MXPA99011721A - Planeacion de frecuencia de acceso multiple por division de codigo (cdma) para aplicacion inalambrica fija - Google Patents

Abstract

Los anteriores objetivos son logrados como se describe ahora. Se provee un método para evaluar planes de frecuencia para un sistema de comunicaciones a base de acceso múltiple por división de código(CDMA)teniendo radiotelefónicos de base fijos. El método comienza determinado ubicaciones de una pluralidad de antenas. La pluralidad de antenas provee una rea de cobertura para radioteléfonos. Enseguida, el método genera ubicaciones de radioteléfonos. Enseguida, el método genera ubicaciones de radioteléfonos dentro del rea de cobertura. A continuación, se calcula una distancia desde cada radioteléfono a las antenas. Luego, se asignan frecuencias a las antenas. Los par metros de comunicaciones resultantes entre los radioteléfonos y las antenas son evaluados. Luego, el rea de cobertura que provee control optimo de potencia a cada radioteléfono es determinada. Se calcula un factor de re-uso de frecuencia para determinar la eficiencia de las frecuencias asignadas tal que puedan analizarse planes de asignación de frecuencia para determinar una planeación de frecuencias eficiente.

Description

PLANEACION DE FRECUENCIA DE ACCESO MÚLTIPLE POR DIVISIÓN DE CÓDIGO (CDMA.) PARA APLICACIÓN INALÁMBRICA FIJA Antecedentes de la Invención 1. Campo Técnico La presente invención se refiere en general a un sistema de radioteléfono, y en particular, a un método y sistema para asignar frecuencias para radioteléfonos de ubicación fija. Todavía de una manera más particular, la presente invención se refiere a un método y sistema para planeación de frecuencia para un sistema de comunicación comprendido de aplicación inalámbrica fija . 2. Descripción de la Técnica Relacionada Las naciones en evolución están implementando sistemas de comunicación basados en teléfono. Se ha determinado que el método más económico para instalar un sistema telefónico en donde no exista un sistema anterior, es designar un teléfono inalámbrico de base fijo para cada suscriptor. La topología de telecomunicación por radio de base fija (FBRT) es comúnmente referida como aplicación inalámbrica fija (FWA) o ciclo local inalámbrico (WLL) . La aplicación inalámbrica fija y el ciclo local inalámbrico permit*en que una compañía de teléfonos saque ventaja de la tecnología inalámbrica como un sustituto para las últimas varias miles de líneas de transmisión para llevar telefonía a un hogar y a los usuarios . El atractivo económico de la telecomunicación por radio de base fija es enorm . Una compañía de teléfonos ahorrará la inversión de extender líneas de transmisión de cobre en las calles y edificios de ciudades densas y congestionadas. La aplicación inalámbrica fija y el ciclo local inalámbrico también disminuyen el tiempo para llevar el servicio de telefonía a los consumidores demandantes . Las aplicaciones de aplicación inalámbrica fija y ciclo local inalámbrico son novedosas, debido a que se reducen mucho los requerimientos de distribución, debido a que los radioteléfonos permanecen dentro de una ubicación fija (es decir, dentro de un área geográfica relativamente pequeña) . En la aplicación de movilidad, la distribución es una necesidad operativa para permitir la búsqueda intra-celular (de sector a sector, y dentro de la misma celda) y la búsqueda inter-ceiular (búsqueda entre celdas) . La distribución se realiza de acuerdo con la tecnología utilizada. Por ejemplo, la comunicación analógica o la comunicación digital requieren de diferentes procedimientos de distribución. En la tecnología digital, también es importante el tipo de comunicación. Los tipos de comunicación de tecnología digital incluyen acceso múltiple por división de tiempo (TDMA) y acceso múltiple por división de código (CDMA) . Las tecnologías digitales permiten servir simultáneamente a un mayor número de suscripto-res. Por consiguiente, la tecnología digital proporciona un sistema de comunicación dentro de una amplitud de banda más alta. Un sistema de acceso múltiple por división de código utiliza distribución transitoria (SHO) para proporcionar una transición sin costura de "hacer antes de romper" para la búsqueda inter-celdas . La SHO minimiza el requerimiento de energía de enlace hacia adelante y en reversa por la diversidad de antenas . En un sistema de telecomunicación por radio de base fija, los usuarios son estacionarios por definición. Con excepción de los usuarios en la vecindad de la orilla de la celda, la mayoría de los perfiles de usuarios se pueden optimizar para ver una sola señal piloto dominante, y por consiguiente, se reduce mucho el porcentaje de SHO. Para los usuarios que están cerca de la orilla de la celda, o que no tienen una cobertura adecuada, se pueden prescribir antenas direccionales para mejorar el enlace de comunicación. En una aplicación inalámbrica fija o en un ciclo local inalámbrico, se pueden minimizar mucho los requerimientos de SHO. Sin embargo, debido al desvanecimiento y a otros fenómenos, no se pueden eliminar enteramente los procedimientos de SHO en un sistema de telecomunicación por radio de base fija. En general, la tecnología de acceso múltiple por división de código no requiere de un plan de frecuencia como en las implementaciones de servicio de teléfono móvil avanzado (AMPS) , acceso múltiple por división de tiempo (TDMA) y sistema global para comunicaciones móviles (GSM) . Cada celda/sector utiliza la misma frecuencia portadora, y se identifica por medio de la secuencia de PN (número pseudo-aleatorio) desfasada. Por consiguiente, un radioteléfono móvil solamente recibe y transmite en una secuencia PN asignada desfasada. En un sistema de acceso múltiple por división de código, se utiliza una distribución más transitoria para la búsqueda inter-sectores, y se utiliza la distribución transitoria para la búsqueda inter-celdas . Un acceso múltiple por división de código se distingue de la tecnología de radioteléfono convencional. En los sistemas convencionales, la capacidad de apoyo de tele-tráfico está limitada por la asignación de frecuencia (canal) . Mientras que la capacidad de apoyo de tele-tráfico en un sistema de acceso múltiple por división de código está limitada por la interferencia. Categóricamente, se puede presentar interferencia dentro de un sistema de acceso múltiple por división de código de muchas fuentes. Un plan de frecuencia robusto requiere de un análisis de las posibilidades de interferencia . En un sistema celular de acceso múltiple por división de código, cada estación de base no solamente recibe interferencia de los radioteléfonos en la celda del hogar (interferencia intra-celdas) , sino que también de los radioteléfonos de las celdas vecinas (interferencia inter-celdas) . La tecnología de acceso múltiple por división de código permite a cada celda utilizar la misma frecuencia. Por consiguiente, cuando un móvil busca de celda a celda, no se requiere que el radioteléfono móvil cambie su frecuencia de transmisión y recepción. Por consiguiente, la interferencia se presenta tanto en el enlace hacia abajo (estaciones de base a radioteléfono) como en el enlace hacia arriba (radioteléfonos a estaciones de base) . El impacto a la interferencia inter-celdas e intra-celdas, es el componente más significativo de las limitaciones de interferencia globales . Otra fuente de interferencia es la interferencia del canal adyacente. La transición desde el servicio telefónico móvil avanzado hasta el acceso múltiple por división de código está emergiendo en la banda de frecuencia de 800 MHz. Las celdas de acceso múltiple por división de código sobreponen el pseudo-ruido sobre las redes de sitios de celdas del sistema telefónico móvil avanzado existente. Es posible la interferencia de los canales adyacentes a partir de los canales del sistema telefónico móvil avanzado, y la interferencia co-canales a partir de los canales del sistema de teléfono móvil avanzado desde celdas muy lejanas. En general, la interferencia de canales desde celdas muy lejanas no es significativa, y por consiguiente no se considera.

