ES2353731T3 - Procedimientos y aparatos de control de carga en un sistema de comunicaciones. - Google Patents

Abstract

Un aparato de comunicaciones (100) que comprende: una pluralidad de estaciones transceptoras base (104, 106, 108), teniendo cada una un canal de control asociado con ella; y un repetidor no terrestre (120) que tiene una primera antena (118) configurada para recibir información desde una pluralidad de estaciones transceptoras base y una segunda antena (122) configurada para proyectar un haz (124) sobre la tierra; en el que el haz incluye el canal de control desde cada uno de la pluralidad de estaciones transceptoras base y cada uno de los canales de control tiene un canal de acceso asociado con el mismo y en el que cada uno de los canales de control tiene asignada una lista de canales de acceso (210, 220, 230, 310, 320, 330), estando configurado el aparato para modificar dichas asignaciones de clases de acceso para influir en una carga relativa entre canales de acceso.

Description

Campo de la invención

La presente invención se refiere en general a sistemas de comunicaciones y, en particular, al control de la carga en sistemas de comunicaciones. 5

Antecedentes de la invención

Los sistemas de comunicaciones celulares tienen capacidades variadas. Algunas áreas servidas por servicios celulares fijos tienen una cobertura limitada. Otras no están servidas en absoluto por servicios celulares fijos. Típicamente, cuando se desea más capacidad en áreas con cobertura existente, los emplazamientos de células existentes se dividen en un número de sectores más grande. Los sectores adicionales pueden reutilizar 10 recursos tales como los canales de frecuencia, pero están limitados geográficamente a las áreas que rodean los emplazamientos de células existentes. Cuando aumenta la demanda a una distancia de los emplazamientos de células existentes, se pueden instalar emplazamientos de células adicionales. Estos enfoques para el aumento de la capacidad llevan tiempo, en parte debido a que se necesita añadir equipamiento y puede ser necesario asegurar los emplazamientos de células adicionales y puede que se necesite construir torres. 15

Los emplazamientos de células y sectores se pueden modificar también para distribuir uniformemente la carga de las llamadas entre ellos. Esto puede ser deseable cuando diferentes emplazamientos y sectores de células dentro de los emplazamientos de células experimentan diferentes cargas. Por ejemplo, los emplazamientos de células adyacentes pueden tener cargas de llamadas ampliamente variables en base a su localización relativa. Si una está más cercana a un área o autopista densamente poblada, puede experimentar un volumen de llamadas 20 más alto. Se pueden aliviar las cargas altas de llamadas en una célula o un sector de una célula mediante la adición de una célula adicional o mediante la división de una célula existente en un número más grande de sectores. Ambas de estas técnicas requieren típicamente equipos adicionales y tiempo de instalación.

El documento US 5.790.939 desvela un procedimiento y sistema para la sincronización de la transmisión de tramas TDMA en un sistema de comunicación móvil por satélite. El procedimiento de sincronización de los 25 tiempos de una trama transmitida en un sistema de comunicación móvil por satélite comprende las etapas de la emisión de un desplazamiento de los tiempos de trama desde un satélite a un terminal móvil que tenga un temporizador, la recepción en el terminal móvil de la información del desplazamiento de los tiempos de trama transmitida por el satélite y el ajuste del temporizador en el terminal móvil en base a la información del desplazamiento de los tiempos. 30

El documento WO 97/19525 A desvela un procedimiento y un aparato para el acceso a un sistema de comunicaciones que se basa en el uso de probabilidades de acceso variables para los abonados o los mensajes de prioridad variable. Una entidad de infraestructura del servicio determina las probabilidades de acceso en respuesta a parámetros del sistema conocidos como la tasa actual de intentos de acceso para cada clase de prioridad de usuario/mensaje. 35

El documento US 5.774.790 desvela un sistema celular de radio móvil que comprende células divididas en P sectores teniendo cada uno su propia base de tiempos. El sistema usa el acceso múltiple por división de tiempo y en consecuencia la transmisión se efectúa en ráfagas transmitidas cada una durante una ranura de tiempo o ranura de canal de tiempo, de categoría predeterminada con relación a una referencia de la base de tiempos del sector afectado. 40

En consecuencia, existe una necesidad significativa de procedimientos y aparatos para proporcionar servicios celulares separados una distancia de emplazamientos de células existentes y para la modificación y distribución de la carga entre los diferentes recursos de comunicaciones.

La invención se hace notar con particularidad en las reivindicaciones adjuntas.

Breve descripción de los dibujos 45

Sin embargo, puede derivarse una comprensión más completa de la presente invención con referencia a la descripción detallada y las reivindicaciones cuando se considera en conexión con las figuras, en las que los números de referencia similares se refieren a elementos similares a lo largo de las figuras, y en las que:

la FIGURA 1 muestra un diagrama de un sistema de comunicaciones de acuerdo con una realización preferida de la presente invención; 50

la FIGURA 2 muestra una lista de asignaciones de clases de acceso de acuerdo con una realización de la presente invención;

la FIGURA 3 muestra una lista de asignaciones de clases de acceso de acuerdo con otra realización de la presente invención;

la FIGURA 4 muestra una línea de tiempo de las ventanas de tiempo de recepción de una estación 55 transceptora base de acuerdo con una realización preferida de la presente invención;

la FIGURA 5 muestra la huella de un haz de acuerdo con una realización preferida de la presente invención;

la FIGURA 6 es un diagrama de flujo de un procedimiento para influir en la carga relativa de una pluralidad de canales de acceso en un haz simple de acuerdo con una realización de la presente invención;

la FIGURA 7 es un diagrama de flujo de un procedimiento para influir en la carga relativa en una pluralidad de canales de acceso en un haz simple de acuerdo con otra realización de la presente invención; y

la FIGURA 8 es un diagrama de flujo de un procedimiento para influir en la carga relativa en una pluralidad 5 de estaciones transceptoras base de acuerdo con una realización preferida de la presente invención.

