ES2260407T3 - Ajuste de la potencia del enlace ascendente, para un sistema de comunicacion inalambrico punto a multipunto. - Google Patents

Abstract

Un sistema de comunicación inalámbrico que comprende, al menos una estación llamada principal, y una o varias estaciones terminales, ambas en contacto con primeros medios para transmitir y recibir con diferentes modos PHY, entendiendo por modos PHY, la combinación de modulación y codificación de corrección de errores, estando equipada, la mencionada estación principal, con segundos medios adaptados para ordenar, a los mencionados terminales, que cambien el modo PHY de la transmisión, estando los mencionados terminales equipados con segundos medios, adaptados para cambiar el modo PHY de la transmisión, y para regular la potencia de transmisión, caracterizado porque - los segundos medios de la mencionada estación principal, están también adaptados para generar un mensaje que contiene valores de corrección de la potencia de transmisión, para cada par de modos PHY próximos entre sí, en una lista; - los primeros medios de la mencionada estación principal, están también adaptados para difundir elmencionado mensaje hacia las estaciones terminales; - los segundos medios de la mencionada estación principal, están también adaptados para seleccionar uno, u otro, de los valores recibidos de la corrección de potencia de transmisión, en función del modo PHY actual, y el sentido del cambio hacia un modo PHY bien más robusto, o bien más eficiente; y - los segundos medios de la mencionada estación principal, están también adaptados para aplicar el valor seleccionado de corrección de potencia de transmisión, durante la conmutación del modo PHY, sin mensajes adicionales desde la estación principal a los terminales para ordenar explícitamente el ajuste de potencia.

Description

Ajuste de la potencia del enlace ascendente, para un sistema de comunicación inalámbrico punto a multipunto.

Campo de la invención

La presente invención trata de un sistema de comunicación inalámbrico y, en concreto, de un sistema de comunicación inalámbrico punto a multipunto, que usa adaptación de modulación y codificación, unido a un ajuste de potencia para el enlace ascendente, con histéresis asimétrica entre dos conjuntos conocidos de valores de corrección.

Arte previo

En los sistemas de radio punto a multipunto, se define una estación principal, y una o varias estaciones terminales. Las transmisiones desde la estación principal a una, o más, estaciones terminales, se realizan en un canal, también llamado "canal descendente", típicamente con acceso múltiple por división de tiempo (TDMA). Las transmisiones desde las estaciones terminales a la principal son realizadas en otro canal, también llamado "canal ascendente". El flujo ascendente es dividido, desde el canal descendente, por duplexación por división de tiempo (TDD), o por duplexación por división de frecuencia (FDD), es decir, las transmisiones en el sentido ascendente podrían hacerse, bien en canales de frecuencia distintos, o bien en el mismo canal de frecuencia pero en diferentes intervalos de tiempo.

El término "modo PHY", significa la combinación de modulación y FEC (Forwarding Error Correction). Cada modo PHY se caracteriza por una eficiencia espectral diferente, y una diferente robustez frente a errores. El modo de PHY adaptativo, o modulación adaptativa, es una característica clave de los sistemas de radio punto a multipunto. Las estaciones principal y terminal, están equipadas con medios adaptados para transmitir y recibir con modos PHY, modificados de forma adaptable, en el mismo canal de frecuencia, cuando se produce algunas condiciones externas que cambian significativamente la calidad de la señal. En lo que sigue, se hace referencia a la modulación adaptable, pero la extensión al modo PHY adaptable es trivial, y debe ser considerada como una de las aplicaciones de la presente invención.

