BÚSQUEDA DE CELDA MEJORADA PARA CONDICIONES DE TRANSFERENCIA
Campo de la Invención La presente invención se relaciona con condiciones de transferencia en un sistema basado en el transportador y, en particular, con el proceso de búsqueda primaria de celda
Antecedentes de la Invención La unidad básica de tiempo en señales de radio UTMS es un cuadro de radio de 10 milisegundos (ms), que se divide en 15 ranuras de 2560 chips cada uno Las señales de radio UTMS de una celda (o estación base) a un receptor UTMS son "señales de enlace descendente" mientras que las señales de radio en la dirección opuesta se nombran 'señales de enlace ascendente" La capa física de la norma para el acceso de código de división múltiple de banda ancha (WCDMA) del sistema de telecomunicaciones móvil universal (UTMS) utiliza una modulación de espectro de propagación de secuencia directa (DSSS) con un índice de chip de 384 Mcps El modo dúplex de división de frecuencia (FDD) transporta los canales de enlace ascendente y enlace descendente en bandas de frecuencia separadas de 5 MHz cada una Este modo se utiliza típicamente para celdas exteriores grandes ya que puede soportar un mayor numero de usuarios que el modo dúplex de división de tiempo (TDD) En el modo TDD, las transmisiones comparten los mismos canales de enlace ascendente y enlace descendente
d urante diferentes i ntervalos de tiempo El modo TDD no soporta tantos usuarios como el modo FDD , y por lo tanto , el modo TDD es más adecuado para celdas mas pequeñas El modo TDD es también mas adecuado para transportar tráfico asimétrico en comparación con en el modo FDD Un procedimiento importante realizado por un receptor dentro de una red U MTS , por ejemplo un receptor móvil C DMA, es la operación de búsqueda de celda La búsqueda de celda típicamente se realiza por un sistema de búsqueda de celda que se incorpora como parte del receptor El sistema de búsqueda de celda se activa después de que el receptor se enciende para determinar la información de sincronización perteneciente a la celda en que se localiza el receptor La operación de búsqueda de celda es un proceso en tres etapas Esto es, el sistema de búsqueda de celda real iza si ncronización de ranura (sincronización primaria) , sincronización de cuadro y determinación del grupo de código de encpptacion (sincronización secundaria) y determi nación del código de encpptacion Después de encenderse, la terminal móvil (MT) debe realizar varias operaciones antes de que las comunicaciones de voz/datos puedan iniciarse Primero el receptor necesita implementar un control de ganancia a utomático (AGC) para escalar la energ í a de la señal recibida y evitar interrupciones en el convertidor de análogo a digital Este primer proceso se puede realizar en el canal de sincronización (SCH) y después el canal piloto común encpptado (CPICH) se puede utilizar una vez que se obtenga el código de encp ptación de la celda Después, el receptor necesita adquirir el tiempo de sincronización
La sincronización de tiempo se puede alcanzar desde el canal SCH La MT busca la señal SCH mas fuerte que pueda encontrar y esa señal determina con que celda va la MT a iniciar comunicaciones Ya que el canal SCH es periódico, el receptor se puede correlacionar contra la SCH primaria para derivar un error de tiempo Basado en este canal, el receptor puede alcanzar un chip, símbolo y sincronización de ranura La SCH primaria transporta la misma señal para todas las celdas en el sistema La SCH secundaria es diferente para cada celda y transporta un patrón de códigos de sincronización secundaria (SSCs) que se repiten cada cuadro Una vez que la MT recibe esta secuencia, este tiene sincronización de cuadro Durante la búsqueda de celda, el sistema de búsqueda de celda ingresa en un canal de sincronización (SCH) y un canal piloto común (CPICH) de la señal inalámbrica recibida La SCH es un canal compuesto formado de una SCH primaria y una SCH secundaria Dentro de cada intervalo, la SCH primaria especifica un código de sincronización primaria (PSC) La SCH primaria, sin embargo, solo contiene datos durante los primeros 256 ch?s de cada intervalo de 2560 chips Como se conoce " c h i p ' o 'índice de chip" se refiere al índice del código de propagación dentro de un sistema de comunicación CDMA Además, el patrón identifica a qué grupo de código encpptado pertenece el código de encpptación de la celda actual Existen 64 grupos de código de encpptacion y cada grupo contiene ocho códigos de encpptacion Una vez que la MT determina el grupo de código de encpptacion de la celda actual, la búsqueda del código de encpptacion de