Descripción detallada de los dibujos

En la descripción detallada a continuación, se hace referencia a los dibujos adjuntos que muestran, a modo de ilustración, realizaciones específicas en las que se puede practicar la invención. Se ha de entender que se pueden utilizar otras realizaciones y se pueden realizar cambios estructurales sin separarse del ámbito de la presente 10 invención.

Los procedimientos y aparatos de la presente invención proporcionan un mecanismo eficiente para proporcionar servicios de comunicaciones celulares usando un transceptor transportado por aire. El transceptor transportado por aire proyecta un haz sobre la tierra, y las unidades de comunicación dentro del haz pueden comunicar con él. La huella creada por el haz puede ser grande, especialmente cuando el ángulo de elevación desde la huella al 15 transceptor transportado por aire es pequeño. Se solapan múltiples sectores celulares en un haz simple y se usan diversos procedimientos y aparatos de reparto de la carga para distribuir la carga de llamadas entre los sectores.

Se usan múltiples estaciones transceptoras base, una para cada sector, para proporcionar canales de comunicaciones celulares dentro de la huella del haz. Se usan también múltiples canales de control y canales de acceso. El reparto de la carga entre los canales de acceso se proporciona mediante la asignación de clases de acceso 20 a los canales de control. Cada unidad de comunicación tiene asignado una clase de acceso. Las unidades de comunicación realizan solicitudes de servicio sobre los canales de acceso que están asociados con los canales de control que tienen las clases de acceso correspondientes habilitadas. Las asignaciones de clases de acceso se pueden modificar para influir en la carga relativa de los canales de acceso.

En una realización, el reparto de carga entre las estaciones transceptoras base se realiza mediante la 25 asignación a cada una de un desplazamiento de tiempo. El desplazamiento de tiempo determina una localización en el tiempo de una ventana de tiempo de recepción en la que la estación transceptora base supervisa los canales de acceso para una solicitud de llamada. Cuando la huella del haz es grande, cada estación transceptora base supervisa una parte de la huella. Las estaciones transceptoras base con desplazamientos pequeños supervisan partes más cercanas y las estaciones transceptoras base con desplazamientos más grandes supervisan partes más alejadas. Las 30 ventanas de tiempo de recepción pueden solaparse y los desplazamientos de tiempo se pueden modificar para alterar el tamaño de las regiones de solape. Las llamadas a y desde las unidades de comunicación en las regiones de solape se pueden transferir desde una estación transceptora base a otra para distribuir la carga de llamadas.

Volviendo ahora a los dibujos en los que los caracteres de referencia similares indican elementos que se corresponden a través de las varias vistas, se dirige primero la atención a la FIGURA 1. La FIGURA 1 muestra un 35 diagrama de un sistema de comunicaciones de acuerdo con una realización preferida de la presente invención. El sistema 100 incluye una aeronave 120 que tiene antenas 118 y 122. La aeronave 120 comunica con los equipos de tierra 101 sobre un enlace de comunicaciones 116. La aeronave 120 también comunica con unidades de comunicaciones celulares tales como la unidad 128 que usa el haz de antena 124. La aeronave 120 lleva una carga útil que incluye las antenas 118 y 122, amplificadores de radiofrecuencia (RF), convertidores de RF y posiblemente 40 convertidores analógico a digital (A/D) y digital a analógico (D/A). Las antenas de la carga útil pueden ser antenas de elementos múltiples desfasados, de bocina, de reflectores, antenas planas o similares. La carga útil incluye también equipos de cálculo que funcionan para controlar las antenas como los convertidores y otros equipos de la carga útil.

Como se usa en el presente documento, la expresión “unidad de comunicación” significa un equipo portátil, móvil o fijo de comunicaciones que envía y/o recibe información a través de un enlace inalámbrico a y/o desde un 45 transceptor, receptor y/o transmisor del sistema 100. Una unidad de comunicación puede ser, por ejemplo, un teléfono celular, un dispositivo de busca, una radio, un terminal de ordenador o cualquier otro dispositivo electrónico o de red que envíe y/o reciba datos a través del enlace inalámbrico.

La aeronave 120 proporciona servicios de comunicaciones celulares para las unidades de comunicación dentro del haz 124. Las unidades de comunicación dentro del haz 124 puede estar dentro en la región 126 sobre la 50 tierra o en el aire. Por facilidad de la explicación, los procedimientos y los aparatos de la presente invención se describen como teniendo unidades de comunicación sobre la superficie de la tierra. En una realización, la aeronave 120 sirve como un repetidor en el cielo de una red celular. La aeronave 120 recibe las comunicaciones celulares desde las unidades de comunicación en el haz 124 y las repite hacia el equipo en tierra 101. De la misma manera, la aeronave recibe las comunicaciones desde el equipo en tierra 101 a través del enlace 116 y las repite hacia las 55 unidades de comunicación en el haz 124.

En una realización preferida, el haz 124 incluye señales celulares compatibles con las unidades de comunicación celulares estándar. Por ejemplo, el haz 124 puede incluir señales que soporten un acceso múltiple por división de tiempo (TDMA, por ejemplo IS-136, GSM), acceso múltiple por división de código (CDMA; por ejemplo IS-95) o cualquier otro tipo de protocolo digital o analógico. En otras realizaciones, el haz 124 incluye señales compatibles con el Servicio de Comunicaciones Personal (PCS) en la banda de 1900 MHz o con la Red Mejorada Digital Integrada (IDEN). El sistema de comunicaciones 100 se puede usar también para sistemas celulares de la tercera generación como el Sistema de Telecomunicaciones Móviles Universal (UMTS) o CDMA-2000 así como sistemas de datos de 5 banda ancha tales como los Sistemas de Distribución Multipunto Locales (LMDS).

