ES2342072T3 - Ajuste del nivel de potencia de transmision de un terminal de comunicacion celular con capacidad de comunicacion entre pares. - Google Patents

Ajuste del nivel de potencia de transmision de un terminal de comunicacion celular con capacidad de comunicacion entre pares. Download PDF

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Abstract

Un método de operación de un primer terminal de acceso (106) en una red de acceso múltiple (100), que comprende: recibir (108) comandos de control de potencia desde un nodo de acceso (104) de una red celular por una frecuencia de enlace descendente de la red celular; recibir (110) comandos de control de potencia desde un segundo terminal de acceso (106) en modo entre pares por una frecuencia de enlace ascendente de la red celular; ajustar un nivel de potencia de transmisión del primer terminal de acceso (106) para transmisiones entre pares al segundo terminal de acceso por una frecuencia de enlace ascendente de la red celular, en función de comandos de control de potencia recibidos desde el nodo de acceso de la red celular.

Description

Ajuste del nivel de potencia de transmisión de un terminal de comunicación celular con capacidad de comunicación entre pares.
Antecedentes Campo
La presente solicitud se refiere a comunicación inalámbrica y específicamente a comunicaciones entre pares entre terminales de acceso de una red de acceso múltiple que soporta modos con cobertura y sin cobertura.
Antecedentes
La comunicación entre pares involucra un grupo de entidades de comunicación que comparten alguna característica común, o conjunto de características, permitiendo la iniciación y la comunicación entre ellas sin la ayuda de intermediarios de nivel superior.
Las comunicaciones entre pares pueden usarse para aplicaciones de "pulsar para hablar" (PTT, del inglés "Push-To-Talk") y otras aplicaciones, tales como "pulsar para multimedia" (PTM, del inglés "Push-To-Media") (una extensión de PTT para datos) y se extienden a transmisiones multimedia, tal como de vídeo.
Con la adaptación de una red de acceso múltiple para proporcionar a terminales de acceso la capacidad de comunicación entre pares, además de la capacidad de comunicación punto a punto, existe una necesidad de que el control de potencia de red considere condiciones tales como la contribución de la potencia de transmisión en comunicaciones entre pares a la interferencia total experimentada por la red. El documento US 6.366.572 describe un sistema inalámbrico de comunicación y un protocolo de comunicación que permite la comunicación directa entre dispositivos móviles sin el control y sin ninguna intervención de una estación de base. El sistema permite la comunicación directa entre dispositivos.
La presente solicitud de patente propone un método definido en la reivindicación 1, un terminal de acceso definido en la reivindicación independiente 15 y un producto de programa de ordenador definido en la reivindicación independiente 23. Realizaciones ventajosas están definidas en las reivindicaciones dependientes.
Breve descripción de los dibujos
La figura 1 es un diagrama de bloques de un sistema de acceso múltiple en el cual los terminales de acceso soportan comunicaciones entre pares con otros terminales de acceso de la red.
La figura 2 es un diagrama de sistema de una red de acceso múltiple a modo de ejemplo implementada como un sistema celular de acceso múltiple por división de código (CDMA, del inglés "Code-Division-Multiple-Access").
La figura 3 es un diagrama que ilustra protocolos de capa física para comunicaciones entre pares entre dos terminales de acceso de un sistema de acceso múltiple.
La figura 4 es un diagrama que ilustra protocolos de capa física para comunicaciones entre pares entre cuatro terminales de acceso de un sistema de acceso múltiple.
La figura 5 es un diagrama que ilustra el uso de múltiples cadenas de recepción para señalizar control de potencia en el nivel de terminales de acceso.
La figura 6 es una tabla que ilustra un mecanismo de control de potencia en el nivel de terminales de acceso.
La figura 7 es un diagrama que ilustra un esquema de transmisión CDMA para dirigir comunicaciones entre pares entre terminales de acceso.
La figura 8 es un diagrama de bloques de la sección de radiofrecuencia (RF) de un terminal de acceso que ilustra una realización con múltiples cadenas de recepción.
La figura 9 es un diagrama de bloques de la sección RF de un terminal de acceso que ilustra otra realización con múltiples cadenas de recepción.
La figura 10 es un diagrama de flujo que ilustra el control de potencia para un terminal de acceso durante operación con cobertura.
La figura 11 es un diagrama de flujos que ilustra el control de potencia para un terminal de acceso durante operación sin cobertura o en una banda sin licencia.
Descripción detallada
La comunicación entre pares involucra un grupo de entidades de comunicación que comparten alguna característica común, o conjunto de características, que permiten la iniciación y la comunicación entre ellas sin la ayuda de intermediarios de nivel superior.
Las comunicaciones entre pares pueden usarse para aplicaciones de "pulsar para hablar" (PTT) y otras aplicaciones, tales como "pulsar para multimedia" (PTM) (una extensión de PTT para datos) y se extienden a transmisiones multimedia, tal como de vídeo.
Las redes de acceso múltiple existentes con infraestructura establecida para recibir y atender solicitudes de acceso a una red están siendo adaptadas para proporcionar a sus usuarios la capacidad de llevar a cabo comunicaciones entre pares entre ellos mismos. El acceso a la red se proporciona para acceder a terminales tales como teléfonos móviles, ordenadores, asistentes digitales personales, y otros dispositivos equivalentes, mediante comunicaciones punto a punto entre los terminales y uno o más nodos de acceso de una red de acceso múltiple. Tales redes han sido dotadas de protocolos y equipamiento para gestionar la infraestructura con el fin de asegurar que el máximo número de terminales tiene acceso a la red a o por encima de un umbral mínimo de calidad de servicio. Sería conveniente y rentable que este protocolos pudieran ser adaptados o modificados, sin un rediseño y modificaciones de ingeniería extensivos de la arquitectura de infraestructura y terminales de acceso, para la gestión de aspectos correspondientes de comunicaciones entre pares entre los terminales de acceso.
Por ejemplo, un sistema de comunicación celular inalámbrico proporciona acceso a la red a terminales de acceso en la forma de teléfonos móviles, permitiendo que los dispositivos transmitan y reciban una amplia variedad de información por la vía de comunicaciones con el sistema. La potencia de transmisión de los teléfonos móviles en el sistema presenta un problema significativo ya que el nivel de potencia transmitida debe controlarse para mantener la calidad de las comunicaciones a través del sistema. A este respecto, muchos teléfonos acceden al sistema simultánea o concurrentemente, y la potencia agregada transmitida por todos los teléfonos activos produce interferencia en el sistema. Además, como los teléfonos son móviles, las trayectorias de comunicación hacia la infraestructura del sistema varían constantemente, lo que requiere un ajuste de los niveles de potencia de transmisión para mantener un nivel de calidad en las comunicaciones. Por lo tanto, la gestión de acceso puede implicar limitar el nivel de potencia de transmisión de cada teléfono móvil activo en el sistema y ajustar el nivel al moverse el teléfono dentro del área de cobertura del sistema.
En un primer método de control de potencia, el principio supone que un teléfono más cercano a la infraestructura celular debe transmitir a la infraestructura a un nivel de potencia inferior que un teléfono más alejado de la infraestructura. Cada teléfono móvil mide la potencia total recibida desde los componentes de base de la infraestructura y establece la potencia de transmisión inversamente al nivel de potencia recibida desde los componentes de base. La dirección de transmisión del teléfono al sistema es, por convención, el enlace ascendente, y la técnica se denomina "control de potencia en bucle abierto de enlace ascendente". (El enlace descendente está en la dirección del sistema al teléfono). La técnica es de bucle abierto porque es controlada sólo por el teléfono sobre la base de la estimación por parte del teléfono de la potencia recibida desde los componentes de base.
Un segundo método de control de potencia de enlace ascendente utiliza la potencia de transmisión en el enlace ascendente, recibida por componentes de base de la infraestructura celular desde un teléfono móvil, para establecer un objetivo de nivel de potencia para ese teléfono móvil. Un objetivo de nivel de potencia para el teléfono móvil es un punto de operación para control de potencia (PC, del inglés "Power Control") determinado en un bucle externo de un procedimiento de control de potencia. Esto es necesario para ajustar la potencia de transmisión del teléfono móvil en función del canal y, en menor medida, en función de la velocidad de datos. La infraestructura envía señales de control de potencia al teléfono por el enlace descendente que hacen que el teléfono ajuste la potencia de transmisión en el enlace ascendente (aumentándola o reduciéndola) hacia el objetivo de nivel de potencia. La técnica se denomina "control de potencia en bucle cerrado de enlace ascendente" porque utiliza el bucle entre el teléfono y la infraestructura del sistema con participación en ambos extremos. El objetivo de nivel de potencia es un punto de operación para control de potencia establecido por un bucle externo del procedimiento en bucle cerrado.
Controles de potencia en bucle abierto y cerrado para sistemas de comunicación inalámbricos de acceso múltiple se explican por ejemplo en las siguientes patentes de los EE.UU.: 5.056.109; 5.396.516; 5.933.781; 6.035.209; 6.101.179; 6.609.008; y 6.621.804. El procesamiento en bucle externo se explica por ejemplo en las siguientes patentes de los EE.UU.: 6.748.234, 6633.552 y 6.529.482.