la celda actual se reduce a ocho códigos en ese grupo El proceso típico de adquisición para un receptor basado en el transportar es el siguiente 1 Búsqueda primaria de celda 2 Búsqueda secundaria de celda 3 Determinación del Código de Encpptación 4 Búsqueda de Trayectorias Múltiples 5 Asignación de Indicación 6 Cierre de Rastreo de Código y ciclos de Control de Frecuencia Automáticos (AFC) 7 Combinación de tasa Máxima (MRC) de la salida de indicación
8 Se obtiene el bloqueo del receptor y se pueden enviar datos a estratos superiores Este proceso de adquisición es largo y puede tomar varios segundos en completarse Este periodo de espera es molesto para el usuario del dispositivo de celda de telefono/móvil estación/móvil, cuando el usuario enciende su teléfono y un método para reducir el proceso de adquisición es claramente deseable EPI 179962 titulado "Método de transferencia de estación móvil para un sistema de telecomunicación inalámbrica asincrónico, involucra cambiar entre modos USTS y no USTS, basado en un índice de intensidades de energía de las señales piloto de celdas actuales y adyacentes" por J Cho et al , el cual describe un método para cambiar entre un esquema de transmisión asincrónico de enlace ascendente (USTS) y un modo no USTS basado en el índice de intensidades de energía entre una celda actual y
una celda adyacente El método se utiliza para la transferencia de una estación móvil en un sistema de telecomunicación inalámbrica y para aumentar el índice de transmisión de datos basado en el modo comprimido El método descrito por Cho et al , no está dirigido a una búsqueda de celda y al índice de las intensidades de energía piloto, que se describen y se utilizan por Cho et al , vana de celda a celda El índice de intensidades de energía se puede determinar con base en una toma de los datos de correlación (un instante de tiempo)
Breve Descripción de la Invención La presente invención mejora el proceso de búsqueda de celda de un receptor basado en el transportador Mientras que la presente invención se describe con respecto a un receptor 3G WCDMA, se debe entender que la presente invención se puede aplicar a cualquier sistema basado en el transportador El bloque lógico de control, controla la Búsqueda primaria de celda cuando el receptor celular se encuentra en un escenario de transferencia (por ejemplo, dentro del rango de comunicación de dos o más torres de celda) El pico mas grande se identifica y se realiza una búsqueda de otros picos Cuando solo un pico se encuentra por encima del umbral, el proceso de adquisición de 8 pasos del receptor se realiza por la sincronización del receptor con ese pico Sin embargo, cuando se identifican múltiples picos, entonces la lógica de Control vuelve a correr la Búsqueda primaria de celda para X iteraciones y mantiene un rastreo de los cambios en la magnitud de cada pico La lógica de Control identifica
entonces el pico cuya magnitud se está incrementando más (lo que representa la torre de celda hacia la cual se mueve el dispositivo de celda de telefono/movil estacion/movil) El proceso de adquisición de 8 pasos del receptor se realiza por la sincronización del receptor con el pico cuya magnitud se incrementa más Se describe un método y aparato para controlar una operación de búsqueda primaria de celda que incluye generar un perfil de picos de correlación, determinar cuándo las magnitudes de los picos de correlación varían, sincronizar un proceso de adquisición de señal con uno del pico de correlación identificado que tiene la mayor magnitud cuando las magnitudes de los picos correlacionados permanecen relativamente constantes y sincronizar el proceso de adquisición de señal con un pico cuya magnitud aumenta, cuando las magnitudes de los picos de correlación cambian El método y aparato además incluyen identificar un índice y una magnitud del pico de correlación más grande de los picos de correlación determinar cuando otros picos de correlación existen en el perfil, sincronizar el proceso de adquisición de señal con el pico de correlación más grande originalmente identificado cuando no existen otros picos de correlación, almacenar índices y magnitudes para todos los otros picos de correlación ubicados y comparar cambios en las magnitudes del pico de correlación para todos los picos previamente identificados
Breve Descripción de los Dibujos La Figura 1 muestra una porción de un sistema de comunicaciones inalámbricas ilustrativo de conformidad con los principios de la presente