Los conocidos algoritmos de conmutación de modulación adaptable y algoritmos de control de potencia, también llamados algoritmos ATPC, son mutuamente dependientes. Los algoritmos de conmutación de modulación adaptable podrían tener diferentes procedimientos, en los flujos descendente y ascendente. El flujo descendente se caracteriza usualmente por el hecho de tener la potencia transmitida constante, para todos los modos PHY. En cambio, el flujo ascendente se caracteriza por una potencia transmitida dependiente del modo PHY. Las señales transmitidas en el enlace ascendente con diferentes modos PHY, se reciben en la estación principal con diferentes niveles de potencia. La estación principal tiende a recibir el mismo nivel de potencia desde todos los terminales, transmitiendo con el mismo modo PHY. Los algoritmos ATPC se usan para mantener este nivel constante en el tiempo, e independientemente de la distancia de los terminales. Cuando la estación principal ordena a un terminal cambiar el modo PHY tiene, así mismo, que ser cambiada la potencia transmitida de este terminal, de acuerdo con el nuevo modo PHY.

En la aplicación de patente EP 1 318 617, se describe con detalle un algoritmo de modulación adaptable, para la conmutación de modo PHY. La invención aquí revelada define una histéresis asimétrica con correcciones de potencia diferentes, cuando se conmuta desde un modo PHY genérico A, a un modo PHY genérico B, respecto de la conmutación de B a A. en algunos casos, esta implementación puede tener como resultado una mejora de la eficiencia. En ese caso el terminal debería recibir un mensaje que ordene la conmutación del modo PHY, y un mensaje que ordene la corrección de potencia, puesto que el arte previo proporciona la posibilidad de asociar el intervalo nominal de potencia entre modos PHY, y llevar a cabo automáticamente tal corrección, cuando se conmuta entre A y B, y entre B y A, pero la corrección sería la misma en ambos sentidos. El límite del arte previo es la asimetría de tales correcciones, en base al intervalo nominal de potencia entre modos PHY. Por tanto, los algoritmos más eficientes que necesitan transiciones asimétricas, no pueden basarse en una corrección de potencia automática, y necesitan dos mensajes, uno para la conmutación de modo PHY, y uno para la corrección de potencia. La cuestión principal es que los dos mensajes necesitan una sincronización estricta, que no siempre es práctico conseguir.

La aplicación de patente internacional WO 99/20 016 revela un método, y un aparato, para mantener una calidad de transmisión predefinida en una Red de Área Metropolitana (MAN), e incluye dispositivos de encaminamiento, acoplados a transmisores receptores, para conectar entre sí los dispositivos de encaminamiento por conexión inalámbrica. Por ejemplo, se comprueba periódicamente la fuerza de la señal recibida, sobre un enlace de comunicación inalámbrica, para mantener la fuerza dentro de un rango predefinido, por medio de ajustar la potencia de transmisión. Si la fuerza de la señal recibida permanece por debajo del rango predefinido, a pesar de que la potencia transmitida ha sido ajustada a un nivel permitido máximo, y si la frecuencia de errores se aproxima un límite predefinido, se emplea selectivamente una o más técnicas, por separado o combinadas, para reducir la frecuencia de errores, a la vez que se mantiene un rendimiento global de la red lo suficientemente elevado. Las técnicas adaptables incluyen cambiar la velocidad de transmisión de datos, el nivel de modulación, la codificación de la corrección de errores, y el ensanchamiento del espectro. Por ejemplo, la transmisión en curso puede ser conmutada, bien a un modo de eficiencia PHY más robusto y menos eficiente (4QAM, 50 Mb/s), o a uno menos robusto y más eficiente (16QAM, 100 Mb/s), en función de si el nivel de la señal recibida (RSL) está, respectivamente, siendo disminuido, o incrementado, hacia umbrales de conmutación relevantes. Se sitúa un RSL de alarma entre dos umbrales de conmutación RSL hacía modos PHY adyacentes, con el objeto de introducir histéresis, cuando se va y vuelve entre estos modos. Cada dispositivo de encaminamiento ajusta el valor de la potencia de transmisión, antes de cambiar el modo PHY. Los valores ajustados se determinan a través de un criterio empírico, basado en el nivel de saturación del amplificador de potencia, junto con diferentes tolerancias a las distorsiones AM-AM y AM-PM del modo específico. Aunque esté criterio evita la transmisión de mensajes de configuración de potencia, entre los dispositivos de encaminamiento cada vez que se cambia un modo PHY, es demasiado rígido, debido a que los fabricantes están obligados a usar amplificadores de potencia con exactamente las mismas curvas de ganancia.

