ES2211522T3 - Control de potencia de bucle exterior/bucle abierto ponderado en un sistema de comunicaciones duplex por reparto en el tiempo. - Google Patents
Control de potencia de bucle exterior/bucle abierto ponderado en un sistema de comunicaciones duplex por reparto en el tiempo.Info
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Abstract
Un método para controlar los niveles de potencia de transmisión en un sistema de comunicaciones dúplex con división de tiempo de espectro ensanchado que tiene tramas con intervalos de tiempo para comunicación, que recibe, en una primera estación de comunicación, comunicaciones procedentes de una segunda estación de comunicación y que determina una tasa de error de las comunicaciones recibidas (38, 39), produciendo ajustes objetivo según sean necesarios basados, en parte, en la tasa de error (40), que transmite una primera comunicación que tiene un nivel de potencia de transmisión en un primer intervalo de tiempo y los ajustes objetivo de la primera estación de comunicación, que recibe en la segunda estación de comunicación los ajustes objetivos y la primera comunicación y que mide un nivel de potencia de la primera comunicación según se recibe (42, 46), que determina una estimación de pérdidas en el camino basada, en parte, en el nivel de potencia medido (43) de la primera comunicación recibida, que establece un nivel de potencia de transmisión para una segunda comunicación en un segundo intervalo de tiempo desde la segunda estación a la primera estación basado, en parte, en un nivel objetivo ajustado por los ajustes objetivo (47).
Description
Control de potencia de bucle exterior/bucle
abierto ponderado en un sistema de comunicaciones dúplex por
reparto en el tiempo.
Esta invención se refiere en términos generales a
los sistemas de comunicaciones dúplex con división de tiempo (TDD)
de espectro ensanchado. Más en particular, la presente invención se
refiere a un sistema y a un método para controlar la potencia de
transmisión dentro de los sistemas de comunicaciones TDD.
La Figura 1 representa un sistema de
comunicaciones dúplex con división de tiempo (TDD) de espectro
ensanchado sin hilos. El sistema tiene una pluralidad de estaciones
base 30_{1}-30_{7}. Cada estación base 30_{1}
se comunica con el equipo de usuario
(UE)32_{1}-32_{3} en su área de
operaciones. Las comunicaciones transmitidas desde una estación
base 30_{1} a un UE32_{1} se denominan comunicaciones de enlace
descendente, y las comunicaciones transmitidas desde un UE32_{1}
a una estación base 30_{1} se denominan comunicaciones de enlace
ascendente.
Además de comunicarse sobre espectros de
frecuencias diferentes, los sistemas de espectro ensanchado TDD
realizan comunicaciones múltiples sobre el mismo espectro. Las
señales múltiples se distinguen mediante sus respectivas secuencias
de código de chip (códigos). También, para usar el espectro
ensanchado en forma más eficiente, los sistemas TDD como el
ilustrado en la Figura 2 usan tramas de repetición 34 divididas en
cierto número de intervalos de tiempo
36_{1}-36_{n}, por ejemplo en dieciséis
intervalos de tiempo. En sistemas de este tipo, se envía una
comunicación en intervalos de tiempo seleccionados
36_{1}-36_{n} usando códigos seleccionados. En
consecuencia, una trama 34 es capaz de transportar comunicaciones
múltiples que se distinguen tanto por intervalo de tiempo como por
código. La combinación de un único código en un único tiempo se
denomina una unidad de recursos. Con base en la anchura de banda
requerida para dar soporte a una comunicación, se asigna una o
múltiples unidades de recursos a dicha
comunicación.
comunicación.
La mayoría de los sistemas TDD controlan los
niveles de potencia de transmisión en forma adaptada. En un sistema
TDD, muchas comunicaciones pueden compartir el mismo intervalo de
tiempo y espectro. Cuando un UE 32_{1} o una estación base
30_{1} está recibiendo una comunicación específica, todas las
demás comunicaciones que utilicen el mismo intervalo de tiempo y
espectro causan interferencias a la comunicación específica.
Aumentar el nivel de potencia de transmisión de una comunicación
degrada la calidad de señal de todas las demás comunicaciones
dentro del mismo intervalo de tiempo y espectro. Sin embargo,
reducir el nivel de potencia de transmisión demasiado da lugar a
unas relaciones de señal a ruido (SNR) y a unas tasas de error
binario (VER) no deseables en los receptores. Para mantener tanto
la calidad de la señal de comunicaciones como los niveles de
potencia de transmisión bajos, se utilizan controles de potencia de
transmisión.
En la patente U.S. Nº 5,056,109 (Gilhousen y
otros) se describe un enfoque que utiliza control de potencia de
transmisión en un sistema de comunicaciones de acceso múltiple con
división de código (CDMA). Un transmisor envía una comunicación a
un receptor particular. Al recibirla, se mide la potencia de la
señal recibida. La potencia de la señal recibida se compara con una
potencia de señal recibida deseada. En base a esta comparación, se
envía un bit de control al transmisor, bien aumentando o bien
disminuyendo la potencia de transmisión en una cuantía fija. Puesto
que el receptor envía una señal de control al transmisor para
controlar el nivel de potencia del transmisor, dichas técnicas de
control de potencia se denominan comúnmente de bucle cerrado.
