ES2317669T3 - Procedimiento y aparato de control de parametros predictivos con retardo de bucle. - Google Patents
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Abstract
Un procedimiento de control de un parámetro asociado con una señal en un sistema (100) de comunicación que tiene una primera estación (120, 122), una segunda estación (124, 126) y un enlace (116, 118) de satélite que acopla la primera estación (120, 122) y la segunda estación (124, 126), teniendo el sistema (100) de comunicación un retardo de propagación significativo entre la primera estación (120, 122) y la segunda estación (124, 126), comprendiendo el procedimiento: medir (730) el parámetro de la señal, en el que la señal se transmite desde la segunda estación (124, 126) hasta la primera estación (120, 122) a través del enlace (116, 118) de satélite; generar (650, 710 a 730, 900, 910, 920) una orden de control en la primera estación (120, 122); y enviar dicha orden de control desde la primera estación (120, 122) hasta la segunda estación (124, 126), en el que dicha generación (650, 710 a 730, 900, 910, 920) de una orden de control genera dicha orden de control como una función de dicho parámetro (730) medido y un nivel (710) deseado para el parámetro; dicha orden de control es también una función de al menos una orden de control previa enviada desde la primera estación (120, 122) hasta la segunda estación (124, 126); y caracterizado porque: cada dicha al menos una orden de control previa es una orden de control pendiente, siendo dichas órdenes de control pendientes órdenes de control que se han enviado por la primera estación (120, 122) pero aún no han alcanzado la segunda estación (124, 126) u órdenes de control cuyos ajustes están propagándose a la primera estación (120, 122) pero aún no se han detectado por la primera estación (120, 122).
Description
Procedimiento y aparato de control de parámetros
predictivos con retardo de bucle.
La presente invención se refiere en general a
sistemas de comunicación de espectro ensanchado, y de forma más
particular, a un procedimiento y aparato para ajustar parámetros de
señal en tales sistemas en presencia del bucle de control o retardo
de trayectoria al detectar el estado de la señal y usar un elemento
controlable para efectuar cambios en el estado detectado. La
invención se refiere además a usar la potencia de transmisión como
un parámetro que se controla para minimizar la interferencia entre
transmisores que operan de forma simultánea y para maximizar la
calidad de comunicaciones individuales.
Se ha desarrollado una variedad de sistemas y
técnicas de comunicaciones de acceso múltiple para transferir
información entre un gran número de usuarios de sistema. Sin
embargo, las técnicas de modulación de espectro ensanchado, tales
como las técnicas de espectro ensanchado de acceso múltiple por
división de código (CDMA), proporcionan ventajas significativas
sobre otros esquemas de modulación, especialmente cuando
proporcionan servicio para un gran número de usuarios de sistema de
comunicación. El uso de técnicas CDMA en sistemas de comunicación
de acceso múltiple se da a conocer en la patente estadounidense nº
4,901,307, expedida el 13 de febrero de 1990, titulada "Spread
Spectrum Multiple Access Communication System Using Satellite Or
Terrestrial Repeaters", y la patente estadounidense nº
5691974, titulada "Method And Apparatus For Using Full Spectrum
Transmitted Power In A Spread Spectrum Communication System For
Tracking Individual Recipient Phase Time And Energy", ambas
transferidas al cesionario de la presente invención.
Estas patentes dan a conocer sistemas de
comunicación en los que un gran número de usuarios de sistema o
unidades de abonado generalmente remotas o móviles ("unidades
móviles") emplean al menos un transceptor para comunicarse con
otras unidades móviles, o usuarios de otros sistemas conectados,
tales como una red telefónica pública conmutada. Las señales de
comunicación se transfieren o bien a través de repetidores de
satélite y pasarelas, o bien directamente a estaciones base
terrestres (a las que a veces se hace referencia también como sitios
de célula o células).
En comunicaciones CDMA, el espectro de
frecuencia puede volver a usarse múltiples veces, permitiendo de
este modo un aumento en el número de unidades móviles. El uso de
CDMA da como resultado una eficacia espectral mucho mayor que la
que puede lograrse usando otras técnicas de acceso múltiple. Sin
embargo, para maximizar la capacidad global del sistema de
comunicación y mantener niveles aceptables de interferencia mutua y
calidad de señal, la potencia de señales transmitida dentro del
sistema debe controlarse para mantener, en un nivel mínimo, la
cantidad de potencia requerida para cualquier enlace de comunicación
dado. Controlando la potencia de señal transmitida en o cerca del
nivel mínimo, se reduce la interferencia con otras unidades
móviles.
En sistemas de comunicación que emplean
satélites, las señales de comunicación experimentan normalmente
desvanecimiento que está caracterizado como Rician. En
consecuencia, la señal recibida está constituida por una componente
directa sumada con múltiples componentes reflejadas que tienen
estadísticas de desvanecimiento Rayleigh. La proporción de potencia
entre la componente directa y las componentes reflejadas es
normalmente del orden de 6 a 10 dB, dependiendo de las
características de la antena de unidad móvil y el entorno en el que
opera la unidad móvil.
Al contrario que los sistemas de comunicación
por satélite, las señales de comunicación en sistemas de
comunicación terrestres experimentan normalmente desvanecimiento de
señal que normalmente está constituido sólo por las componentes
reflejadas, o de Rayleigh, sin una componente directa. De ese modo,
las señales de comunicación terrestres experimentan un entorno de
desvanecimiento más severo que las señales de comunicación por
satélite en las que el desvanecimiento Rician es la característica
de desvanecimiento dominante.
El desvanecimiento Rayleigh en el sistema de
comunicación terrestre está causado porque las señales de
comunicación se reflejan a partir de muchas características
diferentes del entorno físico. Como resultado, una señal llega casi
de forma simultánea a un receptor de unidad móvil a partir de muchas
direcciones con retardos de transmisión diferentes. En las bandas
de frecuencia UHF normalmente empleadas por comunicaciones de radio
móvil que incluyen las de sistemas de teléfono móvil celular,
pueden producirse diferencias de fase significativas en las señales
que recorren diferentes trayectorias. La posibilidad de suma
destructiva de las señales puede dar como resultado
desvanecimientos profundos ocasionales.
Para proporcionar un canal bidireccional
simultáneo para permitir que ambos sentidos de una conversación
estén activos de forma simultánea, tal como el proporcionado por el
sistema de teléfono cableado convencional, se usa una banda de
frecuencia para un enlace directo o saliente, (es decir, transmisión
desde la pasarela o transmisor de sitio de célula hasta el receptor
de unidad móvil), y una banda de frecuencia diferente se utiliza
para el enlace inverso o entrante, (es decir, transmisión desde el
transmisor de unidad móvil hasta la pasarela o receptor de sitio de
célula). Esta separación de banda de frecuencia permite a un
receptor y transmisor de unidad móvil estar activo de forma
simultánea sin realimentación o interferencia del transmisor al
receptor.
Sin embargo, el uso de bandas de frecuencia
diferentes tiene implicaciones significativas para el control de
potencia. El uso de bandas de frecuencia diferentes provoca que el
desvanecimiento multitrayectoria sean procesos independientes para
los enlaces directo e inverso. No puede simplemente medirse la
pérdida de trayectoria de enlace directo y asumirse que la misma
pérdida de trayectoria está presente en el enlace inverso.
Además, en un sistema de teléfono móvil celular
el teléfono móvil puede soportar comunicaciones a través de
múltiples sitios de célula como se da a conocer en la patente
estadounidense nº 5 101 501, titulada "Method And System For
Providing A Soft Handoff In Communications In A CDMA Cellular
Telephone System". En comunicaciones con múltiples sitios de
célula, la unidad móvil y los sitios de célula incluyen un esquema
de receptor múltiple como se da a conocer en la solicitud que acaba
de mencionarse y se detalla adicionalmente en la patente
estadounidense nº 5 109 390, titulada "Diversity Receiver In A
CDMA Cellular Telephone System".
Un procedimiento de control de potencia es hacer
que o bien la unidad móvil o bien la pasarela midan primero el
nivel de potencia de una señal recibida. Esta medición de potencia
se usa, junto con un conocimiento de niveles de potencia de
transmisión de enlace descendente de transpondedor para cada
satélite que se está usando y un conocimiento de sensibilidad de
receptor de pasarela y unidad móvil, para estimar la pérdida de
trayectoria para cada canal de la unidad móvil. O bien la estación
base o bien el transceptor de unidad móvil pueden determinar
entonces la potencia apropiada que va a usarse para transmisiones de
señal a la unidad móvil, teniendo en cuenta la estimación de
pérdida de trayectoria, una tasa de transmisión de datos
transmitidos, y una sensibilidad de receptor de satélite. En el
caso de la unidad móvil, puede hacerse una solicitud para más o
menos potencia en respuesta a tales mediciones y determinaciones.
Al mismo tiempo, la pasarela puede aumentar o disminuir la potencia
en respuesta a tales solicitudes, o en respuesta a sus propias
mediciones.
Las señales transmitidas por la unidad móvil al
satélite se retransmiten por el satélite a la pasarela y en general
sobre un sistema de control de sistema de comunicación. La pasarela
o el sistema de control mide la potencia de señal recibida a partir
de las señales transmitidas. La pasarela determina entonces la
desviación en el nivel de potencia recibido a partir de un mínimo
que es necesario para mantener el nivel de comunicaciones deseado.
Preferentemente, el nivel mínimo de potencia deseado es aquel nivel
de potencia necesario para mantener comunicaciones de calidad a la
vez que se reduce la interferencia de sistema.
La pasarela transmite entonces una señal de
orden de control de potencia a la unidad móvil para ajustar o
"dar ajuste fino a" la potencia de transmisión de la unidad
móvil. Esta señal de orden se usa por la unidad móvil para cambiar
el nivel de potencia de transmisión más cerca del nivel mínimo
requerido para mantener las comunicaciones deseadas. Al cambiar las
condiciones de canal, debido normalmente a movimiento de la unidad
móvil, o satélite, la unidad móvil responde a las órdenes de control
de la pasarela para ajustar de forma continua el nivel de potencia
de transmisión para mantener un nivel de potencia apropiado.
En esta configuración, se hace referencia a las
órdenes de control a partir de la pasarela como realimentación de
control de potencia. La realimentación de control de potencia a
partir de la pasarela es generalmente bastante lenta debido a los
retardos de propagación de ida y vuelta a través de los satélites.
Un retardo de propagación unidireccional que emplea una órbita de
satélite OTB típica (879 millas) es del orden de 9 a 26 ms. De ese
modo, una orden de control de potencia a partir de la pasarela puede
alcanzar la unidad móvil hasta 26 ms después de que se enviara. De
forma similar, un cambio en la potencia transmitida hecho por la
unidad móvil en respuesta a la orden de control de potencia se
detecta por la pasarela hasta 26 ms después de que se hiciera el
cambio. El retardo de propagación de ida y vuelta total en este
sistema es del orden de 18 a 53 ms. De ese modo, pueden transcurrir
hasta 53 ms de retardo entre el tiempo en que se envía una orden de
control de potencia por la pasarela y el tiempo en que la respuesta
(es decir, el cambio en el nivel de potencia provocado por esa
orden de control de potencia) se detecta de vuelta en la
pasarela.
pasarela.