Como se ha descrito previamente, la aeronave 120 sirve como un repetidor para proporcionar servicios celulares desde los equipos en tierra 101 a la región 126. La aeronave 120 puede ser, por ejemplo, un aeroplano, un helicóptero, un globo, un dirigible o cualquier vehículo aéreo pilotado o sin piloto, de alas fijas, de alas giratorias o más ligero que el aire que sea capaz de llevar una carga útil. En una realización preferida, la aeronave 120 es un aeroplano 10 de alas fijas.

El equipo en tierra 101 incluye las estaciones transceptoras base (BTS) 104, 106 y 108 y los equipos de conversión en tierra 112. Las BTS 104, 106 y 108 se acoplan a la oficina de conmutación de móviles (MSO) 102, que está acoplada a otras redes (no mostrados), tales como la red telefónica conmutada pública (PSTN). En algunas realizaciones, las BTS 104, 106 y 108 se acoplan también al controlador de BTS 110. En estas realizaciones, el 15 controlador de BTS 110 supervisa la carga de llamadas para cada BTS acoplada al mismo y les asigna las llamadas en consecuencia.

El equipo de tierra 101 incluye también el equipo de conversión de tierra (GCE) 112. El GCE 112 convierte las señales celulares de formato terrestre recibidas de las BTS 104, 106 y 108 a una frecuencia adecuada para la transmisión a la aeronave 120. En una realización, el GCE 112 convierte hacia arriba señales de 800 MHz recibidas de 20 las BTS a la banda C para la transmisión a la aeronave 120 y convierte hacia abajo las señales de la banda C recibidas de la aeronave 120 y las envía a las BTS. En esta realización, la carga útil sobre la aeronave 120 incluye un repetidor que convierte de la banda C a la banda de 800 MHz.

Unas BTS similares a las mostradas en la FIGURA 1 se usan comúnmente en los sistemas celulares terrestres. Cuando las BTS se usan en aplicaciones terrestres, cada una da servicio típicamente a un sector de una 25 célula. Cuando se desea un aumento en la capacidad, se puede subdividir una célula en un número mayor de sectores y cada nuevo sector puede ser servido por una BTS adicional, aumentando de ese modo la capacidad del sistema. En estas aplicaciones, los sectores dan servicio geográficamente a áreas distintas, normalmente con forma de cuña que emanan radialmente desde un emplazamiento de célula.

Por el contrario, diversas realizaciones de la presente invención emplean múltiples BTS para aumentar la 30 capacidad en un área geográfica común. Por ejemplo, en la realización mostrada en la FIGURA 1, las BTS 104, 106 y 108 comunican cada una con unidades de comunicación celulares en el haz 124. El haz 124 cubre la región 126 sobre la superficie de la tierra y cada una de las BTS 104, 106 y 108 son igualmente capaces de enviar y recibir señales a las unidades de comunicación de toda la región 126. El equipo de tierra 101 se muestra que tiene tres BTS. Algunas realizaciones tienen más de tres y algunas tienen menos. El número de BTS empleadas determina un número de 35 “sectores” usados en el haz 124. El término “sectores” usado en este contexto no se refiere a áreas separadas geográficamente servidas por un emplazamiento de célula terrestre, sino más bien se refiere a una entidad lógica usada para aumentar la capacidad de llamadas. Por ejemplo, en la realización de la FIGURA 1, tres sectores (correspondientes a las tres BTS) dan servicio todos a la misma área geográfica, concretamente la región 126. En una realización con una cuarta BTS en el equipo de tierra 101, darían servicio a la región 126 cuatro sectores. 40

Cada BTS tiene múltiples recursos que están sometidos a limitaciones de capacidad. Por ejemplo, cada BTS es capaz de transportar un número máximo de llamadas celulares. Cuando se excede este número máximo de llamadas, las llamadas se omiten o se deniegan. También por ejemplo, cada BTS típicamente tiene un canal de acceso y un canal de control. El canal de acceso emite información a las unidades de comunicación, que entonces solicitan canales de tráfico a través de los canales de acceso. 45

En los sistemas celulares terrestres que tienen sectores que dan servicio a áreas geográficas separadas, las unidades de comunicación reciben típicamente un único canal de control mucho más fuerte que cualquier otro y que determina con qué sector (y con qué BTS) comunica la unidad de comunicación. La unidad de comunicación solicita el servicio a través del canal de acceso correspondiente al sector y la correspondiente BTS da servicio a la solicitud.

Algunos sistemas celulares terrestres, tal como aquellos compatibles con IS-136, utilizan “clases de acceso” 50 para controlar la carga en los canales de acceso. Las clases de acceso se usan en los sistemas celulares como un medio de control del flujo en la interfaz de abonado. En GSM e IS-136, se usa un esquema por el que se asignan diez clases de acceso a los usuarios corrientes y se usan unas pocas clases de acceso para otros usuarios distintos de los corrientes. Cada unidad de comunicación tiene asignada una clase de acceso. El canal de control emite una lista de clases de acceso “habilitadas” y sólo las unidades de comunicación con clases de acceso que están en la lista tienen 55 permitido solicitar el servicio a través del canal de acceso. Cuando la carga en el canal de acceso alcanza un nivel predeterminado, se retira una clase de acceso de la lista, denegando de modo efectivo el servicio a las unidades de comunicación que tengan esa clase de acceso asignada. Esto mantiene la carga en el canal de acceso en un nivel aceptable.

Los canales de acceso y los canales de control en el sistema de comunicaciones 100 funcionan de modo diferente que en el ejemplo celular terrestre anterior, en parte porque se asignan múltiples sectores al mismo haz y por lo tanto sirven a la misma área geográfica. En algunas realizaciones, cada canal de acceso se asocia con un canal de control y la lista de clases de acceso se usa para influir en la carga relativa en los canales de acceso. En otras 5 realizaciones, se asocia un único canal de control con múltiples canales de acceso y las unidades de comunicación son libres de seleccionar cualquiera de los múltiples canales de acceso. En estas realizaciones, la carga relativa de las BTS se puede influir mediante la acción de un controlador de BTS.

