ES2197156T3 - Metodo y aparato con dispositivo de control de la potencia de emision en un sistema de radio celular. - Google Patents
Metodo y aparato con dispositivo de control de la potencia de emision en un sistema de radio celular.Info
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Abstract
EL OBJETO DE LA INVENCION ES UN SISTEMA DE RADIOTELEFONO CELULAR Y UN RADIOTELEFONO PARA EL. LA TRANSMISION (TX) Y LA RECEPCION (RX) SE EFECTUA EN EL SISTEMA EN DIFERENTES RODAJAS DE TIEMPO, Y SE UTILIZAN LA MISMA FRECUENCIA CENTRAL Y EL MISMO ANCHO DE BANDA PARA TRANSMISION Y LA RECEPCION. EL RADIOTELEFONO MIDE (PM) EL NIVEL DE SEÑAL (IRX) QUE RECIBE DESDE LA ESTACION BASE Y, DE ACUERDO CON DICHO NIVEL DE SEÑAL RECIBIDO, CONTROLA LA POTENCIA DE LA SEÑAL (ITX) A TRANSMITIR EN LA REBANADA DE TIEMPO DE TRANSMISION QUE SIGUE INMEDIATAMENTE A DICHA REBANADA DE TIEMPO DE RECEPCION.
Description
Método y aparato con dispositivo de control de la
potencia de emisión en un sistema de radio celular.
La presente invención se refiere a un aparato de
control de potencia de transmisión y a método para un radioteléfono
accionable en un sistema de radioteléfono que utiliza
substancialmente la misma frecuencia central y ancho de banda tanto
para la transmisión como para la recepción de señales.
En un sistema de radio celular basado en el
acceso múltiple por división de tiempo (TDMA) o acceso múltiple por
división de frecuencia (FDMA), el control de la potencia de
transmisión no es necesario con respecto al funcionamiento del
sistema. Los primeros sistemas utilizaron por tanto la misma
potencia de transmisión en todo momento. En los sistemas de
radioteléfono celular actuales (por ejemplo NMT), el control de la
potencia del radioteléfono celular es utilizado básicamente con el
fin de ahorrar capacidad de la batería. El control de potencia es
utilizado adicionalmente en células pequeñas con el fin de reducir
el nivel de ruido con respecto a las células adyacentes. No
obstante, existen normalmente solamente algunos niveles de potencia
utilizables (aproximadamente de 5 a 10).
En un sistema basado en un acceso múltiple por
división de código (CDMA), en el que el espectro es dispersado con
la tecnología DS (Secuencia Directa), la potencia recibida por la
estación de base desde los diferentes radioteléfonos celulares
debería ser aproximadamente igual de manera que el sistema pueda
adaptarse a tantos usuarios como sea posible. En el sistema CDMA, el
objeto principal del control de potencia es llevar al máximo, por
tanto, la capacidad del sistema. Después, el nivel de potencia debe
ser controlado de manera muy exacta, y debe reducirse al mínimo el
nivel de transmisión.
La potencia de transmisión debe ser controlada de
acuerdo con dos principios diferentes, o bien como control de
circuito abierto o como control de circuito cerrado. En el control
de circuito abierto, el teléfono mide la potencia de señal recibida
desde la estación de base y después controla, por consiguiente, su
potencia de transmisión. Generalmente, no obstante, el método no
proporciona una buena exactitud de la medición, y por tanto, no es
posible reducir al mínimo de forma completa la potencia de
transmisión, de manera que no sería controlada demasiado baja de
manera inadvertida debido a la inexactitud de medición. La razón de
esto es que las señales transmitidas y recibidas son atenuadas de
manera diferente, puesto que están situadas a diferentes
frecuencias. La diferencia puede ser de 10 a 40 dB, dependiendo del
ancho de banda de la señal de radio y las condiciones de
propagación. Por tanto, la potencia de transmisión debe estar
dimensionada para ser suficientemente alta, de manera que pueda
crearse un enlace de transmisión. El control de circuito abierto es
utilizado generalmente en los sistemas FD/FDMA y FDD/TDMA actuales
(FDD, de modo duplex por división de frecuencia) en el que se
efectúa la recepción y transmisión a diferentes frecuencias. El
método de control de circuito abierto es simple, pero su
inconveniente es la inexactitud de medición del método.