De ese modo, una orden de control de potencia de
transmisión experimenta el retardo de propagación de ida y vuelta,
así como retardos de procesamiento típicos, antes de que los
resultados de esa orden puedan detectarse por la unidad de
medición. Desafortunadamente, en particular donde el retardo de
propagación es grande, no se producirá un ajuste en la potencia de
transmisión en respuesta a la orden de control de potencia hecha
por la unidad móvil y se detectará por la pasarela antes de la
próxima vez que la potencia recibida se mida en la pasarela. Esto
da como resultado que otra orden de control de potencia esté
enviándose para ajustar la potencia de transmisión sin el beneficio
de que se haya implementado la orden de control de potencia previa.
De hecho, dependiendo del retardo de propagación y el tiempo de
iteración de bucle de control de potencia, varias órdenes de
control de potencia pueden estar pendientes o "propagándose"
antes de que la unidad móvil y los resultados detectados por la
pasarela respondan a la primera orden de control de potencia. Como
resultado, la potencia de transmisión oscila en torno a un punto de
ajuste al que se hace referencia como un "ciclo límite". Esto
es, la potencia de transmisión rebasa o no llega a la cantidad
deseada debido a retardos en la llegada e implementación de
órdenes.
Una posible solución a este problema es
simplemente aumentar el tiempo de iteración de bucle de control de
potencia para que se asemeje más a los retardos de propagación y
procesamiento. Sin embargo, el impacto de desvanecimiento rápido y
obstrucciones de señal repentinas experimentadas por las señales de
comunicación requieren tiempos de iteración cortos para prevenir la
pérdida de señal repentina. Como resultado, la potencia de
transmisión puede de forma repentina, e innecesaria, aumentarse,
dando como resultado potencia desperdiciada e interferencia de
sistema aumentada.
El documento XP-000736745
describe control de potencia de bucle de control predictivo para
sistemas CDMA móviles. La potencia de transmisor se ajusta en la
estación móvil usando una función de un multiplicador de control de
potencia (que se calcula en la estación móvil según el multiplicador
de control de potencia previo) y un bit de control de potencia (que
se ha transmitido desde una estación base).
El documento
US-A-5 542 111 describe un
procedimiento para el control de potencia de transmisión de una
estación móvil.
Lo que se necesita es un procedimiento y un
aparato que responda rápidamente a cambios en potencia de señal de
transmisión, u otros parámetros de señal, requisitos, y contrarreste
el impacto de retardos de propagación y procesamiento asociados con
órdenes de control correspondientes. Es deseable que tal
procedimiento y aparato requieran poca complejidad, estructura de
control, o cambios de protocolo adicionales en las pasarelas.
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Las realizaciones de la presente invención se
dirigen hacia un procedimiento y aparato útil para ajustar
parámetros de señal, preferentemente potencia de señal de
transmisión, en un sistema de comunicación. En particular, se
dirigen hacia un aparato y procedimiento para ajustar potencia de
transmisión, u otras condiciones de funcionamiento, en sistemas de
comunicaciones, tales como aquéllos que emplean satélites, que
experimentan retardos de propagación de señal significativos. Las
realizaciones de la presente invención contrarrestan el impacto de
los retardos de propagación asociados con órdenes de control de
potencia enviadas por una pasarela a una unidad móvil realizando un
seguimiento de las órdenes de control de potencia que se han enviado
previamente a la unidad móvil y cuyo efecto sobre la potencia de
señal de transmisión no se ha detectado aún en la pasarela.
En una realización de la presente invención, un
bucle de control de potencia ubicado en la pasarela determina un
nivel de potencia recibido de una señal transmitida desde la unidad
móvil. El bucle de control de potencia compara el nivel de potencia
recibido con un nivel de potencia deseado. Si el nivel de potencia
recibido es menor que el nivel de potencia deseado, se envía una
orden de control de potencia ordenando a la unidad móvil aumentar
su potencia de transmisión. Si el nivel de potencia recibido es
superior al nivel de potencia deseado, una orden de control de
potencia se envía ordenando a la unidad móvil disminuir su potencia
de transmisión.
Debido a retardos de propagación que surgen de
la distancia entre la pasarela y el móvil, especialmente en
sistemas de comunicación basados en satélite, varias órdenes de
control de potencia, o sus respuestas asociadas, pueden estar en
tránsito entre la pasarela y la unidad móvil. Un primer conjunto de
órdenes de control de potencia incluye órdenes de control de
potencia que se están propagando a lo largo de un enlace directo del
sistema de comunicación y aún no han alcanzado la unidad móvil. La
unidad móvil no ha respondido al primer conjunto de órdenes de
control de potencia ajustando su potencia de transmisión porque las
órdenes de control de potencia no se han recibido.
Un segundo conjunto de órdenes de control de
potencia incluye órdenes de control de potencia cuyos efectos (es
decir, señales con niveles de potencia ajustados) se están
propagando a lo largo de un enlace inverso del sistema de
comunicación y aún no han alcanzado una pasarela. La unidad móvil ha
recibido y respondido a estas órdenes de control de potencia, pero
sus correspondientes ajustes en el nivel de potencia de transmisión
no han alcanzado la pasarela para su detección.
Una de las características de la presente
invención es realizar el seguimiento tanto del primer conjunto de
órdenes de control de potencia (es decir, aquellas que se propagan a
lo largo del enlace directo que no han alcanzado al usuario de
móvil) como el segundo conjunto de órdenes de control de potencia
(es decir, aquellas cuyos ajustes se están propagando a lo largo
del enlace inverso y cuyos ajustes aún no se han detectado por la
pasarela) como un conjunto de órdenes de control de potencia
"pendientes". Las órdenes de control de potencia pendientes se
usan mediante el bucle de control de potencia para determinar nuevas
órdenes de control de potencia. De forma específica, las órdenes de
control de potencia pendientes se añaden al nivel de potencia
recibido antes de compararlo con el nivel de potencia deseado. De
esta forma, las órdenes de control de potencia pendientes se toman
en consideración en determinaciones posteriores de nuevas órdenes de
control de potencia. Esto reduce las oscilaciones, a las que se
hace referencia como "ciclos límite" de la potencia de
transmisión en torno al nivel de potencia deseado.
Otra característica de realizaciones de la
invención es que no requieren complejidad adicional, estructura de
control adicional, o cambios en el protocolo de orden de control de
potencia de sistemas de comunicación convencionales. Además, esta
técnica proporciona mejoras similares para sistemas que emplean un
protocolo de orden de control de potencia
multi-bit. De ese modo, no se requieren cambios en
el protocolo de orden de control de potencia. Además, pueden
incorporarse realizaciones de la invención a bucles de control de
potencia convencionales con sólo alteraciones menores.
Las características, objetivos, y ventajas de
realizaciones de la invención serán más aparentes a partir de la
descripción detallada expuesta a continuación cuando se tomen en
conjunción con los dibujos en los que caracteres de referencia
similares identifican de forma correspondiente en todos y en los
que:
la figura 1 ilustra un sistema de comunicación
inalámbrico típico en el que pueden usarse realizaciones de la
presente invención;
la figura 2 ilustra un aparato transceptor
ejemplar para su uso por un usuario de móvil;
la figura 3 ilustra un aparato de transmisión y
recepción ejemplar para su uso en una pasarela;
la figura 4 ilustra una transmisión de enlace
directo y una de enlace inverso entre una pasarela y un usuario de
móvil;
la figura 5 ilustra el sincronismo de una orden
de control de potencia a lo largo de un enlace directo y un enlace
inverso de un sistema de comunicación;
la figura 6 ilustra un bucle de control de
potencia;
la figura 7 ilustra un compensador convencional
usado en bucles de control de potencia;
la figura 8 ilustra un problema de ciclo límite
del compensador convencional;
la figura 9 ilustra un compensador para su uso
en bucles de control de potencia;
la figura 10 ilustra una respuesta del
compensador mejorada que incluye una reducción en el ciclo
límite;
la figura 11 es un diagrama de flujo que ilustra
el funcionamiento de la presente invención; y
la figura 12 es un diagrama de flujo que ilustra
el funcionamiento del compensador en más detalle.
Las realizaciones de la invención son adecuadas
en particular para su uso en sistemas de comunicaciones que emplean
satélites de órbita baja terrestre (LEO). Sin embargo, como es
evidente para un experto en la técnica pertinente, el concepto de
la presente invención puede aplicarse también a sistemas de satélite
que no se utilizan para fines de comunicaciones. Las realizaciones
son aplicables también a sistemas de satélite en los que los
satélites recorren órbitas no LEO, o a sistemas de repetidor no
satélite, si hay un retardo de propagación de las señales
suficientemente grande.
La realización preferida de la invención se
analiza en detalle a continuación. Aunque se analizan etapas,
configuraciones y disposiciones específicas, debería entenderse que
esto se hace sólo con fines ilustrativos. Un experto en la técnica
pertinente reconocerá que pueden usarse otras etapas,
configuraciones y disposiciones. Las realizaciones podrían
encontrar uso en una variedad de sistemas de comunicación e
información inalámbricos, que incluyen aquellos previstos para
determinación de posición, y sistemas de teléfono celular de
satélite y terrestre. Una aplicación preferida es en sistemas de
comunicación de espectro ensanchado inalámbricos CDMA para servicio
de teléfono móvil o portátil.
Un sistema de comunicación inalámbrico ejemplar
en el que son útiles realizaciones de la invención, se ilustra en
la figura 1. Se contempla que este sistema de comunicación usa
señales de comunicación de tipo CDMA, pero esto no se requiere. En
una parte de un sistema 100 de comunicación ilustrado en la figura
1, se muestran una estación 112 base, dos satélites 116 y 118, y
dos pasarelas o centros 120 y 122 asociados para efectuar
comunicaciones con dos unidades 124 y 126 móviles remotas.
Normalmente, las estaciones base y los satélites/pasarelas son
componentes de sistemas de comunicación separados, a las que se hace
referencia como que están basadas en satélite y tierra, aunque esto
no es necesario. El número total de estaciones base, pasarelas y
satélites en tales sistemas depende de la capacidad del sistema
deseado y otros factores bien entendidos en la técnica.
Las unidades 124 y 126 móviles incluyen cada una
un dispositivo de comunicación inalámbrica tal como, pero no
limitado a, un teléfono celular, un dispositivo de transferencia o
transceptor de datos (por ejemplo, ordenadores, asistentes de datos
personales, facsímile), o un receptor de radiomensajería o
determinación de posición, y puede llevarse en mano o montarse en
un vehículo según se desee. En la presente memoria, las unidades
móviles se ilustran como teléfonos que pueden llevarse en mano. Sin
embargo, se entiende también que las enseñanzas de la invención
pueden aplicarse a unidades fijas u otros tipos de terminales en los
que se desee servicio inalámbrico remoto, incluyendo ubicaciones
"interiores" así como "al aire libre".
Los términos estación base, pasarela, centro y
estación fija se usan a veces de forma intercambiable en la
técnica, entendiendo en general por pasarelas como que comprenden
estaciones base especializadas que dirigen las comunicaciones a
través de satélites. Se hace referencia también a las unidades
móviles como unidades de abonado, terminales de usuario, estaciones
móviles, o simplemente "usuarios", "móviles", o
"abonados" en algunos sistemas de comunicación, dependiendo de
las preferencias.