Objetivo de la invención

El principal objetivo de la presente invención, es superar el límite del arte previo, y mostrar un sistema de comunicación inalámbrico del tipo punto a multipunto, a cuyos terminales se permita corregir automáticamente la potencia transmitida, durante la conmutación de modo PHY, sin mensajes adicionales, de la estación principal a los terminales, para ordenar explícitamente el ajuste de potencia.

Sumario y ventajas de la invención

Por tanto, el objetivo de la presente invención es un sistema de comunicación inalámbrica del tipo punto a multipunto, como el revelado en la reivindicación 1. El sistema de la invención incluye una estación principal, y una o más estaciones terminales. La estación principal incluye un medio, adaptado para generar y transmitir un mensaje de difusión hacía la totalidad de las estaciones terminales, al efecto de trasladar la misma información, relativa a los ajustes de potencia a ser llevados a cabo durante la conmutación de modo PHY. En concreto, se define dos conjuntos de correcciones de potencia a ser comunicados a los terminales: un conjunto informa, a los terminales, sobre las correcciones de potencia cuando el modo PHY se reduce, es decir, se lleva a cabo una conmutación hacía un modo PHY más robusto y menos eficiente; el segundo conjunto informa, a los terminales, de aquellas correcciones de potencia en las que el modo PHY es modificado al alza, a uno más eficiente y menos robusto. En función del sentido de la conmutación, de la modificación al alza o a la baja del modo PHY, y dependiendo del nuevo modo PHY, el terminal especificado escoge el valor correcto del ajuste de potencia, para corregir la potencia transmitida.

El mensaje con los dos conjuntos de ajustes de potencia, es emitido periódicamente a los terminales, o cuando el terminal principal lo considera útil; para ajustar la potencia durante la conmutación de modos PHY, no se necesita ningún otro mensaje. Es decir, los terminales conocen por adelantado el ajuste de potencia, a ser aplicado a la potencia transmitida, cuando se les ordena llevar a cabo la conmutación del modo PHY.

Los dos conjuntos de ajustes de potencia permiten tener un ajuste de potencia asimétrico, proporcionando una enorme flexibilidad, en la definición y aplicación de la conmutación eficiente del modo PHY, y los algoritmos ATPC.

Breve descripción de los dibujos

Las características de la presente invención que se consideran nuevas, son dadas a conocer de forma particularizada en las reivindicaciones anexas. La invención, junto con los objetivos y ventajas de esta, puede ser comprendida con referencia a la siguiente descripción detallada de una realización de esta, tomada junto con los dibujos anexos, proporcionados con propósitos puramente explicativos, no limitativos, y en los que:

la figura 1 muestra la estructura simplificada de un mensaje de enlace descendente, explotado por el sistema de la presente invención para ajustar la transmisión de potencia de los terminales, durante la modificación al alza, o a la baja, de los modos PHY;

la figura 2 muestra un diagrama de la potencia transmitida y recibida, durante la modificación a la baja de los modos PHY;

la figura 3 muestra un diagrama de la potencia transmitida y recibida, durante la modificación al alza de los modos PHY.

Descripción detallada de la realización preferida

La realización preferida de la presente invención, concierne a un sistema de comunicación inalámbrico punto a multipunto, que incluye por lo menos una estación principal, conectada a varias estaciones terminales. Las modalidades implementadas para la duplexación y el acceso bidireccional, han sido ya reveladas en la introducción. La estación principal y las estaciones terminales están equipadas con medios, adaptados para transmitir y recibir con una combinación de modulación y código de corrección de errores (modo PHY), modificado de forma adaptable (en el mismo canal de frecuencia), cuando tienen lugar algunas condiciones externas que cambian significativamente la calidad de la señal. Más en concreto, se incluye los siguientes medios:

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codificar/decodificar bloques.

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intercalar/deshacer intercalar.