Bajo determinadas condiciones, las prestaciones
de los sistemas de bucle cerrado se degradan. Por ejemplo, si las
comunicaciones enviadas entre un UE y una estación base se
encuentran en un entorno altamente dinámico, tal como en el caso de
que el UE esté en movimiento, dichos sistemas pueden no ser capaces
de adaptarse con la suficiente rapidez para compensar los cambios.
La tasa de actualización de los controles de potencia de bucle
cerrado en TDD es típicamente de 100 ciclos por segundo, lo cual no
es suficiente para canales de desvanecimiento rápido.
El documento WO 98 45962 A describe un método
para controlar un nivel de potencia de transmisión de un terminal
móvil en un sistema de comunicaciones por satélite. El método de
control de potencia tiene tanto un elemento de bucle cerrado como
un elemento de bucle abierto. Para el elemento de bucle cerrado, la
estación base calcula el ajuste de potencia del terminal móvil en
base a la fuerza de las señales recibidas desde el terminal móvil.
La estación base tiene en cuenta los retrasos de propagación del
sistema de satélite en la determinación del ajuste de potencia.
Para el elemento de bucle abierto, se compara la fuerza de la señal
recibida de la estación base en cada trama con la fuerza de la
señal recibida en la trama anterior. Se ajusta la potencia de
transmisión del terminal móvil inversamente a las variaciones en la
fuerza de la señal observada.
La patente U.S. Nº 5,542,111 describe un método
para regular el control de potencia de transmisión de una estación
móvil usando control de la potencia de transmisión a largo plazo y
a corto plazo. El control de la potencia a largo plazo tiene lugar
en una estación base en el nivel superior que forma un bucle de
control cerrado. Se comunica una instrucción de la autoridad
decisoria desde la estación base a la estación móvil. Se determina
el nivel de potencia de transmisión a corto plazo en el bucle
inferior usando un identificador de la potencia a largo plazo y de
la autoridad de decisión.
El documento
EP-A-0610030 describe un sistema de
comunicaciones TDD de espectro ensanchado con un control de
potencia de bucle abierto.
Por consiguiente existe una necesidad de enfoques
alternativos para mantener la calidad de la señal y niveles de
potencia de transmisión bajos.
El control de potencia de bucle exterior/bucle
abierto ponderado controla los niveles de potencia de transmisión
en un sistema de comunicaciones dúplex con división de tiempo de
espectro ensanchado. En una primera estación de comunicaciones, se
miden los errores en una comunicación recibida de una segunda
estación de comunicaciones. Con base en parte en los errores
medidos, se determina un ajuste en un nivel objetivo. La primera
estación transmite una comunicación y el ajuste objetivo a la
segunda estación. La segunda estación mide el nivel de potencia
recibido de la comunicación de la primera estación. Con base en
parte en el nivel de potencia recibido, se determinan unas pérdidas
en el camino. Se ajusta el nivel objetivo en respuesta a la
recepción del ajuste objetivo. Se determina la calidad de la
pérdidas en el camino con respecto a una comunicación subsiguiente
a transmitir desde la segunda estación. El nivel de potencia de
transmisión de la segunda estación para la comunicación subsiguiente
se ajusta con base en parte en la pérdidas en el camino
determinadas, la calidad determinada y el nivel objetivo
ajustado.
La Figura 1 ilustra un sistema TDD de la técnica
anterior.
La Figura 2 ilustra intervalos de tiempo en
tramas que se repiten de un sistema TDD.
La Figura 3 es un diagrama de flujo de un control
de potencia de bucle exterior/bucle abierto ponderado.
La Figura 4 es un diagrama de componentes de dos
estaciones de comunicaciones que usan control de potencia de bucle
exterior/bucle abierto ponderado.
La Figura 5 es un gráfico de prestaciones de los
sistemas de control de potencia de bucle exterior/bucle abierto
ponderado, bucle abierto ponderado y bucle cerrado.
La Figura 6 es un gráfico de prestaciones de los
tres sistemas en términos de Tasa de Error de Bloque (BLER).
Las realizaciones preferidas se describirán
haciendo referencia a las figuras de los dibujos en las que números
de referencia análogos representan en todas ellas a elementos
análogos. Se explicará el control de potencia de bucle
exterior/bucle abierto ponderado usando el diagrama de flujo de la
Figura 3 y los componentes de dos estaciones de comunicaciones
simplificadas 110, 112 tal como se muestra en la Figura 4. Para las
discusiones siguientes, la estación de comunicaciones cuya potencia
de transmisión está siendo controlada se denomina la estación
transmisora 112 y la estación de comunicaciones que recibe
comunicaciones controladas en potencia se denomina estación
receptora 110. Puesto que el control de potencia de bucle
exterior/bucle abierto ponderado se puede usar para enlace
ascendente, para enlace descendente o para ambos tipos de
comunicaciones, el transmisor cuya potencia se está controlando se
puede asociar con la estación base 30_{1}, el UE32_{1}, o con
ambos. Por consiguiente, si se usan tanto control de potencia en
enlace ascendente como en enlace descendente, los componentes de la
estación receptora y de la estación transmisora se asocian tanto
con la estación base 30_{1} como con el UE 32_{1}.