En general, los haces a partir de los satélites
116 y 118 cubren zonas geográficas diferentes en patrones
predefinidos. Pueden dirigirse haces a frecuencias diferentes, a las
que también se hace referencia como canales CDMA o "subhaces",
para superponer la misma región. Se entiende también fácilmente por
los expertos en la técnica que una cobertura del haz o zonas de
servicio para múltiples satélites, o estaciones base celulares,
pueden diseñarse para superponerse completamente o parcialmente en
una región dada dependiendo del diseño del sistema de comunicación
y el tipo de servicio que se está ofreciendo, y si se está
consiguiendo diversidad espacial. Por ejemplo, cada uno puede
proporcionar servicio a diferentes conjuntos de usuarios con
características diferentes en frecuencias diferentes, o una unidad
móvil dada puede usar frecuencias múltiples y/o proveedores de
servicio múltiples, cada uno con cobertura geofísica en
superposición.
Una variedad de sistemas de comunicación de
múltiples satélites se han propuesto con un sistema ejemplar que
emplea del orden de 48 o más satélites, que recorren ocho planos
orbitales diferentes en órbitas LEO para dar servicio a un gran
número de unidades móviles. Sin embargo, los expertos en la técnica
entenderán fácilmente cómo pueden aplicarse las enseñanzas de la
presente invención a una variedad de configuraciones de pasarela y
sistema de satélite, que incluyen otras constelaciones y distancias
orbitales. Al mismo tiempo, las realizaciones son igualmente
aplicables a sistemas basados en tierra de diversas configuraciones
de estación base.
En la figura 1, algunas trayectorias de señal
posibles se ilustran para comunicaciones que se establecen entre
las unidades 124 y 126 móviles y la estación 112 base, o a través de
los satélites 116 y 118, con las pasarelas 120 y 122. Los enlaces
de comunicación estación base-unidad móvil se
ilustran mediante líneas 130 y 132. Los enlaces de comunicación
satélite-unidad móvil entre los satélites 116 y 118,
y las unidades 124 y 126 móviles se ilustran mediante líneas 140,
142, y 144. Los enlaces de comunicación
pasarela-satélite, entre las pasarelas 120 y 122 y
los satélites 116 y 118, se ilustran mediante líneas 146, 148, 150,
y 152. Las pasarelas 120 y 122, y la estación 112 base, pueden
usarse como parte de sistemas de comunicación unidireccionales o
bidireccionales o simplemente para transferir mensajes o datos a
unidades 124 y 126 móviles.
Un transceptor 200 ejemplar para su uso en una
unidad 124, 126 móvil se ilustra en la figura 2. El transceptor 200
usa al menos una antena 210 para recibir señales de comunicación que
se transfieren a un receptor 214 analógico, donde se convierten de
forma descendente, se amplifican, y se digitalizan. Un elemento 212
duplexor se usa normalmente para permitir que la misma antena de
servicio tanto a funciones de transmisión como de recepción. Sin
embargo, algunos sistemas emplean antenas separadas para operar a
frecuencias de transmisión y recepción diferentes.
Las señales de comunicación digitales emitidas
como salida por el receptor 214 analógico se transfieren a al menos
un receptor 216A de datos digitales y al menos un receptor 218
buscador digital. Pueden usarse receptores 216B a 216N de datos
digitales adicionales para obtener niveles deseados de diversidad de
señal, dependiendo del nivel aceptable de complejidad de unidad,
como es evidente para un experto en la técnica pertinente.
Al menos un procesador 220 de control de unidad
móvil se acopla a receptores 216A a 216N de datos digitales y al
receptor 218 buscador. El procesador 220 de control proporciona,
entre otras funciones, procesamiento de señal básica, sincronismo,
control o coordinación de potencia y traspaso, y selección de
frecuencia usada para portadoras de señal. Otra función de control
básica realizada con frecuencia por el procesador 220 de control es
la selección o manipulación de secuencias de código PN o funciones
ortogonales que van a usarse para procesar formas de onda de señal
de comunicación. El procesamiento de señal mediante el procesador
220 de control puede incluir una determinación de intensidad de
señal relativa y cálculo de diversos parámetros de señal
relacionados. Tales cálculos de parámetros de señal, tal como
sincronismo y frecuencia pueden incluir el uso de circuitería
adicional o separada dedicada para proporcionar eficacia o velocidad
aumentada en mediciones o asignación de control de recursos de
procesamiento mejorada.
Las salidas de receptores 216A a 216N de datos
digitales se acoplan a circuitería 222 de banda base digital dentro
de la unidad móvil. La circuitería 222 de banda base digital de
usuario comprende elementos de procesamiento y presentación usados
para transferir información a y desde un usuario de unidad móvil.
Esto es, elementos de almacenamiento de señal o datos, tales como
transitorio o memoria digital a largo plazo; dispositivos de
entrada y salida tales como pantallas de visualización, altavoces,
terminales de teclado, y microteléfonos; elementos A/D,
vocóders y otros elementos de procesamiento de de voz y señal
analógica, etc., todos forman parte de la circuitería 222 de banda
base digital del usuario usando elementos bien conocidos en la
técnica. Si se emplea procesamiento de señal de diversidad, la
circuitería 222 de banda base digital del usuario puede comprender
un combinador y descodificador de diversidad. Algunos de estos
elementos pueden funcionar también bajo el control de, o en
comunicación con, el procesador 220 de control.
Cuando se preparan voz u otros datos como señal
de comunicaciones o mensaje de salida que se origina con la unidad
móvil, la circuitería 222 de banda base digital de usuario se usa
para recibir, almacenar, procesar, y de otro modo preparar los
datos para transmisión deseados. La circuitería 222 de banda base
digital de usuario proporciona estos datos a un modulador 226 de
transmisión que opera bajo el control del procesador 220 de
control. La salida del modulador 226 de transmisión se transfiere a
un controlador 228 de potencia que proporciona control de potencia
de salida a un amplificador 230 de potencia de transmisión para
transmisión final de la señal de salida desde la antena 210 hasta
una pasarela.
La unidad 124, 126 móvil puede emplear también
uno o más elementos de corrección previa (no mostrados), según se
desee, en la trayectoria de transmisión para ajustar la frecuencia
de señales salientes. Esto puede conseguirse usando una o una
variedad de técnicas bien conocidas. La unidad 200 móvil puede
emplear también un elemento de corrección previa en la trayectoria
de transmisión para ajustar el sincronismo de señales salientes,
usando técnicas bien conocidas de añadir o sustraer retardo en la
forma de onda de transmisión.
Información o datos correspondientes a uno o más
parámetros de señal medidos para las señales de comunicaciones
recibidas, o una o más señales de recurso compartido, pueden
enviarse a la pasarela usando una variedad de técnicas conocidas en
la técnica. Por ejemplo, la información puede transferirse como una
señal de información separada o adjuntarse a otros mensajes
preparados por la circuitería 222 de banda base digital de usuario.
De forma alternativa, la información puede insertarse como bits de
control predeterminados mediante el modulador 226 de transmisión o
controlador 228 de potencia de transmisión bajo el control del
procesador 220 de control. Véanse por ejemplo las patentes
estadounidenses nº. 5.383.219, titulada "Fast Forward Link
Power Control In A Code Division Multiple Access System"
expedida el 17 de enero de 1995; 5.396.516, titulada "Method
And System For The Dynamic Modification Of Control Parameters In A
Transmitter Power Control System", expedida el 7 de marzo de
1995; y 5.267.262, titulada "Transmitter Power Control
System" expedida el 30 de noviembre de 1993.
Los receptores 216A a N digitales y el receptor
218 buscador se configuran con elementos de correlación de señal
para demodular y realizar el seguimiento de señales específicas. El
receptor 218 buscador se usa para buscar señales piloto, u otras
señales intensas de patrón relativamente fijo, mientras que los
receptores 216A a N digitales se usan para demodular otras señales
asociadas con señales piloto detectadas. En consecuencia, las
salidas de estas unidades pueden monitorizarse para determinar la
energía en, o frecuencia de, la señal piloto u otras señales. Estos
receptores emplean también elementos de seguimiento en frecuencia
que pueden monitorizarse para proporcionar información de
sincronismo y de frecuencia actual al procesador 220 de control
para las señales que se están demodulando.
Un aparato 300 de transmisión y recepción
ejemplar para su uso en las pasarelas 120 y 122 se ilustra en la
figura 3. La parte de pasarela 120, 122 ilustrada en la figura 3
tiene uno o más receptores 314 analógicos conectados a una antena
310 para recibir señales de comunicación que entonces se convierten
de forma descendente, se amplifican, y se digitalizan usando
diversos esquemas bien conocidos en la técnica. Múltiples antenas
310 se usan en algunos sistemas de comunicación. La salida de
señales digitalizadas mediante el receptor 314 analógico se
proporciona como entradas a al menos un módulo receptor digital,
indicado en general por líneas discontinuas en 324.
Cada módulo 324 receptor digital corresponde a
elementos de procesamiento de señal usados para gestionar
comunicaciones entre una pasarela 120, 122 y una unidad 124, 126
móvil, aunque se conocen ciertas variaciones en la técnica. Un
receptor 314 analógico puede proporcionar entradas para muchos
módulos 324 receptores digitales, y un número de tales módulos se
usan normalmente en las pasarelas 120, 122 para alojar todos los
haces del satélite y señales en modo diversidad posibles que se
están manejando en cualquier tiempo dado. Cada módulo 324 receptor
digital tiene uno o más receptores 316 de datos digitales y un
receptor 318 buscador. El receptor 318 buscador busca en general
modos de diversidad apropiados de señales diferentes a las señales
piloto. Donde se implemente en el sistema de comunicación, se usan
múltiples receptores 316A a 316N de datos digitales para recepción
de señal de diversidad.
Las salidas de receptores 316 de datos digitales
se proporcionan a elementos 322 de procesamiento de banda base
subsiguientes que comprenden un aparato bien conocido en la técnica
y no ilustrado en más detalle en la presente memoria. El aparato de
banda base ejemplar incluye combinadores y descodificadores de
diversidad para combinar señales multitrayectoria en una salida
para cada abonado. El aparato de banda base ejemplar también
incluye circuitos de interconexión para proporcionar datos de
salida, normalmente a una red o conmutador digital.
En el lado de entrada, una variedad de otros
elementos conocidos tales como, pero no limitado a, vocóders,
módems de datos, y componentes de conmutación y almacenamiento de
datos digitales pueden formar una parte de los elementos 322 de
procesamiento de banda base. Estos elementos operan para procesar,
controlar, o dirigir la transferencia de señales de voz y datos a
uno o más módulos 334 de transmisión.
Se acopla cada una de las señales que va a ser
transmitida a las unidades móviles a uno o más módulos 334 de
transmisión apropiados. Una pasarela típica usa un número de tales
módulos 334 de transmisión para proporcionar servicio a muchas
unidades 124, 126 móviles a la vez, y para varios satélites y haces
a la vez. El número de módulos 334 de transmisión usado por la
pasarela 120, 122 se determina mediante factores bien conocidos en
la técnica, que incluyen complejidad de sistema, número de satélites
a la vista, capacidad de abonado, grado de diversidad elegido, y
similares.
