ES2239768T3 - Sistema concentrado de abonados para bucle local inalambrico. - Google Patents
Sistema concentrado de abonados para bucle local inalambrico.Info
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Abstract
SE DESCRIBE UN SISTEMA PARA ABONADOS CONCENTRADOS DE TELEFONOS CELULARES (113). EL SISTEMA DE ABONADOS CONCENTRADOS INCLUYE UN CONJUNTO DE UNIDADES DE ABONADO (116) QUE TIENEN CADA UNA UN NUMERO DE SERIE ELECTRONICO UNICO QUE ESTA ACOPLADO A UN CONTROLADOR DEL SISTEMA DE ABONADOS CONCENTRADOS QUE SUMINISTRA UNA INTERFAZ DE RADIOFRECUENCIA (RF) PARA EL TRANSCEPTOR DE LA ESTACION BASE ESTANDAR (110) DE UN SISTEMA TELEFONICO CELULAR. EL CONTROLADOR DEL SISTEMA DE ABONADOS CONCENTRADOS INCLUYE UN CONJUNTO DE SISTEMAS MODULADORES-DEMODULADORES (MODEMS) Y UN SISTEMA DE TRANSCEPTOR Y ANTENA DE RF (270, 350) QUE ESTA CONFIGURADO PARA TRANSMITIR INFORMACION SUFICIENTE PARA REALIZAR LLAMADAS TELEFONICAS MULTIPLES SOBRE DISTANCIAS TANTO CORTAS COMO LARGAS. EL CONTROLADOR DEL SISTEMA DE ABONADOS CONCENTRADOS TAMBIEN INCLUYE CIRCUITERIA DE CONTROL (254) PARA ACOPLAR EL CONJUNTO DE UNIDADES DE ABONADO (116) AL CONJUNTO DE MODEMS POR MEDIO DE UN SISTEMA MULTIPLEXADO (266) UTILIZANDO INFORMACION ALMACENADA. EN LA REALIZACION PREFERIDA EL NUMERO DE MODEMS ES SIGNIFICATIVAMENTE MENOR QUE EL NUMERO DE UNIDADES DE ABONADO QUE SON IMPLEMENTADAS DE FORMA SIMPLIFICADA DE MANERA QUE SE REDUZCA EL COSTE POR USUARIO DEL SERVICIO TELEFONICO CELULAR.
Description
Sistema concentrado de abonados para bucle local
inalámbrico.
La presente invención se refiere a los sistemas
telefónicos inalámbricos. Más particularmente, la presente invención
se refiere a los sistemas telefónicos celulares que proporcionan un
servicio telefónico de coste reducido.
Los sistemas telefónicos basados en hilos o
líneas de hilos constituyen el procedimiento tradicional para
proporcionar un servicio telefónico no móvil. Los sistemas
telefónicos basados en hilos son muy adecuados para realizar esta
tarea, porque proporcionan unas conexiones telefónicas de alta
calidad a un coste operativo bajo y porque pueden adaptarse
fácilmente al incremento de la demanda del servicio telefónico
mediante la introducción de nuevos hilos telefónicos en la red
existente. Una de las desventajas de que adolecen los sistemas
telefónicos basados en hilos es la cantidad sustancial de
infrastructura y capital que se necesita para su implementación.
Estos requisitos pueden determinar que los sistemas telefónicos
basados en hilos no resulten económicos para proporcionar el
servicio telefónico en zonas alejadas o menos pobladas, o en zonas
menos desarrolladas donde no se dispone del capital necesario. Por
consiguiente, estas zonas menos pobladas y desarrolladas a menudo
carecen de un servicio telefónico adecuado. Asimismo, el tiempo que
lleva instalar la infrastructura necesaria hace que los sistemas
telefónicos basados en hilos sean menos deseables en aquellas zonas
donde el nuevo servicio telefónico deba ser proporcionado con cierta
brevedad.
Los sistemas telefónicos celulares inalámbricos
requieren una cantidad de capital e infrastructura que es
sustancialmente inferior a la de los sistemas telefónicos basados en
hilos y, por lo tanto, proporcionan una alternativa posible para
prestar un servicio telefónico primario en las zonas donde el acceso
al servicio telefónico basado en hilos es inadecuado. No obstante,
el nivel de servicio telefónico primario que pueden prestar los
sistemas telefónicos celulares es limitado, debido a que su coste
operativo es mayor que el de los teléfonos basados en hilos, lo cual
supone un coste de utilización superior para el abonado del sistema
telefónico celular. Este coste de utilización más elevado limita el
número de abonados que pueden permitirse la utilización de un
sistema telefónico celular como proveedor principal del servicio
telefónico dentro de una zona dada y, por lo tanto, reduce el número
de mercados en los que la utilización de sistemas telefónicos
celulares resulta económica.
Un sistema telefónico celular de nueva
configuración que dé mayor importancia a la reducción del coste
operativo que a la movilidad podrá incrementar el número de zonas en
las que resulte útil y económico utilizar sistemas telefónicos
celulares como proveedores del servicio telefónico primario. El
incremento resultante del acceso al servicio telefónico mejorará la
calidad de vida de las personas de las zonas en las que se carecía
previamente de un servicio telefónico adecuado, a través de la
localización de fábricas y otras entidades generadoras de puestos de
trabajo en una mayor diversidad de regiones dentro de un país o una
región dada. Si las características de coste de capital bajo y de
capacidad de implementación rápida pueden mantenerse en dicho
sistema telefónico celular, este sistema también resultará útil en
las zonas donde no se va a disponer de un sistema telefónico basado
en hilos durante un período de tiempo significativo. De ese modo, se
incrementará todavía más el acceso mundial al servicio
telefónico.
