ES2346140T3 - Procedimiento para la transmision de datos en funcion de la evolucion en el tiempo de las señales piloto en una estacion receptora. - Google Patents
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Abstract
Procedimiento para la transmisión de datos desde una estación emisora (NodeB) hasta una estación receptora (UE1, UE2) en un sistema de comunicaciones por radio, en el que - la estación emisora (NodeB) utiliza un dispositivo de antenas (AV) que genera un campo electromagnético con una intensidad de campo (E1, E2) que varía con el tiempo en el lugar (P1, P2) de la estación receptora (UE1, UE2), - la estación emisora (NodeB) determina para la transmisión de datos en función de la evolución en el tiempo de la intensidad de campo (E1, E2) en el lugar (P1, P2) de la estación receptora (UE1, UE2) un instante (t1, t2) en el que la misma transmite los datos (D1, D2) a la estación receptora (UE1, UE2), - la estación emisora (NodeB) recibe de la estación receptora (UE1, UE2) antes de la transmisión de datos al menos una información (I1, I2) en base a la cual la misma estima la evolución en el tiempo de la intensidad de campo (E1, E2).
Description
Procedimiento para la transmisión de datos en
función de la evolución en el tiempo de las señales piloto en una
estación receptora.
La invención se refiere a un procedimiento para
la transmisión de datos desde una estación emisora hasta una
estación receptora en un sistema de comunicaciones por radio, así
como a una estación emisora correspondiente.
Los canales de telefonía móvil se caracterizan
por el fenómeno de la propagación multivía. Esto significa que la
señal de radio emitida por una antena emisora, es decir, una señal
modulada sobre una onda electromagnética, se propaga por distintas
vías desde la antena emisora hasta una antena receptora. Llegan así
varias ondas electromagnéticas, cada una de las cuales lleva la
señal, a un receptor y debido a diferencias en los tiempos de
recorrido por las distintas vías se presentan, en función del lugar
del receptor, interferencias constructivas o destructivas de las
ondas electromagnéticas. Se forma así un llamado campo
radioeléctrico estacionario con lugares con condiciones de
recepción especialmente buenas por un lado y agujeros de cobertura
(agujeros de desvanecimiento) por otro lado. Según el lugar de
estancia, pueden por lo tanto ser alimentadas las estaciones de
abonado bien, mal o incluso no ser alimentadas en absoluto.
Cuando tal como es usual en sistemas de
telefonía móvil el receptor se mueve respecto al campo
radioeléctrico, se conocen distintos métodos para solucionar este
problema: Para velocidades pequeñas (aproximadamente < 10 Km/h)
puede utilizarse una regulación rápida de la potencia de emisión.
Para velocidades mayores, puede compensarse la repercusión de los
agujeros de cobertura mediante interleaving (entrelazamiento) de los
datos a transmitir. Estos dos métodos se utilizan por ejemplo en
sistemas de telefonía móvil según el estándar GSM (Global System
for Mobile Communications, sistema global para comunicaciones
móviles) o el UMTS (Universal Mobile Telecommunications System,
sistema universal de telecomunicaciones móviles).
El documento US63598641 da a conocer una unidad
de transmisión CDMA con un conjunto de antenas, transmitiéndose a
través de las distintas antenas distintas señales piloto. Un
receptor CDMA dispone de una unidad para emitir señales de control
de antenas a la unidad de transmisión CDMA, dependiendo las señales
de control de antenas de valores de la potencia de recepción de las
señales piloto recibidas.
