MXPA04010848A - Orientacion adaptable para antenas direccionales. - Google Patents

Abstract

Una antena direccional se orienta en base en un procedimiento de clasificacion. El procedimiento de clasificacion de seleccion utiliza los parametros ES/NO y la energia piloto medidos a partir de una senal piloto para el mejor desempeno general del sistema en enlaces directo e inverso. Utilizando este procedimiento de orientacion y clasificacion se permite la orientacion adaptable de la antena direccional en ambientes con interferencias y tambien con activaciones de trayectorias multiples. El procedimiento de orientacion y clasificacion se puede utilizar para seleccionar el "mejor" angulo de direccion para comunicarse con una estacion de base dada o para seleccionar la estacion de base dada. El procedimiento puede incluir tecnicas de ajuste fino para uso en ambientes diferentes. El ajuste fino puede incluir el uso de constantes de ponderacion relacionadas con el ambiente de operacion o la susceptibilidad a orientacion de la antena direccional.

Description

ORIENTACIÓN ADAPTABLE PARA ANTENAS DIRECCIONALES Entorno de la invención. La modulación del Acceso Múltiple de División de Código (CDMAr siglas en inglés) puede usarse para proporcionar comunicación inalámbrica entre una estación base y una o más unidades de campo. En los sistemas celulares CDMA, múltiples unidades de campo pueden transmitir y recibir señales en la misma frecuencia pero con códigos diferentes, para permitir la detección de señales con base en cada unidad. Una unidad de campo típica es un equipo manual de teléfono celular digital, o una computadora personal acoplada a un modem celular.

La estación base es típicamente un conjunto de transceptores controlados por computadora que están interconectados a una red pública de conmutación telefónica con base en tierra (PSTN, siglas en inglés) o, en el caso de un sistema de datos, una vía de Internet tal como a través de un Proveedor de Servicios de Internet (ISP). La estación incluye un aparato de antena para enviar señales de enlace de frecuencia de radio hacia las unidades de campo. La antena de la estación base también es responsable de recibir las señales de enlace de entrada de frecuencia de radio transmitidas desde cada unidad de campo Cada unidad de campo contiene también un aparato de antena para la recepción de las señales de enlace enviadas y para la transmisión de las señales de enlace de entrada.

El tipo más común de antena usado para transmitir y recibir señales a una unidad de campo es una antena monopolar u omnidireccional . Este tipo de antena consiste de un solo elemento de alambre o antena que está acoplado a un transceptor dentro de la unidad de campo. El transceptor recibe las señales de enlace de entrada que van a transmitirse desde los circuitos dentro de la unidad de campo, y modula las señales dentro del elemento de antena a una frecuencia especifica asignada a esa unidad de campo. Las señales de salida de enlace recibidas por el elemento de antena a una frecuencia especifica son demoduladas por el transceptor y suministradas a los circuitos de procesamiento dentro de la unidad de campo.

La señal transmitida desde una antena monopolar es de naturaleza omnidireccional. Esto es, la señal se envía con la misma fuerza de señal en todas las direcciones en un plano generalmente horizontal. La recepción de una señal con un elemento de antena monopolar es igualmente omnidireccional. Una antena monopolar no hace diferencia en su capacidad para detectar una señal en una dirección contra la detección de la misma señal o de una diferente que venga de otra dirección.

Un segundo tipo de antena que puede ser usado por las unidades de campo, se describe en la Patente US No. 5,617,102. El sistema ahí descrito proporciona una antena direccional que comprende dos elementos de antena montados en el estuche exterior de una computadora laptop. El sistema incluye un cambiador de fase conectado a los dos elementos. El cambiador de fase puede ser conmutado a encendido o apagado para afectar la fase de las señales transmitidas o recibidas durante las comunicaciones hacia y desde la computadora. Al conmutar el cambiador de fase a encendido, el patrón de transmisión de la antena puede adaptarse a un patrón hemisférico predeterminado que proporciona áreas de patrón de flujo de radiación que tienen una fuerza o ganancia de señal concentrada. La antena de elemento dual dirige la señal hacia cuadrantes o hemisferios predeterminados para permitir los cambios grandes de orientación con relación a la estación base, mientras minimiza la pérdida de señal.

Los sistemas celulares CDMA también se reconocen por ser sistemas limitados de interferencia. Esto es, mientras más unidades de campo se vuelven activas en una celda y en las celdas adyacentes, la interferencia de la frecuencia se vuelve mayor, y por lo tanto aumentan los rangos de error. A medida que se incrementan los rangos de error, disminuyen los rangos de datos máximos. Por lo tanto, otro método por el que puede incrementarse el rango de datos en un sistema CDMA es el disminuir el número de unidades de campo activas, despejando asi las ondas aéreas de interferencia potencial. Por ejemplo, para incrementar por un factor o dos un rango corriente máximo de datos disponibles, el número de unidades de campo activas puede ser disminuido a la mitad. Sin embargo, esto raramente es un mecanismo efectivo para incrementar los rangos de datos, debido a una falta de prioridad entre los usuarios.

Descripción de la invención. ! Tanto la simulación como las medidas de campo han mostrado que las operaciones de las antenas direccionales en los sistemas de frecuencia duplexados que operan en ambientes de interferencia/vias múltiples pueden ser contradictorios. En otras palabras, dado que las frecuencias de transmisión y recepción son diferentes, y debido a que la interferencia puede venir desde cualquier dirección, los ajustes para una antena direccional pueden no ser los mismos para un enlace de salida que para un enlace de entrada. Debería considerarse el optimizar la operación de enlace de salida, mientras aún se tenga un enlace de entrada adecuado. Debido a esto, se necesita algún tipo de proceso para determinar los mejores ajustes de la antena cuando se intente ajustar el enlace de entrada.

Para optimizar la recepción de la señal de enlace de salida, el aparato de antena puede ser direccionado a través de técnicas de conducción de fase o mecánicas, al ángulo que da la mayor proporción señal-a-ruido (Es/N0) , donde Es se define como energía por símbolo y N0 se define como ruido total en dB. Esto es porque Es/N0 es la métrica principal que define el desempeño general del sistema. Si se logra una mejor proporción Es/N0, puede reducirse la cantidad de potencia suministrada a un usuario para soportar la misma cantidad de datos. Sin embargo, en muchos casos el direccionamíento basado sólo en ES/NQ puede dar como resultado una degradación significativa en el desempeño del enlace de entrada. Esto es porque el direccionamíento basado en Es/N0 puede dirigir el flujo de radiación de la antena a un ángulo lejos de la estación base con la que se está comunicando la unidad de campo, para reducir la interferencia de una estación base en una celda adyacente. Por lo tanto, cuando se usa un aparato de antena asociado con la mayoría de los diseños de antena portátil de bajo costo que no permiten flujos de radiación direccionados separados e independientes, las comunicaciones en el enlace de salida se optimizarán, pero las comunicaciones en el enlace de entrada podrían no ser optimizadas por la misma selección de la dirección de la antena. Para maximizar el desempeño general de las comunicaciones en ambas direcciones, de salida y de entrada, la selección de la dirección también debería basarse en una métrica asociada con el desempeño optimizado en el enlace de entrada, tal como potencia piloto.

De acuerdo con ello, la presente invención proporciona una técnica que puede usarse para orientar una antena direccional con base en un proceso de grado. El proceso de graduación que se elija puede usar ambos parámetros, el ES/NQ y la Potencia piloto, medidos a partir de una señal piloto. El usar este proceso de direccionamiento y de graduación, permite el direccionamiento de adaptación de las antenas direccionales en los ambientes de interferencia y de conducción de vías múltiples, en los que hay sólo un flujo de radiación de antena para direccionar los enlaces tanto de transmisión como de recepción. Esto es especialmente útil para una aplicación en la que los enlaces de transmisión y recepción están separados (p. ej . , duplexados) en frecuencia.