Resulta deseable que dicho sistema telefónico
celular sea tan compatible como sea posible con los protocolos
telefónicos celulares existentes, puesto que de esta forma se
reduciría el coste de fabricación del sistema. Si dicho sistema
telefónico celular es compatible con los sistemas telefónicos
celulares de técnica anterior, también podrá obtenerse un servicio
telefónico celular de coste inferior y movilidad reducida y un
servicio telefónico celular de coste superior y movilidad aumentada
dentro de una red telefónica celular, utilizando de forma simultánea
por lo menos una parte de la misma infrastructura proporcionada
dentro de una zona dada. Puesto que los sistemas telefónicos
celulares de acceso múltiple por división del código (CDMA)
proporcionan un procedimiento muy eficaz y de gran calidad para la
explotación de un sistema telefónico celular, será preferible crear
un sistema telefónico celular que sea compatible por lo menos con un
estándar de teléfono celular CDMA
A continuación, se centrará la atención en el
documento EP-A-0 583 233, que da a
conocer un sistema de comunicación celular digital, en el que los
abonados fijos y los abonados móviles pueden compartir estaciones
transceptoras base, controladores de estación base y centros de
conmutación móvil para comunicarse con una PSTN. Los abonados
móviles y fijos pueden comunicarse por medio de cualquier protocolo
de radio celular común, pero los abonados fijos se comunican a
través de teléfonos convencionales mediante una unidad de abonados
múltiples. El sistema utiliza preferentemente un conjunto de
interpolación digital de señales vocales en un sistema de acceso
múltiple por división del tiempo que presenta diferentes frecuencias
portadoras, cada una de las cuales está dividida temporalmente en
seis intervalos de tiempo. La unidad de abonados múltiples se
comunica con la estación transceptora base a través de un enlace de
radio que administra la mayoría de tareas necesarias para la
interfaz aérea, de tal forma que los costosos teléfonos
convencionales pueden utilizarse para los abonados fijos.
A continuación, se centrará la atención en el
documento "Basic Exchange Telecommunications Radio (BETR)
Technology" de McGuire R J, PROCEEDINGS OF THE NATIONAL
COMMUNICATIONS FORUM, vol. 42, nº 2, septiembre de 1988, páginas
1714-1721, XP000053947. El documento da a conocer la
arquitectura de un sistema de radio digital punto a multipunto que
consta de una estación base, diversos terminales de abonado y un
repetidor. Se ilustra un terminal de abonado en forma de
clúster.
Según la presente invención, se proporciona un
procedimiento para hacer funcionar un sistema concentrado de
abonados para un bucle local inalámbrico, según la reivindicación 1,
y un aparato para accionar un sistema concentrado de abonados para
un bucle local inalámbrico, según la reivindicación 9. Las formas de
realización preferidas de la presente invención se especifican en
las reivindicaciones subordinadas.
Teniendo en cuenta lo dicho anteriormente, se
describe un sistema telefónico celular concentrado de abonados
(CSS). El CSS comprende un grupo de unidades de abonado que presenta
un número de serie electrónico exclusivo cada una, que está acoplado
a un controlador CSS que proporciona una interfaz a la estación base
estándar del sistema telefónico celular. El controlador CSS incluye
un grupo de sistemas moduladores-demoduladores
(módems) y un sistema de transceptor y antena RF que está
especialmente configurado para transmitir suficiente información
para establecer múltiples llamadas telefónicas a larga y a corta
distancia. El controlador CSS incluye asimismo circuitos de control
para acoplar el grupo de unidades de abonado al grupo de módems por
medio de un sistema multiplexor, utilizando la información
almacenada. El número de módems es significativamente inferior al
número de unidades de abonado implementadas, de tal forma que el
coste por abonado del servicio telefónico celular se reduce.
Las características, los objetivos y las ventajas
de la presente invención se pondrán más claramente de manifiesto a
partir de la descripción detallada proporcionada a continuación y
considerada conjuntamente con los dibujos, en los que se utilizan
números de referencia equivalentes para efectuar identificaciones
equivalentes y en los que:
la Figura 1 es un diagrama de un sistema
telefónico celular coherente con la utilización de la técnica de
modulación de radio CDMA,
la Figura 2 es un diagrama de un sistema
telefónico celular configurado según una forma de realización de la
presente invención y
la Figura 3 es un diagrama de bloques de un
controlador de sistema concentrado de abonados configurado según la
forma de realización descrita de la presente invención.
Se proporciona un procedimiento y un aparato para
la interconexión de múltiples unidades de abonado que presentan un
número de serie electrónico exclusivo, por medio de un controlador
del sistema concentrado de abonados. A continuación, se describen en
detalle diversos procedimientos, disposiciones y sistemas. Se
incluye la descripción de un sistema telefónico celular que funciona
según una especificación y un protocolo telefónico celular CDMA
particular. Resultará evidente para los expertos en la materia que
la presente invención puede llevarse a la práctica en una diversidad
de sistemas de comunicación celulares o inalámbricos, aunque es
preferible utilizar la forma de realización descrita. Además, se
describe también la utilización de un número de serie electrónico
para llevar a cabo la identificación y la radiobúsqueda de una
unidad de abonado. También será evidente que el número de serie
electrónico puede ser sustituido por otro código de identificación
exclusivo, incluido un número de identificación móvil o, de forma
más general, un número de identificación de unidad de abonado. En
otros casos, se proporcionan otras estructuras y sistemas diversos
bien conocidos en forma de bloque, para no dificultar
innecesariamente la comprensión de la presente invención.
La Figura 1 es una ilustración de un sistema
telefónico celular configurado de forma coherente con la utilización
de las técnicas de modulación de ondas de radio de acceso múltiple
por división del código (CDMA). Una de las implementaciones de dicho
sistema telefónico celular CDMA es la descrita en las patentes U.S.
nº 4.901.307 ('307), titulada "Spread Spectrum Multiple Access
Communication System Using a Satellite or Terrestrial Repeater",
y nº 5.103.459 ('459) titulada "System and Method for Generating
Signal Waveforms in a CDMA Cellular Telephone System", cedidas
ambas al cesionario de la presente invención, así como en la
especificación IS-95 de Telecommunication Industry
Association (2001 Pennsylvania Avenue, Suite 800, Washington, DC,
20006) titulada "Mobile Station-Base Station
Compatibility Standard for Dual Mode Wideband Spread Spectrum
Cellular System" (IS-95). En este sistema
telefónico celular, se intercambian señales de radiofrecuencia (RF)
generadas en respuesta a las llamadas telefónicas de entrada y de
salida según las patentes '459 y '307 y la especificación
IS-95 mencionadas anteriormente, entre las unidades
de abonado 10 y 12 y los transceptores de estación base 14, 16 y 18.