La estación receptora 110 recibe diversas señales
de radiofrecuencia que incluyen comunicaciones desde la estación
transmisora 112 usando una antena 78, o alternativamente, un
conjunto de antenas, paso 38. Las señales recibidas se hacen pasar
a través de un aislador 66 a un desmodulador 68 para producir una
señal de banda base. Se procesa la señal de banda base, por ejemplo
mediante un dispositivo de estimación de canal 70 y de un
dispositivo de estimación de datos 72, en los intervalos de tiempo
y con los códigos apropiados asignados a la comunicación de la
estación transmisora. El dispositivo de estimación de canal 70, usa
comúnmente el componente de secuencia de encaminamiento de la señal
de banda base para proporcionar información de canal, tal como
respuestas de impulsos de canal. La información de canal se usa por
el dispositivo de estimación de datos 72, el dispositivo de
medición de interferencias 74, y el dispositivo de cálculo de
potencia de transmisión 76. El dispositivo de estimación de datos
72 recupera datos del canal por estimación de los símbolos de
software utilizando la información de canal.
Antes de la transmisión de la comunicación desde
la estación transmisora 112, la señal de datos de la comunicación
se codifica en cuanto a errores usando un codificador de
detección/corrección de errores 110. El esquema de codificación de
errores es típicamente un código de redundancia circular (CRC)
seguido del envío de una codificación de corrección de error, aunque
se pueden utilizar otros tipos de esquemas de codificación de
errores.
Usando los símbolos de software producidos por el
dispositivo de estimación de datos 72, un dispositivo de detección
de errores 112 detecta errores en los símbolos de software. Un
procesador 111 analiza el error detectado y determina una tasa de
errores para la comunicación recibida, paso 39. En base a la tasa
de errores, el procesador 111 determina la cuantía, si hubiera, en
que hay que cambiar un nivel objetivo, tal como una relación
objetivo de señal a interferencia (STR_{TARGET}), en la estación
transmisora 112, paso 40. En base a la cuantía determinada, se
genera una señal de ajuste objetivo por el generador de ajuste
objetivo 114. El ajuste objetivo se envía subsiguientemente a la
estación transmisora, paso 41. El ajuste objetivo se señala a la
estación transmisora 112, por ejemplo usando un canal exclusivo o un
canal de referencia.
Una técnica para determinar la cuantía de ajuste
en el nivel objetivo usa un umbral superior e inferior. Si la tasa
de error determinada excede un umbral superior, el nivel objetivo
se establece a un nivel inaceptablemente bajo y tiene que ser
aumentado. Se envía una señal de ajuste de nivel objetivo que
indica un aumento en el nivel objetivo. Si la tasa de error
determinada está por debajo de un segundo umbral, el nivel objetivo
está establecido en un valor innecesariamente elevado y se puede
disminuir el nivel objetivo. Reduciendo el nivel objetivo, se
disminuye el nivel de potencia de la estación transmisora,
reduciendo la interferencia a otras comunicaciones que usan el mismo
intervalo de tiempo y espectro. Para mejorar las prestaciones, tan
pronto como la tasa de error excede del límite superior, se envía
un ajuste objetivo. Como resultado, se mejoran las tasas de error
elevadas rápidamente, y se ajustan las tasas de error bajas
lentamente, por ejemplo una vez cada 10 segundos. Si la tasa de
error está comprendida entre los umbrales, no se envía un ajuste
objetivo, manteniendo el mismo nivel objetivo.
A continuación sigue la aplicación de la técnica
anterior a un sistema que usa codificación CRC y FEC. Cada bloque
CRC se comprueba en cuanto a errores. Cada vez que se determina que
una trama tiene un error, se incrementa un contador. Tan pronto el
contador excede un umbral superior, tal como 1,5 a 2 veces la tasa
de error de bloque deseada (BLER), se envía un ajuste objetivo
aumentando el nivel objetivo. Para ajustar el SIR_{TARGET} en la
estación transmisora 112, se envía el SIR_{TARGET} incremental
(SIR_{INC}), que es típicamente del orden de 0,25 dB a 4 dB. Si
el número de tramas CRC encontrado excede de un límite
predeterminado, tal como por ejemplo 1000 bloques, se compara el
nivel del contador con un umbral inferior, tal como 0,2 a 0,6 veces
el BLER deseado. Si el número de errores de bloque contado está por
debajo de un umbral inferior, se envía una señal de ajuste de
objetivo disminuyendo el nivel objetivo, SIR_{DEC}. Un intervalo
típico de SIR_{DEC} es de 0,25 a 0,4 dB. El valor de SIR_{DEC}
puede estar basado en SIR_{INC} y en una tasa de error de bloque
objetivo, BLER_{TARGET}. El BLER_{TARGET} está basado en el
tipo de servicio. Un rango típico para el BLER_{TARGET} es de 0,1%
a 10%. La Ecuación 1 ilustra un enfoque de este tipo para la
determinación de SIR_{DEC}.
Ecuación 1SIR_{DEC}=
SIR_{INC} \ x \ BLER_{TARGET} (1 -
BLER_{TARGET})
Si el recuento está entre los umbrales para el
límite de bloque predeterminado, no se envía una señal de
ajuste.
Alternativamente se puede usar un único umbral.
Si la tasa de error excede el umbral, se aumenta el nivel objetivo.
Si la tasa de error está por debajo del umbral, se disminuye el
nivel objetivo. Adicionalmente, la señal de ajuste de nivel
objetivo puede tener diversos niveles de ajuste, por ejemplo desde 0
dB a \pm4 dB en incrementos de 0,25 dB, en base a las diferencias
entre la tasa de error determinada y la tasa de error deseada.