Adícionalmente, para seleccionar los ajustes del ángulo de la antena con base en las métricas asociadas con un buen desempeño de enlace de salida y de entrada, el sistema puede usar este proceso para la adquisición inicial de la estación base, o iniciarlo después de establecer un enlace con una estación base, por ejemplo, en el modo omnidireccional . Adicionalmente, pueden combinarse las cargas con las métricas para contabilizar varios ambientes o factores direccionales .

Varios fenómenos afectan directamente el desempeño de los procesos de direccionamiento de la antena. Estos fenómenos pueden ser diferentes de un ambiente a otro, y pueden incluir la severidad de las vías múltiples, la cantidad de interferencia, y la extensión del retraso de la corriente efectiva (RMS, siglas en inglés).

En una representación, los ajustes del ángulo pueden ser sintonizados con precisión para usarse con sistemas de direccionamiento de antena direccional que operen en distintos ambientes. La sintonía de precisión aplica factores de ajuste o cargas a las métricas usadas para determinar los ajustes del ángulo, para maximizar el desempeño de la antena direccional en cualquier ambiente.

Adicionalmente a las cargas ambientales, un sistema que emplee los principios de la presente invención puede incluir cargas asociadas con el patrón de la antena. Un ejemplo de esas cargas es un Factor de Correlación del Patrón de la Antena (CF), que puede usarse en forma independiente o en conjunto con otros procesos para mejorar el direccionamiento de la antena direccional. El CF es el resultado de una comparación de patrones que pueden ser, pero no se limitan a, las expresiones en forma discreta o continua. La comparación puede realizarse por convolución discreta o continua o por alguna otra técnica de comparación tal como, pero no limitada a, la media de cuadrados mínimos. El uso del CF permite la selección de la "mejor" dirección del direccionamiento, aún cuando la métrica varíe en forma significativa a diferentes ángulos de direccionamiento.

El uso independiente del CF permite encontrar el centro de masa de la señal de potencia piloto "mejor" recibida, la proporción de señal-ruido, la proporción de error de marco, la extensión del retraso, y otras métricas de señal receptora. Usar el CF en conjunto con otros procesos de valoración permite valorar varias métricas dentro del proceso, tal como la valoración basada en la - Sí-severidad de las vías múltiples.

Breve descripción de los dibujos. Lo anterior, y otros objetivos, representaciones y ventajas de la invención, se harán aparentes a partir de la descripción más particular que sigue, de las representaciones preferibles de la invención como se ilustran en los dibujos adjuntos, en los que los caracteres de referencia similares se refieren a las mismas partes a través de vistas diferentes. Los dibujos no están necesariamente a escala; en vez de ello, se ha hecho énfasis en la ilustración de los principios de la invención .

La Figura 1 es un diagrama de bloque de un sistema que emplea dos tipos diferentes de codificación de canal; la Figura 2 ilustra una celda de un sistema de comunicaciones celular CDMA que usa un aparato de antena direccional; la Figura 3 ilustra una configuración preferible del aparato de antena direccional usado por una unidad de campo en el sistema celular de comunicaciones de la Figura 2; la Figura 4 ilustra una configuración alternativa del aparato de antena direccional usado por la unidad de campo en la Figura 3; la Figura 5 es un diagrama de sistema del sistema de comunicaciones de la Figura 2, gue describe la unidad de campo con los patrones de la antena direccional; la Figura 6 es un diagrama de circuito usado por la unidad de campo para determinar las métricas usadas para seleccionar uno de los ángulos de la antena de la Figura 5; la Figura 7 es un diagrama de flujo generalizado de un proceso usado por la unidad de campo para seleccionar el ajuste del ángulo con base en las métricas de la Figura 6; la Figura 8 es un diagrama de flujo usado por el proceso de la Figura 7 para seleccionar y graduar los ajustes del ángulo; la Figura 9A es un diagrama de flujo detallado de un primer aspecto del proceso de la Figura 7; -Il¬ la Figura 9B es un diagrama de flujo detallado de un segundo aspecto del proceso de la Figura 7; la Figura 10 es un diagrama de flujo de un proceso usado para calcular las cargas para el uso opcional a través del proceso de la Figura 7 ; la Figura 11 es un patrón teórico de antena direccional de espacio libre, replicado diez veces usando diez posiciones de referencia diferentes, para ser usado por el proceso de la Figura 10; La Figura 12 es un patrón teórico de antena direccional de espacio libre y un patrón superpuesto de potencia piloto medida en forma teórica, para ser usado por el proceso de la Figura 10; y la Figura 13 es un piloto de un patrón actual medido de la antena de espacio libre y un patrón medido de la potencia piloto señalado con flechas, para el cual pueden realizarse los cálculos para calcular un Factor de Correlación (CF) máximo aplicado como una carga en la Figura 10.

Descripción detallada de la invención. Sigue una descripción de las representaciones preferibles de la invención.

La Figura 1 es un diagrama de bloque de un sistema (10) de comunicaciones de Acceso Múltiple de División de Código (CDMA) . El sistema (10) de comunicaciones se describe de modo que el recurso del canal compartido es un canal inalámbrico o de radio. Aunque se muestra como una red de comunicaciones celular, debería entenderse que las técnicas aquí descritas pueden aplicarse a otras redes inalámbricas, tales como las Redes Inalámbricas de Área Local ( LAN's).

El sistema (10) soporta las comunicaciones inalámbricas para un primer grupo de usuarios (20), así como de un segundo grupo de usuarios (30) . El primer grupo de usuarios (20), son usuarios legales de equipo de teléfono celular, tal como los equipos manuales inalámbricos (40-1), (40-2), y/o de los teléfonos móviles celulares (40-k) instalados en vehículos. El primer grupo de usuarios (20) usa la red principalmente en un modo de voz, por lo que sus comunicaciones se codifican como transmisiones continuas. Las transmisiones de los usuarios se emiten desde las unidades (40) del suscriptor a través de los canales de radio de enlace (50) de salida y los canales de radio de enlace (60) de entrada. Sus señales se manejan en una locación central que incluye una antena (7.0) de la estación base, la estación (72) transceptora base (BTS), y un controlador (74) de la estación base (BSC) . El primer grupo de usuarios (20) está por lo tanto enlazado típicamente en conversaciones de voz, usando las unidades de campo (40), BTS (72), y BSC (74) para conectar las conexiones de teléfono a través de una Red Pública de Conmutación Telefónica (PSTN) (76) .

El sistema (10) de comunicaciones también incluye un segundo grupo de usuarios (30) . Este segundo grupo de usuarios . (30) son típicamente usuarios que requieren servicios inalámbricos de datos de alta velocidad. Sus componentes del sistema incluyen una cantidad de dispositivos (80-1, 80-2,... 80-h, ... 80-1), de Computadora Personal (PC) ubicados en forma remota, las correspondientes Terminales de Acceso remotas (AT's) (82-1, 82-2,... 82-h, ... 82-1), y las antenas asociadas (84-1, 84-2,... 84-h, ... 84-1). Los equipos centralmente ubicados incluyen una antena (90) de la estación base y un Procesador de la Estación Base (BSP) (92). El BSP (92) proporciona conexiones hacia y desde una vía (96) de Internet, que a su vez proporciona el acceso a una red de datos tal como la Internet (98), y un servidor (100) de archivo de la red.

