ES2337965T3 - Procedimiento y aparato de control de potencia en lazo cerrado adaptativo usando mediciones de lazo abierto. - Google Patents
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Abstract
Un procedimiento para controlar la potencia en un sistema (100) de comunicaciones por satélite que tiene una primera estación (120, 124), una segunda estación (120, 124) y un enlace de satélite que acopla señales entre la primera estación y la segunda estación, teniendo cada estación (120, 124) medios para transmitir una señal y medios para recibir una señal, comprendiendo el procedimiento las etapas de: recibir, en la segunda estación, una primera señal transmitida desde la primera estación; recibir, en la primera estación, una segunda señal transmitida desde la segunda estación; medir, en la primera estación, un nivel de potencia de dicha segunda señal recibida; generar, en la primera estación, una orden de control de potencia basándose en dicho nivel de potencia medido de dicha segunda señal recibida; transmitir dicha orden de control de potencia desde la primera estación a la segunda estación; multiplicar, en la segunda estación, dicha orden de control de potencia por un factor de ganancia de lazo; ajustar, en la segunda estación, un nivel de potencia de transmisión de dicha segunda señal transmitida desde la segunda estación basándose en dicha orden de control de potencia multiplicada; monitorizar, en la segunda estación, un nivel de potencia de dicha primera señal recibida; determinar un estado de propagación de dicha primera señal recibida basándose en dicho nivel de potencia de dicha primera señal recibida; y ajustar dicho factor de ganancia de lazo como una función de dicho estado de propagación de dicha primera señal.
Description
Procedimiento y aparato de control de potencia
en lazo cerrado adaptativo usando mediciones de lazo abierto.
La presente invención se refiere, en general, a
sistemas de comunicación de espectro ensanchado y, más en
particular, a un procedimiento y aparato para ajustar parámetros de
señal en tales sistemas en presencia de un lazo de control o
retardo de trayectoria en la detección de estatus de señal y usando
un elemento controlable para efectuar cambios en el estatus
detectado. La invención se refiere, además, al uso de la potencia de
transmisión como un parámetro que se controla para minimizar la
interferencia entre transmisores de operación simultánea y para
maximizar la calidad de las comunicaciones individuales.
Se han desarrollado diversos sistemas y técnicas
de comunicación de acceso múltiple para transferir información
entre un gran número de usuarios de sistema. Sin embargo, las
técnicas de modulación de espectro ensanchado, tales como las
técnicas de espectro ensanchado de acceso múltiple por división de
código (CDMA), proporcionan importantes ventajas frente a otros
esquemas de modulación, especialmente cuando se da servicio a un
gran número de usuarios del sistema de comunicación. El uso de
técnicas CDMA en los sistemas de comunicación de acceso múltiple se
da a conocer en la patente estadounidense n.º 4,901,307, emitida el
13 de febrero de 1990, titulada "Spread Spectrum Multiple
Access Communication System Using Satellite Or Terrestrial
Repeaters", y en la solicitud de patente estadounidense n.º
de serie 08/368,570, titulada "Method And Apparatus For Using
Full Spectrum Transmitted Power In A Spread Spectrum Communication
System For Tracking Individual Recipient Phase Time And
Energy", ambas transferidas al cesionario de la presente
invención e incorporadas en el presente documento por
referencia.
referencia.
Estas patentes dan a conocer sistemas de
comunicación en los que un gran número de unidades de abonado o
usuarios de sistema, generalmente móviles o remotos, ("unidades
móviles") emplean al menos un transceptor para comunicarse con
otras unidades móviles, o usuarios de otros sistemas conectados,
tales como una red de conmutación telefónica pública. Las señales
de comunicación se transfieren o bien a través de repetidores de
satélite y pasarelas, o bien directamente a estaciones base
terrestres (también denominadas en ocasiones como sitios de célula o
células).
En comunicaciones CDMA, el espectro de
frecuencia puede reutilizarse múltiples veces, permitiendo así un
aumento en el número de unidades móviles. El uso de CDMA da como
resultado una eficacia espectral mucho mayor de la que puede
conseguirse usando otras técnicas de acceso múltiple. Sin embargo,
con el fin de maximizar la capacidad del sistema de comunicación
global y mantener niveles aceptables de interferencia mutua y
calidad de señal, la potencia transmitida de las señales en el
sistema debe controlarse para mantener, en un nivel mínimo, la
cantidad de potencia requerida para cualquier enlace de comunicación
dado. Controlando la potencia de señal transmitida en o cerca del
nivel mínimo, se reduce la interferencia con otras unidades
móviles.
En sistemas de comunicación que emplean
satélites, las señales de comunicación normalmente experimentan
desvanecimiento, que se caracteriza como Rician. Por consiguiente,
la señal recibida consiste en una componente directa sumada con
múltiples componentes reflejadas que tienen estadísticas de
desvanecimiento Rayleigh La relación de potencia entre la
componente directa y las componentes reflejadas es normalmente del
orden de 6-10 dB, dependiendo de las
características de la antena de la unidad móvil y el entorno en el
que opere la unidad móvil.
A diferencia de los sistemas de comunicación por
satélite, las señales de comunicación en sistemas de comunicación
terrestre normalmente experimentan un desvanecimiento de señal que
normalmente consiste únicamente en las componentes reflejadas, o de
Rayleigh, sin una componente directa. Por tanto, las señales de
comunicación terrestre experimentan un entorno de desvanecimiento
más severo que las señales de comunicación por satélite en las que
el desvanecimiento Rician es la característica de desvanecimiento
dominante.
El desvanecimiento Rayleigh en el sistema de
comunicación terrestre está provocado porque las señales de
comunicación se reflejan desde muchas propiedades diferentes del
entorno físico. Como resultado, una señal llega de manera casi
simultánea a un receptor de la unidad móvil desde muchas direcciones
con diferentes retardos de transmisión. En las bandas de frecuencia
UHF habitualmente empleadas por las comunicaciones de radio móviles,
incluyendo las de sistemas de telefonía móvil celular, pueden
producirse diferencias de fase significativas en señales que se
desplazan sobre diferentes trayectorias. La posibilidad de suma
destructiva de las señales puede dar como resultado profundos
desvanecimientos ocasionales.
Con el fin de proporcionar un canal dúplex
completo para permitir que ambas direcciones de una conversación
estén activas simultáneamente, tal como se proporciona por el
sistema de telefonía por cable convencional, se usa una banda de
frecuencia para un enlace directo o de salida, (es decir,
transmisión desde la pasarela o el transmisor de sitio de célula al
receptor de la unidad móvil), y se utiliza una banda de frecuencia
diferente para el enlace inverso o de llegada, (es decir,
transmisión desde el transmisor de la unidad móvil al receptor de
la pasarela o sitio de célula). Esta separación de bandas de
frecuencia permite que el transmisor y el receptor de una unidad
móvil estén activos simultáneamente sin realimentación o
interferencia desde el transmisor al receptor.
Sin embargo, el uso de bandas de frecuencia
diferentes tiene implicaciones significativas para el control de
potencia. El uso de bandas de frecuencia diferentes provoca que el
desvanecimiento multitrayectoria sean procesos independientes para
los enlaces directo e inverso. La pérdida de trayectoria de enlace
directo no puede medirse de manera sencilla ni darse por supuesto
que dicha pérdida de trayectoria está presente en el enlace
inverso.
Además, en un sistema de telefonía móvil
celular, el teléfono móvil puede realizar comunicaciones a través
de múltiples sitios de célula, como se da a conocer en la solicitud
de patente estadounidense en tramitación junto con la presente n.º
de serie 07/433,030, presentada el 7 de noviembre de 1989, titulada
"Method And System For Providing A Soft Handoff In
Communications In A CDMA Cellular Telephone System", cuya
descripción se incorpora en el presente documento por referencia.
En comunicaciones con múltiples sitios de célula, la unidad móvil y
los sitios de célula incluyen un esquema de receptor múltiple, como
se da a conocer en la solicitud que acaba de mencionarse y se
detalla adicionalmente en la solicitud de patente estadounidense en
tramitación junto con la presente n.º de serie 07/432,552, también
presentada el 7 de noviembre de 1989, y titulada "Diversity
Receiver In A CDMA Cellular Telephone System", cuya
descripción también se incorpora en el presente documento por
referencia.
Un procedimiento de control de potencia es hacer
que, o bien la unidad móvil o bien la pasarela, midan en primer
lugar el nivel de potencia de una señal recibida. Esta medición de
potencia se usa, junto con un conocimiento de los niveles de
potencia de transmisión de enlace descendente del transpondedor para
cada satélite que esté usándose y un conocimiento de la
sensibilidad del receptor de la unidad móvil y la pasarela, para
estimar la pérdida de trayectoria para cada canal de la unidad
móvil. Entonces, o bien la estación base o bien el transceptor de
la unidad móvil pueden determinar la potencia apropiada que va a
usarse para las transmisiones de señales a la unidad móvil,
teniendo en cuenta la estimación de pérdida de trayectoria, una tasa
de datos transmitidos y una sensibilidad del receptor de satélite.
En el caso de la unidad móvil, puede realizarse una petición de más
o menos potencia en respuesta a tales mediciones y determinaciones.
Al mismo tiempo, la pasarela puede aumentar o disminuir la potencia
en respuesta a tales peticiones, o en respuesta a sus propias
mediciones.
Las señales transmitidas por la unidad móvil al
satélite se retransmiten por el satélite a la pasarela y,
generalmente, a un sistema de control del sistema de comunicación.
La pasarela o el sistema de control mide la potencia de la señal
recibida a partir de las señales transmitidas. La pasarela determina
entonces la desviación en el nivel de potencia recibido respecto a
un mínimo que es necesario para mantener el nivel deseado de las
comunicaciones. Preferiblemente, el nivel de potencia mínimo deseado
es el nivel de potencia necesario para mantener comunicaciones de
calidad al tiempo que se reduce la interferencia de sistema.
La pasarela transmite entonces una señal de
orden de control de potencia a la unidad móvil para ajustar o
"afinar" la potencia de transmisión de la unidad móvil. Esta
señal de orden se usa por la unidad móvil para cambiar el nivel de
potencia de transmisión más próximo al nivel mínimo requerido para
mantener las comunicaciones deseadas. A medida que cambian las
condiciones de canal, normalmente debido a un movimiento de la
unidad móvil, o el satélite, la unidad móvil responde a las órdenes
de control desde la pasarela para ajustar de manera continua el
nivel de potencia de transmisión para mantener un nivel de potencia
apropiado.