El dispositivo de medición de interferencias 74
de la estación receptora 110 determina el nivel de interferencias
en dB, I_{RS}, dentro del canal, basado en la información de
canal o bien en los símbolos de software generados por el
dispositivo de estimación de datos 72, o en ambos. Usando los
símbolos de software y la información de canal, el dispositivo de
cálculo de potencia de transmisión 76 controla el nivel de potencia
de transmisión de la estación receptora, controlando la ganancia de
un amplificador 54.
Para su uso en la estimación de la pérdidas en el
camino entre las estaciones receptora y transmisora 110, 112, y
para el envío de datos, la estación receptora 110 envía una
comunicación a la estación transmisora 112, paso 41. Se puede
enviar la comunicación en cualquiera de los diversos canales.
Típicamente, en un sistema TDD los canales usados para estimar la
pérdidas en el camino se denominan canales de referencia, aunque se
pueden usar otros canales. Si la estación receptora 110 es una
estación base 30_{1}, se envía preferentemente la comunicación
sobre un enlace descendente común o un canal físico de control
común (CCPCH). Los datos a ser comunicados a la estación
transmisora 112 a través del canal de referencia se denominan datos
de canal de referencia. Tal como se muestra, los datos pueden
incluir el nivel de interferencias, I_{RS}, multiplexado con
otros datos de referencia, tales como el nivel de potencia de
transmisión, T_{RS}. El nivel de interferencias, I_{RS}, y el
nivel de potencia del canal de referencia, T_{RS} se pueden
enviar en otros canales, tales como un canal de señalización.
Los datos del canal de referencia se generan por
un generador de datos de canal de referencia 56. Se asignan a los
datos de referencia una o múltiples unidades de recursos en base a
los requisitos de anchura de banda de la comunicación. Un
dispositivo de ensanchamiento e inserción de secuencia de
encaminamiento 58 ensancha los datos de canal de referencia y hace
los datos de referencia multiplexados en el tiempo con una
secuencia de encaminamiento en los intervalos de tiempo y códigos
apropiados de las unidades de recursos asignadas. La secuencia
resultante se denomina una ráfaga de comunicación. La ráfaga de
comunicación se amplifica subsiguientemente por un amplificador 60.
La ráfaga de comunicación amplificada se puede sumar por un
dispositivo sumador 62 con cualquier otra ráfaga de comunicaciones
creada a través de dispositivos, tales como un generador de datos
50, un dispositivo de ensanchamiento e inserción de secuencia de
encaminamiento 52 y un amplificador 54.
Las ráfagas de comunicaciones sumadas se modulan
por un modulador 64. La señal modulada se hace pasar a través de un
aislador 66 y se radia por una antena 78, tal como se muestra, o
alternativamente a través de un conjunto de antenas. La señal
radiada se hace pasar a través de un canal de radio sin hilos 80 a
una antena 82 de la estación transmisora 112. El tipo de modulación
usado para la comunicación transmitida puede ser uno de los
conocidos para los expertos en la técnica, tal como una
manipulación por desplazamiento de fase directa (DSPK) o una
manipulación por desplazamiento de fase en cuadratura (QSPK).
La antena 82, o alternativamente el conjunto de
antenas de la estación transmisora 112, recibe diversas señales en
frecuencia radio, que incluyen los ajustes de objetivo. Las señales
recibidas se hacen pasar a través de un aislador 84 a un
desmodulador 86 para producir una señal de banda base. Se procesa
la señal de banda base, por ejemplo mediante un dispositivo de
estimación de canal 88 y un dispositivo de estimación de datos 90,
en los intervalos de tiempo y con los códigos apropiados asignados
a la ráfaga de comunicaciones de la estación receptora 110. El
dispositivo de estimación de canal 88 utiliza comúnmente el
componente de la secuencia de encaminamiento de la señal de banda
base para proporcionar información de canal, tal como respuestas de
impulso de canal. La información de canal se usa por el dispositivo
de estimación de datos 90 y por un dispositivo de medición de
potencia 92.
El nivel de potencia de la comunicación procesada
correspondiente al canal de referencia, R_{TS}, se mide mediante
el dispositivo de medición de potencia 92 y se envía a un
dispositivo de estimación de pérdidas en el camino 94, paso 42.
Tanto el dispositivo de estimación de canal 88 como el dispositivo
de estimación de datos 90 son capaces de separar el canal de
referencia de todos los demás canales. Si su usa un dispositivo de
control de ganancia automático o amplificador para el procesamiento
de las señales recibidas, se ajusta el nivel de potencia medido
para corregir la ganancia de estos dispositivos bien en dispositivo
de medición de potencia 92 o bien en el dispositivo de estimación de
pérdidas en el camino 94. El dispositivo de medición de potencia es
un componente de un controlador de bucle exterior/bucle abierto
ponderado 100. Tal como se muestra en la Figura 4, el controlador
de bucle exterior/bucle abierto ponderado 100 comprende el
dispositivo de medición de potencia 92, el dispositivo de
estimación de pérdidas en el camino 94, el dispositivo de medición
de calidad 94, el dispositivo de actualización de objetivo 101, y el
dispositivo de cálculo de potencia de transmisión 98.
