ES2312688T3 - Procedimiento y aparato para reducir la potencia media transmitida de enlace descendente desde estaciones base durante el traspaso. - Google Patents
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Abstract
Un procedimiento para mejorar la relación de señal a interferencia en un sistema de comunicaciones que tenga un conjunto de estaciones base (20, 40, 60, 100, 110, 120) con al menos una estación base (20, 40, 60, 100, 110, 120) comprendida por múltiples sectores (50, 70, 80), caracterizado por los pasos de: comunicar entre una unidad móvil (10, 30) y un primer sector (50) de la mencionada estación base (20, 40, 60, 100, 110, 120) y de manera simultánea comunicar entre la mencionada unidad móvil (10, 30) y un segundo sector (70) de la mencionada estación base (20, 40, 60, 100, 110, 120) y combinar una señal proveniente de la mencionada unidad móvil (10, 30) recibida a través del mencionado primer sector (50) con una señal proveniente de la mencionada unidad móvil (10, 30) recibida a través del mencionado segundo sector (70); medir la intensidad de la señal de una señal comunicada a través del mencionado primer sector (50); medir la intensidad de la señal de una señal comunicada a través del mencionado segundo sector (70); comparar la intensidad de la señal de la mencionada señal comunicada a través del mencionado primer sector (50) y la intensidad de la señal de la mencionada señal comunicada a través del mencionado segundo sector (70), identificar el sector (50, 70) proporcionando la señal más débil de las mencionadas señales comunicadas a través del mencionado primer (50) y el mencionado segundo (70) sectores; y reducir la intensidad de la señal de una señal proveniente del mencionado segundo sector identificado a la mencionada unidad móvil (10, 30) mientras se continúa para combinar la energía de la señal proveniente de la mencionada unidad móvil (10, 30) recibida a través del mencionado primer sector (50) con la energía de la señal proveniente de la mencionada unidad móvil (10, 30) recibida a través del mencionado segundo sector (70).
Description
Procedimiento y aparato para reducir la potencia
media transmitida de enlace descendente desde estaciones base
durante el traspaso.
La presente invención se refiere a sistemas de
comunicaciones, en particular a una pluralidad de procedimientos
para reducir la potencia de transmisión promedio desde una estación
base sectorizada.
En un sistema de telefonía celular de acceso
múltiple por división de código (CDMA), bucle local sin hilos
(WLL), sistema de comunicaciones por satélite tal como GLOBALSTAR
(Marca registrada) o en un sistema de comunicaciones personales
(PCS), se usa una banda de frecuencia común para las comunicaciones
con todas las estaciones base de un sistema. La banda de
frecuencias común permite, de manera simultánea, la comunicación
entre una unidad móvil y más de una estaciones base. Las señales
que ocupan la banda de frecuencias común son discriminadas en la
estación receptora a través de las propiedades de forma de onda CDMA
de espectro expandido en base al uso de un código de pseudorruido
(PN) de alta velocidad. El código PN de alta velocidad se usa para
modular señales transmitidas desde las estaciones base y las
unidades móviles. Las estaciones transmisoras que usan diferentes
códigos PN o códigos PN que están desplazados en el tiempo producen
señales que se pueden recibir de manera separada en la estación
receptora.
En un sistema CDMA de ejemplo, cada una de las
estaciones base transmite una señal piloto que tiene un código de
expansión de PN común que a menudo está en fase de código de la
señal piloto de otras estaciones base. Durante el funcionamiento
del sistema, se proporciona a la unidad móvil una lista de
desplazamientos de fase de código correspondientes a las estaciones
base vecinas que rodean a la estación base a través de las que se
establece la comunicación. La unidad móvil está equipada con un
elemento de búsqueda que permite a la unidad móvil hacer un
seguimiento de la intensidad de la señal de la señal de piloto
proveniente de un grupo de estaciones base incluyendo a las
estaciones base vecinas.
En la patente de los Estados Unidos número
5.267.261 emitida el 30 de noviembre de 1993, titulada "Traspaso
blando asistido móvil en un sistema de telefonía celular CDMA"
concedida al cesionario de la presente invención, se describen un
procedimiento y un sistema para proporcionar comunicaciones con la
unidad móvil a través de más de una estación base durante el
proceso de traspaso. Usando este sistema, la comunicación entre la
unidad móvil y el usuario final no se ve interrumpida por el
traspaso eventual desde una estación base original a una estación
base posterior. Este tipo de traspaso se puede considerar como un
traspaso "blando" porque las comunicaciones con la estación
base posterior son establecidas antes de que se termine la
comunicación con la estación base original. Cuando la unidad móvil
está en comunicación con dos estaciones base, se crea una única
señal para el usuario final a partir de las señales provenientes de
cada estación base por medio de un celular, WLL, GLOBALSTAR (Marca
registrada) o controlador PCS.
El traspaso blando asistido por la unidad móvil
funciona en base a la intensidad de la señal de piloto de varios
conjuntos de estaciones base medida por la unidad móvil. El conjunto
activo es el conjunto de estaciones base a través de las cuales se
establece la comunicación activa. El conjunto vecino es un conjunto
de estaciones base que rodean a una estación base activa, que
comprende a las estaciones base que tienen una alta probabilidad de
tener una intensidad de la señal de piloto de un nivel suficiente
para establecer la comunicación. El conjunto candidato es un
conjunto de estaciones base que tienen una intensidad de la señal de
piloto de un nivel suficiente para establecer la comunicación.