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formatear/no formatear ráfagas.

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descifrar/descifrar.

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modular/desmodular digitalmente.

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convertir arriba/abajo la frecuencia.

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amplificar la potencia RF, y

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medir los parámetros de calidad principales de la señal recibida, como son: proporción de potencia de señal frente a ruido, proporción de potencia de señal frente a interferencia más ruido, porcentaje de bits erróneos, tasa de errores en bloques, etc.

Además, la estación principal incluye medios adaptados para generar la difusión de un mensaje a los terminales, al efecto de informarles sobre los ajustes de potencia a ser llevados a cabo durante la conmutación del modo PHY. Estos medios aprovechan un microprocesador, ya empleado para ensamblar otros mensajes de protocolo. Por dualidad, cada estación terminal incluye medios adaptados para recibir y usar los mencionados valores de ajuste, tal cómo se especifica en lo que sigue.

La figura 1 muestra la estructura de un mensaje generado dentro de la estación principal, y difundido hacia las estaciones terminales para ajustar la potencia transmitida desde las diversas estaciones terminales, durante la modificación al alza, o a la baja, de los modos PHY.

Con referencia a la figura 1, se muestra toda la información relacionada con los parámetros de funcionamiento del canal del mensaje de difusión. El mensaje incluye un campo (Descriptor_Configuración_
Modo_PHY), que incluye una lista (Lista_Cambio_
Modo_Potencia_Enlace_Ascendente) de los pares de corrección de potencia P1, P2, P3, uno para cada par de modos PHY adyacentes; cada par de corrección de potencia incluye un valor de corrección (ajuste) para modificación al alza, desde el modo PHY más robusto contra errores, al modo PHY de mayor eficiencia espectral, e incluye otra corrección para modificación a la baja, desde el modo PHY de mayor eficiencia espectral, al más robusto frente de errores. Periódicamente, o cuando el terminal principal decide que es útil, se envía el mensaje de la figura 1 con los dos conjuntos de ajustes de potencia, a los terminales.

La figura 2 muestra del uso del mensaje de la figura 1, para la modificación a la baja de modos PHY. Con referencia a la figura 2, se deja caer el nivel recibido hasta que alcanza un nivel predefinido; por ejemplo 3 dB por debajo del punto de trabajo del modo PHY actual, y 1 dB sobre el punto de trabajo del siguiente modo PHY más robusto. Después, la estación principal ordena, al terminal, llevar a cabo la conmutación desde el modo PHY 3, al modo PHY 2. El terminal que lleva a cabo la conmutación, regula automáticamente la potencia transmitida, escogiendo el valor correcto entre el conjunto de modificación a la baja de ajustes de potencia, que en este ejemplo se tomaría como 1 dB de forma que, inmediatamente después de la orden, el terminal comienza transmitir con el nivel de potencia normal del nuevo modo PHY.

La figura 3 muestra del uso del mensaje de la figura 1, para modificar al alza los modos PHY. Con referencia a la figura 3, el nivel recibido se mantiene en el punto de trabajo, hasta que las estaciones terminales tienen la suficiente potencia para conmutar al siguiente modo PHY más eficiente. Después, la estación principal ordena al terminal llevar a cabo la conmutación, por ejemplo, desde el modo PHY 2 hasta el modo PHY 3. El terminal que lleva a cabo la conmutación, regula automáticamente la potencia transmitida, escogiendo el valor correcto entre el conjunto de modificación al alza de los ajustes de potencia. En este ejemplo la corrección de potencia sería de 4 dB, exactamente la diferencia de potencia nominal entre los dos modos PHY, y un valor diferente respecto del caso de modificación a la baja descrito previamente.