Cada módulo 334 de transmisión incluye un
modulador 326 de transmisión cuyo espectro ensanchado modula datos
para su transmisión. El modulador 326 de transmisión tiene una
salida acoplada a un controlador 328 de potencia de transmisión
digital, que controla la potencia de transmisión usada para la señal
digital saliente. El controlador 328 de potencia de transmisión
digital aplica un nivel mínimo de potencia para fines de reducción
de interferencias y asignación de recursos, pero aplica niveles de
potencia apropiados cuando se necesita para compensar para
atenuación en la trayectoria de transmisión y otras características
de transferencia de trayectoria. El modulador 326 de transmisión
usa al menos un generador 332 PN para ensanchar las señales. Esta
generación de código puede formar también una parte funcional de
uno o más procesadores de control o elementos de almacenamiento
usados en la pasarela 120, 122.
La salida del controlador 328 de potencia de
transmisión se transfiere a un sumador 336 donde se suma con las
salidas de otros circuitos de control de potencia de transmisión.
Aquellas salidas son señales para transmisión a otras unidades 124,
126 móviles a la misma frecuencia y dentro del mismo haz que la
salida de controlador 328 de potencia de transmisión. La salida del
sumador 336 se proporciona a un transmisor 338 analógico para
conversión digital-a-analógica,
conversión a la frecuencia portadora de RF apropiada, amplificación
y salida adicionales a una o más antenas 340 para radiar a las
unidades 124, 126 móviles. Las antenas 310 y 340 pueden ser las
mismas antenas dependiendo de la complejidad y configuración del
sistema.
Como en el caso de la unidad 124, 126 móvil, uno
o más elementos de corrección previa o correctores previos pueden
disponerse en la trayectoria de transmisión para ajustar la
frecuencia de salida basándose en efecto Doppler conocido para el
enlace a través del que se establece la comunicación. Técnicas o
elementos usados para ajustar la frecuencia de señales antes de su
transmisión se conocen bien en la técnica. Además, el mismo u otro
corrector previo puede operar para ajustar el sincronismo de salida
basándose en código Doppler y retardo de propagación conocidos para
el enlace a través del que se establece la comunicación. Técnicas o
elementos usados para ajustar el sincronismo de señales antes de su
transmisión también se conocen bien en la técnica.
Al menos un procesador 320 de control de
pasarela se acopla a unos módulos 324 de receptor, módulos 334 de
transmisión, y circuitería 322 de banda base; estas unidades pueden
estar separadas físicamente entre sí. El procesador 320 de control
proporciona señales de orden y control para efectuar funciones tales
como, pero no limitadas a, procesamiento de señal, generación de
señal de sincronismo, control de potencia, control de traspaso,
combinación de diversidad, e interconexión de sistema. Además, el
procesador 320 de control asigna códigos de ensanchamiento PN,
secuencias de código ortogonales, y transmisores y receptores
específicos para su uso en comunicaciones de abonado.
El procesador 320 de control también controla la
generación y potencia de señales de canal de radiomensajería, de
sincronización, de piloto y su acoplamiento al controlador 328 de
potencia de transmisión. El canal piloto es simplemente una señal
que no se modula mediante datos, y puede usar una entrada tipo
estructura marco no variable o patrón repetitivo invariable al
modulador 326 de transmisión, transmitiendo de forma eficaz sólo
los códigos de ensanchamiento PN aplicados a partir del generador
332 PN.
Aunque el procesador 320 de control puede
acoplarse directamente a los elementos de un módulo, tal como el
módulo 324 de transmisión o módulo 334 de recepción, cada módulo
comprende en general un procesador específico de módulo, tal como
el procesador 330 de transmisión o procesador 321 de recepción, que
controla los elementos de ese módulo. De ese modo, en una
realización preferida, el procesador 320 de control se acopla al
procesador 330 de transmisión y procesador 321 de recepción, como
se muestra en la figura 3. De esta forma un único procesador 320 de
control puede controlar las operaciones de un gran número de módulos
y recursos de forma más eficaz. El procesador 330 de transmisión
controla la generación de, y potencia de señal para, la señales de
radiomensajería, piloto, sincronización, y señales de canal de
tráfico, y sus respectivos acoplamientos al controlador 328 de
potencia. El procesador 321 receptor controla la búsqueda, códigos
de ensanchamiento PN para demodulación y monitorización de potencia
recibida.
Como se analizó anteriormente para el terminal
de usuario, un detector 323 de potencia recibida puede usarse para
detectar la potencia en la señal como determine el receptor 314
analógico, o monitorizando la energía en las salidas de receptores
316 digitales. Esta información se proporciona al controlador 328 de
potencia de transmisión para ajustar la potencia de salida como
parte de un bucle de control de potencia como se analiza en más
detalle a continuación. Esta información puede también
proporcionarse al procesador 321 receptor o procesador 320 de
control según se desee. Esta información puede también estar
incorporada como una función en el procesador 321 de recepción.
Para ciertas operaciones, tal como control de
potencia de recurso compartido, las pasarelas 120 y 122 reciben
información tal como intensidad de señal recibida, mediciones de
frecuencia, u otros parámetros de señal recibida de las unidades
móviles en las señales de comunicación. Esta información puede
obtenerse a partir de las salidas demoduladas de receptores 316 de
datos mediante los procesadores 321 de recepción. De forma
alternativa, esta información puede detectarse como que se produce
en ubicaciones predefinidas en las señales que se están
monitorizando por el procesador 320 de control, o procesadores 321
de recepción, y transfiriéndose al procesador 320 de control. El
procesador 320 de control puede usar esta información para controlar
el sincronismo y frecuencia, así como potencia de salida, de
señales que se están transmitiendo y procesando usando controladores
328 de potencia de transmisión y transmisor 338 analógico.
Durante el funcionamiento de la parte de un
sistema 100 de comunicación, una señal s(t) de comunicación,
a la que se hace referencia como una señal de enlace directo, se
transmite mediante una pasarela (120, 122) a una unidad (124, 126)
móvil usando una frecuencia portadora generada mediante la pasarela
de A0. La señal de enlace directo experimenta retardos de tiempo,
un retardo de propagación, desplazamientos de frecuencia debido a
efecto Doppler, y otros efectos. La señal de enlace directo
experimenta estos efectos primero, mientras se transmite de una
pasarela a los satélites (es decir, sobre una parte de enlace
ascendente de la señal de enlace directo), y segundo, cuando se
transmite de satélites a unidades móviles (es decir, sobre una parte
de enlace descendente de la señal de enlace directo). Una vez se
recibe la señal, hay un retardo adicional al enviar una señal de
enlace inverso o de retorno, un retardo de propagación, y efecto
Doppler en la transmisión de la unidad móvil al satélite (es decir,
sobre una parte de enlace ascendente de la señal de enlace inverso)
y de nuevo del satélite a la pasarela (es decir, sobre una parte de
enlace descendente de la señal de enlace inverso).
La figura 4 ilustra las diversas señales
transmitidas en el sistema 100 de comunicación que emplea uno o más
repetidores 116 de satélite. La pasarela 120 transmite una señal 410
de enlace directo a la unidad 124 móvil a través del repetidor 116
de satélite. La señal 410 de enlace directo se compone de una parte
412 de enlace ascendente desde la pasarela 120 al repetidor 116 de
satélite y una parte 414 de enlace descendente desde el repetidor
116 de satélite a la unidad 124 móvil. La unidad 124 móvil transmite
una señal 420 de enlace inverso a la pasarela 120 a través del
repetidor 116 de satélite. La señal 420 de enlace inverso se compone
de una parte 422 de enlace ascendente desde la unidad 124 móvil al
repetidor 116 de satélite y una parte 424 de enlace descendente
desde el repetidor 116 de satélite a la pasarela 120.
La figura 5 es una ilustración de sincronismo de
una orden de control de potencia transferida sobre el enlace 410
directo y de la respuesta (es decir, cambio correspondiente en el
nivel de potencia de transmisión) de la orden de control de
potencia sobre el enlace 420 inverso. El sincronismo de la orden de
control de potencia enviada por la pasarela 120 a la unidad 124
móvil se analizará a continuación con respecto a la figura 4 y la
figura 5. Cuando la pasarela 120 transmite la orden de control de
potencia sobre la señal 410 de enlace directo al repetidor 116 de
satélite, la orden de control de potencia experimenta un retardo 510
(t_{1}) de propagación sobre la parte 412 de enlace ascendente
como resultado de una distancia entre la pasarela 120 y el
repetidor 116 de satélite. En el repetidor 116 de satélite, la orden
de control de potencia experimenta un retardo 520 (t_{s}) de
procesamiento al procesar el repetidor 116 de satélite la parte 412
de enlace ascendente para transmitir la parte 414 de enlace
descendente a la unidad 124 móvil. Esto es, la orden de control de
potencia experimenta un retardo 520 de procesamiento cuando, por
ejemplo, el satélite realiza conversión en frecuencia o
conformación de haz. A continuación, la orden de control de potencia
experimenta un retardo 530 (t_{2}) de propagación sobre la parte
414 de enlace descendente como resultado de una distancia entre el
repetidor 116 de satélite y la unidad 124 móvil.
En la unidad 124 móvil, se procesa la orden de
control de potencia mediante el procesador 220 de control y el
controlador 228 de potencia de transmisión digital. Como resultado
de este procesamiento, la unidad 124 móvil ajusta una potencia de
transmisión de la señal 420 de enlace inverso. Durante este
procesamiento, la orden de control de potencia experimenta un
retardo 540 (t_{m}) de procesamiento.
En resumen, la orden de control de potencia
experimenta un retardo 545 (t_{directo}) de enlace directo, antes
de que la unidad 124 móvil ajuste el nivel de potencia de
transmisión, que puede expresarse como:
El retardo 545 de enlace directo representa la
cantidad de retardo entre un tiempo en el que la orden de control
de potencia se envía mediante la pasarela 120 y cuando se produce un
ajuste a la potencia de transmisión de la señal 420 de enlace
inverso.
El sincronismo de una respuesta a la orden de
control de potencia realizada por la unidad 124 móvil sobre la
señal 420 de enlace inverso se explicará también con respecto a la
figura 4 y la figura 5. Después de que la unidad 124 móvil ajuste
la potencia de transmisión de la señal 420 de enlace inverso, la
unidad 124 móvil transmite la parte 422 de enlace ascendente al
repetidor 116 de satélite. La respuesta a la orden de control de
potencia (es decir, el cambio en el nivel de potencia de transmisión
para la señal de enlace inverso) experimenta un retardo 550
(t_{3}) de propagación sobre la parte 422 de enlace ascendente
como resultado de una distancia (actual) entre la unidad 124 móvil
y el repetidor 116 de satélite. En el repetidor 116 de satélite, la
respuesta a la orden de control de potencia experimenta un retardo
560 (t_{s}) de procesamiento al procesar el repetidor 116 de
satélite la parte 422 de enlace ascendente para transmitir la parte
424 de enlace descendente a la pasarela 120. A continuación, la
respuesta a la orden de control de potencia experimenta un retardo
570 (t_{4}) de propagación sobre la parte 424 de enlace
descendente como resultado de una distancia entre el repetidor 116
de satélite y la pasarela 120.