Cuando se establecen inicialmente las
comunicaciones, una unidad móvil comunica a través de una primera
estación base y el conjunto activo contiene solamente a la primera
estación base. La unidad móvil supervisa la intensidad de la señal
de piloto de las estaciones base del conjunto activo, del conjunto
candidato y del conjunto vecino. Cuando una señal de piloto de una
estación base del conjunto vecino sobrepasa un nivel umbral
predeterminado, la estación base es añadida al conjunto candidato y
es eliminada del conjunto vecino en la unidad móvil. La unidad
móvil comunica un mensaje a la primera estación base identificando a
la nueva estación base. Un controlador del sistema decide si
establecer la comunicación entre la nueva estación base y la unidad
móvil. En el caso de que el controlador del sistema decida hacerlo
de esta manera, el controlador del sistema envía un mensaje a la
nueva estación base con información de identificación acerca de la
unidad móvil y una orden para establecer las comunicaciones con la
misma. También se transmite un mensaje a la unidad móvil a través de
la primera estación base. El mensaje identifica un nuevo conjunto
activo que incluye a la primera y a la nueva estaciones base. La
unidad móvil busca la nueva estación base a la que se transmitió la
señal de información y se establece la comunicación con la nueva
estación base sin terminar la comunicación a través de la primera
estación base. Este proceso puede continuar con estaciones base
adicionales.
Cuando la unidad móvil está en comunicación a
través de múltiples estaciones base, continúa supervisando la
intensidad de la señal de las estaciones base del conjunto activo,
del conjunto candidato y del conjunto vecino. En el caso de que la
intensidad de la señal correspondiente a una estación base del
conjunto activo caiga por debajo de un umbral predeterminado
durante un período de tiempo predeterminado, la unidad móvil genera
y transmite un mensaje para informar del evento. El controlador del
sistema recibe este mensaje a través de al menos una de las
estaciones base con las que la unidad móvil está comunicando. El
controlador puede decidir terminar las comunicaciones a través de
la estación base que tiene una intensidad de la señal de piloto
débil.
El controlador del sistema, al decidir terminar
las comunicaciones a través de una estación base, genera un mensaje
identificando un nuevo conjunto activo de estaciones base. El nuevo
conjunto activo no contiene a la estación base a través de la que
se van a terminar las comunicaciones. Las estaciones base a través
de las que se establecen las comunicaciones envían el mensaje a la
unidad móvil. El controlador del sistema también comunica la
información a la estación base para terminar las comunicaciones con
la unidad móvil. Las comunicaciones de la unidad móvil son de esta
manera encaminadas solamente a través de estaciones base
identificadas en el nuevo conjunto activo.
Debido a que la unidad móvil está en
comunicación con el usuario final a través de al menos una estación
base en todos los instantes de tiempo durante todo el proceso de
traspaso blando, no ocurren interrupciones en las comunicaciones
entre la unidad móvil y el usuario final. Un traspaso blando
proporciona beneficios significativos en su comunicación inherente
"hacer antes de cortar" sobre las técnicas convencionales de
"cortar antes de hacer" empleadas en otros sistemas de
comunicaciones celulares.
Un sistema celular típico, WLL, GLOBALSTAR
(Marca registrada) o PCS contiene algunas estaciones base que tienen
múltiples sectores. Una estación base multisectorial comprende
múltiples antenas independientes de transmisión y de recepción. El
proceso de comunicación simultánea con dos sectores de la misma
estación base es denominado como traspaso más blando. El proceso de
traspaso blando y el proceso de traspaso más blando son los mismos
desde la perspectiva de la unidad móvil. Sin embargo, el
funcionamiento de la estación base en la traspaso más blando es
diferente del traspaso blando. Cuando una unidad móvil está en
comunicaciones con dos sectores de la misma estación base, las
señales de datos demoduladas de ambos sectores se encuentran
disponibles dentro de la estación base antes de que las señales
sean pasadas al controlador del sistema. Como los dos sectores de
una estación base común comparten circuitería y funciones de
control, una variedad de información se encuentra rápidamente
disponible para los sectores de una estación base común que no se
encuentra disponible entre estaciones base independientes. También
dos sectores de una estación base común envían la misma información
de control de la potencia a una unidad móvil (como se trata en lo
que sigue). En un sistema de comunicaciones por satélite tal como
GLOBALSTAR (Marca registrada), la mayoría de los usuarios estarán en
un continuo traspaso más blando.
En un sistema celular, WLL, GLOBALSTAR (marca
registrada) o PCS, maximizar la capacidad del sistema en términos
del número de llamadas de teléfono simultáneas que se pueden manejar
es extremadamente importante. La capacidad del sistema en un
sistema de espectro expandido se puede maximizar si la potencia del
transmisor de cada una de las unidades móviles está controlada de
forma que cada señal transmitida llegue al receptor de la estación
base al mismo nivel. En un sistema real, cada unidad móvil puede
transmitir el nivel de señal mínimo que produzca una relación señal
a ruido que permita una recuperación de datos aceptable. Si una
señal transmitida por una unidad móvil llega al receptor de la
estación base a un nivel de potencia que es demasiado bajo, la tasa
de error de bits puede ser demasiado alta para permitir las
comunicaciones de alta calidad debido a la interferencia desde las
otras unidades móviles. Por otra parte, si la señal transmitida por
la unidad móvil está a un nivel de potencia que es demasiado alto
cuando es recibida en la estación base, la comunicación con esa
unidad móvil en particular es aceptable, pero esta señal de alta
potencia actúa como interferencia para otras unidades móviles. Esta
interferencia puede afectar de manera adversa a las comunicaciones
con otras unidades móviles.
