al modulador de tráfico 58, el cual, como
respuesta a la señal de temporización desde el procesador de control
55, alinea temporalmente las tramas transmitidas a través del
transmisor (TMTR) 56 con las tramas recibidas por la estación móvil
60 desde la estación de base de referencia 62. Las tramas del
enlace inverso son convertidas en subida, filtradas y amplificadas
por el transmisor 56 y a continuación se les proporciona a través de
duplexadores 3 para la transmisión a través de la antena 2.
La figura 6 ilustra el modulador de canal de
tráfico 58 de la estación móvil 60. Las tramas de datos se
proporcionan al formateador 200 de tramas. En la realización
ejemplar, el formateador 200 de tramas genera y añade un grupo de
bits de verificación de redundancia cíclica (CRC) y genera un grupo
de bits de cola. En la realización ejemplar, el formateador 200 de
tramas sigue el protocolo de formato de trama estandarizado en
IS-95 y que se describe en detalle en la Patente
norteamericana número 5.600.754, titulada "Procedimiento y
sistema para la disposición de datos de vocodificador para el
enmascarado de los errores inducidos en el canal de
transmisión", que está cedida al cesionario de la presente
invención.
La trama de datos formateada se proporciona al
codificador 202, que codifica los datos para la corrección y
detección de errores. En el ejemplo de la realización ejemplar, el
codificador 202 es un codificador convolucional. Los símbolos de
datos codificados se proporcionan al dispositivo de entrelazado 204
que reordena los símbolos de acuerdo con un formato de entrelazado
predeterminado. Los símbolos reordenados se proporcionan a un
trazador Walsh 206. En la realización ejemplar, el trazador Walsh
206 recibe ocho símbolos codificados y mapea ese grupo de símbolos
a una secuencia Walsh de 64 chips. Los símbolos Walsh se
proporcionan a un medio de extensión 208 que extiende los símbolos
Walsh de acuerdo con un código de extensión largo. El generador de
código largo de PN 210 genera una secuencia de pseudoruidos (PN),
que extiende los datos y diferencia los datos de los datos del
enlace inverso transmitidos desde otras estaciones móviles situadas
en las proximidades.
En la realización ejemplar, los datos se
transmitirán de acuerdo con un formato de Modulación por
Desplazamiento de Fase Cuaternaria (QPSK) en el que los canales I y
Q son extendidos de acuerdo con una secuencia corta de PN. Los
datos de extensión se proporcionan a los medios de extensión 214 y
216 que realizan una segunda operación de extensión de los datos de
acuerdo con una secuencia corta de PN proporcionada por los
generadores de PN (PN1 y PNQ) 212 y 218, respectivamente.
En el paso 304, la estación de base esclava 64
adquiere la señal de enlace inverso transmitida por la estación
móvil 60. El controlador 66 de la estación de base envía una señal a
la estación de base esclava 64 que indica el desplazamiento del
código PN que la estación móvil 62 está utilizando para extender su
señal de enlace inverso. Como respuesta a esta señal del
controlador 66 de la estación de base, la estación de base esclava
64 realiza una búsqueda de la estación móvil 60 centrada alrededor
del desplazamiento de PN indicado por la señal de controlador 66 de
la estación de base.
En la realización ejemplar, la estación de base
esclava 64 carga su generador 106 buscador de código largo de PN y
sus generadores 108 y 110 de código corto de PN (ilustrados en la
figura 9), de acuerdo con una señal del controlador 66 de la
estación de base. El proceso del buscador de la estación de base
esclava 64 se describe con más detalle en la presente memoria
descriptiva.
La figura 7 ilustra el aparato de la estación de
base esclava 64. En la estación de base esclava 64 se recibe una
señal del controlador 60 de la estación de base que indica el PN de
la estación móvil 60. Este mensaje es proporcionado por el
procesador de control 100. Como respuesta al mismo, el procesador de
control 100 calcula el intervalo de ventana de búsqueda centrada en
el desplazamiento de PN especificado. El procesador de control 100
proporciona los parámetros de búsqueda al buscador 101 y como
respuesta a esos parámetros, la estación de base esclava 64 realiza
una búsqueda de la señal transmitida por la estación móvil 60. La
señal recibida por la antena 102 de la estación de base esclava 64
se proporciona al receptor 104, que convierte en descenso, filtra y
amplifica la señal recibida y se la proporciona al buscador 101.
