ES2249758T3

ES2249758T3 - Procedimiento para controlar la potencia de transmision en un sistema de telefonia movil celular cdma.

Info

Publication number: ES2249758T3
Application number: ES92912546T
Authority: ES
Inventors: Klein S. Gilhousen; Roberto Padovani; Charles E. Wheatley, Iii; Lindsay A. Weaver, Jr.; Robert D. Ii Blakeney
Original assignee: Qualcomm Inc
Current assignee: Qualcomm Inc
Priority date: 1991-05-17
Filing date: 1992-05-17
Publication date: 2006-04-01
Anticipated expiration: 2012-05-17
Also published as: ES2327094T3; EP2101536A3; NO934005D0; EP0584241A1; EP2101536B1; JP3014757B2; AU653039B2; SG48018A1; NO20010714D0; WO1992021196A1; AU2009192A; US5265119A; DE69233552D1; FI121253B; FI118364B; NO20003769L; NO315449B1; CA2102114A1; ATE434869T1; DE69233762D1

Abstract

UN SISTEMA DE CONTROL DE POTENCIA PARA UN SISTEMA TELEFONICO MOVIL CELULAR EN EL CUAL LOS USUARIOS DEL SISTEMA SE COMUNICAN SEÑALES DE INFORMACION ENTRE UNO Y OTRO A TRAVES DE AL MENOS UN LUGAR CELULAR QUE UTILIZA SEÑALES DE COMUNICACION DE ESPECTOR DE ESPARCIMIENTO DE ACCESO MULTIPLE DE DIVISION DE CODIGO. EL SISTEMA DE CONTROL DE POTENCIA CONTROLA LA POTENCIA DE LA SEÑAL DE TRANSMISION PARA CADA TELEFONO MOVIL CELULAR (16, 18) EN EL SISTEMA MOVIL CELULAR EN EL QUE CADA TELEFONO CELULAR MOVIL (16, 18) TIENE UNA ANTENA, UN TRANSMISOR Y UN RECEPTOR. LA POTENCIA DE SEÑAL TRANSMITIDO DE UN LUGAR CELULAR SE MIDE AL RECIBIRLA EN LA UNIDAD MOVIL. EL PODER DE TRANSMISION SE AJUSTA A LA UNIDAD MOVIL DE UNA MANERA OPUESTA RESPECTO DE LOS INCREMENTO Y DECRECIMIENTOS EN LA POTENCIA DE SEÑAL RECIBIDA. UN ESQUEMA DE RETROALIMENTACION DE CONTROL DE POTENCIA PUEDE TAMBIEN SER UTILIZADO. EN EL LUGAR CELULAR QUE COMUNICA CON LA UNIDAD MOVIL, SE MIDE LA POTENCIA TRANSMITIDA DE LA UNIDAD MOVIL AL SER RECIBIDAEN EL LUGAR CELULAR. UNA SEÑAL DE MANDO SE GENERA EN EL LUGAR CELULAR Y SE TRANSMITE A LA UNIDAD MOVIL PARA AJUSTAR LA POTENCIA DEL TRANSMISOR DE LA UNIDAD MOVIL QUE CORRESPONDE A LAS DESVIACIONES EN LA POTENCIA DE LA SEÑAL DEL LUGAR CELULAR EL ESQUEMA DE RETROALIMENTACION SE UTILIZA PARA AJUSTAR LA POTENCIA DEL TRANSMISOR DE LA UNIDAD MOVIL DE MANERA QUE LAS SEÑALES TRANSMITIDAS DE LA UNIDAD MOVIL LLEGUEN AL LUGAR CELULAR A UN NIVEL DE POTENCIA DESEADO. EN UNA SITUACION DE DIVERSIDAD CELULAR, LA POTENCIA DEL TRANSMISOR DE LA UNIDADES MOVILES SE AJUSTA PARA EVITAR INCREMENTOS INNECESARIOS EN EL NIVEL DE POTENCIA DEL TRANSMISOR DE LA UNIDAD MOVIL.

Description

Procedimiento para controlar la potencia de transmisión en un sistema de telefonía móvil celular CDMA.

Antecedentes de la invención I. Campo de la invención

La presente invención se refiere a un sistema de radiocomunicaciones celular, en el que uno de los usuarios del sistema se comunica con otro por medio de señales de espectro ensanchado moduladas que contienen información transmitidas a través de una pluralidad de sitios celulares, y a un procedimiento para controlar la potencia de transmisión en dicho sistema de radiocomunicaciones celular.

II. Descripción de la técnica relacionada

La utilización de técnicas de modulación de acceso múltiple por división del código (CDMA) es una de las diversas técnicas existentes que permiten las comunicaciones en las que participan un gran número de usuarios del sistema. Aunque se conocen otras técnicas, tales como el acceso múltiple por división del tiempo (TDMA), el acceso múltiple por división de la frecuencia (FDMA) y los sistemas de modulación AM, tales como la modulación de banda lateral única con amplitud compandida (ACSSB), la técnica CDMA presenta ventajas significativas con respecto a las otras técnicas. La utilización de técnicas CDMA en un sistema de comunicación de acceso múltiple se da a conocer en el documento US-A-4.901.307, titulado "SPREAD SPECTRUM MULTIPLE ACCESS COMMUNICATION SYSTEM USING SATELLITE OR TERRESTRIAL REPEATERS".

En la patente mencionada, se da a conocer una técnica de acceso múltiple en la que un gran número de usuarios del sistema de telefonía móvil, cada uno de los cuales dispone de un transceptor, se comunica a través de repetidores de satélite o de estaciones de base terrestres (conocidas también como "estaciones de sitios celulares" o como "sitios celulares" para abreviar), mediante señales de comunicación de espectro ensanchado de acceso múltiple por división del código (CDMA). En las comunicaciones CDMA, el espectro de frecuencias puede ser reutilizado muchas veces, incrementándose de ese modo la capacidad de usuarios del sistema. La utilización de CDMA da por resultado una eficacia espectral muy superior a la que puede alcanzarse utilizando otras técnicas de acceso múltiple. En un sistema CDMA, los incrementos de la capacidad del sistema pueden llevarse a cabo controlando la potencia del transmisor de cada usuario móvil, para reducir de ese modo las interferencias con otros usuarios del sistema.

En la aplicación de las técnicas de comunicación CDMA vía satélite, el transceptor de la unidad móvil mide el nivel de potencia de la señal recibida por medio del repetidor del satélite. Mediante esta medición de potencia, junto con la información del nivel de potencia de transmisión del enlace directo del transpondedor del satélite y la sensibilidad del receptor de la unidad móvil, el transceptor de la unidad móvil puede estimar la pérdida de trayectoria del canal entre la unidad móvil y el satélite. El transceptor de la unidad móvil determina, a continuación, la potencia del transmisor adecuada para ser utilizada en las transmisiones de señales entre la unidad móvil y el satélite, teniendo en cuenta la medición de la pérdida de trayectoria, la velocidad de transmisión de los datos y la sensibilidad del receptor del satélite.

Las señales transmitidas por la unidad móvil al satélite son retransmitidas por el satélite a la estación terrestre del sistema de control del concentrador. El concentrador mide la potencia de la señal recibida a partir de las señales transmitidas por cada transceptor de unidad móvil activa. A continuación, el concentrador determina la desviación del nivel de potencia recibido respecto del necesario para mantener las comunicaciones deseadas. Preferentemente, el nivel de potencia deseado es el nivel de potencia mínimo necesario para mantener comunicaciones de calidad y reducir las interferencias en el sistema.

Seguidamente, el concentrador transmite una señal de mandato de control de potencia a cada usuario móvil para llevar a cabo el ajuste o la "sintonía fina" de la potencia de transmisión de la unidad móvil. Esta señal de mandato es utilizada por la unidad móvil para aproximar el nivel de potencia de transmisión al nivel mínimo requerido para mantener las comunicaciones deseadas. Cuando las condiciones del canal cambian, normalmente debido al desplazamiento de la unidad móvil, tanto la medición de la potencia del receptor de la unidad móvil como la retroalimentación de control de la potencia del concentrador reajustan continuamente el nivel de potencia de transmisión, manteniendo de esta forma el nivel de potencia adecuado. La retroalimentación de control de potencia del concentrador suele ser bastante lenta, debido a los retardos de ida y vuelta a través de los satélites, que representan aproximadamente 1/2 segundo del tiempo de propagación.

Una diferencia importante entre los sistemas de satélite y de estaciones base terrestres son las distancias relativas que separan las unidades móviles y el satélite o el sitio celular. Otra diferencia importante entre los sistemas satelitales y terrestres es el tipo de desvanecimiento experimentado en los canales. Por consiguiente, estas diferencias exigen ciertas modificaciones en la forma de abordar el control de la potencia en el sistema terrestre.

En el canal satélite/unidad móvil, es decir, el canal del satélite, los repetidores del satélite están situados normalmente en una órbita terrestre geosincrónica. Así pues, las unidades móviles se hallan todas aproximadamente a la misma distancia de los repetidores del satélite y, por consiguiente, experimentan casi la misma pérdida de propagación. Además, el canal del satélite presenta una pérdida de propagación característica que sigue aproximadamente la ley cuadrática inversa, es decir, la pérdida de propagación es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia entre la unidad móvil y el repetidor del satélite que se está utilizando. En consecuencia, en el canal del satélite, la variación de la pérdida de trayectoria ocasionada por la variación de la distancia suele ser sólo del orden de 1 a 2 dB.

En contraste con el canal del satélite, en el canal estación terrestre/unidad móvil, es decir, el canal terrestre, la distancia entre las unidades móviles y los sitios celulares puede variar bastante. Por ejemplo, una unidad móvil puede hallarse a una distancia de cinco millas (ocho kilómetros) de un sitio celular, mientras que otra unidad móvil puede hallarse a una distancia de éste inferior a un metro. La variación de la distancia puede superar una proporción de cien a uno. El canal terrestre experimenta una pérdida de propagación característica, de la misma forma que el canal del satélite. No obstante, en el canal terrestre, la pérdida de propagación característica sigue la ley inversa de cuarta potencia, es decir, la pérdida de trayectoria es proporcional a la inversa de la distancia de trayectoria elevada a la cuarta potencia. En consecuencia, es posible hallar variaciones de la pérdida de trayectoria del orden de más de 80 dB en una célula que presenta un radio de cinco millas (ocho kilómetros).

El canal del satélite experimenta habitualmente el denominado desvanecimiento Rician. En consecuencia, la señal recibida consta de un componente directo sumado a un componente de reflexión múltiple que presenta el comportamiento estadístico del desvanecimiento Rayleigh. La relación de potencia entre el componente directo y el reflejado suele ser del orden de 6 a 10 dB, dependiendo de las características de la antena de la unidad móvil y el entorno de la unidad móvil.

Cuando se compara el canal del satélite con el canal terrestre, se constata que el canal terrestre experimenta un desvanecimiento de señal que consta habitualmente del componente con desvanecimiento Rayleigh y carece del componente directo. Por lo tanto, el canal terrestre presenta un entorno de desvanecimiento más severo que el canal del satélite, en el que el desvanecimiento Rician es el tipo de desvanecimiento dominante característico.

Las características de desvanecimiento Rayleigh en la señal del canal terrestre son causadas por la reflexión de la señal en diferentes elementos del entorno físico. Como consecuencia, la señal llega casi de forma simultánea al receptor de la unidad móvil desde muchas direcciones diferentes y con retardos de transmisión diferentes. En las bandas de frecuencias UHF comúnmente empleadas en las comunicaciones de radio móviles, incluidas las de los sistemas de telefonía móvil celulares, se pueden producir diferencias de fase significativas en las señales que se desplazan por diferentes trayectorias. Entonces, existe la posibilidad de que las señales se sumen de forma destructiva, dando lugar de vez en cuando a fuertes desvanecimientos.

