ES2347932T3 - Medición de interferencia de señal. - Google Patents
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Abstract
Método para determinar la cantidad de potencia de señal y potencia de interferencia en una señal (100) recibida, teniendo la señal (100) recibida una señal deseada y una pluralidad de señales de interferencia, comprendiendo el método las etapas de: a) seleccionar una pluralidad de primeras estructuras (FCB1, FCB2, FCB3, FCB4) conocidas en la señal deseada; b) procesar la señal recibida según dicha pluralidad de primeras estructuras (FCB1, FCB2, FCB3, FCB4) conocidas para derivar un conjunto de valores (AMP1, AMP2, AMP3, AMP4) de amplitud correspondientes a dichas primeras estructuras (FCB1, FCB2, FCB3, FCB4) conocidas; y c) usar el conjunto de valores (AMP1, AMP2, AMP3, AMP4) de amplitud para determinar el nivel de potencia para al menos una parte de la señal (100) recibida caracterizado porque la etapa a) incluye identificar dicha pluralidad de primeras estructuras (FCB1, FCB2, FCB3, FCB4) conocidas usando una estructura conocida adicional dentro de la señal deseada.
Description
Medición de interferencia de señal.
La presente invención se refiere a medición de
interferencia de señal y se refiere, más particularmente, a la
medición de la cantidad de potencia de señal deseada y potencia de
señal de interferencia en una señal GSM.
En las redes de telefonía móvil, en las que hay
múltiples estaciones base, a menudo es necesario recurrir a la
reutilización frecuente de canales de frecuencia debido a la
cantidad limitada de espectro de frecuencia facilitado a los
operadores por las autoridades normativas. Por tanto, se dará la
situación en la que una interferencia importante de señales
transmitidas desde una pluralidad de estaciones base que usen el
mismo canal estará presente en una señal deseada en el receptor.
Tales señales de interferencia tendrán las mismas características
generales que la señal deseada, pero no estarán sincronizadas en el
tiempo.
Es un requisito común poder medir el nivel de la
señal deseada junto con el nivel total de interferencia presente,
por ejemplo para realizar estudios de cobertura de sistema, patrones
de reutilización de frecuencia y para valorar las degradaciones en
el rendimiento del sistema debidas a tal interferencia.
Una dificultad particular asociada con la
medición de tal interferencia es que la señal deseada se transmite
de manera continua o con interrupciones muy breves y puede recibirse
a un nivel de potencia significativamente superior que las señales
de interferencia. Por ejemplo, tal interferencia puede ser de
aproximadamente 30 dB o más por debajo del nivel de la señal
deseada.
Aunque es posible llevar a cabo mediciones
durante periodos de guarda de la transmisión deseada, la experiencia
práctica demuestra que es difícil una valoración de la potencia
debido a la corta duración de estos periodos de guarda. Además, las
mediciones de potencia durante los periodos de guarda pueden verse
comprometidas por el tiempo de respuesta del propio receptor, y
también porque el transmisor transmite la señal deseada sin reducir
su potencia de manera significativa durante estos periodos.
El documento
WO-A-99/38270 describe un receptor
para recibir una señal de espectro ensanchado que puede incluir
señales de banda estrecha no deseadas. La técnica dada a conocer
procesa una señal de banda estrecha que se recibe mediante
decodificación y regeneración antes del desensanchamiento de la
señal.
El documento
US-A-2004/0161065 describe un método
para reducir interferencia en un sistema de comunicación GSM usando
un filtro de respuesta impulsional finita (FIR). Se requiere un
software de entrenamiento complejo y la técnica descrita exige
capacidades de procesamiento importantes.
El documento
US-A-6369758 da a conocer un método
de entrenamiento de una red de antenas adaptativa para cancelar
señales de múltiples trayectorias no deseadas y suprimir señales de
interferencia. Se usan símbolos de entrenamiento pseudoaleatorios
para efectuar la potencia de señal de entrenamiento y la variancia
de la potencia puede determinarse cuando se usan ciertos símbolos
de entrenamiento.
La presente invención se refiere a una técnica
mediante la cual puede medirse con precisión el nivel de
interferencia sobre un rango dinámico amplio de niveles de potencia
tanto deseada como de interferencia en el receptor mientras que la
señal deseada se está recibiendo de manera continua.