Sin embargo, la interferencia del canal adyacente (ACI) a partir de los incumbentes de microondas, puede ocasionar una interferencia significativa. La interferencia incumbente de microsndas puede crear un problema para los sistemas de acceso múltiple por división de código en el espectro de frecuencia PCS de 1,900 MHz. Históricamente, el respaldo de microondas de punto a punto utiliza la banda de frecuencia de 1,900 MHz. Sin embargo, el incumbente de microondas está típicamente muy localizado, y su impacto está restringido a un muy pequeño número seleccionado de celdas/ sectores . La Comisión Federal de Comunicaciones (FCC) de los Estados Unidos con frecuencia requiere que los incumbentes de icroopdas s reasignen a otro espectro si se presenta interferencia del radioteléfono. Esta tendencia tiene posibilidades de continuar en el futuro. En el espectro de 800 MHz, los incumben-tes de microondas no son un problema significativo. La interferencia intermodulación tanto desde el mismo bloque (el mismo operador) como desde diferentes bloques (diferentes operadores) , y el piso de ruido térmico, también son fuentes de interferencia indeseable. El efecto de la interferencia intermodulación de tercer orden y del piso de ruido térmico, se considera independiente del número de sectores dentro de una celda . Por consiguiente, el impacto de la interferencia intermodulación de tercer orden y del piso de ruido térmico es invariable para la configuración de la sectorización . Por consiguiente, para un método de sectorización de aplicación inalámbrica fija o ciclo local inalámbrico, el impacto de la interferencia intermodulación de tercer orden y del piso de ruido térmico es negligible. Por consiguiente, existe una necesidad de un método para planear la frecuencia para aplicaciones telefónicas inalámbricas fijas. También sería deseable proporcionar un método de planeación de frecuencia del sistema de acceso múltiple por división de código, que pueda incrementar la amplitud de banda de comunicación, reducir la interferencia, e incrementar el factor de re-utilización de frecuencia para un sistema de comunicación de acceso múltiple por división de código. Compendio de la Invención Por consiguiente, es un objeto de la presente invención proporcionar un sistema de radioteléfono mejorado. Es otro objeto de la presente invención proporcionar un método y sistema para asignar frecuencias para radioteléfonos de ubicación fija. Es todavía otro objeto de la presente invención proporcionar un método y sistema para la planeación de frecuencia de un sistema de comunicación comprendido de radioteléfonos de base fija. Los objetos anteriores se logran y ahora se describen.

Se proporciona un método para evaluar los planes de frecuencia para un sistema de comunicación basado en acceso múltiple por división de código que tiene radioteléfonos de base fija. El método empieza determinando las localizaciones de una pluralidad de antenas . La pluralidad de antenas proporcionan un área de cobertura para los radioteléfonos . Luego el método genera localizaciones de radioteléfonos dentro del área de cobertura. Enseguida, se calcula una distancia desde cada radioteléfono hasta las antenas. Entonces se asignan las frecuencias a las antenas. Se evalúan los parámetros de comunicación resultantes entre los radioteléfonos y las antenas . Enseguida, se determina el área de cobertura que proporcione un mayor control de potencia a cada radioteléfono. Se calcula un factor de re-utilización de frecuencia para determinar la eficiencia de las frecuencias asignadas, de tal manera que se puedan analizar los planes de asignación de frecuencia para determinar una planeación de frecuencia eficiente. Los anteriores, así como los objetos, características, y ventajas adicionales de la presente invención, llegarán a quedar más claros en la siguiente descripción escrita detallada. Breve Descripción de los Dibujos Los rasgos novedosos que se cree que son característicos de la invención se estipulan en las reivindicaciones adjuntas. Sin embargo, la invención misma, así como un modo de uso preferido, los objetos y ventajas adicionales de la misma, se entenderán mejor haciendo referencia a la siguiente descripción detallada de una modalidad ilustrativa, al leerse en conjunto con los dibujos acompañantes, en los cuales: La Figura 1 ilustra un diagrama de bloques de un sistema de teléfono celular, en donde se puede implementar una modalidad preferida de la presente invención. La Figura 2 ilustra un diagrama de bloques que ilustra un radioteléfono móvil que se puede utilizar de conformidad con una modalidad preferida de la presente invención. La Figura 3 ilustra un sistema de teléfono celular en donde se puede implementar una modalidad preferida de la presente invención . La Figura 4 ilustra un diagrama de flujo de alto nivel de un método para planear las asignaciones de frecuencia para un sistema de radioteléfono de acceso múltiple por división de código de base fija. La Figura 5 ilustra una tabla de re-utilización de frecuencia de conformidad con una modalidad de la presente invención . La Figura 6 ilustra la asignación de frecuencia resultante de conformidad con una modalidad de la presente invención. Descripción Detallada de la Forma de Realización Ilustrativa Con referencia ahora a las figuras, y en particular con referencia a la Figura 1, se ilustra un diagrama de bloques de un sistema de radioteléfono 10, en donde se puede implementar una modalidad preferida de la presente invención. El sistema de radioteléfono 10 ilustrado en la Figura 1, incluye un sistema de teléfono de la compañía de teléfonos (TELCO) 4, o centro de conmutación móvil (MSC) , conectado mediante líneas telefónicas terrestres a una terminal de control 16, la cual a su vez se acopla, también mediante líneas telefónicas terrestres, a una estación de base celular 18, que se localiza en una celda de un sistema de radioteléfono. Los expertos en la materia apreciarán que el sistema de radioteléfono 10 es un tipo de un sistema de comunicación que se puede utilizar de acuerdo con una modalidad preferida de la presente