La FIGURA 2 muestra una lista de asignaciones de clase de acceso de acuerdo con una realización de la presente invención. La tabla 200 muestra listas de las clases de acceso habilitadas para cada una de las BTS 104, 106 10 y 108 (FIGURA 1). La lista 210 corresponde al canal de control uno, que a su vez corresponde a la BTS 104, y las listas 220 y 230 corresponden de una forma similar a las BTS 106 y 108 respectivamente.

En la realización mostrada en la FIGURA 2, se asigna un subconjunto diferente de clases de acceso a cada sector. El conjunto total de clases de acceso incluye las clases de acceso uno a diez, el conjunto total se divide en subconjuntos únicos y cada subconjunto se asigna a un sector diferente. Por ejemplo, el canal de control uno se asigna 15 a una lista de clases de acceso que incluye las clases de acceso uno a tres, el canal de control dos se asigna a las clases de acceso cuatro a seis y el canal de control tres se asigna a las clases de acceso siete a diez.

Las asignaciones de clases de acceso mostradas en la tabla 200 corresponden a un sistema que tiene tres sectores y diez clases de acceso. En otras realizaciones, existen más de tres sectores y existen más de diez clases de acceso. En aún otras realizaciones, existen menos de tres sectores y existen menos de diez clases de acceso. Pueden 20 existir cualquier número de sectores y de clases de acceso en combinación sin separarse del ámbito de la presente invención.

Una unidad de comunicación dentro del haz 124, tal como la unidad 128, recibe los tres canales de control y las listas asociadas de clases de acceso habilitadas. Cuando se desea un servicio celular, la unidad de comunicación solicita un canal de tráfico, o “servicio”, a través del canal de acceso correspondiente al canal de control que tiene la 25 clase de acceso habilitada. Por ejemplo, si a la unidad 128 se le asigna la clase de acceso cinco, la unidad 128 solicitará el servicio a través del canal de acceso dos porque la clase de acceso cinco sólo está habilitada en el canal de control dos. De la misma manera, si a la unidad 128 se le asigna la clase de acceso tres, solicitará el servicio a través del canal de acceso uno y si a la unidad 128 se le asigna la clase de acceso siete, solicitará el servicio a través del canal de acceso tres. Como resultado de la distribución de las asignaciones de clases de acceso a través de 30 diversos sectores, se distribuye también la carga en los canales de acceso.

En una realización, el controlador de BTS 110 (FIGURA 1) realiza la asignación de clases de acceso a cada una de las BTS 104, 106 y 108. El controlador de BTS 110 mide la carga en todas las BTS dentro del sistema y realiza las asignaciones de clases de acceso en consecuencia. Si un canal de acceso se sobrecarga antes que otro, el controlador de BTS 110 puede retirar una asignación de clase de acceso del canal de control correspondiente y 35 reasignarla a otro sector, más ligeramente cargado. Por ejemplo, en la realización de la FIGURA 2, si el canal de acceso del sector tres se sobrecarga, la clase acceso diez se puede reasignar o bien al sector uno o bien al sector dos. El controlador de BTS 110 puede retirar también una clase acceso de cualquier canal de control sin reasignarla cuando la carga total es demasiado grande.

En otra realización, el controlador de BTS 110 no existe y las asignaciones de clases de acceso mostradas en 40 la tabla 200 se mantienen por parte de cada BTS. Cada BTS mantiene su propia lista de clases de acceso y retira clases de acceso cuando tienen lugar condiciones de sobrecarga.

La FIGURA 3 muestra una lista de asignaciones de clase de acceso de acuerdo con otra realización de la presente invención. La tabla 300 muestra las listas de clases de acceso 310, 320 y 330, que corresponden a las BTS 104, 106 y 108, respectivamente. En la realización mostrada en la FIGURA 3, a cada sector se asigna una lista 45 completa de clases de acceso en un orden de prioridad diferente. El conjunto completo de clases de acceso incluye las clases de acceso una a diez. Al sector uno se le asigna el conjunto completo teniendo la clase de acceso uno la prioridad más alta, al sector dos se le asigna el conjunto completo teniendo la clase de acceso cuatro la prioridad más alta y al sector tres se le asigna el conjunto completo teniendo la clase de acceso siete la prioridad más alta.

En esta realización, cada BTS puede controlar independientemente su lista de acceso asociada. Cuando tiene 50 lugar una condición de sobrecarga en el sector, la BTS correspondiente puede retirar una clase de acceso en orden de prioridad inverso. Por ejemplo, si el canal de acceso uno experimenta una condición de sobrecarga, se puede retirar la clase de acceso diez de la lista 310. Debido a que cada uno de los sectores tiene clases de acceso asignadas en órdenes de prioridad diferente, cuando cada uno retira clases de acceso, la carga tiende a distribuirse uniformemente a través de todos los sectores. 55

Como se puede ver en la tabla 300, durante períodos de carga elevada, ciertas clases de acceso serán completamente retiradas de las listas de clases de acceso antes que otras. Por ejemplo, la clase de acceso tres será retirada antes que la clase de acceso uno y la clase acceso seis será completamente retirada antes que la clase acceso cuatro. En algunas realizaciones, las clases de acceso se agrupan en categorías para permitir un tratamiento de la prioridad más uniforme entre estas clases de acceso. Por ejemplo, en el canal de control uno, la clase acceso uno, dos y tres se pueden categorizar como primarias dentro del canal de control uno. De la misma manera, las clases de acceso cuatro, cinco y seis se pueden categorizar como primarias en el canal de control dos y las clases de acceso siete, ocho, nueve y diez se pueden categorizar como primarias en el canal de control tres. Todas las demás clases de 5 acceso se pueden categorizar a continuación como secundarias. En una realización, dentro de cada canal de control, las clases de acceso secundarias se retiran en orden de prioridad inverso, como se ha explicado anteriormente y a continuación las clases de acceso primarias se retiran en un orden aleatorio, asegurando de este modo un tratamiento de las prioridades globales incluso más uniforme.