En la pasarela 120, la respuesta a la orden de
control de potencia se procesa mediante los receptores 314, 316 y
318 y mediante el procesador 320 de control. Como resultado de este
procesamiento, la pasarela 120 detecta un nivel de potencia
recibido de la señal 420 de enlace inverso y determina una nueva
orden de control de potencia basándose en el nivel de potencia
recibido y un nivel de potencia deseado como se analizó
anteriormente. Durante este procesamiento, la respuesta a la orden
de control de potencia (es decir, nivel de potencia detectado en la
señal de enlace inverso) experimenta un pequeño retardo 580
(t_{g}) de procesamiento.
En resumen, la respuesta a la orden de control
de potencia experimenta un retardo 585 (t_{inverso}) de enlace
inverso expresado como:
\vskip1.000000\baselineskip
El retardo 585 de enlace inverso representa la
cantidad de retardo entre un tiempo en el que la respuesta a la
orden de control de potencia se envía mediante la unidad 124 móvil y
cuando la pasarela 120 detecta la respuesta.
Un retardo 590 (t_{retardo}) total
experimentado entre un tiempo en el que la orden de control de
potencia se envía mediante la pasarela 120 y cuando la pasarela 120
detecta la respuesta a la orden de control de potencia se define
como:
En la práctica, t_{1}, t_{2}, t_{3}, y
t_{4} comprenden la mayoría del retardo 590. En una aplicación de
satélite LEO típica, cada uno de los retardos 545, 585 de
propagación es del orden de 9 a 26 ms. El retardo 590 total es del
orden de 18 a 53 ms. Se hace también referencia al retardo 590 total
como retardo 590 de propagación de ida y vuelta.
En sistemas de comunicación por satélite, las
pasarelas 120 en general tienen una estimación bastante precisa de
los retardos impuestos a las señales que realizan el recorrido entre
las pasarelas 120 y los satélites 116 (es decir, t_{1} y t_{4})
en cualquier tiempo dado debido a los patrones orbitales bien
definidos usados por los satélites 116, y las ubicaciones conocidas
de pasarelas 120 relativas a aquellas órbitas.
La figura 6 muestra un bucle 600 de control de
potencia. El bucle 600 de control de potencia incluye un controlador
610, un primer bloque 620 de retardo, un proceso 630, un segundo
bloque 640 de retardo, un compensador 650, y un tercer bloque 660
de retardo. En una realización de la presente invención, el
controlador 610, ubicado en la unidad 124 móvil, representa las
funciones del bucle de control de potencia en el transceptor 200, en
particular aquellas del procesador 220 de control y controlador 228
de potencia de transmisión digital, como se muestra en la figura 2.
Además, con respecto a esta realización de la presente invención, el
compensador 650, ubicado en la pasarela 120, representa las
funciones del bucle de control de potencia en el procesador 320 de
control, como se muestra en la figura 3.
El funcionamiento del bucle 600 de control de
potencia se analizará en primer lugar con respecto a la figura 6, y
en segundo lugar con respecto a la figura 4 y la figura 5. El
controlador 610 emite como salida una señal 615 (mostrada como
x(t) en la figura 6) a un nivel particular de potencia de
transmisión. En una realización preferida de la presente invención,
la señal 615 representa la parte 422 de enlace ascendente, de la
señal 420 de enlace inverso de la unidad 124 móvil a la pasarela
120. Una señal 615 experimenta un retardo a través del bloque 620
de retardo de \tau_{1}. En esta realización, \tau_{1}
corresponde a una estimación de un retardo 550 de propagación
(mostrado como t_{3} en la figura 5), como se analizó
anteriormente. Como resultado del bloque 620 de retardo, la señal
615 se transforma en una señal 625 (mostrada como
x(t-\tau_{1}) en la figura 6). La señal
625 corresponde a una señal 615 retardada en el tiempo por
\tau_{1}.
En una aplicación de satélite LEO típica, los
retardos 510, 530, 550, y 570 de propagación predominan sobre los
retardos 520, 540, 560, y 580 de procesamiento y, de ese modo, se
ignoran los retardos 520, 540, 560, y 580 de procesamiento. De
forma alternativa, pueden usarse estimaciones precisas de tales
retardos de procesamiento, en caso de conocerse. De ese modo, como
se analizó anteriormente, \tau_{1} se aproxima como t_{3}.
Además, como se analiza a continuación, \tau_{2} se aproxima
como t_{4}, y \tau_{3} se aproxima como t_{1}+t_{2}. Como
es evidente, si los retardos 520, 540, 560, y 580 de procesamiento
son significativos en comparación con los retardos 510, 530, 550, y
570 de propagación, pueden también tenerse en cuenta para
\tau_{1}, \tau_{2}, y \tau_{3}. Para los fines de esta
explicación, "retardo de propagación" incluye también
cualquier retardo de procesamiento.
La señal 625 se recibe por el proceso 630. El
proceso 630 representa la atenuación y otros efectos tales como
desvanecimiento, al propagarse la señal 625 desde la unidad 124
móvil hasta la pasarela 120. En otras palabras, el proceso 630
representa una función de transferencia de la atmósfera/entorno a
través del que pasa la señal 625 al propagarse desde la unidad 124
móvil hasta la pasarela 120 a través del satélite 116. Una señal 635
(mostrada como y(t-\tau_{1}) en la
figura 6) resulta del proceso 630. La señal 635 representa la señal
625 atenuada y desvanecida como es evidente.
A continuación, el bloque 640 de retardo retarda
la señal 635. La señal 635 experimenta un retardo a través del
bloque 640 de retardo de \tau_{2}. En esta realización,
\tau_{2} corresponde a una estimación de retardo de propagación
570 (mostrado como t_{4} en la figura 5) como se analizó
anteriormente. Como resultado de bloque 640 de retardo, la señal
635 se transforma en una señal 645 (mostrada como
y(t-\tau_{1}-\tau_{2})
en la figura 6). La señal 645 corresponde a la señal 635 retardada
en el tiempo por \tau_{2}. El retardo \tau_{2} representa
el retardo de propagación de la parte 424 de enlace descendente de
la señal 420 de enlace inverso como se analizó anteriormente.
La señal 645 representa la señal recibida por la
pasarela 120 al transmitirse desde la unidad 124 móvil. En
particular, la señal 645 representa la señal transmitida por la
unidad 124 móvil después de que se haya retardado en \tau_{1} y
\tau_{2}, y atenuada y desvanecida según el proceso 630.
\newpage
El compensador 650 recibe la señal 645 y
determina un nivel de potencia de la señal 645 según procedimientos
bien conocidos. Como se analizó anteriormente, es deseable que el
nivel de potencia de la señal 645 se corresponda con un nivel
mínimo de potencia deseado. Por ejemplo, si el nivel de potencia de
la señal 645 es inferior al nivel de potencia deseado, entonces el
compensador 650 emite una orden de control de potencia que ordena
al controlador 610 aumentar la potencia de transmisión de la señal
615. Por otra parte, si el nivel de potencia de la señal 645 es
superior al nivel de potencia deseado, entonces el compensador 650
emite una orden de control de potencia que ordena al controlador
610 reducir el nivel de potencia de transmisión de la señal 615.
En una realización preferida de la presente
invención, el compensador 650 emite una orden de control de potencia
de bit único. En otras palabras, el compensador 650 o bien emite
una orden de subir la potencia o una orden de bajar la potencia.
Una explicación general de tal sistema de control de potencia se da
a conocer en la patente estadounidense nº 5.396.516, expedida el 7
de marzo de 1995, titulada "Method And Apparatus For The
Dynamic Modification Of Control Parameters In A Transmitter Power
Control System", transferida al cesionario de la presente
invención. En una realización preferida de la presente invención,
una orden de subir la potencia ordena al controlador 610 aumentar
la potencia de transmisión de la señal 615 en una cantidad fija, por
ejemplo, 1 dB. Una orden de bajar la potencia ordena al controlador
610 disminuir la potencia de transmisión de la señal 615 en una
cantidad fija, por ejemplo, 1 dB. Como es evidente, podrían usarse
cantidades fijas diferentes. Como es evidente también, podrían
implementarse más bits de órdenes de control de potencia lo que
proporcionaría niveles variables de ajustes de control de
potencia.
Además, en una realización preferida de la
presente invención, el compensador 650 emite una orden de subir la
potencia cuando el nivel de potencia de la señal 645 es inferior a
un nivel de potencia deseado. En cualquier otro momento, el
compensador 650 emite una orden de bajar la potencia. Como es
evidente, podrían implementarse niveles adicionales que
proporcionarían una orden de potencia cero cuando el nivel de
potencia recibido de la señal 645 está dentro de un intervalo
específico de niveles de potencia deseados.
En otra realización de la presente invención,
una orden de subir la potencia aumentaría el nivel de potencia de
la señal 615 en una primera cantidad fija y una orden de bajar la
potencia disminuiría el nivel de potencia de la señal 615 en una
segunda cantidad fija, donde la primera cantidad fija es inferior a
la segunda cantidad fija. En esta realización, el bucle 600 de
control de potencia reduciría el nivel de potencia de la señal 615
mucho más rápido de lo que aumentaría el nivel de potencia de la
señal 615. Esta realización responde más rápido a reducir los
niveles de potencia de señales en el sistema de comunicación CDMA,
que, como se analizó anteriormente, reduce una cantidad de
interferencia que experimenta una señal particular cualquiera.
El compensador 650 emite como salida una orden
655 (mostrada como
CMD_{r}(t-\tau_{1}-\tau_{2})
en la figura 6). Como se describió anteriormente con respecto a la
realización preferida de la presente invención, la orden 655 de
control de potencia es o bien una orden de subir la potencia o una
orden de bajar la potencia. La orden 655 de control de potencia se
emite como salida por el compensador 650 en respuesta a la señal 615
que se ha retardado debido a la propagación sobre el enlace 420
inverso en una cantidad igual a \tau_{1}+\tau_{2} (es
decir, el retardo de propagación unidireccional).
La orden 655 de control de potencia se transmite
desde la pasarela 120 hasta la unidad 124 móvil a través del enlace
410 directo. Al propagarse la orden 655 de control de potencia sobre
el enlace 410 directo, la orden 655 de control de potencia
experimenta otro retardo de propagación representado por el bloque
660 de retardo. El bloque 660 de retardo retarda la orden 655 de
control de potencia en una cantidad \tau_{3} que corresponde a
los retardos de propagación tanto sobre la parte 412 de enlace
ascendente como sobre la parte 414 de enlace descendente del enlace
410 directo. En esta realización de la presente invención,
\tau_{3} corresponde a la suma del retardo 510 y el retardo 530
(mostrados en la figura 5 como t_{1} y t_{2}).
La salida del bloque 660 de retardo es una señal
665 (mostrada como CMD_{r}
(t-\tau_{1}-\tau_{2}-\tau_{3})
en la figura 6). La señal 665 representa la orden 655 de control de
potencia retardada por el retardo de propagación entre la pasarela
120 y la unidad 124 móvil. El controlador 610 recibe la señal 665.