En esta configuración, las órdenes de control
desde la pasarela se denominan como realimentación de control de
potencia. La realimentación de control de potencia desde la pasarela
es, generalmente, bastante lenta debido a retardos de propagación
de ida y vuelta a través de los satélites. Un retardo de propagación
hacia el satélite desde o bien la unidad móvil o bien la pasarela
es del orden de 4,7 a 13 ms. Esto da como resultado un retardo de
propagación unidireccional (es decir, unidad móvil a satélite a
pasarela o pasarela a satélite a unidad móvil) de 9,4 a 26 ms para
una órbita de satélite LEO típica (por ejemplo, aproximadamente
1.414,61 km). Por tanto, una orden de control de potencia desde la
pasarela puede llegar a la unidad móvil hasta 26 ms después de
enviarse. Asimismo, un cambio en la potencia transmitida realizado
por la unidad móvil en respuesta a la orden de control de potencia
se detecta por la pasarela hasta 26 ms después de realizarse el
cambio.
Por tanto, una orden de control de potencia de
transmisión experimenta el retardo de propagación de ida y vuelta,
así como retardos de procesamiento típicos, antes de que los
resultados de esa orden puedan detectarse por la unidad de
medición. Por desgracia, en particular, cuando el retardo de
propagación es grande, no se producirá un ajuste en la potencia de
transmisión en respuesta a la orden de control de potencia realizado
por la unidad móvil y se detectará por la pasarela antes de que
vuelva a medirse la potencia recibida en la pasarela. Esto da como
resultado el envío de otra orden de control de potencia para ajustar
la potencia de transmisión sin el beneficio de que se haya
implementado la orden de control de potencia previa. De hecho,
dependiendo del retardo de propagación y el tiempo de iteración del
lazo de control de potencia, pueden estar pendientes o
"propagándose" varias órdenes de control de potencia antes de
que se responda a la primera orden de control de potencia por la
unidad móvil y los resultados se detecten por la pasarela. Como
resultado, la potencia de transmisión oscila alrededor de un punto
de ajuste en lo que se denomina como "ciclo límite". Es decir,
la potencia de transmisión rebasa o no llega a una cantidad deseada
debido a los retardos en la llegada e implementación de órdenes. El
documento EP0682417 da a conocer un procedimiento de control de
potencia de transmisión de un sistema de comunicación de espectro
ensanchado que determina la potencia de transmisión según un bit de
control de potencia de transmisión, que se extrae en una estación
base de una secuencia de señales obtenida al recibir una señal
transmitida desde una estación móvil, y desensanchando y demodulando
la señal recibida. Cuando el mismo valor del bit de control de
potencia de transmisión se recibe consecutivamente, la potencia de
transmisión de la estación base se controla según las cantidades de
control de potencia de transmisión que están predeterminadas según
el número consecutivo de recepciones del mismo valor del bit de
control de potencia de transmisión, porque recepciones consecutivas
del mismo valor del bit de control de potencia de transmisión
sugieren que la potencia recibida de la otra parte cambia
enormemente.
Una posible solución a este problema es
simplemente aumentar el tiempo de iteración del lazo de control de
potencia para que se aproxime más a los retardos de propagación y
procesamiento. Sin embargo, el impacto de un desvanecimiento rápido
y bloqueos repentinos de señal experimentados por las señales de
comunicación requieren tiempos de iteración cortos para evitar
repentinas pérdidas de señal. Como resultado, la potencia de
transmisión puede aumentarse repentinamente, y de manera
innecesaria, dando como resultado potencia desperdiciada y mayor
interferencia de sistema.
Lo que se necesita es un procedimiento y un
aparato que responda rápidamente a cambios en los requisitos de la
potencia de señal de transmisión, u otros parámetros de señal, y
contrarreste el impacto de los retardos de propagación y
procesamiento asociados con las correspondientes órdenes de control.
Es deseable que un procedimiento y aparato de este tipo requiera
poca complejidad adicional, estructura de control, o cambios de
protocolo en las pasarelas.
La presente invención se refiere a un
procedimiento y aparato útil para ajustar parámetros de señal en un
sistema de comunicación. En particular, la presente invención se
refiere a un procedimiento y aparato para ajustar la potencia de
transmisión en sistemas de comunicación, tales como los que emplean
satélites, que experimentan retardos de propagación de señal
significativos.
La presente invención contrarresta el impacto de
los retardos de propagación asociados con el control de un nivel de
potencia de una señal transmitida desde una primera estación (tal
como una pasarela) a una segunda estación (tal como una unidad
móvil) monitorizando las señales enviadas desde la segunda estación
a la primera estación para determinar un estado de propagación de
las señales transmitidas. Basándose en el estado de propagación, se
determina una ganancia de lazo. La ganancia de lazo se usa para
ajustar el tamaño de las órdenes que controlan el nivel de potencia
de la señal transmitida desde la primera estación a la segunda
estación. Si el estado de propagación indica que el canal de
comunicación entre la segunda estación y la primera estación es
inactivo (es decir, no cambia), la ganancia de lazo se fija en uno.
Si el estado de propagación indica que el canal de comunicación
entre la segunda estación y la primera estación es activo (es decir,
cambia), la ganancia de lazo se fija en algún valor superior a uno,
ajustando así el tamaño de las órdenes de control.
Según una realización de la presente invención,
un detector de estado determina el estado de propagación del canal
de comunicación entre la segunda estación y la primera estación. El
detector de estado determina si la magnitud del cambio en el nivel
de potencia de las señales transmitidas desde la segunda estación a
la primera estación supera un umbral para cada uno de una serie de
periodos de tiempo consecutivos (por ejemplo, iteraciones de lazo).
Si es así, el detector de estado indica que el estado de propagación
es el estado activo. De lo contrario, el detector de estado indica
que el estado de propagación es el estado inactivo.
Una propiedad de la presente invención es que
las señales en un primer canal (es decir, aquellas señales
transmitidas desde la primera estación a la segunda estación) se
controlan usando señales transmitidas en un segundo canal (es
decir, aquellas señales transmitidas desde la segunda estación a la
primera estación). Más en particular, el nivel de potencia de
transmisión de las señales en el primer canal se controlan
monitorizando el nivel de potencia recibido de las señales en el
segundo canal. Debido a que los canales primero y segundo están
parcialmente correlacionados (especialmente con respecto a los
desvanecimientos), un cambio en el estado de propagación de una
señal en el segundo canal se supone que es indicativo de un cambio
en el estado de propagación de una señal en el primer canal. Esta
suposición permite a un lazo de control responder a cambios en el
primer canal en un tiempo significativamente menor, en comparación
con técnicas convencionales, ajustando la ganancia de lazo.
Las características, objetivos y ventajas de la
presente invención resultarán más evidentes a partir de la
descripción detallada expuesta a continuación cuando se toma en
conjunción con los dibujos en los que caracteres de referencia
similares identifican correspondientemente por todo el documento y
en los que:
la figura 1 ilustra un sistema de comunicación
inalámbrica típico en el que se usa la presente invención;
la figura 2 ilustra un aparato transceptor
ejemplar para su uso por un usuario móvil;
la figura 3 ilustra un aparato de transmisión y
recepción ejemplar para su uso en una pasarela;
la figura 4 ilustra una transmisión de enlace
directo y una de enlace inverso entre una pasarela y un usuario
móvil;
la figura 5 ilustra un lazo de control de enlace
inverso;
la figura 6 ilustra un lazo de control de enlace
directo;
la figura 7 es un diagrama que ilustra una
comparación ejemplar entre niveles de potencia recibidos en los
enlaces directo e inverso cuando se correlacionan los procesos de
trayectoria directa e inversa;
la figura 8 es un diagrama que ilustra una
comparación entre niveles de potencia recibidos en los enlaces
directo e inverso cuando se correlacionan sólo parcialmente los
procesos de trayectoria directa e inversa;
la figura 9 ilustra lazos de control de enlace
directo e inverso que usan detectores de estado según una
realización de la presente invención;
la figura 10 ilustra un detector de estado usado
con el lazo de control de enlace inverso con más detalle;
la figura 11 es un diagrama de flujo que ilustra
la operación de un lazo de control ejemplar usando la ganancia de
lazo de la presente invención;
la figura 12 es un diagrama de flujo que ilustra
la determinación de la ganancia de lazo según la presente
invención; y
la figura 13 es un diagrama de flujo que
ilustra, con más detalle, la determinación de un estado de
propagación según una realización de la presente invención.
La presente invención es particularmente
adecuada para su uso en sistemas de comunicaciones que emplean
satélites de órbita terrestre baja (LEO). Sin embargo, como será
evidente para un experto en la técnica pertinente, el concepto de
la presente invención también puede aplicarse a sistemas de satélite
que no se utilizan con fines de comunicaciones. La invención
también es aplicable a sistemas de satélite en los que los satélites
viajan en órbitas distintas a LEO, o a sistemas repetidores no de
satélite, si hay un retardo de propagación de las señales
suficientemente
grande.
grande.
La realización preferida de la invención se
comenta en detalle a continuación. Aunque se comentan etapas,
configuraciones y disposiciones específicas, ha de entenderse que
esto se hace por motivos ilustrativos únicamente. Un experto en la
técnica pertinente reconocerá que pueden usarse otras etapas,
configuraciones y disposiciones sin apartarse del espíritu y
alcance de la presente invención. La presente invención podría
encontrar aplicación en diversos sistemas de comunicación e
información inalámbrica, incluyendo aquéllos previstos para la
determinación de la posición, y sistemas de telefonía celular
terrestre y por satélite. Una aplicación preferida es en sistemas
de comunicación de espectro ensanchado inalámbrica CDMA para
servicio de telefonía móvil o portátil.
En la figura 1 se ilustra un sistema de
comunicación inalámbrica ejemplar en el que la presente invención
es útil. Se considera que este sistema de comunicación usa señales
de comunicación de tipo CDMA, pero esto no es un requisito de la
presente invención. En una parte de un sistema (100) de comunicación
ilustrado en la figura 1, se muestran una estación (112) base, dos
satélites (116 y 118) y dos pasarelas o concentradores (120 y 122)
asociados, para efectuar comunicaciones con dos unidades (124 y 126)
móviles remotas. Normalmente, las estaciones base y los
satélites/las pasarelas son componentes de sistemas de comunicación
independientes, que se denominan como de base terrestre y de
satélite, aunque esto no es necesario. El número total de estaciones
base, pasarelas y satélites en tales sistemas depende de la
capacidad deseada del sistema y de otros factores que se entienden
bien en la técnica.
Las unidades (124 y 126) móviles incluyen, cada
una, un dispositivo de comunicación inalámbrica tal como, pero sin
limitarse a, un teléfono celular, un dispositivo de transferencia o
transceptor de datos (por ejemplo, ordenadores, asistentes de datos
personales, fax), o un receptor de determinación de la posición o de
radiolocalización, y pueden ser manuales o estar montados en
vehículos, según se desee. Normalmente, tales unidades son manuales
o están montadas en vehículos, según se desee. En este caso, las
unidades móviles se ilustran como teléfonos manuales. Sin embargo,
también se entiende que las enseñanzas de la invención son
aplicables a unidades fijas o a otros tipos de terminales en los
que se desea un servicio inalámbrico remoto, incluyendo ubicaciones
"en interiores" así como "al aire libre".