Normalmente, también intercambiarán dichas señales RF otras unidades
de abonado, que no se representan para mayor claridad. Los
transceptores de estación base 14, 16 y 18 se comunican de diversas
formas, incluidos los cables de tierra, los cables de fibra óptica o
los enlaces de microondas, con el controlador de la estación base
(BSC) 20, que encamina las llamadas, a través del centro de
conmutación móvil (MSC) 21, hasta la red telefónica pública
conmutada (PSTN) 22, y que interactúa de forma similar con otros
sitios celulares 24. En general, cada unidad de abonado 10 y 12
incorpora la utilización de un módem para convertir la información
al formato digital o analógico, según convenga, y un sistema
transceptor para generar y recibir las señales RF, y no puede
comunicarse directamente con las otras unidades de abonado. Dicha
conversión incluye la generación de paquetes, la codificación vocal
y la codificación de espectro ensanchado de los datos, como se
describe en las patentes '459 y '307 y la especificación
IS-95, mencionadas anteriormente.
Como se describe también en las patentes '459 y
'307 y la especificación IS-95, la comunicación de
"enlace directo" establecida desde los transceptores de
estación base 14, 16 y 18 hasta las unidades de abonado 10 y 12 se
lleva a cabo a través de varios canales CDMA directos, cada uno de
los cuales ocupa 1,23 MHz del ancho de banda de las
radiofrecuencias. Cada uno de estos canales CDMA directos se divide
en diversos canales adicionales que se separan y diferencian
mediante códigos de ensanchamiento pseudoaleatorios exclusivos que
se aplican a los datos que se están transmitiendo. Para los canales
que transmiten señales que van a ser recibidas por las unidades de
abonado 10 y 12, se utiliza un código de ensanchamiento
predeterminado que es conocido por todas las unidades de
comunicación, incluidas las unidades de abonado 10 y 12. Para los
canales que transmiten datos destinados a sólo una de las unidades
de abonado 10 ó 12, se utiliza un código de ensanchamiento que es
conocido únicamente por dicha unidad de comunicación particular y
que generalmente se define como una función de un número de serie
electrónico (ESN) exclusivo de treinta y dos bits almacenado en cada
unidad de abonado. Además del ESN, cada unidad de abonado puede
estar asociada a un número de identificación móvil (MIN), que en la
forma de realización preferida también es de 32 bits, así como a
otros códigos de identificación exclusivos que pueden denominarse de
forma general "códigos de identificación de unidad de
abonado".
Los diversos canales de un canal CDMA directo
determinado incluyen un grupo de canales de datos, un canal de
sincronización, un canal piloto y un grupo de canales de
radiobúsqueda, todos los cuales se transmiten desde los receptores
de estación base 14, 16 y 18 hasta las unidades de abonado 10 y 12.
La señal piloto consiste en un patrón que se repite con regularidad,
que presenta un ligero desfase para cada sitio celular de una zona
local y que es recibido por las unidades de abonado 10 y 12. La
señal piloto permite a las unidades de abonado 10 y 12 identificar y
sincronizarse con los diversos transceptores de estación base que se
hallan dentro del alcance de sus capacidades de comunicación. El
canal de sincronización proporciona información de sincronización
adicional para ser utilizada por las unidades de abonado 10 y 12. El
grupo de canales de datos transmite los datos asociados a las
diversas sesiones de comunicación (habitualmente, llamadas
telefónicas), y está destinado a una unidad de abonado concreta. Los
canales de radiobúsqueda son utilizados por los transceptores de
estación base para avisar a una unidad de abonado particular que se
ha recibido una petición de comunicación. Los canales de
radiobúsqueda van dirigidos a un subgrupo de unidades de abonado
dispuestos en el interior de un sitio celular particular.
Como se da a conocer también en la patente '459 y
en la especificación IS-95, así como en la solicitud
de patente U.S. en trámite de número de serie 07/847.149 (`149),
titulada "Apparatus and Method for Reducing Power Consumption in a
Mobile Communications Receiver", cedida al cesionario de la
presente invención, el protocolo para llevar a cabo la radiobúsqueda
de una unidad de abonado se define de tal forma que el ruido de
fondo se distribuye uniformemente y el consumo de energía se reduce.
Esto se consigue dividiendo cada canal de radiobúsqueda en un grupo
de "intervalos" de radiobúsqueda o ventanas de tiempo, durante
los cuales se podrán generar las señales de radiobúsqueda dirigidas
a cualquiera de las unidades de abonado 10 ó 12, y asignando canales
CDMA, canales de radiobúsqueda e intervalos de radiobúsqueda
particulares a cada unidad de abonado de una forma uniformemente
distribuida. Esta asignación se lleva a cabo aplicando una función
de troceo al ESN de cada unidad de abonado. La función de troceo
genera un valor que corresponde a un grupo particular de parámetros
de radiobúsqueda, incluido un canal CDMA, un canal de radiobúsqueda
y un intervalo de radiobúsqueda. Las unidades de abonado se
configuran, a continuación, para "escuchar" un mensaje de
radiobúsqueda a través de dicho canal CDMA y dicho canal de
radiobúsqueda durante el correspondiente intervalo de radiobúsqueda.