invención. El sistema de radioteléfono 10, como se describe en la presente, es una modalidad, y se presenta solamente para propósitos ilustrativos. El radioteléfono 12 se comunica con la estación de base celular 18 por medio de las antenas 22 y 20. Las antenas 22 y 20 se pueden implementar como antenas telescópicas que se extiendan o se retraigan (es decir, se alarguen o se acorten) , al construirse en la forma de cilindros concéntricos traslapados que se deslicen uno adentro del otro, y hagan contacto eléctrico uno con el otro. Será apreciado por los expertos en la materia, que estas antenas, por supuesto, solamente son ejemplos de las antenas que se pueden utilizar con un sistema de radioteléfono, tal como el sistema de radioteléfono 10. También se pueden utilizar una amplia variedad de otras antenas en conjunto con un sistema de comunicación inalámbrico, tal como un sistema de radioteléfono 10. Adicionalmente, las líneas terrestres utilizadas en asociación con el sistema de radioteléfono 10 son líneas que se pueden colocar en áreas en tierra o en caminos de agua en tierra, y pueden incluir líneas de par trenzado, cables coaxiales, y cables de fibra óptica utilizados en aplicaciones por arriba, directamente enterradas, subterráneas, de microondas, y de satélite. Las estaciones de base celulares adicionales se pueden localizar a través de toda un área geográfica, para proporcionar un servicio telefónico ampliamente extendido al radioteléfono 12. La estación de base celular 18 incorpora tanto una antena receptora 22 como una antena transmisora 24 para comunicarse con el radioteléfono 12. El radioteléfono 12 puede ser de tamaño de bolsillo, permitiendo que un individuo transporte fácilmente la unidad alrededor de una casa, o dentro de un lote de propiedad dentro de un vecindario. En una modalidad preferida de la presente invención, el sistema de acceso múltiple por división de código asegura que el radioteléfono 12 permanezca operativo en un área designada, y llegue a ser inoperativo cuando el radioteléfono 12 salga de un área designada. Por consiguiente, el sistema es referido como un sistema de radioteléfono de base fija. El permitir que los radioteléfonos de base fija recorran a través de una región geográfica grande, minaría el método de planeación de frecuencia de la presente invención, ocasionando una utilización ineficiente de canales. El área geográfica en que se puede utilizar un radioteléfono, se puede controlar mediante una variedad de métodos . Un método utiliza el tiempo requerido por una señal de radio para propagarse desde un radioteléfono hasta una antena de celda. Este tiempo es comúnmente referido por los que tienen experiencia en la técnica como demora de viaje redondo (RTD) . La demora de viaje redondo puede proporcionar una distancia desde un radioteléfono hasta una torre de antena de celda. Cuando un radioteléfono se mueve a una distancia especificada desde una antena de celda especificada o desde un grupo especificado de antena, se termina el servicio. Otro método para asegurar que los radioteléfonos no minen el plan de la presente invención al salirse, es solamente permitir que un sector asignado, y los sectores adyacentes a los sectores asignados, se comuniquen con el radioteléfono 12. Además, cuando no se asigna a un sector, o no está adyacente al sector asignado, establece un enlace fuerte con el radioteléfono 12, y se termina el servicio. El radioteléfono 12 incluye la antena 20 para transmitir y recibir sobre canales de radio celulares. En los Estados Unidos, los canales de radio celulares están en la banda de frecuencia de 824 a 894 MHz. De una manera más particular, en los Estados Unidos se asigna una amplitud de banda de 50 MHz para el servicio celular. La amplitud de banda de 50 MHz se distribuye entre 824 MHz y 849 MHz, y entre 869 MHz y 894 MHz. También, la Comisión Federal de Comunicaciones de los Estados Unidos ha asignado frecuencias en el rango de 1.9 GHz para los radioteléfonos. Todas estas bandas de radio frecuencia y otras frecuencias se pueden utilizar de conformidad con una modalidad preferida de la presente invención. La Figura 2 es un diagrama de bloques de un radioteléfono 12 que se puede implementar de acuerdo con una modalidad preferida de la presente invención. El radioteléfono 12 incluye la antena 20, el transmisor-receptor de teléfono celular 120, la microcomputadora 130, el teclado 140, la pantalla visual 180, el conmutador de audio 150, y la interfaz de audio 160, incluyendo la bocina 162 y el micrófono 164. La microcomputadora 130 es una computadora construida alrededor de un microprocesador de un solo chip. Menos poderosa que las minicomputadoras y que las computadoras de marco principal, no obstante, la microcomputadora 130 es capaz de tener tareas complejas que involucren el procesamiento de operaciones lógicas. La microcomputadora 130 incluye una unidad de unidad de procesamiento central (CPU) (es decir, no mostrada) , que es la unidad de computación y control de la microcomputadora 130, y que interpreta y ejecuta las instrucciones para el radioteléfono 12. De una manera alternativa, el transmisor-receptor de teléfono celular 120 se puede acoplar a una sola antena 119 en lugar de la antena 20, y por medio de un filtro pasa-altos 187, respectivamente. El filtro pasa-altos 187 se utiliza para filtrar solamente aquellas señales que caigan dentro de un rango de frecuencia utilizado por los radioteléfonos. El filtro pasa-altos 187 se puede modificar adicionalmente para permitir los rangos de frecuencia de radioteléfono para utilizarse en un país específico. Los parámetros de diseño específico de este filtro pasa-altos se dejan a la discreción del fabricante de un radioteléfono, tal como el radioteléfono 12. La pantalla visual 180 puede ser cualquier tipo de dispositivo de despliegue visual que presente visualmente los datos a un usuario del radioteléfono. Los dispositivos de pantalla visual, tales como una pantalla de cristal líquido o una pantalla visual de plasma, se pueden utilizar para implementar la pantalla visual 180. Se prefiere que la pantalla visual utilizado