Con la adaptación de una red de acceso múltiple para dotar a sus terminales de acceso de capacidad de comunicación entre pares, además de capacidad de comunicación punto a punto, el problema del control de potencia de la red es agravado por la contribución de la potencia de transmisión en comunicaciones entre pares a la interferencia total experimentada por la red.
En un aspecto, la comunicación entre pares entre los terminales de acceso de una red de acceso múltiple es proporcionada en modos con cobertura y sin cobertura en bandas con licencia y sin licencia. La operación con cobertura incluye la operación entre pares dentro del área de cobertura de la red en una banda de frecuencia activa con licencia para la red o en una banda sin licencia. La operación sin cobertura incluye la operación entre pares fuera del área de cobertura, dentro de una banda con licencia para la red, o la operación entre pares en el área de cobertura en una banda de frecuencia no usada con licencia para la red.
En otro aspecto, el control de la potencia transmitida por los terminales de acceso de una red de acceso múltiple que soporta tanto acceso al sistema como comunicaciones entre pares por los terminales es proporcionado mediante adaptación de los protocolos de control de potencia de la red para comunicaciones punto a punto para acomodar las necesidades de operación entre pares. Esto da una capacidad de control de potencia a terminales de acceso que se comunican entre pares al tiempo que asegura su participación continuada en un esquema general de control de potencia de la red, permitiendo con ello que la red continúe suministrando los niveles requeridos de calidad de comunicación a todos los terminales de acceso de la red. La adaptación del control de potencia de transmisión de los terminales de acceso también proporciona a los terminales de acceso de la red de acceso múltiple la capacidad de conmutar entre comunicaciones entre pares y por acceso a la red con un trastorno mínimo para la operación de los terminales y la red de acceso múltiple.
En otro aspecto más, en una red de acceso múltiple que emplea control, en bucle abierto y en bucle cerrado de enlace ascendente, de la potencia transmitida por terminales de acceso, se proporciona potencia de transmisión de terminales de acceso con capacidad de comunicación punto a punto y entre pares al tiempo que se permiten a los terminales de acceso al menos tres tipos de operación entre pares: operación entre pares con cobertura y operación entre pares sin cobertura tanto en bandas con licencia como sin licencia.
En la figura 1, una red de acceso múltiple 100 incluye una infraestructura de red 102 que incluye uno o más nodos de acceso (AN, del inglés "Access Nodes") 104, y una pluralidad de terminales de acceso (AT, del inglés "Access Terminals") 106. Los terminales de acceso 106 y la infraestructura se comunican con comunicaciones punto a punto, tales como 108. Adicionalmente, los terminales de acceso 106 pueden llevar a cabo comunicaciones entre pares 110 entre sí. En esta descripción, un terminal de acceso 106, que puede ser móvil o estacionario, transmite y recibe paquetes de datos a través de uno o más nodos de acceso de la red de acceso múltiple 100. La red de acceso múltiple 100 transporta paquetes de datos entre terminales de acceso 106. La red 100 puede estar conectada o acoplada a redes adicionales (no mostradas) fuera de la red de acceso, tales como redes intranet empresariales y la red Internet, y puede transportar paquetes de datos entre cualquier terminal de acceso 106 y tales redes exteriores. Un terminal de acceso que ha establecido una conexión de canal de tráfico activo con uno o más nodos de acceso se denomina terminal de acceso activo, y se dice que está en un estado de tráfico. Un terminal de acceso que está en el proceso de establecer una conexión de canal de tráfico activo con uno o más nodos de acceso se dice que está en un estado de establecimiento de conexión. Un terminal de acceso puede ser cualquier dispositivo de datos que se comunica a través de un canal inalámbrico o a través de un canal por cable, por ejemplo usando fibra óptica o cables coaxiales. Un terminal de acceso puede además ser cualquiera de un número de tipos de dispositivo que incluyen, pero no están limitados a, una tarjeta de PC, una tarjeta compacta de memoria flash (compact flash), un módem externo o interno, o un teléfono inalámbrico o de cable. El enlace de comunicación a través del cual el terminal de acceso envía señales a un nodo de acceso se denomina enlace ascendente. El enlace de comunicación a través del cual un nodo de acceso envía señales a un terminal de acceso se denomina enlace descendente.
Una red de acceso múltiple es ejemplificada por un sistema inalámbrico de acceso múltiple que opera como un sistema de espectro ensanchado de banda ancha, con un sistema de acceso múltiple por división de código (CDMA) como una ilustración instructiva, aunque no limitativa, de los principios presentados aquí. Las arquitecturas físicas y funcionales de los sistemas CDMA son bien conocidas, y se describen sólo hasta un nivel adecuado para entender cómo puede implementarse el control de potencia para un sistema así que atiende a terminales de acceso que son capaces de llevar a cabo comunicaciones punto a punto con el sistema y comunicaciones entre pares entre sí.
La figura 2 ilustra un diagrama de bloques general de una red celular inalámbrica de acceso múltiple 200 capaz de operar de acuerdo con cualquiera de los estándares del sistema de comunicación CDMA, incluyendo, de forma no limitativa, TIA/EIA-95, TIA/EIA-IS-2000, TIA/EIA/IS-856, IMT-2000 y WCDMA.
En general, la red celular 200 de la figura 2 proporciona comunicación a un número de células 202A hasta 202G, cada una de las cuales incluye nodos de acceso tales como estaciones de base 204A-204G que proporcionan enlaces de comunicación entre terminales de acceso múltiple 206A-206G, y entre los terminales de acceso y una o más redes adicionales (no mostradas). Las estaciones de base están en comunicación con los terminales de acceso y entre sí. Una estación de base se comunica con un terminal de acceso a través de un enlace descendente por medio de una señal de enlace descendente que suma señales codificadas de forma única para un número de terminales de acceso. Cada terminal de acceso que recibe la señal de enlace descendente la descodifica para extraer su señal codificada de forma única. Cada terminal de acceso se comunica con un nodo de acceso por medio de una señal de enlace ascendente. Véase la patente de los EE.UU. 6.609.008 para una descripción detallada de la arquitectura y la operación de una red celular CDMA.
Las comunicaciones entre pares por parte de terminales de acceso en un sistema CDMA pueden ser llevadas a cabo puenteando la red celular, usando operaciones de enlace ascendente para transmitir a un miembro del grupo de pares y usando operaciones de enlace descendente (reservadas para comunicaciones desde un nodo de acceso en una operación en red) para recibir información de gestión de sistema desde la red. En el modo entre pares, un terminal usa frecuencias de enlace ascendente exclusivamente para recibir desde y transmitir hacia los terminales del grupo de pares. Cuando un terminal de acceso entra en comunicaciones entre pares con cobertura usando un canal que está siendo usado actualmente por otros terminales que se comunican a través de la red, el terminal de acceso debe someter su transmisión a protocolos de potencia de red con el fin de no degradar la capacidad o rendimiento de la red. De este modo, la interferencia que la potencia de transmisión de un terminal de acceso causa a la red cuando opera en un modo entre pares debe ser limitada a un nivel no mayor que aquél que causaría si operase a través de la red.
Aquí se presenta un método para comunicaciones entre pares que permite que un terminal de acceso en la forma de un dispositivo móvil reciba comunicaciones desde un miembro del grupo de pares por un enlace ascendente, que en operación celular está definido para transmisiones desde el dispositivo móvil. En una realización, un dispositivo móvil que tiene múltiples cadenas de recepción, cada una capaz de ser sintonizada a un respectivo canal, es capaz de transmitir a un miembro del grupo de pares por un canal de radiofrecuencia (RF) normalmente usado para el enlace ascendente, mientras que al mismo tiempo recibe y monitoriza canales de enlace descendente correspondientes. El terminal es capaz de realizar control de potencia en bucle abierto con el fin de limitar adecuadamente su potencia de transmisión.
De acuerdo con una realización, el dispositivo móvil es un equipo móvil que soporta un protocolo de espectro ensanchado, tal como CDMA. El equipo móvil sintoniza una cadena de recepción para captar y seguir el enlace descendente de la red de acceso CDMA. Al hacer esto, el equipo móvil realiza procedimientos de equipo en espera que incluyen la monitorización de cualquier página entrante y realiza transferencias en espera. Cuando el equipo móvil comienza la operación entre pares, sintoniza una segunda cadena de recepción al canal apropiado para recibir a otros usuarios de comunicación entre pares (que en esta realización es un canal de enlace ascendente). El equipo móvil de comunicación entre pares empieza a transmitir, pero su potencia debe ser restringida. La presente realización puede requerir que el equipo móvil obedezca un protocolo de control de potencia en bucle abierto de la red de acceso como medio para limitar su potencia de transmisión. Por supuesto, un equipo móvil en una operación entre pares puede tener su potencia de transmisión limitada adicionalmente de otras maneras, tales como por comandos de control directo de potencia para la contraparte o socio de la comunicación entre pares, o por otras técnicas adecuadas.