El documento US-4811421 describe
medios para la estimación de la potencia de señal que debe
recibirse. Se estima una potencia de señal que debe recibirse como
una función de la señal ya recibida y medida. En cada instante
predeterminado, se estima una potencia de señal que será recibida
por la estación en un siguiente instante predeterminado para derivar
de este modo una potencia estimada. Una potencia de señal que
transmite la estación entre el instante sucesivo es controlada en
proporción a la potencia estimada. Además de la estimación, el
sistema utiliza diferentes frecuencias en la transmisión y recepción
de señales.
El documento US-5093840 describe
un aparato para el control de potencia de adaptación de un
transmisor de espectro de dispersión de una estación móvil que
funciona en una red de comunicaciones celular utilizando modulación
de espectro de dispersión. Una estación base transmite una señal
genérica de espectro de dispersión y una señal de datos APC. Una
estación móvil tiene un circuito de adquisición para adquirir y
decodificar la señal genérica de espectro de dispersión, un detector
para detectar un nivel de potencia recibido de la señal genérica de
espectro de dispersión, un decodificador para decodificar la señal
de datos APC como un umbral, un amplificador diferencial para
generar una señal de comparación comparando el nivel de potencia
recibido con respecto al umbral, un transmisor para transmitir una
señal de espectro de dispersión del transmisor, una antena, y un
dispositivo de ganancia variable sensible a la señal de comparación
indicando un aumento o descenso para el ajuste de un nivel de
potencia del transmisor de la señal de espectro de dispersión del
transmisor.
Una publicación en IEEE International Conference
on Communications 1986, ``Direct Sequence Spread Spectrum with DSPK
Modulation and Diversity for Indoor Wireless Communications''
(Bhaskar Ramamurthi and Mohsen Kavehrad), Toronto, Canadá,
22-25 de Junio de 1998, describe el sistema de
Acceso Multiple de Espectro de Dispersión de Secuencia Directa
(DS-SSMA) utilizando modulación de frecuencia por
desplazamiento de fase diferencial (DPSK) para comunicación
inalámbrica en un entorno interior. La estación central transmite
continuamente una secuencia PN común a todos los receptores. En el
lugar del usuario, un sensor supervisa continuamente el nivel de
potencia medio en el tono recibido o tono modulado. Puesto que el
canal es recíproco, el transmisor en el lugar del usuario ajusta el
nivel de potencia transmitido proporcional a la inversa del nivel de
potencia media recibida por el sensor.
Una publicación IEEE ``Spread spectrum
S-CDMA for personal communication services'',
Military communications conference, 1992, MILCOM'92 Conference
Record, Communications - Fusing Commend, Control and Intelligence.
IEEE San Diego, CA. USA 11-14 Oct, 1992, NY, USA,
IEEE, US, páginas 269-273, describe la ventaja de
capacidad de radios CDMA de espectro de dispersión sobre un FDMA y
TDMA convencional para servicios de comunicación personal. Las
radios utilizan señales de espectro de dispersión DS/OPSK y TDD para
conseguir funcionamiento dúplex completo.
En el sistema de control de circuito cerrado la
potencia de señal recibida desde el radioteléfono celular es medida
en la estación de base y la información de control requerida para el
control de la potencia de transmisión es transmitida al
radioteléfono celular. El inconveniente del método de control de
circuito cerrado es que el método es más complicado que el método de
control de circuito abierto, puesto que en el sistema de circuito
cerrado, la información adicional debe ser transmitida de forma
separada y la transmisión de la información de control en el sistema
de radio celular requiere una velocidad de transmisión de
aproximadamente 1 kbit/s, de forma que el sistema de control puede
funcionar correctamente. Un sistema de control de este tipo es
propuesto para ser utilizado en los sistemas FDD/CDMA.
