MXPA06008697A - Metodo y aparato para reducir los impactos transitorios de conmutacion de haz en un sistema de antena de haz conmutado - Google Patents

Abstract

Se proporciona un método y aparato para reducir los impactos transitorios de conmutación de haz en un sistema de antena de haz conmutado. Un sistema de antena de haz conmutado genera una pluralidad de haces en un patrón de haz predefinido y conmuta la posición de haz actual con una de una pluralidad de haces predefinidos, de acuerdo con resultados de medición para cada uno de los haces. Se mide periódicamente la calidad de las señales para cada una de la pluralidad de haces predefinidos y se determina el mejor haz. El haz actual se conmuta ya sea al mejor haz o a un haz intermedio, de acuerdo con la separación entre el mejor haz y el haz actual.

Description

MÉTODO Y APARATO PARA REDUCIR LOS IMPACTOS TRANSITORIOS DE CONMUTACIÓN DE HAZ EN UN SISTEMA DE ANTENA DE HAZ CONMUTADO CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente invención se relaciona con sistemas de comunicación inalámbricos. Más particularmente, la presente invención es un método y aparato para reducir los impactos transitorios de conmutación de haz en un sistema de antena de haz conmutado.

ANTECEDENTES Uno de los temas más importante en la comunicación inalámbrica es de que manera mejorar la capacidad de un sistema de comunicación inalámbrico. Una de las áreas nuevas que está siendo explorada es el uso de antena de haz direccional para mejorar el margen de enlace de los enlaces directo e inverso entre las estaciones de base y las unidades transmisoras/receptoras inalámbricas (WTRU) . La ganancia aumentada de la antena direccional sobre una antena omni direccional típica proporciona una ganancia de señal recibida aumentada en la WTRU y la estación de base. Un sistema de antena de haz conmutado es un sistema en donde se definen un número de haces direccionales fijos y un transceptor selecciona un haz direccional que proporciona la mejor calidad de señal y la menor interferencia. El uso de un sistema de antena de haz conmutado puede proporcionar muchos beneficios tales como una potencia reducida de transmisión, una duración de batería más prolongada para una WTRU, velocidades de datos mayores en el borde- de la celda y una mejor capacidad de red. El uso de una antena de haz conmutado requiere mediciones de nivel de señal en cada uno de los haces predefinidos con el fin de seleccionar el mejor haz de la antena. Una WTRU o una estación de base debe, monitorear continuamente el nivel de señal recibido en cada uno de los modos de haz y reseleccionar periódicamente el mejor haz para adaptarse a los cambios ambientales en movimiento de la WTRU. No obstante, en el momento en que se conmuta el haz, existen cambios súbitos en la señal recibida y la potencia de transmisión y recepción requerida. Esto puede resultar en degradación en el funcionamiento del receptor. También puede resultar en un problema de cercanía/lejanía debido a que la potencia de transmisión puede ser demasiado alta o demasiado baja. " Aunque estos efectos son transitorios y habitualmente se corregirán con el tiempo, es deseable minimizar estos efectos. Los impactos es probable que sean más pronunciados cuando se conmutan entre haces que están muy separados en un patrón de haz predefinido tal como la conmutación directamente desde un haz izquierdo a un haz derecho en un sistema de tres haces.

DESCRIPCIÓN BREVE DE LA INVENCIÓN La presente invención es un método y aparato para reducir los impactos de cambios transitorios debidos a conmutación de haz en un sistema de antena de haz conmutado . La presente invención introduce un método que resuelve los problemas que resultan de los cambios súbitos en la potencia de señal recibida causados por conmutación de haz en un sistema de antena de haz conmutado. Un sistema de antena de haz conmutado genera una pluralidad de haces predefinidos y conmuta la posición del haz a una de la pluralidad de haces predefinidos, de acuerdo con resultados de medición para cada uno de los haces. La calidad de las señales recibidas se mide periódicamente para cada una de la pluralidad de haces predefinidos . Después se determina sí un mejor haz, determinado por las mediciones, es diferente de un haz actual . Sí el haz actual es diferente del mejor haz, se conmuta el haz actual ya sea al mejor haz o un haz intermedio que se localiza entre el mejor haz y el haz actual en el patrón de haz predefinido, dependiendo de la separación entre el mejor haz y el haz actual.