El desvanecimiento en el canal terrestre es una función que depende en gran medida de la posición física de la unidad móvil. Un pequeño cambio en la posición de la unidad móvil provocará un cambio de los retardos físicos de todas las trayectorias de propagación de señal, lo cual, a su vez, dará por resultado una fase diferente para cada trayectoria. Por lo tanto, el desplazamiento de la unidad móvil a través del entorno puede provocar un proceso de desvanecimiento bastante rápido. Por ejemplo, en la banda de frecuencias de radio celulares de 850 MHz, este desvanecimiento suele experimentarse con una frecuencia de hasta una vez por segundo por cada kilómetro por hora de la velocidad del vehículo. Un desvanecimiento de esta magnitud puede resultar sumamente perturbador para las señales del canal terrestre, y deteriorar la calidad de la comunicación. No obstante, es posible utilizar potencia adicional para el transmisor para mitigar el problema del desvanecimiento.

El sistema de telefonía móvil celular terrestre requiere habitualmente un canal dúplex completo para permitir que ambas direcciones de una conversación telefónica estén activas de forma simultánea, de la misma forma que en el sistema de telefonía alámbrico convencional. Este canal de radio dúplex completo normalmente viene proporcionado por la utilización de una banda de frecuencias para el enlace de salida, es decir, para las transmisiones desde el transmisor del sitio celular hasta los receptores de las unidades móviles. Se utiliza una banda de frecuencias diferente para el enlace de entrada, es decir, para las transmisiones desde los transmisores de las unidades móviles hasta los receptores de los sitios celulares. En consecuencia, esta separación en bandas de frecuencias permite que el transmisor y el receptor de una unidad móvil estén activos de forma simultánea sin retroalimentación ni interferencias del transmisor en el receptor.

La utilización de bandas de frecuencias diferentes tiene importantes repercusiones en el control de la potencia de los transmisores del sitio celular y la unidad móvil. La utilización de bandas de frecuencias diferentes determina que el desvanecimiento debido a la propagación por trayectorias múltiples sea un procedimiento independiente en los canales de entrada y en los canales de salida. No es posible utilizar simplemente la medición de la pérdida de trayectoria en el canal de salida obtenida por la unidad móvil para presuponer que el canal de entrada presentará la misma pérdida de trayectoria. Se da a conocer una técnica para controlar la potencia del transmisor en el entorno terrestre en el documento US-A-5.056.109, titulado "METHOD AND APPARATUS FOR CONTROLLING TRANSMISSION POWER IN A CDMA CELLULAR MOBILE TELEPHONE SYSTEM". Este documento describe un sistema de control de potencia para un sistema de telefonía móvil celular, en el que los usuarios del sistema se transmiten señales de información de unos a otros, por medio de por lo menos un sitio celular, utilizando señales de comunicación de espectro ensanchado de acceso múltiple por división del código. El sistema de control de potencia controla la potencia de transmisión de la señal para cada teléfono móvil celular de un sistema de telefonía móvil celular, incluyendo cada teléfono móvil celular una antena, un transmisor y un receptor, e incluyendo asimismo cada sitio celular una antena, un transmisor y un receptor. La potencia de la señal transmitida por el sitio celular se mide cuando es recibida en la unidad móvil. La potencia del transmisor se ajusta en la unidad móvil de forma inversa a la forma en que se aumenta y disminuye la potencia de la señal recibida. Asimismo, es posible utilizar un sistema de retroalimentación de control de potencia. En el sitio celular que se está comunicando con la unidad móvil, se recibe y mide la potencia transmitida por la unidad móvil. El sitio celular genera una señal de mandato que se transmite a la unidad móvil, para ajustar todavía más la potencia del transmisor de la unidad móvil de acuerdo con las desviaciones de la potencia de la señal recibida en el sitio celular. El sistema de retroalimentación se utiliza para ajustar con mayor precisión la potencia del transmisor de la unidad móvil, a fin de que dicha potencia llegue al sitio celular con el nivel deseado.

Además, en el caso del teléfono móvil celular terrestre, el teléfono móvil es capaz de comunicarse a través de varios sitios celulares, como se da a conocer en el documento US-A-5.101.501, titulado "METHOD AND SYSTEM FOR PROVIDING A SOFT HANDOFF IN COMMUNICATIONS IN A CDMA CELLULAR TELEPHONE SYSTEM". En las comunicaciones con varios sitios celulares, la unidad móvil y los sitios celulares incluyen un sistema de varios receptores como el dado a conocer en la patente mencionada y el descrito con mayor detalle en el documento US-A-5.109.390, titulado "DIVERSITY RECEIVER IN A CDMA CELLULAR TELEPHONE SYSTEM".

En el entorno de diversidad celular en el que el teléfono móvil se comunica con otro usuario a través de varios sitios celulares, la potencia del transmisor del teléfono móvil también debe ser controlada para evitar las interferencias adversas con el resto de comunicaciones de todas las células.

Sumario de la invención

En un sistema de telefonía móvil celular CDMA terrestre, es deseable que la potencia del transmisor de las unidades móviles sea controlada para proporcionar, en el receptor del sitio celular, una potencia nominal de la señal recibida desde cada uno de los transmisores de unidades móviles que funcionan dentro de la célula. En caso de que todos los transmisores de las unidades móviles del área de cobertura del sitio celular estén sometidos al control de la potencia de su transmisor de una forma equivalente, la potencia de señal total recibida en el sitio celular será igual a la potencia nominal del receptor de la señal transmitida por la unidad móvil multiplicada por el número de unidades móviles que transmiten dentro de la célula. Al resultado de esta multiplicación, se le sumará la potencia de ruido recibida en el sitio celular desde las unidades móviles de las células adyacentes.

Los receptores CDMA del sitio celular funcionan respectivamente, convirtiendo una señal CDMA de banda ancha de un correspondiente transmisor de unidad móvil en una señal digital de banda estrecha que contiene información. Al mismo tiempo, otras señales CDMA recibidas que no se han seleccionado permanecen como señales de ruido de banda ancha. La tasa de errores en bits del receptor del sitio celular viene determinada, por lo tanto, por la relación entre la potencia de la señal deseada y la potencia de las señales no deseadas recibidas en el sitio celular, es decir, entre la potencia de señal recibida en la señal deseada transmitida por el transmisor de la unidad móvil seleccionada y la potencia de señal recibida en las señales no deseadas transmitidas por los transmisores de las otras unidades móviles. El procesamiento de reducción de ancho de banda, que es un procedimiento de correlación que da por resultado lo que se denomina comúnmente "ganancia de procesamiento", incrementa la relación señal-interferencia de ruido desde un valor negativo hasta un valor positivo y, por consiguiente, permite el funcionamiento dentro de una tasa de errores en bits aceptable.

En un sistema de telefonía móvil celular CDMA terrestre, es sumamente deseable aumentar al máximo la capacidad en términos del número de llamadas telefónicas simultáneas que es posible establecer en un ancho de banda dado del sistema. La capacidad del sistema puede aumentar al máximo controlando la potencia del transmisor de cada unidad móvil, de tal forma que la señal transmitida llegue al receptor del sitio celular con la mínima relación señal-interferencia de ruido que permite una recuperación aceptable de los datos. Si la señal transmitida por una unidad móvil llega al receptor del sitio celular a un nivel de potencia demasiado bajo, la tasa de errores en bits puede ser demasiado elevada como para proporcionar comunicaciones de alta calidad. Por otra parte, si la señal transmitida por la unidad móvil tiene un nivel de potencia que es demasiado alto cuando es recibida por el receptor del sitio celular, la comunicación con esta unidad móvil particular será aceptable. No obstante, esta señal de alta potencia actúa como una interferencia para las señales transmitidas por otras unidades móviles que comparten el mismo canal, es decir, el mismo ancho de banda. Esta interferencia puede incidir adversamente en las comunicaciones con otras unidades móviles, a menos que se reduzca el número total de unidades móviles que se comunican.

La pérdida de trayectoria de las señales en la banda de frecuencias UHF del canal telefónico móvil celular puede caracterizarse por dos fenómenos separados: la pérdida media de trayectoria y el desvanecimiento. La pérdida media de trayectoria puede describirse en términos estadísticos mediante una distribución logarítmica normal, cuya media es proporcional al inverso de la cuarta potencia de la distancia de la trayectoria y cuya desviación estándar es aproximadamente igual a 8 dB. El segundo fenómeno es el procedimiento de desvanecimiento ocasionado por la propagación por trayectorias múltiples de las señales, que se caracteriza por una distribución de tipo Rayleigh. Se puede considerar que la pérdida de trayectoria media, que es una distribución logarítmica normal, es igual en las bandas de frecuencias de entrada y de salida, como sucede en los sistemas de telefonía móvil celulares convencionales. No obstante, como se ha indicado previamente, el desvanecimiento Rayleigh es un fenómeno independiente en las bandas de frecuencias del enlace de entrada y el enlace de salida. La distribución logarítmica normal de la pérdida de trayectoria media es una función de la posición que presenta una variación relativamente lenta. En cambio, la distribución Rayleigh varía de forma relativamente rápida en función de la posición.

En un sistema de telefonía móvil celular CDMA, todos los sitios celulares de una zona transmiten una señal "piloto" de la misma frecuencia y código. La utilización de una señal piloto en los sistemas CDMA es muy conocida. En esta aplicación particular, la señal piloto es utilizada por las unidades móviles para la sincronización inicial del receptor de la unidad móvil. La señal piloto se utiliza también como referencia de fase y de frecuencia y como referencia de tiempo para la demodulación de las señales de voz digitales transmitidas por el sitio celular.

La presente invención tiene como objetivo proporcionar un procedimiento y un aparato nuevo y mejorado para controlar la potencia del transmisor en el canal terrestre en un entorno de diversidad celular y compensar el desvanecimiento perjudicial sin ocasionar interferencias innecesarias en el sistema, que puedan afectar adversamente a la capacidad global del sistema.

Según un aspecto de la presente invención, se proporciona un sistema de radiocomunicaciones celular según la reivindicación 5, en el que un usuario del sistema se comunica con otro usuario del sistema por medio de señales de espectro ensanchado moduladas que contienen información transmitidas a través de una pluralidad de sitios celulares, y en el que: el usuario del sistema comprende un transmisor para transmitir señales de espectro ensanchado moduladas que contienen información a dichos sitios celulares, un receptor para recibir las señales de espectro ensanchado moduladas que contienen información desde dichos sitios celulares y medios de ajuste para ajustar la potencia de las señales de espectro ensanchado moduladas que contienen información transmitidas por el usuario del sistema; en el que cada sitio celular comprende un transmisor para transmitir señales de espectro ensanchado moduladas que contienen información a dicho usuario del sistema, un receptor para recibir las señales de espectro ensanchado moduladas que contienen información desde dicho usuario del sistema, medios para medir la potencia de las señales de espectro ensanchado moduladas que contienen información recibidas por el sitio celular y medios de control de potencia sensibles a dichos medios de medición de la potencia para transmitir un mandato al usuario del sistema, mediante las señales de espectro ensanchado moduladas que contienen información, para que éste ajuste la potencia de las señales de espectro ensanchado moduladas que contienen información que ha transmitido; y en el que los medios de ajuste son sensibles a la pluralidad de mandatos recibidos desde los sitios celulares para ajustar la potencia de las señales de espectro ensanchado moduladas que contienen información transmitidas por el usuario del sistema.