Según un aspecto de la presente invención, se
proporciona un método para determinar la cantidad de potencia de
señal y potencia de interferencia en una señal recibida, teniendo la
señal recibida una señal deseada y una pluralidad de señales de
interferencia, comprendiendo el método las etapas de:
a) seleccionar una pluralidad de primeras
estructuras conocidas en la señal deseada;
b) procesar la señal recibida según dicha
pluralidad de primeras estructuras conocidas para derivar un
conjunto de valores de amplitud correspondientes a dichas primeras
estructuras conocidas; y
c) usar el conjunto de valores de amplitud para
determinar el nivel de potencia para al menos una parte de la señal
recibida;
caracterizado porque la etapa a) incluye
identificar dicha pluralidad de primeras estructuras conocidas
usando una estructura conocida adicional dentro de la señal
deseada.
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Aunque la presente invención permite la
determinación del nivel de potencia para al menos una parte de la
señal recibida, se prefiere determinar tanto la potencia de señal
deseada como la potencia de señal de interferencia.
La etapa a) puede incluir, identificar las
ubicaciones de una estructura adicional dentro de la señal deseada
y usar las ubicaciones identificadas para derivar las ubicaciones de
dicha pluralidad de primeras estructuras conocidas.
En una señal GSM, dicha pluralidad de primeras
estructuras conocidas puede comprender ráfagas de corrección de
frecuencia (FCB). La estructura conocida adicional puede comprender
entonces ráfagas de sincronización.
Preferiblemente, la etapa de identificar dicha
pluralidad de primeras estructuras conocidas incluye usar valores
de puntero seleccionados por dicha estructura conocida adicional.
Estos valores pueden derivarse mediante el acceso a una tabla de
consulta (LUT), y la etapa a) puede incluir usar dichos valores de
puntero para seleccionar dicha pluralidad de primeras estructuras
conocidas en dicha señal recibida.
Opcionalmente, la etapa b) comprende
correlacionar la señal recibida con dicha pluralidad seleccionada de
primeras estructuras conocidas para derivar dicho conjunto de
valores de amplitud. Naturalmente, el tipo de procesamiento
dependerá del tipo de señales que estén procesándose. En el caso de
GSM, puede usarse un filtro FIR para correlacionar la señal
recibida con las FCB según se ha descrito anteriormente.
Como parte de la determinación del valor de
potencia para al menos una parte de la señal recibida, la etapa c)
comprende determinar valores de media y varianza para dicho conjunto
de valores de amplitud. Si se requieren valores de potencia
absoluta, entonces la etapa c) comprende además usar factores de
calibración para producir un valor de potencia absoluta para la
señal deseada. Además, los factores de calibración pueden usarse
para producir un valor de potencia absoluta para las señales de
interferencia.
Se apreciará que un aparato adecuado para llevar
a cabo el método descrito anteriormente puede comprender una antena
para detectar una señal recibida que incluye una señal deseada y una
pluralidad de señales de interferencia, medios para detectar la
primera estructura conocida dentro de la señal deseada recibida en
la antena, y medios para procesar la señal recibida para obtener
una medida de la cantidad de interferencia presente en la señal
recibida.
Preferiblemente la estructura, característica o
partes conocidas de la señal que se detectan en la presente
realización relativa a sistemas GSM son ráfagas de corrección de
frecuencia (FCB). Realizaciones alternativas podrían aprovechar
otros elementos de la señal GSM. Las FCB son un tipo particular de
ráfagas de modulación que se incorporan en señales a intervalos y
están previstas principalmente para fines de corrección de
frecuencia en receptores de baja estabilidad. Una característica
particular de una FCB es que para crear la ráfaga, se aplica una
cadena de normalmente 142 bits de modulación todos con estado
"cero" al modulador GMSK en el transmisor según las
especificaciones ETSI relevantes para sistemas GSM. Al identificar
las posiciones de una pluralidad de tales ráfagas en la señal
deseada recibida en la antena, y aplicar estas partes identificadas
de la señal recibida total a un filtro de respuesta impulsional
finita (FIR) configurado de manera apropiada o correlador
equivalente u otro proceso equivalente, y aplicar técnicas de
análisis estadístico convencionales a una pluralidad seleccionada
de las salidas de amplitud del FIR, es posible obtener estimaciones
de los niveles de potencia de la señal deseada así como de las
señales de
interferencia.
interferencia.
Además, si el receptor se calibra usando una
señal de prueba apropiada con un nivel de potencia definido
conocido, es posible derivar y aplicar factores a los resultados
del análisis estadístico para obtener estimaciones tanto del nivel
de la señal deseada como del nivel de interferencia total en el
receptor en términos de unidades de potencia absoluta,
preferiblemente dBm.