Para determinar las pérdidas en el camino, L, la
estación de transmisión 112 necesita también el nivel de potencia
transmitida de la comunicación, T_{RS}. El nivel de potencia
transmitida de la comunicación, T_{RS} puede ser enviado junto
con los datos de la comunicación o en un canal de señalización. Si
el nivel de potencia, T_{RS} se envía junto con los datos de la
comunicación, el dispositivo de estimación de datos 90 interpreta
el nivel de potencia y envía el nivel de potencia interpretado a un
dispositivo de estimación de pérdidas en el camino 94. Si la
estación receptora 110 es una estación base 30_{1}, se envía
preferiblemente el nivel de potencia transmitida T_{RS} por medio
del canal de emisión (BCH) desde la estación base 30_{1}.
Restando el nivel de potencia de la comunicación, R_{TS}, del
nivel de potencia transmitida de la comunicación, T_{RS}, el
dispositivo de estimación de pérdidas en el camino 94 estima las
pérdidas en el camino, L, entre las dos estaciones 110, 112, paso
43. Adicionalmente, se actualizas unas pérdidas en el camino de
largo plazo, L_{0}, paso 44. El valor medio de las pérdidas en el
camino de largo plazo, L_{0}, es una media de las estimaciones de
las pérdidas en el camino. En determinadas situaciones, en vez de
transmitir el nivel de potencia transmitida, T_{RS}, la estación
receptora 110 puede transmitir una referencia correspondiente al
nivel de potencia transmitida. En este caso, el dispositivo de
estimación de pérdidas en el camino 94 proporciona niveles de
referencia para las pérdidas en el camino, L.
Puesto que los sistemas TDD transmiten
comunicaciones de enlace descendente y de enlace ascendente en el
mismo espectro de frecuencia, las condiciones que experimentan
estas comunicaciones son similares. Este fenómeno se denomina
reciprocidad. Debido a la reciprocidad, las pérdidas en el camino
experimentadas por el enlace descendente serán también
experimentadas por el enlace ascendente y viceversa. Sumando las
pérdidas en el camino estimadas a un nivel objetivo, se determina
un nivel de potencia de transmisión para una comunicación desde la
estación transmisora 112 a la estación receptora 110.
Si existe un retraso en el tiempo entre las
pérdidas en el camino estimadas y la comunicación transmitida, las
pérdidas en el camino experimentadas por la comunicación
transmitida pueden diferir de las pérdidas calculadas. En los
sistemas TDD en los que se envían comunicaciones en intervalos de
tiempo diferentes, 36_{1}-36_{n}, el retraso en
el intervalo de tiempo entre las comunicaciones recibida y
transmitida puede degradar las prestaciones de un sistema de
control de potencia en bucle abierto. Para superar estas
desventajas, el control de potencia de bucle abierto ponderado
determina la calidad de las pérdidas en el camino estimadas usando
un dispositivo de medición de calidad 96, paso 45, y pondera las
pérdidas en el camino estimadas en consecuencia, L, y las pérdidas
medias en el camino a largo plazo, L_{0}.
Para mejorar las prestaciones todavía más en
bucle exterior/bucle abierto ponderado, se ajusta un nivel
objetivo. Un procesador 103 convierte los símbolos de software
producidos por el dispositivo de estimación de datos 90 en bits y
extrae información de ajuste objetivo, tal como un ajuste
SIR_{TARGET}. Un dispositivo de actualización de objetivo 101
ajusta el nivel de objetivo usando los ajustes objetivo, paso 46.
El nivel de objetivo puede ser un SIR_{TARGET} o un nivel de
potencia recibida objetivo en la estación receptora 110.
El dispositivo de cálculo de potencia de
transmisión 98 combina el nivel objetivo ajustado con la estimación
de pérdidas en el camino ponderada, L, y con la estimación de
pérdidas en el camino medias a largo plazo, L_{0}, para
determinar el nivel de potencia de transmisión de la estación
transmisora, paso 47.
Los datos a transmitir en una comunicación desde
la estación transmisora 112 se producen por el generador de datos
102. Los datos son detección/corrección de errores por parte del
codificador de detección/corrección de errores 110. Los datos
codificados de errores se ensanchan y multiplexan en el tiempo con
una secuencia de encaminamiento mediante el dispositivo de
inserción de secuencia de encaminamiento 104 en los intervalos de
tiempo y códigos apropiados de las unidades de recursos asignadas
que producen una ráfaga de comunicación. La señal ensanchada se
amplifica mediante un amplificador 106 y se modula mediante un
modulador 108 a frecuencia radio. La ganancia del amplificador está
controlada por el dispositivo de cálculo de potencia de transmisión
98 para lograr el nivel de potencia de transmisión determinado. La
ráfaga de comunicación de potencia controlada se hace pasar a
través de un aislador 84 y se radia por la antena 82.
A continuación se indica uno de los algoritmos de
control de potencia de bucle exterior/bucle abierto ponderado. El
nivel de potencia de transmisión de la estación transmisora en
decibelios, P_{TS}, se determina utilizando la Ecuación 2
Ecuación
2P_{TS}=SIR_{TARGET} + \ I_{RS} + \alpha
(L-L_{0})+L_{0} +VALOR \
CONSTANTE
El SIR_{TARGET} tiene un valor ajustado basado
en las señales de ajuste objetivo recibidas. Para el enlace
descendente, se conoce el valor inicial de SIR_{TARGET} en la
estación transmisora 112. Para el control del enlace ascendente
SIR_{TARGET} se señala desde la estación receptora 110 a la
estación transmisora 112. Adicionalmente, se puede señalar también
un valor máximo y mínimo para un SIR_{TARGET} ajustado. El
SIR_{TARGET} ajustado se limita a los valores máximo y mínimo.