Puesto que escuchar un mensaje de radiobúsqueda requiere cierta
cantidad de energía, limitando el tiempo durante el cual la unidad
de abonado lleva a cabo la función de escucha a un intervalo de
radiobúsqueda particular, se reducirá el consumo de energía global
de dicha unidad de abonado y, por consiguiente, se incrementará la
duración de la batería o del sistema de almacenamiento de energía
utilizado por dicha unidad de abonado. El propio mensaje de
radiobúsqueda contendrá la información de identificación de la
unidad de abonado que, en el protocolo establecido, es el ESN de la
unidad de abonado de destino de la radiobúsqueda en forma codificada
para que la unidad pueda identificarse a sí misma cuando reciba el
mensaje de radiobúsqueda.
El protocolo de telefonía celular CDMA, descrito
en las patentes '459 y '307 y en la especificación
IS-95 indicadas anteriormente, contiene también una
función de control de potencia que mejora la capacidad de la
estación base 14, 16 y 18 para diferenciar y decodificar la
información transmitida desde cada una de las unidades de abonado de
una célula de la zona de cobertura. La función de control de
potencia incorpora la utilización de un bucle de retroalimentación
en el que, por ejemplo, la estación base 14 indica a la unidad de
abonado 10, a través del intercambio de señales RF, si debe
incrementar o reducir la intensidad de la señal RF de salida. Se dan
a conocer más detalles acerca de un ejemplo de sistema de control de
potencia en la patente U.S. nº 5.056.109, titulada "Method and
Apparatus for controlling transmission power in a CDMA Cellular
Mobile Telephone System". Gracias a esta capacidad de control de
la potencia, la intensidad de las señales transmitidas desde cada
unidad de abonado de la zona de cobertura de la estación base 14
será similar cuando sea recibida por la estación base 14. La
decodificación y la diferenciación de los diversos canales resultan
pues más fáciles, ya que se reduce la cantidad de interferencia
generada entre las señales de la célula. Dentro de cada unidad de
abonado 110 y 112, el módem lleva a cabo la función de supervisión
de radiobúsqueda, así como la función de diferenciación de los
diversos canales para determinar qué información va dirigida al
sistema de abonado en el que se halla.
La Figura 2 es un diagrama de bloques de un
sistema telefónico celular configurado según una forma de
realización de la presente invención. El transceptor de estación
base 102 transmite a las unidades de abonado 100 y 112, y recibe
desde éstas, ondas de radio moduladas según las técnicas de espectro
ensanchado CDMA descritas en las patentes '459 y '307 y la
especificación IS-95 mencionadas anteriormente.
Además, el transceptor de estación base 102 se interconecta con el
controlador de estación base (BSC) 104 de cualquiera de las diversas
maneras posibles, incluidos los enlaces de microondas, las
conexiones de cables de tierra T1 o E1 o una combinación de ambos.
El BSC 104 se interconecta con la red telefónica pública conmutada
(PSTN) 106 a través del centro de conmutación móvil (MSC) 105, lo
cual permite establecer diversas sesiones de comunicación o llamadas
telefónicas entre el transceptor de estación base 102, el
transceptor de estación base 110 y otros sitios celulares 108. Cada
una de las unidades de comunicación remota 100 y 112 tiene asignado
un ESN exclusivo de treinta y dos bits, como el descrito
anteriormente.
El transceptor de estación base 110 se
interconecta con el BSC 104 de forma similar al transceptor de
estación base 102, y se comunica con la unidad de comunicación
remota 112 y el sistema concentrado de abonados (CSS) 113 por medio
de ondas de radio moduladas según la patente '459 y '307 y la
especificación IS-95 citadas anteriormente. En el
CSS 113, las unidades de abonado 116(1) a (50) se acoplan al
controlador CSS 114 que lleva a cabo la función de interconexión con
el transceptor de estación base 110. Las unidades de abonado
116(1) a (50) por lo general carecen de los circuitos
necesarios para transmitir y recibir ondas de radio y modular y
demodular datos del formato digital al formato analógico, y en
esencia constan de un altavoz y un micrófono similar al
microteléfono hallado en la mayoría de teléfonos basados en hilos.
En una forma de realización de la presente invención, las unidades
de abonado 116 son aparatos telefónicos estándar utilizados para
proporcionar un servicio telefónico convencional basado en hilos con
modulación por impulsos codificados, y presentan conexiones de par
trenzado o de tipo PBX. Cada unidad de abonado 116 tiene también
asignado un ESN exclusivo y puede ser utilizada de una forma similar
a un teléfono estándar para iniciar y recibir llamadas telefónicas.
Aunque el controlador CSS 114 ilustrado se acopla directamente a las
unidades de abonado 116, se prevén procedimientos alternativos para
intercambiar información, incluida una forma simplificada de
comunicación basada en ondas de radio. Además, en lugar de las
cincuenta unidades indicadas, es posible acoplar cantidades
alternativas de unidades de abonado 116 al controlador CSS 114.
Durante el funcionamiento, el transceptor de
estación base 110 recibe peticiones de comunicación con las unidades
de abonado 110 y 112 y las unidades de abonado 116, así como con
otras unidades de abonado que no se representan para mayor claridad.
En respuesta a una petición de comunicación con la unidad de abonado
112, el transceptor de estación base 110 genera un mensaje de
radiobúsqueda a través de un canal CDMA, un canal de radiobúsqueda y
un intervalo de radiobúsqueda, determinados mediante la aplicación
de una función de troceo al ESN de la unidad de comunicación remota
112. La función de troceo está destinada a distribuir de forma
uniforme el grupo de señales de radiobúsqueda generadas a través de
los canales de radiobúsqueda e intervalos de radiobúsqueda
disponibles, y se describe en la patente '459, la solicitud de
patente '159 y en la especificación IS-95,
mencionadas anteriormente. Debe sobrentenderse que los
procedimientos alternativos de radiobúsqueda de las unidades de
abonado 112 ó 100 son coherentes con la utilización de la presente
invención.