Otro objetivo es reducir la carga en la red de acceso múltiple. Permitiendo comunicaciones entre pares desde dispositivo móvil a dispositivo móvil, sin pasar a través de una estación de base u otro elemento de infraestructura de red, la comunicación entre pares reduce la carga de la red. La carga del sector de la red es también reducida por el uso entre pares de frecuencias distintas a las usadas por la red. En estos casos, la operación entre pares permite que la comunicación inalámbrica continúe en los casos en los que puede no estar disponible a través de la red de
acceso.
Para operación con cobertura, hay un establecimiento inicial a través de la red de acceso. Para los fines de la discusión siguiente, en la red CDMA de acceso múltiple a modo de ejemplo, se hará referencia al dispositivo móvil como terminal de acceso (AT) y se hará referencia a la red como red de acceso (AN). Estos términos están claramente definidos para una realización en el estándar TIA/EIA/IS-856. Como se ilustra en la figura 1, la red de acceso múltiple 100 incluye uno o más nodos de acceso 104 que atienden a múltiples terminales de acceso 106. En algún momento, el AN 104 determina que hay un modo entre pares disponible para una comunicación e inicia el establecimiento de la transición de uno de los ATs 106 a operación entre pares. Una vez establecida la llamada, el AT 106 recibe comandos de control de potencia para control de potencia en bucle cerrado desde el AN 104 así como desde una contraparte de comunicación entre pares.
Para la operación sin cobertura y en banda sin licencia, el AT 106 inicia la comunicación. El AT 106 se adapta para realizar estas funciones sin coordinación a través del AN 104.
Un objetivo es mantener la interferencia debida a terminales en modo de operación entre pares al mismo nivel o a un nivel inferior que la interferencia procedente de los mismos terminales en un modo de operación de "pulsar para multimedia".
Otro objetivo es proporcionar una transición fluida entre modos de operación de "pulsar para multimedia" y entre pares, y viceversa. Se desea además proporcionar una aproximación unificada para casos con cobertura y sin cobertura en bandas con licencia y sin licencia. Idealmente, el escenario de cobertura y la operación entre pares pueden proporcionarse sin visibilidad para el usuario.
En una realización, una operación entre pares en una red de acceso múltiple está diseñada para soportar un número grande de usuarios en un grupo, por ejemplo, hasta ocho usuarios en modo entre pares, y un número muy grande de usuarios en un modo de difusión. La operación entre pares puede implementarse en una variedad de modos. Por ejemplo, en un modo, un grupo predeterminado de ATs 106 son designados como contrapartes de una llamada. Otro modo puede implementar una aplicación de seguridad pública que está disponible para la policía o los bomberos. En otro modo más, un AT 106 está transmitiendo a múltiples receptores, por ejemplo, una transmisión de vídeo similar a una transmisión de difusión.
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Operación con cobertura
La operación con cobertura se refiere a una comunicación entre pares que tiene lugar en un área atendida actualmente por un AN 104, usando una banda de frecuencia actualmente con licencia y en uso por parte del AN 104. En este caso, el AT es asistido por el AN 104 en el establecimiento inicial de la comunicación entre pares, lo que puede resultar en el tránsito de una llamada celular actual al modo entre pares, y también en transmisiones de control de potencia desde el AT 106 durante la llamada entre pares. El AN 104 realiza la conexión y el establecimiento de la comunicación entre pares al producirse un suceso o disparo. Posibles disparos pueden ser implementados por el AN 104 sobre la base de una variedad de consideraciones, y pueden incluir de forma no limitativa: 1) posición del AT 106; 2) movimiento del AT 106 saliendo de un área con cobertura; 3) carga de la red 100; 4) proximidad de los participantes en la comunicación entre pares; 5) solapamiento en entradas de equipo activo (AS, del inglés "Active Set") para múltiples ATs 106; ó 6) discreción del AN 104. El AN 104 mantiene entonces la comunicación entre pares. El establecimiento y la señalización pueden ser idénticos a los usados en redes de Datos en Paquetes de Alta Velocidad (HRPD, del inglés "High Rate Packet Data") CDMA2000 y TIA/EIA/IS-856.
En un escenario, el AN 104 propone que un grupo de ATs 106 intenten un modo de operación entre pares.
La codificación e identificación del AN 104 puede proporcionar asignaciones dinámicas de código largo con ruido pseudo-aleatorio PN (del inglés "Pseudo-random-Noise") por parte del AN 104, por ejemplo cuando se intenta una operación entre pares y/o durante la operación entre pares.
En una realización, para la formación de grupos de comunicación entre pares, cada AT 106 puede mantener una lista de ATs 106 designados para comunicación entre pares. Esto puede consistir por ejemplo en un grupo de trabajadores de la construcción que formarían un grupo de comunicación entre pares. El AT 106 puede limitar la búsqueda de otros ATs 106 en grupos preformados. Puede haber algunas máscaras de código largo comunes reservadas para grupos ad-hoc de comunicación entre pares. Los ATs 106 pueden usar máscaras de código largo comunes y solicitar la adición a grupos existentes de comunicación entre pares. Puede solicitarse a un maestro actual de grupo que busque nuevos clientes de comunicación entre pares. Los ATs 106 pueden transmitir usando máscaras de código largo comunes para establecer grupos de comunicación entre pares.
Para el establecimiento de la conexión y el mantenimiento de la comunicación entre pares, hay una fase inicial de captación. Para la captación de terminales entre pares, los ATs 106 seleccionan el mejor canal para la transmisión. El AN 104 puede proporcionar una lista de canales utilizables a los ATs 106. Alternativamente, el AN 104 puede proporcionar una lista itinerante preferida de canales con los que un terminal puede tener conocimiento de canales entre pares en el área geográfica una vez que observa una estación de base de estándar 1x ó DO que pertenece a esa área geográfica. El AT 106 puede usar el identificador (ID) de la estación de base como una clave para entrar en la lista itinerante preferida para determinar los canales entre pares disponibles en el área geográfica. El AN 104 puede usar un formato de mensaje predeterminado, tal como el mensaje de Lista Universal de Vecinos (Universal Neighbor List) descrito en el estándar TIA/EIA/IS-2000, Versión A, o el mensaje de redirección en el estándar TIA/EIA/IS-856.
De acuerdo con una realización, cada AT 106 tiene una lista de canales para determinar un orden de transmisión durante una captación entre pares. La lista individual de canales para un AT 106 dado es única para ese AT 106. La lista de canales puede ser propuesta por un AN 104, tal como por una estación de base (BS, del inglés "Base Station"). La secuencia de transmisión de canales es entonces única para cada AT 106 y es conocida por todos los demás ATs 106 en el grupo de comunicación entre pares. Los ATs 106 también buscan otros ATs 106 usando las máscaras de código largo comunes.
Cada AT 106 proporcionará una indicación al (a los) otro(s) AT(s) 106 sobre el "mejor" canal para recibir comunicaciones. Cada AT 106 selecciona el "mejor" canal de transmisión sobre la base de realimentación, en que un canal de transmisión preferido es el canal más deseado.
De acuerdo con otra realización, dos ATs 106 que desean comunicarse entre sí por canales disponibles forman un valor de verificación (hash) por concatenación de sus respectivos IDs. El valor de verificación es introducido en una función de verificación cuya salida es uno de entre un número de canales de frecuencia disponibles para la comunicación entre pares. Esto permite a ambos ATs 106 abrir una comunicación entre pares por el mismo canal. Tras iniciar comunicaciones entre pares por el canal verificado, los ATs 106 pueden negociar y moverse a otro canal disponible para comunicación entre pares. Este método puede extenderse a más de dos ATs 106 formando el valor de verificación a partir de los IDs de todos los medios del grupo de pares.
De acuerdo con otra realización, cada AT 106 mide la potencia de recepción por todos los canales utilizables e informa de las medidas al AN 104. El AN 104 luego propone los mejores canales a usar para transmitir y recibir por cada AT 106, o para el grupo de comunicación entre pares. El mejor canal es específico para el escenario de modulación y transmisión, tal como si el sistema implementa una estructura de multiplexación por división de tiempo (TDM, del inglés "Time Division Multiplex") o una estructura de multiplexación por división de código (CDM, del inglés "Code Division Multiplex") según se define aquí posteriormente. Tal como se usa aquí, una estructura CDM hace posibles transmisiones simultáneas a múltiples objetivos receptores, en que las transmisiones están multiplexadas por división de código conjuntamente durante un intervalo (slot). La estructura TDM se refiere a proporcionar diferentes intervalos de tiempo para transmisiones a los múltiples ATs 106. La selección de canales puede cambiar en función del transmisor, por ejemplo como en una sesión entre pares con una estructura CDM, para un grupo entero de comunicación entre pares. La máxima potencia de transmisión puede ser limitada por la red CDMA, como se discute aquí posteriormente con respecto al control de potencia.