DESCRIPCIÓN BREVE DE LOS DIBUJOS La figura 1 es un diagrama de un sistema de comunicación inalámbrico, de acuerdo con la presente invención. La figura 2 es un diagrama de flujo de un procedimiento para reducir impacto transitorios de conmutación de haz en un sistema de antena de haz conmutado de acuerdo con la presente invención. La figura 3 es un ejemplo de un patrón de haz generado por un sistema de antena de haz conmutado, de acuerdo con la presente invención. La figura 4 es un diagrama de bloques de un aparato configurado para reducir impactos transitorios de conmutación de haz en un sistema de haz conmutado de acuerdo con la presente invención.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LAS MODALIDADES PREFERIDAS A continuación, la terminología "WTRU" incluye pero no se limita a equipo de usuario, una estación móvil, una unidad de suscriptor fija o móvil, un localizador, una estación de cliente de red de área local inalámbrica o cualquier otro tipo de dispositivo capaz de operar en un ambiente inalámbrico. Cuando se hace referencia en lo siguiente, la terminología "estación de base" incluye pero no se limita a un nodo-B, un controlador de sitio, un punto de acceso o cualquier otro tipo de dispositivo de interconexión en un ambiente inalámbrico. Las características de la presente invención se pueden incorporar en un circuito integrado (IC) o se pueden configurar en un circuito que comprenda una multitud de componentes interconectados . Las características de la presente invención también se pueden implementar como software o como una combinación de hardware/sof are . La figura 1 es un sistema 100 de comunicación inalámbrico, de acuerdo con la presente invención. El sistema 100 de comunicación inalámbrico comprende una pluralidad de estaciones 104 de base y las WTRU 102. Cada una de las estaciones 104 de base sirve como una célula 106. La WTRU 102 se registra con una célula 106 para comunicación. La WTRU 102 inicialmente selecciona una célula, pero en base en la tecnología, la WTRU 102 posteriormente se puede comunicar con células múltiples (por ejemplo para combinación suave en un sistema CDMA) .

La presente invención no debe considerarse limitada a una comunicación de célula única, sino que se puede aplicar a una comunicación de células múltiples. Ya sea la WTRU 102 o la estación 104 de base, o ambas, están equipadas con una antena de haz conmutado para generar una pluralidad de haces direccionales . Los haces pueden o no ser generados en un patrón de haz predefinido, y también se puede generar un patrón omni direccional además de los haces direccionales.