La señal 665 representa una orden de control de potencia para el
controlador 610. En una realización preferida de la presente
invención, la señal 665 ordena al controlador 610 o bien aumentar
la potencia de transmisión de la señal 615 en una cantidad fija o
disminuir la potencia de transmisión de la señal 61 en una cantidad
fija. Sin embargo, como se describió anteriormente, la señal 615 ha
experimentado un retardo total de
\tau_{1}+\tau_{2}+\tau_{3} segundos en el bucle 600 de
control de potencia. En otras palabras, han transcurrido
\tau_{1}+\tau_{2}+\tau_{3} segundos entre un tiempo en
el que se transmitió una señal 615 desde la unidad 124 móvil y
cuando la unidad 124 móvil recibe una orden de control de potencia
enviada por el compensador 650 para cambiar un nivel de potencia de
esa señal 615. Cuando \tau1+\tau2+\tau3 es significativamente
grande (por ejemplo, supera el tiempo de iteración de bucle del
controlador 610), el retardo supone un problema significativo para
controlar el nivel de potencia de la señal 615.
En particular, el compensador 650 no detectará
un cambio en el nivel de potencia de la señal 615 en respuesta a
una orden hasta que ha transcurrido una cantidad de tiempo igual a
\tau_{1}+\tau_{2}+\tau_{3}. Si el tiempo de iteración
del compensador 650 es pequeño en comparación con
\tau_{1}+\tau_{2}+\tau_{3}, el compensador 650 habrá
emitido múltiples órdenes 655 de control de potencia antes de que se
detecte como señal 645 cualquiera de la respuestas a aquellas
órdenes 655 de control de potencia. Esto introduce un fenómeno en
el bucle 600 de control de potencia al que se hace referencia como
un ciclo límite.
La figura 7 ilustra en más detalle un
funcionamiento de un compensador 650 convencional. El compensador
650 convencional incluye un umbral 710 de nivel de potencia deseado
(u otro parámetro correspondiente), un detector 730 de nivel de
potencia (parámetro correspondiente), y un comparador 720. El
detector 730 de nivel de potencia determina un nivel de potencia de
la señal 645 según técnicas bien conocidas en sistemas de
comunicación. El comparador 720 determina una diferencia entre el
nivel de potencia de la señal 645 del detector 730 de nivel de
potencia y el umbral 710 de nivel de potencia deseado. El comparador
720 emite como salida una orden de subir la potencia cuando el
nivel de potencia de la señal 645 es inferior al umbral 710 de nivel
de potencia deseado. El comparador 720 emite una orden de bajar la
potencia cuando el nivel de potencia de la señal 645 es superior al
umbral 710 de nivel de potencia
deseado.
deseado.
La figura 8 ilustra el funcionamiento del
compensador 650 convencional. La figura 8 incluye dos gráficas: una
gráfica 810 de potencia recibida y una gráfica 830 de orden de
control de potencia. La gráfica 810 de potencia recibida representa
un nivel 820 de potencia recibido ejemplar de la señal 645 recibida
por el compensador 650 convencional respecto al tiempo. La gráfica
830 de orden de control de potencia representa una orden 840 de
control de potencia emitida como salida mediante el compensador 650
convencional en respuesta al nivel 820 de potencia recibido
respecto al tiempo. Lo siguiente es un análisis del funcionamiento
del compensador 650 convencional en respuesta al nivel 820 de
potencia recibido.
Como se muestra en la figura 8, en el tiempo
t=0, el nivel 820 de potencia recibido es -88,5 dB. En este ejemplo
particular, el umbral 710 de nivel de potencia deseado se ajusta a
-88 dB, eligiéndose este nivel en cada sistema de comunicación
según principios conocidos. Por consiguiente, el nivel 820 de
potencia recibido es inferior al nivel 710 de potencia deseado. En
respuesta, el compensador 650 convencional emite una orden de subir
la potencia al controlador 610 que indica que el controlador 610
debería aumentar la potencia de transmisión de la señal 615. De ese
modo, la orden 840 de control de potencia en el tiempo t=0 es +1.
(En este ejemplo, las órdenes de subir la potencia se indican como
+1 y las órdenes de bajar la potencia se indican como -1 en la
gráfica 830 de orden de control de potencia).
Las siguientes suposiciones se hacen sólo con
fines ilustrativos y se hacen solamente para demostrar el
funcionamiento del compensador 650 convencional. Una primera
suposición es que el tiempo de iteración de bucle del compensador
650 convencional se selecciona arbitrariamente como un cuarto del
retardo \tau1+\tau2+\tau3 total como resultado de los
retardos de propagación. En otras palabras, cuatro órdenes 655 de
control de potencia se emiten desde el compensador 650 convencional
antes de que la primera orden 655 de control de potencia se detecte
como nivel 820 de potencia recibido por el compensador 650
convencional. Una segunda suposición es que una orden de subir la
potencia ordena al controlador 610 aumentar el nivel de potencia de
la señal 615 en 1 dB y que una orden de bajar la potencia ordena al
controlador 610 disminuir el nivel de potencia de la señal 615 en 1
dB. Estas suposiciones se hacen únicamente con fines ilustrativos, y
son razonables para sistemas de comunicación típicos. Sin embargo,
cada sistema tiene sus propios tiempos de iteración y niveles de
orden conocidos.
Se hace referencia ahora a la figura 8. Como
resultado de los retardos de propagación, en el tiempo t=1, una
respuesta a la orden 840 de control de potencia emitida en el tiempo
t=0 no se ha detectado aún por el compensador 650. De ese modo, el
nivel 820 de potencia recibido es todavía inferior al umbral 710 de
nivel de potencia deseado. Por consiguiente, el compensador 650
emite otra orden de subir la potencia en el tiempo t=1. Lo mismo se
produce en el tiempo t=2 y en el tiempo t=3.
Sin embargo, en un tiempo t=4, la orden de subir
la potencia emitida en el tiempo t=0 se ha recibido por el
controlador 610 y su efecto se ha propagado de vuelta al compensador
650 convencional. En otras palabras, en el tiempo t=4, el
compensador 650 convencional detecta un cambio en el nivel 820 de
potencia recibido como resultado de la orden 840 de control de
potencia emitida en el tiempo t=0. De ese modo, en el tiempo t=4,
el nivel 820 de potencia recibido ha aumentado en 1 dB a -87,5 dB.
En el tiempo t=4, el compensador 650 convencional determina que el
nivel 820 de potencia recibido supera el umbral 710 de nivel de
potencia deseado y, por tanto, emite una orden de bajar la
potencia. Como se analizó anteriormente, la orden de bajar la
potencia indica al controlador 610 que disminuya la potencia de
transmisión de la señal 615.
En el tiempo t=5, un aumento adicional en el
nivel 820 de potencia recibido se detecta en el compensador 650
convencional debido a la orden 840 de control de potencia emitida en
el tiempo t=1. De ese modo, debido al retardo entre emitir órdenes
840 de control de potencia y detectar la respuesta, el nivel 820 de
potencia recibido aumenta para cada una de las cuatro órdenes de
subir la potencia emitidas en los tiempos t=0, t=1, t=2 y t=3. Como
resultado, el nivel 820 de potencia recibido excede el umbral 710 de
nivel de potencia deseado en 3,5 dB.
Esto ilustra el problema de ciclo límite
descrito anteriormente. Debido al retardo \tau1+\tau2+\tau3,
el compensador 650 convencional emite órdenes de subir la potencia
desde el tiempo t=0 hasta el tiempo t=3. Cada una de estas órdenes
de subir la potencia se recibirá por el controlador 610 dando como
resultado un aumento de la potencia de transmisión de la señal 615.
Sin embargo, en el tiempo t=4, cuando el nivel 820 de potencia
recibido supera el umbral 710 de nivel de potencia deseado, el
compensador 650 comienza a emitir órdenes de bajar la potencia y
continúa emitiendo órdenes de bajar la potencia hasta el tiempo
t=11. En el tiempo t=11, el nivel 820 de potencia recibido caerá
por debajo del nivel 710 de potencia deseado y el compensador 650
convencional comenzará a emitir órdenes de subir la potencia de
nuevo. Este proceso continúa indefinidamente con el nivel 820 de
potencia recibido oscilando en torno al umbral 710 de nivel de
potencia deseado. Debido al retardo \tau1+\tau2+\tau3 de
propagación, generalmente el nivel 820 de potencia recibido nunca
corresponderá al umbral 710 de nivel de potencia deseado. Este
ciclo límite representa el mejor funcionamiento que puede presentar
el compensador 650 convencional. Es decir, el ciclo límite
representa en qué medida o hasta qué punto el compensador 650 puede
mantener las señales en un nivel de potencia deseado específico.
Esto representa un desperdicio de potencia que reduce la capacidad
del sistema y el tiempo de funcionamiento de la unidad móvil.
La figura 9 ilustra un compensador 900 mejorado
El compensador 900 reemplaza al compensador 650 convencional en la
figura 6. El compensador 900 tiene en cuenta las órdenes 655 de
control de potencia que se han emitido por el compensador 900 cuyas
respuestas no han tenido tiempo de propagarse de vuelta al
compensador 900.
En particular, el compensador 900 incluye el
umbral 710 de nivel de potencia deseado, el detector 730 de nivel
de potencia, el comparador 720, un acumulador 910 de órdenes
pendientes, y un sumador 920. El detector 730 de nivel de potencia
y el umbral 710 de nivel de potencia deseado operan como se
describió anteriormente con respecto al compensador 650
convencional.
El acumulador 910 de órdenes pendientes acumula
una suma 915 de órdenes 655 de control de potencia pendientes que
se han emitido por el compensador 900 pero que no se han propagado a
través del bucle 600 de control de forma que su respuesta se haya
detectado por el compensador 900. En una realización, el acumulador
910 acumula ajustes ordenados con relación a escalones ascendentes
o descendentes para llegar a un cambio de escalón neto que se
convierte entonces en un cambio neto en la potencia. En otra
realización, el acumulador 910 acumula un valor de potencia (es
decir, en dB) asociado con cada orden como se emitió. El acumulador
910 de órdenes pendientes determina órdenes 655 de control de
potencia pendientes en la iteración N según la siguiente
relación:
en la
que:
- PCMD_{N}
- es la suma de las órdenes pendientes en la iteración N;
- \tau1+\tau2+\tau3
- es el retardo de propagación de ida y vuelta total; y
- T
- es el periodo del bucle de iteración.
En la práctica, el número de órdenes de control
de potencia que se acumulan depende de los retardos de propagación
experimentados en la señal 410 de enlace directo y la señal 420 de
enlace inverso, y el tiempo de iteración del bucle 600 de control.
Por ejemplo, si el retardo de propagación total es 50 ms y el
periodo de iteración del bucle 600 de control es 12,5 ms, el
acumulador 910 de órdenes pendientes acumula cuatro órdenes 655 de
control de potencia.
El acumulador 910 de órdenes pendientes emite
como salida un nivel de potencia correspondiente a la suma 915 de
órdenes de control de potencia cuyas respuestas no se han detectado
al sumador 920. El sumador 920 añade la salida del acumulador 910
de órdenes pendientes al nivel 645 de potencia recibido. El sumador
920 emite como salida la suma de estas señales al comparador
720.