Para la captación de terminales de comunicación entre pares la medida de la Relación de Señal a Interferencia y Ruido (SINR, del inglés "Signal to Interference and Noise Ratio") recibida (en el AT 106) se realiza múltiples veces sobre un periodo de tiempo razonable para obtener una estimación fiable. Esta medida y estimación puede incrementar el tiempo de captación.
La selección del canal puede considerar un conjunto grande de canales, lo que ayuda a reducir la interferencia en la red y para la comunicación entre pares. El conjunto grande de canales, sin embargo, incrementa el tiempo de captación. Obsérvese que un número grande de ATs 106 en un grupo de comunicación entre pares incrementa adicionalmente el tiempo de captación.
Un sistema que implementa la operación entre pares puede considerar una variedad de opciones de operación de canales de tráfico. Una primera opción es que la selección estática de canales esté basada en una captación inicial, en que durante la captación inicial se seleccionan los "mejores" canales. Sin embargo, un proceso así es costoso en tiempo.
Una segunda opción hace posible la selección de canales durante la operación de tráfico, en que los ATs 106 continúan usando los "mejores" canales o el salto adaptativo de frecuencia. Una tercera opción usa salto aleatorio de frecuencia dado que el salto adaptativo de frecuencia puede no ser posible en un estado de tráfico, en que la interferencia puede ser promediada sobre el tiempo. En cualquier caso, puede usarse una opción diferente para cada escenario de modulación/transmisión, es decir una estructura TDM o CDM.
Con referencia ahora a la figura 3 para una comprensión de protocolos de capa física para la comunicación entre pares entre dos ATs 106 (designados Usuario #1 y Usuario #2) de acuerdo con los principios expuestos anteriormente. Cada AT 106 entre los pares que participa en una comunicación entre pares puede recibir la asignación de un número único dentro de un grupo, por ejemplo Usuario #1, Usuario #2, etc. Cada intervalo de transmisión es dividido entonces en al menos tantas porciones como participantes del grupo de pares haya. En algunas situaciones, el intervalo puede ser dividido en más porciones que participantes haya. El número de usuario corresponde a la porción del intervalo en la que ese usuario debe transmitir. Para el caso de dos participantes, el Usuario #1 usa la primera mitad del intervalo para transmitir, y recibe en la segunda mitad del intervalo, y el Usuario #2 usa la segunda mitad del intervalo para transmitir y la primera para recibir. Se proporciona un tiempo de protección (GT, del inglés "Guard Time") para cada transmisión para dejar tiempo entre la transmisión y la recepción. El GT se usa para permitir retardos de conmutación y propagación.
El protocolo de capa física utilizado para comunicaciones entre pares entre dos usuarios que se muestra en la figura 3 puede ser consistente con los estándares TIA/EIA/IS-856, y 1xEV-DO, específicamente. En una realización así, los canales de Control de Acceso Medio (MAC, del inglés "Medium Access Control") se usan para Control Inverso de Potencia (RPC, del inglés "Reverse Power Control") y Solicitud de Repetición Automática (ARQ, del inglés "Automatic Repeat Request"), similares a los definidos en el estándar 1xEV-DO-Versión A. La estructura de transmisión resultante sería DATOS, seguidos por MAC, seguido por Piloto (P), luego MAC, luego GT. Como se ilustra en la figura 3, el Usuario #1 transmite durante una primera porción del intervalo, y el Usuario #2 transmite durante una segunda porción del intervalo.
El protocolo para dos pares ilustrado en la figura 3 puede implementar el control de potencia entre pares como sigue, por ejemplo. Supóngase que los comandos de control de potencia están en forma de bits. A este respecto, un bit de control de potencia es puesto a una polaridad para ordenar incrementos de potencia en alguna cantidad predeterminada o determinable, y a la polaridad opuesta para ordenar reducciones de potencia en alguna cantidad predeterminada o determinable. Una trama de transmisión está constituida por dieciséis intervalos de transmisión. Cada trama está subdividida en cuatro subtramas, constando cada grupo de cuatro intervalos de transmisión. Un ciclo de control de potencia puede ser completado cuatro veces por cada trama, con un bit de control de potencia enviado en cada subtrama. Cada AT del grupo de pares mide el nivel de potencia recibida del otro par para cada intervalo, promedia la potencia recibida dentro de la subtrama, compara el nivel frente a un umbral establecido sobre la base de un punto de operación para control de potencia en bucle exterior, y envía un bit de control de potencia en al menos un intervalo de transmisión designado en el siguiente grupo ordenando al otro par a elevar (o rebajar) su nivel de potencia de transmisión en alguna cantidad predetermina. El bit de control de potencia está codificado en los dos canales MAC del intervalo o intervalos de transmisión designados. Cada AT del grupo de pares promedia los bits de control de potencia descodificados desde cada uno de los dos canales MAC del intervalo o intervalos designados de un grupo y actúa de forma apropiada respecto a su nivel de potencia de transmisión, sobre la base del bit de control de potencia promediado. Este ejemplo proporciona la oportunidad para al menos cuatro acciones de corrección de potencia de transmisión en cada trama.
Las trayectorias de transmisión y recepción para cada AT pueden usar diferentes canales CDMA. Una realización soporta transmisiones de Multiplexación por División de Frecuencia Ortogonal (OFDM, del inglés "Orthogonal Frequency Division Multiplexing") durante las porciones designadas como partes de DATOS del intervalo si la velocidad de datos excede un umbral para la mitigación de multitrayecto.
La figura 4 ilustra un ejemplo con cuatro ATs del grupo de pares que participan en una comunicación entre pares, la operación entre pares usa una estructura TDM, en que la velocidad de control de potencia es menor que en el caso de dos participantes en un factor de dos. Tómese como referencia la figura 2, en que un AT 206 puede comunicarse con los otros a través de una sesión entre pares. En este caso, cada participante envía bits de Control de Potencia (PC) a otros participantes en la comunicación entre pares. El caso de cuatro participantes puede extenderse a más participantes, en que el intervalo es dividido en un mayor número de porciones para acomodar a los participantes nuevos o adicionales. Cada incremento en el número de participantes por intervalo reduce la velocidad de bits de PC. Esta reducción resulta en que cada AT es menos receptivo al control de potencia en bucle cerrado de enlace ascendente y puede afectar al rendimiento. Una realización soporta multiplexación OFDM con transmisiones de banda
parcial.
Para operación con cobertura, cada AT que opera en modo entre pares está controlado en potencia por el AN, por ejemplo, cada Sistema Transceptor de Estación de Base (BTS, del inglés "Base station Transceiver System") en el conjunto activo del AT, así como todas o una parte de las contraparte(s) de comunicación entre pares. En un sentido más general, la red de acceso y otros ATs del grupo de pares pueden participar en el control de potencia en bucle cerrado de enlace ascendente de un AT implicado en comunicación entre pares. En una realización, por ejemplo, un Elemento de Canal (CE, del inglés "Channel Element") es asignado a todos los sistemas BTS en un conjunto activo del AT. Se requiere una potencia mínima en el receptor del sistema BTS para asegurar que los dedos continúan estando enganchados como mínimo a uno de los sistemas BTS en el conjunto activo. A diferencia del control de potencia tradicional para sistemas DS-CDMA, tales como los estándares TIA/EIA/IS-95 y TIA/EIA/IS-2000, el modo de operación entre pares requiere dos puntos de operación para control de potencia. Un punto de operación o umbral de interferencia es seleccionado como una potencia de interferencia máxima que una estación BS está dispuesta a aceptar de un terminal de comunicación entre pares. Este punto de operación puede ser el punto de operación para control de potencia máximo determinado por el bucle exterior del protocolo de control de potencia en bucle cerrado. Un punto de operación o umbral de dedo es seleccionado como una potencia recibida mínima requerida para mantener el enganche en un dedo de rastrillo (RAKE).
Se hace referencia a la figura 5 para una comprensión de cómo el control de potencia de un AT es señalizado en la capa física. En la figura, los bits de Control de Potencia (PC) debidos al punto de operación de Interferencia y al punto de operación de Dedo son transmitidos al AT de forma entrelazada por un Enlace Descendente (FL, del inglés "Forward Link") por al menos un AN, cada uno a la mitad de la velocidad del control de potencia en bucle cerrado punto a punto. Un punto de operación de interferencia es un umbral por encima del cual un bit de reducción obligatoria es transmitido desde un AN durante intervalos pares; se usa un valor lógico alto si la potencia recibida en el AN es mayor que el punto de operación de interferencia; un valor lógico bajo del bit de reducción obligatoria indica una situación en la que no hay que preocuparse. El bit de enganche de dedo es transmitido durante intervalos impares y tiene un valor lógico bajo si la potencia recibida en el AN es menor que el punto de operación de enganche de dedo; el valor lógico alto del bit de enganche de dedo indica una situación en la que no hay que preocuparse. Ejemplos de cálculo de punto de operación vienen dados en la patente de los EE.UU. 6.609.008. La figura 5 ilustra la planificación para los bits de control de potencia desde un AN en una primera cadena de recepción en el AT y desde un AT del grupo de pares en otra cadena de recepción. Los comandos "I" se refieren a comandos de reducción obligatoria basados en el punto de operación de interferencia, y transmitidos desde el AN. Los comandos "F" se refieren a comandos de control de potencia basados en el punto de operación de dedo, en que el AN determina la energía necesaria para recibir la señal por todos los dedos, o al menos por un dedo, en el AN. Los bits PC (PTP, del inglés "Peer-To-Peer", entre pares) desde un AT del grupo de pares son transmitidos por un enlace ascendente (RL, del inglés "Reverse Link") durante todos los intervalos de transmisión hacia el AT a la velocidad del control de potencia en bucle cerrado punto a punto. Un bit de control de potencia entre pares tiene un valor lógico alto si la potencia recibida en el AT del grupo de pares está por encima de un punto de operación de transmisión y tiene un valor lógico bajo si la potencia recibida en el AT del grupo de pares está por debajo del punto de operación de transmisión. Por supuesto, esta convención de bit puede invertirse, o puede utilizarse otra convención, usando diferentes convenciones de
señalización.