Los términos estación base, pasarela,
concentrador y estación fija se usan en ocasiones de manera
intercambiable en la técnica, entendiéndose generalmente que las
pasarelas comprenden estaciones base especializadas que dirigen
comunicaciones a través de satélites. Las unidades móviles también
se denominan unidades de abonado, terminales de usuario, estaciones
móviles o simplemente "usuarios", "móviles" o
"abonados" en algunos sistemas de comunicación, dependiendo de
la preferencia.
En general, los haces desde los satélites (116 y
118) cubren diferentes áreas geográficas en patrones predefinidos.
Los haces a diferentes frecuencias, también denominados como canales
CDMA o "subhaces", pueden dirigirse para que solapen la misma
región. Los expertos en la técnica también entienden fácilmente que
las áreas de servicio o de cobertura de los haces para múltiples
satélites, o estaciones base celulares, podrían diseñarse para
solaparse completa o parcialmente en una región dada dependiendo del
diseño del sistema de comunicación y el tipo de servicio ofrecido,
y de si se consigue diversidad espacial. Por ejemplo, cada uno puede
proporcionar servicio a diferentes conjuntos de usuarios con
diferentes propiedades a diferentes frecuencias, o una unidad móvil
dada puede usar múltiples frecuencias y/o múltiples proveedores de
servicio, cada uno con cobertura geofísica solapada.
Se han propuesto diversos sistemas de
comunicación de múltiples satélites con un sistema ejemplar que
emplea del orden de 48 o más satélites, que viajan en ocho planos
orbitales diferentes en órbitas LEO para dar servicio a un gran
número de unidades móviles. Sin embargo, los expertos en la técnica
entenderán fácilmente cómo las enseñanzas de la presente invención
son aplicables a diversas configuraciones de pasarela y sistema de
satélite, incluyendo otras constelaciones y distancias orbitales.
Al mismo tiempo, la invención puede aplicarse igualmente a sistemas
de base terrestre de diversas configuraciones de estación base.
En la figura 1, se ilustran algunas posibles
trayectorias de señal para comunicaciones que se establecen entre
las unidades (124 y 126) móviles y la estación (112) base, o a
través de los satélites (116 y 118), con las pasarelas (120 y 122).
Los enlaces de comunicación estación base-unidad
móvil se ilustran mediante las líneas (130 y 132). Los enlaces de
comunicación satélite-unidad móvil entre los
satélites (116 y 118) y las unidades (124 y 126) móviles se
ilustran mediante las líneas (140, 142 y 144). Los enlaces de
comunicación pasarela-satélite, entre las pasarelas
(120 y 122) y los satélites (116 y 118) se ilustran mediante las
líneas (146, 148, 150 y 152). Las pasarelas (120 y 122) y la
estación (112) base pueden usarse como parte de sistemas de
comunicación unidireccionales o bidireccionales o simplemente para
transferir mensajes o datos a las unidades (124 y 126) móviles.
Un transceptor (200) ejemplar para su uso en una
unidad (106) móvil se ilustra en la figura 2. El transceptor (200)
usa al menos una antena (210) para recibir señales de comunicación
que se transfieren a un receptor (214) analógico, en el que se
convierten de manera descendente, se amplifican y se digitalizan.
Normalmente se usa un elemento (212) duplexor para permitir que
dicha antena sirva tanto para funciones de transmisión como de
recepción. Sin embargo, algunos sistemas emplean antenas separadas
para operar a diferentes frecuencias de transmisión y
recepción.
Las señales de comunicación digitales emitidas
por el receptor (214) analógico se transfieren a al menos un
receptor (216A) de datos digital y a al menos un receptor (218)
buscador digital. Pueden usarse receptores
(216B-216N) de datos digitales adicionales para
obtener niveles deseados de diversidad de señal, dependiendo del
nivel aceptable de complejidad de unidad, como será evidente para
un experto en la técnica pertinente.
Al menos un procesador (220) de control de
unidad móvil se acopla a los receptores (216A-216N)
de datos digitales y al receptor (218) buscador. El procesador
(220) de control proporciona, entre otras funciones, procesamiento
básico de señales, sincronismo, coordinación o control de potencia y
traspaso, y selección de frecuencia usada para portadoras de
señales. Otra función de control básica realizada a menudo por el
procesador (220) de control es la selección o manipulación de
secuencias de código PN o funciones ortogonales que van a usarse
para procesar formas de onda de señales de comunicación. El
procesamiento de señales por el procesador (220) de control puede
incluir una determinación de intensidad de señal relativa y el
cálculo de varios parámetros de señal relacionados. Tales cálculos
de parámetros de señal, tales como sincronismo y frecuencia, pueden
incluir el uso de un conjunto de circuitos dedicado adicional o
separado para proporcionar una mayor eficacia o velocidad en las
mediciones o una asignación mejorada de los recursos de
procesamiento de control.
Las salidas de los receptores
(216A-216N) de datos digitales están acopladas al
conjunto (222) de circuitos de banda base digital dentro de la
unidad móvil. El conjunto (222) de circuitos de banda base digital
de usuario comprende elementos de procesamiento y presentación
usados para transferir información hacia y desde un usuario de
unidad móvil. Es decir, elementos de almacenamiento de datos o
señales, tales como memoria digital a largo plazo o temporal;
dispositivos de entrada y salida tales como pantallas de
visualización, altavoces, terminales de teclado numérico y
microteléfonos; elementos A/D, vocodificadores y otros elementos de
procesamiento de señales analógicas y de voz; etc., forman parte
todos ellos del conjunto (222) de circuitos de banda base digital
de usuario que usa elementos bien conocidos en la técnica. Si se
emplea un procesamiento de señales de diversidad, el conjunto (222)
de circuitos de banda base digital de usuario puede comprender un
decodificador y combinador de diversidad. Algunos de estos
elementos también pueden operar bajo el control de, o en
comunicación con, el procesador (220) de control.
Cuando se preparan datos de voz o de otro tipo
como un mensaje de salida o señal de comunicaciones que se origina
con la unidad móvil, el conjunto (222) de circuitos de banda base
digital de usuario se usa para recibir, almacenar, procesar y
preparar de otro modo los datos deseados para la transmisión. El
conjunto (222) de circuitos de banda base digital de usuario
proporciona estos datos a un modulador (226) de transmisión que
opera bajo el control del procesador (220) de control. La salida
del modulador (226) de transmisión se transfiere a un controlador
(228) de potencia que proporciona control de potencia de salida a un
amplificador (230) de potencia de transmisión para la transmisión
final de la señal de salida desde la antena (210) a una
pasarela.
La unidad (200) móvil también puede emplear uno
o más elementos de corrección previa, según se desee, en la
trayectoria de transmisión para ajustar la frecuencia de señales
salientes. Esto puede llevarse a cabo usando una o diversas
técnicas bien conocidas. La unidad (200) móvil también puede emplear
un elemento de corrección previa en la trayectoria de transmisión
para ajustar el sincronismo de señales salientes, usando técnicas
bien conocidas de adición o sustracción de retardo en la forma de
onda de transmisión.
Información o datos correspondientes a uno o más
parámetros de señal medidos para señales de comunicación recibidas,
o una o más señales de recursos compartidos, pueden enviarse a la
pasarela usando diversas técnicas bien conocidas en la técnica. Por
ejemplo, la información puede transferirse como una señal de
información independiente o adjuntarse a otros mensajes preparados
por el conjunto (222) de circuitos de banda base digital de
usuario. De manera alternativa, la información puede insertarse como
bits de control predeterminados por el modulador (226) de
transmisión o el controlador (228) de potencia de transmisión bajo
el control del procesador (220) de control. Véase por ejemplo las
patentes estadounidenses n^{os} 5,383,219, titulada "Fast
Forward Link Power Control In A Code Division Multiple Access
System", emitida el 17 de enero de 1995; 5,396,516, titulada
"Method And System For The Dynamic Modification Of Control
Parameters In A Transmitter Power Control System", emitida
el 7 de marzo de 1995; y 5,267,262, titulada "Transmitter Power
Control System", emitida el 30 de noviembre de 1993.
El receptor (214) analógico puede proporcionar
una salida que indica la potencia o energía en las señales
recibidas. De manera alternativa, un detector (221) de potencia
recibida puede determinar este valor muestreando la salida del
receptor analógico y realizando un procesamiento bien conocido en la
técnica. Esta información puede usarse directamente por el
amplificador 230 de potencia de transmisión o el controlador (228)
de potencia de transmisión para ajustar la potencia de señales
transmitidas por el usuario (200) móvil.
Los receptores (216A-N)
digitales y el receptor (218) buscador están configurados con
elementos de correlación de señales para demodular y realizar un
seguimiento de señales específicas. El receptor (218) buscador se
usa para buscar señales piloto, u otras señales intensas de patrón
relativamente fijo, mientras que los receptores
(216A-N) digitales se usan para demodular otras
señales asociadas con señales piloto detectadas. Por tanto, las
salidas de estas unidades pueden monitorizarse para determinar la
energía en, o la frecuencia de, la señal piloto u otras señales.
Estos receptores también emplean elementos de seguimiento de
frecuencia que pueden monitorizarse para proporcionar información
de frecuencia y sincronismo actual al procesador (220) de control
para señales que están demodulándose.
Un aparato (300) de transmisión y recepción
ejemplar para su uso en las pasarelas (120 y 122) se ilustra en la
figura 3. La parte de las pasarelas (120, 122) ilustradas en la
figura 3 tiene uno o más receptores (314) analógicos conectados a
una antena (310) para recibir señales de comunicación que a
continuación se convierten de manera descendente, se amplifican y
se digitalizan usando varios esquemas bien conocidos en la técnica.
En algunos sistemas de comunicación se usan múltiples antenas
(310). Las señales digitalizadas emitidas por el receptor (314)
analógico se proporcionan como entradas a al menos un módulo
receptor digital, indicado en general mediante líneas discontinuas
en
(324).
(324).
Cada módulo (324) receptor digital corresponde a
elementos de procesamiento de señales usados para gestionar
comunicaciones entre una pasarela (120, 122) y una unidad (124, 126)
móvil, aunque se conocen ciertas variaciones en la técnica. Un
receptor (314) analógico puede proporcionar entradas para muchos
módulos (324) receptores digitales, y varios de tales módulos se
usan normalmente en pasarelas (102, 122) para adecuarse a todos los
haces de satélite y posibles señales de modo de diversidad
gestionadas en cualquier momento dado. Cada módulo (324) receptor
digital tiene uno o más receptores (316) de datos digitales y un
receptor (318) buscador. El receptor (318) buscador generalmente
busca modos de diversidad apropiados de señales distintas a señales
piloto. Cuando se implementan en el sistema de comunicación, los
múltiples receptores (316A-316N) de datos digitales
se usan para recepción de señales de diversidad.