Además, la señal recibida se proporciona a los desmoduladores de
tráfico 105, que desmodulan los datos de tráfico enlace inverso y
proporcionan esos datos al controlador 60 de la estación de base. El
controlador 66 de la estación de base, a su vez, los proporciona a
una red telefónica pública conmutada (PSTN).
La figura 9 ilustra el buscador 101 con mayor
detalle. La desmodulación de la señal de enlace inverso se describe
en detalle en la Solicitud de Patente norteamericana en tramitación
junto con la presente, número de serie 08/372632, presentada el 13
de enero 1995, titulada "Arquitectura de desmodulator de
emplazamiento de célula para un sistema de comunicación de acceso
múltiple de espectro extendido" y en la Solicitud de Patente
norteamericana en tramitación junto con la presente, número de serie
08/316, 177, presentada 30 de septiembre de 1994, titulada
"Procesador de búsqueda de trayectos múltiples para un sistema de
comunicación de acceso múltiple de espectro extendido", ambas de
las cuales han sido cedidas al cesionario de la presente invención.
Una estimación del desplazamiento de PN de la estación móvil 60 es
proporcionada al procesador del controlador 100 desde la estación
de base 66. Como respuesta a la estimación del desplazamiento de PN
proporcionada por el controlador 60 de la estación de base, el
procesador de control 100 genera una hipótesis de secuencia larga
de PN inicial y una hipótesis de secuencia de PN corta inicial para
que se realice la búsqueda por la estación de base esclava 64. En
la realización ejemplar, el procesador de control 100 carga los
registros de desplazamiento de los generadores de PN 106, 108 y
110.
La señal es recibida por la antena 102 y es
convertida en descenso, filtrada y amplificada y se pasa al
correlador 116. El correlador 116 correlaciona la señal recibida con
las hipótesis de secuencia de PN combinadas larga y corta. En la
realización ejemplar, la hipótesis de secuencia de PN se genera
multiplicando la hipótesis de PN corto generada por los generadores
de PN 108 y 110 por la secuencia de PN largo generada por
generadores de PN 106. Una de las hipótesis de secuencia de PN
combinadas se usa para desextender el canal I y el otro se usa para
desextender el canal Q de la señal QPSK recibida.
Las dos señales de desextensión de PN se
proporcionan a los procesadores 118 y 120 de transformación rápida
de Hadamard (FHT). El diseño y el funcionamiento de los procesadores
de transformación rápida de Hadamard se describen en detalle en la
Solicitud de Patente norteamericana en tramitación junto con la
presente, número de serie 08/173, 460, presentada el 22 de
diciembre 1993, titulada "Procedimiento y aparato para realizar
una transformación rápida de hadamard", que está cedida al
cesionario de la presente invención. Los procesadores FHT 118 y 120
correlacionan las señales desextendidas con todos los símbolos Walsh
posibles para proporcionar una matriz de las amplitudes resultante
al medio de cálculo de la energía (I^{2} + Q^{2}) 122. El medio
de cálculo de la energía 122 calcula la energía de los elementos de
amplitud de la matriz y proporciona los valores de la energía al
detector de máximo 124, que selecciona la correlación de la energía
máxima. Las energías de máxima correlación se proporcionan al
acumulador 126, que acumula las energía para una pluralidad de
símbolos Walsh y en base a estas energías acumuladas, se toma una
decisión en cuanto a si la estación móvil 60 puede ser adquirida
con ese desplazamiento de PN.
Una vez que la estación móvil 60 es adquirida,
entonces, en el bloque 306, la estación de base esclava 64 ajusta
su temporización a fin de que la estación móvil 60 pueda adquirir
satisfactoriamente sus transmisiones de enlace directo. La estación
de base esclava 64 calcula un ajuste inicial de la temporización
mediante la determinación de la diferencia entre el desplazamiento
de PN con la cual adquirió la señal de enlace inverso de la
estación móvil 60 y el desplazamiento de PN la cual utiliza la
estación de base de referencia 62 para la recepción de la señal de
enlace inverso de la estación móvil 60. Usando esta diferencia de
desplazamiento de PN, la estación de base esclava 64 ajusta la
temporización de su señal piloto de tal manera que cuando la
estación móvil 60 busca su señal piloto, se encontrará dentro de la
ventana de búsqueda de la estación móvil 60.