I_{RS} es la medida del nivel de potencia de la interferencia en
la estación receptora 110.
L es la estimación de pérdidas en el camino en
decibelios, T_{RS} - R_{TS} para el intervalo de tiempo más
reciente
36_{1} - 36_{n} en el que se estimaron las pérdidas en el camino. L_{0}, la media a largo plazo de las pérdidas en el camino en decibelios, es la media móvil de la estimación de pérdidas en el camino, L. El VALOR CONSTANTE es un término de corrección. El VALOR CONSTANTE corrige las diferencias en los canales de enlace ascendente y de enlace descendente, de tal manera que compensa las diferencias en ganancia del enlace ascendente y del enlace descendente. Adicionalmente, el valor constante puede proporcionar una corrección si se transmite el nivel de referencia de la potencia de transmisión de la estación receptora en vez de la potencia de transmisión real, T_{RS}. Si la estación receptora 110 es una estación base, el VALOR CONSTANTE se envía preferentemente mediante un mensaje de Capa 3.
36_{1} - 36_{n} en el que se estimaron las pérdidas en el camino. L_{0}, la media a largo plazo de las pérdidas en el camino en decibelios, es la media móvil de la estimación de pérdidas en el camino, L. El VALOR CONSTANTE es un término de corrección. El VALOR CONSTANTE corrige las diferencias en los canales de enlace ascendente y de enlace descendente, de tal manera que compensa las diferencias en ganancia del enlace ascendente y del enlace descendente. Adicionalmente, el valor constante puede proporcionar una corrección si se transmite el nivel de referencia de la potencia de transmisión de la estación receptora en vez de la potencia de transmisión real, T_{RS}. Si la estación receptora 110 es una estación base, el VALOR CONSTANTE se envía preferentemente mediante un mensaje de Capa 3.
El valor de ponderación, \alpha, es una medida
de la calidad de las pérdidas estimadas en el camino, y se basa
preferentemente en el número de intervalos de tiempo 36_{1} -
36_{n} entre el intervalo de tiempo n de la estimación de
pérdidas en el camino y el primer intervalo de tiempo de la
comunicación transmitida por la estación de transmisión 112. El
valor de \alpha se encuentra entre cero y uno. Generalmente, si
la diferencia de tiempo entre los intervalos de tiempo es pequeña,
la estimación reciente de pérdidas en el camino será bastante
precisa y \alpha se establece en un valor próximo a la unidad. Por
el contrario, si la diferencia de tiempo es grande, la estimación
de pérdidas en el camino puede no ser precisa y la medición de
pérdidas en el camino media es probable que resulte una mejor
estimación para las pérdidas en el camino. En consecuencia, se
establece \alpha en un valor más próximo a la unidad.
Las ecuaciones 3 y 4 son ecuaciones para
determinar \alpha.
Ecuación 3\alpha = 1 -
(D-1)/(D_{max}-1)
Ecuación 4\alpha = max [1-
(D-1)/(D_{max- permitido}-1),
0]
El valor, D, es el número de intervalos de
tiempo, 36_{1} - 36_{n}, entre el intervalo de tiempo
correspondiente a la última estimación de pérdidas en el camino y
el primer intervalo de tiempo de la comunicación transmitida, que se
denomina el retraso de intervalo de tiempo. Si el retraso es un
intervalo de tiempo, \alpha es uno. D_{max} es el retraso
máximo posible. Un valor típico para una trama que tenga quince
intervalos de tiempo es siete. Si el retraso es D_{max}, \alpha
es cero. D_{max- permitido} es el retraso de intervalo de tiempo
máximo permitido para la utilización del control de potencia de
bucle abierto. Si el retraso excede de
D_{max-permitido}, se desconecta efectivamente el
control de potencia de bucle abierto haciendo que \alpha sea igual
a cero. Usando el nivel de potencia de transmisión, P_{TS},
determinado por un dispositivo de cálculo de potencia de
transmisión 98, se establece la potencia de transmisión de la
comunicación transmitida.
Las figuras 5 y 6 comparan las prestaciones de
los sistemas de bucle exterior/bucle abierto ponderado, bucle
abierto y bucle cerrado. Las simulaciones de las Figuras 5 y 6 se
realizaron para una versión ligeramente diferente del algoritmo de
bucle exterior/bucle abierto ponderado. En esta versión, el SIR
objetivo se actualiza en cada bloque. Se aumenta un SIR_{TARGET}
si se detectara un error de bloque y se disminuye si no se
detectara error de bloque alguno. El sistema de bucle exterior/bucle
abierto ponderado usó la Ecuación 2. La Ecuación 3 se utilizó para
calcular \alpha. Las simulaciones compararon las prestaciones de
los sistemas controlando el nivel de potencia de transmisión de un
UE 32_{1}. Para las simulaciones, se agruparon 16 bits CRC en
cada bloque. En la simulación, cada bloque tenía 4 tramas. Se
declaró un error de bloque cuando se produjeron al menos dos errores
de bit en bruto en un bloque. Se asigna al canal de comunicación de
enlace ascendente un intervalo de tiempo por trama. El objetivo en
cuanto a la tasa de error de bloque es del 10%. El SIR_{TARGET}
se actualiza cada cuatro tramas. Las simulaciones dirigen las
prestaciones de estos sistemas para un UE32_{1} que se desplaza a
30 kilómetros por hora. La estación base simulada utilizó una
diversidad de dos antenas para la recepción, teniendo cada antena un
receptor RAKE de tres dedos. La simulación aproximó una estimación
realista de canal y de SIR basadas en una secuencia ambulatoria
media de campo de ráfaga de tipo 1 en presencia de ruido gaussiano
blanco aditivo (AWGN), La simulación usó un canal de tipo Peatón B
de la Unión Internacional de Telecomunicaciones (UIT) y modulación
QPSK. Se supuso que los niveles de interferencia no tienen
incertidumbre. No se consideraron esquemas de código de canal.