Las salidas de los receptores (316) de datos
digitales se proporcionan a elementos (322) de procesamiento de
banda base posteriores que comprenden aparatos bien conocidos en la
técnica y no ilustrados con más detalle en el presente documento.
Los aparatos de banda base ejemplares incluyen combinadores y
decodificadores de diversidad para combinar señales
multitrayectoria en una salida para cada abonado. Los aparatos de
banda base ejemplares también incluyen circuitos de interfaz para
proporcionar datos de salida, normalmente a una red o conmutador
digital.
En el lado de entrada, otros diversos elementos
conocidos tales como, pero sin limitarse a, vocodificadores, módems
de datos y componentes de almacenamiento y conmutación de datos
digitales, pueden formar parte de los elementos (322) de
procesamiento de banda base. Estos elementos operan para procesar,
controlar o dirigir la transferencia de señales de voz y datos a
uno o más módulos (334) de transmisión.
Las señales que van a transmitirse a las
unidades móviles se acoplan cada una a uno o más módulos (334) de
transmisión apropiados. Una pasarela típica usa varios de tales
módulos (334) de transmisión para dar servicio a muchas unidades
(124, 126) móviles a la vez, y para varios satélites y haces a la
vez. El número de módulos (334) de transmisión usado por las
pasarelas (120, 122) se determina mediante factores bien conocidos
en la técnica, incluyendo complejidad de sistema, número de
satélites a la vista, capacidad de abonado, grado de diversidad
elegido, y similares.
Cada módulo (334) de transmisión incluye un
modulador (326) de transmisión que modula en espectro ensanchado
datos para la transmisión. El modulador (326) de transmisión tiene
una salida acoplada a un controlador (328) de potencia de
transmisión digital, que controla la potencia de transmisión usada
para emitir la señal digital. El controlador (328) de potencia de
transmisión digital aplica un nivel mínimo de potencia con fines de
reducción de interferencia y asignación de recursos, pero aplica
niveles apropiados de potencia cuando es necesario para compensar la
atenuación en la trayectoria de transmisión y otras características
de transferencia de trayectoria. Se usa menos un generador (332) de
PN por el modulador (326) de transmisión en el ensanchamiento de las
señales. Esta generación de código también puede formar una parte
funcional de uno o más procesadores de control o elementos de
almacenamiento usados en las pasarelas (122, 124).
La salida del controlador (328) de potencia de
transmisión se transfiere a un sumador (336) en el que se suma con
las salidas de otros circuitos de control de potencia de
transmisión. Esas salidas son señales para la transmisión a otras
unidades (124, 126) móviles a la misma frecuencia y en el mismo haz
que la salida del controlador (328) de potencia de transmisión. La
salida del sumador (336) se proporciona a un transmisor (338)
analógico para la conversión digita a analógico, conversión a la
frecuencia de portadora de RF apropiada, amplificación adicional y
emisión a una o más antenas (340) para su irradiación a unidades
(124, 126) móviles. Las antenas (310 y 340) pueden ser las mismas
antenas dependiendo de la complejidad y la configuración del
sistema.
Como en el caso de la unidad (200) móvil, uno o
más elementos de corrección previa o precorrectores (no mostrados)
pueden estar dispuestos en la trayectoria de transmisión para
ajustar la frecuencia de salida basándose en el efecto Doppler
conocido para el enlace a través del cual se establece la
comunicación. Las técnicas o elementos usados para ajustar la
frecuencia de señales antes de la transmisión se conocen bien en la
técnica. Además, el mismo u otros precorrectores pueden operar para
ajustar el sincronismo de salida basándose en el retardo de
propagación conocido y el efecto Doppler de código para el enlace a
través del cual se establece la comunicación. Las técnicas o
elementos usados para ajustar el sincronismo de señales antes de la
transmisión también se conocen bien en la técnica.
Al menos un procesador (320) de control de
pasarela está acoplado a módulos (324) receptores, módulos (334)
transmisores y conjuntos (322) de circuitos de banda base; estas
unidades pueden estar físicamente separadas entre sí. El procesador
(320) de control proporciona señales de mando y control para
efectuar funciones tales como, pero sin limitarse a, procesamiento
de señales, generación de señales de sincronismo, control de
potencia, control de traspaso, combinación de diversidad e
interconexión de sistemas. Además, el procesador (320) de control
asigna códigos de ensanchamiento de PN, secuencias de código
ortogonal y transmisores y receptores específicos para su uso en
comunicaciones de abonados.
El procesador (320) de control también controla
la generación y la potencia de señales de canal piloto, de
sincronización y radiolocalización y su acoplamiento al controlador
(328) de potencia de transmisión. El canal piloto es sencillamente
una señal que no está modulada por datos y puede usar una entrada de
tipo patrón invariable repetitivo o estructura de trama no variable
para el modulador (326) de transmisión, transmitiendo de manera
eficaz sólo los códigos de ensanchamiento de PN aplicados por el
generador (332) de PN.
Mientras que el procesador (320) de control
puede acoplarse directamente a los elementos de un módulo, tal como
el módulo (324) de transmisión o el módulo (334) de recepción, cada
módulo comprende generalmente un procesador específico del módulo,
tal como un procesador (330) de transmisión o un procesador (321) de
recepción, que controla los elementos de ese módulo. Por tanto, en
una realización preferida, el procesador (320) de control está
acoplado al procesador (330) de transmisión y al procesador (321)
de recepción, como se muestra en la figura 3. De esta manera, un
único procesador (320) de control puede controlar las operaciones de
un gran número de módulos y recursos de manera más eficaz. El
procesador (330) de transmisión controla la generación de, y la
potencia de señal para, señales de canal piloto, de sincronización,
de radiolocalización, y señales de canal de tráfico y su respectivo
acoplamiento al controlador (328) de potencia. El procesador (321)
receptor controla códigos de ensanchamiento de PN de búsqueda, para
la demodulación y monitorización de la potencia recibida.
Como se comentó anteriormente para el terminal
de usuario, puede usarse un detector (323) de potencia recibida
para detectar la potencia en la señal determinada por el receptor
(314) analógico, o monitorizando la energía en las salidas de los
receptores (316) digitales. Esta información se proporciona al
controlador (328) de potencia de transmisión para ajustar la
potencia de salida como parte de un lazo de control de potencia,
según se explica con más detalle a continuación. Esta información
también puede proporcionarse al procesador (321) receptor o al
procesador (320) de control según se desee. Esta información también
puede incorporarse como una función en el procesador (321) de
recepción.
Para determinadas operaciones, tales como
control de potencia de recursos compartidos, las pasarelas (120 y
122) reciben información tal como intensidad de señal recibida,
mediciones de frecuencia u otros parámetros de señal recibida desde
unidades móviles en señales de comunicación. Esta información puede
derivarse de las salidas demoduladas de los receptores (316) de
datos por los procesadores (321) de recepción. De manera
alternativa, esta información puede detectarse como que se produce
en ubicaciones predefinidas en las señales que están
monitorizándose por el procesador (320) de control, o los
procesadores (321) de recepción, y transferirse al procesador (320)
de control. El procesador (320) de control puede usar esta
información para controlar el sincronismo y la frecuencia, así como
la potencia de salida, de señales que están transmitiéndose y
procesándose usando los controladores (328) de potencia de
transmisión y los transmisores (338) analógicos.
Durante la operación del sistema (100) de
comunicación, una señal s(t) de comunicación, denominada como
señal de enlace directo, se transmite mediante una pasarela (120,
122) a una unidad (124, 126) móvil usando una frecuencia de
portadora generada por la pasarela de A_{0}. La señal de enlace
directo experimenta retardos de tiempo, un retardo de propagación,
desplazamientos de frecuencia debido al efecto Doppler, y otros
efectos. La señal de enlace directo experimenta estos efectos en
primer lugar, mientras se transmite desde una pasarela a los
satélites (es decir, en una parte de enlace ascendente de la señal
de enlace directo), y en segundo lugar, cuando se transmite desde
los satélites a unidades móviles (es decir, en una parte de enlace
descendente de la señal de enlace directo). Una vez recibida la
señal, hay un retardo adicional al enviar una señal de retorno o de
enlace inverso, un retardo de propagación y un efecto Doppler en la
transmisión desde la unidad móvil al satélite (es decir, en una
parte de enlace ascendente de la señal de enlace inverso), y de
nuevo desde el satélite a la pasarela (es decir, en una parte de
enlace descendente de la señal de enlace inverso).
La figura 4 ilustra las diversas señales
transmitidas en el sistema (100) de comunicación empleando uno o más
satélites (116) repetidores. La pasarela (120) transmite una señal
(410) de enlace directo a la unidad (124) móvil a través de un
satélite (116) repetidor. La señal (410) de enlace directo está
constituida por una parte (412) de enlace ascendente desde la
pasarela (120) al satélite (116) repetidor y una parte (414) de
enlace descendente desde el satélite (116) repetidor a la unidad
(124) móvil. La unidad (124) móvil transmite una señal (420) de
enlace inverso a la pasarela (120) a través del satélite (116)
repetidor. La señal (420) de enlace inverso está constituida por
una parte (422) de enlace ascendente desde la unidad (124) móvil al
satélite (116) repetidor y una parte (424) de enlace descendente
desde el satélite (116) repetidor a la pasarela (120).
La figura 5 muestra un lazo (500) de control de
enlace inverso. El lazo (500) de control de enlace inverso es útil
para controlar un parámetro asociado con el sistema (100) de
comunicación, y preferiblemente, para controlar un nivel de
potencia de señales transmitidas en el sistema (100) de
comunicación. El lazo (500) de control de enlace inverso incluye un
transmisor (510) de unidad móvil, un primer bloque (520) de retardo,
un proceso (530) de canal de trayectoria inversa, un segundo bloque
(540) de retardo, un receptor (550) de pasarela y un tercer bloque
(560) de retardo. En una realización de la presente invención, el
transmisor (510) de unidad móvil incluye las funciones del lazo de
control de potencia en el transceptor (200), en particular las del
procesador (220) de control y el controlador (228) de potencia de
transmisión digital, como se muestra en la figura 2. Además, con
respecto a esta realización de la presente invención, el receptor
(550) de pasarela incluye las funciones del lazo de control de
potencia en el módulo (324) de recepción, el procesador (320) de
control y el módulo (334) de transmisión, como se muestra en
la
figura 3.
figura 3.