En la búsqueda de la señal de la estación móvil,
es necesario que la estación de base esclava 64 tenga alguna
indicación de tiempo. En la realización preferida, el error de
tiempo de la estación de base esclava 64 se mantiene igual o
inferior a 1 ms por medio de un sistema de sincronización
alternativo. Existen sistemas que permiten a la estación de base
esclava 64, que no puede recibir una señal de GPS, mantener el
tiempo en un nivel de precisión menor. Un procedimiento posible
para obtener un grado de sincronización inicial es establecer
manualmente el tiempo de la estación de base esclava 64 en
intervalos determinados. El segundo procedimiento consiste en fijar
la hora usando un receptor WWV, cuya implementación es bien conocida
en la técnica. A diferencia de la señal GPS, la señal centralizada
de temporización WWV se transmite a muy baja frecuencia y puede
penetrar en los túneles y pasos subterráneos. Sin embargo, los
receptores de WWV no pueden proporcionar el grado de sincronización
de tiempo necesario para proporcionar comunicaciones CDMA.
En la realización ejemplar, la estación de base
esclava 64 ajusta su temporización de acuerdo con la suposición de
que la estación móvil 60 está situada directamente adyacente a la
estación de base esclava 64. De esta manera, el ajuste inicial de
la temporización se realiza bajo la hipótesis de que no habrá
retardo de propagación entre la estación de base esclava 64 y la
estación móvil 60. A continuación, la estación de base esclava 64
ajusta sus generadores de secuencias de PN 72 y 74 hacia adelante en
el tiempo, lo cual representa tiempos de retardo de propagación
cada vez mayores entre la estación de base esclava 64 y la estación
móvil 60. Una vez que la estación móvil 60 haya adquirido el canal
piloto de la estación de base esclava 64, utilizando procedimientos
normales se puede realizar el ajuste final de la temporización de la
estación de base esclava 64 de acuerdo con los cálculos descritos
anteriormente.
Como es conocido en la técnica y está
estandarizado en IS-95, los canales piloto de las
estaciones de base se diferencian entre sí por la fase de sus
generadores de PN. La estación de base de referencia 62 instruye a
la estación móvil 60 para que busque la estación de base esclava 64
por medio de la lista de vecindad. La estación de base de
referencia 62 indica por medio de los datos de señalización que el
piloto de la estación de base esclava 64 se puede adquirir en un
desplazamiento de fase de PN que se describe en relación con el
desplazamiento de fase de PN de la estación de base de referencia
62. Este mensaje es desmodulado y decodificado por los
desmoduladores de tráfico 54 y se proporciona al buscador 50. Como
respuesta, el buscador 50 realiza una búsqueda centrada en un
desplazamiento de fase de PN alrededor de la fase de PN indicada en
la señal desde la estación de base de referencia 62.
La señal piloto típicamente es generada por un
registro de desplazamiento de realimentación lineal, cuya
implementación se describe en detalle en las patentes que se han
mencionado con anterioridad. Con el fin de adquirir la señal piloto
de la estación de base esclava 64, la estación móvil 60 se debe
sincronizar a las señales recibidas desde la estación de base
esclava 64, tanto en fase, \varphi, como en frecuencia, \omega.
El objeto de la operación del buscador es encontrar la fase
\varphi de la señal recibida. Como se ha descrito con
anterioridad, una sincronización de frecuencia relativamente precisa
puede ser suministrada a la estación de base esclava 64 por medio
de un enlace T1 desde el controlador 66 de la estación de base como
es conocido en la técnica. El procedimiento por el cual un móvil
encuentra la fase de la señal recibida es probar un grupo de
hipótesis de fase, conocido como una ventana de búsqueda y
determinar si una de las hipótesis de desfase es correcta.