Cuando el transceptor de estación de base 110
recibe una petición de comunicación con una de las unidades de
abonado 116(1) a (50), se genera un mensaje de radiobúsqueda
a través de un canal CDMA, un canal de radiobúsqueda y un intervalo
de radiobúsqueda particular, determinados de una forma alternativa a
la utilizada para las unidades de abonado 100 y 112, de conformidad
con el cual todas las unidades de abonado 116 utilizarán el mismo
canal CDMA, canal de radiobúsqueda e intervalo de radiobúsqueda. La
generación de este mensaje de radiobúsqueda se describe en mayor
detalle en la solicitud de patente U.S. en trámite presentada
concomitantemente con el número de serie 08/382.472, titulada
"Method and Apparatus for Paging a Concentrated Subscriber System
for Wireless Local Loop", cedida al cesionario de la presente
invención ("patente de radiobúsqueda"). Esta señal de
radiobúsqueda será recibida por el controlador CSS 114 que, en
respuesta, avisará a la correspondiente unidad de comunicación
remota modificada 116 y, a continuación, transferirá todos los datos
adicionales relativos a la sesión de comunicación o llamada
telefónica asociada a dicha unidad de abonado 116.
La Figura 3 es un diagrama de bloques del
controlador CSS 114 de la Figura 2, configurado según la forma de
realización descrita de la presente invención. El sistema de
interfaz de antena 270 recibe las ondas de radio desde el
transceptor de estación base 110, a través de la antena 250, y
transmite estas señales, a través del cable 251 y el sistema de
interfaz del módem 252, al banco de módems 260 que consiste en los
módems 262(1) a (16). En la forma de realización preferida,
los módems 262 serán similares en cuanto a estructura y funciones al
módem utilizado en el sistema de abonados 110 ó 112 de la Figura 1,
para reducir el coste de fabricación del controlador CSS, aunque la
utilización de módems alternativos es coherente con muchos aspectos
de la presente invención. En el sistema concentrado de abonados, se
forma un subsistema transceptor que se compone de la antena 250, el
sistema de interfaz de antena 270 y el sistema de interfaz de módem
252. En el ámbito de la técnica, se conocen muchos subsistemas
transceptores, siendo descrita en mayor detalle una implementación
de un subsistema transceptor en la solicitud de patente U.S. en
trámite de número de serie 08/398.619, titulada "Radio Frequency
Transceiver System for Digital Communication", cedida al
cesionario de la presente invención. El sistema multiplexor 266
acopla las líneas de unidad de abonado 256(1) a (50) a los
módems 262(1) a (16) del banco de módems 260 y, en la forma
de realización preferida, está configurado para interactuar con las
unidades de abonado 116 que están configuradas como aparatos
telefónicos estándar basados en hilos con modulación por impulsos
codificados, aunque también se prevé la utilización de otros
aparatos telefónicos basados en hilos. Como se representa en la
Figura 2, las líneas de las unidades de abonado 256 se acoplan a las
unidades de abonado 116. El sistema de control 254 recibe y
suministra información al banco de módems 260 y controla el sistema
multiplexor 266 mediante la información almacenada en el subsistema
de memoria 253. Además, el sistema de control 254 se acopla al
sistema de interfaz de módem 252. Aunque se representan dieciséis
módems y cincuenta líneas de comunicación celular, la utilización de
diferentes cantidades de estos elementos es coherente con el
funcionamiento de la presente invención. Asimismo, es posible
instalar circuitos adicionales para manipular las señales de las
unidades de abonado 116, entre el banco de módems 260 y las líneas
de unidades de abonado 256, que son muy conocidos en el ámbito de la
técnica, incluidos los sistemas de conversión analógica a modulación
por impulsos codificados (PCM).
En funcionamiento, el sistema de control 254
designa uno de los módems 262 para supervisar los mensajes de
radiobúsqueda transmitidos a través de las señales RF recibidas por
la antena 250, y suministra a dicho módem 262 la información de
supervisión de radiobúsqueda necesaria para llevar a cabo la función
de supervisión de radiobúsqueda según las diversas técnicas de
generación de mensajes de radiobúsqueda simplificadas descritas en
la patente de radiobúsqueda indicada anteriormente. En la forma de
realización preferida, esta información de supervisión de
radiobúsqueda incluye un ESN de radiobúsqueda, que es un número de
treinta y dos bits similar al ESN de una unidad de abonado, cuyo
valor es determinado de conformidad con las diferentes formas de
realización alternativas de la presente invención. En una forma de
realización de la presente invención, el ESN de radiobúsqueda es un
valor especial predeterminado que es igual para todos los sistemas
CSS. En una segunda forma de realización de la presente invención,
el ESN de radiobúsqueda es un número especial predeterminado que es
exclusivo para cada sistema CSS. En una tercera forma de realización
de la presente invención, el ESN de radiobúsqueda también es un
número predeterminado que es exclusivo para cada CSS, sin embargo,
el número seleccionado debe presentar un grupo de veinte bits de
orden superior que son idénticos a los veinte bits de orden superior
del ESN de cada unidad de abonado que forma parte de dicho CSS
particular. En otras variantes de esta tercera forma de realización
de la presente invención, los bits que son idénticos en el ESN de
radiobúsqueda y el ESN de cada unidad de abonado pueden hallarse en
una cantidad que no es igual a veinte, y pueden ocupar un lugar en
los treinta y dos bits disponibles que no es el de los bits de orden
superior. No obstante, veinte es la cantidad preferida, porque
proporciona doce bits de exclusividad entre los ESN de las unidades
de abonado, que permiten generar más de diez mil códigos exclusivos
dentro de un CSS, lo cual corresponde a una extensión de base diez
de cuatro dígitos que es habitual en la industria de las
telecomunicaciones.