Según otro aspecto de la presente invención, se proporciona un procedimiento para controlar la potencia de transmisión en un sistema de radiocomunicaciones celular según la reivindicación 1, en el que un usuario del sistema y otro usuario del sistema se comunican por medio de señales de espectro ensanchado moduladas que contienen información transmitidas a través de una pluralidad de sitios celulares, comprendiendo el procedimiento: la transmisión de señales de espectro ensanchado moduladas que contienen información desde dicho usuario del sistema hasta dichos sitios celulares; la recepción en los sitios celulares de las señales de espectro ensanchado moduladas que contienen información desde dicho usuario del sistema, la medición de la potencia de las señales de espectro ensanchado moduladas que contienen información recibidas por cada uno de los sitios celulares; la transmisión desde cada uno de los sitios celulares de señales de espectro ensanchado moduladas que contienen información a dicho usuario del sistema, incluyendo dichas señales de cada sitio un respectivo mandato para que el usuario del sistema ajuste la potencia de las señales de espectro ensanchado moduladas que contienen información transmitidas por el usuario del sistema; y la respuesta a la pluralidad de mandatos recibidos desde los sitios celulares ajustando la potencia de las señales de espectro ensanchado moduladas que contienen información transmitidas por el usuario del sistema.

Según otro aspecto de la presente invención, se proporciona un procedimiento de comunicación para una unidad móvil según la reivindicación 7, para utilizar en un sistema de radiocomunicaciones celular, en el que una unidad móvil y otro usuario del sistema se comunican por medio de señales de espectro ensanchado moduladas que contienen información a través de una pluralidad de sitios celulares, comprendiendo la unidad móvil: un transmisor para transmitir señales de espectro ensanchado moduladas que contienen información a dichos sitios celulares; un receptor para recibir las señales de espectro ensanchado moduladas que contienen información desde la pluralidad de sitios celulares, incluyendo cada señal un mandato para que la unidad móvil ajuste la potencia de las señales de espectro ensanchado moduladas que contienen información transmitidas por la unidad móvil; y medios de ajuste para ajustar la potencia de las señales de espectro ensanchado moduladas que contienen información transmitidas desde la unidad móvil, siendo los medios de ajuste sensibles a la pluralidad de mandatos recibidos desde los sitios celulares para ajustar la potencia de las señales de espectro ensanchado moduladas transmitidas desde la unidad móvil.

Cuando se pone en práctica la presente invención, cada unidad móvil estima la pérdida de trayectoria de las señales transmitidas desde el sitio celular hasta la unidad móvil. Para efectuar esta estimación de la pérdida de trayectoria de la señal, se mide el nivel de potencia de las señales transmitidas por el sitio celular y recibidas por la unidad móvil. Por consiguiente, la unidad móvil mide la potencia de la señal piloto recibida desde el sitio celular con el que la unidad móvil se está comunicando. La unidad móvil mide también la suma del nivel de potencia de todas las señales transmitidas por el sitio celular recibidas en la unidad móvil. La medición de la suma del nivel de potencia, descrita en mayor detalle más adelante, es necesaria para los casos en que la unidad móvil puede obtener temporalmente una trayectoria hasta un sitio celular más distante, que es mejor que la trayectoria preferida normalmente hasta un sitio celular más cercano.

La estimación de la pérdida de trayectoria del enlace de salida puede filtrarse mediante un filtro no lineal. El propósito de la no linealidad en el procedimiento de estimación es el de permitir una respuesta rápida a una mejora súbita del canal, y permitir sólo una respuesta mucho más lenta a una degradación súbita del canal. Cuando el canal experimenta una mejora súbita, la unidad móvil reduce de forma brusca la potencia de transmisión del transmisor de la unidad móvil.

Si el canal de una unidad móvil mejora de forma inesperada, entonces la señal recibida en el sitio celular desde esta unidad móvil experimenta un brusco incremento de potencia. Este brusco incremento de potencia ocasiona interferencias adicionales a todas las señales que comparten el mismo canal de banda ancha. Una respuesta rápida a la mejora súbita reducirá, en consecuencia, las interferencias del sistema.

Un ejemplo corriente de una mejora súbita en el canal es el proporcionado por una unidad móvil que se desplaza por un área que está ensombrecida por un gran edificio o cualquier otra obstrucción, y que posteriormente se aleja de esta zona. La mejora del canal, debida al movimiento del vehículo, puede tener lugar en un intervalo de tiempo del orden de algunas decenas de milisegundos. Cuando la unidad móvil sale de la zona ensombrecida, la señal del enlace de salida recibida por la unidad móvil experimentará un incremento brusco de intensidad.

La estimación de la pérdida de trayectoria del enlace de salida efectuada por la unidad móvil es utilizada por la unidad móvil para ajustar la potencia del transmisor de la unidad móvil. Por lo tanto, cuanto más intensa sea la señal recibida, menor será la potencia del transmisor de la unidad móvil. La recepción de una señal intensa desde el sitio celular indica o bien que la unidad móvil está cerca del sitio celular o bien que existe una trayectoria inusualmente buena hasta el sitio celular. La recepción de una señal intensa significa que es necesario un nivel de potencia del transmisor de la unidad móvil relativamente inferior a la potencia nominal recibida en el sitio celular.

En el caso en que el canal experimenta una degradación temporal pero brusca, es deseable que el incremento de la potencia del transmisor de la unidad móvil se lleve a cabo de una forma mucho más lenta. Este incremento lento de la potencia del transmisor de la unidad móvil es deseable para impedir que la potencia de transmisión de la unidad móvil incremente de forma innecesariamente rápida, hecho que incrementaría las interferencias con el resto de unidades móviles. Por lo tanto, se tolerará la degradación temporal del canal de una unidad móvil para prevenir la degradación de los canales de todas las unidades móviles.

En caso de una brusca degradación del canal, el filtro no lineal impide que la potencia del transmisor de la unidad móvil se incremente a gran velocidad, en respuesta al descenso brusco de la potencia de las señales recibidas en la unidad móvil. La velocidad de aumento de la potencia de transmisión del transmisor de la unidad móvil debe limitarse por lo general a la velocidad de un mandato de ajuste de potencia de bucle cerrado transmitido desde el sitio celular que, como se describirá más adelante, puede reducir la potencia de transmisión del transmisor de la unidad móvil. Mediante los mandatos de ajuste de potencia generados por el sitio celular, se impide que la potencia del transmisor de la unidad móvil se incremente hasta un nivel que esté muy por encima del nivel necesario para las comunicaciones, en particular, cuando se produce una degradación súbita del canal en la trayectoria del enlace de salida y no se produce en la trayectoria del enlace de entrada.

Debe observarse que no es deseable utilizar simplemente una respuesta lenta en el control de la potencia del transmisor de la unidad móvil cuando se intenta diferenciar el desvanecimiento Rayleigh rápido del desvanecimiento lento debido a la distancia y al terreno. No es deseable proporcionar una respuesta lenta en el control de la potencia del transmisor de la unidad móvil, ya que existe la posibilidad de que se produzcan incrementos y desvanecimientos súbitos que afecten por igual a los canales de entrada y de salida. En caso de que la velocidad de respuesta a una mejora súbita fuera disminuida por un filtro, la potencia del transmisor de la unidad móvil sería bastante superior a la necesaria en numerosas ocasiones, produciéndose interferencias con el resto de usuarios móviles. Por consiguiente, la presente invención utiliza un sistema constante no lineal en dos tiempos para estimar la pérdida de la trayectoria.

Además de medir la intensidad de la señal recibida en la unidad móvil, también es deseable que el procesador de la unidad móvil conozca la potencia del transmisor del sitio celular y la ganancia de la antena (EIRP), la relación G/T del sitio celular (ganancia de recepción de la antena G dividida por el nivel de ruido del receptor T), la ganancia de la antena de la unidad móvil y el número de llamadas activas de este sitio celular. Esta información permite al procesador de la unidad móvil calcular correctamente el nivel de potencia de referencia para la función de establecimiento de potencia local. Esta operación se lleva a cabo calculando el balance de potencia del enlace sitio celular-unidad móvil con el que se determina la pérdida de trayectoria. A continuación, la estimación de la pérdida de trayectoria se utiliza en la ecuación del balance del enlace unidad móvil-sitio celular, con la que se determina la potencia de transmisión de la unidad móvil necesaria para generar el nivel de señal deseado. Esta capacidad permite al sistema tener sitios celulares con diferentes niveles de EIRP para adaptarse al tamaño de las células. Por ejemplo, no es necesario que una célula de radio pequeño transmita al mismo nivel de potencia que una célula de radio grande. No obstante, cuando la unidad móvil se halla a cierta distancia de una célula de baja potencia, recibirá una señal menos intensa que desde una célula de alta potencia. La unidad móvil responderá con una potencia de transmisión superior a la que será necesaria para esta corta distancia. De ahí, la idoneidad de disponer de información de transmisión (referente a las características para el control de la potencia) de cada sitio celular.

El sitio celular transmite información, tal como la EIRP, la G/T y el número de llamadas activas en un canal de establecimiento del sitio celular. La unidad móvil recibe esta información al obtener inicialmente la sincronización del sistema y continúa supervisando este canal cuando está inactiva para localizar llamadas originadas dentro de la red telefónica pública conmutada destinadas a la unidad móvil. La ganancia de la antena de la unidad móvil se almacena en la memoria de la unidad móvil en el momento de la instalación de la unidad móvil en el vehículo.

Como se ha indicado anteriormente, la potencia del transmisor de la unidad móvil también es controlada por una señal de uno o más sitios celulares. Cada receptor de sitio celular mide la intensidad de la señal recibida en el sitio celular desde cada unidad móvil con la que el sitio celular se está comunicando. La intensidad de señal medida se compara con el nivel de intensidad de señal deseado para dicha unidad móvil particular. Se genera y envía un mandato de ajuste de potencia a la unidad móvil en los datos del enlace de salida, o el canal de voz, destinados a dicha unidad móvil. En respuesta al mandato de ajuste de potencia del sitio celular, la unidad móvil aumenta o disminuye la potencia del transmisor de la unidad móvil en una cantidad predeterminada (nominalmente 1 dB). En la situación de diversidad de células, los mandatos de ajuste de potencia proceden de ambos sitios celulares. La unidad móvil actúa sobre dichos mandatos de control de potencia procedentes de los diversos sitios celulares, para impedir que los niveles de potencia del transmisor de la unidad móvil interfieran adversamente con las comunicaciones de otras unidades móviles con el sitio celular, y para proporcionar, sin embargo, suficiente potencia para permitir las comunicaciones entre la unidad móvil y por lo menos un sitio celular.

El mandato de ajuste de potencia es transmitido por el transmisor del sitio celular a una frecuencia relativamente alta (habitualmente del orden de un mandato cada milisegundo). La frecuencia de transmisión del mandato de ajuste de potencia debe ser suficientemente alta como para permitir el seguimiento del desvanecimiento Rayleigh en la trayectoria del enlace de entrada. Asimismo, es deseable efectuar el seguimiento del efecto del desvanecimiento Rayleigh de la trayectoria del enlace de salida ejercido sobre la señal de la trayectoria del enlace de entrada. Una frecuencia de un mandato por cada 1,25 milisegundos es adecuada para efectuar el seguimiento de los procedimientos de desvanecimiento con velocidades de vehículo del rango de 40 a 80 kilómetros (25 a 50 millas) por hora para las comunicaciones móviles en la banda de 850 MHz. Es importante que la latencia en la determinación del mandato de ajuste de potencia y la transmisión del mismo se reduzca al mínimo, de tal forma que las condiciones del canal no cambien de forma significativa antes de que la unidad móvil reciba la señal y responda a ésta.