en la presente invención proporcione representaciones textuales claras, de tal manera que los mensajes sean claramente legibles para un usuario. El teclado 140 es un conjunto de teclas o botones oprimibles que se montan sobre un pequeño teclado, y están dedicados para un propósito específico, tal como recibir la entrada numérica o la selección de características. El teclado 140 de preferencia se modela como el teclado de un teléfono convencional. w t Las señales de control 131 HABILITAR TX y 132 HABILITAR RX de la microcomputadora 130, habilitan el transmisor celular 124 y el receptor celular 122, respectivamente. En adición a las señales de control 131 HABILITAR TX y 132 HABILITAR RX, para el transmisor-receptor de teléfono celular 120, la microcomputadora 130 también monitorea las señales de control 133 RSSI, 134 DATOS RX, y 135 DATOS TX, para detectar la fuerza de la señal, para detectar los datos recibidos, y para enviar los datos de transmisión, respectivamente. Las señales de control se utilizan durante la operación del transmisor-receptor de teléfono celular 120. Se acopla un circuito de audio 126 al conmutador de audio 150 por medio de las señales de control audio RX y audio TX. La arquitectura y control del radioteléfono ilustrado es para propósitos ilustrativos solamente, y no se debe utilizar para limitar el alcance de la presente invención. La Figura 3 es una representación pictórica ilustrativa de un sistema de teléfono celular 30, en donde se puede implementar una modalidad preferida de la presente invención. El sistema de teléfono celular 30 es análogo al sistema de radioteléfono 10 ilustrado en la Figura 1, y puede incorporar la utilización de dispositivos de comunicaciones, tales como el radioteléfono 12 ilustrado en la Figura 2.

El sistema de teléfono celular 30 se compone de una variedad de celdas 34. cada celda abarca un área geográfica especificada. Cada área geográfica tiene su propia estación de base 38, y un solo controlador (no mostrado) interconectado con una red telefónica pública. Cada celda 34 se asienta adyacente a otra celda, para crear un patrón de panal de celdas. Las celdas 34 pueden cubrir una gran área metropolitana. Cada celda 34 puede tener un radio de aproximadamente 13 a 19 kilómetros (de 8 a 12 millas), dependiendo de la fuerza de cada estación de base 38. Los radios de celdas específicos no son características necesarias de la presente invención. Las celdas pueden tener rangos tan bajos como de varios cientos de metros hasta un radio de aproximadamente 40 kilómetros. Los números específicos descritos en la presente son para propósitos demostrativos solamente, y no son características necesarias de la presente invención. Aunque no se ilustra en la Figura 3, cada celda 34 se puede subdividir adicionalmente en celdas todavía más pequeñas . De esta manera, el patrón de panal de celdas 34 puede utilizar repetidamente el mismo rango de radiofrecuencias sin interferir unas con otras . En la Figura 3, cada celda 34 puede incluir una pluralidad de antenas direccionales centralmente localizadas en cada celda 34. Por ejemplo, una celda que tenga 6 antenas, normalmente se configura de tal manera que cada antena se radie hacia una sección de sesenta grados de cada celda. Las celdas de ocho y diez antenas también son una implementación común. Se combina una pluralidad de celdas 34 para formar el sistema de teléfono celular 30, que cubre un área geográfica particular. Este sistema celular hace posible que el tráfico de teléfono celular se comunique con las redes telefónicas de líneas terrestres y otros teléfonos celulares. El sistema de teléfono celular 30 es un ejemplo de un servicio celular, un servicio de comunicaciones que permite a un usuario tener acceso a la red telefónica pública desde un alojamiento, sin el requerimiento de poner físicamente una línea de transmisión desde una sub-estación de teléfonos hasta una residencia. El sistema de teléfono celular se basa en una combinación de transmisión por radio y conmutación telefónica. Los individuos con pequeños teléfonos pueden utilizar este sistema de la misma manera en que se hacen las llamadas telefónicas utilizando portadoras estándares. El servicio celular, por consiguiente, proporciona un enlace de comunicación al usuario, mediante la segmentación de un área geográfica grande en áreas más pequeñas (es decir, celdas) . El sistema de teléfono celular 30 puede incluir las unidades suscriptoras celulares (es decir, radioteléfonos activos), que se fijan en una ubicación geográfica relativamente pequeña. Cada estación de base 38 se conecta a la compañía telefónica pública (es decir, TELCO) por medio de una o más redes de conmutación celular (no mostradas) . Cada suscriptor celular tiene un número telefónico celular asignado que permite al suscriptor hacer y recibir llamadas dentro de un rango ampliamente extendido de cada estación de base 38. Típicamente, la estación de base aloja al centro de conmutación (SC) 37. El centro de conmutación 37 conmuta las llamadas desde los sitios de celdas hasta las oficinas centrales de la línea alámbrica, tales como (TELCO) 14, ilustradas en la Figura 1, o una red telefónica conmutada pública (PSTN) , hecha de redes locales, redes de área de intercambio, y redes de largo alcance que interconectan teléfonos y otros dispositivos de comunicación sobre una base mundial . El centro de conmutación 37 puede controlar las operaciones del sistema en una red de acceso múltiple por división de código. Por ejemplo, el centro de conmutación 37 puede controlar las llamadas y rastrear la información de facturación. El centro de conmutación 37 es un conmutador que proporciona servicios y coordinación entre los usuarios del teléfono celular y una red, tal como el sistema telefónico celular 30 y las redes externas. A cada radioteléfono 12 se le asigna una celda o antena individual, dependiendo de la ubicación del radioteléfono 12 con respecto al área de cobertura. Los protocolos de comunicación entre un radioteléfono móvil y un controlador de estación de base normalmente son definidos por un estándar de la industria.