Para cada punto de operación, cuando cualquiera de los bits es necesario durante un intervalo de transmisión en el que no está disponible un nuevo bit, se usa el bit recibido durante el intervalo previo. Específicamente, el bit I es transmitido durante el intervalo n, y no es transmitido durante el intervalo (n+1). Durante el intervalo n, el AT toma una decisión de control de potencia en respuesta al bit I transmitido durante ese intervalo. Durante el intervalo (n+1), el AT toma una decisión de control de potencia en respuesta al bit I transmitido durante el intervalo n, así como en respuesta al bit F transmitido durante el intervalo (n+1). De modo similar, durante el intervalo (n+2), el AT toma una decisión de control de potencia en respuesta al bit I transmitido durante el intervalo (n+2), así como en respuesta al bit F transmitido durante el intervalo (n+1).
Un AN puede proporcionar al AT un delta en la relación medida Ecp/Nt de (Energía por Chip a Ruido Térmico) y el punto de operación de Tráfico. Cuando el AT transmite datos para ser descodificados por el AN, tiene que impulsar la potencia de transmisión piloto cuando se transmiten Señalización/Datos.
En la figura 5, la representación de bit PC en cada intervalo de transmisión puede contener valores para uno o más bits, con cada bit procedente de una fuente respectiva, y todos los bits similares (es decir, todos los bits I o todos los bits F) multiplexados por división de código. Así, cada sistema BTS en el conjunto activo del AT puede enviar un bit I y un bit F bajo un código respectivo, y el AT puede recibir y descodificar uno o más bits I en intervalos de transmisión pares, y uno o más bits F en intervalos de transmisión impares. Cada AT del grupo de pares puede enviar un bit PC bajo un código respectivo, y uno o más bits PTP pueden ser recibidos y descodificados en cualquier intervalo de transmisión. Así, el control de potencia en bucle cerrado para un AT que opera en un modo entre pares se realiza de la siguiente manera. Primero, todos los mensajes de control de potencia de un tipo son combinados entre sí de acuerdo con las siguientes reglas:
-
Un Comando PC de Reducción Obligatoria efectivo es definido como el "Ó" lógico de todos los bits de Reducción Obligatoria desde todos los sistemas BTS en el conjunto activo, es decir, el AT debe reducir la potencia de transmisión cuando cualquier sistema BTS envía Reducción Obligatoria;
-
Un Comando PC de Enganche de Dedo Efectivo es definido como el "Y" lógico de todos los bits PC de Enganche de Dedo desde todos los sistemas BTS en el conjunto activo, es decir, el AT aumenta la potencia sólo si todas las estaciones BS envían Enganche de Dedo; y
-
Un Comando PC de Aumento PTP Efectivo es definido como el "Ó" lógico de todos los bits PC de Aumento desde el par o los pares participantes, es decir, el AT querría aumentar la potencia si al menos un par lo indica así.
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El resultado de cada una de estas operaciones lógicas es un "Comando PC Efectivo". Estos comandos efectivos son combinados por el AT durante una operación entre pares con cobertura como se muestra en la figura 6. Los valores de bit de los comandos de control de potencia son definidos por sus nombres usando una correspondencia de valor lógico a valor de bit; aquí, un valor lógico de "verdadero" corresponde a un valor de bit de "uno" y un valor lógico de "falso" a un valor de bit de "cero". Por ejemplo, el Comando de Reducción Obligatoria usa un valor de bit de 1 (verdadero) para indicar un comando de reducción, mientras que el Comando de Enganche de Dedo usa un valor de bit de 0 (falso) para indicar un comando de reducción. Por supuesto, el Comando de Aumento PTP también usa un valor de bit de 0 (falso) para indicar un comando de aumento. Los Comandos Efectivos son combinados para producir el Resultado ilustrado en la columna a mano derecha de la tabla en la figura 6. En esta columna, un resultado de "REDUCCION" provoca que el AT reduzca su nivel de potencia de transmisión en alguna cantidad predeterminada, o determinable, de por ejemplo 1 dB. Un resultado de "AUMENTO" provoca que el AT incremente su nivel de potencia de transmisión en alguna cantidad predeterminada, o determinable, de por ejemplo 1 dB. Aunque los dos casos etiquetados Sin Acción (N/A, del inglés No Action) pueden no ocurrir nunca, se define que el AT no realice ninguna acción en estos dos
casos.
Una realización proporciona una operación fluida para procesar comunicaciones entre ATs que usan el modo entre pares. En una primera opción, tras la instrucción de un AN para buscar contraparte(s) de comunicación entre pares, el AT empieza la operación en modo encaminado. El factor de trabajo de transmisión es una función del número de contraparte(s) de comunicación entre pares si se usa una estructura TDM. Se asigna al transmisor el papel de un AN cuando se usa una estructura CDM. Los terminales de comunicación entre pares intentan captar contraparte(s) usando el canal piloto transmitido durante el intervalo ON encaminado.
En una segunda opción, el AT usa otros procedimientos de búsqueda de frecuencia, tales como los usados en el estándar TIA/EIA/IS-95B. Siguiendo a la detección del piloto, los bits de control de potencia son enviados por los ATs de comunicación entre pares a contraparte(s), y una indicación de señalización es enviada al AN como notificación de la captación de la(s) contraparte(s) de comunicación entre pares.
El dispositivo de comunicación entre pares necesitará distinguir los bits de control de potencia desde la estación BS y la(s) contraparte(s) de comunicación entre pares. Una realización implementa un espacio MACID explícito para una identificación así. Otra realización usa bits de control de potencia sólo tras una indicación de señalización desde el AN indicando un modo de operación entre pares.
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Estructura de Multiplexación por División de Código (CDM)
Usando una estructura CDM, un AT transmite a los otros ATs que son contrapartes de comunicación entre pares. El AT transmisor es efectivamente promovido para realizar tareas de AN. De este modo, el AT transmisor recibe control de potencia desde todas las contrapartes de comunicación entre pares. Las contrapartes de comunicación entre pares sólo reciben desde el AT transmisor. La figura 7 ilustra el esquema de transmisión. El Usuario #1 es el AT transmisor, que actúa como un AN. El Usuario #1 transmite durante 3/4 del intervalo de transmisión, y recibe durante 1/4 del intervalo de transmisión. Las contrapartes de comunicación entre pares transmiten información de piloto y de control de potencia durante 1/4 del intervalo de transmisión. La transmisión desde las contrapartes de comunicación entre pares está multiplexada por división de código.
Previamente al establecimiento del grupo, los ATs receptores transmiten comandos de Piloto y de Control de Potencia al AT transmisor. En una realización, el grupo de comunicación entre pares usa salto de frecuencia para mitigar interferencias.
Cuando el AT transmisor cambia del Usuario #1 a otra contraparte, el Usuario #k, el grupo de comunicación entre pares lleva a cabo un procedimiento de restablecimiento.
Estructura de Multiplexación por División de Tiempo (TDM)
La estructura TDM se ilustra en la figura 4, en la que cada uno de los participantes puede transmitir durante una porción designada del intervalo de transmisión. Cuando el participante transmite, la transmisión incluye carga útil (es decir, datos), información de señalización de capa MAC, y una señal piloto, y también permite un Tiempo de Protección (GT). La señalización de capa MAC incluye comandos de control de potencia.
La estructura TDM permite que todos los ATs en un grupo de comunicación entre pares controlen en cuanto a potencia a otros en el grupo de comunicación entre pares. El control de potencia de la estructura TDM puede ser mejorado usando un esquema ARQ.
Operación sin cobertura y en banda sin licencia
La operación en un área sin cobertura o en una banda sin licencia se realiza sin un AN. En esta situación, los ATs en un grupo inician y mantienen de forma autónoma la comunicación entre pares. Es posible incorporar cambios mínimos para operación sin cobertura y en banda sin licencia. El arranque está basado en máscaras de código largo PN comunes.