Los haces direccionales pueden ser. no uniformes de manera que un haz puede ser más amplio que el otro haz y las separaciones en azimut entre los haces pueden o no ser las mismas. La WTRU 102 o la estación 104 de base pueden generar más de un haz simultáneamente y dirigir cada haz a la mejor posición de haz, respectivamente. La posición de haz se puede conmutar ya sea a una de la pluralidad de haces direccionales o el patrón omni direccional . La figura 2 es un diagrama de flujo de un procedimiento 200 para reducir los impactos de cambios transitorios debidos a una conmutación de haz en un sistema de antena de haz conmutado de acuerdo con la presente invención. En lo siguiente, la presente invención se explicará únicamente con referencia a una WTRU. No obstante, debe entenderse que la presente invención también se puede implementar en una estación de base. Cuando una WTRU 102 se registra con una de las células, la WTRU 102 selecciona uno de la pluralidad de haces predefinidos (es decir, una haz direccional o un patrón omni direccional) y se comunica con una estación 104 de base con el haz seleccionado (a continuación el "haz actual") . Una vez que se inicia el procedimiento 200, la WTRU 102 monitorea la calidad de canal mientras conmuta el haz a cada una de la pluralidad de haces predefinidos (etapa 202) . El inicio del procedimiento 200 se puede iniciar con una señal de activación (tal como un temporizador) o puede ser periódico, no periódico o continuo. Si el procedimiento 200 es continuo, se inicia automáticamente un procedimiento nuevo cuando el procedimiento alcanza el fin. La WTRU 102 se registra con una célula primero y después toma un haz. Posteriormente, la WTRU 102 se puede comunicar con células múltiples (por ejemplo para combinación suave en un sistema CDMA) y selecciona el mejor haz mientras se comunica con células múltiples. La WTRU 102 después determina sí el mejor haz, determinado por las mediciones de calidad de canal, es diferente del haz actual el cual actualmente se utiliza en comunicación con la estación 104 de base registrada (etapa 204) . Sí el mejor haz es diferente del haz actual, la WTRU 102 inicia un procedimiento de conmutación de haz. Si el haz actual es el mejor haz, se mantiene el haz actual . Opcionalmente, la WTRU 102 puede determinar primero antes de realizar la conmutación de haz sí ha transcurrido un período de tiempo predeterminado desde que se ha conmutado el haz al haz actual con el fin de evitar conmutación demasiado frecuente del haz (etapa 206) . Sí ha transcurrido un período de tiempo predeterminado en el haz actual, entonces el procedimiento 200 avanza a la etapa 208 para conmutar el haz . Sí no ha transcurrido el período de tiempo predeterminado, el procedimiento 200 regresa a la etapa 202. Antes de conmutar el haz actual al mejor haz, la WTRU 102 determina sí el haz actual puede ser conmutado al mejor haz directamente. Se puede conmutar directamente el haz actual al mejor haz, el haz actual se conmuta al mejor haz directamente (etapa 212) . Como se explicará con mayor detalle en lo siguiente, sí el haz actual no puede conmutarse al mejor haz directamente, el haz actual se conmuta a un haz intermedio el cual se localiza entre el haz actual y el mejor haz (etapa 210) . En la etapa 208, el procedimiento 200 realiza la determinación en base en la separación de haz entre el haz actual y el mejor haz y, opcionalmente, algunos factores que incluyen pero que no se limitan a información de estado de canal y mediciones de calidad de señal . Sí la separación de haz entre el haz actual y el mejor haz excede un umbral el cual puede ser predeterminada u, opcionalmente, dependiendo de algunos factores que incluyen pero que no se limitan a información de estado de canal y mediciones de calidad de señal, el procedimiento 200 determina que el haz actual no puede ser conmutado directamente al mejor haz. Como un ejemplo sencillo, sí la pluralidad de haces se generan en un patrón de haces predeterminado por medio del cual los haces son de anchura igual y están separados por igual por un número de grados denominado 1 etapa, el procedimiento 200 puede realizar la determinación en base en las etapas de separación entre el mejor haz y el haz actual en un patrón de haz predefinido (dado que etapa x separación fija es igual a la separación del haz entre el haz actual y el mejor haz) . La figura 3 es un ejemplo de un patrón de haz predefinido de una pluralidad de haces direccionales. En la figura 3 la totalidad de los ocho (8) haces bx-bß están predefinidos y son igual de anchura y están separados por igual en 1. etapa. No obstante, debe hacerse notar que la figura 3 se proporciona únicamente como un ejemplo y que se puede utilizar cualquier cantidad de haces y la presente invención no debe considerarse como limitada por un número de haces particular. La anchura igual y la separación igual también se proporcionan solo como un ejemplo y la presente invención no debe considerarse que esté limitada a anchura igual y haces separados por igual . Suponiendo que el haz b2 en el haz actual y que el haz b5 se cambian al mejor haz después de mediciones de