La operación de un sistema que permita la interoperatividad multiusuario ortogonal y no ortogonal de los canales de código que soportan a los dos grupos de usuarios, se describe en la Publicación Internacional número O 02/09320, cuyas enseñanzas completas se incorporan aquí como referencia.

La Figura 2 ilustra una celda de un sistema de comunicaciones celular CDMA, usando un aparato de antena direccional. Las unidades de campo (210-1) a (210-3), con las antenas (220) respectivas, proporcionan la recepción direccional de las señales de radio de salida transmitidas desde la estación (230) base con la antena (240) , así como proporcionan la transmisión direccional de las señales de entrada, a través de un proceso llamado formación de flujo de radiación, desde las unidades (210) de campo hacia la estación (230) base. La formación de flujo de radiación puede realizarse a través de diseños de la antena direccional que incluyan elementos activos de la antena o combinaciones de elementos activos y pasivos de la antena.

Figura 3 ilustra una vista isométrica detallada de una unidad (210) móvil de suscriptor y un tipo de aparato de antena (300) asociado. El aparato (300) de antena incluye una plataforma o bastidor (310) sobre el que están montados los cinco elementos de antena, del (301) al (305). Dentro del bastidor (310), el aparato (300) de antena incluye los cambiadores de fase del (320) al (324), una red de integración bidireccional o divisor/combinador (330), el transceptor (340), y un procesador (350) de control, que están todos interconectados a través de un bus (circuito de transmisión de datos) .

Como se ilustra, el aparato (300) de antena está acoplado a una computadora (80) laptop (no está dibujada a escala), a través del transceptor (340). Este aparato (300) de antena tipo arreglo de fase permite que la computadora (80) laptop realice las comunicaciones inalámbricas de datos a través de las señales (50) de enlace de salida transmitidas desde una estación base (90) y de las señales (60) de enlace de entrada transmitidas hacia la estación base (90).

La Figura 4 ilustra una vista isométrica detallada de una unidad (210) de campo y de otro aparato de antena (400) . Este aparato de antena (400) es una representación alternativa del aparato de antena (300) previamente discutido (Figura 3) . En contraste con el aparato de antena (300) anteriormente presentado, este aparato de antena (400) emplea los elementos pasivos múltiples de la antena (401) a (405), que están acoplados de forma electromagnética (p. ej . , mutuamente acoplados) a un elemento activo (406) de antena localizado centralmente. Los elementos pasivos (401) a (405) de la antena reirradian la . energía electromagnética, lo que afecta la dirección desde/hacia la cual el elemento (406) activo de la antena recibe/transmite respectivamente las señales RF. La dirección del patrón de la antena (no se muestra) es afectada por la fase de los elementos pasivos (401-405) individuales de la antena, que es establecida respectivamente a través de los componentes (410-414) de impedancia seleccionable . Pueden usarse la computadora (80) laptop o el procesador especializado (no se muestra) de la computadora (80) laptop, el aparato (400) de antena, o un dispositivo separado, para determinar el ajuste de cada uno de los componentes (410-414) de impedancia seleccionable, para controlar el ajuste del ángulo del patrón de la antena producido por el aparato (400) de antena.

La Figura 5 es un diagrama de red de la unidad de campo (210) que se comunica con las estaciones base (no se muestran) asociadas con las torres (520) y (530) de la antena de la estación base. La unidad de campo (210) tiene una antena (400) direccional (Figura 4), que es capaz de proporcionar un patrón de antena a un primer ángulo (505) de flujo de radiación de la antena y a un segundo ángulo (510) de flujo de radiación de la antena. Debería entenderse gue la antena (400) direccional es capaz de proporcionar muchos más ángulos de flujo de radiación; el primero y el segundo ángulos (505), (510), respectivamente, de flujo de radiación, se muestran para propósitos de ejemplificación.

La unidad (210) de campo puede iniciar un rastreo con el ángulo de flujo de radiación de la antena direccionado en el primer ángulo (505) de flujo de radiación de la antena, directamente hacia la primera torre (520) de la antena. Las señales de enlace de salida se envían desde la primera torre (520) de la antena hacia la unidad (210) de campo, a lo largo de una primera vía (515) de transmisión. Al mismo tiempo, la segunda torre (530) de la antena está enviando señales de enlace de entrada hacia la unidad (210) de campo a través de una segunda vía (525) de transmisión. Mientras recibe las señales a lo largo de la primera vía (515) de transmisión desde la primera torre (520) de antena, la unidad (210) de campo recibe las señales de enlace de salida desde la segunda torre (530) de anten.a, que pueden considerarse interferencia o ruido, dado que el primer flujo de radiación (505) de la antena tiene alguna ganancia en la dirección de la segunda vía (525) de transmisión .

Para reducir la interferencia desde la segunda torre (530) de antena, la unidad (210) de campo rastrea el flujo de radiación de la antena a partir del primer ángulo (505) de flujo de radiación de la antena, hacia el segundo ángulo (510) de flujo de radiación de la antena. De esta manera, se reducen las transmisiones desde la segunda torre (530) de antena a lo largo de la segunda vía (525) de transmisión, ya que hay una ganancia pequeña o nula en el patrón de flujo de radiación de la antena en el segundo ángulo (510) de flujo de radiación de la antena en la dirección de la segunda vía (525) de transmisión. Esto da como resultado una pérdida de alguna ganancia para recibir las señales de la primera torre (520) de antena (p. ej . , pérdida de 5 dB) y, comprensiblemente, una pérdida de la ganancia de la señal de enlace de entrada desde la unidad (210) hacia la primera torre (520) de antena.

Sin embargo, debería apreciarse que, en general, las comunicaciones entre la unidad (210) de campo y la primera torre (520) de antena podrían mejorarse debido a la reducción de la interferencia de las señales recibidas desde la segunda torre (530) de antena. Por lo tanto, usando métricas tales como ES/NQ y potencia piloto., respectivamente asociadas con el buen desempeño en ambos enlaces de salida y entrada, se logrará una mejora general en el desempeño de las comunicaciones en la cara de la interferencia y las vías múltiples. En otras palabras, el seleccionar un ajuste de ángulo abajo del óptimo en una dirección del enlace puede mejorar el desempeño en la otra dirección del enlace, para un desempeño general mejorado de la unidad (210) de campo.

La Figura 6 proporciona un procesador (600) de ejemplo, o parte del mismo, para determinar las métricas asociadas con los enlaces de salida y de entrada. En este caso, el procesador (600) da como salida: (i) una primera métrica, calculada como una función del ruido, tal -co o la Es/N0 Piloto, y (ii) una segunda métrica, tal como la Potencia piloto (PilotPwr) .

Con referencia al procesador (600), un canal que se recibe desde la estación transceptora base (BTS) , se recibe a través de un amplificador de ganancia variable (VGA) (605). La salida del VGA (605) es recibida por un detector (610), que proporciona una señal a un controlador (615) de control automático de ganancia (AGC) . El controlador (615) AGC da como salida un voltaje de control, como retroalimentacíón al VGA (605).

La salida del VGA (605) también es recibida por un demodulador (620) piloto. El demodulador piloto da como salida una señal Es/N0/ que puede ser representativa de la energía por símbolo dividida entre el ruido total en el canal piloto. Esta señal es multiplicada por el voltaje de control a través del uso de un multiplicador (625) . Dado que el voltaje de control representa la energía del canal recibido, la señal resultante es la Potencia Piloto.

Debería entenderse que hay circuitos adicionales, que no se muestran, que son usados para aislar el canal Piloto de entre los canales ortogonales enviados en el enlace de salida desde la BTS hacia la unidad (210) de campo, en los que se implementa el procesador (600) .