En resumen, para responder por la independencia de las dos trayectorias de desvanecimiento Rayleigh (de entrada y de salida), la potencia del transmisor de la unidad móvil es controlada por el mandato de ajuste de potencia del sitio celular. Cada receptor de sitio celular mide la intensidad de la señal recibida desde cada unidad móvil. La intensidad de la señal medida se compara con la intensidad de señal deseada para dicha unidad móvil y se genera un mandato de ajuste de potencia. El mandato de ajuste de potencia se envía a la unidad móvil en el canal de datos de salida o el canal de voz dirigido a dicha unidad móvil. Este mandato de ajuste de potencia se combina con la estimación unidireccional de la unidad móvil para obtener el valor final de la potencia del transmisor de la unidad móvil.

La señal de mandato de ajuste de potencia se transmite, en un ejemplo de forma de realización, sobrescribiendo uno o más bits de datos del usuario cada milisegundo. El sistema de modulación empleado en los sistemas CDMA es capaz de proporcionar codificación con corrección para los bits de datos del usuario. La sobreescritura mediante el mandato de ajuste de potencia se trata como un error o supresión de bits del canal y se corrige mediante la corrección de errores decodificada en el receptor de la unidad móvil. La codificación con corrección de errores en los bits del mandato de ajuste de potencia tal vez no sea deseable en muchos casos, debido al incremento resultante de la latencia en la recepción y la respuesta al mandato de ajuste de potencia. También se prevé la utilización de multiplexación por división en el tiempo para la transmisión de los bits del mandato de ajuste de potencia, sin sobreescritura de los símbolos del canal de datos del usuario.

El controlador o el procesador del sitio celular pueden utilizarse para determinar la intensidad de señal deseada, recibida en el sitio celular, para las señales transmitidas por cada unidad móvil. Los valores del nivel de intensidad de señal deseados se proporcionan a cada uno de los receptores del sitio celular. El valor de intensidad de señal deseado se compara con el valor de intensidad de señal medido para generar el mandato de ajuste de potencia.

Se utiliza un controlador del sistema para indicar, al procesador de cada sitio celular, el valor de intensidad de señal deseado que debe utilizar. El nivel de potencia nominal puede ajustarse en sentido creciente o decreciente para adaptarse a las variaciones de las condiciones medias de la célula. Por ejemplo, tal vez se permita utilizar un nivel de potencia de entrada más alto que el normal a un sitio celular situado en un lugar o una zona geográfica excepcionalmente ruidosos. Sin embargo, dicho nivel de potencia más alto para el funcionamiento interno de la célula provocará un aumento de los niveles de interferencia con las células inmediatamente adyacentes a esa célula. Esta interferencia puede compensarse permitiendo que las células vecinas apliquen un pequeño incremento a la potencia del enlace de entrada. Dicho incremento de la potencia de entrada de las células vecinas será inferior al incremento permitido a los usuarios móviles que se comunican en la célula de entorno altamente ruidoso. Debe sobrentenderse además que el procesador del sitio celular puede supervisar la tasa media de errores en bits. Estos datos pueden ser utilizados por el controlador del sistema para ordenar al procesador del sitio celular que establezca un nivel de potencia adecuado para el enlace de entrada, y asegurar unas comunicaciones de calidad aceptable.

También es deseable proporcionar medios para controlar la potencia relativa utilizada en cada señal de datos transmitida por el sitio celular, en respuesta a la información de control transmitida por cada unidad móvil. Dicho control se proporciona principalmente para prever el hecho de que, en ciertos emplazamientos, el enlace del canal de salida desde el sitio celular hasta la unidad móvil puede encontrarse inusualmente desfavorecido. A menos que se incremente la potencia que se transmite a la unidad móvil, la calidad puede resultar inaceptable. Un ejemplo de dicho emplazamiento es un punto en el que la pérdida de trayectoria hacia una o dos células vecinas es casi igual a la pérdida de trayectoria hacia el sitio celular que se comunica con la unidad móvil. En dicho emplazamiento, la interferencia total será el triple de la interferencia percibida por la unidad móvil en un punto relativamente cercano a su sitio celular. Además, la interferencia procedente de estos sitios celulares vecinos no se desvanecerá al unísono con la señal deseada, como ocurriría en caso de que la interferencia procediera del sitio celular deseado. Para obtener un rendimiento adecuado en esta situación, tal vez sea necesaria una potencia de señal adicional de 3 a 4 dB.

En otra situación, la unidad móvil puede estar situada en un lugar al que llegan varias señales de trayectorias múltiples intensas, experimentándose una interferencia superior a la normal. En tal situación, el incremento de la potencia de la señal deseada en relación con la interferencia puede dar por resultado un rendimiento aceptable. En otros momentos, la unidad móvil puede estar situada en un lugar en el que la relación señal-interferencia es excepcionalmente buena. En tal caso, el sitio celular podría transmitir la señal deseada utilizando una potencia de transmisor inferior a la normal, reduciéndose de ese modo la interferencia con otras señales que son transmitidas por el sistema.

Una característica ventajosa es que la capacidad de medición de la relación señal-interferencia puede incluirse en el receptor de la unidad móvil. Esta medición se efectúa comparando la potencia de la señal deseada con la potencia total de la interferencia y el ruido. Si la relación medida es inferior a un valor predeterminado, la unidad móvil transmite, al sitio celular, una petición de potencia adicional para las transmisiones del sitio celular. Si la relación sobrepasa el valor predeterminado, la unidad móvil transmite una petición de reducción de potencia.

El sitio celular recibe las peticiones de ajuste de potencia desde cada unidad móvil y responde aplicando un ajuste predeterminado a la potencia asignada a la señal transmitida por el correspondiente sitio celular. El ajuste suele ser pequeño, habitualmente del orden de 0,5 a 1 dB o del 12% más o menos. De forma paralela, las señales transmitidas por los otros sitios celulares se reducen en un factor igual al incremento dividido por n, siendo n el número de las otras unidades de canal que se están comunicando con un teléfono móvil. Habitualmente, la reducción de potencia puede ser del orden de los 0,05 dB. La frecuencia de cambio de potencia debe ser algo más lenta que la utilizada en el enlace de entrada desde la unidad móvil hasta el sitio celular, tal vez de una vez por segundo. El rango dinámico del ajuste también se limitará al rango comprendido entre 4 dB por debajo del valor nominal y alrededor de 6 dB por encima del valor nominal. Debe sobrentenderse que estos niveles de aumento y reducción de potencia son ejemplificativos, y que es posible seleccionar con facilidad otros niveles, dependiendo de los parámetros del sistema.

El sitio celular debe tener en cuenta también las peticiones de potencia que le presentan todas las unidades móviles, en el momento de satisfacer las peticiones de cualquier unidad móvil particular. Por ejemplo, si el sitio celular está cargado al máximo, podrá conceder las peticiones de potencia adicional, pero sólo hasta una cantidad del 6% o menos, en lugar del 12% normal. En este régimen, se seguirán concediendo las peticiones de reducción de potencia al 12% normal.

Breve descripción de los dibujos

En las reivindicaciones adjuntas, se describirán de forma particular las características indicadas anteriormente y otras características de la presente invención, así como las ventajas de ésta, que se pondrán más claramente de manifiesto al considerarse la siguiente descripción detallada de un ejemplo de realización conjuntamente con los dibujos adjuntos, en los que:

la Figura 1 es una visión general de un ejemplo de sistema de telefonía móvil celular;

las Figuras 2A a 2D ilustran, en una serie de gráficos, la intensidad de la señal recibida por la unidad móvil y la potencia de transmisión en función de la distancia;

la Figura 3 es un diagrama de bloques de un sitio celular con referencia particular a las características de control de potencia de la presente invención;

la Figura 4 es un diagrama de bloques de la unidad móvil con referencia particular a las características de control de potencia de la misma;

la Figura 5 es un diagrama de bloques que ilustra en mayor detalle las características de control de potencia de la unidad móvil de la Figura 4;

la Figura 6 es un diagrama de bloques que ilustra en mayor detalle las características de control de potencia del sitio celular de la Figura 3; y

la Figura 7 es un diagrama de bloques de una configuración de controlador de sitio celular/sistema para el control de la potencia del transmisor del sitio celular.

Descripción detallada de las formas de realización preferidas

En la Figura 1, se ilustra un ejemplo de forma de realización de la presente invención constituido por un sistema de telefonía móvil celular terrestre. El sistema ilustrado en la Figura 1 utiliza técnicas de modulación CDMA en las comunicaciones entre el usuario móvil del sistema y los sitios celulares. Los sistemas celulares de las grandes ciudades pueden presentar centenares de estaciones de sitios celulares sirviendo a centenares de millares de teléfonos móviles. La utilización de técnicas CDMA permite incrementar la capacidad de usuarios de los sistemas de este tamaño con más facilidad que los sistemas celulares de modulación FM convencionales.

En la Figura 1, el controlador y conmutador del sistema 10 comúnmente incluye una interfaz y hardware de procesamiento adecuado para proporcionar información de control del sistema a los sitios celulares. El controlador 10 controla el encaminamiento de las llamadas telefónicas desde la red telefónica pública conmutada (PSTN) hasta el sitio celular adecuado para su transmisión a la unidad móvil adecuada. El controlador 10 controla también el encaminamiento de las llamadas desde las unidades móviles hasta la PSTN por medio de un sitio celular por lo menos. El controlador 10 puede dirigir las llamadas entre los usuarios móviles por medio de las estaciones de sitio celular adecuadas, puesto que dichas unidades móviles no suelen comunicarse entre sí directamente.

El controlador 10 puede acoplarse a los sitios celulares a través de diversos medios, tales como líneas telefónicas dedicadas y enlaces de fibra óptica, o mediante comunicaciones de radiofrecuencia. En la Figura 1, se ilustran dos ejemplos de sitios celulares, 12 y 14, junto con dos ejemplos de unidades móviles, 16 y 18, que incluyen teléfonos celulares. Las flechas 20a y 20b y las flechas 22a y 22b definen, respectivamente, los enlaces de comunicación posibles entre el sitio celular 12 y las unidades móviles 16 y 18. Del mismo modo, las flechas 24a y 24b y las flechas 26a y 26b definen, respectivamente, los enlaces de comunicación posibles entre el sitio celular 14 y las unidades móviles 18 y 16. Los sitios celulares 12 y 14 normalmente transmiten a la misma potencia.

Los sitios celulares 12 y 14 son, comúnmente, estaciones base terrestres que delimitan las áreas de servicio de las células, no obstante, debe sobrentenderse que es posible utilizar satélites de retransmisión de órbita terrestre para proporcionar una cobertura celular más completa, particularmente en áreas remotas. Cuando se dispone de un satélite, las señales son retransmitidas entre los usuarios móviles y las estaciones base terrestres. Como sucede en el caso que incluye sólo estaciones base terrestres, en el caso del satélite, se dispone además de la capacidad de comunicación entre una unidad móvil y una o más estaciones base por medio de varios transpondedores del mismo satélite o a través de varios satélites.

La unidad móvil 16 mide la potencia total recibida en las señales piloto transmitidas por los sitios celulares 12 y 14 en las trayectorias 20a y 26a. Análogamente, la unidad móvil 18 mide la potencia total recibida en las señales piloto transmitidas por los sitios celulares 12 y 14 en las trayectorias 22a y 24a. En la unidad móvil 16 y la unidad móvil 18, se mide la potencia de la señal piloto en el receptor, siendo dicha señal una señal de banda ancha. En consecuencia, esta medición de potencia se lleva a cabo antes de la correlación de la señal recibida con una señal de espectro ensanchado mediante pseudorruido (PN).