Las pérdidas de trayecto en el canal radio se
definen como cualquier degradación o pérdida sufrida por una señal
a medida que viaja por el aire y se puede caracterizar por dos
fenómenos independientes: la pérdida promedio de trayecto y el
desvanecimiento. El enlace directo, es decir, el enlace desde la
estación base a la unidad móvil, de manera típica pero no de manera
necesaria, funciona sobre una frecuencia diferente que el enlace
inverso, es decir, el enlace desde la unidad móvil a la estación
base. Sin embargo, debido a que las frecuencias del enlace directo
y del enlace inverso se encuentran dentro de la misma banda de
frecuencias, existe una correlación significativa entre la pérdida
promedio de trayecto de los dos enlaces. Por ejemplo, un sistema
típicamente celular tiene uno de sus canales de enlace directo
centrado alrededor de 882 MHz emparejado con uno de sus canales de
enlace inverso centrado alrededor de 837 MHz. Por otra parte, el
desvanecimiento es un fenómeno independiente para el enlace directo
y para el enlace inverso y varía como una función del tiempo. Las
características del desvanecimiento sobre el canal son las mismas,
sin embargo, tanto para el enlace directo como para el enlace
inverso ya que las frecuencias están dentro de la misma banda de
frecuencias. Por lo tanto, el promedio del desvanecimiento de canal
en el tiempo para ambos enlaces es de manera típica el mismo.
En un sistema CDMA de ejemplo, cada unidad móvil
estima la pérdida de trayecto del enlace directo en base a la
potencia total a la entrada a la unidad móvil. La potencia total es
la suma de la potencia de todas las estaciones base que operan
sobre la misma asignación de frecuencia según se percibe por parte
de la unidad móvil. A partir de la estimación de la pérdida de
trayecto de enlace directo promedio, la unidad móvil fija el nivel
de transmisión de la señal de enlace inverso. En el caso de que el
canal de enlace inverso para una unidad móvil mejore de manera
repentina en comparación con el canal de enlace directo para la
misma unidad móvil debido a desvanecimiento independiente de los
dos canales, la señal recibida en la estación base desde esta
unidad móvil aumentará en potencia. Este aumento en la potencia
provoca una interferencia adicional a todas las señales que
comparten la misma asignación de frecuencia. De esta manera, una
rápida respuesta de la potencia de transmisión de la unidad móvil a
la mejora repentina en el canal mejoraría el funcionamiento del
sistema.
La potencia de transmisión de la unidad móvil
está controlada también por una o más estaciones base. Cada una de
las estaciones base con la que la unidad móvil está en comunicación
mide la intensidad de la señal recibida desde la unidad móvil. La
intensidad de la señal medida se compara con un nivel de intensidad
de la señal deseado para una unidad móvil en particular. Se genera
una orden de ajuste de la potencia por cada una de las estaciones
base y se envía a la unidad móvil sobre el enlace directo. En
respuesta a la orden de ajuste de la potencia de la estación base,
la unidad móvil aumenta o disminuye la potencia de transmisión de
la unidad móvil en una cantidad predeterminada. Por medio de este
procedimiento, se efectúa una rápida respuesta a un cambio en el
canal y el funcionamiento promedio del sistema se mejora.
Cuando una unidad móvil está en comunicación con
más de una estación base, las órdenes de ajuste de la potencia son
proporcionadas desde cada una de las estaciones base. La unidad
móvil actúa sobre estas múltiples órdenes de ajuste de la potencia
de la estación base para evitar niveles de potencia de transmisión
que puedan interferir de manera adversa con otras comunicaciones de
unidad móvil y proporcionar aún una potencia suficiente para
soportar la comunicación desde la unidad móvil a al menos una de las
estaciones base. Este mecanismo de control de la potencia se lleva
a cabo teniendo la unidad móvil aumentado su nivel de transmisión
solamente si cada una de las estaciones base con las que la unidad
móvil está en comunicación solicita un aumento del nivel de
potencia. La unidad móvil disminuye si nivel de señal de transmisión
si cualquier estación base con las que la unidad móvil está en
comunicación solicita que se disminuya la potencia. En la patente de
los Estados Unidos número 5.056.109, titulada "Procedimiento y
aparato para controlar la potencia de transmisión en un sistema de
telefonía móvil celular CDMA", emitida el 8 de octubre de 1991,
concedida al cesionario de la presente invención, se describe un
sistema para la estación base y un control de potencia para la
unidad móvil.
La diversidad de estación base en la unidad
móvil es una consideración importante en el proceso de traspaso
blando. El procedimiento de control de la potencia descrito con
anterioridad funciona de manera óptima cuando la unidad móvil se
comunica con cada una de las estaciones base a través de las cuales
es posible la comunicación, de manera típica entre una a tres
estaciones base, aunque es posible un número mayor. Al hacerlo así,
la unidad móvil evita la interferencia de manera inadvertida con
las comunicaciones a través de una estación base que esté
recibiendo la señal de la unidad móvil a un nivel excesivo pero que
sea incapaz de comunicar una orden de ajuste de la potencia a la
unidad móvil debido a que no se ha establecido la comunicación con
ella.