La capacidad de canales en un sistema de acceso múltiple por división de código se considera en general limitada por las consideraciones de interferencia. Cada radioteléfono es controlado por la energía, mediante un sector asignado con frecuencia- referido como un sector/celda de "hogar", a fin de minimizar la interferencia indeseable con las celdas vecinas. Dicho de una manera alternativa, un radioteléfono móvil transmite con menos potencia cuando está más cerca de la antena de la celda, y la antena de la celda transmite con menos potencia al radioteléfono cuando el radioteléfono está en estrecha proximidad a la antena de la celda. Con un control de la potencia de transmisión, las celdas vecinas pueden utilizar una frecuencia idéntica para la transmisión de datos, debido a que se reduce mucho la interferencia. Sin embargo, el control de la potencia de transmisión crea muchos problemas, con frecuencia, la respuesta lenta y la imprecisión del control de potencia debido a la demora de transmisión de señal hace que falle el sistema. La demora de transmisión de señal se debe a la distancia que debe recorrer una señal hacia y desde un radioteléfono. Las especificaciones del control de potencia se describen en el estándar ISO-95, y no se describirán con detalle en la presente. Haciendo ahora referencia a la Figura 4, se ilustra un diagrama de flujo de alto nivel de conformidad con la presente invención. El proceso empieza en el bloque 200, y después procede hasta el bloque 202. Como se ilustra en el bloque 202, se genera una estructura celular, y las celdas se distribuyen en sectores. Se prefiere" asumir que las celdas proporcionen cobertura en un patrón celular hexagonal. Sin embargo, la cobertura hexagonal es teórica, y la cobertura real puede variar sustancialmente. En la modalidad de ejemplo de la presente invención, se realiza una simulación para una configuración celular de 6 sectores. Una celda de 6 sectores implica 6 sectores de cobertura, sirviendo cada uno a un arco de 60° desde la base de las antenas de la celda. Una celda de 6 sectores normalmente tiene un arreglo de 6 antenas direccionales residiendo en la parte superior de una torre. Haciendo referencia brevemente a la Figura 6, se ilustra una cantidad de 7 celdas de 6 sectores residiendo adyacentes unas a otras. La celda 34 ilustra los 6 patrones de radiación que se proyectan desde la antena de celda 6. Por consiguiente, la celda 34 se separa en 6 sectores. Haciendo nuevamente referencia a la Figura 4, y como se ilustra en el bloque 204, se generan suscriptores, y se ponen en localizaciones aleatorias dentro de la estructura celular. Se utiliza un número aleatorio para definir arbitrariamente la ubicación de los radioteléfonos de base fija. Se utiliza una simulación "Monte Cario" para simular un escenario de la "vida real", y finalmente determinar un factor de re-utilización de frecuencia. Monte Cario es un método bien conocido en la técnica de probabilidades y estadísticas para simular elementos de oportunidad, y no se describirá en la presente. En un sistema real, las localizaciones dentro de un medio ambiente urbano son impredecibles . Adicionalmente, también se permite a los radioteléfonos de base fija moverse dentro de una celda hasta un grado limitado. Se puede procesar cualquier número de celdas; sin embargo, el tiempo de procesamiento requerido puede llegar a ser prohibitivo con una cantidad excesiva de suscriptores o celdas. En una modalidad de ejemplo, se coloca un gran número de radioteléfonos, aproximadamente 100,000, en localizaciones aleatorias, en una configuración de 19 celdas, y se simula una arquitectura de tres enlaces. Enseguida, como se ilustra en el bloque 206, el método selecciona un sector de la lista generada de sectores, sobre el cual realizar cálculos. Entonces, como se ilustra en el bloque 208, se selecciona un suscriptor de la lista generada de suscriptores. Luego, se calcula la distancia desde cada antena de celda hasta cada suscriptor o radioteléfono de acuerdo con el bloque 210. Como se ilustra en el bloque 212, se calculan los parámetros operativos, tales como pérdida de línea, desvanecimiento, ganancia de la antena, y variaciones de control de potencia, para el suscriptor seleccionado a todos los sectores. En el método de la presente invención, se asume que el exponente de propagación tiene un valor constante de 4.0 para toda una red. La atenuación de propagación de onda de radio se considera en general como el producto de la ßa potencia de la distancia r (es decir, la distancia desde un radioteléfono hasta la antena celular) , y un componente de registro normal que representa las pérdidas por sombra. El exponente de propagación varía en diferentes medios ambientes físicos. Por ejemplo, el exponente de propagación varía dentro de una sola celda desde 2.0 muy cerca de la antena de la celda (líneas de visión), hasta tanto como 5.5 lejos de la celda en un medio ambiente urbano muy denso. La pérdida por sombra ? en decibeles (dB) es una variable aleatoria Gaussiana generalmente considerada con la desviación estándar de d = 8 dB. es la ganancia de la antena que caracteriza el enlace aéreo entre el móvil y la estación de base en la posición específica. Se asume que el desvanecimiento rápido debido en gran parte a múltiples trayectorias, no afecta el nivel de potencia promedio. Por consiguiente, la pérdida de trayectoria acumulada entre un radioteléfono y la estación de base se da por: Ecuación 1 LA = PL + GA + FM donde : LA = pérdida de trayectoria acumulada pérdida de propagación GA = ganancia de la antena FM = margen de desvanecimiento Én un sistema de acceso múltiple por división de código, los radioteléfonos en las celdas vecinas transmiten a la misma frecuencia. La interferencia se controla mediante el control de la potencia de las transmisiones de radio dentro de las celdas/sectores vecinos. Por consiguiente, si un radioteléfono de interferencia está en una celda adyacente, a una distancia rm desde un sitio de hogar que controla radioteléfonos, y está r0 desde el sitio celular de hogar de interés, entonces los pares de radioteléfonos/estaciones de base están activos, y el radioteléfono que interfiere produce una interferencia hacia la estación de base celular de hogar de interés representada por la siguiente Ecuación 2. Ecuación 2 *(-r0, ?) El primer término es la atenuación ocasionada por la distancia física hasta la celda de interferencia, mientras que el segundo término es el efecto de controlar la potencia para compensar la atenuación