Cuando la unidad móvil 16 está más cerca del sitio celular 12, la señal que se desplaza por la trayectoria 20a predominará en la medición de la potencia de señal recibida. Cuando la unidad 16 está más cerca del sitio celular 14, la señal que se desplaza por la trayectoria 26a predominará en la medición de la potencia de señal recibida. Del mismo modo, cuando la unidad móvil 18 está más cerca del sitio celular 14, la señal que se desplaza por la trayectoria 24a predominará en la medición de la potencia recibida. Cuando la unidad móvil 18 está más cerca del sitio celular 12, la señal que se desplaza por la trayectoria 22a predominará en la medición de la potencia recibida.

Cada una de las unidades móviles 16 y 18 utiliza la medición resultante, junto con la información de la potencia del transmisor del sitio celular y la ganancia de la antena de la unidad móvil, para estimar la pérdida de trayectoria hacia el sitio celular más cercano. La pérdida de trayectoria calculada, junto con la información de la ganancia de la antena de la unidad móvil y la relación G/T del sitio celular, se utiliza para determinar la potencia nominal del transmisor necesaria para obtener la relación portadora-ruido deseada en el receptor del sitio celular. La información que disponen las unidades móviles sobre los parámetros del sitio celular puede fijarse en la memoria o transmitirse en señales de difusión de información del sitio celular (canal de establecimiento) para indicar condiciones distintas a las nominales para un sitio celular particular.

Gracias a la determinación de la potencia de transmisión nominal de la unidad móvil, en ausencia de desvanecimiento Rayleigh y presuponiendo mediciones perfectas, las señales transmitidas por la unidad móvil llegarán al sitio celular más cercano exactamente con la relación portadora-ruido deseada. Por lo tanto, se obtendrá el rendimiento deseado con la cantidad mínima de potencia del transmisor de la unidad móvil. La reducción al mínimo de la potencia transmitida por la unidad móvil es importante en los sistemas CDMA, porque cada unidad móvil provoca interferencias con el resto de unidades móviles del sistema. Cuando se reduce al mínimo la potencia del transmisor de la unidad móvil, las interferencias del sistema se mantienen en un valor mínimo, permitiendo de ese modo a otros usuarios móviles compartir la banda de frecuencias. En consecuencia, la capacidad del sistema y la eficacia espectral aumentan al
máximo.

La Figura 2A ilustra el efecto del desvanecimiento Rayleigh sobre la intensidad recibida por la unidad móvil de la señal transmitida por el sitio celular, en función de la distancia. La pérdida de trayectoria media, indicada por la curva 30, se determina fundamentalmente calculando la cuarta potencia de la distancia entre el sitio celular y la unidad móvil, y la forma del terreno entre éstos. A medida que la distancia entre la unidad móvil y el sitio celular se incrementa, la potencia de la señal recibida en la unidad móvil se reduce para una señal transmitida por el sitio celular a una potencia constante. La pérdida de trayectoria media es igual en ambas direcciones del enlace y habitualmente presenta una distribución logarítmica normal en torno a la pérdida de trayectoria media.

Además de la pérdida de trayectoria media de distribución logarítmica normal y variación lenta, el desvanecimiento rápido hacia arriba y hacia abajo alrededor de la pérdida de trayectoria media es provocado por la propagación de las señales por múltiples trayectorias. Las señales llegan desde estas trayectorias múltiples con una fase y amplitud aleatorias, dando por resultado el desvanecimiento Rayleigh característico. La curva 32, ilustrada en la Figura 2A, representa la variación de la pérdida de trayectoria de la señal como resultado del desvanecimiento Rayleigh. El desvanecimiento Rayleigh suele ser independiente para las dos direcciones del enlace de comunicación entre el sitio celular y la unidad móvil, es decir, los canales de salida y de entrada. Por ejemplo, cuando el canal de salida experimenta desvanecimiento, el canal de entrada no necesariamente experimenta desvanecimiento al mismo tiempo.

La Figura 2B ilustra cómo se ajusta la potencia del transmisor de la unidad móvil para corresponderse con la intensidad de la señal de la trayectoria del enlace de la Figura 2A. En la Figura 2B, la curva 34 representa la potencia de transmisión media deseada correspondiente a la pérdida de trayectoria media de la curva 30 de la Figura 2A. Análogamente, la curva 36 representa cómo responde la potencia del transmisor de la unidad móvil al desvanecimiento Rayleigh representado en la curva 32 de la Figura 2A. Cuando la intensidad de la señal que experimenta desvanecimiento Rayleigh, curva 32 de la Figura 2A se reduce, se producen incrementos rápidos de la potencia del transmisor. Estas elevaciones rápidas de la potencia del transmisor pueden tener efectos perjudiciales sobre el rendimiento global del sistema. Por consiguiente, la presente invención prevé la utilización de un filtro no lineal opcional para controlar las elevaciones rápidas, o incrementos, de la potencia del transmisor. Además, la presente invención utiliza también retroalimentación de ajuste de potencia de bucle cerrado procedente del sitio celular para ajustar la potencia del transmisor de la unidad móvil.

La Figura 2C ilustra la potencia del transmisor de la unidad móvil correspondiente a la Figura 2A sin tener en cuenta la retroalimentación de ajuste de potencia de bucle cerrado del sitio celular. En la Figura 2C, la potencia de transmisión media deseada, representada por la curva 34', corresponde a la intensidad de la señal recibida por la unidad móvil de la curva 30 de la Figura 2A. La curva 38 ilustra la potencia del transmisor obtenida utilizando el filtro no lineal opcional para el control de potencia de la presente invención.

Las elevaciones rápidas de potencia del transmisor, indicadas mediante las líneas discontinuas de la Figura 2C y correspondientes a las elevaciones de la curva 36 de la Figura 2B, se reducen de forma significativa. En la curva 38, las elevaciones se reducen en gran medida estableciendo la velocidad de incremento de la potencia de transmisión en un valor fijo. La variación resultante de la potencia del transmisor en relación con la potencia de transmisión deseada está limitada, tanto por lo que respecta al rango dinámico como a la velocidad de cambio. Esta limitación facilita la implementación y aumenta la eficacia del procedimiento de retroalimentación de ajuste de potencia de bucle cerrado a una velocidad de transmisión de datos de control muy inferior. La potencia de transmisión, indicada por la curva 38, puede reducirse a una velocidad muy superior a la del incremento.

Cuando la distancia entre los puntos indicados por D_{1}-D_{2} se incrementa, la potencia del transmisor se reduce de forma bastante rápida para ajustarse a una mejora súbita del canal. Entre los puntos de distancia indicados por D_{2}-D_{3}, el canal se degrada con un correspondiente incremento de la potencia del transmisor. La degradación no es tan significativa como para que la velocidad máxima del filtro no lineal limite la velocidad de incremento de la potencia del transmisor.

Cuando la distancia entre los puntos indicados por D_{3}-D_{4} se incrementa, el canal se degrada a una velocidad mucho más rápida que la velocidad a la que el filtro no lineal permite incrementar la potencia del transmisor. Durante este período, la potencia del transmisor se incrementa a la velocidad máxima permitida por el filtro no lineal. Durante el cambio de distancia indicado por D_{4}-D_{5}, el canal empieza a mejorar. No obstante, cuando la calidad del canal mejora, la potencia del transmisor continúa incrementándose a la velocidad máxima hasta que la potencia del transmisor es suficiente para alcanzar el nivel deseado, indicado por D_{5}.

En ciertas condiciones, tal vez sea deseable eliminar las elevaciones de potencia del transmisor que pueden ocasionar interferencias innecesarias en el sistema. En caso de que se establezca una trayectoria mejor hacia otro sitio celular, hecho que provocaría interferencias innecesarias en el sistema, la calidad de las comunicaciones en el sistema puede mantenerse limitando la velocidad de incremento de la potencia del transmisor.

La Figura 2D es un gráfico que ilustra la potencia de la señal recibida en el sitio celular con respecto a las transmisiones de la unidad móvil a medida que se aleja del sitio celular. La curva 40 indica la potencia de señal media recibida deseada en el sitio celular para una señal transmitida desde la unidad móvil. Es deseable que la potencia de señal media recibida presente un nivel constante, aunque debe alcanzar el valor mínimo necesario para asegurar un enlace de comunicación de calidad con la unidad móvil. En la unidad móvil, se efectúan correcciones para compensar el desvanecimiento Rayleigh de la señal transmitida por el sitio celular.

La señal transmitida por la unidad móvil experimenta desvanecimiento Rayleigh antes de llegar al receptor del sitio celular. La señal recibida en el sitio celular es, por consiguiente, una señal con un nivel de potencia medio recibido constante, pero que todavía presenta los efectos del desvanecimiento Rayleigh del canal de entrada. La curva 42 representa el desvanecimiento Rayleigh que se produce en la señal del canal de entrada. En la presente invención, se utiliza un procedimiento de control de potencia de alta velocidad en el canal terrestre para compensar el desvanecimiento Rayleigh. En la situación del repetidor de satélite, se reduce la velocidad de funcionamiento del sistema de control de bucle abierto.

Por otra parte, existe la posibilidad de que la unidad móvil se detenga en un lugar donde el enlace de salida no experimenta desvanecimiento y el enlace de entrada lo experimenta de forma muy pronunciada. Dicha condición alterará las comunicaciones, a menos que se emplee un mecanismo adicional para compensar el desvanecimiento Rayleigh del canal de entrada. El procedimiento de mandatos de ajuste de potencia de bucle cerrado empleado en el sitio celular es un mecanismo que sirve para ajustar la potencia del transmisor de la unidad móvil, compensándose de esta forma el desvanecimiento Rayleigh en el canal de entrada. En la Figura 2D, la curva 44 ilustra la potencia de la señal transmitida por la unidad móvil recibida en el sitio celular cuando se compensa la pérdida de trayectoria media y el desvanecimiento Rayleigh tanto en el canal de entrada como en el canal de salida. Como puede observarse en la Figura 2D, la curva 44 sigue de cerca la curva 40, salvo en los casos de fuerte desvanecimiento en los que el proceso de desvanecimiento se reduce al mínimo mediante el control de bucle cerrado.

En la Figura 3, se representa la antena 52 que está destinada a recibir múltiples señales transmitidas por la unidad móvil, siendo proporcionadas posteriormente dichas señales al receptor analógico 54, donde se lleva a cabo la amplificación, la reducción de frecuencia y el procesamiento IF de las señales RF recibidas. Las señales analógicas obtenidas del receptor 54 se proporcionan a una pluralidad de módulos receptores o unidades de canal para efectuar la extracción de señales de información dirigidas al usuario, la generación de mandatos de ajuste de potencia y la modulación de señales de información de entrada del usuario para la transmisión. Uno de dichos módulos utilizados en las comunicaciones con una unidad móvil particular, tal como la unidad móvil N, es el módulo 50N. Así pues, la salida del receptor 54 se proporciona a dicha pluralidad de módulos que incluye el módulo 50N.

El módulo 50N comprende el receptor de datos digitales 56, el circuito de banda base digital del usuario 58, los circuitos de medición de la potencia recibida 60 y el modulador de transmisión 62. El receptor de datos digitales 56 recibe las señales de espectro ensanchado de banda ancha para correlacionar y desensanchar la señal transmitida por la unidad móvil N y generar una señal de banda estrecha para transferirla al destinatario deseado que se está comunicando con la unidad móvil N. El receptor de datos digitales 56 proporciona las señales de banda estrecha a los circuitos de banda base digitales del usuario 58. El receptor de datos digitales 56 proporciona también la señal de banda estrecha a los circuitos de medición de la potencia recibida 60.