Una vez que el sistema de control 254 ha
proporcionado el ESN de radiobúsqueda, el módem designado 262
procede a escuchar mensajes de radiobúsqueda en un canal CDMA, un
canal de radiobúsqueda y un intervalo de radiobúsqueda que se
calculan aplicando la función de troceo estándar al ESN de
radiobúsqueda. El canal CDMA, el canal de radiobúsqueda y el
intervalo de radiobúsqueda comprenden los parámetros de
radiobúsqueda de la forma de realización preferida, puesto que se
utiliza la tecnología de telefonía celular CDMA según la
especificación IS-95. Otras formas de realización
pueden incorporar diferentes parámetros de radiobúsqueda según
cualquiera de los protocolos o estándares telefónicos celulares
alternativos utilizados. Además, estos otros protocolos y estándares
telefónicos celulares pueden utilizar diferentes procedimientos para
calcular los respectivos parámetros de radiobúsqueda, así como
información de supervisión de radiobúsqueda diferente. Cuando el
módem designado 262 recibe un mensaje de radiobúsqueda, el ESN de la
unidad de abonado de destino de la radiobúsqueda contenido en el
mensaje se proporciona al sistema de control 254, y se transmite un
mensaje de acuse de recepción a través de un canal de datos
alternativo, determinado de conformidad con el funcionamiento normal
del sistema telefónico celular CDMA IS-95. En
respuesta a la información de radiobúsqueda, el sistema de control
254 determina si el ESN contenido en el mensaje de radiobúsqueda
corresponde o no a una unidad de abonado que forma parte del CSS.
Esta determinación se lleva a cabo utilizando los datos almacenados
en el subsistema de memoria 253.
Si el ESN contenido en el mensaje de
radiobúsqueda corresponde a una unidad de abonado perteneciente al
CSS, el sistema de control 254 determina además si se dispone de
algún módem 262 para procesar la información asociada a la llamada
telefónica solicitada. Si se dispone de algún módem, el sistema de
control 254 designa dicho módem 262 para procesar la llamada
telefónica y suministra a dicho módem la información de codificación
necesaria para establecer la llamada telefónica asociada al mensaje
de radiobúsqueda. A continuación, el módem utiliza esta información
para acondicionar los datos de la unidad de abonado 116 para su
transmisión por medio de señales RF, y para acondicionar los datos
de la interfaz del módem para ser utilizados por el sistema
multiplexor 266, así como por la unidad de abonado 116. En la forma
de realización preferida, esta conversión comprende la codificación
vocal, la generación de paquetes y la modulación de la información,
así como la correspondiente deconversión, y la información de
codificación incluye el ESN recibido en el mensaje de radiobúsqueda
que está asociado a la unidad de abonado 116, describiéndose todo
ello en las patentes '459 y '307 y la especificación
IS-95 mencionadas anteriormente. En otras formas de
realización de la presente invención, es posible utilizar una
información de codificación diferente e incorporar diferentes
procedimientos de codificación según los respectivos protocolos.
Además, el sistema de control 254 ordena al sistema multiplexor 266
acoplar una de las líneas de comunicación celular 256(1) a
(50) al módem designado 262. La línea adecuada 256 será la que está
acoplada a la unidad de usuario asociada al ESN contenido en el
mensaje de radiobúsqueda. La llamada telefónica se establece, a
continuación, utilizando el módem designado 262 y, tras su
conclusión, el módem 262 comunica al sistema de control 254 que ya
está disponible para el procesamiento de otras llamadas.
Si en el momento de recibir el mensaje de
radiobúsqueda el sistema de control 254 determina que no hay ningún
módem disponible para establecer las llamadas telefónicas, el módem
designado previamente para supervisar los mensajes de radiobúsqueda
es redesignado para procesar la llamada telefónica asociada al
mensaje de radiobúsqueda de entrada, suministrándose entonces a
dicho módem la información de codificación que incluye el ESN de la
unidad de abonado asociada. No se responderá a ningún mensaje de
radiobúsqueda adicional que indique que el CSS está ocupado. Una vez
que ha finalizado una llamada telefónica y que se dispone de un
módem para seguir procesando llamadas telefónicas, el módem será
designado por el sistema de control 254 para supervisar los mensajes
de radiobúsqueda y recibirá el ESN de radiobúsqueda.
Normalmente, no se recibirán radiobúsquedas
dirigidas a unidades de abonado que se están utilizando, porque el
controlador de la estación base determinará que la unidad de abonado
con la que se solicita la comunicación está siendo utilizada y, por
consiguiente, transmitirá una señal de ocupado sin generar ningún
mensaje de radiobúsqueda como respuesta. No obstante, si la unidad
de abonado de un sistema concentrado de abonados ha quedado
desconectada, es decir "descolgada", pero no se está
utilizando, el controlador de la estación base desconocerá esta
falta de disponibilidad y generará un mensaje de radiobúsqueda. En
este caso, el sistema de control 254 detectará que la unidad de
abonado está descolgada y transmitirá un mensaje en el que se indica
que la unidad de abonado no está disponible, siendo posible
responder a éste de diversas maneras, incluida la generación de una
señal de ocupado por el controlador de la estación base.
Para las llamadas telefónicas de salida, el
sistema de control 254 detecta cuando se activa una unidad de
abonado 116 (Figura 2) a través del sistema multiplexor 266. La
activación de la unidad de abonado suele corresponder a la acción de
levantar el microteléfono de su base, tal como se hace en un
teléfono estándar. Una vez que se ha detectado la activación, el
sistema de control 254 determina si se dispone de algún módem 262
para procesar la llamada telefónica. Si se dispone de algún módem,
el sistema de control 254 proporciona una señal equivalente a un
tono de marcación a la unidad de abonado activada 116. Además, se
designa un módem 262 para procesar la llamada telefónica y se
suministra a éste la información de codificación asociada a la
unidad de abonado, incluido el ESN de la unidad de abonado activada.
Una vez que la información de codificación ha sido proporcionada, la
unidad de abonado activada 116 se acopla al módem designado con el
número de referencia 262 a través del sistema multiplexor 266. A
continuación, la llamada se procesa de la forma habitual, siendo
modificados los datos mediante un código de ensanchamiento que es
una función del ESN. Los datos modificados se proporcionan al
sistema de interfaz de módem 252 que combina los datos con los datos
de otras llamadas telefónicas de salida en una señal de salida
amplificada, que se transmite al sistema de interfaz de antena 276 a
través del cable 251 y, a continuación, se transforma en una señal
RF, que se transmite al transceptor de estación base 110 de la
Figura 2 a través de la antena 250.