La figura 6 muestra un lazo (600) de control de
enlace directo. El lazo (600) de control de enlace directo es útil
para controlar un parámetro asociado con el sistema (100) de
comunicación y, preferiblemente, para controlar un nivel de
potencia de señales transmitidas en el sistema (100) de
comunicación. El lazo (600) de control de enlace directo incluye un
transmisor (610) de pasarela, un segundo bloque (540) de retardo, un
proceso (630) de canal de trayectoria directa, un primer bloque
(520) de retardo, un receptor (650) de unidad móvil y un tercer
bloque (560) de retardo. En una realización de la presente
invención, el transmisor (610) de pasarela incluye las funciones
del lazo de control de potencia en el módulo (334) de transmisión,
en particular las del procesador (330) de transmisión y el
controlador (328) de potencia de transmisión, y el procesador (320)
de control, como se muestra en la figura 3. Además, con respecto a
esta realización de la presente invención, el receptor (550) de
unidad móvil incluye las funciones del lazo de control de potencia
en el transceptor (200), en particular las del procesador (220) de
control, como se muestra en la figura 2.
La operación del lazo (500) de control de enlace
inverso se explicará ahora principalmente con referencia a la
figura 5 y, de forma secundaria, con respecto a la figura 4. El
transmisor (510) de unidad móvil emite una señal (515) (mostrada
como x_{r}(t_{1}) en la figura 5) a un nivel de potencia
de transmisión particular. En una realización preferida de la
presente invención, la señal (515) representa la parte (422) de
enlace ascendente de la señal (420) de enlace inverso de la unidad
(124) móvil a la pasarela (120). La señal (515) experimenta un
retardo a través del bloque (520) de retardo de \tau_{1}. Como
resultado del bloque (520) de retardo, la señal (515) se transforma
en una señal (525) (mostrada como
x_{r}(t-\tau_{1}) en la figura 5). La
señal (525) corresponde a la señal (515) retardada en el tiempo en
\tau_{1}.
La señal (525) se recibe por el proceso (530) de
canal de trayectoria inversa. El proceso (530) de canal de
trayectoria inversa representa atenuación y otros efectos tales
como desvanecimiento, a medida que la señal (525) se propaga desde
la unidad (124) móvil a la pasarela (120). En otras palabras, el
proceso (530) de canal de trayectoria inversa representa la función
de transferencia de la atmósfera/entorno a través del cual pasa la
señal (525) a medida que se propaga desde la unidad (124) móvil a
la pasarela (120) a través del satélite (116). Del procesador (530)
resulta una señal (535) (mostrada como
y_{r}(t-t_{1}) en la figura 5). La señal
(535) representa la señal (525) atenuada y desvanecida como será
evidente.
A continuación, la señal (535) se retarda por el
segundo bloque (540) de retardo. La señal (535) experimenta un
retardo a través del segundo bloque (540) de retardo de t_{2}.
Como resultado del segundo bloque (540) de retardo, la señal 535 se
transforma en una señal (545) (mostrada como
y_{r}(t-\tau_{1}-\tau_{2})
en la figura 5). La señal (545) corresponde a la señal (535)
retardada en el tiempo en \tau_{2}. El retardo t_{2}
representa el retardo de propagación de la parte (424) de enlace
descendente de la señal (420) de enlace inverso como se ha
comentado anteriormente.
La señal (545) representa la señal recibida por
la pasarela (120) tal como se transmite desde la unidad (124) móvil.
En particular, la señal (545) representa la señal transmitida por
la unidad (124) móvil después de haberse retardado en \tau_{1}
y \tau_{2} y atenuada y desvanecida según el proceso (530).
El receptor (550) de pasarela recibe la señal
(545) y determina un nivel de potencia de la señal (545) según
procedimientos bien conocidos. Como se comentó anteriormente, es
deseable que el nivel de potencia de la señal (545) coincida con un
nivel de potencia deseado mínimo. Por ejemplo, si el nivel de
potencia de la señal (545) es inferior al nivel de potencia
deseado, entonces el receptor (550) de pasarela emite una orden de
control de potencia que indica al transmisor (510) de unidad móvil
que aumente la potencia de transmisión de la señal (515). Por otro
lado, si el nivel de potencia de la señal (545) es superior al nivel
de potencia deseado, entonces el receptor (550) de pasarela emite
una orden de control de potencia que indica al transmisor (510) de
unidad móvil que reduzca el nivel de potencia de transmisión de la
señal (515).
En una realización preferida de la presente
invención, el receptor (550) de pasarela emite una orden de control
de potencia de bit único. En otras palabras, el receptor (550) de
pasarela o bien emite una orden de aumentar potencia o bien una
orden de disminuir potencia. Una explicación general de un sistema
de control de potencia de este tipo se da a conocer en la patente
estadounidense n.º 5,396,516, expedida el 7 de marzo de 1995,
titulada "Method And Apparatus For The Dynamic Modification Of
Control Parameters In A Transmitter Power Control System",
transferida al cesionario de la presente invención e incorporada en
el presente documento por referencia. En una realización preferida
de la presente invención, una orden de aumentar potencia indica al
transmisor (510) de unidad móvil que aumente la potencia de
transmisión de la señal (515) en una cantidad fija, por ejemplo 1
dB. Una orden de disminuir potencia indica al transmisor (510) de
unidad móvil que disminuya la potencia de transmisión de la señal
(515) en una cantidad fija, por ejemplo 1 dB. Como será evidente,
puede usarse una cantidad fija de ajuste diferente. Como también
será evidente, podrían implementarse más bits de órdenes de control
de potencia que proporcionarían niveles variables de ajustes de
control de potencia.
Además, en una realización preferida de la
presente invención, el receptor (550) de pasarela emite una orden
de aumentar potencia cuando el nivel de potencia de la señal (545)
es inferior a un nivel de potencia deseado. En los demás casos, el
receptor (550) de pasarela emite una orden de disminuir potencia.
Como será evidente, podrían implementarse niveles adicionales que
proporcionarían una orden de potencia cero cuando el nivel de
potencia recibido de la señal (545) está dentro de un intervalo
específico de niveles de potencia deseados.
En otra realización de la presente invención,
una orden de aumentar potencia aumentaría el nivel de potencia de
la señal (515) en una primera cantidad fija y una orden de disminuir
potencia disminuiría el nivel de potencia de la señal (515) en una
segunda cantidad fija, siendo la primera cantidad fija inferior a la
segunda cantidad fija. En esta realización, el lazo (500) de
control de enlace inverso reduciría el nivel de potencia de la señal
(515) mucho más rápido de lo que aumentaría el nivel de potencia de
la señal (515). Esta realización responde más rápido a la reducción
de los niveles de potencia de señales en el sistema de comunicación
CDMA, lo que, como se comentó anteriormente, reduce una cantidad de
la interferencia que experimenta cualquier señal particular.
El lazo (600) de control de enlace directo en la
figura 6 opera de manera similar al lazo (500) de control de enlace
inverso en la figura 5. El lazo (600) de control de enlace directo
experimenta retardos de propagación similares entre el envío de
órdenes (655) de control de potencia y la detección de las
respuestas a esas órdenes (655) de control de potencia como señal
(645). En particular, el lazo (600) de control de enlace directo
experimenta retardos de propagación de
\tau_{1+}\tau_{2+}\tau_{2+}\tau_{3}. Basándose en la
explicación proporcionada anteriormente con respecto al lazo 500 de
control de enlace inverso, un experto en la técnica podrá entender
la operación del lazo (600) de control de enlace directo. Por tanto,
la operación del lazo (600) de control de enlace directo no se
explica con más detalle.
La presente invención proporciona una solución
que puede usarse en sí misma o junto con una solución proporcionada
por "Method And Apparatus For Predictive Parameter Control With
Loop Delay", con n.º de solicitud (por determinar, n.º de
expediente de agente QCPA236), presentada de manera simultánea con
la presente, transferida al cesionario de la presente invención e
incorporada en el presente documento por referencia. En particular,
una realización de la presente invención usa mediciones (por
ejemplo, nivel de potencia de una señal recibida) obtenidas a
partir del lazo (500) de control de enlace inverso para ajustar una
ganancia de lazo de enlace directo asociada con el lazo (600) de
control de enlace directo y/o mediciones obtenidas a partir del lazo
(600) de control de enlace directo para ajustar una ganancia de
lazo de enlace inverso asociada con el lazo (500) de control de
enlace inverso.
Como se ha descrito anteriormente, el uso de
bandas de frecuencia diferentes tiene implicaciones significativas
para el control de potencia. Específicamente, el uso de bandas de
frecuencia diferentes provoca que los efectos atmosféricos o
ambientales, tales como el desvanecimiento, tengan una cierta
correlación entre las bandas. Cuando dispersadores difusos provocan
desvanecimiento multitrayectoria, el ajuste de fase de múltiples
reflexiones producirá resultados independientes en las dos
frecuencias diferentes. Sin embargo, los impactos sobre la
componente especular (la línea directa de la componente de visión)
tenderán a tener resultados en cierto modo correlacionados. En
otras palabras, si el transmisor (510) de unidad móvil se moviera
por detrás de una pared de ladrillo que ocultara la línea de visión
directa, entonces las señales asociadas con cada enlace (410)
directo y enlace (420) inverso, y por tanto las dos frecuencias de
transmisión, se atenuarían por la pared de ladrillo aproximadamente
al mismo tiempo. Sin embargo, los dispersadores difusos
proporcionarían todavía reflejos independientes para constituir la
señal total. El efecto principal de este fenómeno es el hecho de
tener independencia entre las fluctuaciones rápidas en el proceso
(630) de canal de trayectoria directa y el proceso (530) de canal de
trayectoria inversa con cierta correlación en el proceso de
desvanecimiento lento generalmente asociado con la componente de
línea de visión directa.
Por tanto, cuando la línea de visión directa
entre el transmisor (510) de unidad móvil y el satélite (116) está
despejada, el proceso de desvanecimiento tanto para el proceso (630)
de canal de trayectoria directa como para el proceso (530) de canal
de trayectoria inversa será Rician con un factor K bastante alto.
Cuando la línea de visión directa se oculta por vegetación, tal
como un árbol, entonces la atenuación de la componente de línea de
visión directa inducirá un proceso de desvanecimiento Rician con un
factor K inferior en ambos canales (530, 630). Finalmente, cuando
la línea de visión directa se bloquea por un objeto sólido, el
proceso de desvanecimiento se vuelve Rayleigh en ambos canales
(530, 630).
La figura 7 ilustra cómo la diversidad de
frecuencia afecta a un parámetro, específicamente, al nivel de
potencia, entre procesos que están muy correlacionados. La figura 8
ilustra cómo la diversidad de frecuencia afecta al mismo parámetro
entre procesos poco correlacionados. En la figura 7, las rápidas
fluctuaciones se muestran independientes entre los dos procesos
(630, 730) de canal con una atenuación muy correlacionada de la
componente de línea de visión directa. Este efecto de canal es
coherente con los efectos de canal del usuario (124) móvil que se
mueve por detrás de un edificio que bloquea la línea de visión
directa para ambos procesos (530, 630) de canal. Una potencia 910
recibida de enlace directo representa un nivel de potencia de la
señal (645) recibida en el receptor (650) de unidad móvil. Una
potencia (920) recibida de enlace inverso representa un nivel de
potencia de la señal (545) recibida en el receptor (550) de
pasarela. Debido a que el efecto de moverse por detrás de un
edificio está correlacionado para la componente de línea de visión
directa, las potencias (910, 920) recibidas muestran pérdidas
similares por los efectos (930) (por ejemplo, desvanecimientos).