La Figura 7 es un diagrama de flujo de un proceso (700) que ilustra los usos o sincronizaciones alternativos en los que pueden aplicarse la identificación y la selección de los ajustes del ángulo. Este proceso (700) describe un subproceso (702) de "mejor selección de ángulo" y un subproceso (704) de "mejor selección de la estación base". En el subproceso (702) de mejor selección del ángulo, el proceso (700) ya está asociado con una estación base, y el proceso (700) identifica un mejor ajuste de ángulo para la antena direccional para comunicarse con la estación base, balanceado para un buen desempeño en ambos enlaces de salida y de entrada, como se describió arriba. En el subproceso (704) de selección de la mejor estación base, el proceso (700) usa la capacidad de rastreo de la antena para ayudar a buscar una "mejor" estación base con la cual comunicarse.

Con referencia al proceso (700), después de que el proceso (700) se ha iniciado (paso (705)), se hace una determinación sobre si usar el modo direccional de la antena para localizar una "mejor" estación base (paso (710)), o para seleccionar una estación base en modo omnidireccional como se hace tradicionalmente. Si se selecciona el método tradicional para localizar una estación base, tal como a través de la identificación de la señal piloto con la mejor proporción señal-ruido (SNR), el proceso (700) establece su antena direccional hacia el modo omnidireccional (paso (715)) y localiza una estación (720) base sobre las medidas de una(s) señal (es) piloto que recibe desde una o más estaciones base (paso (720)). Una vez que se ha seleccionado una estación base en modo omnidireccional, la unidad (210) de campo ajusta la antena direccional hacia un modo direccional (paso (725)) y realiza un rastreo para determinar las graduaciones de ajuste de ángulo de cada uno de los ajustes de ángulo asociados con la antena direccional (paso (730)). Como se discutió arriba, la determinación de las graduaciones de ajuste de ángulo se hace como una función de una métrica asociada con el enlace de salida y una métrica asociada con un enlace de entrada entre la estación base u la unidad (210) de campo.

Al usar las graduaciones de ajuste de ángulo, la unidad (210) de campo puede intentar conectarse en el enlace de entrada hacia la estación base, usando el ajuste de ángulo de mayor graduación (paso (735) ) . Si la conexión es exitosa (paso (740)), entonces el proceso está completo (paso (770)). Si la conexión no es exitosa (paso (740)), entonces la unidad (210) de campo usa la antena direccional e intenta conectarse con la estación base usando el siguiente mayor ajuste de graduación de ángulo (paso (735)). Este proceso de intentar usar el siguiente mayor ajuste de graduación de ángulo (paso (735)) continúa hasta gue una conexión con la estación base, localizada en modo (715) omnidireccional por la unidad de campo, ha sido exitosa o da como resultado que la unidad de campo se conecte con la estación base en modo omnidireccional , un paso que no se muestra, que se usa como sustituto si falla la conexión del modo direccional.

Si la unidad de campo (210) usa el modo direccional para localizar una "mejor" estación base (paso (710)) usando el otro subproceso (704), el proceso (700) ajusta la antena (400) direccional hacia el modo direccional (paso (745)). El proceso (700) realiza un rastreo usando la antena direccional y determina las graduaciones de la estación base a través del uso de los ángulos en el rastreo (paso (750)). Las graduaciones de la estación base pueden ser asignadas como una función de la señal-ruido (SNR) o de las respectivas señales piloto de las estaciones base, como se identifican en cada uno de los ángulos de rastreo.

Una vez completado el rastreo, la unidad de campo (210), usando el subproceso (704), intenta conectarse con la estación base de mayor graduación (paso (755) ) . Si la conexión es exitosa (paso (760)), el proceso (700) continúa ya sea terminando (paso (770)) o realizando un paso opcional para optimizar el ángulo de rastreo para la estación base seleccionada, usando el proceso (765) de graduación de ajuste de rastreo y ángulo, similar a los pasos (735) y (740) del otro subproceso (702) arriba descrito. Si la conexión no tiene éxito (paso (760)), la unidad (210) de campo usa la antena direccional en un intento de conectar con la siguiente estación base de más alta graduación (paso (755) ) . De nuevo, debería entenderse que cuando se intenta conectar con la siguiente estación base de más alta graduación, la antena (400) direccional se ajusta para tener un ángulo de rastreo asociado con esa siguiente estación base de más alta graduación.

La Figura 8 es un diagrama de flujo de un proceso (800) que realiza un rastreo (pasos (730) y (750)) a través del uso de la antena (400) direccional, como se describe con referencia a la Figura 7. Después de que empieza el proceso (800) (paso (802)), el proceso (800) selecciona un siguiente ajuste de ángulo (paso (803) y calcula una energía recibida de una señal piloto u otra señal predeterminada asociada con una estación base dada (paso (805)). El proceso (800) calcula una métrica como una función del ruido (p. e . , Es/N0) de un canal asociado con la señal piloto (paso (810)). Estos tres pasos (803, 805 y 810) se repiten hasta que se han medido todos los ajustes de ángulo.

Después de las mediciones, el proceso (800) selecciona . y gradúa un ajuste de ángulo de la antena direccional con base en una combinación de la energía recibida y de la métrica (paso (820)). Entonces el proceso (800) está completo, y del proceso (800) pueden salir una tabla, una base de datos, u otra referencia a las graduaciones y a los ajustes de ángulos.

Debería entenderse que este proceso puede dar como resultado un único ajuste de ángulo (p. ej . , el "mejor" ajuste de ángulo) para ser usado por el proceso (700) de la Figura 7, donde el proceso (800), en su representación alternativa, se usa sobre una base de cuando se requiera.

La Figura 9A es un diagrama de flujo de un proceso de direccionamiento usado para establecer la dirección del aparato (400) de antena, con base en un proceso de graduación. El controlador (350) usa el proceso de direccionamiento para determinar los ajustes óptimos de la impedancia de los componentes (411) a (414) de impedancia elegibles durante el arranque, cuando la AT (82) está estableciendo inicialmente un enlace de comunicación con la BSP (92) a través del aparato de antena (400) . Durante el arranque (iniciando en el Paso (903)), el aparato (400) de antena está colocado en modo omni (paso (906)). El aparato (400) de antena cierra sobre la "mejor" BSP (92) (pasos ( 909) - (921 ) ) , y realiza un rastreo piloto inicial (paso (924)).

La unidad (210) de campo puede incluir un receptor digital sofisticado que pueda proporcionar como salida parámetros tales como Es/N0, Potencia piloto, Energía Total Recibida, Extensión del Retraso RMS (si se usa el llamado "receptor rastrillo" para separar las vías múltiples), Rango de Error de Salida ( FER, siglas en inglés), y otras métricas de la señal receptora. Alternativamente puede emplearse otra tecnología capaz de determinar estas métricas de señal.

El aparato (400) de antena es entonces puesto en modo directivo, y los mismos parámetros se graban en cada uno de los 1 a i diferentes ángulos o modos de direccionamiento (paso (927)). De nuevo, debería entenderse que los principios de la presente invención están basados en parte en la observación de que la ubicación de la BSP (92) en relación con cualquier unidad (210) de campo (p. e . , la laptop (80)) es de naturaleza aproximadamente circunferencial. Esto es, si se traza un círculo alrededor de una unidad de campo y se asume que las diferentes locaciones tienen un mínimo de un grado de granulosidad entre cualesquiera dos locaciones, la BSP (92) puede ser ubicada en cualquiera de numerosos ángulos o modos de direccionamiento diferentes. Asumiendo la precisión a diez grados, por ejemplo, hay treinta y seis diferentes modos o combinaciones de ajuste posibles existentes para ese aparato (400) de antena. Cada combinación de ajuste de fase puede considerarse como un conjunto de cinco valores de impedancia, uno para cada componente (410-414) de impedancia elegible conectado eléctricamente a los elementos (401) a (405) pasivos de la antena respectivos.