correspondiente hasta el sitio celular del que interfiere fuera de la celda. En general, ?m y ?0 son variables independientes. El resultado de la ecuación siempre es menor que la unidad. Si el producto de la Ecuación 2 llega a ser mayor que la unidad, el radioteléfono conmuta a la celda que haga que la Ecuación 2 sea menor que la unidad. Este fenómeno de distribución asegura que la atenuación sea mínima. Los procedimientos de distribución de celda a celda se describen en IS0-95A. De conformidad con una modalidad de la presente invención, se prefiere, en el cálculo de la interferencia interceldas e intra-celdas, extender la Ecuación 1 para simular una configuración de 19 celdas, incluyendo la ganancia real de la antena para cada enlace aéreo, y la imprecisión del control de potencia. La interferencia esperada hasta el sitio celular en el origen por la totalidad de radioteléfonos uniformemente distribuidos en la región S0, rodeada por las celdas más cercanas Nc, en el origen, se da en la Ecuación 3. Ecuación 3 Min para n en S0 donde: Nn número de sitios celulares considerados; NM = número de móviles por celda, que es idéntico a cada celda, asumiendo que los móviles se localicen aleatoriamente en la celda; Nr = número de bases de distribución; "3 pérdida de trayectoria por distancia del n° móvil hasta la j a base, que es afectada por la altura de la antena; rMno = pérdida de trayectoria por distancia del n° móvil hasta la base de referencia; ?j,?0 = valores de sombra para cada una de las ja y 0a base, que tiene una desviación estándar de 8 dB respectivamente; OAJ,OÍ0 = ganancia de la antena desde el móvil hasta las ja y 0a base, respectivamente; Xj = el PCE (Error de Control de Potencia) para la ja base, ocasionado por la mala estimación de la potencia recibida. Para una condición de control perfecto de potencia, el valor es cero . Aunque un radioteléfono de la presente invención puede moverse dentro de un pequeño límite, en la presente invención, se considera que un radioteléfono es una unidad estacionaria. La presente invención no requiere de distribución transitoria (SHO) para la búsqueda inter-celdas; sin embargo, se podría proporcionar SHO para acomodar los altos niveles de interferencia y los problemas de desvanecimiento. Por consiguiente, el método de la presente invención reduce la interferencia celular del enlace en reversa de los radioteléfonos móviles en las celdas vecinas que exploren diferentes esquemas de sectorización de la configuración del sitio celular, y no se requieren las celdas adyacentes para utilizar la frecuencia idéntica para su despliegue. Los sistemas de radioteléfono deben ser adaptables al crecimiento. La expansión del sistema típicamente requiere de una mayor división o sectorización de una celda. El encogimiento de los tamaños de celdas también puede acomodar más suscriptores. Para ^reflejar la trayectoria de crecimiento lógico de la red celular desde la sectorización más baja hasta la sectorización más alta, en el método de la presente invención, los radios de celda se normalizan a la unidad. De conformidad con la presente invención, se prefiere hacer la siguiente suposición. A un control de potencia imperfecto se le asigna una desviación estándar de 1.5 dB . Se utiliza un índice de pérdida de trayectoria de 4.0 para reflejar un híbrido de un medio ambiente urbano denso y suburbano. Se utiliza una desviación estándar de 8 dB para estimar el margen de desvanecimiento. Se utiliza una antena omnidireccional para el despliegue de omni-celdas . Se utilizan antenas de sesenta (60) grados para la configuración trisectorial, mientras que se utilizan antenas de treinta y tres (33) grados para una configuración de 6 sectores. Una mejora que resulta del método de la presente invención, se puede ilustrar calculando un factor de re-utilización de frecuencia. El factor de re-utilización de frecuencia se define como la proporción de la interferencia en la celda a la interferencia total de la red de acceso múltiple por división de código . De acuerdo con el bloque 210, la pérdida de trayectoria individual acoplada con el efecto de sombra no correlacionado, se calcula para todos los sectores para las 19 celdas. Se calculan los azimuts de los radioteléfonos con respecto a todas las antenas sectoriales. Se utilizan los ángulos para incorporar los patrones de antena en el plano horizontal, para tomar en cuenta la variación de la ganancia o la atenuación de la señal. También se considera la potencia imperfecta de los sistemas actuales. La suma de las cuatro variables estimadas (es decir, pérdida de trayectoria por distancia, pérdida por sombra, ganancia de la antena, y el control imperfecto de la potencia) produce la atenuación acumulada para el enlace aéreo desde el radioteléfono hasta cada antena sectorial. El único atributo de ignorar las consideraciones de distribución transitoria para un radioteléfono de base fija en el sistema de acceso múltiple por división de código, se utiliza para proporcionar la planeación de frecuencia. Enseguida, como se ilustra en el bloque 214, y de una manera consistente con los estándares actuales de acceso múltiple por división de código, se determina si el sector seleccionado tiene la menor atenuación acumulada con respecto al suscriptor seleccionado. Si el suscriptor seleccionado tiene la menor atenuación acumulada en el enlace de comunicación con el sector/celda seleccionada, entonces se asigna el suscriptor al sector/celda, y el método procede al bloque 220. Para una celda seleccionada, toda la atenuación acumulada para todos los enlaces aéreos y el control imperfecto de potencia, se comparan para identificar la celda/sector de hogar apropiado, para un radioteléfono de base fija. La celda/sector de hogar seleccionado controla la potencia de transmisión de un radioteléfono asignado. La potencia transmitida exacta del radioteléfono es equivalente al recíproco de la atenuación acumulada del enlace aéreo con la celda/sector del hogar del radioteléfono . La señal desde el suscriptor seleccionado hasta su celda/sector de hogar, es la interferencia para todas las demás celdas/sectores en la red que utilicen la misma frecuencia y no estén en la lista de vecinos. El sector seleccionado es referido como el sector/celda del hogar del suscriptor. Como se ilustra en el bloque 220, la potencia de transmisión del suscriptor seleccionado llega a ser el recíproco del efecto combinado de la pérdida de trayectoria, el desvanecimiento, y la ganancia de la antena direccional. Entonces, como se ilustra en el