Pero si por ejemplo han de recibir datos
estaciones de abonado lentas o incluso inmóviles, por ejemplo
ordenadores portátiles, entonces no pueden utilizarse los métodos
antes citados. En una transmisión de datos prevista en el estándar
UMTS, que se denomina HSDPA (High Speed Downlink Packet Access,
acceso de paquetes de alta velocidad en sentido descendente) deben
no obstante alimentarse en particular estaciones de abonado lentas
e inmóviles con elevadas velocidades de datos. Para ello dimensionan
todas las estaciones de abonado de una célula de radio su canal de
radio y anuncian los valores de medida a la estación de base que
alimenta la célula de radio. Una funcionalidad de planificación que
se encuentra en la estación de base se ocupa de que selectivamente
se asignen recursos de radio a aquellas estaciones de abonado que
tienen un canal de radio especialmente bueno. Las estaciones de
abonado que se encuentran permanentemente en un agujero de
cobertura, quedan de esta manera casi excluidas de la alimentación
por radio, mientras que a las estaciones de abonado con una baja
calidad de su canal de radio, se les asigna un recurso de radio con
menos frecuencia que estaciones de abonado con una buena calidad de
su canal de radio. Se llega así a una distribución asimétrica de los
recursos de radio utilizados para HSDPA. Los métodos antes
mencionados para asegurar una transmisión de radio (regulación de
la potencia de emisión e interleaving) no funcionan entonces, ya que
no está prevista una regulación rápida de la potencia de emisión
para HSDPA y en general sólo se existen bajas velocidades de
abonado.
La invención tiene por lo tanto como tarea
básica indicar un procedimiento ventajoso para la transmisión de
datos desde una estación emisora a una estación receptora en un
sistema de comunicaciones por radio, así como una estación de radio
emisora, con los que pueda evitarse que las estaciones de abonado
fijas queden excluidas de una alimentación por radio y con los que
pueda asegurarse que se realiza una distribución uniforme de los
recursos de radio disponibles entre las estaciones de abonado.
Esta tarea se resuelve con el procedimiento así
como con la estación emisora según las reivindicaciones
independientes.
Ventajosos perfeccionamientos de la invención
son objeto de las reivindicaciones dependientes.
En el procedimiento correspondiente a la
invención para la transmisión de datos desde una estación emisora a
una estación receptora en un sistema de comunicaciones por radio,
utiliza la estación emisora un dispositivo de antena que genera un
campo electromagnético con una intensidad de campo que varía con el
tiempo en el lugar de la estación receptora, y determina para una
transmisión de radio en función de la evolución en el tiempo de la
intensidad de campo en el lugar de la estación receptora un instante
de emisión en el que la misma transmite datos a la estación
receptora.
La estación emisora puede asegurar generando un
campo electromagnético que varía con el tiempo que en el lugar de
la estación receptora no se presenta ningún agujero de cobertura
permanente. Además, puede fijar la estación emisora el momento de
la emisión tal que los datos transmitidos lleguen a la estación
receptora en un instante en el que existe en el lugar de la
estación receptora una intensidad de campo lo más grande posible. Si
existen varias estaciones receptoras en una zona de alimentación
por radio de la estación emisora, entonces puede generarse
evidentemente en cada lugar un campo que varía con el tiempo y por
ello asignarse a todas las estaciones receptoras individualmente un
instante de emisión que posibilite la correspondiente recepción de
datos con una elevada intensidad de campo, es decir, elevada
calidad. Puesto que para todas las estaciones receptoras puede
generarse una intensidad de campo que varíe entre un valor mínimo y
un valor máximo, existen para todas las estaciones receptoras
instantes en los que hay una elevada intensidad de campo en su
emplazamiento. Los recursos de radio, por ejemplo canales de radio
utilizados para HSDPA, pueden por lo tanto distribuirse
uniformemente entre todas las estaciones de abonado en la zona de
alimentación por radio.
La estación emisora conoce la evolución en el
tiempo en el lugar de la estación receptora por ejemplo en base a
la potencia de emisión utilizada juntamente con la posición
geográfica conocida de la estación receptora, así como las
características de las posibles vías de propagación de las ondas
electromagnéticas que generan el campo electromagnético en el lugar
de la estación receptora. En la estación emisora se conoce por
ejemplo una norma de asignación averiguada en base a mediciones o a
modelos teóricos, con la que la estación emisora puede asignar a
cada potencia de emisión una intensidad de campo en el lugar de la
estación receptora (en otras formas de ejecución de la invención,
en determinadas condiciones, también en cada lugar de su zona de
alimentación por radio).