El sistema de control 254 proporciona una función
de reducción de demanda de potencia que mejora su capacidad para
funcionar con diferentes tipos de sistemas transceptores, incluido
el descrito en la solicitud en trámite mencionada anteriormente,
titulada "Radio Frequency Transceiver System for Digital
Communication". Si el subsistema transceptor que comprende la
antena 250, el sistema de interfaz de antena 276 y el sistema de
interfaz de módem 252 presenta una señal de alarma de potencia que
indica que el sistema transceptor se está sobrecargando y esta señal
de alarma de potencia es detectada por el sistema de control 254, el
sistema de control 254 emprende diversas etapas para reducir las
demandas de potencia del sistema concentrado de abonados. Para
interactuar correctamente con el sistema de control 254, la señal de
alarma de potencia debe ser presentada y mantenida siempre que los
requisitos de potencia de salida del sistema concentrado de abonados
sobrepasen un nivel predeterminado que corresponde a la capacidad
del sistema de interfaz de antena 276. En respuesta a la señal de
alarma de potencia, el sistema de control 254 ordena en primer lugar
a los módems 262 que ignoren las peticiones de incrementar la
potencia de salida recibidas desde la estación base 110 y, a
continuación, empieza a supervisar la señal de alarma de potencia
con una regularidad cada vez mayor para determinar si es una alarma
de "desvanecimiento rápido" o "desvanecimiento lento". Si
la señal de alarma de potencia se rechaza y no se mantiene durante
un período de tiempo predeterminado, entonces se determina que la
alarma de potencia es una señal de desvanecimiento rápido y se
vuelve a responder a las peticiones de incremento de la potencia de
salida. Si la señal de alarma de potencia se mantiene o se vuelve a
presentar dentro del período de tiempo predeterminado, entonces se
determina que la alarma de potencia es una señal de desvanecimiento
lento y se emprende alguna acción. El período de tiempo
predeterminado adecuado debe hallarse a través de la experimentación
y la aplicación de la teoría del desvanecimiento rápido y el
desvanecimiento lento, conocida dentro del ámbito de la técnica.
En respuesta a una alarma de potencia de
desvanecimiento lento, el sistema de control 254 inhabilita, en
primer lugar, las llamadas de salida y las respuestas de
radiobúsqueda de entrada y a continuación, ordena a los módems 262
que reduzcan la velocidad de transmisión en un 12,5%, o en una
octava parte, reduciéndose de ese modo los requisitos de potencia de
cada módem y provocando al mismo tiempo una ligera degradación de la
calidad de la voz. Si la señal de alarma de potencia se mantiene o
se presenta de nuevo mientras las velocidades de transmisión
reducidas permanecen vigentes, el sistema de control 254 terminará
las llamadas telefónicas de una forma aleatoria hasta que se rechace
la alarma de potencia. En otra forma de realización de la presente
invención, ciertas llamadas tendrán prioridad en el procedimiento de
terminación, basándose dicha prioridad en el número llamado (por
ejemplo, el número 911 que es el número de emergencia de muchas
zonas) o basándose en el ESN de la unidad de abonado, y asignándose
la prioridad más alta a las llamadas telefónicas de ciertos
usuarios.
El sistema concentrado de abonados descrito
proporciona servicios telefónicos celulares inalámbricos no móviles
a un coste inferior al de los sistemas telefónicos celulares
tradicionales, y mantiene al mismo tiempo los reducidos requisitos
de capital e infrastructura característicos de dichos sistemas
telefónicos. El sistema de asignación de módems permite la
utilización de un subgrupo de módems por un grupo mayor de abonados
al servicio telefónico. De ese modo, el coste de los módems se
distribuye entre un mayor número de usuarios, reduciéndose el coste
por usuario del servicio telefónico. Además, la capacidad del
sistema concentrado de abonados descrito anteriormente para
controlar sus requisitos de potencia de salida en respuesta a las
señales de un sistema transceptor permite utilizar los módems CDMA
en conjunción con un solo sistema transceptor RF. Esto reduce
todavía más el coste operativo del servicio telefónico celular, ya
que los sistemas telefónicos celulares CDMA utilizan el ancho de
banda RF disponible con mayor eficacia que los otros sistemas
telefónicos celulares, y el coste del sistema transceptor RF único
también puede ser compartido por los diversos abonados. Si se reduce
el coste operativo del servicio telefónico inalámbrico y celular, se
incrementará el número de zonas en las que la utilización de los
sistemas telefónicos celulares e inalámbricos resultará económica y
beneficiosa, incrementándose de ese modo el acceso mundial global al
servicio telefónico y mejorando el bienestar económico, físico y
político de las personas que actualmente no pueden acceder a dicho
servicio telefónico. Puesto que el enlace con la red telefónica se
lleva a cabo mediante señales RF, dejan de ser necesarias las
conexiones de hilos de los sistemas telefónicos convencionales que
exigen un gran desembolso de capital, con lo cual el sistema
concentrado de abonados descrito sigue conservando la característica
de requisitos de capital e infrastructura reducidos. Esto permite
introducir con mayor rapidez el servicio telefónico, mediante el
sistema concentrado de abonados descrito, en las zonas donde no se
dispondrá del teléfono basado en hilos durante un período de tiempo
sustancial.
Por lo tanto, el sistema que se ha descrito es un
sistema concentrado de abonados para un bucle local inalámbrico que
permite a un sistema telefónico celular proporcionar un servicio
telefónico de menor coste y, mantener, al mismo tiempo los
requisitos de capital e infrastructura reducidos de los sistemas
telefónicos celulares. Las diversas formas de realización
alternativas de la presente invención se pondrán de manifiesto para
los expertos en la materia. El ejemplo de forma de realización
descrito se proporciona únicamente a título ilustrativo y, en
consecuencia, no pretende limitar el alcance de la presente
invención.