L_{0} se estableció en cero db.
El gráfico 120 de la Figura 5 muestra las
prestaciones en la forma esperada en términos de la E_{S}/N_{0}
requerida para un BLER de 10^{-1} en función del retraso de
tiempo entre el intervalo de tiempo del enlace ascendente y el
intervalo de tiempo del enlace descendente más reciente. El retraso
viene expresado por el número de intervalos de tiempo. E_{S} es la
energía del símbolo complejo. La Figura 5 demuestra que, cuando se
ignoran las incertidumbres ganancia/interferencia, las prestaciones
del sistema combinado son casi idénticas a las de los sistemas de
bucle abierto ponderado. El sistema combinado supera al sistema de
bucle cerrado para todos los retrasos.
En presencia de incertidumbres de ganancia e
interferencia, el nivel de potencia transmitida del sistema de
bucle abierto es o demasiado alto o demasiado bajo en su valor
nominal. En el gráfico 122 de la Figura 6, se utilizó una
incertidumbre de ganancia de -2 dB. La Figura 6 muestra el BLER en
función del retraso. La referencia inicial SIR_{TARGET} para cada
sistema se estableció para su valor nominal correspondiente
obtenido a partir de la Figura 5, a fin de lograr un BLER de
10^{-1}. La Figura 6 muestra que, en presencia de incertidumbre
de ganancia, tanto los sistemas de bucle combinado como los de
bucle cerrado logran el BLER deseado. Las prestaciones del sistema
de bucle abierto ponderado se degradan severamente.
Claims (26)
1. Un método para controlar los niveles de
potencia de transmisión en un sistema de comunicaciones dúplex con
división de tiempo de espectro ensanchado que tiene tramas con
intervalos de tiempo para comunicación, que recibe, en una primera
estación de comunicación, comunicaciones procedentes de una segunda
estación de comunicación y que determina una tasa de error de las
comunicaciones recibidas (38, 39), produciendo ajustes objetivo
según sean necesarios basados, en parte, en la tasa de error (40),
que transmite una primera comunicación que tiene un nivel de
potencia de transmisión en un primer intervalo de tiempo y los
ajustes objetivo de la primera estación de comunicación, que recibe
en la segunda estación de comunicación los ajustes objetivos y la
primera comunicación y que mide un nivel de potencia de la primera
comunicación según se recibe (42, 46), que determina una estimación
de pérdidas en el camino basada, en parte, en el nivel de potencia
medido (43) de la primera comunicación recibida, que establece un
nivel de potencia de transmisión para una segunda comunicación en
un segundo intervalo de tiempo desde la segunda estación a la
primera estación basado, en parte, en un nivel objetivo ajustado
por los ajustes objetivo (47), caracterizado porque:
el establecimiento de un nivel de potencia de
transmisión para una segunda comunicación en un segundo intervalo
de tiempo desde la segunda estación a la primera estación se basa
además, en parte, en la estimación de las pérdidas en el camino
ponderada por un primer factor y una media de pérdidas en el camino
a largo plazo ponderada por un segundo factor, donde el primer y el
segundo factores son función de una separación en el tiempo del
primer y del segundo intervalos de tiempo.
2. El método de la reivindicación 1,
caracterizado además porque el nivel objetivo es una
relación objetivo de señal a interferencia.
3. El método de la reivindicación 2,
caracterizado además porque los ajustes en la relación
objetivo de señal a interferencia se limitan a un valor máximo y a
un valor mínimo.
4. El método de la reivindicación 2,
caracterizado además porque cada ajuste objetivo está en un
rango de 0,25 a 4 decibelios.
5. El método de la reivindicación 2,
caracterizado además porque:
un ajuste objetivo que aumenta la relación
objetivo de señal a interferencia es SIR_{INC};
un ajuste objetivo que disminuye la relación
objetivo de señal a interferencia es SIR_{DEC};
una tasa objetivo de error de bloque es
BLER_{TARGET}; y
SIR_{DEC} se determina por
SIR_{DEC} = SIR_{INC} x BLER_{TARGET}/(1-
BLER_{TARGET}).
6. El método de la reivindicación 5,
caracterizado además porque el BLER_{TARGET} es del orden
del 1% al 10%.
7. El método de la reivindicación 1,
caracterizado además porque:
si la tasa de error excede de un umbral superior
o está por debajo de uno inferior, se transmite un ajuste objetivo;
y
si la tasa de error está comprendida entre el
umbral superior y el inferior, no se transmite un ajuste
objetivo.
8. El método de la reivindicación 7,
caracterizado además porque los ajustes objetivo que
incrementan el nivel objetivo se transmiten tan pronto como un
recuento de errores excede un umbral superior.