En un perfeccionamiento ventajoso de la
invención, recibe la estación emisora antes de la transmisión de
datos por parte de la estación receptora al menos una información en
base a la cual puede estimar la evolución en el tiempo de la
intensidad del campo. Entonces ya no se necesita una norma de
asignación conocida de antemano en la estación emisora para estimar
la evolución en el tiempo de la intensidad de campo. En lugar de
ello, la evolución en el tiempo se estima en base a la
información.
Es especialmente favorable que de la información
pueda deducirse una calidad de una señal recibida en la estación
receptora en al menos dos instantes. La calidad de la señal recibida
es proporcional a la intensidad de campo en el lugar de la estación
receptora, con lo que a partir de un conocimiento teórico de una
función que describa la evolución en el tiempo de la intensidad de
campo, es decir, el campo electromagnético se modifica
determinísticamente, puede calcularse una estimación de la evolución
en el tiempo de la intensidad de campo en el lugar de la estación
receptora a partir de la calidad de la señal asociada en cada caso a
uno de los dos puntos.
Es ventajoso que el dispositivo de antenas para
generar una intensidad de campo que varíe en el tiempo en el lugar
de la estación receptora esté compuesto por al menos dos antenas
separadas espacialmente, que emiten respectivas ondas
electromagnéticas. Mediante la utilización de distintas frecuencias
para las ondas electromagnéticas, de las que al menos hay dos, en
particular mediante una diferencia de frecuencias de 5 a 50 Hz y/o
mediante la modificación en el tiempo de la posición relativa en
fase de ambas ondas electromagnéticas, se genera, en lugar de un
campo electromagnético estacionario, que por ejemplo sería generado
por una antena única, un llamado campo electromagnético migratorio.
La evolución en el tiempo de la intensidad de campo se conoce así
teóricamente en el lugar de la estación receptora, es decir, la
intensidad de campo se modifica determinísticamente. El período con
el que oscila el campo electromagnético en el lugar de la estación
receptora o bien en cada lugar de la zona de alimentación por radio
de la estación emisora, queda fijado mediante el valor inverso de
la diferencia de frecuencias de las ondas electromagnéticas o bien
mediante aquel tiempo en el que tiene lugar una variación relativa
de fase entre ambas ondas electromagnéticas en 360º. Un período de
50 milisegundos resulta por ejemplo para una diferencia de
frecuencias de 20 Hz. Evidentemente puede generarse también un
campo electromagnético migratorio con un dispositivo de antenas que
presente más de dos antenas y con ello emita más de dos ondas
electromagnéticas con frecuencias y posiciones en fase ajustables en
el dispositivo de antenas.
Además es ventajoso que los datos a transmitir
se modulen sobre las ondas electromagnéticas, de las que al menos
hay dos.
En una configuración preferente de la invención,
el sistema de comunicaciones por radio es un sistema de telefonía
móvil.
La estación emisora correspondiente a la
invención presenta todas las características necesarias para
realizar el procedimiento correspondiente a la invención.
La invención se describirá a continuación más en
detalle en base a un ejemplo de ejecución representado en la
figura.
Sin quedar limitado a ello, se denominará a
continuación a la estación receptora estación de abonado. Una
estación de abonado es por ejemplo un teléfono móvil o también un
dispositivo móvil o fijo para transmitir datos de imagen y/o
sonido, para el envío de fax, de SMS (Short Message System, servicio
de mensajes cortos), de e-mail y para el acceso a
Internet. Se trata así de una unidad emisora y/o receptora general
de un sistema de comunicaciones por
radio.
radio.
Sin quedar limitados por ello, se denomina a
continuación a una estación emisora estación de base.
La invención puede utilizarse ventajosamente en
cualesquiera sistemas de comunicaciones por radio. Bajo sistemas de
comunicaciones por radio se entienden sistemas en los que se realiza
una transmisión de datos entre estaciones a través de una interfaz
de aire. La transmisión de datos puede realizarse tanto
bidireccional como también unidireccionalmente. Sistemas de
comunicaciones por radio son en particular cualesquiera sistemas de
telefonía móvil por ejemplo según el estándar GSM o el estándar
UMTS. También deben entenderse bajo sistemas de comunicaciones por
radio futuros sistemas de telefonía móvil, por ejemplo de la cuarta
generación.