Una vez que esta "base de datos" se genera, cada modo, incluyendo el modo omni, es graduado del 1 al i más modos omni, usando un proceso de graduación (paso (933)). El ángulo preferible o el proceso de graduación del modo que se elijan, pueden incluir el uso de Es/N0 y de la Potencia piloto, como se muestra abajo: Grado (A0) = Es0/No0 + PilotPwr0 Grado (A^ = Esi/N0l + PilotPwrx Grado (A2) = Es2/No2 + PilotPwr2 donde : Es/ 0 = relación en decibeles (dB's) de energía por símbolo piloto a ruido total; PilotPwr = Potencia piloto recibida de la Estación Base seleccionada en decibeles, referenciados a 1 miliwatt (dBm's); y Grado (Ai) = el valor de la graduación para el modo o ángulo i .

Esta métrica es preferible, porque la energía correlacionada tiene una relación mucho más fuerte con el desempeño del enlace de entrada que con la señal-ruido. Por ejemplo: Ángulo 6: Es/NQ=8dB PilotPwr=-100dBm Valor de graduación=-92 Ángulo 10: Es/N0=6.5dB PilotPwr=-92dBm Valor de graduación=-85.5 En general, si sólo se usa Es/N0, entonces el ángulo 6 está graduado más alto que el ángulo 10, aún cuando sólo hay una diferencia de 1.5dB en Es/N0. Usando en la graduación el PilotP r, el ángulo 10 está graduado más alto, lo cual en muchos casos da como resultado un enlace de entrada más aceptable.

Aunque puede sugerirse que, dado que está disponible el control de potencia, no importa si debe incrementarse la potencia de transmisión del suscriptor. Esto es cierto: (i) si hay una cantidad infinita de potencia transmitida en la unidad del suscriptor, y (ii) si la potencia adicional que se transmite no contribuye a la interferencia de la misma celda y de otra celda. Dado que este no es el caso, es mejor intentar balancear lo mejor posible los enlaces de salida y de entrada.

Debido a que los símbolos piloto se usan para la métrica de medición de ES/NG en la graduación del ángulo, las decisiones del direccionamiento de la antena pueden tomarse antes de que los canales de tráfico nunca hayan sido establecidos. Adicionalmente, dado que la potencia piloto tradicionalmente es fija, esto da una línea de base estable que se degrada linealmente a medida que empeoran la interferencia y las vías múltiples.

El Es/No de la Señal Piloto se usa en oposición al Es/N0 de las señales de Tráfico, ya que hay veces en que no se están enviando datos de Tráfico. Con referencia al componente de ruido de esta métrica, Es/N0, si se asume que el enlace de salida sea de interferencia limitada, el mayor contribuyente a ?s es la interferencia de las celdas adyacentes y de la vía múltiple. Usando el ES/NQ Piloto, que inicia con una proporción fija, se espera que cualquier degradación en esta proporción venga de la interferencia de la celda adyacente y de la vía múltiple.

Otros factores que podrían usarse en la graduación de los modos, incluyen la Potencia Total Recibida, la Extensión del Retraso RMS, y el FER, como se mencionó arriba.

Regresando la atención a la Figura 9A, entonces el procesador (350) proporciona y establece la impedancia óptima para cada componente (411) a (414) de impedancia seleccionable, usando primero el modo de antena de graduación más alta (paso (936)). Enseguida, se inicia una conexión de enlace de salida usando el modo de antena de mayor graduación (paso (939)). Si no puede hacerse una conexión adecuada (paso (942)), el procesador (350) establece el siguiente modo candidato de mayor graduación (pasos (945-948)), y se inicia una conexión de enlace de salida usando este modo. Este proceso continúa hasta que se logra un a conexión de enlace de salida exitosa, se alcanza el número de modos candidatos a intentar, o se logra el modo omni (pasos (942-954)).

Este proceso (900) puede ser usado para direccionar una antena direccional que opere virtualmente en cualquier ambiente, pero es particularmente adecuado para usarse en redes celulares, Redes Inalámbricas de Área Local ( LAN's), o en otros ambientes que estén fuertemente influenciados por interferencia/vías múltiples o que operen usando una frecuencia de transmisión (TX) y recepción (RX) diferente .

Puede usarse un proceso de selección alternativo para elegir la "mejor" estación base -en oposición al mejor ángulo para una estación base ya seleccionada- para establecer la dirección del aparato (400) de antena con base en un proceso de graduación. Un ejemplo de este proceso alternativo se muestra en la Figura 9B. En forma similar a la elección del mejor ajuste del ángulo después de la selección de la estación base en modo omni, como se describe en referencia a la Figura 9A, el ajuste de la dirección del aparato (400) de antena se logra estableciendo la impedancia para cada componente (411) a (414) de impedancia seleccionable .

Con referencia a la Figura 9B, durante el arranque (que inicia en el paso (905)), el aparato (400) de antena se coloca en modo direccional (paso (957), y el aparato (400) de antena cierra sobre 1 de las i BSP' s (92), y realiza un rastreo piloto inicial (paso (909)).

Entonces el aparato (400) de antena graba los mismos parámetros en cada una de las 1 a i diferentes BSP' s direccionables (pasos (924-930)).

Una vez que se genera esta base de datos (paso (960)), cada BSP es graduada desde la 1 hasta la i, usando un proceso de graduación (paso (963)). El preferible "mejor" proceso de graduación BSP para elegir, es usando Es/N0 y Potencia Piloto, como se muestra abajo: Grado (A0) = ES0/NO0 + PilotPwr0 Grado (A2) = ES1/No1 + PilotPwr! Grado (A±) = ESI/NOI + PilotPwri donde : Es/N0 = relación en decibeles (dB's) de energía por símbolo piloto a ruido total; PilotPwr = Potencia piloto recibida de la Estación Base seleccionada en decibeles, referenciados a 1 miliwatt (dBm' s) ; y Grado (Ai) = el valor de la graduación para la i" BSP.

Continuando con referencia a la Figura 9B, entonces el procesador (350) proporciona y establece la impedancia óptima para cada componente (411) a (414) de impedancia seleccionable, usando primero la BSP de graduación más alta (Paso (966)). Enseguida, se inicia una conexión de enlace de salida usando la BSP de graduación más alta (pasos (969-972) y (939)). Si no puede hacerse una conexión adecuada (paso (942), el procesador (350) establece el ángulo de la antena hacia la siguiente BSP candidata de mayor graduación (pasos (975-978)), y se inicia una conexión de enlace de salida usando este modo. Este proceso continúa hasta que se logra una conexión de enlace de salida exitosa, o se alcanza el número de BSP's candidatas disponibles (pasos (951-954)).

Este proceso puede usarse para direccionar una antena (400) direccional que opere virtualmente en cualquier ambiente, pero es particularmente adecuado para usarse en redes celulares, o en otros ambientes que estén fuertemente influenciados por interferencia/vias múltiples y que operen usando diferentes frecuencias de transmisión (TX) y recepción (RX) .

El proceso de selección arriba descrito puede ser mejorado o sintonizado con precisión añadiendo la información predeterminada o aprendida por adaptación acerca del ambiente de operación o de la direccionalidad de la antena (400) direccionable . Esta información se representa como cargas en la unidad (210) de campo, o en otro sistema en el que se emplee la presente invención.