La figura 5 ilustra el buscador 50 de la
estación móvil en mayor detalle. Una señal de espectro extendido es
recibida en la antena 2. El objetivo del aparato es lograr la
sincronización entre las secuencias de ruido pseudoaleatorio (PN)
generadas por el generador de secuencias de PN 20 y la señal de
espectro extendido recibida, que se extiende por secuencias
idénticas de PN de fase desconocida transmitidas por la estación de
base esclava 64. En la realización ejemplar, tanto el generador 76
de la señal piloto (de la figura 7) y un generador de PN 20 son
registros de desplazamiento de longitud máxima que generan las
secuencias de código de PN para la extensión y la desextensión de
las señales piloto, respectivamente. De esta manera, la operación de
obtener la sincronización entre los códigos utilizados para
desextender la señal piloto recibida y el código de extensión de PN
de la señal piloto recibida consiste en determinar el tiempo de
desplazamiento del registro de desplazamiento.
La señal de espectro expandido es proporcionada
por la antena 2 al receptor 4. El receptor 4 convierte en descenso,
filtra y amplifica la señal y proporciona la señal al elemento 6 de
desextensión. El elemento 6 de desextensión multiplica la señal
recibida por el código de PN generado por el generador de PN 20.
Debido a la naturaleza similar al ruido aleatorio de los códigos de
PN, el producto del código de PN por la señal recibida debe ser
esencialmente cero, excepto en el punto de la sincronización.
El controlador buscador 18 establece una
hipótesis de desplazamiento al generador de PN 20. La hipótesis de
desplazamiento se determina de acuerdo con una señal transmitida a
la estación móvil 60 por la estación de base de referencia 62. En
la realización ejemplar, la señal recibida es modulada por
modulación de desplazamiento de fase cuaternaria (QPSK), por lo que
el generador de PN 20 prevé una secuencia de PN para el componente
de modulación I y una secuencia separada para el componente de
modulación Q para desextender el elemento 6. L desextensión del
elemento 6 multiplica la secuencia de PN por su componente de
modulación correspondiente y proporciona los dos productos de
componentes de salida a los acumuladores coherentes 8 y 10.
Los acumuladores coherentes 8 y 10 suman el
producto a lo largo de la secuencia del producto. Los acumuladores
coherentes 8 y 10 responden a las señales del controlador buscador
18 para restablecer, enclavar y establecer el período de suma. Las
sumas de los productos son proporcionadas por los sumadores 8 y 10
al medio de cuadratura 14. El medio de cuadratura 14 cuadra cada
una de las sumas y añade los cuadrados juntos.
La suma de los cuadrados es proporcionada por el
medio de cuadratura 12 al combinador no coherente 14. El combinador
no coherente 14 determina un valor energético de la salida del medio
de cuadratura 12. El acumulador no coherente 14 sirve para
contrarrestar los efectos de una discrepancia de frecuencia entre
los relojes de transmisión de la estación de base y los relojes de
recepción de la estación móvil y ayuda en la estadística de
detección en un entorno de desvanecimiento. El acumulador no
coherente 14 establece la señal de la energía al medio de
comparación 16. El medio de comparación 16 compara el valor de la
energía con los umbrales predeterminados proporcionados por el
medio controlador buscador 18. Los resultados de cada una de las
comparaciones a continuación son realimentados al controlador
buscador 18. Los resultados realimentados al controlador buscador
18 incluyen tanto la energía de la correlación como el
desplazamiento de PN que produjeron la medida.
En la presente invención, el controlador
buscador 18 produce la fase de PN en la cual se sincroniza a la
estación de base 64. Este desplazamiento se utiliza para calcular
el error de tiempo como se describe adicionalmente en la presente
memoria descriptiva.
En la realización ejemplar, cuando la estación
móvil 60 adquiere la estación de base esclava 64, calcula la
diferencia entre el momento en el cual ha recibido la señal de la
estación de base esclava 64 y el momento en el cual ha recibido la
señal de la estación de base de referencia 62. Este valor se
proporciona al generador de mensaje 52 que genera un mensaje
indicativo del valor de la diferencia. El mensaje se transmite como
datos de señalización en el enlace inverso a la estación de base de
referencia 62 y a la estación de base esclava 64, que envía el
mensaje al controlador 66 de la estación de base.
En el paso 311, la estación de base esclava 64
mide la diferencia de tiempo entre el momento en el que recibe la
señal de enlace inverso desde la estación móvil 60 (T_{2}) y el
momento en el que transmite su señal de enlace directo a la
estación móvil 60 (T_{1}). La estación de base esclava 64 almacena
el desplazamiento de PN en el momento en el que transmite su señal
de enlace inverso y con la detección de la señal de enlace inverso
de la estación móvil 60, calcula la diferencia de tiempo RTD_{2}.