9. El método de la reivindicación 1,
caracterizado además por:
determinar una calidad, \alpha, de la
estimación de pérdidas en el camino (45) basada, en parte, en un
número de intervalos de tiempo, D, entre el primer intervalo de
tiempo y el segundo; y
donde el primer factor es \alpha y el segundo
factor es 1-\alpha.
10. El método de la reivindicación 9,
caracterizado además porque un retraso de intervalo de
tiempo máximo es D_{max} y la calidad determinada, \alpha, se
determina por
\alpha = 1 -
(D-1)/(D_{max}-1).
11. El método de la reivindicación 9,
caracterizado además porque un retraso de intervalo de
tiempo máximo permitido es D_{max-permitido} y la
calidad determinada, \alpha, se determina por
\alpha = max [1-
(D-1)/(D_{max- permitido}-1),
0].
12. El método de la reivindicación 1,
caracterizado además porque el nivel de potencia de
transmisión establecido compensa las diferencias en ganancia en
enlace ascendente y en enlace descendente.
13. El método de la reivindicación 1,
caracterizado además porque la primera estación es una
estación base y la segunda estación es un equipo de usuario.
14. El método de la reivindicación 1,
caracterizado además porque la primera estación es un equipo
de usuario y la segunda estación es una estación base.
15. Un sistema de comunicaciones dúplex con
división de tiempo de espectro ensanchado que tiene una primera
(110) y una segunda (112) estación de comunicación, usando el
sistema tramas con intervalos de tiempo para comunicación,
recibiendo la primera estación (110) comunicaciones procedentes de
la segunda estación de comunicación (112) y determinando una tasa de
error de las comunicaciones recibidas, produciendo ajustes objetivo
según sean necesarios basados en parte en la tasa de error, y
transmitiendo una primera comunicación que tiene un nivel de
potencia de transmisión en un primer intervalo de tiempo y los
ajustes objetivo, recibiendo la segunda estación (112) los ajustes
objetivo y la primera comunicación y midiendo un nivel de potencia
de la primera comunicación según se recibe, y determinando una
estimación de pérdidas en el camino basada en parte en el nivel de
potencia medido de la primera comunicación recibida, comprendiendo
la segunda estación (112) medios (110) para establecer un nivel de
potencia de transmisión para una segunda comunicación en un segundo
intervalo de tiempo desde la segunda estación a la primera estación
basado, en parte, en un nivel objetivo ajustado por los ajustes
objetivo, caracterizado el sistema porque:
los medios (110) comprendidos en la segunda
estación (112) para establecer un nivel de potencia de transmisión
para una segunda comunicación en un segundo intervalo de tiempo
desde la segunda estación a la primera estación están además
adaptados para establecer dicho nivel de potencia de transmisión
basado, en parte, en combinar la estimación de las pérdidas en el
camino ponderadas por un primer factor y una media de pérdidas en
el camino a largo plazo ponderada por un segundo factor, donde el
primer y el segundo factores son función de una separación en el
tiempo del primer y del segundo intervalos de tiempo.
16. El sistema de la reivindicación 15,
caracterizado además porque el nivel objetivo es una
relación objetivo de señal a interferencia.
17. El sistema de la reivindicación 16,
caracterizado además porque los ajustes a la relación
objetivo de señal a interferencia están limitados a un valor máximo
y a un valor mínimo.
18. El sistema de la reivindicación 15,
caracterizado además porque cada ajuste objetivo está en un
rango de 0,25 decibelios a 4 decibelios.
19. El sistema de la reivindicación 15,
caracterizado además porque:
si la tasa de error excede de un umbral superior
o está por debajo de uno inferior, se transmite un ajuste objetivo;
y
si la tasa de error está comprendida entre el
umbral superior y el inferior, no se transmite un ajuste
objetivo.
20. El sistema de la reivindicación 19,
caracterizado además porque los ajustes objetivo que
incrementan el nivel objetivo se transmiten tan pronto como un
recuento de errores excede un umbral superior.
21. El sistema de la reivindicación 15,
caracterizado además porque:
la segunda estación (112) comprende además medios
para determinar una calidad, \alpha, de la estimación de pérdidas
en el camino basada, en parte, en un número de intervalos de
tiempo, D, entre el primer intervalo de tiempo y el segundo; y
el primer factor es \alpha y el segundo factor
es 1-\alpha.
22. El sistema de la reivindicación 21,
caracterizado además porque un retraso de intervalo de
tiempo máximo es D_{max} y la calidad determinada, \alpha, se
determina por
\alpha = 1 -
(D-1)/(D_{max}-1).
23. El sistema de la reivindicación 21,
caracterizado además porque un retraso de intervalo de
tiempo máximo permitido es D_{max-permitido} y la
calidad determinada, \alpha, se determina por
\alpha = max [1-
(D-1)/(D_{max- permitido}-1),
0].
24. El sistema de la reivindicación 15,
caracterizado además porque el nivel de potencia de
transmisión establecido compensa las diferencias en ganancia en
enlace ascendente y en enlace descendente.
25. El sistema de la reivindicación 15,
caracterizado además porque la primera estación (110) es una
estación base (30) y la segunda estación (112) es un equipo de
usuario (32).
26. El sistema de la reivindicación 15,
caracterizado además porque la primera estación (110) es un
equipo de usuario (32) y la segunda estación (112) es una estación
base (30).
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