Los circuitos de medición de la potencia recibida 60 miden el nivel de potencia de la señal recibida desde la unidad móvil N. Los circuitos de medición de potencia recibida 60, en respuesta al nivel de potencia hallado, generan un mandato de ajuste de potencia que es introducido en el modulador de transmisión 62 para su transmisión a la unidad móvil N. Como se ha indicado anteriormente, los bits de datos del mandato de ajuste de potencia son utilizados por la unidad móvil N para ajustar la potencia del transmisor de la unidad móvil.

Cuando la potencia recibida medida es superior al nivel prefijado proporcionado por un procesador del sitio celular (no representado), se genera un mandato de ajuste de potencia adecuado. Si la potencia recibida medida es inferior al nivel prefijado, se generan los bits de datos del mandato de ajuste de potencia, en los que se indica que es necesario aumentar la potencia del transmisor de la unidad móvil. Del mismo modo, si la potencia recibida medida es superior al nivel prefijado, se genera un mandato de ajuste de potencia para reducir la potencia del transmisor de la unidad móvil. El mandato de ajuste de potencia se utiliza para mantener el nivel de potencia nominal recibido en el sitio celular.

La señal obtenida del receptor de datos digitales 56 se proporciona a los circuitos de banda base digitales del usuario 58, donde se interconecta para acoplarla al destinatario deseado por medio del controlador y conmutador del sistema. Del mismo modo, los circuitos de banda base 58 reciben señales de información del usuario destinadas a la unidad móvil N y las proporcionan al modulador de transmisión 62.

El modulador de transmisión 62 lleva a cabo la modulación con ensanchamiento de espectro de las señales de información del usuario para transmitirlas a la unidad móvil N. El modulador de transmisión 62 recibe también los bits de datos del mandato de ajuste de potencia desde los circuitos de medición de la potencia recibida 60. Los bits de datos del mandato de ajuste de potencia también son sometidos a modulación con ensanchamiento de espectro por el modulador de transmisión 62 para su transmisión a la unidad móvil N. El modulador de transmisión 62 proporciona la señal de espectro ensanchado modulada, por medio de los circuitos de control de potencia 63, al sumador 64, donde se combina con señales de espectro ensanchado de los moduladores de transmisión de otros módulos situados también en el sitio celular.

Las señales de espectro ensanchado combinadas son introducidas en el sumador 66, donde se combinan con una señal piloto proporcionada por el generador de señales piloto 68. A continuación, estas señales combinadas se proporcionan a unos circuitos (no representados), donde tiene lugar el aumento de frecuencia desde la banda de frecuencias IF hasta la banda de las frecuencias RF y la amplificación de dichas señales. Seguidamente, las señales RF se pasan a la antena 52 para su transmisión. Aunque no se representa, puede disponerse de circuitos de control de potencia de transmisión entre el sumador 66 y la antena 52. Estos circuitos, controlados por el procesador del sitio celular, son sensibles a las señales de mandatos de ajuste de potencia transmitidas por la unidad móvil, que son demoduladas en el receptor del sitio celular y proporcionadas al procesador de control del sitio celular para acoplarlas a los circuitos.

En la Figura 4, la unidad móvil (por ejemplo, la unidad móvil N) incluye una antena 70 para recopilar las señales transmitidas por el sitio celular y emitir las señales CDMA generadas por la unidad móvil. Habitualmente, la antena 70 comprende dos antenas separadas: una para la transmisión y otra para la recepción. La unidad móvil N recibe la señal piloto, las señales del canal de establecimiento y las señales dirigidas a la unidad móvil N a través de la antena 70, el receptor analógico 72 y el sistema receptor de datos digitales 74. El receptor 72 amplifica y reduce la frecuencia de las señales CDMA RF, convirtiéndolas en señales IF, y filtra las señales IF. Las señales IF se pasan al receptor de datos digitales 74 para el procesamiento digital. El receptor 72 incluye además circuitos para llevar a cabo una medición analógica de la potencia combinada de las señales recibidas. Esta medición de potencia se utiliza para generar una señal de retroalimentación que se proporciona a los circuitos de control de potencia de transmisión 76 para controlar la potencia de transmisión.

El sistema receptor de datos digitales 74 consiste en varios receptores de datos digitales. Uno de los receptores de datos digitales, el receptor 74a, se utiliza para hallar las señales piloto transmitidas por cada sitio celular. Estas señales piloto pueden ser señales de trayectorias múltiples de un mismo sitio celular, señales piloto transmitidas por sitios celulares diferentes o una combinación de ambas. Las señales piloto transmitidas por sitios celulares diferentes presentan todas el mismo código de ensanchamiento, pero un desfase de código diferente para la identificación del sitio celular particular. El receptor 74a proporciona al procesador de control 78 señales que indican las señales piloto más intensas, tanto si son señales de trayectorias múltiples procedentes de un único sitio celular como de sitios celulares diferentes. El procesador de control 78 utiliza la información proporcionada por el receptor 74a para establecer y mantener la comunicación con el sitio celular o los sitios celulares.

El sistema receptor de datos digitales 74 comprende además receptores de datos digitales 74b y 74c. Aunque sólo se ilustran dos receptores, es posible disponer de un número mayor de éstos. Los receptores 74a y 74b se utilizan para desensanchar y correlacionar las señales recibidas dirigidas a la unidad móvil N procedentes de un sitio celular o varios sitios celulares para permitir las comunicaciones en modalidad de diversidad celular. Los receptores 74b y 74c se destinan al procesamiento de señales de trayectorias múltiples diferentes del mismo sitio celular o de señales procedentes de sitios celulares diferentes en modalidad de diversidad celular. Bajo el control del procesador de control 78, los receptores 74b y 74c procesan la señal asignada destinada al usuario móvil. Habitualmente, los receptores 74b y 74c se destinan al procesamiento de la señal de datos digitales de espectro ensanchado del usuario que corresponde a la señal piloto más intensa identificada por el receptor 74a.

Los receptores 74b y 74c proporcionan datos de usuario demodulados, tales como voz codificada digitalizada, a los circuitos del combinador de diversidad y el codificador 75. Los circuitos 75 combinan coherentemente las diferentes señales de los receptores 74b y 74c, tanto si son señales de trayectorias múltiples como señales de modalidad de diversidad celular, para proporcionar una sola señal de datos del usuario. Los circuitos 75 efectúan también la decodificación y la corrección de errores de los datos del usuario. La señal obtenida de los circuitos se pasa a los circuitos de banda base digitales 82 para la interconexión con el usuario. Los circuitos de banda base 82 incluyen hardware de interfaz para acoplar el receptor 74 y el modulador de transmisión 82 con el microteléfono del usuario (no representado).

Los receptores 74b y 74c también diferencian los datos digitales del usuario de los mandatos de ajuste de potencia generados por el sitio o los sitios celulares y transmitidos en las señales de datos del usuario. Los bits de datos de los mandatos de ajuste de potencia identificados son enviados al procesador de control 78. El procesador 78 analiza los mandatos de ajuste de potencia, controlando de ese modo la potencia del transmisor de la unidad móvil.

En la situación de una sola célula en la que una o más señales (de trayectorias múltiples) están destinadas a ser procesadas por los receptores 74b o 74c, se comprueba que los mandatos de ajuste de potencia se originan en un solo sitio celular. En este caso, el procesador 78, que es sensible a los bits de datos de mandato de ajuste de potencia, genera un mandato de control de potencia de transmisión que se pasa a los circuitos de control de potencia de transmisión 80. Cuando los mandatos de ajuste de potencia indican que se necesita más potencia para el transmisor de la unidad móvil, el procesador 78 proporciona una señal a los circuitos de control de potencia de transmisión 76 para incrementar la potencia del transmisor. Del mismo modo, cuando los mandatos de ajuste de potencia indican que se necesita menos potencia para el transmisor de la unidad móvil, el procesador 78 proporciona una señal a los circuitos de control de potencia de transmisión 76 para reducir la potencia del transmisor. No obstante, en la situación de diversidad celular, el procesador 78 debe tener en cuenta otros factores.

En la situación de diversidad celular, los mandatos de ajuste de potencia llegan desde dos sitios celulares diferentes. Las mediciones de la potencia del transmisor de la unidad móvil efectuadas en estos sitios diferentes pueden diferir y, por lo tanto, es necesario controlar con prudencia la potencia del transmisor de la unidad móvil para evitar transmitir a un nivel que podría afectar negativamente a las comunicaciones entre los sitios celulares y los otros usuarios. Puesto que los procedimientos de generación de mandatos de ajuste de potencia de los sitios celulares son procedimientos independientes en cada sitio celular, la unidad móvil debe responder a los mandatos recibidos de una forma que no afecte a los otros usuarios.

En la situación de diversidad celular, si ambos sitios celulares proporcionan a la unidad móvil mandatos de ajuste de potencia en los que se solicita más potencia, el procesador de control activa una función "Y" lógica y genera una señal de control de potencia para los circuitos de control de potencia de transmisión 76, que indica un incremento de potencia de transmisión. En este ejemplo, una petición para incrementar la potencia corresponde a un "1" lógico, mientras que una petición para reducir la potencia corresponde a un "0" lógico. Los circuitos de control de potencia de transmisión 76 son sensibles a este tipo de señal de control de potencia para incrementar la potencia del transmisor. Esta situación puede darse cuando la trayectoria de comunicación hacia ambos sitios celulares se degrada por uno o varios motivos.

Cuando un sitio celular solicita un incremento de la potencia del transmisor y el otro sitio solicita un descenso, el procesador 78 activa también la función "Y" lógica mencionada anteriormente para generar una señal de control de potencia para los circuitos de control de potencia de transmisión 76, que indica una reducción de la potencia del transmisor. Los circuitos de control de potencia de transmisión 76 son sensibles a este tipo de señal de control de potencia para reducir la potencia del transmisor. Esta situación puede darse cuando la trayectoria de comunicación hacia un sitio celular se degrada, mientras la trayectoria de comunicación hacia el otro sitio celular mejora.

En resumen, la potencia del transmisor de la unidad móvil se incrementa sólo cuando todos los sitios celulares con los que la unidad móvil se está comunicando solicitan un incremento de potencia, y se reduce cuando uno o más de estos sitios celulares solicitan una reducción de potencia. En este sistema, las unidades móviles individuales no transmitirán a un nivel de potencia que incremente innecesariamente el nivel de interferencias del sistema con los otros usuarios, sino que mantendrán un nivel que facilite la comunicación con un sitio celular por lo menos.

En la patente US nº 5.109.390 mencionada anteriormente, se describe con mayor detalle el sistema receptor 74 en las comunicaciones con varios sitios celulares. Ejemplos de esta función pueden hallarse también en la patente US nº 5.101.501 mencionada anteriormente.

El procesador 78 proporciona asimismo un mandato de establecimiento de nivel a los circuitos de control de potencia de transmisión 76 para que lo utilicen en el establecimiento del nivel de potencia del transmisor con respecto a la medición de potencia de banda ancha del receptor analógico 72. Otros detalles sobre la interacción del receptor 72, los circuitos de control de potencia de transmisión 76 y 80 y el procesador 78 se describen con mayor profundidad en referencia a la Figura 5.