bloque 222, se incrementa el contador de usuario de celda. La interferencia en la celda se acumula y se tabula para la pantalla simulada de escenarios en la Figura 5. Si el suscriptor seleccionado no está dentro del sector/celda seleccionada, entonces, como se ilustra en el bloque 216, se incrementa el contador de usuario fuera de la celda. La interferencia fuera de la celda se acumula y se tabula para la pantalla simulada de los escenarios. El factor de re-utilización de frecuencia se puede determinar por la interferencia fuera de la celda. Enseguida, como se ilustra en el bloque 218, se calcula la interferencia total dentro de un sector para revelar un factor de re-utilización de frecuencia. En general se acepta que la capacidad de polo de un sistema de acceso múltiple por división de código se puede expresar mediante la Ecuación 4. Con frecuencia, un codificador de voz de 8K o un EVRA (codificador de índice variable mejorado), son una elección preferida en la aplicación inalámbrica fija, debido a que pueden proporcionar una capacidad más alta, debido a las velocidades de datos más bajas. La ganancia de procesamiento se puede calcular basándose en la velocidad de un codificador de voz de 8K. Ecuación 4 Cs = , Gp, X -f +1 S {Eb/N0 ? F donde : Cs = capacidad de polo sectorial; GP = ganancia de procesamiento = amplitud de banda/velocidad de datos . 1.2288 MHz/9.6 Kb/s = 128.- (o 21.1 dB) ? = factor de re-utilización de frecuencia -'-dentro de la celda' ^-'-dentro de la celda "*" -'-fuera de la celda ); v = factores de actividad de voz. Se está utilizando el 40 por ciento de VAF en la llamada Markov; (Una llamada Markov es una configuración de prueba estándar bien conocida en la técnica) ; Eb /N0 = proporción de la energía por bit a la interferencia; También se acepta en general que se utiliza un factor de carga del 50 por ciento para acomodar las consideraciones de tráfico. Por consiguiente, una configuración de pantalla que presente un factor de re-utilización de frecuencia más alto ?, produce una capacidad de interfaz aérea más alta. En adición a los problemas creados por la demora de propagación, una variedad de factores ocasionan una interferencia incontrolable. Estos factores incluyen la distancia de pérdida de trayectoria, la ganancia de la antena (debida al patrón de la antena) , y las condiciones de desvanecimiento, y además la imprecisión del control de potencia. Debido a que un radioteléfono no siempre tiene la potencia controlada por el sitio celular más cercano. Después de que se realizan los cálculos anteriores, el método determina si todos los suscriptores se han procesado como se ilustra en el bloque 224. Si hay suscriptores que queden por procesarse, el método procede de regreso al bloque 208. Si no quedan suscriptores para ser procesados, como se ilustra en el bloque 224, el método determina si hay sectores que no se hayan procesado, como se ilustra en el bloque 226. Si quedan sectores sin procesar, el método regresa al bloque 206. Si no quedan sectores por procesar, el método termina como se ilustra en el bloque 228. Haciendo ahora referencia a la Figura 5, se proporcionan los resultados para los diferentes escenarios de despliegue en forma de tabla. Los cuatro esquemas de desarrollo se calculan mediante el método de la presente invención. La primera columna 400 proporciona el despliegue de la plataforma de comunicación física. Se proporcionan cuatro implementaciones físicas diferentes, y en la parte inferior de la primera columna 400 están los resultados de la configuración de 19 celdas de seis sectores de ejemplo del método de la presente invención. La segunda columna 402 tabula la amplitud del haz horizontal (HBW) de la antena en todos los despliegues. La tercera columna 404 es el factor de re-utilización de frecuencia para el despliegue específico. En la simulación ilustrada, el factor de re-utilización de frecuencia para el plan de frecuencia es 50 por ciento más alto que el despliegue de 6 sectores convencional. Específicamente, el método de la presente invención proporciona un factor de re-utilización de frecuencia de .855, comparándose con un factor de re-utilización de frecuencia de .562 para una configuración de seis sectores convencional. Esta mejora se atribuye al mejor aislamiento de frecuencia, que reduce el nivel de interferencia o el piso de ruido en la proximidad del radioteléfono. Haciendo ahora referencia a la Figura 6, se ilustra una asignación de sector y frecuencia que produce la re-utilización de frecuencia mejorada. Como se ilustra, la celda 34 se divide en seis sectores. A cada uno de los seis sectores fxl 302, f12 304, f13 306, f21 308, f22 310 y f23 312 se le asigna un arco de 60 grados para proporcionar una cobertura de 360 grados dentro de la celda 34. Los sectores flx 302, f12 304 y f13 306 transmiten utilizando una primera frecuencia que se proyecta hasta la mitad de la celda 34. Los sectores f21 308, f22 310, y f23 312 transmiten en una segunda frecuencia que se proyecta hasta 180 grados de la celda 34. La modalidad mostrada ilustra la manera en que se minimizan las frecuencias idénticas que están presentes en los límites de las celdas .

El análisis sobre el plan de frecuencia de la presente invención se basa en la suposición de que hay un espectro disponible. Durante el nuevo despliegue de un sistema de aplicación inalámbrica fija, el método de la presente invención proporciona una capacidad superior. A medida que se desarrollan áreas urbanas, se llegan a agregar muchos sistemas, y resultan espacios congestionados. Típicamente, el suministro limitado de espectro de frecuencia fuerza a los operadores de los sistemas de telecomunicación por radio a reconfigurar el despliegue de las configuraciones de múltiples portadoras . Como una consecuencia del esquema de sectorización más alto, la presente invención requiere antenas con una amplitud de haz más estrecha. A su vez, una antena con una amplitud de haz más estrecha proporciona una ganancia más alta y un mejor presupuesto de enlace, y un mayor radio de cobertura. En la aplicación inalámbrica fija en donde el factor predominante es la cobertura, un despliegue de sectorización más alta sigue siendo atractivo durante la cobertura del diseño del sistema inicial. Aunque la invención se ha mostrado y descrito particularmente con referencia a una modalidad preferida, será entendido por los expertos en la materia que se pueden hacer diferentes cambios en la forma y el detalle de la misma, sin apartarse del espíritu y alcance de la invención.