A continuación se describirá la invención en
base al ejemplo de un sistema de telefonía móvil según el estándar
UMTS, pero sin quedar limitados a ello.
En la figura se representa esquemáticamente una
estación de base NodeB. La estación de base NodeB está conectada
con una red fija mediante líneas o enlaces por radio no
representados mediante estaciones intercaladas, por ejemplo
controladores de la red de radio (RNC: Radio Network Controller). La
estación de base NodeB presenta un dispositivo de antenas AV con
dos antenas A1, A2, así como una unidad de control P para controlar
el dispositivo de antenas AV. Para transmitir datos envía la
estación de base NodeB con cada una de ambas antenas A1, A2
respectivas ondas electromagnéticas con una frecuencia portadora.
Las frecuencias portadoras de ambas antenas A1, A2 se diferencian
por ejemplo en 5 a 50 Hz.
Debido a la diferencia de frecuencias entre
ambas ondas electromagnéticas, aparece en una zona de alimentación
por radio FB de la estación de base NodeB, en lugar de un campo
electromagnético estacionario, que por ejemplo puede ser generado
por una única antena, un llamado campo electromagnético migratorio,
es decir, el campo magnético varía con el tiempo en cada lugar en
la zona de alimentación por radio FB. El periodo con el que varía
el campo electromagnético en un punto dentro de la zona de
alimentación por radio FB de la estación de base NodeB, corresponde
entonces al valor inverso de la diferencia de frecuencias entre las
ondas electromagnéticas de ambas antenas, A1, A2.
En lugar de operar con dos frecuencias
portadoras ligeramente diferentes, puede operar la estación de base
NodeB, evidentemente, ambas antenas A1, A2 también con una
frecuencia portadora común. Para generar en este caso igualmente un
campo eléctrico migratorio, se modifica la posición en cuanto a fase
entre las ondas electromagnéticas de ambas antenas A1, A2 a lo
largo del tiempo. Una variación en el tiempo de la posición en fase
en 7,2º por milisegundo da como resultado por ejemplo una variación
de fase de 360º en 50 milisegundos. Esta variación de fase es
equivalente a una diferencia de frecuencias entre ambas ondas
electromagnéticas de 20 Hz para una posición en fase constante.
La estación de base NodeB envía una señal piloto
modulada sobre ambas frecuencias portadoras, por ejemplo sobre el
llamado CPICH (Common Pilot Channel, canal piloto común), que puede
ser recibida por todas las estaciones receptoras dentro de la zona
de alimentación por radio FB de la estación de base NodeB. Una
primera estación de abonado UE1, que se encuentra en un primer
lugar P1, recibe la señal piloto con una primera intensidad de
campo E1 que varía con el tiempo. Esto se representa mediante los
caracteres E1(P1,t), es decir, la primera intensidad de
campo E1 es una función del primer lugar P1 y del tiempo t. Una
segunda estación de abonado UE2 que se encuentra en un segundo
lugar P2 recibe igualmente la señal piloto con una segunda
intensidad de campo E2. La representación de la segunda intensidad
de campo E2 en función del lugar y del tiempo en la figura se
realiza de la misma manera que para la primera intensidad de campo
E1.
El valor máximo de ambas intensidades de campo
E1, E2 en ambos lugares P1, P2 depende de la distancia de la
primera y segunda estación de abonado UE1, UE2 respectivamente a la
estación de base NodeB, así como de las vías de propagación y de la
atenuación de la señal de las ondas electromagnéticas que llegan a
los lugares P1, P2. El periodo con el que oscilan ambas
intensidades de campo E1, E2 en ambos lugares P1, P2 es el mismo en
ambos lugares P1, P2 y corresponde al valor inverso de la diferencia
de frecuencias DF de ambas ondas portadoras. La evolución en el
tiempo de las intensidades de campo E1, E2 de las ondas portadoras
superpuestas en ambos lugares P1, P2 se representa esquemáticamente
en la figura.