Como se ha descrito anteriormente, cada BTS puede implementar el reparto de carga de modo autónomo y el 10 controlador de BTS 110 (FIGURA 1) no es necesario. Esto puede ser útil en parte ya que las configuraciones de estaciones terrestres celulares existentes que no incluyen un controlador de BTS se pueden utilizar para la presente invención con poca o ninguna modificación. En algunas realizaciones, se puede usar el software en cada BTS para establecer las listas de clases de acceso iniciales, repartir la carga de control dentro de cada sector mediante el control de las clases de acceso de reparto de carga y proporcionar un control de la sobrecarga retirando las clases de acceso 15 de reparto de carga y usando las clases de acceso de sobrecarga para controlar la carga.

La FIGURA 4 muestra una línea de tiempo de las ventanas de tiempo de recepción de una estación transceptora base de acuerdo con una realización preferida de la presente invención. La línea de tiempo 400 muestra la notificación de acceso 410 a la BTS en el momento cero. En una realización, la notificación de acceso 410 a la BTS corresponde a los canales de control uno a tres emitiendo la lista de las clases de acceso. En otras realizaciones, la 20 notificación de acceso 410 a la BTS corresponde a una emisión de un único canal de control. La línea de tiempo 400 muestra también las ventanas de tiempo de recepción 420, 430 y 440. La ventana de tiempo de recepción 420 muestra el tiempo durante el que la BTS 104 (FIGURA 1) supervisa las solicitudes de servicio en los canales de acceso uno a tres. De la misma manera, la ventana de tiempo de recepción 430 muestra el tiempo durante el que la BTS 106 supervisa los canales de acceso uno a tres y la ventana de tiempo de recepción 440 muestra el tiempo durante el que 25 la BTS 108 supervisa los canales de acceso uno a tres.

El desplazamiento de tiempo uno, mostrado en el tiempo 424 en la FIGURA 4, es un desplazamiento de tiempo programado en la BTS 104. La localización de tiempo 426 de la ventana de tiempo de recepción 420 se define por el desplazamiento de tiempo 422 y la duración de la ventana de tiempo de recepción 420. De la misma manera las localizaciones de tiempo de las ventanas de tiempo de recepción 430 y 440 se definen mediante los desplazamientos 30 de tiempo 434 y 444 y por la duración de las ventanas de tiempo de recepción respectivas 430 y 440.

En sistemas terrestres, los desplazamientos de tiempo programados en las BTS son típicamente todos iguales y representan el tiempo mínimo entre la emisión del canal de control y una solicitud de servicio desde una unidad de comunicación. Esto incluye normalmente el tiempo del recorrido completo de propagación de la señal entre la BTS y la unidad de comunicación más cercana posible y el tiempo de procesamiento mínimo dentro de la unidad de 35 comunicación. La longitud de la ventana de tiempo de recepción determina lo lejos que una unidad de comunicación puede estar de la BTS y recibir un servicio. En sistemas compatibles con la norma TDMA IS-136, el tamaño de la ventana de tiempo de recepción permite que la unidad de comunicación más lejana esté aproximadamente 92 km más separada que la unidad de comunicación más cercana. En otras palabras, el área más grande que corresponde a la ventana de tiempo de recepción es de aproximadamente 92 km de longitud. 40

Como se ha descrito previamente, la longitud 130 (FIGURA 1) de la región 126 es una función de la altitud de la aeronave 120 y también del ángulo de elevación 132. Son útiles diferentes localizaciones de la ventana de tiempo de recepción cuando la altitud de la aeronave 120 es baja, cuando el ángulo de elevación 132 es pequeño, o ambos, haciendo que la longitud 130 sea más larga que la máxima distancia a la que se puede dar servicio mediante una única BTS. Cuando la longitud 130 es mayor que aproximadamente 92 km, múltiples ventanas de tiempo de recepción 45 pueden aumentar de modo efectivo el tamaño de la región a la que se puede proporcionar servicio celular. Una realización tal se muestra en la FIGURA 5.

La FIGURA 5 muestra una huella del haz de acuerdo con una realización preferida de la presente invención. El haz 124 crea una huella de haz 510 sobre la superficie de la tierra. La huella del haz 510 incluye tres regiones, una correspondiente a cada BTS 104, 106 y 108. La región 520 corresponde a la ventana de tiempo de recepción 420, la 50 región 530 corresponde a la ventana de tiempo de recepción 430 y la región 540 corresponde a la ventana de tiempo de recepción 540. Una petición de servicio desde una unidad de comunicación que resida en la región 520 llegará a la BTS durante la ventana de tiempo de recepción 420. De modo similar, una solicitud de servicio de dispositivos de comunicación dentro de la región 530 llegará a la BTS durante la ventana de tiempo de recepción 430 y una solicitud de servicio de un dispositivo de comunicación dentro de la región 540 llegará a la BTS durante la ventana de tiempo de 55 recepción 440.

En algunas realizaciones, se emiten en el haz 124 múltiples canales de control y las unidades de comunicación son libres de responder en cualquier canal de acceso. En estas realizaciones, cada BTS puede tener un par de canales de control/acceso de forma que hay una relación uno a uno entre los canales de control y los canales de acceso. En una realización preferida, se emite un canal de control único en el haz 124, de modo que existe una relación de uno a muchos entre el canal de control y los canales de acceso.

Las ventanas de tiempo de recepción 420, 430 y 440 intersectan en los tiempos de solape 422 y 432. Estos tiempos de solape corresponden a regiones de solape 522 y 532 sobre la superficie de la tierra. Las solicitudes de 5 servicio desde unidades de comunicación dentro de la región de solape 522 llegan a las BTS durante el tiempo de solape 422 y se les puede dar servicio tanto por la BTS 104 como por la BTS 106. En algunas realizaciones, una de las dos BTS tiene prioridad y siempre da servicio a la llamada si tiene capacidad disponible. En otras realizaciones, el controlador de BTS 110 asigna la solicitud de servicio a una de las dos BTS. Por ejemplo, el controlador de BTS 110 puede asignar la solicitud de servicio a la BTS que tenga una carga actual de llamadas más ligera. En una forma 10 similar, las solicitudes de servicio desde unidades de comunicación dentro de la región 532 llegan a las BTS durante el tiempo de solape 432 y se les puede dar servicio tanto por la BTS 106 como por la BTS 108.