invención La Figura 2 muestra un solo pico (Pico A) significativo y un segundo pico (Pico B) cuya magnitud se encuentra por debajo del N% del umbral La Figura 3 muestra tres picos, donde le pico A es un pico significativo, el pico B es un segundo pico significativo cuyo umbral se encuentra por encima del N% del umbral y un pico C como tercer pico, cuyo umbral se encuentra por debajo del N% del umbral La Figura 4 es un diagrama de bloque de un proceso de adquisición de la presente invención para un receptor basado en el transportador La Figura 5A es un diagrama de flujo de la porción lógica de control del diagrama de bloque de la Figura 4 La Figura 5B es una continuación de la Figura 5A Estos y otros aspectos, características y ventajas de la presente la invención serán evidentes a partir de la siguiente descripción detallada de las modalidades preferidas, la cual se debe leer en conexión con los dibujos anexos Finalmente, números similares en las figuras representan elementos similares
Descripción Detallada de las Modalidades Preferidas En la siguiente descripción, se asume una familiaridad con los sistemas de comunicaciones inalámbricas basados en UMTS y no se describe con detalle Por ejemplo, se asume un conocimiento con respecto a la recepción y transmisión del espectro de propagación, celdas (estaciones base), equipo del usuario (UE), canales de enlace descendente, canales de enlace ascendente y receptores RAKE, y no se
describe aquí Ademas, la invención se puede implementar con el uso de técnicas de prog ramación convencionales, que, como tales, no se describen El problema especifico tratado por la presente i nvención es la forma para red uci r el tiempo de adquisición durante la situación común donde el teléfono se ubica dentro del rango de comunicaciones de dos o mas torres de celda (por ejemplo , un escenario de transferencia) El presente acercamiento en la técnica anterior es realizar el proceso de adquisición de 8 pasos antes descrito Cuando esto ocurre d urante u n escenario de transferencia, el teléfono puede iniciar el proceso de adquisición (por ejemplo, búsqueda de celda) con el uso de la señal desde la estación base más cerca na (ya q ue parece ser el pico mas fuerte en el receptor) Sin embargo, cuando el teléfono se mueve lejos de la estación base, para cuando el proceso de adqu isición de 8 pasos termina , el pico puede ser tan bajo o i nexistente que el bloqueo fal l a y todo el proceso de adquisición de 8 pasos se debe reiniciar con el uso de la señal de u na torre de celda diferente El proceso de adquisición toma tiempo para realizarse una vez -hacerlo dos veces toma aún más tiempo U n método para "hacerlo bien l a pri mera vez" es deseable en términos de la experiencia del usuario U na porción ilustrativa de un sistema 1 0 de comunicaciones i nalámbricas U MTS de conformidad con los pri ncipios de l a i nvención se muestra en la Figura 1 La celda 1 5 (o estación base) transmite una señal 1 6 de can al de sincronización de enlace descendente (SCH) q ue incluye los sub-can ales SSC H y PSCH antes mencionados Como se menciona
anteriormente la señal 16 SCH se utiliza por el Equipo de Usuario (UE) UMTS para propósitos de sincronización como una condición previa a las comunicaciones de voz/datos Por ejemplo, el UE procesa la señal SCH durante una operación de "búsqueda de celda" En este ejemplo el UE 20, por ejemplo un telefono celular, inicia una búsqueda de celda cuando, por ejemplo, el UE 20 se enciende Los propósitos de la operación de búsqueda de celda incluyen (a) la sincronización con las transmisiones de celda en un intervalo y nivel de cuadro del cuadro de radio UMTS y (b) la determinación del grupo de código de encpptacion de la celda (por ejemplo, celda 15) Como se describe a continuación, y de conformidad con los principios de la invención el UE 20 controla en forma adaptable la duración del procesamiento de la porción SSCH del SCH para determinar la sincronización de cuadro Se debe notar que aunque los siguientes ejemplos ilustran el concepto inventivo en el contexto de esta búsqueda de celda inicial, es decir cuando el UE 20 se enciende, el concepto inventivo no es tan limitado y se puede aplicar a otras instancias de la búsqueda de celda por ejemplo cuando el UE se encuentra en un 'estado en reposo Aspectos de la presente invención se modelan en el bloque de lógica de control indicado en la Figura 4 La lógica de control implementa la lógica descrito por el diagrama de flujo en las Figuras 5A y 5B Primero un paso inicial de búsqueda primaria de celda se ejecuta y el perfil de pico de correlación se examina para ubicar el índice y magnitud del pico mas grande Después de identificar el pico mas grande (el pico "original"), lo restante del perfil del pico de correlación se analiza para identificar otros picos que se encuentran a mas de M muestras del pico original y que