Un primer aspecto de la presente invención
proporciona el aparato de control de potencia de transmisión para un
radioteléfono accionable en un sistema de radioteléfono de acceso
múltiple por división de código/de modo duplex por división de
tiempo (TDD/CDMA) que utiliza substancialmente la misma frecuencia
central y el ancho de banda tanto para la recepción como transmisión
de señales, que comprende medios de medición de señales (PM) para
medir un nivel de señal recibida, donde el nivel de la señal
recibida (IRX) se mide después de la de-expansión de
la señal, y medios de control de potencia para controlar el nivel de
una señal transmitida posterior correspondiente (ITX) de acuerdo con
el nivel de señal recibida, y un segundo aspecto de la presente
invención proporciona un método de control de potencia de
transmisión para un radioteléfono accionable en un sistema de
radioteléfono de modo duplex por división de tiempo/acceso múltiple
por división de código (TDD/CDMA) que utiliza substancialmente la
misma frecuencia central y ancho de banda tanto para la transmisión
como para la recepción, comprendiendo medir una señal recibida donde
el nivel de la señal recibida (IRX) es medido después de la
de-expansión de la señal, y controlar el nivel de
una señal transmitida posteriormente de un modo correspondiente de
acuerdo con el nivel de señal recibida, comprendiendo adicionalmente
medios de medición de potencia absoluta para recibir la información
indicativa del nivel de la potencia absoluta transmitida por una
estación de base, y donde el nivel de la señal transmitida posterior
correspondiente (ITX) es controlable de acuerdo con el nivel de la
potencia absoluta transmitida por una estación de base y el nivel de
señal recibida.
Estos tienen la ventaja de que la medición y el
control exactos de la potencia puede conseguirse por circuitería y
dispositivos simples.
En el sistema TDD de frecuencia individual, tal
como el sistema DECT, la señal es atenuada del mismo modo en ambas
direcciones de transmisión. En un aparato y método de acuerdo con la
invención, la potencia de transmisión es ajustada de acuerdo con el
nivel de señal recibido en la última división de tiempo, puesto que
el control de un circuitito abierto es muy exacto cuando se efectúa
la transmisión y recepción a la misma frecuencia en divisiones de
tiempo consecutivas. Después, la información sobre los cambios en la
señal provocados por los cambios es la más reciente, por lo que la
potencia de trasmisión puede reducirse al mínimo de manera muy
exacta. Normalmente, la potencia de transmisión es controlada
aproximadamente 20dB mayor que el nivel requerido, de manera que la
señal ciertamente es suficientemente fuerte. Es posible ajustar la
potencia de transmisión de forma segura al mínimo, o controlar la
señal que es solamente ligeramente mayor que el nivel requerido
puesto que, de acuerdo con la invención, la medición y el control de
la potencia pueden realizarse de un modo muy exacto. Gracias a la
invención, es posible llevar a cabo un sistema de radioteléfono que
tiene la exactitud del método de control de circuito cerrado y la
forma de realización simple del control de circuito abierto. El
radioteléfono puede llevarse a cabo de manera que contiene un valor
de referencia preajustado con el que es comparado el nivel de la
potencia de la señal recibida, y la señal transmitida es controlada
de acuerdo con esta comparación. Alternativamente, esto podría
ejecutarse de forma que el transmisor identifica su potencia de
transmisión absoluta en el tiempo de transmisión y, por ejemplo,
solamente cuando cambia la potencia de transmisión de forma que no
se requiere velocidad de comunicación de datos alta. El nivel de
potencia de la señal recibida es medido preferentemente durante toda
la división de tiempo de recepción completa, y a partir de esta
potencia puede calcularse, por ejemplo, formando un promedio.