En la figura 8, el proceso muestra
características no similares durante el proceso de desvanecimiento.
Esto puede asociarse con el usuario (124) móvil que se mueve por
detrás de una estructura que tiene propiedades relativamente
pequeñas. Un experto en la técnica pertinente reconocerá que la
cantidad de atenuación para la componente de línea de visión
directa provocada por una obstrucción está asociada con la cantidad
de unas pocas primeras zonas Fresnel que bloquea el objeto. El
tamaño de las zonas Fresnel es inversamente proporcional a la
frecuencia de transmisión. Por tanto, una estructura puede bloquear
una parte significativa de la primera zona Fresnel a una frecuencia
superior. Debido al mayor tamaño de las zonas Fresnel a la
frecuencia inferior, esa misma estructura puede no bloquear una
cantidad significativa a esa frecuencia. Por tanto, los niveles de
potencia recibidos en el receptor (550) de pasarela y el receptor
(650) de unidad móvil pueden aproximarse más a los mostrados en la
figura 8. Específicamente, una potencia 820 recibida de enlace
directo representa un nivel de potencia de la señal (645) recibida
en el receptor (650) de unidad móvil. Una potencia (810) recibida de
enlace inverso representa un nivel de potencia de la señal (545)
recibida en el receptor (550) de pasarela. En este caso, puesto que
los procesos (530, 630) de canal no están muy correlacionados, las
potencias (810, 820) recibidas no muestran pérdidas similares por
el efecto (830) para permitir que las mediciones obtenidas en el
lazo (600) de control de enlace directo se usen directamente en el
lazo (500) de control de enlace inverso, o viceversa.
Sin embargo, la presente invención no se basa en
el grado en que las potencias (810, 820) recibidas muestran la
misma pérdida. Más bien, la presente invención se basa en el hecho
de que si un efecto, tal como el desvanecimiento, está presente en
el enlace (410) directo, es también muy probable que ese efecto esté
presente en el enlace (420) inverso. La presente invención detecta
un cambio en un estado de una señal que se propaga a través de
procesos (530, 630) en uno de los lazos de control para ajustar una
ganancia de lazo usada para cambiar el nivel de potencia
transmitido en el otro lazo de control. De manera más precisa, si el
receptor (550) de pasarela detecta un cambio en el "estado de
propagación" de la señal (545) en el lazo (500) de control de
enlace inverso, entonces el transmisor (610) de pasarela ajustará
el tamaño de paso de la orden (665) de control usada para cambiar
el nivel de potencia de la señal (615) transmitida por el transmisor
(610) de pasarela en el lazo (600) de control de enlace directo. De
manera similar, si el receptor (650) de unidad móvil detecta un
cambio en el estado de propagación de la señal (645) en el lazo
(600) de control de enlace directo, entonces el transmisor (510) de
unidad móvil ajustará el tamaño de paso de la orden (565) de
control usada para cambiar el nivel de potencia de la señal (515)
transmitida por el transmisor (510) de unidad móvil en el lazo (500)
de control de enlace inverso. En una realización preferida de la
presente invención, un cambio en el estado de propagación se detecta
monitorizando el nivel de potencia de la señal, como se explicará
con más detalle a continuación.
La siguiente descripción se proporciona con
referencia únicamente al lazo (500) de control de enlace inverso
por motivos de claridad y brevedad. Resultará evidente que esta
descripción se aplica igualmente al lazo (600) de control de enlace
directo. En una realización de la presente invención, el aumento del
tamaño de paso de la orden (565) de control se lleva a cabo por
medio de una ganancia de lazo. En esta realización, la ganancia de
lazo se usa para multiplicar el tamaño de paso de la orden (565) de
control antes de usar la orden (565) de control para ajustar el
nivel de potencia de transmisión de la señal (515). Por ejemplo, si
el receptor (650) de unidad móvil detecta un cambio en el estado de
propagación de la señal (645), entonces el transmisor (510) de
unidad móvil ajusta la ganancia de lazo en un factor predeterminado
(por ejemplo, 2). Entonces el transmisor (510) de unidad móvil
multiplica la orden (565) de control por la ganancia de lazo
ajustada aumentando así el tamaño de paso efectivo de la orden
(565) de control.
La figura 9 ilustra los lazos (600, 500) de
control de enlace directo e inverso según una realización de la
presente invención. En particular, la figura 9 ilustra el receptor
(650) de unidad móvil en el lazo (600) de control de enlace directo
acoplado al transmisor (510) de unidad móvil en el lazo (500) de
control de enlace inverso a través de un detector (910) de estado
de unidad móvil, y el receptor (550) de pasarela en el lazo (500) de
control de enlace inverso acoplado al transmisor (610) de pasarela
en el lazo (600) de control de enlace directo a través de un
detector (930) de estado de pasarela.
En general, un detector (910) de estado de
unidad móvil recibe una medición (905) de potencia de la señal (645)
recibida en el receptor (650) de unidad móvil. Basándose en una o
más mediciones (905) de potencia, el detector (910) de estado de
unidad móvil determina si el proceso (630) de canal de trayectoria
directa está operando en un estado inactivo o en un estado activo.
Basándose en esta determinación, el detector (910) de estado de
unidad móvil emite una ganancia (915) de lazo de control directo
que debe aplicarse a la orden (565) de control para ajustar así una
cantidad de cambio en el nivel de potencia de la señal (515)
transmitida por el transmisor (510) de unidad móvil.
De manera similar, el detector (930) de estado
de pasarela recibe una medición (925) de potencia de la señal (545)
recibida en el receptor (550) de pasarela. Basándose en una o más
mediciones (925) de potencia, el detector (930) de estado de
pasarela determina si el proceso (530) de canal de trayectoria
inversa está operando en un estado inactivo o en un estado activo.
Basándose en esta determinación, el detector (930) de estado de
pasarela emite una ganancia (935) de lazo de control inverso que
debe aplicarse a la orden (665) de control para ajustar así una
cantidad de cambio en el nivel de potencia de la señal (615)
transmitida por el transmisor (610) de pasarela.
Basándose en la suposición de que el proceso
(530) de canal de trayectoria inversa y el proceso (630) de canal
de trayectoria directa pasan de manera similar entre el estado
inactivo y el estado activo, los detectores (910, 930) de estado de
la presente invención permiten que los lazos (500, 700) de control
respondan a efectos (830) (tales como desvanecimientos, etc.) de
manera mucho más rápida que los lazos (500, 600) de control que
operan sin detectores (910, 930) de estado. Esto se explica con más
detalle a continuación.
El estado inactivo y el estado activo a los que
se hace referencia anteriormente también se denominan conjuntamente
como estados de propagación (es decir, cómo se propagan las señales
a través de los procesos 530, 630). El estado de propagación
inactivo corresponde a una situación en la que los procesos (530,
630) representan transmisiones en línea de visión directa entre la
pasarela (120) y el satélite (118) y entre la unidad (124) móvil y
el satélite (118). El estado de propagación activo corresponde a
situaciones en las que los procesos (530, 630) no tienen una fuerte
componente de transmisión en línea de visión directa entre la
pasarela (120) y el satélite (118) y/o entre la unidad (124) móvil
y el satélite (118). Como se comentó anteriormente, cuando la
componente de línea de visión directa se atenúa, se produce un
desvanecimiento. Esto da como resultado cambios abruptos en los
niveles de potencia de señal recibida que la presente invención
compensa.
La presente invención se comenta a continuación
con respecto a la figura 10. La figura 10 ilustra el detector (910)
de estado de unidad móvil así como partes pertinentes del receptor
(650) de unidad móvil y el transmisor (510) de unidad móvil con más
detalle. Aunque la siguiente explicación se dirige específicamente
al lazo (500) de control inverso y al detector (910) de estado de
unidad móvil, será evidente cómo la explicación se aplica también
al lazo (600) de control directo y al detector (930) de estado de
pasarela.
El receptor (650) de unidad móvil incluye un
detector (1010) de nivel de potencia. El detector (1010) de nivel de
potencia incluye aquellos componentes en el receptor (650) de
unidad móvil que permiten al receptor (6509 de unidad móvil
determinar un nivel de potencia de la señal (645) recibida según
técnicas bien conocidas como será evidente. El detector (1010) de
nivel de potencia emite un nivel de potencia de la señal (645)
recibida al detector (910) de
estado.
estado.
En general, el detector (910) de estado
determina el estado del proceso (530) de canal de trayectoria
inversa. En una realización preferida de la presente invención, el
detector (910) de estado determina si el proceso (530) de canal de
trayectoria inversa está operando en un estado inactivo (es decir,
en un estado permanente) o en un estado activo (es decir, un estado
cambiante). Basándose en el estado del proceso (530) de canal de
trayectoria inversa, el detector (910) de estado emite una ganancia
(915) al transmisor (510) de unidad móvil. La ganancia (915) se usa
para ajustar la ganancia de lazo usada para cambiar la potencia de
transmisión de la señal (515). Si el proceso (530) de canal de
trayectoria inversa está operando en el estado inactivo, el detector
(910) de estado emite una ganancia unitaria para la ganancia (915)
(es decir, el tamaño de paso para la orden (565) de control
permanece a un nivel por defecto o predeterminado). Si el proceso
(530) de canal de trayectoria inversa está operando en el estado
activo, el detector (910) de estado emite una ganancia, G, para la
ganancia (915) (es decir, el tamaño de paso para la orden (565) de
control se aumenta en un factor de G). En una realización preferida
de la presente invención, G se fija en 2. Por tanto, en una
realización preferida de la presente invención, el detector (910)
de estado ordena al transmisor (510) de unidad móvil que aumente el
tamaño de paso de la orden 565 de control en un factor de 2 cuando
está operando en el estado activo. Como será evidente, pueden usarse
otros valores de G dependiendo de los parámetros de sistema, tales
como tamaño de paso, retardos de tiempo, desvanecimientos de
potencia esperados, etc. Además, como también será evidente, también
podría usarse una variable G dependiendo de, por ejemplo, la
magnitud de cambio en el nivel de potencia de la señal (515)
transmitida u otras mediciones de sistema.