Considerando ahora tanto la figura 2 como la 3, los dos valores mencionados arriba, de los ajustes de potencia desde el modo PHY 3 al modo PHY 2, y desde el modo PHY 2 al modo PHY 3, son diferentes entre sí, y el mensaje de la figura 1 lleva ambos valores, a diferencia de las enseñanzas del arte previo. Si la conmutación se realiza desde un modo PHY robusto, a un modo PHY más eficiente, el terminal escoge el valor correcto de corrección de potencia en el conjunto, para modificar al alza el modo PHY, dentro del mensaje de la presente invención. De otro modo, si la conmutación se realiza desde un modo más eficiente, a un modo PHY más robusto, el terminal escoge un valor desde el conjunto de corrección de potencia, de modificación a la baja del modo PHY. En cualquier momento, el terminal principal ordena a los terminales cambiar el modo PHY, el mencionado terminal lleva a cabo la conmutación y, a la vez, puede cambiar la potencia transmitida, automáticamente, en la cantidad indicada por la estación principal. Lo segundo se efectúa, por tanto, en un control total y puede implementar cualquier algoritmo de conmutación del modo PHY y ATPC optimizado, y eficiente, sin mensajes adicionales ATPC.

En conclusión, con el mensaje descrito en la presente invención, es posible comunicar de forma muy eficiente, y consistente, con los terminales (o con un subconjunto de los terminales), los valores correctos de los ajustes de potencia, con valores separados para modificar a la baja, o al alza, el modo PHY.

Si bien ha sido mostrada y descrita una realización concreta de la presente invención, aplicada a un sistema de radio punto a multipunto, debe entenderse que la presente invención no está limitada a este, puesto que aquellas personas cualificadas en el arte pueden llevar a cabo otras realizaciones, sin apartarse del ámbito de las siguientes reivindicaciones.

Claims (6)

1. Un sistema de comunicación inalámbrico que comprende, al menos una estación llamada principal, y una o varias estaciones terminales, ambas en contacto con primeros medios para transmitir y recibir con diferentes modos PHY, entendiendo por modos PHY, la combinación de modulación y codificación de corrección de errores, estando equipada, la mencionada estación principal, con segundos medios adaptados para ordenar, a los mencionados terminales, que cambien el modo PHY de la transmisión, estando los mencionados terminales equipados con segundos medios, adaptados para cambiar el modo PHY de la transmisión, y para regular la potencia de transmisión, caracterizado porque

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los segundos medios de la mencionada estación principal, están también adaptados para generar un mensaje que contiene valores de corrección de la potencia de transmisión, para cada par de modos PHY próximos entre sí, en una lista;

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los primeros medios de la mencionada estación principal, están también adaptados para difundir el mencionado mensaje hacia las estaciones terminales;

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los segundos medios de la mencionada estación principal, están también adaptados para seleccionar uno, u otro, de los valores recibidos de la corrección de potencia de transmisión, en función del modo PHY actual, y el sentido del cambio hacia un modo PHY bien más robusto, o bien más eficiente; y

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los segundos medios de la mencionada estación principal, están también adaptados para aplicar el valor seleccionado de corrección de potencia de transmisión, durante la conmutación del modo PHY, sin mensajes adicionales desde la estación principal a los terminales para ordenar explícitamente el ajuste de potencia.

2. El sistema de la reivindicación 1, caracterizado porque uno de los valores de corrección de potencia, se usa para correcciones de potencia durante la modificación al alza de los modos PHY, desde el más robusto contra errores, al de mayor eficiencia espectral.

3. El sistema de la reivindicación 1, caracterizado porque uno de los mencionados valores de corrección de potencia, se usa para correcciones de potencia durante la modificación a la baja de modos PHY, desde el de mayor eficiencia espectral al más robusto contra errores.

4. El sistema de una de las reivindicaciones previas, caracterizado porque la estación principal difunde el mencionado mensaje hacia la totalidad de las estaciones terminales, periódicamente, o cuando decide que es útil.

5. El sistema de la reivindicación 1, caracterizado porque los primeros medios de la mencionada estación principal, están adaptados para difundir el mencionado mensaje hacia todas las estaciones terminales.

6. El sistema de la reivindicación 1, caracterizado porque los primeros medios de la mencionada estación principal, están adaptados para difundir el mencionado mensaje hacia un subconjunto de las estaciones terminales.