Por lo tanto, en el sistema TDD la señal es
atenuada igualmente en ambas direcciones de transmisión, puesto que
se utiliza la misma banda de frecuencia en ambas direcciones (es
decir, la misma frecuencia central y el mismo ancho de banda).
Puesto que el canal cambia ligeramente como una función del tiempo,
el tiempo de modo dúplex (el periodo por división de tiempo de
transmisión/recepción) debe ser suficientemente corto, de forma que
los cambios no influyen de forma significativa en el nivel de la
señal, sino que se obtiene la información exacta sobre el nivel de
potencia de señal recibida. La magnitud del cambio de canal depende,
por ejemplo, por el hecho de si se está moviendo o no el
radioteléfono (por ejemplo, un teléfono para coche).
La invención se describe ahora con referencia a
los dibujos adjuntos, en los que: la figura 1 muestra la estructura
del bastidor del sistema TDD/TDMA, y una forma de realización del
método de acuerdo con la invención en el sistema TDD/TDMA, y la
figura 2 muestra la estructura del bastidor del sistema TDD/CDMA, y
una forma de realización del método de acuerdo con la invención en
el sistema TDD/CDMA; y la figura 3 muestra un diagrama de bloques de
un circuito para el control de la potencia de un radioteléfono de
acuerdo con la invención.
La figura 1 muestra un sistema TDD/TDMA en el que
por ejemplo se comunican doce radioteléfonos con la misma estación
de base. El primer radioteléfono celular mide el nivel de la señal
recibida en la última división de tiempo de recepción 0, y utiliza
esta información para controlar la potencia de señal de transmisión
inmediatamente en la siguiente división de tiempo de transmisión 12
del teléfono. El segundo radioteléfono celular mide, por
consiguiente, el nivel de la señal recibida en la última división de
tiempo de recepción 1, y utiliza esta información para controlar la
potencia de señal transmitida inmediatamente en la siguiente
división de tiempo de transmisión del teléfono 13, y así
sucesivamente, de modo que el último o el doceavo teléfono celular
mostrado en la figura 1 mide el nivel de la señal recibida en la
última división de tiempo de recepción 11, y utiliza esta
información para controlar la potencia de la señal de transmisión
inmediatamente en la siguiente división de tiempo de transmisión del
teléfono 23. Las divisiones de tiempo de 0 a 23 en la figura 1
representan el hecho de que la estación de base procesa la
transmisión y recepción de cada uno de los doce radioteléfonos en
diferentes divisiones de tiempo.
La figura 1 muestra un sistema TDD/CDMA en el que
la transmisión y recepción se realiza en diferentes divisiones de
tiempo. Los radioteléfonos celulares miden el nivel de la señal R
recibida en la división de tiempo de recepción y utilizan esta
información para controlar la potencia de la señal de transmisión T
en la división de tiempo de transmisión. La figura 2 muestra cómo en
el sistema TDD/CDMA, la estación de base procesa simultáneamente la
transmisión y recepción para los doce radioteléfonos. No obstante,
la transmisión y recepción se efectúan en diferentes divisiones de
tiempo entre sí.
La figura 3 muestra un diagrama de un circuito de
bloques requerido para el control de potencia de acuerdo con la
invención. El nivel de la señal de información IRX que lleva en el
receptor RX es medido por el circuito de medición de potencia PM. La
segunda derivación desde el receptor RX representa el procesamiento
normal de la información recibida IRX en el radioteléfono, del que
no es necesario presentar un diagrama de bloques más detallado en
esta conexión como es bien conocido por un técnico en la materia. El
nivel de la señal puede medirse midiendo o bien su amplitud,
potencia o similar por un método conocido conveniente. El nivel de
la señal recibida es medido preferentemente durante toda la división
de tiempo de recepción, y a partir de esto la potencia puede ser
calculada, por ejemplo, haciendo un promedio. El periodo de medición
debe ser seleccionado para ser suficientemente largo de manera que
el efecto del ruido será pequeño debido a los efectos del promedio.