A medida que la unidad móvil se desplaza hacia
el borde del área de cobertura de la estación base, cae la
intensidad de la señal de la señal de enlace directo en la unidad
móvil. También, a medida que la unidad móvil se desplaza al borde
del área de cobertura de la estación base actual, la unidad móvil
por lo general se desplaza más cerca del área de cobertura de otras
estaciones base. De esta manera, a medida que la unidad móvil se
desplaza hacia el borde del área de cobertura de la estación base,
cae el nivel de señal de la estación base actual, mientras que
aumenta la interferencia de otras estaciones base. El nivel de señal
en caída también quiere decir que las señales son más sensibles al
ruido térmico y al ruido creado por la circuitería de recepción en
la unidad móvil. Esta situación se puede agravar por parte de una
unidad móvil localizada dentro de un área en la que se solapen dos
sectores de una estación base común.
En un caso en el que un conjunto de estaciones
base esté funcionando en capacidad casi completa, la unidad móvil
localizada en el borde del área de cobertura de la estación base y
dentro del área de cobertura de dos sectores de la misma estación
base puede experimentar una caída en la relación señal a ruido de
forma que la calidad de las comunicaciones quede degradada. El
proceso de traspaso más blando más blando proporciona información a
la estación base que se puede usar para mejorar esta situación. La
mejora puede ser creada por medio de la disminución de la potencia
promedio transmitida por cada uno de los sectores de una estación
base. Mediante la disminución de la potencia promedio transmitida
por cada sector de una estación base, se reduce la interferencia a
todas las unidades móviles. De esta manera, también se reduce la
interferencia a las unidades móviles en el borde del área de
cobertura, provocando un aumento en la relación señal a ruido
promedio de las unidades móviles en el borde del área de
cobertura.
cobertura.
En un sistema que tenga capacidades de traspaso
blando y de traspaso más blando, y que tenga estaciones base
vecinas a capacidad casi completa, una cantidad dada de la potencia
de la estación base se divide entre las señales de enlace directo
de forma tal que cada señal de enlace directo adicional transmitida
desde una estación base disminuye la potencia de las otras señales
de enlace directo. En un sistema que funcione a capacidad completa,
compárese una estación base que tenga dos sectores en los que cada
unidad móvil en el área de cobertura de la estación base esté en
modo de traspaso más blando con una estación base que tenga dos
sectores en los que no haya unidades móviles en el modo de traspaso
más blando. En la estación base que tenga cada unidad móvil en
traspaso más blando, cada señal de enlace directo desde cada sector
se transmite a la mitad de la potencia de cada señal de enlace
directo de la estación base que no tenga unidades móviles en
traspaso más blando. Porque, en el caso en el que cada unidad móvil
está en traspaso más blando, como las señales provenientes de cada
sector se combinan en la unidad móvil, la relación señal a
interferencia después de combinar es igual al caso de no traspaso
si y sólo si cada unidad móvil está siendo bien atendida por ambos
sectores.
La presente invención es una técnica que se
podría usar para reducir el número de señales transmitidas por un
sector. Un número menor de señales para ser transmitidas desde un
sector significa más potencia disponible para las restantes
señales. Cuando la estación base transmite señales de enlace directo
de potencia más alta, se mejora la relación señal a interferencia
para las unidades móviles que funcionen en los límites del traspaso
o en el borde del área de cobertura. De manera alternativa, a medida
que se reduce el número de señales, la potencia total del
transmisor de la estación base puede disminuir lo que también da
como resultado menos potencia de interferencia en el sistema. Estas
técnicas se pueden usar para reducir el número de unidades móviles
en traspaso blando y traspaso más blando.
Por lo tanto, es un objeto de la presente
invención mejorar la relación de señal a interferencia de enlace
directo mediante la reducción de las transmisiones de enlace directo
inútiles a las unidades móviles en traspaso blando y traspaso más
blando, reduciendo la potencia de interferencia a otros móviles, y
haciendo que más potencia del transmisor esté disponible para todos
los enlaces útiles a las unidades móviles.
Por lo tanto es el objeto de la presente
invención proporcionar una pluralidad de procedimientos para
disminuir la potencia de transmisión de una estación base.
Es otro objeto de la presente invención
proporcionar una pluralidad de procedimientos para proporcionar un
proceso de traspaso más blando mejorado para mejorar el
funcionamiento del enlace directo.
La presente invención, como se expone en las
reivindicaciones anejas, se basa en reducir la potencia de
transmisión del sector que tenga la intensidad de señal más débil.
Cuando la unidad móvil informe a un primer sector a través del que
esté comunicando de que un segundo sector de la misma estación base
tiene una intensidad de señal lo suficiente como para soportar las
comunicaciones, la estación base ordena al segundo sector que
establezca la comunicación con la unidad móvil. La estación base
también ordena a la unidad móvil que establezca la comunicación con
el segundo sector. Después de que la unidad móvil entre en el modo
de traspaso más blando, la estación base compara la intensidad de
señal de enlace inverso de cada uno de los sectores. La estación
base reduce la potencia de transmisión de enlace directo para esa
unidad móvil del sector que tenga la indicación de intensidad de
señal de enlace inverso más débil. Reduciendo la potencia de
transmisión del sector más débil se reduce la potencia promedio
transmitida desde cada uno de los sectores y por lo tanto se reduce
la interferencia a las unidades móviles del sistema.
Las características, objetos y ventajas de la
presente invención serán más obvias a partir de la descripción
detallada declarada a continuación cuando se tome junto con los
dibujos en los que idénticos caracteres de referencia identifican
de manera correspondiente en todo el texto y en los que:
La figura 1 es un diagrama que ilustra una
estructura de un área de cobertura de una estación base de
ejemplo;
La figura 2 es un diagrama de bloques que
ilustra una estación base sectorizada de ejemplo que comprende
múltiples elementos de demodulación independientes; y
La figura 3 es una representación de ejemplo de
las áreas de cobertura de tres sectores de una estación base
sectorizada.