En la realización ejemplar, esta diferencia de tiempo calculada es
proporcionada por la estación de base esclava 64 al controlador de
la estación de base 66 y el cálculo del ajuste de la temporización
se realiza en la estación de base 66. Un experto en la técnica
podrá entender que la presente invención es fácilmente extensible al
caso en el que los cálculos se realizan en las estaciones de base o
en las estaciones móviles.
El controlador 66 de la estación de base, como
respuesta, realiza el cálculo descrito en la ecuación (12) y envía
una indicación del ajuste de temporización necesario a la estación
de base esclava 64. Haciendo referencia de nuevo a la figura 7, la
señal de ajuste de temporización es recibida por la estación de base
esclava 64 en el procesador de control 100. El procesador de
control 100 genera y proporciona una señal de control al procesador
de ajuste de temporización 99. El procesador de ajuste de
temporización 99 genera una señal que cambia el tiempo de la fuente
de temporización 98, en la cantidad indicado en la señal desde el
controlador de estación de base 66.
Claims (14)
1. Un procedimiento para sincronizar la
temporización de una segunda estación de base (64) con una primera
estación de base (62) que comprende:
- medir el intervalo de retardo de un desplazamiento de ida y vuelta (RTD_{1}) de las transmisiones desde la citada estación de base (62) a una estación móvil en la comunicación con la citada primera estación de base (62) y retorna como una señal de enlace inverso (502) desde la citada estación móvil (60) a la citada primera estación de base (62);
- medir en la citada estación móvil (60) una primera diferencia de tiempo (\DeltaT) entre el momento de la recepción de una señal de enlace directo (506) desde la citada segunda estación de base y el momento de la recepción de una señal de enlace directo (500) desde la citada primera estación de base (62);
- medir en la citada segunda estación de base (64) una segunda diferencia de tiempo (RTD_{2}) entre la recepción de la citada señal de enlace inverso (504) transmitida desde la citada estación móvil (60) y el tiempo de transmisión (T_{0}') de una señal de enlace directo (506) de la citada segunda estación de la base (64), y
- calcular un valor de corrección de temporización de acuerdo con el citado intervalo de retardo de viaje de ida y vuelta (RTD_{1}), la citada primera diferencia de tiempo (\DeltaT), y la citada segunda diferencia de tiempo (RTD_{2}).
\vskip1.000000\baselineskip
2. El procedimiento de acuerdo con la
reivindicación 1, que comprende además la entrega de transmisiones
de citada estación móvil desde la citada primera estación de base a
la citada segunda estación de base.
3. El procedimiento de acuerdo con la
reivindicación 1, que comprende además, hacer las citadas mediciones
repetidamente antes de hacer un cálculo de ajuste de
temporización.
4. El procedimiento de acuerdo con la
reivindicación 3, que comprende además, usar un promedio de las
citadas mediciones repetidas para hacer un cálculo de ajuste de
temporización.
5. El procedimiento de acuerdo con la
reivindicación 1, en el que el citado retardo de viaje de ida y
vuelta para al menos una señal transmitida desde la citada primera
estación de base a una estación móvil, se mide en la citada primera
estación de base.
6. El procedimiento de acuerdo con la
reivindicación 1, que comprende además ajustar una temporización de
la citada segunda estación de base para que coincida con la
temporización de la citada primera estación de base, si el citado
valor de corrección de tiempo es superior a un valor
predeterminado.
\vskip1.000000\baselineskip
7. El procedimiento de acuerdo con la
reivindicación 1, en el que el citado valor de corrección de
temporización es de acuerdo con un error de temporización entre la
citada segunda estación de base y la citada primera estación de
base y el citado error de temporización es igual a (RTD_{1} +
\DeltaT - RTD_{2}) / 2;
en el que RTD_{1} es un retardo de viaje de
ida y vuelta durante al menos una transmisión desde la citada
primera estación de base a una estación móvil y una transmisión
desde la citada estación móvil a la citada primera estación de
base;
en el que \DeltaT es la citada primera
diferencia de tiempo entre el momento en el que una transmisión
desde la citada segunda estación de base se recibe en la citada
estación móvil y el momento en el que una transmisión desde la
citada primera estación de base se recibe en la citada estación
móvil, y
en el que RTD_{2} es la citada segunda
diferencia de tiempo para al menos una transmisión entre la citada
segunda estación de base y la citada estación móvil,
correspondiéndose la citada segunda diferencia de tiempo al momento
en el que una transmisión es recibida en la citada segunda estación
de base desde la citada estación móvil y el momento en el que una
transmisión relacionada es transmitida desde la citada segunda
estación de base a citada estación
móvil.
móvil.