No obstante, el periodo de medición debe ser también lo
suficientemente corto de manera que el canal de comunicación de
datos no tiene tiempo para cambiar substancialmente durante la
medición. El resultado de medición es comparado con un valor de
referencia SER F, y es ajustada, por consiguiente la potencia del
transmisor TX. El valor de referencia SER F puede ser cualquier
valor de referencia preajustado con el que se compara el nivel de la
señal recibida IRX en los medios de comparación COMP, y el nivel de
la señal transmitida ITX es ajustado bajo el control de la señal
SREG de acuerdo con esta comparación. Alternativamente, el valor de
referencia SER F puede estar dispuesto con respecto a los medios de
comparación de forma que el transmisor detecta la potencia de
transmisión absoluta transmitida en la estación de base en el tiempo
de transmisión, y, por ejemplo, solamente cuando cambia la potencia
de transmisión, de forma que no sea necesario velocidad de
comunicación de datos alta.
Un sistema de radioteléfono de acuerdo con la
invención proporciona la exactitud del método de control de circuito
cerrado, incluso aunque no se transmita información de control desde
la estación de base hasta el radioteléfono celular. Con el método de
la invención, la potencia de transmisión del radioteléfono celular
puede reducirse al mínimo y, por tanto, el consumo de potencia se
reduce a un mínimo. La interferencia del sistema celular disminuye
también debido a potencia de transmisión inferior. Existirá también
una distancia más pequeña para la asignación repetida del mismo
canal (es decir, la banda de frecuencia en FDMA, el código en CDMA y
la división de tiempo en TDMA), por lo que el sistema puede contener
más usuarios para cada unidad de frecuencia y unidad de área. Puede
incrementarse el número de usuarios con asignación de canal dinámico
(DCA) debido a la interferencia reducida obtenida con el control de
potencia de acuerdo con la invención. Es posible también hacer
obvios los efectos de desvanecimiento ajustando un nivel de potencia
adecuado.
El método de la invención puede aplicarse a un
sistema utiliza división de tiempo, en el que también la transmisión
y la recepción se efectúan a la misma frecuencia, por ejemplo, en el
método de acceso múltiple TDD/CDMA o TDD/TDMA. La potencia de la
señal recibida en el sistema CDMA o en otro sistema de espectro de
dispersión se mide cuando la señal ha sido despropagada (la señal
está en correlación por el código de dispersión). La invención es
muy ventajosa en el sistema CDMA, donde es importante que la señal
recibida por la estación de base sea aproximadamente igual de fuerte
desde todas las estaciones móviles. La potencia de la señal puede
medirse o bien desde la señal RF, desde la señal ID o desde la señal
modulada (en el sistema TDMA).
En los sistemas de radio celular DECT tanto la
estación móvil como la estación de base (transmisor y receptor)
controlan sus niveles de potencia independientemente. En el sistema
DECT, el paquete de voz es codificado en la transmisión (CRC, Cyclic
Redundancy Check) con el fin de detectar los errores de transmisión
en la recepción. CRC es un sistema de detección de error, en el que
los bits de paridad son generados por la codificación, y son
detectados los errores creados durante la transmisión por un
algoritmo de decodificación. Cuando el receptor detecta un paquete
de voz erróneo, solicita la transmisión repetida, por lo que el
transmisor recibe inmediatamente la siguiente información por
división de tiempo sobre una recepción de éxito. Por tanto, en el
control de potencia de la señal de transmisión, es posible tener en
cuenta la relación proporcionar de transmisiones de éxito con el fin
de incrementar el porcentaje de éxito, y al menos con el fin de
eliminar los errores provocados por el nivel de potencia (demasiado
bajo) utilizando el método de control de potencia de la
invención.
En vista de la descripción precedente, será
evidente para un técnico en la materia que pueden realizarse varias
modificaciones dentro del alcance de la invención, como se define
por las reivindicaciones adjuntas.