La figura 1 ilustra una estructura de un área de
cobertura de estación base de ejemplo. En dicha estructura de
ejemplo, las áreas de cobertura hexagonales de la estación base se
juntan en los bordes unas con otras en una disposición
simétricamente revestida. Cada unidad móvil está localizada dentro
del área de cobertura de una de estas estaciones base. Por ejemplo,
la unidad móvil 10 está localizada dentro del área de cobertura de
la estación base 20. En un sistema celular de acceso múltiple por
división de código (CDMA), en un bucle local sin hilos (WLL), en un
sistema de comunicaciones por satélite tal como GLOBALSTAR (Marca
registrada) o en un sistema de comunicaciones personales (PCS), se
usa una banda de frecuencias común para la comunicación con todas
las estaciones base en un sistema permitiendo la comunicación
simultánea entre una unidad móvil y más de una estación base. La
unidad móvil 10 está localizada muy cerca de la estación base 20 y
por lo tanto recibe una gran señal de la estación base 20 y
relativamente poca señal de las estaciones base circundantes. Sin
embargo, la unidad móvil 30 está localizada en el área de cobertura
de una estación base 40 pero es atacada por el área de cobertura de
las estaciones base 100 y 110. La unidad móvil 30 recibe una señal
relativamente débil de la estación base 40 y señales de tamaño
similar de las estaciones base 100 y 110. Debido a la intensidad de
la señal disminuida y a la interferencia aumentada de las estaciones
base vecinas, la unidad móvil 30 tiene una relación señal a ruido
global menor con respecto a la estación base 40 que la unidad móvil
10 tiene con respecto a la estación base 20.
La estructura del área de cobertura de la
estación base de ejemplo ilustrada en la figura 1 está altamente
idealizada. En los entornos celulares, WLL, GLOBALSTAR o PCS reales,
las áreas de cobertura de la estación base pueden variar de tamaño
y de forma. Las áreas de cobertura de la estación base pueden tender
a solaparse, con los límites del área de cobertura definiendo
formas de áreas de cobertura diferentes de la forma ideal de
hexágono. Además, las estaciones base pueden también estar
sectorizadas, como en tres sectores, como se conoce bien en la
técnica. La estación base 60 se muestra como una estación base de
tres sectores. Sin embargo, se prevén estaciones base con un número
menor o mayor de sectores.
La estación base 60 de la figura 1 representa
una estación base idealizada de tres sectores. La estación base 60
tiene tres sectores, cada uno de los cuales cubre más de 120 grados
del área de cobertura de la estación base. El sector 50, que tiene
un área de cobertura indicada por líneas continuas 55, se solapa con
el área de cobertura del sector 70, que tiene un área de cobertura
indicada por las líneas punteadas gruesas 75. El sector 50 también
se solapa con el sector 80, que tiene un área de cobertura como se
indica por las líneas punteadas finas 85. Por ejemplo, la
localización 90 según se indica por la X está localizada en el área
de cobertura tanto del sector 50 como del sector 70.
En general, una estación base está sectorizada
para reducir la potencia total de interferencia a las unidades
móviles localizadas dentro del área de cobertura de la estación base
mientras aumenta el número de unidades móviles que pueden comunicar
a través de la estación base. Por ejemplo, el sector 80 no
transmitiría una señal destinada a una unidad móvil en la
localización 90, y de esta manera ninguna unidad móvil localizada en
el sector 80 se ve interferida de manera significativa por la
comunicación de una unidad móvil que esté en la localización 90 con
la estación base 60.
Sin embargo, para una unidad móvil que esté
posicionada en la localización 90, la interferencia total tiene
contribuciones de los sectores 50 y 70 y de las estaciones base 20 y
120. Si la suma de la interferencia comienza a ser demasiado
grande, en comparación con la intensidad de la señal de la señal
deseada, se puede degradar la comunicación entre la unidad móvil en
la localización 90 y la estación base 60. La presente invención es
un procedimiento para reducir la interferencia en dicho caso. De
hecho, la presente invención reduce la interferencia a todas las
unidades móviles que operen dentro de un sistema de estaciones
base.
Las estaciones base 20, 40, 60, 100 y 120
mostradas en la figura 1 son controladas por el controlador del
sistema 130. Aunque la figura 1 solamente muestra un subconjunto de
las conexiones entre el controlador del sistema 130 y las
estaciones base, se ve implicada una conexión entre cada estación
base y el controlador del sistema. El controlador del sistema 130
proporciona las funciones de control para cada una de las estaciones
base del sistema. Entre la función de control está la coordinación
de la iniciación y la terminación del traspaso blando entre las
estaciones base. Cuando una unidad móvil está en traspaso blando
entre dos o más estaciones, se recibe en el controlador del sistema
130 una señal proveniente de la unidad móvil de cada una de las
estaciones base con las que la unidad móvil esté en comunicación.
El controlador del sistema 130 realiza la combinación o la
selección de señales recibidas desde múltiples estaciones base. El
controlador del sistema 130 también proporciona una interfaz a la
red telefónica pública conmutada (RTPC) que no se muestra.