Ambas estaciones de abonado UE1, UE2 determinan
en cada caso en un primer instante t1', t2' y en un segundo
instante t1'', t2'' la calidad de la señal piloto recibida. Al
respecto se trata por ejemplo de una relación de potencias
señal/ruido. Ambas estaciones de abonado UE1, UE2 envían a
continuación respectivas informaciones I1, I2, de las que puede
deducirse la calidad de la correspondiente señal piloto recibida en
los correspondientes instantes t1', t1'' y t2', t2'',
respectivamente en la estación de base NodeB. La estación de base
NodeB conoce la diferencia de frecuencias DF entre ambas antenas
A1, A2 y por lo tanto el periodo con el que varía en el tiempo la
intensidad de campo en cualesquiera lugares de la zona de
alimentación por radio FB. La estación de base NodeB estima por lo
tanto en base a la calidad de la correspondiente señal piloto
conocida en los dos instantes t1', t1'' y t2', t2'' respectivamente
la evolución en el tiempo de la primera intensidad de campo E1 en
el primer lugar P1, así como la evolución en el tiempo de la segunda
intensidad de campo E2 en el segundo lugar P2. A continuación
determina la estación de base NodeB para la primera estación de
abonado UE1 un primer instante de envío t1, en el que la misma
transmite datos D1, por ejemplo mediante HSDPA sobre un primer canal
de tráfico (TCH: Traffic Channel) a la primera estación de abonado
UE1. Ambas antenas A1, A2 operan evidentemente con las mismas
frecuencias portadoras que antes, así como la misma diferencia de
frecuencias DF que antes, para la transmisión de la señal piloto
sobre el CPICH. Evidentemente puede transmitirse la señal piloto
también sobre el mismo canal que los primeros datos D1. Por ejemplo
puede utilizarse en ambos casos el CPICH o el primer canal de
tráfico. En vez de una señal piloto, puede transmitir la estación de
base NodeB también datos sobre un canal de tráfico a ambas
estaciones de abonado UE1, UE2. Para estos datos puede determinarse
entonces una calidad de recepción en al menos dos instantes, para a
continuación estimar la evolución en el tiempo de la primera y
segunda intensidad de campo E1, E2 en ambos lugares P1, P2 y
determinar en cada caso los instantes de emisión para las
siguientes transmisiones de datos.
El primer instante t1 está elegido tal que en un
primer instante de recepción con el valor t1 + \Deltat1 exista un
valor lo más grande posible para la intensidad de campo E1 en el
primer lugar P1. Idealmente el instante de recepción es el instante
en el que la intensidad de campo en el primer lugar P1 es máxima. De
la misma manera que se ha descrito antes, determina la estación de
base NodeB un segundo instante de emisión t2 en el que la misma
transmite segundos datos D2 a la segunda estación de abonado UE2.
Los segundos datos D2 son recibidos en la segunda estación de
abonado UE2 en un segundo instante de recepción con el valor t2 +
\Deltat2, en el que en el segundo lugar P2 existe igualmente una
segunda intensidad de campo E2 lo más grande posible.
Mediante los correspondientes campos
electromagnéticos E1, E2 que varían con el tiempo en los lugares P1,
P2 de ambas estaciones de abonado UE1, UE2, queda asegurado que
ninguna de ambas estaciones de abonado UE1, UE2 puede encontrarse
en un agujero de cobertura permanente. Además, cuando se encuentran
otras estaciones de abonado en su zona de alimentación por radio
FB, la estación de base NodeB puede estimar para todas las
estaciones de abonado su respectiva evolución en el tiempo de la
intensidad de campo en el correspondiente lugar y con ello
distribuir los recursos de radio de que la misma dispone, por
ejemplo los canales de radio disponibles para transmisiones por
radio mediante HSDPA, uniformemente entre todas las estaciones de
abonado.
Los recursos de radio son por ejemplo la
potencia de emisión o los intervalos de emisión, así como los
códigos de expansión y/o códigos de aleatorización que se utilizan
para separar los distintos canales y/ o estaciones de abonado sobre
una interfaz de radio.
Ambas estaciones de abonado de la figura se
encuentran en este ejemplo de ejecución estacionariamente en el
primer y segundo lugar P1, P2 respectivamente. Evidentemente puede
utilizarse también la invención ventajosamente cuando ambas
estaciones de abonado se mueven.