Los datos que se van a transmitir se obtienen a través de los circuitos de banda base 82, donde se codifican y proporcionan al modulador de transmisión 84. El modulador de transmisión 84 lleva a cabo la modulación con ensanchamiento de espectro de los datos, según el código de ensanchamiento asignado. Las señales de espectro ensanchado se pasan del modulador de transmisión 84 a los circuitos de control de potencia de transmisión 80. La potencia de la señal se ajusta de acuerdo con el mandato de control de potencia de transmisión proporcionado por el procesador de control 78. Esta señal de potencia ajustada se pasa de los circuitos de control de potencia de transmisión 80 a los circuitos de control de potencia de transmisión 76, donde la señal se ajusta de acuerdo con la señal de control de medición analógica. Aunque se ilustran dos unidades separadas para el control de la potencia de transmisión, el nivel de potencia puede ser ajustado por un solo amplificador de ganancia variable al que se aplican dos señales de control de entrada combinadas previamente. No obstante, en el ejemplo de forma de realización ilustrado, las dos funciones de control se representan como elementos independientes.

En el funcionamiento de los circuitos de control de potencia ilustrados en la Figura 4, el receptor 72 mide el nivel de potencia combinado de todas las señales recibidas desde todos los sitios celulares. Estos resultados de medición del nivel de potencia se utilizan para controlar el nivel de potencia establecido por los circuitos de control de potencia de transmisión 76. Los circuitos de control de potencia de transmisión 76 incluyen circuitos en los que la velocidad de incremento de la potencia del transmisor es limitada por un filtro no lineal opcional como el indicado anteriormente. La velocidad de incremento establecida no será superior a la velocidad con la que los circuitos de control de potencia de transmisión 80 pueden bajar la potencia en respuesta a una serie de mandatos de reducción recibidos desde el sitio celular y procesados por el receptor 74 y el procesador 78.

La Figura 5 ilustra en mayor detalle el aspecto del control de la potencia de la unidad móvil N descrito con referencia a la Figura 4. En la Figura 5, las señales RF recibidas desde la antena son proporcionadas al reductor de frecuencia 90, donde las señales RF recibidas son convertidas en señales de frecuencia IF. Las señales de frecuencia IF se acoplan al filtro pasabanda 92 que rechaza los componentes de frecuencia fuera de banda de las señales.

Las señales filtradas se pasan del filtro 92 al amplificador IF de ganancia variable 94, donde las señales se amplifican. Las señales amplificadas se pasan del amplificador 94 al convertidor analógico-digital (A/D) (no representado) que lleva a cabo operaciones de procesamiento digital con las señales. La salida del amplificador 94 se acopla también al circuito del detector del control automático de ganancia (AGC) 96.

El circuito del detector de AGC 96 genera una señal de control de ganancia que se acopla a la entrada de control de ganancia del amplificador 94. Esta señal de control de ganancia se utiliza para controlar la ganancia del amplificador 94 y mantener un nivel de potencia medio constante desde el amplificador 94 hasta el convertidor A/D.

El circuito del detector de AGC 96 proporciona también una salida a una entrada del comparador 98. Se proporciona una señal de establecimiento de nivel del procesador de la unidad móvil (no representado) a la otra entrada del comparador 98. Esta señal de establecimiento de nivel indica un nivel de potencia de referencia deseado para el transmisor. Estas señales de entrada son comparadas por el comparador 98, siendo la señal de comparación proporcionada al circuito de un filtro no lineal opcional 100. Esta señal de comparación corresponde a una desviación de la potencia recibida medida respecto del nivel de potencia deseado del transmisor de la unidad móvil.

El filtro 100 puede configurarse como un circuito de resistencia-diodo-condensador simple. Por ejemplo, la entrada al circuito es un nodo común compartido por dos resistencias. El otro extremo de cada resistencia se acopla a un respectivo diodo. Los diodos están invertidos en su conexión con las resistencias, y el otro extremo de cada diodo se acopla conjuntamente en un nodo común a modo de salida del filtro. Existe un condensador acoplado entre el nodo común de los diodos y tierra. El circuito del filtro está destinado a limitar la velocidad de incremento de la potencia a menos de 1 dB por milisegundo. La velocidad de reducción de potencia suele establecerse en un valor que es unas diez veces mayor al de la velocidad de incremento de potencia, es decir, 10 dB por milisegundo. La salida del filtro 100 se introduce como una señal de control de nivel de potencia por la entrada de control de ganancia del amplificador IF de ganancia variable 102.

El circuito detector de AGC 96, el comparador 98 y el filtro 100 calculan la potencia de la señal recibida por la unidad móvil y la corrección de potencia necesaria para el transmisor de la unidad móvil. Esta corrección se utiliza para mantener el nivel de potencia deseado para el transmisor en condiciones de desvanecimiento en el canal de salida que son comunes al canal de entrada.

El circuito del modulador de transmisión 84 de la Figura 4 proporciona una señal IF de espectro ensanchado de baja potencia a una de las entradas del amplificador IF de ganancia variable 104. La ganancia del amplificador 104 es controlada por una señal de control de nivel de potencia del procesador 78 (Figura 4). Esta señal de control del nivel de potencia se obtiene a partir de la señal de mandato de ajuste de potencia de bucle cerrado transmitida por el sitio celular y procesada por la unidad móvil de la forma descrita con referencia a la Figura 4.

La señal de mandato de ajuste de potencia consta de una secuencia de mandatos de elevación y descenso de potencia que se acumula en el procesador de la unidad móvil. El procesador de control de la unidad móvil empieza estableciendo el nivel de control de ganancia en un valor nominal. Cada mandato de elevación de potencia incrementa el valor del mandato de control de ganancia, lo cual corresponde a un incremento resultante aproximado de 1 dB de la ganancia del amplificador. Cada mandato de descenso de potencia reduce el valor del mandato de control de ganancia, lo cual corresponde a una reducción resultante aproximada de 1 dB de la ganancia del amplificador. El mandato de control de ganancia es convertido en un mandato de forma analógica por un convertidor digital-analógico (D/A) (no representado) antes de ser aplicado al amplificador 104 como la señal de control de nivel de potencia.

El nivel de potencia de referencia de la unidad móvil puede almacenarse en la memoria del procesador de control. Como alternativa, el nivel de potencia de referencia de la unidad móvil puede incluirse en una señal enviada a la unidad móvil. Los datos del mandato de la señal son separados por el receptor de datos digitales e interpretados por el procesador de control cuando se establece el nivel. La señal proporcionada por el procesador de control es convertida por un convertidor digital-analógico (D/A) (no representado) antes de ser introducida en el comparador 98.

La salida del amplificador 104 se proporciona como una entrada al amplificador 102. Como se ha mencionado anteriormente, el amplificador 102 también es un amplificador IF de ganancia variable, cuya ganancia es determinada de conformidad con la señal de control de nivel de potencia obtenida del filtro 100. La señal para transmitir se amplifica, pues, según la ganancia establecida por la señal de control de nivel de potencia. La señal amplificada obtenida del amplificador 102 es amplificada todavía más y convertida en una señal de frecuencia RF para su transmisión. A continuación, la señal RF se transmite a la antena para ser transmitida.

La Figura 6 ilustra en mayor detalle el sistema de control de potencia del sitio celular ilustrado en la Figura 3. En la Figura 6, se representa cómo una señal transmitida por la unidad móvil es recibida en el sitio celular. La señal recibida correspondiente a la unidad móvil N es procesada por el receptor analógico del sitio celular.

En el receptor de datos digitales (el receptor 56 de la Figura 3), la señal analógica recibida se convierte en una señal digital mediante un convertidor A/D 110. La señal digital obtenida del convertidor A/D se proporciona a un correlador de ruido pseudoaleatorio (PN) 112, donde la señal es sometida a un procedimiento de correlación con una señal PN proporcionada por el generador de PN 114. La salida del correlador de PN 112 se pasa a un filtro digital de transformada rápida de Hadamard 114, donde la señal es filtrada. La salida del filtro 114 se pasa al circuito de un decodificador de datos del usuario 116 que proporciona los datos del usuario a los circuitos de banda base digitales del usuario. El decodificador 116 pasa los símbolos filtrados transformados de mayor tamaño al circuito promediador de potencia 118. El circuito promediador de potencia 118 calcula el valor medio de las salidas transformadas de mayor tamaño durante un intervalo de un milisegundo, mediante técnicas digitales muy conocidas.

El promediador de potencia 118 transmite, al comparador 120, una señal que indica cada nivel de potencia medio. El comparador 120 recibe también una señal de establecimiento de nivel de potencia que indica el nivel de potencia recibido deseado. Este nivel de potencia recibido deseado es establecido por el procesador de control para el sitio celular. El comparador 120 compara las dos señales de entrada y proporciona una señal de salida que indica la desviación del nivel de potencia medio respecto del nivel de potencia deseado. Esta señal es proporcionada al generador de mandatos de elevación/descenso de potencia 122. En respuesta a la comparación, el generador 122 genera un mandato de elevación o de reducción de potencia. El generador de mandatos de potencia 122 proporciona los mandatos de control de potencia al modulador de transmisión del sitio celular para la transmisión y el control de la potencia del transmisor de la unidad móvil N.

Si la potencia recibida en el sitio celular es superior a la deseada para la unidad móvil N, entonces se genera y transmite un mandato de descenso de potencia a la unidad móvil N. Sin embargo, si el nivel de potencia recibida en el sitio celular es demasiado bajo, entonces se genera y transmite un mandato de elevación de potencia. Los mandatos de elevación/descenso se transmiten a una frecuencia alta, nominalmente, a razón de 800 mandatos por segundo en el ejemplo de forma de realización. La sobrecarga del mandato de potencia (un bit por mandato) resulta insignificante comparada con la velocidad binaria de una señal de voz digital de alta calidad.

La retroalimentación de mandatos de ajuste de potencia compensa los cambios en el canal de entrada que son independientes del canal de salida. Estos cambios del canal de entrada independientes no se miden en la señal del canal de salida. Por consiguiente, la estimación de la pérdida de trayectoria basada en el canal de salida y el correspondiente ajuste de potencia del transmisor no reflejan los cambios en el canal de entrada. Por lo tanto, la retroalimentación de mandatos de ajuste de potencia se utiliza para compensar los ajustes de la potencia del transmisor de la unidad móvil basándose en las pérdidas de trayectoria del canal de entrada que no existen en el canal de salida.

Cuando se utiliza un procedimiento de control de bucle cerrado es muy recomendable que el mandato llegue a la unidad móvil antes de que las condiciones cambien de forma significativa. El aparato descrito anteriormente proporciona circuitos de control de potencia nuevos y exclusivos en el sitio celular para reducir al mínimo el retardo y la latencia en la medición y la transmisión. Los circuitos de control de potencia de la unidad móvil, el control analógico y la respuesta digital a los mandatos proporcionan un procedimiento de control de potencia sumamente mejorado al sistema de telefonía móvil celular.

Como se ha mencionado previamente, también es deseable controlar la potencia de transmisión del sitio celular en respuesta a las peticiones de la unidad móvil. La Figura 7 ilustra la configuración del sitio celular habitual, que incluye diversos módulos 50A a 50Z. Cada uno de los módulos 50A a 50Z es idéntico en cuanto a su estructura al módulo 50N de la Figura 3. En la Figura 7, se considera que la unidad móvil N está comunicándose con el módulo 50N por motivos ilustrativos.

Cada uno de los módulos 50A a 50Z se acopla al controlador del sistema 10 de la forma descrita con referencia a la Figura 1. A través del enlace con el controlador del sistema 10, cada módulo 50A a 50Z demodula y retransmite las peticiones de potencia de la unidad móvil al controlador del sistema 10. El controlador del sistema 10, en respuesta a la petición de una unidad móvil para incrementar la potencia del transmisor del módulo, puede aplicar una pequeña reducción a la potencia de algunos o todos los transmisores del resto de módulos. El controlador del sistema 10 transmitirá un mandato de control de potencia a un sitio celular, habitualmente, al procesador de control del sitio celular. En respuesta a este mandato, el procesador de control del sitio celular reduce la potencia del transmisor de los otros módulos del sitio celular. La reducción de potencia de los otros módulos permite aplicar, a la potencia del módulo que presta servicio al usuario móvil que ha formulado la petición, un incremento que es n veces el valor de la reducción, siendo n el número de módulos que reducen la potencia del transmisor. Cuando se utiliza esta técnica no se produce ningún cambio en la potencia de transmisión total de los módulos del sitio celular, es decir, no se produce ningún cambio en la suma de la potencia del transmisor de los módulos individuales.