Claims (20)

1. REIVINDICACIONES 1. Un método para evaluar un plan de asignación de frecuencias para un sistema de comunicaciones a base de acceso múltiple por división de código, teniendo radioteléfonos de base fija, dicho método comprendiendo los pasos de: determinar las ubicaciones de una pluralidad de antenas, dicha pluralidad de antenas proveyendo una área de cobertura; generar una ubicación de al menos un radioteléfono dentro de dicha área de cobertura; asignar frecuencias a dicha área de cobertura; evaluar parámetros de comunicación de dicho al menos un radioteléfono a dicha pluralidad de antenas; calcular un factor de re-uso de frecuencia para determinar la eficiencia de dichas frecuencias asignadas tal que dichas frecuencias asignadas puedan ser analizadas para implementar un plan de frecuencia eficiente para un sistema de acceso múltiple por división de código.
2. 2." El método de la reivindicación 1, comprendiendo además el paso de asignar frecuencias a dicho al menos un radioteléfono .
3. 3. El método de la reivindicación 1, comprendiendo además el paso de calcular una distancia desde dicho al menos un radioteléfono a dichas ubicaciones determinadas de dicha pluralidad de antenas.
4. 4. El método de la reivindicación 1, comprendiendo además el paso de determinar una área de cobertura que provea el mejor control de potencia a dicho al menos un radioteléfono.
5. 5. El método de la reivindicación 4, comprendiendo además el paso de asignar a dicho radioteléfono una frecuencia que corresponde a dicha área de cobertura determinada.
6. 6. El método de la reivindicación 1, donde dicho paso de asignar frecuencias comprende además asignar una frecuencia a antenas que comprenden dicha pluralidad de antenas .
7. 7. El método de la reivindicación 1, donde dicho paso de asignar frecuencias comprende además asignar frecuencias a dicha al menos una antena.
8. 8. El método de la reivindicación 1, donde dicho paso de generar una ubicación comprende además generar una ubicación para una pluralidad de radioteléfonos .
9. 9. El método de la reivindicación 1, donde dicho paso de determinar ubicaciones de dichas antenas comprende además determinar la ubicación múltiple de antes dentro de una celda.
10. 10. El método de la reivindicación 1, comprendiendo además asignar una sola frecuencia para utilizarse en una mitad de una área de celda.
11. 11. El método de la reivindicación 1, comprendiendo además el paso de determinar patrones de antena dentro de dicha área de cobertura y utilizar dichos patrones de antena determinados para proveer planeación mejorada de frecuencia.
12. 12. El método de la reivindicación 1, comprendiendo además diseñar un patrón óptimo de antena a partir de dicho factor de re-uso de frecuencia calculado.
13. 13. Una arquitectura de asignación de frecuencia para implementarse en un sistema celular de comunicaciones que utiliza tecnología de acceso múltiple por división de código para lograr re-uso de frecuencia incrementado, que comprende: una pluralidad de celdas que residen sustancialmente adyacentes entre sí, cada celda teniendo al menos un primer sector y un segundo sector, donde dicho primer sector y dicho segundo sector proveen cobertura de forma semi-circular a radioteléfonos tal que una primera frecuencia se utilice en dicho primer sector y dicha segunda frecuencia se utilice en dicho segundo sector, donde las frecuencias pueden ser re-utilizadas por dicha pluralidad de celdas con mayor eficiencia debido a que se reduce la interferencia entre dichas celdas adyacentes mediante dicha arquitectura de asignación de frecuencia dentro de dicho sistema celular de comunicaciones.
14. 14. La arquitectura de asignación de frecuencia de la reivindicación 13, donde dicha cobertura semi-circular provista por dicho primer sector y dicha cobertura semi-circular provista por dicho segundo sector son combinadas para proveer cobertura circular^ alrededor de una antena.
15. 15. La arquitectura de asignación de frecuencia de la reivindicación 13, donde dicha cobertura semi-circular provista por dicho primer sector y dicha cobertura semi-circular provista por dicho segundo sector están separadas por una línea de simetría .
16. 16. La arquitectura de asignación de frecuencia de la reivindicación 13, donde se dividen las celdas en seis sectores y dichos seis sectores son divididos en un primer grupo de tres sectores adyacentes, y un segundo grupo de tres sectores adyacentes, donde las antenas que dan servicio a dicho primer grupo de tres sectores adyacentes transmiten en una primera frecuencia .
17. 17. La arquitectura de asignación de frecuencia de la reivindicación 16, donde las antenas que dan servicio a dicho segundo grupo de tres sectores adyacentes transmiten en una segunda frecuencia y dicha primera frecuencia es diferente de dicha segunda frecuencia.
18. 18. La arquitectura de asignación de frecuencia de la reivindicación 17, donde dicho primer grupo de sectores tiene una pluralidad de sectores adyacentes, dicho sectores adyacentes dentro de celdas adyacentes, donde menos de tres de dichos sectores adyacentes dentro de celdas adyacentes utilizan la misma frecuencia que utiliza dicho primer grupo de sectores.
19. 19. La arquitectura de asignación de frecuencia de la reivindicación 18, donde dicho primer grupo tiene siete sectores adyacentes que residen en celdas adyacentes y dos de dichos siete sectores adyacentes en celdas adyacentes utilizan la misma frecuencia utilizada por dicho primer grupo de sectores.
20. 20. La arquitectura de asignación de frecuencia de la reivindicación 17, donde un primer grupo de tres sectores adyacentes dentro de una primera celda tiene dos sectores adyacentes que residen en celdas adyacentes que utilizan la misma frecuencia que dicho primer grupo en dicha primera celda.