Como el AN no está implicado en este modo de comunicación, el control de potencia es reducido a una decisión basada en un "Ó" lógico de los comandos de Aumento desde las contrapartes de comunicación entre pares. En otras palabras, un AT dado incrementará la potencia de transmisión cuando una cualquiera de las contrapartes envía un comando de Aumento de potencia.
Se realiza una captación con temporización gruesa, asistida por GPS. Para una captación con temporización fina, el AT usa el (los) piloto(s) de la(s) contraparte(s) de comunicación entre pares.
Una vez identificado un grupo de comunicación entre pares (y suponiendo que los ATs del grupo tienen una buena temporización) la posición dentro de un intervalo de transmisión es conocida por todos los demás en el grupo. Los ATs son capaces de determinar la temporización y qué canal se usará para transmisión.
Los ATs continúan buscando hasta que se establece una conexión con al menos otro AT, en que se realiza una búsqueda para todos los ATs en el grupo para un periodo de tiempo predeterminado.
Múltiples cadenas de recepción
La implementación de las realizaciones discutidas aquí puede requerir modificaciones de hardware para presentar diseños para circuitos de transmisión y recepción RF de terminales de acceso. Una aproximación para el rediseño puede implementar una nueva cadena de recepción con el fin de mantener múltiples cadenas de recepción. Esto proporciona el rendimiento requerido, pero introduce un coste y una complejidad adicionales en el hardware.
Otra aproximación introduce conmutadores RF, resultando en un receptor de diversidad. Los conmutadores RF reducen el coste de modificación de hardware, pero pueden producir una pérdida de sensibilidad. La figura 8 ilustra una realización de la porción RF de hardware de un AT con múltiples cadenas de recepción que facilita la comunicación entre pares implementando conmutador(es) RF. En la figura 8, una señal de banda de base I/Q (BB I/Q) es transmitida por un enlace ascendente desde el terminal de acceso a través de una cadena de transmisión que incluye un bucle de enganche de fase de enlace ascendente (RL PLL, del inglés "Reverse Link Phase-Locked Loop") 802 que controla la frecuencia de un Oscilador de Tensión Eléctrica Controlada (VCO, del inglés "Voltage Controlled Oscillator") 804. El oscilador VCO 804 proporciona una señal de frecuencia RL, y la frecuencia RL y las señales BB I/Q son mezcladas en un mezclador 806. La señal convertida hacia arriba producida por el mezclador 806 es preamplificada por el preamplificador 807 y es filtrada por un filtro de enlace ascendente 808, amplificada por un amplificador de potencia 809, y suministrada a través de un duplexor 811 a una primera antena 812. Una señal de enlace descendente es recibida en dos cadenas de recepción proporcionadas por motivos de diversidad en secciones RF de terminales de acceso estándar. A este respecto, en una primera cadena de recepción una primera señal recibida es proporcionada desde la antena 812 a través del duplexor 811 a un filtro de enlace descendente (FL) 814. La salida del filtro 814 es amplificada por un Amplificador de Ruido Bajo (LNA, del inglés "Low Noise Amplifier") 816 y convertida hacia abajo en un mezclador 821 usando una señal de frecuencia FL producida por un Bucle de Enganche de Fase FL (FL PLL) 818, un oscilador VCO 820 y un circuito de división por dos 821. Una primera señal de banda de base FL recuperada sale del mezclador 821 por la línea de señales 822. Una segunda cadena de recepción (de diversidad) incluye una antena 824 que proporciona una segunda señal recibida a un filtro de enlace descendente (FL) 826. La salida del filtro es amplificada por un amplificador LNA 828 y convertida hacia abajo en un mezclador 830 usando la señal de frecuencia FL producida por el bucle de enganche de fase 818, el oscilador VCO 820 y el circuito de división por dos 821. Una segunda señal de banda de base FL recuperada sale del mezclador 830 por una línea de señales 832. Una tercera cadena de recepción para comunicaciones entre pares es proporcionada por medio de conmutadores RF 840 y 842, un conmutador de oscilador 844, un filtro de enlace ascendente (RL) 846 y un elemento intermedio 848. El conmutador RF 840 está conectado a la salida de la antena 824 y conmuta la señal recibida hacia el filtro FL 826 o el filtro RL 846. El conmutador RF 842 está conectado a las salidas del filtro FL 826 o del filtro RL 846, y conmuta una de estas salidas hacia la entrada del amplificador LNA 828. El oscilador RL VCO 804 también proporciona una salida al elemento intermedio 848. El conmutador de oscilador 844 recibe la señal de frecuencia FL y la señal de frecuencia RL y proporciona una de estas señales al mezclador 830. Para recibir comunicaciones de enlace descendente desde una infraestructura de red de acceso tal como un nodo de acceso, los conmutadores RF 840 y 842 están conectados al filtro FL 826 y el conmutador de oscilador 844 conecta la señal de frecuencia FL al mezclador 830, con el resultado de que la señal de banda de base I/Q FL desmodulada procede de la infraestructura de red de acceso. Esta condición de circuito se usa para comunicaciones entre el terminal de acceso y la red de acceso, y puede usarse por ejemplo para suministrar al terminal de acceso comandos de control de potencia de interferencia y de enganche de dedo. Para recibir comunicaciones de enlace ascendente desde terminales de acceso del grupo de pares, los conmutadores RF 840 y 842 son conectados al filtro RL 846 y el conmutador de oscilador 844 conecta la señal de frecuencia RL al mezclador 830, con el resultado de que se produce una señal de banda de base I/Q RL desmodulada procedente de uno o más terminales de acceso del grupo de pares. Esta condición de circuito se usa para comunicaciones entre el terminal de acceso y sus pares y puede usarse por ejemplo para proporcionar comandos de control de potencia PTP al terminal de acceso.
En otra realización más, la diversidad de puenteado que facilita la comunicación entre pares es introducida por un amplificador LNA de trayectoria de recepción en la parte RF de hardware de un AT. Esto se implementa con un incremento de coste mínimo pero puede requerir una antena adicional. La figura 9 ilustra esta realización. En la figura 9, una arquitectura de múltiples cadenas de recepción está implementada con al menos un conmutador RF 940. Las partes RF del AT son similares a la figura 8, con diferencias en las cadenas de recepción segunda y tercera. Una segunda cadena de recepción (de diversidad) incluye una antena 924 que proporciona una señal recibida a un filtro de enlace descendente (FL) 926. La salida del filtro 926 es amplificada por un amplificador LNA 928 y convertida hacia abajo en un mezclador 930 usando la señal de frecuencia FL producida según se ha descrito anteriormente en conexión con la figura 8 para producir una señal de banda de base I/Q FL desmodulada. Una tercera cadena de recepción para comunicaciones entre pares incluye una antena 934 que proporciona una señal recibida a un filtro de enlace ascendente (RL) 936. La salida del filtro es amplificada por un amplificador LNA 938 y convertida hacia abajo en el mezclador 930 usando la señal de frecuencia RL producida según se ha descrito anteriormente en conexión con la figura 8 para producir una señal de banda de base I/Q RL desmodulada. Un conmutador RF 940 tiene entradas conectadas a las salidas de los amplificadores LNA 928 y 938 y una salida conectada a una entrada del mezclador 930. Un conmutador de oscilador 944 tiene entradas que reciben las señales de frecuencia FL y RL y una salida conectada a una segunda entrada del mezclador 930. Para recibir comunicaciones de enlace descendente desde una infraestructura de red de acceso tal como un nodo de acceso, el conmutador RF 940 es conectado al amplificador LNA 928 y el conmutador de oscilador 944 conecta la señal de frecuencia FL al mezclador 930, con el resultado de que la señal de banda de base I/Q FL desmodulada procede de la infraestructura de red de acceso. Esta condición de circuito es usada para comunicaciones entre el terminal de acceso y la red de acceso, y puede usarse, por ejemplo, para suministrar comandos de control de potencia de interferencia y de enganche de dedo al terminal de acceso. Para recibir comunicaciones de enlace ascendente desde terminales de acceso del grupo de pares, el conmutador RF 940 es conectado al amplificador LNA 938 y el conmutador de oscilador 944 conecta la señal de frecuencia RL al mezclador 930, con el resultado de que se produce una señal de banda de base I/Q RL desmodulada desde uno o más terminales de acceso del grupo de pares. Esta condición de circuito se usa para comunicaciones entre el terminal de acceso y sus pares y puede usarse, por ejemplo, para suministrar comandos de control de potencia PTP al terminal de acceso.
La figura 10 ilustra un diagrama de flujo 1000 de un método de control de potencia a modo de ejemplo para un AT con cobertura en modo de comunicación entre pares. La operación del método de control de potencia 1000 empieza cuando el AT inicia la operación de comunicación entre pares en 1010. Aquí, el AT utiliza su primera cadena de recepción FL y posibilita su primera cadena de recepción RL en 1020. Inicialmente, en 1040, el AT lleva a cabo control de potencia en bucle abierto sobre la base de la potencia agregada recibida del sistema de acceso múltiple y de uno o más terminales de acceso del grupo de pares. Sobre la base de la potencia agregada, el AT establece su nivel de potencia de transmisión RF a un nivel de potencia medio mínimo necesario para obtener una respuesta del sistema y transmite una prueba. Si el intento falla, el AT incrementa su nivel de potencia en algún incremento predeterminado y de nuevo transmite una prueba.