En una realización, el reparto de cargas entre las BTS se realiza mediante la transferencia de las llamadas que involucren a una unidad de comunicación en una región de solape desde una BTS a otra. Por ejemplo, si la BTS 104 y la BTS 106 están ambas manejando llamadas y la BTS 104 comienza a experimentar una sobrecarga, las 15 llamadas que involucren a las unidades de comunicación en la región de solape 522 se pueden transferir desde la BTS 104 a la BTS 106. Esto puede continuar hasta que la BTS 106 esté manejando todas las llamadas que involucren a una unidad de comunicación dentro de la región 522.

El reparto de cargas entre las BTS se puede realizar también mediante la modificación de los desplazamientos de tiempo en las diversas BTS. Por ejemplo, si en el ejemplo previo todas las llamadas en la región 20 de solape 522 se transfieren desde las BTS 104 a la BTS 106 y la BTS 104 aún está experimentando una condición de sobrecarga, el desplazamiento de tiempo dos se puede reducir para desplazar la ventana de tiempos de recepción 430 hacia más temprano en el tiempo y desplazar la región de solape 522 más allá dentro de la región 520. Mediante el aumento del tamaño de la región de solape 522, más llamadas gestionadas actualmente por la BTS 104 se convierten en elegibles para transferencia a la BTS 106. 25

El reparto de cargas entre las BTS se ha descrito con respecto a realizaciones que tienen tres BTS y un haz. En otras realizaciones, cada haz está servido por más de tres BTS y el número de regiones en el haz y el número de regiones de solape se aumentan en consecuencia. Por ejemplo, en una realización con cinco BTS en servicio en un haz simple, existirían las cinco regiones correspondientes a las regiones 520, 530 y 540 y existirían cuatro regiones de solape. Adicionalmente, se pueden modificar los desplazamientos de tiempo de forma que las regiones de solape 30 tengan lugar en la intersección de más de dos ventanas de tiempo de recepción.

La FIGURA 6 es un diagrama de flujo de un procedimiento para influir en la carga relativa de una pluralidad de canales de acceso en un haz simple de acuerdo con una realización de la presente invención. El procedimiento 600 comienza en el bloque 610 cuando un subconjunto diferente de un conjunto total de clases de acceso se asigna a cada uno de una pluralidad de canales de control en un haz simple. En una realización, la acción del bloque 610 produce 35 múltiples subconjuntos de canales de acceso tales como los mostrados en la FIGURA 2. En esta realización, el conjunto total de clases de acceso incluye las clases de acceso uno a diez. En otras realizaciones, se producen subconjuntos distintos a los mostrados en la FIGURA 2.

En el bloque 820, la carga relativa sobre los canales de acceso se influencia mediante la transferencia de la asignación de una clase de acceso desde uno de los canales de control a otro. Por ejemplo, en la realización mostrada 40 en la FIGURA 2, la carga relativa de los canales de acceso se puede influir mediante la transferencia de una asignación de clases de acceso desde una lista a otra. También por ejemplo, la clase de acceso tres se puede transferir de la lista 210 a la lista 220, transfiriendo de ese modo una parte de la carga total desde el canal de acceso correspondiente a la lista 210 al canal de acceso correspondiente a la lista 220.

En otras realizaciones, las clases de acceso se retiran de las listas sin ser transferidas a otras listas. Por 45 ejemplo, en las realizaciones mostradas en la FIGURA 2, si todos los canales de acceso están cargados en exceso y todos los canales de acceso correspondientes a la lista 203 comienzan a sobrecargarse, cualquier clase de acceso siete a diez se puede retirar de la lista 230. Según se reduce la carga, la clase de acceso previamente retirada se puede reponer, o bien en la lista desde la que se retiró o en una lista diferente.

La FIGURA 7 es un diagrama de flujo de un procedimiento para influir en la carga relativa de una pluralidad de 50 canales de acceso en un haz simple de acuerdo con otra realización de la presente invención. El procedimiento 700 comienza en el bloque 710 cuando se asigna un conjunto completo de clases de acceso a cada canal de control en un haz simple. El conjunto completo de clases de acceso se asigna a cada canal de control en un orden de prioridad diferente. Por ejemplo, en la realización mostrada en la FIGURA 3, cada una de las listas 310, 320 y 330 incluye un conjunto completo de clases de acceso en diferente orden de prioridad. La lista 310 tiene la clase de acceso uno como 55 la de prioridad más alta y la clase de acceso diez como la de prioridad más baja. La lista 320 tiene la clase de acceso cuatro como la clase de acceso de prioridad más alta y tiene la clase de acceso tres como la clase de acceso de prioridad más baja. La lista 330 tiene la clase de acceso siete como la clase de acceso de prioridad más alta y la tiene la clase de acceso seis como la clase de acceso de prioridad más baja.

En el bloque 720, la carga relativa de los canales de acceso se influencia mediante la retirada de clases de acceso previamente asignadas a los canales de control. Las clases de acceso se retiran en un orden de prioridades inverso. Por ejemplo, en la realización mostrada en la FIGURA 3, las clases de acceso se retiran de la lista comenzando con la clase de acceso de prioridad más baja. La carga en el canal de acceso correspondiente a la lista 5 320 se puede reducir retirando las clases de acceso de la lista 320 comenzando con la clase de acceso tres. De la misma manera, la carga sobre los canales de acceso correspondientes a las listas 310 y 330 se puede reducir retirando las clases de acceso diez y seis respectivamente.