calidad de canal, la WTRU 102 determina el número de etapas entre el haz bx y el haz b5/ (es decir, cuatro etapas) . Sí esta separación es mayor que un número predeterminado de etapas (es decir, mayor que una separación de haz predeterminado) , la WTRU 102 evita la conmutación de haz directamente desde el haz bx al haz b5. En vez de esto, la WTRU 102 conmuta el haz a un haz intermedio entre el haz bx y el haz b5. Sí esta separación está dentro de las etapas predeterminadas, la WTRU 102 conmuta directamente el haz desde bi hasta el haz b5. Debe hacerse notar que al tener un umbral de separación de haz predeterminada para conmutar directamente al mejor haz es solo un ejemplo y que la presente invención no debe considerarse como limitada a los umbrales predeterminados . Opcionalmente, un haz más cercano al . haz actual se puede seleccionar como un haz intermedio para transición desde el haz actual al mejor haz, dado que el haz que está más cercano del haz actual es más probable que sea compatible con los parámetros del receptor actual tales como cálculos de coeficiente de canal. Al seleccionar uno más cercano al haz actual probablemente reducirá los cambios transitorios más, pero resultará en una conmutación más baja al mejor haz. Por lo tanto, la selección de uno o varios haces intermedios entre el haz actual y el mejor haz es una compensación entre menos cambios transitorios y una conmutación más rápida, lo que se describirá con detalle en lo siguiente. El patrón de conmutación de haz se puede determinar en base en un equilibrio entre los impactos de funcionamiento de frenado del procedimiento de conmutación de haz versus los impactos de funcionamiento de una conmutación súbita. En un ejemplo de la figura 3, en donde el sistema utiliza ocho haces, el patrón de conmutación de haz desde el haz bi al haz b5 puede ser b?-b2-b3-b4-b5 o ba-b3-b5, dependiendo de los requerimientos de funcionamiento . Debe hacerse notar que el patrón de conmutación precedente se proporciona solo como un ejemplo, no' como una limitación, y que el patrón de conmutación de haz no necesita .estar separado por igual, sino que puede ser cualquier patrón tal como bi7 b2, b? o bi, • b2 b , b5 y algunos haces pueden ser más anchos que otros . Esta conmutación gradual mejora el funcionamiento del receptor WTRU 102. Por ejemplo, en un receptor de RAKE de acceso múltiple de división de código (CDMA) , la conmutación gradual probablemente puede permitir para mas trayectorias de los dedos RAKE se desmodulen con éxito sin que se apaguen totalmente en los cálculos de coeficiente de canal mientras se conmuta un haz. El haz intermedio en la conmutación de haz entre dos haces direccionales puede ser un patrón omni direccional. Por ejemplo, suponiendo que un sistema utiliza tres (3) haces (es decir, un haz derecho, un patrón omni direccional y un haz izquierdo) y que el haz izquierdo es el haz actual y que el haz derecho se determina que es el mejor haz, la WTRU 102 evita la conmutación directamente del haz izquierdo al haz derecho. En vez de esto, la WTRU 102 conmuta primero del haz izquierdo al patrón omni direccional y después conmuta desde el patrón omni direccional al haz derecho. El método de la presente invención se puede aplicar a casos en donde se utilizan más de tres haces . La figura 4 es un diagrama de bloques de un aparato 400 configurado para reducir los impactos transitorios de conmutación de haz en un sistema de antena de haz conmutada de acuerdo con la presente invención. El aparato 400 comprende una antena 402 de haz conmutado, una unidad 406 de direccionamiento de haz, un receptor/transmisor 404, una unidad 408 de medición y un controlador 410. La antena 402 de haz conmutado comprende una pluralidad de elementos de antena para generar una pluralidad de haces direccionales además de, opcionalmente, un patrón omni direccional. La unidad 406 de direccionamiento de haz es para dirigir un haz actual a uno de una pluralidad de haces direccionales o al patrón omni direccional. El receptor/transmisor 404 recibe señales de la antena 402 de haz conmutado y las alimenta a la unidad 408 de medición. La unidad 408 de medición es una parte de unidades de procesamiento de banda de base y para medir la calidad de las señales recibidas a partir de la antena 402 de haz conmutado. El controlador 410 controla todos los elementos del aparato 400 y los procedimientos para conmutación de haces descritos en lo anterior. La presente invención no se limita a una conmutación de haz bidimensional . La presente invención también es aplicable a una conmutación de haz en espacios tridimensionales. La presente invención no se limita a un sistema de antena único, sino que es aplicable a un sistema de antenas múltiples, en donde más de un haz es controlado simultáneamente . Aunque las características y elementos de la presente invención se describen en las modalidades preferidas en combinaciones particulares, cada característica o elemento se puede utilizar solo sin las otras características y elementos de las modalidades preferidas o en diversas combinaciones con o sin otras características y elementos de la presente invención.