La Figura 10 es un diagrama de flujo de un proceso (1000), en el que estas cargas se aplican a las métricas relacionadas con el ruido y la potencia de señal predeterminada que se aprendieron a través del uso del proceso (800) de rastreo.

Con referencia al proceso 1000) , el proceso (1000) empieza (paso (1005)) y calcula la métrica relativa al ruido (p. ej . , Es/Nc) y una métrica de potencia piloto usando, por ejemplo, los pasos (805) y (810) arriba descritos con referencia a la Figura 8 (paso (1010) . Si se van a aplicar las cargas (paso (1015), entonces las cargas seleccionadas se determinan en los pasos (1020) y (1025) .

Si las cargas son de naturaleza ambiental, 1 proceso (1000) calcula o recibe las cargas ambientales (paso (1020) ) . Si se calculan las cargas, la unidad (210) de campo está operando en modo autónomo (p. ej . , la unidad de campo determina por si misma las cargas ambientales) . Si la unidad de campo recibe las cargas ambientales, la estación base ha proporcionado estas cargas vía la comunicación inalámbrica y, por lo tanto, la unidad (210) de campo no ha actuado en forma autónoma.

Si las cargas que van a aplicarse se basan en la direccionalidad de la antena direccionable (p. ej . , las cargas son direccionales) , el proceso (1000) puede calcular, recibir, o ser preprogramado con un Factor de Correlación (CF) (paso (1025) ) . El factor de correlación es un tipo particular de cargado y está basado en el patrón de la antena. El factor de correlación se discute mayormente abajo, con referencia a las Figuras 11-13.

Si no hay cargas que aplicar, los cargados se · establecen al valor "1". El proceso (1000) multiplica las cargas por las métricas respectivas. Por ejemplo, una primera carga ambiental y una primera carga direccional pueden ser multiplicadas por la métrica que es una función del ruido, y una segunda carga ambiental y una segunda carga direccional pueden ser multiplicadas por la métrica relativa a la potencia piloto (paso (1030) . Cuando termina el proceso (1000) (paso (1035)), las métricas cargadas pueden almacenarse en una tabla, una base de datos, o ser enviadas al programa que corre en tiempo real en la unidad (210) de campo para ser usados para realizar una selección de ángulo. Las métricas cargadas pueden usarse entonces en forma similar a las métricas no cargadas, como se discutió arriba .

Una forma de establecer las cargas relativas al ambiente (p. ej . , los factores de ajuste ambiental) para las diferentes áreas, se basa en simulaciones de diferentes ambientes estadísticamente significativos, tales como el urbano, el suburbano o el rural. Otras formas de establecer estas cargas pueden estar basadas en mediciones reales de campo. Alternativamente, estas cargas pueden establecerse en tiempo real con base en una rutina de optimización usando un núcleo basado en simulaciones o en optimización ciega de la adaptación.

Puede establecerse una rutina de optimización para optimizar las diferentes métricas, basada en las necesidades de la red específica. Por ejemplo, en áreas urbanas densas, la capacidad de salida, p. ej . , la proporción de salida de señal-ruido (SNR) , puede ser considerada como una mayor preocupación que las mejoras del grado, de modo que el proceso puede establecerse para converger hacia la mejor SNR para cada usuario. De modo similar, en las áreas rurales puede considerarse la cobertura como una mayor preocupación, de modo que puede optimizarse la potencia de la señal recibida o la potencia de transmisión del usuario.

Una forma de implementar los factores de ajuste, es el preprogramar los valores en cada unidad (10) de campo. Estos valores pueden estar basados en las áreas geográficas p. e . , en el planeta, en los distintos continentes, n diferentes países, en distintas regiones en los diferentes países, y en la red de área doméstica del usuario. Estos valores permiten ajustes macro del proceso con base en el área geográfica en la que un usuario opera sus unidades de campo. Estos valores no cuentan para la reubicación del usuario en un área geográfica diferente o en una variación mayor dentro de la propia área geográfica del usuario. Por lo tanto, hay una alta probabilidad de que las cargas relativas al ambiente puedan no ser correctas para las unidades de campo del usuario, si el usuario se mueve hacia una nueva área geográfica o para una variación mayor dentro de la propia área geográfica del usuario.

Una segunda forma de implementar los factores de ajuste, es el integrar una base de datos predefinida en la unidad (210) de campo. La base de datos predefinida puede incluir diferentes cargas para un conjunto de ambientes predeterminados, p. e . , para las áreas rural, suburbana, urbana y metropolitana. Cuando un usuario se registra en una red en particular, la estación base puede notificar a la unidad de campo sobre el tipo de ambiente en el que se ubica el usuario. La unidad de campo carga desde su base de datos interna el valor predefinido asociado con el ambiente, a partir de la información proporcionada por la estación base. Este método no permite con facilidad los cambios en los factores de carga para los diferentes ambientes, ni soporta ajustes en tiempo real de los factores.

El método preferible usa cargas especificas para la región más pequeña definible. Estas cargas pueden ser descargadas en forma dinámica a la unidad de campo del usuario durante el registro, o las cargas pueden ser emitidas en forma continua hacia la unidad de campo del usuario. En una red celular, cada estación base puede contener su propio conjunto de cargas que pueden ser descargadas a cada usuario a través de algún canal de control o emitidas a través de un canal de emisión. El ingeniero de la red que dirige un sitio en particular, puede "pellizcar" estos parámetros para optimizar más el desempeño en una celda en particular. Loa parámetros que el ingeniero de la red puede "pellizcar" pueden estar basados en la capacidad, en el momento del día, o en una Métrica de Calidad de Enlace (LQM, siglas en inglés) . El pellizcado automático de las cargas puede realizarse usando una herramienta de optimización de la red, que raonitorea el desempeño general del sistema y de la red. La herramienta de optimización colecta . las estadísticas de enlace y construye una base de datos del desempeño de los usuarios dentro de la celda. La herramienta de optimización introduce las estadísticas dentro de un programa de modelado de tiempo real y usa técnicas de permutación, por ejemplo, para ensayar y resolver las cargas óptimas que maximizan el desempeño general del sistema.

El algoritmo preferible de graduación de ángulo o de modo, es usar Es/N0 y Potencia Piloto, como se muestra abaj o : Grado (A0) = RfAntEsN0Wgt x Es0/No0 + RfAntPilotWgt x PilotPwr0 Grado (AJ = RfAntEsN0Wgt x ES1/NO1 + RfAntPilotWgt x PilotPwrx Grado (Ai) = RfAntEsNQWgt x Esi/Noi + RfAntPilotWgt x PilotPwri donde : Es/No = proporción de energía por símbolo piloto a ruido total en decibeles (dB's); PilotPwr = Potencia Piloto Recibida de la Estación Base Seleccionada, en decibeles referenciados a 1 mili att (dB'm's); Grado (?±) = los valores de graduación para el pésimo m0(¿0 Q ángulo; RfAntEsNoWgt = la carga Es/N0 que es descargada desde la Estación Base actual, determinada en forma interna o de adaptación que define cómo el Es/N0 debería ser factor en la decisión de direccionamiento para ese ambiente de la estación base; y RfAntPilotWgt = la carga de Potencia Piloto que es descargada desde la Estación Base actual, determinada en forma interna o de adaptación, que define cómo debería la Potencia Piloto ser factor en la decisión de direccionamiento para el ambiente de esa estación base.