El comparador 720 emite una orden de subir la
potencia si la salida del sumador 920 es inferior al umbral 710 de
nivel de potencia deseado. El comparador 720 emite una orden de
bajar la potencia cuando la salida del sumador 920 es superior al
umbral 710 de nivel de potencia deseado.
En la figura 10 se ilustra un funcionamiento del
compensador 900. Ahora se hacen las mismas suposiciones que se
hicieron anteriormente con respecto a la figura 8, únicamente con
fines ilustrativos. Esas suposiciones son que se emiten cuatro
órdenes de control de potencia antes de que se detecte el efecto de
la primera y que las órdenes de subir la potencia y de bajar la
potencia cambian el nivel de potencia transmitido de la señal 615
en 1 dB.
La figura 10 incluye una gráfica 1010 de nivel
de potencia recibido, que muestra el nivel 1020 de potencia
recibido frente al tiempo; una gráfica 1030 de salida de acumulador
de órdenes pendientes, que muestra una salida 1040 de acumulador de
órdenes pendientes frente al tiempo; y una gráfica 1050 de orden de
control de potencia, que muestra una orden u órdenes 1060 de
control de potencia frente al tiempo.
En referencia a la figura 10, en el tiempo t=0,
el nivel 1020 de potencia recibido es -88,5 dB. Un umbral 710 de
nivel de potencia deseado se ajusta a -88 dB. De ese modo, en el
tiempo=0, el nivel 1020 de potencia recibido es inferior al umbral
710 de nivel de potencia deseado. Suponiendo que no se han emitido
órdenes de control de nivel de potencia previas (es decir, no hay
órdenes de control de potencia pendientes), el compensador 900
emite como salida una orden de subir la potencia en el tiempo
t=0.
En el tiempo t=1, debido a que la respuesta a la
orden de subir la potencia no se ha propagado a través del bucle
600 de control de potencia, el nivel 1020 de potencia recibido sigue
siendo inferior al umbral 710 de nivel de potencia deseado. En este
caso, sin embargo, la salida 1040 de acumulador de órdenes
pendientes en el tiempo t=1 es igual a 1 dB representando la
primera orden de control de potencia que se ha emitido y cuya
respuesta aún no se ha detectado.
Cuando la salida 1040 de acumulador de órdenes
pendientes se añade a un nivel 1020 de potencia recibido, se supera
el umbral 710 de nivel de potencia deseado. De ese modo, en este
caso, el comparador 720 indicaría una orden de bajar la potencia
reflejando el nivel 1020 de potencia recibido en el tiempo t=1, así
como la orden 1060 de control de potencia en el tiempo t=0.
En el tiempo t=2, el compensador 900 todavía no
ha detectado una respuesta a la orden 1060 de control de potencia
ni en el tiempo t=0 ni en el tiempo t=1. La salida 1040 del
acumulador de órdenes de potencia pendientes en el tiempo t=2
representa la suma de órdenes de control de potencia en el tiempo
t=0 y en el tiempo t=1, que es 0. Añadiendo la salida 1040 de
acumulador de órdenes pendientes en el tiempo t=2 al nivel 1020 de
potencia recibido en el tiempo t=2 indica que la suma es inferior
al umbral 710 de nivel de potencia deseado. De ese modo, el
comparador 720 emite una orden de subir la potencia en el tiempo
t=2. Un proceso similar se sigue en el tiempo t=3 para emitir una
orden de bajar la potencia.
En el tiempo t=4, la respuesta a la orden 1060
de control de potencia emitida en el tiempo t=0 se detecta por el
compensador 900. Como resultado, el nivel 1020 de potencia recibido
en el tiempo t=4 ha aumentado en 1 dB. En el tiempo t=4, el nivel
1020 de potencia recibido supera el nivel 710 de potencia deseado.
Sin embargo, aún no se han detectado todas las órdenes 1060 de
control de potencia pendientes por el compensador 900. De hecho, en
el tiempo t=4, la salida 1040 de acumulador indica una suma de
cambio de -1 dB en el nivel 1020 de potencia recibido. Añadir el
nivel 1020 de potencia recibido y la salida 1040 de acumulador de
órdenes pendientes en el tiempo t=4 indica que una orden de subir
la potencia debería emitirse en el tiempo t=4 puesto que la suma de
la salida 1040 de acumulador de órdenes pendientes y el nivel 1020
de potencia recibido es inferior al umbral 710 de nivel de potencia
deseado.
Entre los tiempos t=4 y t=8, la orden 1060 de
control de potencia oscila entre +1 y -1 al oscilar el nivel 1020
de potencia recibido en torno al umbral 710 de nivel de potencia
deseado. Esto representa el ciclo límite del compensador 900.
Comparado con el ciclo límite del nivel 820 de potencia recibido en
la figura 8, el compensador 900 mejora de forma significativa el
rendimiento del bucle 600 de control de potencia.
Para fines de ilustración adicional en el tiempo
t=8, se produce un desvanecimiento en el proceso 630 que produce un
cambio que no se ordenó en el nivel 1020 de potencia recibido de +2
dB (además del cambio de +1 dB que se ordenó a partir de la orden
de subir la potencia en el tiempo t=4) dando como resultado un nivel
1020 de potencia recibido de -85,5 dB. De ese modo, en el tiempo
t=8, el nivel 1020 de potencia recibido se añade a la salida 1040
de acumulador de órdenes pendientes y se introduce en el comparador
720. El comparador 720 emite como salida una orden de bajar la
potencia. Debido a los retardos \tau1+\tau2+\tau3 de
propagación, el compensador 900 no detectará esta orden de bajar la
potencia en t=8 hasta el tiempo t=12. De ese modo, entre los
tiempos t=8 y t=12, el nivel 1020 de potencia recibido oscila en
torno a -86 dB. Es decir, un bucle de control con un retardo de
bucle (por ejemplo, retardo de propagación) que es grande con
respecto al tiempo de iteración de bucle (es decir, tasa de
transmisión de muestreo o tasa de transmisión de actualización del
bucle) tiene algún comportamiento oscilatorio al que también afecta
el nivel de cuantificación.
Sin embargo, órdenes de bajar la potencia
consecutivas en el tiempo t=9 y en el tiempo t=10 seguidas por una
orden de subir la potencia en el tiempo t=11 demuestran la eficacia
de la salida 1040 de acumulador de órdenes pendientes para hacer
bajar el nivel 1020 de potencia recibido de vuelta al ciclo límite
en torno al umbral 710 de nivel de potencia deseado en el tiempo
t=13 en respuesta al desvanecimiento en el tiempo t=8.
De hecho, el compensador 900 tiene en cuenta
órdenes que aún no se han propagado a través del bucle 600 de
control de potencia. El acumulador 910 de órdenes pendientes tiene
en cuenta estas órdenes de control de potencia para que órdenes de
control de potencia futuras se basen en sus cambios en el nivel 1020
de potencia recibido pendientes, pero aún no detectados.
La figura 11 es un diagrama de flujo que ilustra
el funcionamiento de la presente invención. En una etapa 1110, la
señal 645 se recibe en el compensador 900 ubicado en una primera
estación. En una realización preferida de la presente invención, la
primera estación corresponde a la pasarela 120. Sin embargo, en
realizaciones alternativas de la presente invención, el compensador
900 está ubicado en la unidad 124 móvil.
En una etapa 1120, el detector 730 de nivel de
potencia mide un nivel de potencia de la señal 645 según técnicas
bien conocidas. En una etapa 1130, el compensador 900 determina una
orden 655 de control de potencia basándose en la potencia medida de
la señal 645, el nivel 710 de potencia deseado, y una suma 915 de
órdenes 655 de control de potencia pendientes. En una etapa 1140,
la orden 655 de control de potencia se envía a la primera estación
de modo que la potencia de la señal 645 pueda aumentarse o
disminuirse según sea apropiado.
La figura 12 es un diagrama de flujo que ilustra
el funcionamiento del compensador 900 en más detalle. De forma
específica, la figura 12 ilustra el funcionamiento de la etapa 1130
analizada anteriormente con respecto a la figura 11. En una etapa
1210, el acumulador 910 de órdenes pendientes acumula órdenes 655 de
control de potencia pendientes. Como se analizó anteriormente, las
órdenes 655 de control pendientes son las órdenes de control cuyas
respuestas no han tenido tiempo de propagarse de vuelta al
compensador 900.
En una etapa 1220, un nivel de potencia
correspondiente a las órdenes 655 de control pendientes se añade al
nivel de potencia de la señal 645 recibida. En una etapa 1230 de
decisión, la suma de las órdenes 655 de control pendientes y la
potencia de la señal 645 recibida se compara con el nivel 710 de
potencia deseado.
Si la suma de las órdenes 655 de control
pendientes y la potencia de la señal 645 recibida es inferior al
nivel 710 de potencia deseado, en una etapa 1250, una orden de
potencia se emite para aumentar el nivel de potencia de la señal
645. Si la suma de las órdenes 655 de control pendientes y la
potencia de la señal 645 recibida no es inferior al nivel 710 de
potencia deseado, en una etapa 1240, se emite una orden de potencia
para disminuir el nivel de potencia de la señal 645. Como se analizó
anteriormente, en una realización preferida de la presente
invención, se emite una orden de subir la potencia para aumentar el
nivel de potencia de la señal 645 y se emite una orden de bajar la
potencia para disminuir el nivel de potencia de la señal 645.
En algunos sistemas de comunicación, podrían
usarse los mismos u otros elementos 900 de compensador adicionales
para detectar otros parámetros de funcionamiento de señales de
comunicación tales como frecuencia, sincronismo de código, etc. Las
órdenes, tales como órdenes de bajar o subir o adelantar y retrasar,
pueden generarse entonces según sea apropiado, órdenes que la
unidad 124 móvil usa para implementar cambios en tales parámetros.
Por ejemplo, puede indicársele a la unidad 124 móvil que regule la
frecuencia de funcionamiento de las señales de enlace de retorno
para contrarrestar la deriva en la frecuencia central del oscilador
local de la unidad 124 móvil, o podría cambiarse el sincronismo de
código para compensar efectos Doppler, etc. Se conocen bien muchos
parámetros y procesos para los que podría efectuarse compensación
usando órdenes, pero que también sufren los mismos retardos de
tiempo o transferencia experimentados por las órdenes de control de
potencia analizadas anteriormente.
Aunque las realizaciones se han descrito con
relación a un sistema 100 de comunicación basado en satélite,
pueden implementarse también en sistemas que no emplean satélites.
Por ejemplo, en sistemas terrestres, un problema similar con ciclos
límite podría producirse si la propagación entre un sitio de célula
y una unidad 124 móvil es grande en comparación con el tiempo de
iteración de bucle del bucle 600 de control de potencia.
Además, las realizaciones se han descrito como
que ajustan la potencia de transmisión de una unidad 124 móvil en
la que el compensador 900 estaba ubicado en la pasarela 120 y el
controlador 610 está ubicado en la unidad 124 móvil. Como es
evidente, podría configurarse un bucle de control similar en el que
el compensador 900 está ubicado en la unidad 124 móvil y el
controlador 610 está ubicado en la pasarela 120 para que pueda
controlarse la potencia transmitida desde la pasarela 120.