Claims (33)

1. REIVINDICACIONES 1. Método para reducir impactos de cambios transitorios debidos a conmutación de haz en un sistema de antena de haz conmutado el cual genera una pluralidad de haces predefinidos y conmuta una posición de haz actual con uno de una pluralidad de haces predefinidos, de acuerdo con resultados de medición para cada uno de los haces, el método comprende: (a) medir la calidad de las señales para cada uno de la pluralidad de haces predefinidos; (b) determinar sí el mejor haz, determinado por las . mediciones, es diferente de un haz actual; (c) determinar sí el haz actual puede ser conmutado al mejor haz directamente sí el mejor haz es diferente del haz actual, o de otra manera se regresa a la etapa (a) ; y (d) conmutar el haz actual con el mejor haz directamente sí el haz actual puede ser conmutado al mejor haz directamente, de otra manera, conmutar el haz actual a un haz intermedio que se localiza entre el haz actual y el mejor haz.
2. 2. Método como se describe en la reivindicación 1, que comprende además la etapa de determinar sí ha transcurrido un período de tiempo predeterminado desde que se conmutó un haz al haz actual, por lo que, sino ha transcurrido el período de tiempo predeterminado, se regresa a la etapa (a) , y sí ha transcurrido el período de tiempo predeterminado, se avanza a la etapa (c) .
3. 3. Método como se describe en la reivindicación 1, en donde el haz intermedio es un haz más cercano al haz actual en comparación con el mejor haz.
4. 4. Método como se describe en la reivindicación 1, en donde el haz intermedio es un patrón omni direccional .
5. 5. Método como se describe en la reivindicación 1, en donde el haz se conmuta en espacios tridimensionales.
6. 6. Método como se describe en la reivindicación 1, en donde el haz se conmuta en espacios bidimensionales .
7. 7. Método como se describe en la reivindicación 1, en donde más de un haz es procesado simultáneamente, por lo que cada haz es conmutado al mejor haz para cada haz, respectivamente.
8. 8. Método como se describe en la reivindicación 1, en donde la determinación para conmutación de haz se basa en la separación de haz entre el haz actual y el mejor haz.
9. 9. Método como se describe en la reivindicación 8, en donde la determinación para la conmutación de haz se realiza al comparar la separación de haz con un umbral predeterminado.
10. 10. Método como se describe en la reivindicación 9, en donde la determinación se basa adicionalmente en por lo menos uno de calidad de señal y estado de canal.
11. 11. Método como se describe en la reivindicación 1, en donde la pluralidad de haces se generan en un patrón de haz predeterminado, por lo que el haz actual se conmuta en base en las etapas de separación entre el haz actual y el mejor haz en el patrón de haz predeterminado.
12. 12. Método como se describe en la reivindicación 1, en donde el sistema de antena de haz conmutado comprende un sistema de antena único.
13. 13. Método como se describe en la reivindicación 1, en donde el sistema de antena de haz conmutado comprende un sistema de antena múltiple.
14. 14. Método como se describe en la reivindicación 1, en donde el procedimiento de conmutación de haz se realiza continuamente.
15. 15. Método como se describe en la reivindicación 1, en donde el procedimiento de conmutación de haz se realiza periódicamente o de manera no periódica.
16. 16. Método como se describe en la reivindicación 1, en donde el procedimiento de conmutación de haz se inicia con una señal de activación.