tienen una magnitud mayor que o igual a N% del pico original M y N son parámetros diseñados que se determinan por simulación o son parámetros adaptables por ejemplo M=4 y N = 80% La zona muerta de las M muestras se utiliza porque los picos en realidad tienen la forma de una
5 función de seno y muestras muy cercanas al pico principal/original debido al pico principal en si y no representan un pico separado El umbral de magnitud N% se utiliza para aislar únicamente los picos mas fuertes, que representan la energía de la señal de estaciones base que se encuentran lo suficientemente cerca para el receptor tal que el receptor se pueda o enlazar con esas estaciones base La Figura 2 muestra el caso de un solo pico significativo (Pico A) y un segundo pico (Pico B) cuya magnitud se encuentra por debajo del umbral de N% Cuando este caso ocurre, el proceso de adquisición restante de los 8 pasos se realiza por la sincronización del receptor con el
5 Pico A Otro aspecto de la presente invención es cuando la situación mostrada en la Figura 3 ocurre En la Figura 3, el pico A es el pico original Existe, sin embargo, un segundo pico (pico B), que se encuentra también por encima del umbral de N% El Pico C también se encuentra
:0 presente en la Figura 3 pero la magnitud del pico C no ha excedido el umbral de N% En esta situación, el bloque de lógica de control de la presente invención se comporta de la siguiente manera Considera el índice y magnitud del pico A y pico B y vuelve a correr la búsqueda primaria de celda X veces (X es un parámetro designado, por ejemplo X = 5 10) El cambio en magnitud cuando existe, se considera para cada
II
iteración de la búsqueda primaria de celda Cuando las magnitudes del pico A y pico B son relativamente constantes, entonces la parte restante del proceso de adquisición de 8 pasos se realiza por la sincronización del receptor con el pico A Esto corresponde a un escenario en donde la estación del telefono/movil del usuario no se mueve perceptiblemente Sin embargo cuando las magnitudes del pico A y pico B cambian, indica que la estación del telefono/movil del usuario se mueve El arreglo descrito determina hacia que torre de celda se mueve la estación móvil -la correspondiente al pico A o la correspondiente al pico B Por ejemplo, cuando la magnitud del pico B aumenta y la magnitud del pico A disminuye, indica que el telefono se mueve hacia la torre de celda B y lejos de la torres de celda A Por lo tanto el proceso de adquisición de 8 pasos se debe realizar por sincronización del receptor con el pico B aun cuando el pico B es menor en magnitud que el pico A El algoritmo examina todos los picos relevantes (es decir, aquellos por encima del umbral) y corre el proceso de adquisición de 8 pasos por sincronización del pico cuya magnitud aumenta mas De existir picos adicionales que excedan el umbral de N% entonces el receptor se sincroniza con el pico que aumenta más y no el pico con la mayor magnitud Por ejemplo, si los picos B y C excedieran el umbral de N% y el pico C fuera de una menor magnitud que el pico B pero la magnitud del pico C aumenta mas, entonces el receptor se sincroniza con el pico C La Figura 4 es un diagrama de bloque de un proceso de adquisición de la presente invención para un receptor basado en el transportador La
lógica de control de la presente invención toma lugar después de que se corre/ejecuta la búsqueda primaria de celda y antes de correr/ejecutar la búsqueda secundaria de celda La lógica de control se ejecuta/corre múltiples veces (iteradamente) El numero de iteraciones del proceso de lógica de control es un parámetro designado, que se determina con base en simulaciones, o que es un parámetro adaptado Las Figuras 5A y 5B son en conjunto una tabla de flujo de la porción de lógica de control del diagrama de bloque de la Figura 4 La búsqueda primaria de celda se corre/ejecuta en 501 y se genera un perfil de picos de correlación El índice y magnitud del pico más grande se identifican en 503 Se realiza una prueba en 505 para determinar cuando existen otros picos a mas de M muestras del pico más grande identificado en la búsqueda primaria de celda donde la magnitud de cualesquiera otros picos se determina como mayor que o igual a N% del pico más grande, donde M y N son parámetros designados establecidos con base en simulaciones o que son parámetros adaptables Cuando los resultados de la prueba son negativos, entonces la parte restante del proceso de adquisición se ejecuta (búsqueda secundaria de celda mas adelante) por la sincronización con el pico mas grande identificado originalmente, en 535 Cuando los resultados de la prueba son positivos entonces el índice y magnitud de todos los picos de correlación que se encuentran arriba del criterio se almacenan en 510 Se realiza otra prueba en 515 para determinar cuando el número de iteraciones (i) es igual a X, donde X es un parámetro designado que se establece con base en simulaciones o donde X es un parámetro adaptable Cuando no se han realizado X iteraciones, entonces el control se regresa a