Haciendo referencia otra vez a la Figura 3, el módulo 50N transmite al nivel de potencia nominal indicado anteriormente. El nivel de potencia es establecido mediante un mandato del procesador de control del sitio celular, siendo este mandato modificado en el procesador de control del sitio celular mediante un mandato del controlador del sistema. El mandato introducido en los circuitos de control de potencia de transmisión 63 se utiliza comúnmente para reducir la potencia del transmisor. Los circuitos de control de potencia de transmisión 63 pueden configurarse como un amplificador de ganancia variable, como se ha indicado en relación con la Figura 5.

Haciendo referencia a la Figura 4, en la unidad móvil, la calidad de la señal de datos recibida se obtiene a partir de los errores en las tramas de datos. Utilizando esta medición, se determina el nivel de idoneidad de la potencia de la señal. Así pues, una cantidad excesiva de errores en tramas indicará que la potencia de la señal es insuficiente. La información de errores en tramas puede generarse en los circuitos de corrección de errores conocidos, así como a través de la frecuencia de normalización de un decodificador de Viterbi o un código/verificación por redundancia cíclica (CRC), o una combinación de ambos. Es posible utilizar otras técnicas diversas bien conocidas dentro del ámbito de la técnica para medir de forma directa o indirecta la potencia de la señal. Estas otras técnicas incluyen la recodificación de los datos y la comparación de éstos con los datos transmitidos originalmente para obtener una indicación de los errores. Debe sobrentenderse además que la propia potencia de la señal de datos puede medirse y utilizarse como una indicación de la calidad del enlace.

La información de errores en tramas se proporciona al procesador 78. Cuando la tasa de errores en tramas es superior a un nivel umbral predeterminado durante cierto número de tramas, por ejemplo, 5 tramas, el procesador 78 genera un mensaje de petición de incremento de potencia que se transmite al modulador de transmisión 84. El modulador de transmisión 84 modula el mensaje de petición de potencia para su transmisión al sitio celular.

Debe sobrentenderse que el controlador del sistema, a través de los módulos de los sitios celulares, puede solicitar una medición del nivel de potencia a las unidades móviles. Cada unidad móvil transmite su medición de nivel de potencia al controlador del sistema. Tras recibir dicha medición, el controlador del sistema puede ajustar la potencia de transmisión de los diversos módulos del sitio celular para mejorar el rendimiento del sistema.

Aunque la presente invención se ha descrito haciendo referencia a una forma de realización preferida, debe sobrentenderse que la forma de realización en cuestión constituye únicamente un ejemplo, y que las personas con formación y experiencia adecuada podrán efectuar modificaciones y variaciones de ésta sin apartarse por ello del alcance de la presente invención tal como se expone en las reivindicaciones adjuntas.

Claims

1. Procedimiento para controlar la potencia de transmisión de la señal de una unidad móvil (16, 18) de un sistema de radiocomunicaciones celular, en el que las unidades móviles (16, 18) se comunican entre sí mediante señales de espectro ensanchado moduladas que contienen información transmitidas a través de una pluralidad de sitios celulares (12, 14), comprendiendo el procedimiento:

la medición de la potencia de las señales de espectro ensanchado moduladas que contienen información recibidas por dicha unidad móvil;

la variación de la potencia de transmisión de la señal del transmisor correspondiente de cada unidad móvil en correspondencia inversa con las variaciones de dichas mediciones de potencia de la señal con respecto a un primer nivel de potencia predeterminado;

la medición de la potencia de las señales de espectro ensanchado moduladas que contienen información recibidas por cada uno de los sitios celulares de dicha pluralidad y transmitidas desde dicha unidad móvil;

la generación de mandatos de ajuste de potencia correspondientes a la desviación de dicha respectiva potencia medida en el sitio celular con respecto a un segundo nivel de potencia predeterminado, indicando dichos mandatos de ajuste de potencia una petición de incremento de la potencia de transmisión de la señal de dicho transmisor de unidad móvil cuando dicha respectiva potencia medida en el sitio celular se halla por debajo de dicho segundo nivel de potencia predeterminado, e indicando una petición de reducción de la potencia de transmisión de la señal de dicho transmisor de unidad móvil cuando dicha respectiva potencia medida en el sitio celular se halla por encima de dicho segundo nivel de potencia predeterminado;

la transmisión desde cada uno de dichos sitios celulares de dichos respectivos mandatos de ajuste de potencia a dicha unidad móvil;

la recepción en dicha unidad móvil de dichos mandatos de ajuste de potencia correspondientes, y

la respuesta en dicha unidad móvil a dichos mensajes de ajuste de potencia recibidos, reduciéndose la potencia de transmisión de la señal del transmisor de dicha unidad móvil si uno o varios de dichos mandatos de ajuste de potencia recibidos indica una reducción de la potencia de transmisión de la señal del transmisor de dicha unidad móvil, e incrementándose la potencia de transmisión de la señal del transmisor de dicha unidad móvil si la totalidad de dichos mandatos de ajuste de potencia recibidos indican un incremento de la potencia de transmisión de la señal del transmisor de dicha unidad móvil.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que dicha etapa de respuesta comprende la aplicación de una operación "Y" lógica a dichos mandatos de ajuste de potencia recibidos correspondientes.

3. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que dicha etapa de generación de mandatos de ajuste de potencia comprende las etapas siguientes:

generación de un mandato de elevación de potencia en respuesta a una reducción de la medición de potencia del sitio celular correspondiente respecto de dicho segundo nivel de potencia predeterminado, y

generación de un mandato de descenso de potencia en respuesta a un incremento de la medición de potencia del sitio celular correspondiente respecto de dicho segundo nivel de potencia predeterminado.

4. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que la potencia de la señal medida en dicha etapa de medición de potencia de la señal corresponde a la suma de todas las señales de espectro ensanchado moduladas que contienen información recibidas al mismo tiempo dentro de una banda de frecuencias predeterminada.

5. Sistema de radiocomunicaciones celular, en el que las unidades móviles (16, 18) se comunican entre sí por medio de señales de espectro ensanchado moduladas que contienen información transmitidas a través de una pluralidad de sitios celulares (12, 14), y en el que:

cada sitio celular (12, 14) comprende un receptor (54, 56) para recibir las señales de espectro ensanchado moduladas que contienen información desde dicha unidad móvil (16, 18), medios (60) para medir la potencia de las señales de espectro ensanchado moduladas que contienen información recibidas por dicho sitio celular (12, 14), medios de control de potencia (10) sensibles a dichos medios (60) para generar un mandato de ajuste de potencia, que indica una petición de incremento de la potencia de transmisión de la señal del transmisor de dicha unidad móvil cuando dicha potencia medida en el sitio celular se halla por debajo de dicho primer nivel de potencia predeterminado, y una petición de reducción de la potencia de transmisión de la señal del transmisor de dicha unidad móvil cuando dicha potencia medida en el sitio celular se halla por encima de dicho primer nivel de potencia predeterminado, y un transmisor (62) para transmitir dicho mandato de ajuste de potencia a dicha unidad móvil (16, 18); y

cada unidad móvil (16, 18) comprende un transmisor (84) para transmitir señales de espectro ensanchado moduladas que contienen información a dichos sitios celulares (12, 14), un receptor (72, 74) para recibir señales de espectro ensanchado moduladas que contienen información desde dichos sitios celulares (12, 14) y medir la potencia de las señales de espectro ensanchado moduladas que contienen información recibidas por dicha unidad móvil, unos primeros medios de ajuste (76) para variar la potencia de transmisión de la señal del transmisor de la correspondiente unidad móvil en correspondencia inversa con las variaciones de medición de la potencia de la señal transmitida por dicha unidad móvil con respecto a un segundo nivel de potencia predeterminado, y unos segundos medios de ajuste (80) para responder a dichos mandatos de ajuste de potencia recibidos para reducir la potencia de transmisión de la señal del transmisor de dicha unidad móvil (84) si uno o más de dichos mandatos de ajuste de potencia recibidos indica una reducción de la potencia de transmisión de la señal del transmisor de dicha unidad móvil (84), e incrementar la potencia de transmisión de la señal del transmisor de dicha unidad móvil (84) si la totalidad de dichos mandatos de ajuste de potencia recibidos indican un incremento de la potencia de transmisión de la señal del transmisor de dicha unidad móvil (84).

6. Sistema de radiocomunicaciones celular según la reivindicación 5, en el que dichos medios de ajuste (80) están destinados a aplicar una operación "Y" lógica a dichos mandatos de ajuste de potencia recibidos correspondientes.

7. Procedimiento para controlar la potencia de transmisión de la señal de una unidad móvil, correspondiente a la potencia medida en el sitio celular de la señal recibida desde dicha unidad móvil, en un sistema de radiocomunicaciones celular, en el que las unidades móviles (16, 18) se comunican entre sí por medio de señales de espectro ensanchado moduladas que contienen información transmitidas a través de una pluralidad de sitios celulares (12, 14), comprendiendo dicho procedimiento:

la medición de la potencia de dichas señales de espectro ensanchado moduladas que contienen información recibidas por dicha unidad móvil;

la variación de la potencia de transmisión de la señal del transmisor correspondiente de cada unidad móvil en correspondencia inversa con las variaciones de dichas mediciones de potencia de señal con respecto a un primer nivel de potencia predeterminado;

la recepción en dicha unidad móvil de las señales de espectro ensanchado moduladas que contienen información desde dichos sitios celulares, incluyendo cada señal de cada uno de dichos respectivos sitios celulares un mandato de ajuste de potencia correspondiente a la desviación de la medición efectuada en los respectivos sitios celulares de la potencia de dicha señal transmitida por la unidad móvil respecto de un segundo nivel de potencia predeterminado, indicando dicho mandato de ajuste de potencia una petición de incremento de la potencia de transmisión de la señal del transmisor de dicha unidad móvil cuando dicha potencia medida en el respectivo sitio celular se halla por debajo de dicho segundo nivel de potencia predeterminado, e indicando una petición de reducción de la potencia de transmisión de la señal del transmisor de dicha unidad móvil cuando dicha potencia medida en el respectivo sitio celular se halla por encima de dicho segundo nivel de potencia predeterminado, y

la respuesta en dicha unidad móvil a dichos mandatos de ajuste de potencia recibidos, siendo reducida la potencia de transmisión de la señal del transmisor de dicha unidad móvil si uno o más de dichos mandatos de ajuste de potencia recibidos indica una reducción de la potencia de transmisión de la señal del transmisor de dicha unidad móvil, y siendo incrementada la potencia de transmisión de la señal del transmisor de dicha unidad móvil si la totalidad de dichos mandatos de ajuste de potencia recibidos indica un incremento de la potencia de transmisión de la señal del transmisor de dicha unidad móvil.

8. Procedimiento según la reivindicación 7, en el que dicha etapa de respuesta comprende la aplicación de una operación "Y" lógica a dichos mandatos de ajuste de potencia recibidos correspondientes.

9. Procedimiento según la reivindicación 7, en el que la potencia de la señal medida en dicha etapa de medición de la potencia de la señal corresponde a la suma de todas las señales de espectro ensanchado moduladas que contienen información recibidas al mismo tiempo dentro de una banda de frecuencias predeterminada.