Otra ventaja de la invención consiste en que el
flujo de datos total de todas las estaciones de abonado en la zona
de alimentación por radio FB se maximiza debido a la distribución
uniforme de los recursos de radio disponibles entre todas las
estaciones de abonado. Además puede elegir la estación de base el
instante de emisión tal que se minimice el tiempo de retardo en la
transmisión de paquetes de datos, que resulta debido a la
memorización intermedia en la estación de base NodeB.
Claims (9)
1. Procedimiento para la transmisión de datos
desde una estación emisora (NodeB) hasta una estación receptora
(UE1, UE2) en un sistema de comunicaciones por radio, en el que
- -
- la estación emisora (NodeB) utiliza un dispositivo de antenas (AV) que genera un campo electromagnético con una intensidad de campo (E1, E2) que varía con el tiempo en el lugar (P1, P2) de la estación receptora (UE1, UE2),
- -
- la estación emisora (NodeB) determina para la transmisión de datos en función de la evolución en el tiempo de la intensidad de campo (E1, E2) en el lugar (P1, P2) de la estación receptora (UE1, UE2) un instante (t1, t2) en el que la misma transmite los datos (D1, D2) a la estación receptora (UE1, UE2),
- -
- la estación emisora (NodeB) recibe de la estación receptora (UE1, UE2) antes de la transmisión de datos al menos una información (I1, I2) en base a la cual la misma estima la evolución en el tiempo de la intensidad de campo (E1, E2).
\vskip1.000000\baselineskip
2. Procedimiento según la reivindicación 1, en
el que de la información (I1, I2) puede deducirse una calidad de una
señal recibida por la estación receptora en al menos dos instantes
(t1', t1'', t2', t2'').
3. Procedimiento según una de las
reivindicaciones precedentes, en el que
- el dispositivo de antenas (AV), para generar una intensidad de campo (E1, E2) que varía en el tiempo en el lugar (P1, P2) de la estación receptora (UE1, UE2), está compuesto por al menos dos antenas (A1, A2) separadas espacialmente, que emiten respectivas ondas electromagnéticas.
\vskip1.000000\baselineskip
4. Procedimiento según la reivindicación 3, en
el que
- las ondas electromagnéticas tienen frecuencias distintas.
\vskip1.000000\baselineskip
5. Procedimiento según la reivindicación 3 ó 4,
en el que
- las frecuencias de las ondas electromagnéticas, de las que al menos hay dos, se diferencian en 5 a 50 Hz.
\vskip1.000000\baselineskip
6. Procedimiento según la reivindicación 3, 4 ó
5, en el que
- la posición relativa de fase de las ondas electromagnéticas, de las que al menos hay dos, varía en el tiempo.
\vskip1.000000\baselineskip
7. Procedimiento según la reivindicación 3, 4, 5
ó 6, en el que
- los datos a transmitir (D1, D2) se modulan sobre las ondas electromagnéticas, de las que al menos hay dos.
\vskip1.000000\baselineskip
8. Procedimiento según una de las
reivindicaciones precedentes, en el que
- el sistema de comunicaciones por radio es un sistema de telefonía móvil.
\vskip1.000000\baselineskip
9. Estación emisora (NodeB)
- -
- con un dispositivo de antenas (AV) para generar un campo electromagnético con una intensidad de campo (E1, E2) que varía en el tiempo en el lugar (P1, P2) de una estación receptora (UE1, UE2),
- -
- con una unidad de control (P) para determinar un instante de emisión (t1, t2) para una transmisión de datos en función de la evolución en el tiempo de la intensidad de campo (E1, E2) en el lugar (P1, P2) de la estación receptora (UE1, UE2) y
- -
- con medios (AV) para transmitir los datos (D1, D2) a la estación receptora (UE1, UE2) en el instante de emisión (t1, t2), recibiendo la estación emisora de la estación receptora (UE1, UE2) antes de la transmisión de los datos al menos una información (I1, I2) en base a la cual estima la misma la evolución en el tiempo de la intensidad de campo (E1, E2).
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