\vskip1.000000\baselineskip
8. Un aparato para sincronizar temporalmente una
segunda estación de base (64) con una primera estación de base
(62), que comprende:
un medio para medir un intervalo de retardo de
viaje de ida y vuelta (RTD_{1}) de transmisiones desde la citada
primera estación de base (62) a una estación móvil (60) en
comunicación con la citada primera estación de base (62) y retornar
como una señal de enlace inverso (502) desde la citada estación
móvil (60) a la citada primera estación de base (62);
un medio para medir en la citada estación móvil
una primera diferencia de tiempo (\DeltaT) entre el momento de
recibir una señal de enlace directo (506) desde la citada segunda
estación de base (64) y el momento de recibir una señal de enlace
directo (500) desde la citada primera estación de base (62);
un medio para medir en la citada segunda
estación de base (64) una segunda diferencia de tiempo (RTD_{2})
entre la recepción de la citada señal de enlace inverso (504)
transmitida desde la citada estación móvil (60) y el tiempo de
transmisión (T_{0}') de una señal de enlace directo (506) desde la
citada segunda estación de base (64), y
un medio para calcular un valor de corrección de
temporización de acuerdo con el citado intervalo de retardo de
viaje de ida y vuelta medido (RTD_{1}), la citada primera
diferencia de tiempo (\DeltaT), y la citada segunda diferencia de
tiempo (RTD_{2}).
\vskip1.000000\baselineskip
9. El aparato de acuerdo con la reivindicación
8, que comprende además un medio para entregar las transmisiones de
la citada estación móvil desde la citada primera estación de base a
la citada segunda estación de base.
10. El aparato de acuerdo con la reivindicación
8, que comprende además un medio para realizar repetidamente las
citadas mediciones antes de hacer un cálculo de ajuste de
temporización.
11. El aparato de acuerdo con la reivindicación
10, que comprende además un medio para usar un promedio de las
citadas mediciones repetidas, para hacer un cálculo de ajuste de
temporización.
12. El aparato de acuerdo con la reivindicación
8, en el que el citado retardo de viaje de ida y vuelta para al
menos una señal transmitida desde la citada primera estación de base
a una estación móvil se mide en la citada primera estación de
base.
13. El aparato de acuerdo con la reivindicación
8, que comprende además un medio para ajustar una temporización de
la citada segunda estación de base para que coincida con la
temporización de la citada primera estación de base, si el citado
valor de corrección de tiempo es superior a un valor
predeterminado.
\vskip1.000000\baselineskip
14. El aparato de acuerdo con la reivindicación
8, en el que el citado valor de corrección de temporización es de
acuerdo con un error de temporización entre la citada segunda
estación de base y la citada primera estación de base y dicho error
de temporización es igual a (RTD_{1} + \DeltaT - RTD_{2}) /
2;
en el que RTD_{1} es un retardo del viaje de
ida y vuelta durante al menos una transmisión desde la citada
primera estación de base a una estación móvil y una transmisión
desde la citada estación móvil a la citada primera estación de
base;
en el que \DeltaT es la citada primera
diferencia de tiempo entre el momento en el que una transmisión de
la citada segunda estación de base se ha recibido en la citada
estación móvil y el momento en el que una transmisión de la citada
primera estación de base se ha recibido en la citada estación
móvil, y
en el que RTD_{2} es la citada segunda
diferencia de tiempo para al menos una transmisión entre la citada
segunda estación de base y la citada estación móvil,
correspondiéndose la citada segunda diferencia de tiempo al momento
en el que la transmisión es recibida en la citada segunda estación
de base desde la citada estación móvil y el momento en el que una
transmisión relacionada es transmitida desde la citada segunda
estación la base a la citada estación móvil.
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