Las acciones en el bloque 720 se pueden realizar en un sistema tal como el sistema de comunicaciones 100 (FIGURA 1). En una realización, el sistema 100 incluye un controlador de BTS que ayuda en la determinación de qué 10 lista de clases de acceso modificar y también qué clases de acceso retirar. En otra realización, el sistema 100 no incluye un controlador de BTS y cada BTS determina de modo autónomo qué clases de acceso retirar de una lista y cuándo.

La FIGURA 8 es un diagrama de flujo del procedimiento para influenciar la carga relativa de una pluralidad de estaciones transceptoras base de acuerdo con una realización preferida de la presente invención. El procedimiento 800 15 comienza el bloque 810 cuando se asigna un desplazamiento de tiempo diferente a cada una de una pluralidad de estaciones transceptoras base. Cada desplazamiento de tiempo define una localización en el tiempo de una ventana de tiempo de recepción dentro de la que la correspondiente estación transceptora base supervisa los canales de acceso dentro de un haz simple. Las acciones del bloque 810 corresponden a las ventanas de tiempo de recepción mostradas en la FIGURA 4. Esta realización incluye tres estaciones transceptoras base, tres desplazamientos de 20 tiempo y tres ventanas de tiempo de recepción.

En el bloque 620, se recibe una solicitud de canal en uno de los canales de acceso. La solicitud de canal puede ser en respuesta a una emisión en cualquier número de canales de control. Por ejemplo, en una realización, se emite un único canal de control y una unidad de comunicación puede realizar una solicitud de canal en cualquiera de los canales de acceso. En otra realización, los canales de control y los canales de acceso forman pares y las unidades 25 de comunicación realizan las solicitudes de canal en el canal de acceso correspondiente a un canal de control detectado. La solicitud de canal se recibe desde una unidad de comunicación que solicita un canal de tráfico a través del cual comunicar. En una realización, tal como la realización mostrada en la FIGURA 5, la unidad de comunicación que solicita un canal de tráfico puede estar localizada físicamente de forma que su solicitud de canal se pueda manejar por una o más estaciones transceptoras base. 30

El bloque de decisión 830 determina si la solicitud de canal se recibe en una región de solape entre dos ventanas de tiempo de recepción. Si no, la solicitud de canal se asigna a la estación transceptora base correspondiente. Por ejemplo, si la solicitud de canal se recibió en la ventana de tiempo de recepción 420 fuera del tiempo de solape 422, se asignaría la BTS 104 a la solicitud de canal como resultado de las acciones en el bloque 850. Si, sin embargo, la solicitud de canal se recibe en una región de solape entre dos ventanas de tiempo de recepción, la 35 solicitud de carga se asigna en el bloque 840 a la BTS que tenga la carga más ligera. En la realización mostrada en la FIGURA 5, esto corresponde a una unidad de comunicación localizada dentro de la región de solape 522 ó 532. Si la unidad de comunicación está dentro de la región de solape 522, tanto la BTS 104 como la BTS 106 pueden ser asignadas a la solicitud de canal como resultado de las acciones en el bloque 840.

El bloque de decisión 860 determina si la carga está desequilibrada entre dos estaciones transceptoras base 40 que comparten una región de solape. Si no, el equilibrio de carga entre estaciones transceptoras base adyacentes es satisfactorio, y el procedimiento 800 finaliza. Si la carga está desequilibrada, las llamadas se transfieren desde una BTS a otra en el bloque 870. Además, se puede modificar un desplazamiento de tiempo para aumentar un área de solape entre dos ventanas de tiempo de recepción. Por ejemplo, en la realización de la FIGURA 5, las llamadas que involucran unidades de comunicación en la región de solape 532 se pueden transferir entre la BTS 106 y la BTS 108 para influir 45 en la carga entre las dos BTS. Además, cualquiera de ellos o ambos de entre el desplazamiento de tiempo dos y el desplazamiento de tiempo tres (FIGURA 4) se puede modificar para aumentar el tamaño de la región de solape 532, aumentando de ese modo el número de llamadas que son candidatas a la transferencia entre la BTS 106 y la BTS 108.

En resumen, los procedimientos y aparatos de la presente invención proporcionan un mecanismo para influir en la carga relativa entre canales de acceso en un haz simple. Los procedimientos y aparatos de la presente invención 50 proporcionan también un mecanismo para influir en la carga relativa entre estaciones transceptoras base. Mientras que se han mostrado y descrito realizaciones específicas de la presente invención, se les ocurrirán a los expertos en la materia modificaciones y mejoras adicionales.

Claims (18)

1. REIVINDICACIONES

   1. Un aparato de comunicaciones (100) que comprende:

   una pluralidad de estaciones transceptoras base (104, 106, 108), teniendo cada una un canal de control asociado con ella; y 5

   un repetidor no terrestre (120) que tiene una primera antena (118) configurada para recibir información desde una pluralidad de estaciones transceptoras base y una segunda antena (122) configurada para proyectar un haz (124) sobre la tierra;

   en el que el haz incluye el canal de control desde cada uno de la pluralidad de estaciones transceptoras base y cada uno de los canales de control tiene un canal de acceso asociado con el mismo y en el que 10 cada uno de los canales de control tiene asignada una lista de canales de acceso (210, 220, 230, 310, 320, 330), estando configurado el aparato para modificar dichas asignaciones de clases de acceso para influir en una carga relativa entre canales de acceso.
2. 2. El aparato de comunicaciones (100) de la reivindicación 1 en el que cada una de las listas de clases de 15 acceso (210, 220, 230, 310, 320, 330) tiene asignado un conjunto de clases de acceso en un orden de prioridad diferente.
3. 3. El aparato de comunicaciones (100) de la reivindicación 2 en el que cada una de la pluralidad de estaciones transceptoras base (104, 106, 108) se configura para retirar una clase de acceso de la lista asociada de 20 clases de acceso (310, 320, 330) en orden de prioridad inverso para reducir la carga en el canal de acceso asociado.
4. 4. El aparato de comunicaciones (100) de la reivindicación 1 en el que cada lista de clases de acceso (210, 220, 230, 310, 320, 330) es un subconjunto único de un conjunto total de clases de acceso. 25
5. 5. El aparato de comunicaciones (100) de la reivindicación 4 en el que cada una de la pluralidad de estaciones transceptoras base (104, 106, 108) se configura para retirar una clase de acceso de la lista asociada de clases de acceso (310, 320, 330) en un orden aleatorio para reducir la carga del canal de acceso asociado.