Como alternativa, la medición de potencia o
potencia relativa a un umbral puede producirse en la unidad 124
móvil, transmitiéndose esa información de vuelta a la pasarela 120
en la que se produce el procesamiento de compensación para ajustar
la potencia de las señales de pasarela. Este enfoque puede
preferirse debido a que minimiza los requisitos de recursos y la
complejidad en la unidad 124 móvil, y usa los mayores recursos de
cálculo de las pasarelas 120. En esta situación, las órdenes no se
transmiten como señales 655 y 665 que están retardadas, sino como
señales de información que están retardadas. Por lo demás, los
valores de retardo son los mismos.
Se han descrito también realizaciones con
relación a un sistema de bit único en el que el compensador 900
emitió una orden de subir la potencia o una orden de bajar la
potencia que ordena al controlador 610 que suba o baje la potencia
de transmisión en una cantidad fija. Sin embargo, podrían
implementarse esquemas diferentes en los que la orden de control de
potencia se cuantifica dependiendo de una diferencia entre el nivel
710 de potencia deseado y el nivel 645 de potencia recibido como es
evidente.
La descripción anterior de las realizaciones
preferidas se proporciona para permitir a cualquier experto en la
técnica realizar o usar las realizaciones de la presente invención.
Las diversas modificaciones a estas realizaciones serán fácilmente
evidentes para los expertos en la técnica, y los principios
genéricos definidos en la presente memoria pueden aplicarse a otras
realizaciones sin el uso de la facultad inventiva. De ese modo, la
presente invención no está prevista para limitarse a las
realizaciones mostradas en la presente memoria sino para concederle
el alcance más amplio tal como se define en las
reivindicaciones.
Claims (30)
1. Un procedimiento de control de un parámetro
asociado con una señal en un sistema (100) de comunicación que
tiene una primera estación (120, 122), una segunda estación (124,
126) y un enlace (116, 118) de satélite que acopla la primera
estación (120, 122) y la segunda estación (124, 126), teniendo el
sistema (100) de comunicación un retardo de propagación
significativo entre la primera estación (120, 122) y la segunda
estación (124, 126), comprendiendo el procedimiento:
- medir (730) el parámetro de la señal, en el que la señal se transmite desde la segunda estación (124, 126) hasta la primera estación (120, 122) a través del enlace (116, 118) de satélite;
- generar (650, 710 a 730, 900, 910, 920) una orden de control en la primera estación (120, 122); y
- enviar dicha orden de control desde la primera estación (120, 122) hasta la segunda estación (124, 126),
en el que dicha generación (650, 710 a 730, 900,
910, 920) de una orden de control genera dicha orden de control
como una función de dicho parámetro (730) medido y un nivel (710)
deseado para el parámetro;
dicha orden de control es también una función de
al menos una orden de control previa enviada desde la primera
estación (120, 122) hasta la segunda estación (124, 126); y
caracterizado porque: cada dicha al menos
una orden de control previa es una orden de control pendiente,
siendo dichas órdenes de control pendientes órdenes de control que
se han enviado por la primera estación (120, 122) pero aún no han
alcanzado la segunda estación (124, 126) u órdenes de control cuyos
ajustes están propagándose a la primera estación (120, 122) pero
aún no se han detectado por la primera estación (120, 122).
2. El procedimiento según la reivindicación 1,
en el que dicha función comprende añadir (920) órdenes (910) de
control pendientes al parámetro medido y comparar (720) la suma con
el nivel deseado para el parámetro.
3. El procedimiento según la reivindicación 1,
que comprende además: recibir (200 a 222), en la segunda estación
(124, 126), dicha orden de control desde la primera estación (120,
122).
4. El procedimiento según la reivindicación 1,
en el que dicha al menos una orden de control previa se ha recibido
por la segunda estación (124, 126).
5. El procedimiento según la reivindicación 3,
que comprende además:
- ajustar (220 a 230) el parámetro de la señal en respuesta a dicha orden de control para producir una señal ajustada en la segunda estación (124, 126).
6. El procedimiento según la reivindicación 5,
en el que dicha al menos una orden de control previa no ha producido
dicha señal ajustada en la segunda estación (124, 126).
7. El procedimiento según la reivindicación 5,
que comprende además:
- transmitir (200, 210, 212, 220 a 230) dicha señal ajustada desde la segunda estación (124, 126) hasta la primera estación (120, 122).
8. El procedimiento según la reivindicación 7,
en el que dicha al menos una orden de control previa ha producido
dicha señal ajustada que no se ha recibido por la primera estación
(120, 122).
9. El procedimiento según la reivindicación 5,
en el que dicho ajuste (220 a 230) comprende:
- ajustar un nivel del parámetro en una cantidad fija en respuesta a dicha orden de control.
10. El procedimiento según la reivindicación 5,
en el que dicho ajuste (220 a 230) comprende:
- aumentar un nivel del parámetro en una primera cantidad fija en respuesta a una orden de control que indica a la segunda estación (124, 126) que aumente dicho nivel del parámetro; y
- disminuir dicho nivel del parámetro en una segunda cantidad fija en respuesta a una orden de control que indica a la segunda estación (124, 126) que disminuya dicho nivel del parámetro.
11. El procedimiento según la reivindicación 10,
en el que dicha primera cantidad fija y dicha segunda cantidad fija
son iguales.
\newpage
12. El procedimiento según cualquier
reivindicación anterior, en el que dicho parámetro es un nivel de
potencia de dicha señal y dicha orden de control es una orden de
control de potencia.
13. El procedimiento según la reivindicación 1,
en el que la señal es una señal de comunicación en un sistema de
comunicación de espectro ensanchado.
14. Un sistema (100) de control de un parámetro
de una señal en un sistema de comunicación por satélite que tiene
una primera estación (120, 122), una segunda estación (124, 126), y
un enlace (116, 118) de satélite que acopla la primera estación
(120, 122) y la segunda estación (124, 126), comprendiendo el
sistema (100):
- medios (730) para medir un parámetro recibido de la señal, en el que la señal se transmite desde la segunda estación (124, 126) y se recibe por la primera estación (120, 122);
- medios (650, 710 a 730, 900, 910, 920) para generar una orden de control en la primera estación (120, 122); y
- medios (300, 320, 326 a 340) para enviar dicha orden de control desde la primera estación (120, 122) hasta la segunda estación (124, 126),
en el que dichos medios (650, 710 a 730, 900,
910, 920) para generar una orden de control generan dicha orden de
control como una función de dicho parámetro (730) recibido y un
nivel (710) deseado para el parámetro;
dicha orden de control es también una función de
al menos una orden de control previa enviada desde la primera
estación (120, 122) hasta la segunda estación (124, 126); y
caracterizado porque: cada dicha al menos
una orden de control previa es una orden de control pendiente,
siendo dichas órdenes de control pendientes órdenes de control que
se han enviado por la primera estación (120, 122) pero aún no han
alcanzado la segunda estación (124, 126) u órdenes de control cuyos
ajustes están propagándose a la primera estación (120, 122) pero
aún no se han detectado por la primera estación (120, 122).
15. El sistema según la reivindicación 14, en el
que dicho parámetro es un nivel de potencia de dicha señal y dicha
orden de control es una orden de control de potencia.
16. El sistema según la reivindicación 15, en el
que dichos medios (650, 710 a 730, 900, 910, 920) para generar una
orden de control de potencia comprenden:
- medios (920) para añadir órdenes (910) de control de potencia pendientes al nivel de potencia recibido; y
- medios (720) para comparar la suma con el nivel de potencia deseado.
17. El sistema según la reivindicación 15, que
comprende además:
- medios (200 a 222) para recibir, en la segunda estación (124, 126), dicha orden de control de potencia desde la primera estación (120, 122).
18. El sistema según la reivindicación 15, en el
que dicha al menos una orden de control de potencia previa se ha
recibido por la segunda estación (124, 126).
19. El sistema según la reivindicación 17, que
comprende además:
- medios (220 a 230) para ajustar un nivel de potencia transmitida de la señal en respuesta a dicha orden de control de potencia para producir una señal ajustada en la segunda estación (124, 126).
20. El sistema según la reivindicación 19, en el
que dicha al menos una orden de control de potencia previa no ha
producido dicha señal ajustada en la segunda estación (124,
126).
21. El sistema según la reivindicación 19, que
comprende además:
- medios (200, 210, 212, 220 a 230) para transmitir dicha señal ajustada desde la segunda estación (124, 126) hasta la primera estación (120, 122).
22. El sistema según la reivindicación 19, en el
que dichos medios (220 a 230) para ajustar comprenden:
- medios para ajustar dicho nivel de potencia transmitida en una cantidad fija en respuesta a dicha orden de control de potencia.
\newpage
23. El sistema según la reivindicación 19, en el
que dichos medios (220 a 230) para ajustar comprenden:
- medios para aumentar dicho nivel de potencia transmitida en una primera cantidad fija en respuesta a una orden de control de potencia que indica a la segunda estación (124, 126) que aumente dicho nivel de potencia transmitida; y
- medios para disminuir dicho nivel de potencia transmitida en una segunda cantidad fija en respuesta a una orden de control de potencia que indica a la segunda estación (124, 126) que disminuya dicho nivel de potencia transmitida.
24. El sistema según la reivindicación 23, en el
que dicha primera cantidad fija y dicha segunda cantidad fija son
iguales.
25. El sistema según la reivindicación 15, en el
que:
- la señal transmitida experimenta un retardo de propagación entre la primera estación (120, 122) y la segunda estación (124, 126);
- dichos medios (730) para medir comprenden un detector de nivel de potencia, ubicado en la primera estación (120, 122);
- dichos medios (650, 710 a 730, 900, 910, 920) para generar una orden de control de potencia comprenden un compensador (900) para generar dicha orden de control de potencia que ordena a la segunda estación (124, 126) que ajuste su potencia de transmisión;
- dichos medios (300, 320, 326 a 340) para enviar comprenden un transmisor.
26. El sistema según la reivindicación 25, en el
que dicho compensador (900) comprende:
- un acumulador (910) de órdenes pendientes que acumula órdenes de control de potencia pendientes enviadas desde la primera estación (120, 122) hasta la segunda estación (124, 126); y
- un comparador (720) que compara dicho nivel (730) de potencia recibido ajustado mediante una salida de dicho acumulador (910) de órdenes pendientes con dicho nivel (710) de potencia deseado para determinar dicha orden de control de potencia.
27. El sistema según la reivindicación 26, en el
que dichas órdenes de control de potencia pendientes acumuladas no
se han recibido por la segunda estación (124, 126).
28. El sistema según la reivindicación 26, en el
que dichas órdenes de control de potencia pendientes acumuladas no
han producido una señal ajustada enviada desde la segunda estación
(124, 126).
29. El sistema según la reivindicación 26, en el
que dichas órdenes de control de potencia pendientes acumuladas han
producido una señal ajustada enviada desde la segunda estación (124,
126) hasta la primera estación (120, 122) que no se ha recibido por
la primera estación (120, 122).
30. El sistema según la reivindicación 26, en el
que dicho acumulador (910) de órdenes pendientes acumula un número
de dichas órdenes de control de potencia pendientes, basándose en el
retardo de propagación y un tiempo de iteración de bucle asociado
con dicho compensador.
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