La figura 2 ilustra una realización de ejemplo
de una estación base de tres sectores. En la figura 2, cada una de
las antenas 222A a la 222C es la antena de recepción para un sector
y cada una de las antenas 230A a 230C es la antena de transmisión
para un sector. La antena 222A y la antena 230A corresponden a un
área de cobertura común y de manera ideal pueden tener el mismo
diagrama de radiación de antena. Igualmente, las antenas 222B y
230B, y las antenas 222C y 230C corresponden a áreas de cobertura
comunes respectivamente. La figura 2 representa una estación base
típica porque las antenas 222A a 222C tienen áreas de cobertura que
se solapan de forma que una única señal de unidad móvil puede estar
presente en más de una antena a la vez. Aunque solamente se muestra
una antena de recepción para cada uno de los sectores, de manera
típica se usan dos antenas por diversidad, con las señales de
recepción combinadas para su procesado.
La figura 3 es una representación más realista
de las áreas de cobertura de los tres sectores de una estación base
sectorizada que la de la estación base de la figura 1. El área de
cobertura 300A, según se representa por la línea más fina,
corresponde al área de cobertura tanto de la antena 222A como 230A.
El área de cobertura 300B, según se representa por la línea de
anchura media corresponde al área de cobertura tanto de la antena
222B como 230B. El área de cobertura 300C, según se representa por
la línea más gruesa, corresponde al área de cobertura tanto de la
antena 222C como 230C. La forma de las tres áreas de cobertura es la
forma producida por una antena dipolo directiva estándar. Se puede
pensar en los bordes de las áreas de cobertura como la localización
en la que una unidad móvil recibe el nivel de señal mínimo para
soportar la comunicación a través del sector. A medida que la
unidad móvil se desplaza dentro del sector, la intensidad de la
señal aumenta. A medida que la unidad móvil pasa por el borde del
sector, la comunicación a través del sector se degrada. Una unidad
móvil que esté funcionando en modo de traspaso más blando es
probable que esté localizada en la región solapada de las dos áreas
de cobertura.
Con referencia de nuevo a la figura 2, las
antenas 222A, 222B y 222C suministran la señal recibida a los
procesadores de recepción 224A, 224B y 224C, respectivamente. Los
procesadores de recepción 224A, 224B y 224C procesan la señal de RF
y convierten la señal a bits digitales. Los procesadores de
recepción 224A, 224B y 224C filtran los bits digitales y
proporcionan los bits digitales resultantes al puerto de interfaz
226. El puerto de interfaz 226 puede conectar cualquiera de los
tres trayectos de señal entrante a cualquier elemento de
demodulación 204A a 204N bajo el control del controlador 200 a
través de la interconexión 212.
Los elementos de demodulación 204A a 204N
también están controlados por el controlador 200 a través de la
interconexión 212. El controlador 200 asigna elementos de
demodulación 204A a 204N a una de la pluralidad de señales de
información provenientes de una única unidad móvil de cualquiera de
los sectores. Los elementos de demodulación 204A a 204N producen
bits de datos 220A a 220N, cada uno de ellos representando una
estimación de los datos provenientes de la unidad móvil única. Los
bits de datos 220A a 220N se combinan en el combinador de símbolos
208 para producir una estimación única de los datos provenientes de
la unidad móvil. A la salida del combinador de símbolos 208 se le
agregan los datos de decisión blanda adecuados para la
descodificación de Viterbi. Nótese que el combinador de símbolos
208 puede combinar señales provenientes solamente de un sector para
producir una salida o puede combinar símbolos provenientes de
múltiples sectores según se seleccione por el puerto de la interfaz
226. Cada uno de los elementos de demodulación 204A a 204N mide una
estimación de la intensidad de la señal de la señal que se esté
demodulando y proporciona la estimación al controlador 200. Se crea
una única orden de ajuste de la potencia a partir de las
intensidades de señal estimadas, con independencia del sector a
través del que se reciba la señal. De esta manera, cada uno de los
sectores de la estación base transmite la misma orden de ajuste de
la potencia a una única unidad móvil.
Cuando el combinador de símbolos 208 está
combinando señales provenientes de una unidad móvil que está en
comunicación a través de más de un sector, la unidad móvil está en
traspaso más blando. La estación base puede enviar la salida del
combinador de símbolos 208 a un descodificador y después a un
controlador de sistema celular, WLL; GLOBALSTAR (Marca registrada)
o PCS. Un controlador de sistema puede recibir símbolos
descodificados provenientes de una unidad móvil común desde
múltiples estaciones base y producir una única salida. Se hace
referencia a este proceso como traspaso blando.
Los elementos de demodulación 204A a 204N
también proporcionan varias señales de control de salida al
controlador 200 a través de la interconexión 212. La información
pasada al controlador 200 incluye una estimación de la intensidad
de la señal de la señal asignada a un demodulador particular. De
manera típica, esta información no es pasada al controlador del
sistema. Por lo tanto, los sectores de una estación base común que
demodulan señales de una unidad móvil común están mucho más
íntimamente relacionados que las dos estaciones base que envían
señales a un controlador de sistema común. El grado de intimidad de
la relación de dos sectores que soportan un modo de traspaso más
blando con una única unidad móvil proporciona la base para los
primeros tres procedimientos de la presente invención.
En muchas aplicaciones, una estación base real
comprende también al menos un elemento buscador. El elemento
buscador es capaz también de demodular una señal y se usa para
explorar de manera continua el dominio del tiempo en busca de
señales disponibles. El elemento buscador identifica un conjunto de
señales disponibles y pasa la información al controlador. El
controlador puede usar el conjunto de señales disponibles para
asignar o reasignar los elementos de demodulación a las señales más
ventajosas disponibles. La colocación del elemento buscador es la
misma que la colocación de los elementos demoduladores en la figura
2. Como tal, el elemento buscador también se puede asignar a una
señal proveniente de una pluralidad de sectores de una estación base
común. En el caso más general, los elementos de demodulación 204A a
204N se puede suponer que comprenden algunos elementos que son
capaces de realizar la función de búsqueda.