Claims (16)
1. Procedimiento para hacer funcionar un sistema
concentrado de abonados (113) para un bucle local inalámbrico, que
presenta un grupo de unidades de abonado (116) y comprende las
etapas siguientes:
a) supervisar un mensaje de radiobúsqueda
generado según los parámetros de radiobúsqueda, mediante un primer
módem (262);
b) determinar que dicho mensaje de radiobúsqueda
va dirigido a una unidad de abonado de dicho grupo de unidades de
abonado (116); y
c) establecer una sesión de comunicación con
dicha unidad de abonado, mediante un segundo módem (262).
2. Procedimiento según la reivindicación 1, en el
que la etapa a) comprende las etapas siguientes:
a.1) designar dicho primer módem (262) para
supervisar un mensaje de radiobúsqueda;
a.2) proporcionar a dicho módem (262) información
de supervisión de radiobúsqueda;
a.3) calcular dichos parámetros de radiobúsqueda
utilizando dicha información de supervisión de radiobúsqueda; y
a.4) supervisar un mensaje de radiobúsqueda
generado según dichos parámetros de radiobúsqueda.
3. Procedimiento según la reivindicación 1, en el
que la etapa b) comprende las etapas siguientes:
b.1) recibir dicho mensaje de radiobúsqueda en el
que se incluye una unidad de abonado de destino; y
b.2) comparar dicha unidad de abonado de destino
con el grupo de unidades de abonado (116).
4. Procedimiento según la reivindicación 1, en el
que la etapa c) comprende además las etapas siguientes:
c.1) proporcionar dicha información de
codificación a un segundo módem (262); y
c.2) establecer una sesión de comunicación con
dicha unidad de abonado, mediante dicho segundo módem (262).
5. Procedimiento según la reivindicación 4, en el
que la etapa c.2) comprende las etapas siguientes:
calcular un código de ensanchamiento como una
función de dicha información de codificación y
acoplar dicho segundo módem (262) a dicha unidad
de abonado.
6. Procedimiento según la reivindicación 1, que
comprende además la etapa siguiente:
transmitir un mensaje de ocupado cuando una
unidad de abonado está desconectada pero no se está utilizando.
7. Procedimiento según la reivindicación 1, que
comprende además la etapa siguiente:
proporcionar, al módem (262), la información de
codificación de una tercera unidad de abonado de dicho grupo de
unidades de abonado (116) cuando se recibe una señal de
activación.
8. Procedimiento según la reivindicación 1 que
comprende además las etapas siguientes:
recibir una señal de alarma de potencia;
inhabilitar las llamadas telefónicas de salida y
entrada;
ordenar a dichos módems que mantengan los
requisitos de potencia a los niveles actuales o a niveles
inferiores;
reducir la velocidad de transmisión de dicho
primer y segundo módem si dicha señal de alarma de potencia se
mantiene; y
terminar una llamada telefónica si dicha señal de
alarma de potencia se mantiene.
9. Aparato para hacer funcionar un sistema
concentrado de abonados (113) para un bucle local inalámbrico, que
presenta un grupo de unidades de abonado (116), caracterizado
porque comprende:
a) unos medios para supervisar un mensaje de
radiobúsqueda generado según los parámetros de radiobúsqueda,
mediante un primer módem (262);
b) unos medios para determinar que dicho mensaje
de radiobúsqueda va dirigido a una unidad de abonado de dicho grupo
de unidades de abonado (116); y
c) unos medios para establecer una sesión de
comunicación con dicha unidad de abonado, mediante un segundo módem
(262).
10. Aparato según la reivindicación 1, en el que
dichos medios de supervisión comprenden:
a.1) unos medios para designar dicho primer módem
(262) para efectuar la supervisión de un mensaje de
radiobúsqueda;
a.2) unos medios para proporcionar a dicho módem
(262) información de supervisión de radiobúsqueda;
a.3) unos medios para calcular dichos parámetros
de radiobúsqueda utilizando dicha información de supervisión de
radiobúsqueda; y
a.4) unos medios para supervisar un mensaje de
radiobúsqueda generado según dichos parámetros de radiobúsqueda.
11. Aparato según la reivindicación 9, en el que
dichos medios de determinación comprenden:
b.1) unos medios para recibir dicho mensaje de
radiobúsqueda que contiene una unidad de abonado de destino; y
b.2) unos medios para comparar dicha unidad de
abonado de destino con el grupo de unidades de abonado (116).
12. Aparato según la reivindicación 9, en el que
dichos medios para establecer una sesión de comunicación comprenden
además:
c.1) unos medios para proporcionar dicha
información de codificación a un segundo módem (262); y
c.2) unos medios para establecer una sesión de
comunicación con dicha unidad de abonado, mediante dicho segundo
módem (262).
13. Aparato según la reivindicación 12, en el que
dichos medios para establecer una sesión de comunicación según la
reivindicación 12, comprenden:
unos medios para calcular un código de
ensanchamiento como una función de dicha información de
codificación; y
unos medios para acoplar dicho segundo módem
(262) a dicha unidad de abonado.
14. Aparato según la reivindicación 9, que
comprende además:
unos medios para transmitir un mensaje de ocupado
cuando una unidad de abonado está desconectada pero no se está
utilizando.
15. Aparato según la reivindicación 9, que
comprende además:
unos medios para proporcionar, a un módem (262),
la información de codificación de una tercera unidad de abonado de
dicho grupo de unidades de abonado (116) cuando se recibe una señal
de activación.
16. Aparato según la reivindicación 9, que
comprende además:
unos medios para recibir una señal de alarma de
potencia;
unos medios para inhabilitar las llamadas
telefónicas de salida y entrada;
unos medios para ordenar a dichos módems (262)
que mantengan los requisitos de potencia a los niveles actuales o a
niveles inferiores;
unos medios para reducir la velocidad de
transmisión de dicho primer y dicho segundo módem (262) si dicha
señal de alarma de potencia permanece vigente y
unos medios para terminar una llamada telefónica
si dicha señal de alarma de potencia permanece vigente.
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