   30
6. 6. Un aparato de comunicación (100) que comprende:

   una pluralidad de estaciones transceptoras base (104, 106, 108), teniendo cada una un canal de control asociado con ella; y

   un repetidor no terrestre (120) que tiene una primera antena (118) configurada para recibir información desde una pluralidad de estaciones transceptoras base y una segunda antena (122) configurada para 35 proyectar un haz (124) sobre la tierra;

   en el que el haz incluye el canal de control desde cada una de la pluralidad de estaciones transceptoras base y cada una de la pluralidad de estaciones transceptoras base tiene una ventana de tiempo de recepción (420, 430, 440) y un desplazamiento de tiempo (424, 434, 434) asociado con la misma, siendo una localización en el tiempo (426) de la ventana de tiempo de recepción (420) una función del 40 desplazamiento de tiempo, de forma que la ventana de tiempo de recepción define un área dentro del haz desde la que la estación transceptora base asociada recibe las comunicaciones y supervisa el canal de control asociado con el mismo y en el que cada uno de los canales de control incluye un canal de acceso, estando cada estación transceptora base configurada para supervisar, dentro de la ventana de tiempo de recepción asociada, la pluralidad de canales de acceso. 45
7. 7. El aparato de comunicaciones (100) de la reivindicación 6 que comprende además un controlador (110) acoplado a cada una de las estaciones transceptoras base, estando configurado el controlador para alterar los desplazamientos de tiempo para influir en la carga relativa de cada una de la pluralidad de estaciones transceptoras base. 50
8. 8. Un procedimiento (600) para influir en la carga relativa sobre una pluralidad de canales de acceso en un haz simple (124) de un sistema de comunicaciones (100) que tiene una pluralidad de canales de control proyectados en un haz simple, comprendiendo las etapas de:

   la realización (610) de asignaciones de clase de acceso a cada uno de la pluralidad de canales de control; 55 y

   la modificación (620) de las asignaciones de clase de acceso para influir en la carga sobre la pluralidad de canales de acceso.
9. 9. El procedimiento (600) de la reivindicación 8 en el que la realización de las asignaciones de clases de acceso incluye:

   la asignación (610) a cada uno de la pluralidad de canales de control de un subconjunto diferente de un conjunto total de clases de acceso.

   5
10. 10. El procedimiento (600) de la reivindicación 9 en el que la modificación de las asignaciones de clases de acceso incluye:

    la transferencia (620) de una asignación de una clase de acceso desde uno de la pluralidad de canales de control a otro de la pluralidad de canales de control.

    10
11. 11. El procedimiento (700) de la reivindicación 8 en el que la realización de las asignaciones de clases de acceso incluye:

    la asignación (710) de un conjunto completo de clases de acceso a cada canal de control, en el que el conjunto completo de clases de acceso se asigna a cada uno de la pluralidad de canales de control en un orden de prioridad diferente. 15
12. 12. El procedimiento (700) de la reivindicación 11 en el que la modificación de las asignaciones de clases de acceso incluye:

    la retirada (720) de una clase de acceso previamente asignada a uno de la pluralidad de canales de control, en el que la retirada se realiza en un orden de prioridad inverso. 20
13. 13. Un procedimiento (800) de influir en la carga relativa sobre una pluralidad de estaciones transceptoras base (104, 106, 108) en un sistema de comunicaciones (100) que tiene una pluralidad de estaciones transceptoras base y una pluralidad de canales de acceso en un haz simple (124), comprendiendo las etapas de la asignación (810) de un desplazamiento de tiempo diferente a cada una de la pluralidad de estaciones transceptoras base, en la 25 que el desplazamiento de tiempo diferente para cada una de la pluralidad de estaciones transceptoras base define una localización en el tiempo de una ventana de tiempo de recepción dentro del que la correspondiente estación transceptora base supervisa la pluralidad de canales de acceso.
14. 14. El procedimiento (800) de la reivindicación 13 en el que la asignación de un desplazamiento de tiempo 30 diferente comprende:

    la asignación (810) de un desplazamiento de tiempo diferente a cada una de la pluralidad de estaciones transceptoras base, de forma que al menos dos localizaciones en el tiempo de las ventanas de tiempo de recepción se solapen en el tiempo, produciendo al menos un área de solape (422, 432) en el haz (124).

    35
15. 15. El procedimiento (800) de la reivindicación 14 que comprende además:

    cuando se recibe una solicitud de canal (820) en uno de la pluralidad de canales de acceso por una primera estación transceptora base que tiene una primera carga y por una segunda estación transceptora base que tiene una carga más grande que la primera carga, la asignación (840) de la solicitud de canal a la primera estación transceptora base. 40
16. 16. El procedimiento (800) de la reivindicación 14 en el que la primera estación transceptora base que tiene una primera carga tiene una ventana de tiempo de recepción que se solapa con una ventana de tiempo de recepción de una segunda estación transceptora base que tiene una segunda carga, comprendiendo además el procedimiento: 45

    cuando la segunda carga excede a la primera carga (860), la reasignación (870) de llamadas desde la segunda estación transceptora base a la primera estación transceptora base.
17. 17. El procedimiento (800) de la reivindicación 16 que comprende además el cambio (880) de un desplazamiento de tiempo asignado a una de entre la primera estación transceptora base y la segunda estación 50 transceptora base para aumentar un tamaño de al menos un área de solape en el haz.
18. 18. El procedimiento (800) de la reivindicación 13 que comprende además la emisión (850) de un canal de control en el haz simple, de forma que exista una relación uno a muchos entre el un canal de control y la pluralidad de canales de acceso. 55