El proceso de transmisión mostrado en la figura
2 recibe un mensaje para una unidad móvil proveniente del usuario
final a través del controlador del sistema. El mensaje puede ser
enviado sobre una o más antenas 230A a 230C. El puerto de interfaz
236 conecta el mensaje para la unidad móvil a uno o más elementos de
modulación 234A a 234C según fijase el controlador 200. Los
elementos de modulación 234A a 234C modulan el mensaje para la
unidad móvil con el código de PN apropiado. Los datos modulados
provenientes de los elementos de modulación 234A a 234C son pasados
al procesador de transmisión 232A a 232C respectivamente. Los
procesadores de transmisión 232A a 232C convierten el mensaje a una
frecuencia de RF y transmiten la señal a un nivel apropiado de la
señal a través de las antenas 230A a 230C respectivamente. Nótese
que el puerto de la interfaz 236 y el puerto de la interfaz 226
funcionan de manera independiente, en que recibir una señal
proveniente de una unidad móvil particular a través de una de las
antenas 222A a 222C no quiere decir necesariamente que la
correspondiente antena de transmisión 230A a 230C esté
transmitiendo una señal a la unidad móvil particular. También nótese
que las órdenes de ajuste de la potencia enviadas a través de cada
antena son las mismas, de esta manera, la diversidad sectorial en
una estación base común no es crítica para el funcionamiento de
control de la potencia.
El proceso de traspaso se puede describir como
un proceso que se resume en los siguientes pasos.
Funcionamiento normal de traspaso más
blando:
1: La unidad móvil está comunicando con la
estación base X a través de la antena del sector alfa, lo que quiere
decir que la estación base X, sector alfa, está identificado como
un miembro del conjunto activo.
2: La unidad móvil supervisa la señal de piloto
proveniente de la estación base X, antena del sector beta, y la
estación base X, sector beta está identificado como un miembro del
conjunto vecino. La intensidad de la señal de piloto proveniente de
la estación base X, antena del sector beta sobrepasa un umbral
predeterminado.
3: La unidad móvil identifica a la estación base
X, sector beta, como un miembro del conjunto de candidatos e
informa a la estación base X a través de la antena del sector
alfa.
4: La estación base X establece la
disponibilidad de recursos en el sector beta.
5: La antena del sector beta comienza a recibir
una señal de enlace inverso proveniente de la unidad móvil.
6: La antena del sector beta comienza a
transmitir una señal de enlace directo a la unidad móvil.
7: La estación base X a través de la antena del
sector alfa actualiza el conjunto activo de unidades móviles para
identificar a la estación base X, sector beta.
\newpage
8: La unidad móvil establece la comunicación con
la estación base X, antena del sector beta. La unidad móvil combina
las señales provenientes de la antena del sector alfa y de la antena
del sector beta.
9: La estación base X combina las señales
provenientes de la unidad móvil recibidas a través de la antena del
sector alfa y de la antena del sector beta (traspaso más
blando).
El segundo procedimiento implica la reducción de
la potencia de la transmisión de enlace directo. Los pasos
originales 1 al 9 anteriores permanecen siendo los mismos. Se añaden
dos pasos adicionales siguiendo al paso 9 de la siguiente
manera:
10: Determinar la intensidad de la señal de
enlace inverso recibida a través de cada antena sectorial.
11: Reducir la potencia de la señal de enlace
directo transmitida en una cantidad predeterminada proveniente de
la antena sectorial que tenga la señal de enlace inverso más
débil.
De manera alternativa, se podrían ejecutar los
mismos pasos en base a la potencia de transmisión de enlace directo
de la siguiente manera:
10: Determinar la intensidad de la señal de
enlace directo recibida desde cada sector en la unidad móvil y
proporcionar esta información a la estación base.
11: Reducir la potencia de la señal de enlace
directo transmitida en una cantidad predeterminada proveniente de
la antena sectorial que tenga la señal de enlace directo más débil
medida en la unidad móvil.
No importa qué variación del segundo
procedimiento se use, la potencia de transmisión promedio de cada
sector se reduce. Mediante la reducción de las transmisiones de
enlace directo a un conjunto de unidades móviles que estén en el
área de cobertura de dos sectores, cada unidad móvil en los dos
sectores está sometida a una cantidad disminuida de interferencia
sobre el enlace directo. Una vez más, este procedimiento no efectúa
traspaso blando.
Existe una potencial consecuencia desfavorable a
este procedimiento. La unidad móvil puede combinar señales
provenientes de dos sectores en base a la intensidad de la señal de
piloto de cada uno de los sectores según se recibe en la unidad
móvil. Por lo tanto, la unidad móvil está suponiendo una relación
fija entre la intensidad de la señal de piloto proveniente de un
sector y la intensidad de la señal de información destinada de
manera específica para la unidad móvil. Cuando se reduce la
potencia de la señal de información transmitida, la relación de
combinación estará desequilibrada en alguna cantidad. El
desequilibrio provoca que el proceso de combinación funcione con un
rendimiento no óptimo. Si la relación de reducción es pequeña, por
ejemplo, si la potencia destinada para la unidad móvil se reduce
aproximadamente en 3 dB, este efecto será despreciable. El problema
podría estar fijado por tener la estación base informando a la
unidad móvil de la relación entre la intensidad de la señal de
piloto y la intensidad de la señal de información. La unidad móvil
podría responder a esta información por medio de modificar de
manera apropiada la relación de combinación para reflejar el
cambio.