El Es/N0 de la Señal Piloto se usa en oposición al Es/N0 de las señales de Tráfico, por la misma razón que se discutió arriba, a saber, la decisión de la dirección de direccionamiento ocurre preferiblemente durante el acceso inicial al sistema, cuando no se están enviando datos de Tráfico. Si se asume que el enlace de salida esté limitado por la interferencia, el contribuyente más grande al N0 es la interferencia de las celdas adyacentes y de las vías múltiples. Usando el Es/N0 piloto, se inicia con una proporción fija, y cualquier degradación en esta proporción viene de la interferencia de la celda adyacente y de las vías múltiples.

Otros factores que pueden usarse para graduar los modos incluyen la Potencia Total Recibida, la Extensión del Retraso RMS, y el FER, como se mencionó arriba.

Adicionalmente a las cargas relacionadas con el ambiente de operación que pueden aplicarse a las métricas, para sintonizar con precisión el direccionamiento, también pueden aplicarse a las métricas, para la sintonía fina, las cargas relativas a la direccionalidad de la antena o al patrón de flujo de radiación. Estas cargas direccionales pueden aplicarse en forma independiente o adicional a las cargas ambientales.

Un ejemplo de una carga direccional es un factor de Correlación del Patrón de la Antena (CF) . El CF es una comparación entre un patrón de antena de espacio libre de una antena direccional y cualquier métrica grabada como una función de la dirección de direccionamiento de la antena. Los patrones pueden ser, pero no se limitan a, expresiones de forma continua o medidas discretas. La comparación puede realizarse por convolución continua o discreta o por alguna otra técnica de comparación, tal como la media de mínimos cuadrados .

Un tipo de comparación compara el patrón de antena de espacio libre (400) direccional contra la potencia piloto. La comparación ubica el centro de masa de la energía piloto y forma una métrica para describir la presencia y la severidad del ambiente de vías múltiples.

La Figura 11 ilustra un patrón teórico de antena direccional de espacio libre replicado diez veces usando diez diferentes posiciones de referencia, del Ángulo 1 al Ángulo 10. El patrón de referencia de espacio libre puede obtenerse midiendo la antena en un ambiente no reflejante. Para cuantificar el ambiente de vías múltiples es útil usar el patrón de antena de espacio libre, porque debe hacerse una determinación de cuánto se desvía el patrón medido (p. e . , la potencia piloto) del patrón de espacio libre. A menor valor de la comparación (p. ej . , un CF menor) entre el patrón medido y el patrón de antena de espacio libre direccional, más severo es el ambiente de vías múltiples. De modo similar, a mayor valor de la comparación, menos severo es el ambiente de vías múltiples.

La Figura 12 ilustra una antena direccional de espacio libre teórica, y un patrón de potencia piloto medido en forma teórica. Como se muestra en la Figura 12 , el Ángulo 5 tiene la más alta correlación entre cada uno de los diez patrones de la antena de espacio libre y el patrón de potencia piloto medido. Por lo tanto, el Ángulo 5 se selecciona como el ángulo óptimo de direccionamiento. Sin embargo, el calcular el CF optimiza más el ángulo de direccionamiento. El CF máximo puede ser calculado usando el valor de correlación computado al usar el ángulo 5 y un proceso complejo de direccionamiento. El CF es menor en los ambientes con mayor expansión angular multivia, y menor en los ambientes con menos expansión angular multivia. Un método para calcular el CF para cada posición j de la antena, es el usar la siguiente ecuación: CFj = 1 - ( - >A( raíz cuadrada (abs (Diffij ) /X) donde : CF es el factor de correlación; "A" es el número total de ángulos medidos; "Diff" es la diferencia entre el valor iesim0 medido y el patrón jésimo de la antena; y "X" es la diferencia máxima total que se obtiene si un patrón plano de ruido es convolucionado con el patrón real de la antena de espacio libre.

La Figura 13 ilustra un proceso para computar CF máximo usando un patrón real medido de la antena espacio libre y un patrón medido de la potencia piloto, proceso puede ser descrito, en forma de lista, como sigue Circuito de salida 1. Normalizar el pico del patrón piloto medido con el pico de los patrones de referencia de la antena de libre espacio; 2. Seleccionar el primero de los diez diferentes patrones de la antena de espacio libre; Circuito interior a. Convertir el patrón de potencia piloto medido y los patrones de referencia de libre espacio grabados, a potencia en watts. b. Calcular la diferencia entre el patrón de referencia de espacio libre y el patrón piloto medido en el ángulo actual (Diff) . c. Calcular el valor absoluto de la diferencia; d. Calcular la raíz cuadrada de la diferencia. e. Dividir esa diferencia entre la diferencia total máxima de lo que se obtiene si se convoluciona un patrón plano de ruido con el patrón real de la antena de libre espacio. Por ejemplo, para la antena (400) direccional, el valor es 7.6951; f. Realizar el circuito interior b a través de e hasta que desde Di hasta DIO se hayan computado; g. Sumar los resultados de desde DI hasta DIO y restar este valor de 1; 3. Seleccionar el siguiente patrón de antena de espacio libre y realizar de nuevo el circuito interior; 4. Una vez qu todos los patrones de referencia de los 10 espacios libres tienen un CF computado, el patrón de referencia con el mayor valor (entre 0 y 1= es la dirección del centro de masa de la energía piloto con un valor de CF na vez que se generan los modos de la base de datos (p. ej . , los ángulos o las estaciones base como se discutieron con referencia a la Figura 7) y el CFmax, cada modo es graduado desde 1 hasta el iesimo usando un proceso de graduación cargado para obtener el ángulo de direccionamiento óptimo. Un ejemplo de un proceso de graduación cargado es el cargar el PilotPwr a través del CF. Las simulaciones y las medidas han demostrado que es deseable cargar menos el PilotPwr recibido a medida que el ambiente de vías múltiples empeora, porque el PilotPwr en las ecuaciones de Graduación se usa para acoplar los Enlaces de Salida y de Entrada. Es difícil encontrar un ángulo de llegada predominante del piloto de la Estación Base a medida que el ambiente de vías múltiples empeora. Por lo tanto, la contribución a la graduación a través del PilotPwr es preferiblemente reducida. La elección del ángulo o del proceso de graduación de modo preferible es el usar Es/N0 y la Potencia Piloto cargada, como se muestra abajo : Grado (A0) = Es0/N0o + CFmax x PilotPwr0 Grado (Ai) = Esl/Nol + CFmax x PilotPwn Grado (Ai) = Esi/Noi + CFmax x PilotPwn donde : Es/N0 = relación en decibeles (dB's) de energía por símbolo piloto a ruido total; PilotP r = Potencia piloto recibida de la Estación Base Seleccionada en decibeles, referenciados a 1 miliwatt (dBm's); y Grado (Ai) = el valor de la graduación para el modo o ángulo iésirao; y CFroax = mayor factor de correlación.

Adicionalmente a la aplicación del CF sólo al proceso de graduación, el CF puede ser aplicado en combinación con las cargas ambientales, como sigue: Grado (A0) = RfAntEsNQWgt x Es0/No0 + CFmax x RfAntPilotWgt x PilotPwro Grado (??) = RfAntEsNQWgt x ES1/No1 + CFmax x RfAntPilotWgt x ilotPwr! Grado (A±) = RfAntEsN0Wgt x Esl/Noi + CFmax x RfAntPilotWgt x PilotPwri Mientras que esta invención se ha mostrado y descrito particularmente con referencia a sus representaciones preferibles, aquellos experimentados en la técnica entenderán que pueden hacerse varios cambios en la forma y los detalles, sin apartarse de la competencia de la invención comprendida en las reivindicaciones adjuntas.