Las posiciones de las FCB en la señal deseada se
obtienen preferiblemente aprovechando otras características
conocidas de esta señal, preferiblemente identificando las
ubicaciones de una pluralidad de ráfagas de sincronización en la
señal deseada, usando técnicas ampliamente conocidas empleadas
habitualmente por los receptores GSM, por ejemplo usando un proceso
FIR o de correlación. Una vez establecidas las posiciones de una
pluralidad de ráfagas de sincronización, se obtienen las posiciones
de todas las FCB de interés a partir del conocimiento público de la
estructura de la señal transmitida.
En muchas aplicaciones de interés, la corrupción
de la señal deseada por interferencia será tal que las posiciones
de las ráfagas de sincronización pueden identificarse directamente
con la fidelidad requerida. Con el fin de ampliar la aplicabilidad
de la invención a casos en los que los niveles de interferencia son
tales que las ráfagas de sincronización no pueden identificarse de
este modo, la información requerida puede obtenerse preferiblemente
usando una antena y receptor auxiliar instalado de manera que se
reciba una versión de alta calidad de la señal deseada desde la
estación base de interés. Una realización particular pero no
exclusiva de este procedimiento seria si se usa una antena
directiva junto con el receptor de medición para realizar un
barrido de potencia azimutal. En esta realización, un receptor
auxiliar con una antena directiva orientada en la dirección del
nivel recibido más intenso de la señal deseada puede usarse de
manera ventajosa para garantizar que siempre pueden identificarse
posiciones de ráfagas de sincronización, independientemente de los
niveles de señal y de interferencia existentes en la antena del
receptor de medición.
Para una mejor comprensión de la presente
invención, a continuación se hará referencia, a modo de ejemplo
únicamente, a los dibujos adjuntos en los que:
La figura 1 ilustra un diagrama de bloques de un
sistema de medición de señal según la presente invención; y
La figura 2 ilustra la medición de señal en
términos de nivel de señal deseada, nivel de señal de interferencia
aplicada y nivel de señal medida.
La presente invención aprovecha características
de modulación predefinidas de ciertos elementos de una señal GSM.
Por ejemplo, a continuación se describe el uso de la ráfaga de
corrección de frecuencia (FCB), pero se apreciará que pueden usarse
otros elementos de una señal GSM. Además, la presente invención no
se limita a señales GSM y puede tener aplicación en otros sistemas
celulares digitales.
Las FCB se producen de manera regular en el
canal BCCH de una señal GSM. Cada FCB normalmente tiene una longitud
de 142 símbolos con un patrón de modulación específico. Esto da
periodos conocidos de una señal recibida con propiedades definidas
desde el transmisor deseado durante los que puede realizarse
medición de potencia de señal.
El receptor se sincroniza con el canal BCCH del
modo normal usando las ráfagas de sincronización y entonces
localiza las posiciones de las FCB en la componente de señal deseada
de la señal recibida. Cada ubicación de FCB recibida en la señal
recibida se filtra con un filtro de respuesta impulsional finita
(FIR) cuyos pesos son la conjugada compleja de la modulación de
señal de FCB aplicada al transmisor. La salida del filtro se analiza
entonces estadísticamente.
Si no hay interferencia presente, la secuencia
de salidas tendrá un valor constante directamente proporcional a la
amplitud de la señal recibida deseada. Si hay presente
interferencia, la secuencia de salidas tendrá una componente
similar a ruido adicional superpuesta a las mismas que se genera por
la correlación de los pesos de filtrado de FCB con la modulación
pseudoaleatoria esencialmente independiente de las señales de
interferencia.
Al medir la media y la varianza de la salida del
filtro a lo largo un intervalo de la señal recibida que incluye
varias FCB, los niveles de señal deseada y de señal de interferencia
pueden estimarse con un alto grado de precisión sobre un rango
dinámico amplio. Siempre que las condiciones de propagación se
mantengan estables, la precisión de medición aumenta a medida que
aumenta el intervalo de tiempo de medición.
En referencia ahora a la figura 1, se muestra un
sistema de medición de interferencia de una señal GSM. El sistema
comprende un detector 12 de ubicación de ráfaga de sincronización,
una matriz 14 de células de memoria, una tabla 15 de consulta
(LUT), un filtro 16 FIR, una memoria 18 intermedia de resultados, un
procesador 20 de análisis de resultados, un calculador 22 de
potencia de señal deseada, un calculador 24 de potencia de
interferencia y una tabla 26 de factores de calibración del
receptor.