Las medidas de la intensidad de la señal hechas
por las unidades móviles y las estaciones base podrían ser
sustituidas por otros criterios tales como la relación señal a
ruido, la tasa de borrado de tramas y la tasa de error de bits. El
ejemplo anterior se basa en el uso de una señal de piloto sobre el
enlace directo. Las medidas de la intensidad de la señal podrían
ser la medida de las señales distintas a la señal de piloto,
comprenda o no comprenda el sistema una señal de piloto.
La descripción anterior de las realizaciones
preferidas se proporciona para hacer posible que cualquier persona
experta en la técnica haga o use la presente invención. Las varias
modificaciones a estas realizaciones serán rápidamente obvias para
los que sean expertos en la técnica, y los principios genéricos
definidos en este documento se pueden aplicar a otras realizaciones
sin el uso de la facultad inventiva.
Claims (7)
1. Un procedimiento para mejorar la relación de
señal a interferencia en un sistema de comunicaciones que tenga un
conjunto de estaciones base (20, 40, 60, 100, 110, 120) con al menos
una estación base (20, 40, 60, 100, 110, 120) comprendida por
múltiples sectores (50, 70, 80), caracterizado por los pasos
de:
- comunicar entre una unidad móvil (10, 30) y un primer sector (50) de la mencionada estación base (20, 40, 60, 100, 110, 120) y de manera simultánea comunicar entre la mencionada unidad móvil (10, 30) y un segundo sector (70) de la mencionada estación base (20, 40, 60, 100, 110, 120) y combinar una señal proveniente de la mencionada unidad móvil (10, 30) recibida a través del mencionado primer sector (50) con una señal proveniente de la mencionada unidad móvil (10, 30) recibida a través del mencionad segundo sector (70);
- medir la intensidad de la señal de una señal comunicada a través del mencionado primer sector (50);
- medir la intensidad de la señal de una señal comunicada a través del mencionado segundo sector (70);
- comparar la intensidad de la señal de la mencionada señal comunicada a través del mencionado primer sector (50) y la intensidad de la señal de la mencionada señal comunicada a través del mencionado segundo sector (70), identificar el sector (50, 70) proporcionando la señal más débil de las mencionadas señales comunicadas a través del mencionado primer (50) y el mencionado segundo (70) sectores; y
- reducir la intensidad de la señal de una señal proveniente del mencionado segundo sector identificado a la mencionada unidad móvil (10, 30) mientras se continúa para combinar la energía de la señal proveniente de la mencionada unidad móvil (10, 30) recibida a través del mencionado primer sector (50) con la energía de la señal proveniente de la mencionada unidad móvil (10, 30) recibida a través del mencionado segundo sector (70).
2. El procedimiento de la reivindicación 1, en
el que la mencionada señal comunicada a través del mencionado
primer sector (50) es una señal proveniente de la mencionada unidad
móvil (10, 30) recibida a través del mencionado primer sector (50),
y la mencionada señal comunicada a través del mencionado segundo
sector (70) es una señal proveniente de la mencionada unidad móvil
(10, 30) recibida a través del mencionado segundo sector (70).
3. El procedimiento de la reivindicación 1, en
el que el mencionado paso de comunicar entre la mencionada unidad
móvil (10, 30) y el mencionado primer sector (50) de la mencionada
estación base (20, 40, 60, 100, 110, 120) incluye el paso de
establecer la comunicación bidireccional tanto por la energía de la
señal de transmisión como de recepción, y en el que el paso de
comunicar entre la mencionada unidad móvil (10, 30) y el mencionado
segundo sector (70) de la mencionada estación base (20, 40, 60, 100,
110, 120) incluye el paso de establecer la comunicación
bidireccional tanto por la energía de la señal de transmisión como
de recepción.
4. Un procedimiento de acuerdo con la
reivindicación 1, en el que:
- los mencionados pasos de medida comprenden la medida de la intensidad de la señal de una señal de enlace directo proveniente del mencionado primer sector (50) recibida en la mencionada unidad móvil (10, 30); y
- medir la intensidad de la señal de un enlace directo proveniente del mencionado segundo sector (70) recibida en la mencionada unidad móvil (10, 30).
5. Un procedimiento de acuerdo con la
reivindicación 1, en el que:
- el mencionado sistema de comunicación es un sistema de comunicaciones de espectro expandido;
- la mencionada señal comunicada a través del mencionado primer sector comprende una primera señal de espectro expandido, la mencionada señal comunicada a través del mencionado segundo sector comprende una segunda señal de espectro expandido; y la mencionada combinación comprende la combinación de la mencionada primera y la segunda señales de espectro expandido con el fin de establecer de manera simultánea la comunicación de espectro expandido.
6. Un procedimiento de acuerdo con la
reivindicación 5, que comprende el paso de
- recibir un nivel de potencia de transmisión proveniente de la mencionada estación base (20, 40, 60, 100, 110, 120) a la mencionada unidad móvil (10, 30) a través de una segunda antena sectorial (230B) en base a la intensidad de la señal de la mencionada señal de espectro expandido y la intensidad de la señal de la mencionada primera señal de espectro expandido.
7. Un procedimiento de acuerdo con la
reivindicación 6, en el que en el mencionado paso de reducir la
mencionada potencia de transmisión se reduce en una cantidad
predeterminada.
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