17. 17. Aparato para reducir impactos de cambios transitorios debidos a conmutación de haz en un sistema de antena de haz de conmutación el cual genera una pluralidad de haces predefinidos y conmuta una posición de haz actual entre la pluralidad de haces predefinidos, de acuerdo con los resultados de medición para cada uno de los haces, el aparato comprende : una antena de haz conmutado para generar una pluralidad de haces predefinidos; una unidad de direccionamiento de haz para dirigir un haz a uno de una pluralidad de haces; un transmisor/receptor para transmitir y recibir señales vía la antena de haz conmutado; una unidad de medición para medir la calidad de señales para cada uno de la pluralidad de haces predefinidos; y un controlador para controlar la unidad de direccionamiento de haz, el transmisor/receptor y la unidad de medición, por lo que el controlador determina el mejor haz de entre la pluralidad de haces predefinidos y conmuta el haz actual ya sea al mejor haz o a un haz intermedio que se localiza entre el mejor haz y el haz actual, de acuerdo con la separación entre el mejor haz y el haz actual.
18. 18. Aparato como se describe en la reivindicación 17, en donde el controlador determina sí ha transcurrido un período de tiempo predeterminado desde que se conmuta un haz al haz actual, por lo que el controlador conmuta el haz al mejor haz únicamente sí ha transcurrido el período de tiempo predeterminado.
19. 19. Aparato como se describe en la reivindicación 17, en donde el haz intermedio es un haz más cercano al haz actual en comparación con el mejor haz.
20. 20. Aparato como se describe en la reivindicación 17, en donde el haz intermedio es un patrón omni direccional .
21. 21. Aparato como se describe en la reivindicación 17, en donde el haz se conmuta en espacios tridimensionales.
22. 22. Aparato como se describe en la reivindicación 17, en donde el haz se conmuta en espacios bidimensi'onales .
23. 23. Aparato como se describe en la reivindicación 17, en donde el aparato es una estación de base .
24. 24. Aparato como se describe en la reivindicación 17, en donde el controlador realiza la determinación de conmutación de haz en base en la separación de haz entre el haz actual y el mejor haz.
25. 25. Aparato como se describe en la reivindicación 24, en donde la determinación para conmutación de haz se realiza al comparar la separación de haz con un umbral predeterminado .
26. 26. Aparato como se describe en la reivindicación 25, en donde la determinación se basa además en por lo menos una de calidad de señal y estado de canal .
27. 27. Aparato como se describe en la reivindicación 17, en donde el aparato es un unidad transmisora/receptora inalámbrica.
28. 28. Aparato como se describe en la reivindicación 17, en donde la pluralidad de haces se generan en un patrón de haz predeterminado, por lo que el haz actual se conmuta en base en las etapas de separación entre el haz actual y el mejor haz en el patrón de haz predeterminado.
29. 29. Aparato como se describe en la reivindicación 17, en donde el sistema de antena de haz conmutado comprende un sistema de antena única.
30. 30. Aparato como se describe en la reivindicación 17, en donde el sistema de antena de haz conmutado comprende un sistema de antena múltiple.
31. 31. Aparato como se describe en la reivindicación 17, en donde el procedimiento de conmutación de haz se realiza continuamente .
32. 32. Aparato como se describe en la reivindicación 17, en donde el procedimiento de conmutación de haz se realiza periódicamente o de manera no periódica.
33. 33. Aparato como se describe en la reivindicación 17, en donde el procedimiento de conmutación de haz se inicia con una señal de activación.