Un conjunto adecuado de muestras de la señal 100
recibida total desde el receptor de medición que tiene una antena
desde la que se alimenta (no mostrada) se pasa al detector 12 de
ubicación de ráfaga de sincronización de modo que puedan detectarse
las ubicaciones de ráfaga de sincronización en la señal deseada y
alimentarse a la LUT 15. La señal 100 recibida también se alimenta
a la matriz 14 de células de memoria en las que se almacena.
Puesto que la LUT 15 está conectada a la matriz
14 de células de memoria, la información acerca de las ubicaciones
de ráfagas de sincronización se suministra por el detector 12 de
ubicación de ráfaga de sincronización a la LUT 15. La LUT 15
contiene información pública sobre la estructura de la señal GSM y
permite determinar las ubicaciones de las FCB en los conjuntos de
muestras en el conjunto total de muestras de señal almacenado en la
matriz 14 de memoria.
Se apreciará que aunque sólo se muestran cuatro
FCB en la figura 1, puede utilizarse cualquier número de FCB, si
bien se prefiere que el número sea lo más grande posible para
mejorar el procesamiento estadístico posterior.
Cada uno de la pluralidad de conjuntos de
muestras que contienen símbolos de FCB en la componente de señal
deseada de la señal recibida se extrae y se pasa desde la matriz 14
de memoria al filtro 16 FIR. La finalidad del filtro 16 FIR es
realizar una correlación cruzada de la estructura de señal conocida
de una FCB con un conjunto de muestras de señal recibida y calcular
la amplitud del resultado.
Tras el filtrado en el filtro 16 FIR, la
pluralidad resultante de valores de salida de amplitud de FIR se
almacena en la memoria 18 intermedia de resultados. Estos valores
almacenados se suministran entonces al procesador 20 de análisis de
resultados. (Se conoce ampliamente en la técnica; que un filtro FIR
también funciona como correlador).
El procesador 20 de análisis de resultados
calcula los valores de media y varianza de los valores de amplitud
almacenados en la memoria 18 intermedia de resultados.
Si no hay presente interferencia, las amplitudes
de la sucesión de una pluralidad de salidas del filtro 16 FIR
tendrán un valor sustancialmente constante cuando se le suministra
una pluralidad de conjuntos de muestras de señal recibida que
contiene datos de FCB. La media del conjunto de valores de amplitud
así obtenido es proporcional a la amplitud de la señal recibida
deseada.
Sin embargo, si hay presente interferencia, cada
uno del conjunto de valores de amplitud tendrá una componente
aleatoria adicional superpuesta al mismo. La componente aleatoria se
genera por la correlación cruzada de la estructura de señal
conocida de una FCB con la modulación esencialmente pseudoaleatoria
presente en señales de interferencia. La varianza del conjunto de
valores de amplitud así obtenido es proporcional a la potencia de
la señal de interferencia.
La presente invención aprovecha el hecho de que
las estaciones base GSM no están sincronizadas en el tiempo entre
si y la proporción de la señal transmitida dedicada a las FCB es muy
pequeña, de modo que la probabilidad de que las FCB en la señal
deseada estén, y se mantengan, alineadas con las FCB en la señal de
interferencia es muy pequeña y puede ignorarse por motivos
prácticos.
El valor medio se suministra al calculador de
potencia de señal deseada, que convierte el valor medio en un valor
de potencia y preferiblemente también aplica factores de calibración
a partir de la tabla 26 de calibración del receptor para convertir
el valor de potencia de señal deseada en unidades de potencia
absoluta, preferiblemente en dBm.
De forma similar, el valor de varianza se
suministra al calculador de potencia de interferencia, que convierte
el valor de varianza en un valor de potencia y preferiblemente
también aplica factores de calibración a partir de la tabla 26 de
calibración del receptor para convertir el valor de potencia de
interferencia en unidades de potencia absoluta, preferiblemente en
dBm.
En una realización adicional de la invención, si
la antena está ubicada de tal manera que no puede recibir un nivel
significativo o nada de la señal deseada, por ejemplo, si la antena
tiene ganancia directiva y se barre en azimut, se requiere una
segunda señal 102 recibida para alimentar la señal deseada al
detector 12 de ubicación de ráfaga de sincronización. La segunda
señal 102 recibida puede ser un conjunto coincidente en el tiempo
de muestras de señal de la señal deseada desde la estación base
suministrado desde un receptor auxiliar (no mostrado).