Cuando el AT recibe una confirmación del sistema, el método 1000 realiza una transición a control PC en bucle cerrado en 1060, en el que el sistema y los terminales de acceso con los que el AT está llevando a cabo comunicaciones ("terminales del grupo de pares") calculan puntos de operación respectivos para los niveles de potencia usados para controlar el nivel de potencia de transmisión RF del AT. El control del sistema es implementado por uno o más nodos de acceso. Los terminales del grupo de pares controlan individualmente la potencia del AT. En una realización del control de potencia en bucle cerrado, el AT opera en un sistema celular CDMA, y su potencia de transmisión es controlada por todas las estaciones transceptoras de base en su conjunto activo y por el o los terminales del grupo de pares con los que se comunica. En este caso, cada trasnsceptor de estación de base calcula puntos de operación de interferencia y de enganche de dedo para el AT y cada terminal del grupo de pares calcula un punto de operación de comunicación entre pares para el AT.
La potencia de transmisión del AT está sujeta a control en bucle cerrado empezando en 1080 en donde una o más de las estaciones transceptoras de base comparan el nivel de potencia recibida desde el AT frente al valor del punto de operación de interferencia calculado para ese AT. Si el nivel excede el valor del punto de operación de interferencia, el comando de reducción obligatoria (I) es asignado en 1082. En otro caso, en 1084, el nivel de potencia recibido desde el AT es comparado frente al punto de operación de enganche de dedo calculado para ese AT. Si el nivel es menor que el valor del punto de operación, el comando de aumento (F) es establecido en 1086. Los comandos I y F son transmitidos al AT desde todos los nodos de acceso que participan en el control de la potencia de transmisión del terminal en sincronía con la operación del AT. Por ejemplo, los comandos I y F pueden ser transmitidos al AT por un enlace descendente entrelazado en intervalos de transmisión alternos según se ha descrito en conexión con la figura 5. Concurrentemente, en 1088, uno o más terminales del grupo de pares comparan el nivel de potencia transmitida por el AT frente a sus puntos de operación calculados individualmente y transmiten comandos al AT para o bien reducir la potencia de transmisión (1090) o bien aumentar la potencia de transmisión (1092). Por ejemplo, los comandos PTP de terminales del grupo de pares pueden ser transmitidos al AT en cada intervalo de transmisión por un enlace ascendente designado para comunicaciones entre pares para el AT y sus terminales asociadas del grupo de pares.
En 1093, el AT responde a los comandos de control de potencia I o F y a los PTP recibidos en cada intervalo de transmisión ajustando su nivel de potencia transmitida de acuerdo con un mecanismo de ajuste de potencia que combina los respectivos comandos de control de potencia para producir comandos efectivos y luego combina los comandos efectivos para generar una acción de ajuste de potencia de transmisión resultante. A este respecto, el AT puede aumentar o reducir la potencia de transmisión en cantidades predeterminadas o determinables respectivas, o puede no realizar ninguna acción y dejar invariable el nivel de potencia de transmisión. Por ejemplo, el mecanismo de control de potencia de la figura 6 puede ser usado por el AT para decidir qué ajuste, en su caso, hay que hacer a su nivel de potencia de transmisión.
Los puntos de operación deben ser continuamente recalculados con el fin de acomodar procesos dinámicos de transmisión. El método de control de potencia en bucle cerrado incluye la determinación de un periodo en 1094 tras el cual puede producirse el recálculo de los puntos de operación en 1096. El recálculo de los puntos de operación puede ocurrir también a intervalos regulares, por ejemplo en respuesta a la descodificación de los contenidos de una trama (también "descodificación de paquetes"). A este respecto, tras la recepción de una trama de dieciséis intervalos entera, el receptor intenta descodificar la trama. Si no ha sido recibida una trama entera, el método retorna a 1080 sin recalcular los puntos de operación. En otro caso, los puntos de operación son recalculados. Si la trama es descodificada incorrectamente, un punto de operación de control de potencia es incrementado en alguna cantidad predeterminada (o determinable). De otro modo, el punto de operación es reducido en alguna cantidad más pequeña. El valor del punto de operación es comparado, por ejemplo, con la relación Ecp/Nt (por ejemplo, la relación señal-ruido) que es recibida desde el AT.
La figura 11 ilustra un diagrama de flujo 1100 de un método de control de potencia a modo de ejemplo para un AT sin cobertura o fuera de banda en modo de comunicación entre pares. La operación del método de control de potencia 1100 empieza en 1110 con el AT en estado fuera de banda o sin cobertura. Cada AT participante usa la cadena de recepción RL para recibir comunicaciones desde terminales del grupo de pares. En 1120, un AT empieza transmitiendo por un enlace ascendente designado y realiza control de potencia en bucle abierto basado en la potencia agregada recibida desde los terminales del grupo de pares que participan en la comunicación entre pares. Sobre la base del nivel de potencia recibido desde el AT transmisor, los terminales participantes del grupo de pares calculan puntos de operación PTP en 1130 y el método realiza una transición a control de potencia en bucle cerrado en 1132. En 1132, uno o más de los terminales del grupo de pares comparan el nivel de potencia transmitida por el AT frente a sus puntos de operación individualmente calculados y transmiten comandos al AT para o bien reducir la potencia de transmisión (1133) o bien incrementar la potencia de transmisión (1134). Por ejemplo, los comandos PTP de los terminales del grupo de pares pueden ser transmitidos al AT en cada intervalo de transmisión por un enlace ascendente designado para comunicaciones entre pares para el AT y los terminales del grupo de pares que son sus contrapartes. En 1135, el AT responde a los comandos de control de potencia PTP recibidos en cada intervalo de transmisión ajustando su nivel de potencia de transmisión de acuerdo con un mecanismo de ajuste de potencia que combina los comandos de control de potencia PTP para generar un comando efectivo y luego responde a los comandos efectivos realizando una acción de ajuste de potencia de transmisión resultante. A este respecto, el AT puede aumentar o reducir la potencia de transmisión en cantidades respectivas predeterminadas o determinables, o puede no realizar ninguna acción y dejar sin cambios el nivel de potencia de transmisión.
Los puntos de operación deben ser continuamente recalculados con el fin de acomodar procesos dinámicos de transmisión. El método de control de potencia en bucle cerrado incluye la determinación de un intervalo en 1136 tras lo que se produce el recálculo de puntos de operación en 1138. El recálculo de puntos de operación puede producirse a intervalos regulares, por ejemplo, en respuesta al resultado producido por descodificación de paquetes.
Aquellas personas con experiencia en la técnica entenderán que la información y señales pueden ser representadas usando cualquiera de una variedad de diferentes tecnologías y técnicas. Por ejemplo, datos, instrucciones, comandos, información, señales, bits, símbolos, y chips que pueden haber sido citados a lo largo de la anterior descripción pueden ser representados por tensiones eléctricas, corrientes, ondas electromagnéticas, campos o partículas magnéticos, campos o partículas ópticos, o cualquier combinación de ellos.
Aquellas personas con experiencia apreciarán además que los diversos bloques lógicos, módulos, circuitos y pasos de algoritmo ilustrativos descritos en conexión con las realizaciones expuestas aquí pueden implementarse como hardware electrónico, software de ordenador, o combinaciones de ambos. Para ilustrar claramente esta posibilidad de intercambio de hardware y software, diversos componentes, bloques, módulos, circuitos y pasos ilustrativos han sido descritos anteriormente en general en términos de su funcionalidad. El hecho de que esta funcionalidad esté implementada como hardware o software depende de las restricciones de aplicación y diseño particulares impuestas al sistema en general. Los técnicos experimentados pueden implementar la funcionalidad descrita de diversos modos para cada aplicación particular, pero tales decisiones de implementación no deben interpretarse en el sentido de que provocan una desviación respecto al alcance de la presente invención.
Los diversos bloques lógicos, módulos, y circuitos ilustrativos descritos en conexión con las realizaciones descritas aquí pueden implementarse o realizarse con un procesador de propósito general, un procesador de señales digitales (DSP, del inglés "Digital Signal Processor"), un circuito integrado de aplicación específica (ASIC, del inglés "Application Specific Integrated Circuit"), una matriz de puertas programable en campo (FPGA, del inglés "Field Programmable Gate Array") u otro dispositivo lógico programable, puerta discreta o lógica de transistores, componentes discretos de hardware, o cualquier combinación de éstos diseñada para realizar las funciones descritas aquí. Un procesador de propósito general puede ser un microprocesador, pero alternativamente, el procesador puede ser cualquier procesador, controlador, microcontrolador o máquina de estados convencional. Un procesador puede ser implementado también como una combinación de dispositivos de computación, por ejemplo, una combinación de un procesador DSP y un microprocesador, una pluralidad de microprocesadores, uno o más microprocesadores en conjunción con un núcleo DSP, o cualquier otra configuración así.