Claims (11)
1. Aparato de control de potencia de transmisión
para un radioteléfono accionable en un sistema de radioteléfono
(TDD/CDMA) de acceso múltiple por división de código/de modo dúplex
por división de tiempo que utiliza substancialmente la misma
frecuencia central y ancho de banda tanto para la transmisión como
para la recepción de señales, que comprende medios de medición de
señales (PM) para la medición de un nivel de señal recibida, donde
el nivel de la señal recibida (IRX) es medido después de la
de-expansión de la señal, y medios de control de
potencia para controlar el nivel de una siguiente señal transmitida
correspondiente (ITX) de cuerdo con el nivel de señal recibida,
caracterizado porque el aparato de control de potencia de
transmisión comprende adicionalmente medios de medición de potencia
absoluta para recibir la información indicativa del nivel de la
potencia absoluta transmitida por una estación de base, de forma que
el nivel de la señal transmitida posterior correspondiente (ITX) es
controlable de acuerdo con el nivel de la potencia absoluta
transmitida por una estación de base y el nivel de señal
recibida.
2. Aparato de acuerdo con la reivindicación 1,
donde el nivel de la señal recibida (IRX) es comparado con un nivel
de referencia predeterminado (SER F), y el nivel de la señal
transmitida posterior correspondiente es controlable de acuerdo con
un resultado de la comparación (COMP).
3. Aparato de acuerdo con cualquier
reivindicación previa, donde el nivel de potencia de transmisión es
controlable (SREG) a un nivel tan bajo como sea posible en el que la
señal (ITX) se propaga libre de error a la estación de base.
4. Aparato de acuerdo con la reivindicación 1,
donde el nivel de la señal recibida (IRX) es medido desde la señal
de radio-frecuencia.
5. Aparato de acuerdo con la reivindicación 1,
accionable para un sistema de radioteléfono que tiene divisiones de
tiempo de transmisión y recepción que tienen substancialmente la
misma longitud en el tiempo que un periodo medido durante el cual
tiene lugar la medición de la señal recibida (IRX).
6. Aparato que comprende un radioteléfono celular
como se indica en cualquier reivindicación precedente.
7. Método de control de potencia de transmisión
para un radioteléfono accionable en un sistema de radioteléfono de
acceso múltiple d división de código/de modo dúplex d división de
tiempo (TDD/CDMA) que utiliza substancialmente la misma frecuencia
central y ancho de banda para tanto la transmisión como la
recepción, comprendiendo medir una señal recibida (IRX), donde se
mide un nivel de la señal recibida (IRX) después de la
de-expansión de la señal, y controlar el nivel de
una señal transmitida posteriormente de forma correspondiente (ITX)
de acuerdo con el nivel de señal recibida, caracterizado
porque el método comprende adicionalmente recibir la información
indicativa del nivel transmitido por una estación de base y
controlar el nivel de la señal transmitida posteriormente de acuerdo
con la potencia absoluta y el nivel de señal recibida.
8. Método de acuerdo con la reivindicación 7,
donde el nivel de la señal recibida (IRX) es comparado con un nivel
de referencia predeterminado (SREF), y el nivel de la siguiente
señal transmitida correspondiente es controlado de acuerdo con un
resultado de la comparación (COMP).
9. Método de acuerdo con cualquiera de las
reivindicaciones 7 a 8, donde el nivel de potencia de transmisión se
puede controlar (SREG) como un nivel tan bajo como sea posible en el
que la señal (ITX) se propaga libre de error a la estación de
base.
10. Método de acuerdo con la reivindicación 7,
donde el nivel de la señal recibida (IRX) es medido a partir de la
señal de radio frecuencia.
11. Método de acuerdo con la reivindicación 7,
accionable para un sistema de radioteléfono que tiene divisiones de
tiempo de transmisión y recepción que tienen substancialmente la
misma longitud en el tiempo que un periodo de medición durante el
cual tiene lugar la medición de la señal recibida (IRX).
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