505 Cuando se realizan X iteraciones entonces se realizan cambios en las magnitudes del pico de correlación para todos los picos previamente identificados en 520 Todavía se realiza otra prueba en 525 para determinar cuando las magnitudes de los picos de correlación permanecen relativamente constantes, lo que implica que la estación/dispositivo móvil no se mueve Cuando las magnitudes permanecen relativamente constantes, entonces la parte restante del proceso de adquisición se ejecuta (búsqueda secundaria de celda más adelante) por la sincronización con el pico mas grande identificado en 540 Cuando los resultados de la prueba en 525 son negativos, entonces todo el proceso de adquisición se ejecuta en 530 (búsqueda secundaria de celda más adelante) por la sincronización con el pico cuya magnitud aumenta en mayor cantidad, lo que implica que la estación/dispositivo móvil se mueve hacia la estación base correspondiente El bloque de lógica de control, controla la Búsqueda primaria de celda para mejorar el desempaño y reducir el tiempo de adquisición cuando el receptor celular se encuentra en un escenario de transferencia (por ejemplo, dentro del rango de comunicación de dos o mas torres de celda) El pico mas grande se identifica y se realiza una búsqueda de otros picos que se encuentran mas alia de M muestras del pico más grande y cuya magnitud es mayor que o igual a N% de la magnitud del pico mas grande Cuando solo un pico se encuentra por encima del umbral el proceso de adquisición de 8 pasos del recepto se realiza por la sincronización del receptor con ese pico Sin embargo, cuando múltiples picos se encuentran por encima del umbral, la lógica de Control vuelve a
correr la Búsqueda primaria de celda por X iteraciones y mantiene un registro en los cambios en la magnitud de cada pico La lógica de Control identifica el pico cuya magnitud crece mas (lo que representa la torre de celda hacia la que el teléfono celular se mueve) El proceso de adquisición de 8 pasos del receptor se realiza por la sincronización del receptor con el pico cuya magnitud aumenta más Se debe entender que la presente invención se puede implementar en vanas formas de hardware, software, firmware, procesador para propósitos especiales, o una combinación de estos, por ejemplo, dentro de una terminal móvil, punto de acceso, o una red celular De preferencia, la presente invención se implementa como una combinación de hardware y software Ademas, el software, de preferencia, se implementa como un programa de aplicación tangiblemente modelado en un dispositivo de almacenamiento de programa El programa de aplicación se puede cargar a, y ejecutar por, una máquina que comprenda una arquitectura adecuada De preferencia, la maquina se implementa en una plataforma de computadora que tiene hardware tal como una o más unidades de procesamiento central (CPU), una memoria de acceso aleatorio (RAM), e interfases de entrada/salida (l/O) La plataforma de computadora también incluye un sistema operativo y código de micro-construcción Los vanos procesos y funciones aquí descritas pueden ser parte del código de micro-construccion o parte del programa de aplicación (o una combinación de estos), que se ejecuta por medio del sistema operativo Además, vanos dispositivos periféricos se pueden conectar a la plataforma de
computadora tal como un dispositivo de almacenamiento de datos adicional y un dispositivo de impresión Se debe también entender que, ya que algunos de los componentes constituyentes del sistema y pasos del método ilustrados en las figuras anexas se implementan de preferencia en software, las conexiones actuales entre los componentes del sistema (o los pasos del proceso) pueden diferir según la forma en que se programe la presente invención Dadas las enseñanzas alguien con experiencia ordinaria en la técnica puede contemplar estas implementaciones y configuraciones o similares de la presente invención