Los pasos de un método o algoritmo descritos en conexión con las realizaciones descritas aquí pueden ser llevados a cabo directamente en hardware, en un módulo de software ejecutado por un procesador, o en una combinación de los dos. Un módulo de software puede residir en una memoria RAM, memoria flash, memoria ROM, memoria EPROM, memoria EEPROM, registros, disco duro, un disco extraíble, un CD-ROM, o cualquier otra forma de medio de almacenamiento conocida en la técnica. Un medio de almacenamiento a modo de ejemplo es acoplado al procesador de modo que el procesador puede leer información desde, y escribir información en, el medio de almacenamiento. Alternativamente, el medio de almacenamiento puede estar integrado con el procesador. El procesador y el medio de almacenamiento pueden residir en un circuito ASIC. El circuito ASIC puede residir en un terminal de usuario. Alternativamente, el procesador y el medio de almacenamiento pueden residir como componentes discretos en un terminal de usuario.
La descripción previa de las realizaciones descritas se proporciona para permitir que cualquier persona experimentada en la técnica haga o use la presente invención. Diversas modificaciones a estas realizaciones se pondrán fácilmente de manifiesto para aquellas personas experimentadas en la técnica, y los principios genéricos definidos aquí pueden aplicarse a otras realizaciones sin apartarse del alcance de la invención tal como es definido por las reivindicaciones adjuntas.

Claims (23)

1. Un método de operación de un primer terminal de acceso (106) en una red de acceso múltiple (100), que comprende:
recibir (108) comandos de control de potencia desde un nodo de acceso (104) de una red celular por una frecuencia de enlace descendente de la red celular;
recibir (110) comandos de control de potencia desde un segundo terminal de acceso (106) en modo entre pares por una frecuencia de enlace ascendente de la red celular;
ajustar un nivel de potencia de transmisión del primer terminal de acceso (106) para transmisiones entre pares al segundo terminal de acceso por una frecuencia de enlace ascendente de la red celular, en función de comandos de control de potencia recibidos desde el nodo de acceso de la red celular.
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2. El método según la reivindicación 1, en que los comandos de control de potencia desde la red incluyen un comando para reducir el nivel de potencia de transmisión con el fin de reducir la interferencia causada a la red (100) y un comando para aumentar el nivel de potencia de transmisión con el fin de mantener un enganche de dedo de red.
3. El método según la reivindicación 1, en que la red de acceso es un sistema de comunicación inalámbrico de acceso múltiple por división de código (100).
4. El método según la reivindicación 1, en que el primer terminal de acceso es un primer teléfono móvil (106) y en que el segundo terminal de acceso es un segundo teléfono móvil (106).
5. El método según la reivindicación 1, en que el nivel de potencia de transmisión del primer terminal de acceso (106) es ajustado mediante un procedimiento en bucle abierto en respuesta a los comandos de control de potencia recibidos desde la red (100) y desde al menos un segundo terminal de acceso (106) en comunicación entre pares con el primer terminal de acceso (106).
6. El método según la reivindicación 1, en que el nivel de potencia de transmisión del primer terminal de acceso (106) es ajustado mediante un procedimiento en bucle cerrado en respuesta a los comandos de control de potencia desde el sistema (100) y al menos el segundo terminal de acceso (106).
7. El método según la reivindicación 1, en que la transmisión y la recepción se producen en un intervalo de transmisión de la frecuencia de enlace ascendente.
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8. El método según la reivindicación 7, en que el primer terminal de acceso (106) es un primer terminal de acceso (106) del grupo de pares formado por N terminales de acceso (106), en que N \geq 2, y el intervalo de transmisión es dividido en N porciones, en que el método incluye además:
que el primer terminal de acceso (106) del grupo de pares transmite comunicaciones entre pares durante una primera porción del intervalo de transmisión; y
que el primer terminal de acceso (106) del grupo de pares recibe comunicaciones entre pares desde un segundo terminal de acceso (106) del grupo de pares durante al menos un segundo de los intervalos de transmisión.
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9. El método según la reivindicación 7, en que el terminal de acceso (106) es un primer terminal de acceso del grupo de pares formado por N terminales de acceso (106), en que N \geq 2, y el intervalo de transmisión es dividido en unas porciones primera y segunda, en que el método incluye además:
asignar códigos por división de código de acceso a cada uno de los restantes N-1 terminales de acceso (106) del grupo de pares;
que el primer terminal de acceso (106) del grupo de pares transmite comunicaciones entre pares (110) durante la primera porción del intervalo de transmisión; y
que el primer terminal de acceso (106) del grupo de pares recibe comunicaciones entre pares (110) desde un segundo terminal de acceso (106) del grupo de pares durante el segundo de los intervalos de transmisión por un código asignado al segundo terminal de acceso (106) del grupo de pares.
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10. El método según la reivindicación 8, en que la primera porción es 3/4 del intervalo de transmisión y la segunda porción es 1/4 del intervalo de transmisión.
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11. El método según la reivindicación 1, que comprende además:
recibir una lista de canales desde la red de acceso utilizable para transmisiones entre pares; y
seleccionar el mejor canal de dicha lista de canales para transmisión.
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12. El método según la reivindicación 1, que comprende además:
recibir una lista itinerante preferida de canales utilizable para transmisiones entre pares desde la red de acceso; y
determinar la disponibilidad de un canal entre pares.
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13. El método según la reivindicación 12, en que la determinación de disponibilidad de un canal entre pares comprende:
determinar la disponibilidad de los canales entre pares usando un identificador (ID) de estación de base.
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14. El método según la reivindicación 1, en que formar el valor comprende:
formar el valor concatenando IDs de todos los miembros de un grupo de pares.
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15. Un terminal de acceso (106) para uso en una red de acceso múltiple (100), que comprende:
medios para recibir comandos de control de potencia desde un nodo de acceso (104) de una red celular por una frecuencia de enlace descendente de la red celular; y
medios para recibir (110) comandos de control de potencia desde un segundo terminal de acceso (106) en modo entre pares por una frecuencia de enlace ascendente de la red celular;
medios para ajustar un nivel de potencia de transmisión del terminal de acceso (106) para transmisiones entre pares al segundo terminal de acceso por una frecuencia de enlace ascendente de la red celular, en función de los comandos de control de potencia recibidos desde el nodo de acceso de la red celular.
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16. El terminal de acceso (106) según la reivindicación 15, que comprende además:
medios de transmisión para transmitir comunicaciones por una frecuencia de enlace ascendente del sistema.
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17. El terminal de acceso (106) según la reivindicación 16, en que los segundos medios de recepción incluyen una sección de recepción de diversidad de canales por enlace descendente, una sección de recepción por frecuencia de enlace ascendente, una sección de desmodulación y al menos un conmutador para conectar o bien la sección de recepción de diversidad de canales por enlace descendente o bien la sección de recepción por frecuencia de enlace ascendente a la sección de desmodulación.
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18. El terminal de acceso (106) según la reivindicación 17 que incluye además:
una primera antena (812);
un duplexor (811) que conecta los medios de transmisión y los primeros medios de recepción a la primera antena (812);
una segunda antena (824); y
el por lo menos un conmutador que incluye un primer conmutador (842) para conectar o bien la sección de recepción de diversidad de canales por enlace descendente o bien la sección de recepción por frecuencia de enlace ascendente (844, 830) a la sección de desmodulación y un segundo conmutador (840), que coopera con el primer conmutador (842), para conectar o bien la sección de recepción de diversidad de canales por enlace descendente o bien la sección de recepción por frecuencia de enlace ascendente a la segunda antena (824).
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19. El terminal de acceso (106) según la reivindicación 17 que incluye además:
una primera antena (812);
un duplexor (811) que conecta los medios de transmisión y los primeros medios de recepción a la primera antena (812);
una segunda antena (924) conectada a la sección de recepción de diversidad de canales por enlace descendente;
una tercera antena (934) conectada a la sección de recepción por frecuencia de enlace ascendente; y
el por lo menos un conmutador (940) que incluye un conmutador para conectar o bien la sección de recepción de diversidad de canales por enlace descendente o bien la sección de recepción por frecuencia de enlace ascendente a la sección de desmodulación (944, 930).
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20. El terminal de acceso (106) según la reivindicación 15, que comprende además:
medios para recibir una lista de canales utilizables, utilizable para transmisiones entre pares (110), desde la red de acceso (100); y
medios para seleccionar el mejor canal de dicha lista de canales para transmisión.
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21. El terminal de acceso (106) según la reivindicación 15, que comprende además:
medios para recibir una lista itinerante preferida de canales utilizable para transmisiones entre pares (110) desde la red de acceso (100); y
medios para determinar la disponibilidad de un canal entre pares.
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22. El terminal de acceso (106) según la reivindicación 15, en que los medios para formar el valor comprenden:
medios para formar el valor concatenando IDs de todos los miembros de un grupo de pares.
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23. Un producto de programa de ordenador que comprende código para llevar a cabo un método según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14.
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