Claims (31)

REIVINDICACIONES

1. Un método para determinar un ajuste del ángulo para una antena direccional utilizado con un sistema de comunicaciones inalámbricas para la comunicación en ambas direcciones, la dirección del enlace de entrada y la dirección del enlace de salida, el método comprende: para al menos dos ajustes de ángulos asociados con la antena direccional; calcular la potencia recibida de una señal predeterminada transmitida en el enlace de entrada; calcular una métrica como una función del ruido en un canal asociado con la señal predeterminada transmitida en el enlace de salida; y seleccionar un ajuste del ángulo para la antena direccional, con base en una combinación de la potencia recibida y la métrica para mejorar el desempeño del sistema de comunicaciones al utilizar una antena direccional, el ángulo seleccionado siendo un ángulo abajo del óptimo para las comunicaciones en ambas direcciones, en el enlace de entrada y el enlace de salida.

2. El método de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la señal predeterminada transmitida es una señal piloto o una señal de faro.

3. El método de acuerdo .con la reivindicación 1, incluyendo además el aplicar al menos una carga a la potencia recibida, a la métrica, o a ambas.

4. El método de acuerdo con la reivindicación 3, en el que la al menos una carga se relaciona con el ambiente de operación o la direccionalidad de la antena direccional .

5. El método de acuerdo con la reivindicación 4, incluyendo además el calcular la carga relativa al ambiente de operación.

6. El método de acuerdo con la reivindicación 4 incluyendo además el recibir la carga relativa al ambiente de operación.

7. El método de acuerdo con la reivindicación 4, en el que la carga relativa a la direccionalidad de la antena direccional incluye un factor de correlación. ,5

8. El método de acuerdo con la reivindicación 1, incluyendo la búsqueda de la señal predeterminada transmitida.

9. El método de acuerdo con la reivindicación 8, en el que el cálculo de la potencia recibida y de la métrica ocurre durante la búsqueda.

10. El método de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la métrica se define como energía por símbolo dividida por el ruido total del canal .

11. El método de acuerdo con la reivindicación 1, incluyendo además el intento de establecer un enlace de salida a un ángulo de rastreo correspondiente a una máxima de las combinaciones generadas para cada ajuste de ángulo.

12. El método de acuerdo con la reivindicación 11 en el que, si no se puede establecer el enlace de salida, se reintenta a un ángulo de rastreo correspondiente a un valor menor de las combinaciones.

13. El método de acuerdo con la reivindicación 1, usado en una Red de Acceso Múltiple de División de Código (FDMA) , una Red de Acceso Múltiple de División de Tiempo (TDMA) , o en una Red Inalámbrica de Área Local (WLAN) .

14. Un aparato utilizado con un sistema de comunicaciones inalámbricas en ambas direcciones, dirección del enlace de entrada y la dirección del enlace de salida, el aparato comprende: una antena direccional para recibir una señal predeterminada transmitida; un procesador acoplado a la antena direccional para calcular, para al menos dos ajustes de ángulo asociados con la antena direccional, (i) la potencia recibida de la señal predeterminada, en el enlace de entrada, y (ii) una métrica como una función del ruido en un canal asociado con la señal predeterminada transmitida en el enlace de salida; y un selector acoplado al procesador, para seleccionar un ajuste del ángulo para la antena direccional, con base en una combinación de la potencia recibida y de la métrica para mejorar el desempeño completo del sistema de comunicaciones utilizando la antena direccional, el ángulo seleccionado siento un ángulo por abajo del óptimo para comunicaciones en ambas direcciones, en la dirección del enlace de entrada y la dirección del enlace de salida.

15. El aparato de acuerdo con la reivindicación 14, en el que la señal predeterminada transmitida es una señal piloto o una señal de faro.

16. El aparato de acuerdo con la reivindicación 14, en el que el procesado aplica al menos una carga a la potencia recibida, a la métrica, o a ambas.

17. El aparato de acuerdo con la reivindicación 16, en el que la al menos una carga es relativa al ambiente de operación o a la direccionalidad de la antena direccional.

18. El aparato de acuerdo con la reivindicación 17, en el que el procesador calcula la carga relativa al ambiente de operación.

19. El aparato de acuerdo con la reivindicación 17, en el que el procesador recibe la carga relativa al ambiente de operación.

20. El aparato de acuerdo con la reivindicación 17, en el que la carga relativa a la direccionalidad de la antena direccional incluye un factor de correlación.

21. El aparato de acuerdo con la reivindicación 14, en el que el procesador controla la antena direccional para buscar la señal predeterminada transmitida.

22. El aparato de acuerdo con la reivindicación 21, en el que el procesador calcula la potencia recibida y la métrica durante la búsqueda.

23. El aparato de acuerdo con la reivindicación 14, en el que la métrica se define como energía por símbolo dividida entre el ruido total del canal .

24. El aparato de acuerdo con la reivindicación 14, en el que el procesador intenta establecer un enlace de entrada a un ángulo de rastreo correspondiente a un máximo de las combinaciones generadas para cada ajuste de ángulo.

25. El aparato de acuerdo con la reivindicación 24 en el que, si el procesador no puede establecer un enlace de entrada, lo reintenta a un ángulo de rastreo correspondiente a un valor menor de las combinaciones.

26. El aparato de acuerdo con la reivindicación 14, usado en una Red de Acceso Múltiple de División de Código (FDMA) , una Red de Acceso Múltiple de División de Tiempo (TDMA) , o en una Red Inalámbrica de Área Local (WLAN) .

27. Un aparato para determinar un ajuste de ángulo para una antena direccional utilizado con un sistema de comunicaciones inalámbricas para la comunicación en ambas direcciones, en la dirección del enlace de entrada y la dirección del enlace de salida, el aparato comprende: para al menos dos ajustes de ángulo asociados con la antena direccional; los medios para calcular la potencia recibida de una señal predeterminada transmitida en el enlace de entrada; los medios para calcular una métrica como una función del ruido en un canal asociado con la señal predeterminada transmitida en el enlace de salida; y los medios para seleccionar un ajuste de ángulo para la antena direccional, con base en una combinación de la potencia recibida y de la métrica para mejorar todo el desempeño del sistema de comunicaciones utilizando la antena direccional, el ángulo seleccionado siendo un ángulo por abajo del óptimo para comunicaciones en ambas direcciones, en la dirección del enlace de entrada y la dirección del enlace de salida.

28. El método de acuerdo con la reivindicación 7, en donde el factor de correlación es una comparación del patrón de espacio libre de la antena de la antena direccional y la potencia recibida.

29. El método de acuerdo con la reivindicación 28 en donde el factor de correlación corresponde al factor de correlación máximo de todos los ajustes de ángulo.

30. El método de acuerdo con la reivindicación 20 en donde el factor de correlación es una comparación del patrón de espacio libre de la antena de la antena direccional y la potencia recibida.

31. El método de acuerdo con la reivindicación 30 en donde el factor de correlación corresponde al factor de correlación máximo de todos los ajustes de ángulo. R E S UMEN Una antena direccional se direcciona con base en un proceso de graduación. El proceso de graduación de la elección usa ambos parámetros Es/N0 y Potencia Piloto, medidos desde una señal piloto para un mejor desempeño general del sistema en los enlaces de salida y de entrada. El usar estos procesos de direcciona iento y graduación permite el direccionamiento por adaptación de la antena direccional en ambientes de interferencia y de vías múltiples. El proceso de direccionamiento y graduación puede usarse para seleccionar el "mejor" ángulo de direccionamiento para comunicarse con una estación base dada, o para elegir la estación base dada. El proceso puede incluir técnicas de sintonía fina para usarse en distintos ambientes. La sintonía fina puede incluir el uso de las cargas relativas - al ambiente de operación o a la direccionalidad de la antena direccional.