El transmisor (510) de unidad móvil recibe la
ganancia (915) desde el detector (910) de estado y la orden (565) de
control desde el receptor (550) de pasarela. El transmisor (510) de
unidad móvil aplica la ganancia (915) a la orden (565) de control
para obtener una orden (1045( de control ajustada. En una
realización preferida de la presente invención, el transmisor (510)
de unidad móvil multiplica la orden (565) de control por la ganancia
(915) a través de un multiplicador (1040) para obtener una orden
(1045) de control ajustada. Otras realizaciones de la presente
invención usan lógica de formación de productos o dispositivos y
técnicas similares para llevar a cabo la misma tarea.
La orden (1045) de control ajustada se recibe
por un ajuste (1050) de nivel de potencia en el transmisor (510) de
unidad móvil. El ajuste (1050) de nivel de potencia incluye aquellos
componentes en el controlador (328) de potencia de transmisión que
permiten al transmisor (510) de unidad móvil ajustar el nivel de
potencia de la señal (515) transmitida según técnicas bien
conocidas como será evidente.
La figura 10 ilustra además una realización del
detector (910) de estado de la presente invención. En particular,
la figura 10 ilustra un detector (910) de estado que opera según un
diagrama (1020) de estados. El diagrama (1020) de estados incluye
tres estados: estado X_{0}, estado X_{1} y estado X_{2}. El
detector (910) de estado se inicializa en el estado X_{0} en el
arranque. En esta realización de la presente invención, las
transiciones entre los estados se basan en un cambio en la medición
(905) de nivel de potencia (también mostrado en la figura 10 como
\DeltaP. Específicamente, en esta realización de la presente
invención, las transiciones entre el estado inactivo y el estado
activo se producen basándose en si dos cambios consecutivos en las
mediciones (905) del nivel de potencia superan cada uno un umbral
predeterminado (mostrado en la figura 10 como T).
Comenzando en el estado X_{0}, si el cambio en
la medición (905) de nivel de potencia supera el umbral
predeterminado, el detector (910) de estado pasa del estado X_{0}
al estado X_{1}. Si el cambio en la medición (905) de nivel de
potencia no supera el umbral predeterminado, el detector (910) de
estado permanece en el estado X_{0} y permanece en el mismo hasta
que se supera el umbral predeterminado.
Desde el estado X_{1}, si el cambio en la
medición (905) de nivel de potencia supera el umbral predeterminado,
el detector (910) de estado pasa del estado X_{1} al estado
X_{2}. Si el cambio en la medición (905) de nivel de potencia no
supera el umbral predeterminado, el detector (910) de estado vuelve
al estado X_{0}.
Desde el estado X_{2}, mientras el cambio en
la medición (905) de nivel de potencia siga superando el umbral
predeterminado, el detector (910) de estado permanece en el estado
X_{2}. Si el cambio en la medición (905) de nivel de potencia no
supera el umbral predeterminado, el detector 910 de estado vuelve al
estado X_{2}.
Mientras que el detector (910) de estado esté o
bien en el estado X_{0} o bien en el estado X_{1}, el detector
(910) de estado emite la ganancia (915) como ganancia unitaria.
Según esta realización de la presente invención, el estado X_{0}
y el estado X_{1} indican que el proceso (530) de canal de
trayectoria inversa está operando en el estado inactivo. En este
caso, el tamaño de paso de las órdenes (565) de control no deberá
cambiarse.
Cuando el detector (910) de estado está en el
estado X_{2}, el detector (910) de estado emite la ganancia (915)
como G. Según esta realización de la presente invención, el estado
X_{2} indica que el proceso (530) de canal de trayectoria inversa
está operando en el estado activo. En este caso, el tamaño de paso
de las órdenes (565) de control deberá aumentarse en un factor de
G.
La figura 10 ilustra además una expresión de una
realización de la presente invención. Como será evidente, existen
otras expresiones de la misma realización (es decir, diferentes de
un diagrama de estados). Por ejemplo, el siguiente pseudocódigo
representa una expresión diferente de una realización similar de la
presente invención:
Como será evidente, podrían usarse números
adicionales de cambios consecutivos en mediciones (905) de nivel de
potencia que superan el umbral predeterminado. Por ejemplo para
indicar un cambio entre el estado inactivo y el estado activo
podría usarse hacer que cuatro cambios consecutivos en mediciones
(905) de nivel de potencia superen el umbral predeterminado.
También podrían usarse otros números.
El umbral predeterminado se fija basándose en
diversos parámetros de sistema como será evidente. Estos parámetros
incluyen, pero no se limitan a, retardos de propagación, tasa de
iteración de lazo, tamaño de paso de orden y cambios esperados en
niveles de potencia, etc.
La presente invención se describe ahora en
cuanto a los diagramas de flujo ilustrados en la figura 11 y la
figura 12. La figura 11 es un diagrama de flujo que ilustra la
operación de un lazo de control ejemplar similar a los lazos (500,
600) de control. La figura 12 es un diagrama de flujo que ilustra la
operación de un detector de estado ejemplar similar a los
detectores (910, 930) de estado.
Con referencia ahora a la figura 11, en una
etapa (1110), una primera estación recibe una señal transmitida
desde una segunda estación. La señal recibida por la primera
estación puede ser cualquier señal que se envía desde la segunda
estación a la primera estación de la que se desea controlar el nivel
de potencia. En una etapa (1120), la primera estación mide el nivel
de potencia de la señal recibida según técnicas bien conocidas. En
una etapa (1130), la primera estación genera una orden de control
que ordena a la segunda estación que ajuste el nivel de potencia de
la señal transmitida por la segunda estación. Como se ha descrito
anteriormente, en una realización preferida de la presente
invención, la orden de control indica que el nivel de potencia
deberá ajustarse en un tamaño de paso predeterminado. Como será
evidente, otras realizaciones pueden usar tamaños de paso
variables.
En una etapa (1140), la primera estación
transmite la orden de control a la segunda estación. En una etapa
(1150), la segunda estación multiplica la orden de control recibida
por un factor de ganancia de lazo para determinar un ajuste del
nivel de potencia de la señal transmitida. En una etapa (1160), la
segunda estación ajusta el nivel de potencia de la señal
transmitida por el ajuste determinado en la etapa (1150).
Con referencia ahora a la figura 12, en una
etapa (1210), la segunda estación recibe una señal transmitida desde
la primera estación. Esta señal es diferente de la señal descrita
anteriormente con referencia a la figura 12. Esta señal puede ser
cualquier señal transmitida desde la primera estación a la segunda
estación cuyo nivel de potencia puede monitorizarse de manera
efectiva. No es necesario que esta señal sea una señal cuyo nivel
de potencia desee controlarse. Sólo es necesario que esta señal sea
indicativa del proceso a través del cual se transmiten señales
entre las estaciones primera y segunda.
En una etapa (1220), la segunda estación
monitoriza el nivel de potencia de la señal recibida desde la
primera estación. En una realización de la presente invención, la
segunda estación mide el nivel de potencia de la señal recibida. En
otra realización de la presente invención, la segunda estación
compara la señal respecto a uno o más umbrales. En una realización
preferida de la presente invención, la segunda estación mide el
nivel de potencia de la señal recibida y determina cambios en el
nivel de potencia entre muestras de la señal posteriores. Otras
realizaciones pueden usar otras técnicas para monitorizar el nivel
de potencia de la señal recibida como será evidente.
En una etapa (1230), la segunda estación
determina un estado de propagación asociado con la señal recibida
basándose en el nivel de potencia monitorizado. En otras palabras,
la segunda estación determina si el proceso a través del cual se
transmitió la señal está operando en un estado inactivo o en un
estado activo como se comentó anteriormente.
En una etapa (1240), la segunda estación ajusta
la ganancia de lazo basándose en el estado de propagación
determinado en la etapa (1230). Como se comentó anteriormente, si
el estado de propagación es el estado inactivo, la ganancia de lazo
se fija unitaria. Si el estado de propagación es el estado activo,
la ganancia de lazo se fija en un factor de ganancia superior a
uno. En una realización preferida, el factor de ganancia se fija en
2. Como será evidente podrían usarse otros factores de ganancia,
incluyendo factores de ganancia no enteros.
La figura 13 es un diagrama de flujo, según una
realización preferida de la presente invención, que ilustra la
operación de la etapa (1230) con más detalle. En una etapa (1310) de
decisión, la segunda estación determina si un cambio en el nivel de
potencia de la señal recibida supera un umbral y si el cambio previo
en el nivel de potencia de la señal recibida supera el umbral. En
otras palabras, la segunda estación determina si el cambio en el
nivel de potencia superó el umbral en dos ocasiones consecutivas. En
particular, la segunda estación determina si la magnitud del cambio
supera el umbral (es decir, se aplica igualmente a un aumento o
disminución en el nivel de potencia).
Si el cambio en el nivel de potencia supera dos
veces de manera consecutiva el umbral, en una etapa (1320), la
ganancia de lazo se fija en un factor de ganancia no unitario. Si el
cambio en el nivel de potencia no supera dos veces de manera
consecutiva el umbral, en una etapa (1330), la ganancia de lazo se
fija en un factor de ganancia unitario.
Como será evidente, pueden realizarse diversas
modificaciones de la operación de la etapa (1230) sin apartarse del
alcance de la presente invención. Puede usarse cualquier técnica
para estimar el estado de propagación del canal. Por ejemplo, un
cambio puede requerir comparar un promedio de las potencias
recibidas para las últimas N muestras con un promedio de las
potencias recibidas para las últimas M muestras, donde M > N.
Por tanto, puede determinarse que la potencia de señal promedio ha
caído por debajo de un umbral. Una segunda realización podría
proporcionar un algoritmo diferente para determinar un aumento en la
ganancia de lazo en oposición a una disminución en la ganancia de
lazo. Además, la presente invención considera el uso de indicadores
para determinar el estado de propagación del proceso a través de
medios que incluyen otras fuentes de información o sensores
diferentes de aquéllos que detectan cambios en el nivel de
potencia.
Las figuras 11, 12 y 13 se han descrito en
términos de una "primera estación" y "una segunda
estación". Aunque anteriormente se ha descrito como operando en
la segunda estación, la presente invención puede usarse en la
primera estación o simultáneamente tanto en la primera estación como
en la segunda estación como será evidente. Además, la presente
invención puede implementarse en términos de pasarelas (120),
unidades (124) móviles u otro componente de sistema de comunicación
de este tipo que tenga un transmisor en combinación con un
receptor.
Como se ha indicado anteriormente, la presente
invención permite a los lazos (500, 700) de control responder a
efectos (830) (tales como desvanecimientos, etc.) de una manera
mucho más rápida, dependiendo del aumento en la ganancia de lazo,
en comparación con los lazos (500, 600) de control que operan sin
detectores (910, 930) de estado. Como se ha comentado
anteriormente, el tiempo de respuesta de los lazos (500, 600) de
control se ve afectado por el tiempo de propagación de ida y
vuelta. En otras palabras, el tiempo de propagación de ida y vuelta
transcurre entre el momento en el que se envía una orden (555) de
control mediante, por ejemplo, el receptor (550) de pasarela y en
el que se detecta una respuesta a esa orden (555) de control (es
decir, un cambio en el nivel de potencia de la señal 545) mediante
el receptor (550) de pasarela.