A partir de pruebas llevadas a cabo a diferentes
niveles de potencia de referencia, se ha determinado que el rango
dinámico y la linealidad del sistema ilustrado y descrito con
referencia a la figura 1 se muestra normalmente tal como se muestra
en la tabla de los resultados siguiente:
Los encabezados de las columnas "Ref"
identifican los diversos niveles de potencia de señal deseada usados
en las pruebas, y los resultados se ilustran gráficamente en la
figura 2. El número de referencia 30 se refiere a "Ref = -36";
el número de referencia 32 se refiere a "Ref = -56"; el número
de referencia 34 se refiere a "Ref = -76"; y el número de
referencia 36 se refiere a "Ref = -96".
Claims (12)
1. Método para determinar la cantidad de
potencia de señal y potencia de interferencia en una señal (100)
recibida, teniendo la señal (100) recibida una señal deseada y una
pluralidad de señales de interferencia, comprendiendo el método las
etapas de:
- a)
- seleccionar una pluralidad de primeras estructuras (FCB1, FCB2, FCB3, FCB4) conocidas en la señal deseada;
- b)
- procesar la señal recibida según dicha pluralidad de primeras estructuras (FCB1, FCB2, FCB3, FCB4) conocidas para derivar un conjunto de valores (AMP1, AMP2, AMP3, AMP4) de amplitud correspondientes a dichas primeras estructuras (FCB1, FCB2, FCB3, FCB4) conocidas; y
- c)
- usar el conjunto de valores (AMP1, AMP2, AMP3, AMP4) de amplitud para determinar el nivel de potencia para al menos una parte de la señal (100) recibida
caracterizado porque la etapa a) incluye
identificar dicha pluralidad de primeras estructuras (FCB1, FCB2,
FCB3, FCB4) conocidas usando una estructura conocida adicional
dentro de la señal deseada.
2. Método según la reivindicación 1, en el que
la etapa a) incluye identificar las ubicaciones de dicha estructura
adicional dentro de la señal deseada y usar las ubicaciones
identificadas para derivar las ubicaciones de dicha pluralidad de
primeras estructuras (FCB1, FCB2, FCB3, FCB4) conocidas.
3. Método según la reivindicación 1, en el que
dicha pluralidad de primeras estructuras conocidas comprende
ráfagas de corrección de frecuencia.
4. Método según la reivindicación 2, en el que
dicha estructura conocida adicional comprende ráfagas de
sincronización.
5. Método según una cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que la etapa de identificar dicha
pluralidad de primeras estructuras (FCB1, FCB2, FCB3, FCB4)
conocidas incluye usar punteros seleccionados por dicha estructura
conocida adicional.
6. Método según la reivindicación 5, en el que
dichos punteros se almacenan en una tabla (15) de consulta, y la
etapa a) incluye usar dichos punteros para seleccionar dicha
pluralidad de primeras estructuras (FCB1, FCB2, FCB3, FCB4)
conocidas en dicha señal (100) recibida.
7. Método según una cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que la etapa b) comprende
correlacionar la señal (100) recibida con dicha pluralidad
seleccionada de primeras estructuras (FCB1, FCB2, FCB3, FCB4)
conocidas para derivar dichos valores (AMP1, AMP2, AMP3, AMP4) de
amplitud.
8. Método según una cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que la etapa c) comprende
determinar valores de media y varianza para dichos valores (AMP1,
AMP2, AMP3, AMP4) de amplitud.
9. Método según una cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que la etapa c) comprende además
usar factores de calibración para producir un valor de potencia
absoluta para la señal deseada.
10. Método según la reivindicación 9, en el que
la etapa c) comprende además usar dichos factores de calibración
para producir un valor de potencia absoluta para las señales de
interferencia.
11. Método según una cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que la etapa a) comprende recibir
una segunda señal (102) recibida que es un conjunto coincidente en
el tiempo de muestras de señal de la señal deseada para garantizar
la selección de dicha pluralidad de primeras estructuras (FCB1,
FCB2, FCB3, FCB4) conocidas en la señal deseada.
12. Método según la reivindicación II, en el que
dicha segunda señal (102) recibida se recibe desde una antena
directiva orientada en la dirección del nivel recibido más intenso
de la señal deseada.
Applications Claiming Priority (3)
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