Además de responder más rápidamente, los
detectores (910, 930) de estado también afectan a la tasa a la que
se cierra el error entre el nivel de potencia real y el nivel de
potencia deseado. Esto se denomina tasa de subida. Para la ganancia
(915) fijada en G, la tasa de subida es G veces tan rápida como la
orden (565) de control sin ninguna ganancia. Así, por ejemplo,
cuando G=2, la tasa de subida es dos veces más rápida que la tasa
de subida sin ninguna ganancia, etc. La determinación de la ganancia
apropiada depende de factores tales como retardos de propagación,
tasa de iteración de lazo, tamaño del paso de orden y cambio
esperado y tasa de cambio en los niveles de potencia recibidos.
Entender los efectos de los procesos (530, 630)
de canal directo e inverso permite una determinación similar de un
cambio experimentado por señales de un lado a otro entre la unidad
(124) móvil y la pasarela (120). Por tanto, mediante la presente
invención podrían controlarse parámetros diferentes de la potencia.
En algunos sistemas de comunicación, podrían usarse el mismo o
lazos de control adicionales para controlar otros parámetros de
operación de señales de comunicación tales como frecuencia,
sincronismo de código, etc. Órdenes, tales como órdenes hacia
arriba y hacia abajo o hacia delante y atrás, pueden generarse
entonces según sea apropiado, que se usan para implementar cambios
en tales parámetros. Por ejemplo, puede pedirse a la unidad (124)
móvil que ajuste la frecuencia de operación para que señales de
enlace de retorno se desplacen en sentido contrario en la
frecuencia central del oscilador local de la unidad (124) móvil, o
el sincronismo de código podría cambiarse para compensar efectos
Doppler, etc. Se conocen bien muchos parámetros y procesos para los
que podría efectuarse una compensación usando órdenes, pero que
también sufren los mismos retardos de tiempo o transferencia
experimentados por las órdenes de control de potencia, comentados
anteriormente.
Aunque esta invención se ha descrito en términos
de un sistema (100) de comunicación basado en satélite, la presente
invención también podría implementarse en sistemas que no empleen
satélites. Por ejemplo, en sistemas terrestres, podría producirse
un problema similar con ciclos límite si la propagación entre un
sitio de célula y una unidad (124) móvil es grande en comparación
con el tiempo de iteración de lazo del lazo (500) de control de
potencia.
Esta invención también se ha descrito en
términos de un sistema de bit único, en el que se emitió una orden
de aumentar potencia o una orden de disminuir potencia por los
receptores (550, 650) indicando a los transmisores (510, 610)
aumentar o disminuir la potencia de transmisión en una cantidad
fija. Sin embargo, podrían implementarse diferentes esquemas en los
que la orden (555, 655) de control de potencia se cuantifica
dependiendo de una diferencia entre el nivel (610) de potencia
deseado y el nivel (545) de potencia recibido como será
evidente.
La descripción anterior de las realizaciones
preferidas se proporciona para permitir a cualquier experto en la
técnica realizar o usar la presente invención.
Claims (19)
1. Un procedimiento para controlar la potencia
en un sistema (100) de comunicaciones por satélite que tiene una
primera estación (120, 124), una segunda estación (120, 124) y un
enlace de satélite que acopla señales entre la primera estación y
la segunda estación, teniendo cada estación (120, 124) medios para
transmitir una señal y medios para recibir una señal, comprendiendo
el procedimiento las etapas de:
- recibir, en la segunda estación, una primera señal transmitida desde la primera estación;
- recibir, en la primera estación, una segunda señal transmitida desde la segunda estación;
- medir, en la primera estación, un nivel de potencia de dicha segunda señal recibida;
- generar, en la primera estación, una orden de control de potencia basándose en dicho nivel de potencia medido de dicha segunda señal recibida;
- transmitir dicha orden de control de potencia desde la primera estación a la segunda estación;
- multiplicar, en la segunda estación, dicha orden de control de potencia por un factor de ganancia de lazo;
- ajustar, en la segunda estación, un nivel de potencia de transmisión de dicha segunda señal transmitida desde la segunda estación basándose en dicha orden de control de potencia multiplicada;
- monitorizar, en la segunda estación, un nivel de potencia de dicha primera señal recibida;
- determinar un estado de propagación de dicha primera señal recibida basándose en dicho nivel de potencia de dicha primera señal recibida; y
- ajustar dicho factor de ganancia de lazo como una función de dicho estado de propagación de dicha primera señal.
\vskip1.000000\baselineskip
2. El procedimiento según la reivindicación 1,
en el que dicha etapa de determinar un estado de propagación
comprende la etapa de:
- determinar si dicha primera señal recibida está operando en desvanecimiento.
\vskip1.000000\baselineskip
3. El procedimiento según la reivindicación 1,
en el que dicha etapa de determinar un estado de propagación
comprende las etapas de:
- determinar un cambio de nivel de potencia entre dichos niveles de potencia de dichas primeras señales recibidas en tiempos consecutivos;
- comparar dicho cambio de nivel de potencia con un umbral; y
- determinar dicho estado de propagación basándose en si dicho cambio de nivel de potencia supera dicho umbral.
\vskip1.000000\baselineskip
4. El procedimiento según la reivindicación 3,
en el que dicha etapa de determinar dicho estado de propagación
comprende las etapas de:
- determinar dicho estado de propagación como un estado inactivo si dicho cambio de nivel de potencia no supera dicho umbral; y
- determinar dicho estado de propagación como un estado activo si dicho cambio de nivel de potencia supera dicho umbral.
\vskip1.000000\baselineskip
5. El procedimiento según la reivindicación 4,
en el que dicha etapa de ajustar dicho factor de ganancia de lazo
comprende la etapa de:
- fijar dicho factor de ganancia de lazo en un factor de ganancia no unitario si dicho estado de propagación es dicho estado activo.
\vskip1.000000\baselineskip
6. El procedimiento según la reivindicación 4,
en el que dicha etapa de ajustar dicho factor de ganancia de lazo
comprende la etapa de:
- fijar dicho factor de ganancia de lazo en un factor de ganancia unitario si dicho estado de propagación es dicho estado inactivo.
\vskip1.000000\baselineskip
7. El procedimiento según la reivindicación 5,
en el que dicha etapa de fijar dicho factor de ganancia de lazo
comprende la etapa de:
- fijar dicho factor de ganancia de lazo en 2 si dicho estado de propagación es dicho estado activo.
\vskip1.000000\baselineskip
8. El procedimiento según la reivindicación 1,
en el que la primera estación es una pasarela (120) y la segunda
estación es una unidad (124) móvil.
9. El procedimiento según la reivindicación 1,
en el que la primera estación es una unidad (124) móvil y la
segunda estación es una pasarela (120).
\vskip1.000000\baselineskip
10. Un aparato para controlar un nivel de
potencia en un sistema (100) de comunicación que comprende:
una primera estación (120, 124) que tiene:
- medios para transmitir una primera señal que tiene el nivel de potencia que va a controlarse, y
- medios para recibir una segunda señal, incluyendo medios para recibir una orden de control;
\vskip1.000000\baselineskip
una segunda estación (120, 124) que tiene:
- medios para recibir dicha primera señal, y
- medios para transmitir dicha segunda señal;
\vskip1.000000\baselineskip
un lazo (500) de control que tiene:
- medios, ubicados en dicha segunda estación, para medir el nivel de potencia de dicha primera señal,
- medios, ubicados en dicha segunda estación, para generar dicha orden de control basándose en dicho nivel de potencia medido, y
- medios, ubicados en dicha primera estación, para ajustar el nivel de potencia de dicha primera señal basándose en dicha orden de control y en un lazo de ganancia; y
\vskip1.000000\baselineskip
un detector (910) de estado, ubicado en dicha
primera estación, que tiene:
- medios para determinar un estado de propagación de un proceso a través del cual se transmite dicha segunda señal desde dicha segunda estación a dicha primera estación, y
- medios para ajustar dicha ganancia de lazo basándose en dicho estado de propagación.
\vskip1.000000\baselineskip
11. El aparato según la reivindicación 10, en el
que dichos medios para determinar un estado de propagación
comprenden:
- medios para monitorizar un nivel de potencia asociado con dicha segunda señal, siendo dicho nivel de potencia de la misma naturaleza que el nivel de potencia que va a controlarse con respecto a dicha primera señal.
\vskip1.000000\baselineskip
12. El aparato según la reivindicación 11, en el
que dichos medios para determinar un estado de propagación
comprenden:
- medios para determinar si un cambio en dicho nivel de potencia asociado con dicha segunda señal supera un umbral.
\vskip1.000000\baselineskip
13. El aparato según la reivindicación 11, en el
que dichos medios para determinar un estado de propagación
comprenden:
- medios para determinar si una magnitud de cambio en dicho nivel de potencia asociado con dicha segunda señal supera un umbral.
\vskip1.000000\baselineskip
14. El aparato según la reivindicación 13, en el
que dichos medios para determinar un estado de propagación
comprenden además:
- medios para determinar si una magnitud de cambio en dicho nivel de potencia asociado con dicha segunda señal supera un umbral a lo largo de una pluralidad de periodos consecutivos.
\vskip1.000000\baselineskip
15. El aparato según la reivindicación 14, en el
que dichos medios para determinar un estado de propagación
comprenden además:
- medios para determinar dicho estado de propagación como un estado inactivo si dicha magnitud de dicho cambio no supera dicho umbral a lo largo de dicha pluralidad de periodos consecutivos; y
- medios para determinar dicho estado de propagación como un estado activo si dicha magnitud de dicho cambio supera dicho umbral a lo largo de dicha pluralidad de periodos consecutivos.
\vskip1.000000\baselineskip
16. El aparato según la reivindicación 15, en el
que dichos medios para ajustar dicha ganancia de lazo
comprenden:
- medios para ajustar dicha ganancia de lazo en un factor de ganancia unitario si dicho estado de propagación está en dicho estado inactivo; y
- medios para ajustar dicha ganancia de lazo en un factor de ganancia no unitario si dicho estado de propagación está en dicho estado activo.
\vskip1.000000\baselineskip
17. El aparato según la reivindicación 16, en el
que dicho factor de ganancia no unitario es 2.
18. El aparato según la reivindicación 10, en el
que dicha primera estación es una pasarela (120) y en el que dicha
segunda estación es una unidad (124) móvil.
19. El aparato según la reivindicación 10, en el
que dicha primera estación es una unidad (124) móvil y en el que
dicha primera estación es una pasarela (120).
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