ES2219641T3 - Metodo de transferencia de control en un sistema celular de telecomunicaciones. - Google Patents
Metodo de transferencia de control en un sistema celular de telecomunicaciones.Info
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Abstract
UN SISTEMA DE TELECOMUNICACIONES CELULAR QUE CONSTA DE CENTRALES MOVILES (MSC), ESTACIONES BASE (BS) Y ESTACIONES MOVILES (MS) DISPERSAS POR EL SISTEMA. LAS CENTRALES MOVILES INCLUYEN UNOS ELEMENTOS PARA EL ESTABLECIMIENTO DIRECTO DE LLAMADAS QUE COMBINAN UNA DIVERSIDAD DE SEÑALES. LAS CENTRALES MOVILES INCLUYEN ADEMAS UN ELEMENTO PARA EL ESTABLECIMIENTO DIRECTO DE LLAMADAS CONTROLADO, EN DONDE UNAS FUNCIONES DE CONTROL DE LAS COMUNICACIONES DEL USUARIO Y DE COMBINACION DE UNA DIVERSIDAD DE SEÑALES QUE INTERVIENEN EN LAS COMUNICACIONES DEL USUARIO SON ENVIADAS DIRECTAMENTE DESDE UNA PRIMERA CENTRAL MOVIL A UNA SEGUNDA CENTRAL MOVIL.
Description
Método de transferencia de control en un sistema
celular de telecomunicaciones.
La presente invención se refiere a sistemas
celulares de telecomunicaciones. Más específicamente, la presente
invención se refiere a un sistema novedoso y mejorado para controlar
transferencias uniformes entre una estación móvil y estaciones base
que están conectadas a diferentes centros de conmutación de
servicios móviles dentro de un sistema celular de
telecomunicaciones.
La utilización de modulación de acceso múltiple
por división de código (CDMA) no es más que una de las diversas
técnicas que permiten comunicaciones digitales entre una serie de
usuarios móviles que utilizan una parte común del espectro de
radiocomunicaciones, como es el caso del sistema celular de
telecomunicaciones. Otras técnicas de acceso de radiocomunicaciones
bien conocidas son el acceso múltiple por división del tiempo (TDMA)
y el acceso por división de frecuencia (FDMA). En realidad, el
concepto de transferencia de control es aplicable a la totalidad de
las tres técnicas de acceso múltiple mencionadas. Los antecedentes
de la presente invención se ilustrarán por medio de un sistema
celular de telecomunicaciones CDMA, aunque debería entenderse que la
presente invención no se limita al CDMA. En "On the System Design
Aspects of Code Division Multiple Access (CDMA) Applied to Digital
Cellular and Personal Communications Networks", de Allen Salmasi
y Klein S. Gilhousen, presentado en la 41^{st} IEEE Vehicular
Technology Conference entre el 19 y el 22 de Mayo de 1991 en St.
Louis, MO, se ha descrito sustancialmente una aplicación ilustrativa
del CDMA a sistemas celulares de telecomunicaciones.
En la publicación mencionada anteriormente se
describe una técnica CDMA de secuencia directa
(DS-CDMA, o abreviando, en lo sucesivo CDMA) en la
que una serie de estaciones móviles (estaciones MS) de usuario se
comunican a través de señales de espectro ensanchado de
radiocomunicaciones CDMA con estaciones base (estaciones BS, a las
que también se hace referencia como ubicaciones de célula) en la
dirección de enlace ascendente (de la estación móvil a la estación
base) y de enlace descendente (de la estación base a la estación
móvil). Las estaciones base convierten estas señales de
radiocomunicaciones
CDMA que se originan en, respectivamente finalizan en, la MS del usuario, en una forma adecuada para ser utilizadas conjuntamente con un equipo terrestre de transmisión de telecomunicaciones tal como las instalaciones de circuitos de Modulación por Impulsos Codificados (PCM) desplegadas habitualmente. Además, las estaciones base retransmiten estas señales de usuario en la dirección de enlace ascendente y enlace descendente hacia el centro de conmutación de servicios móviles (MSC, al que también se hace referencia como centrales móviles o central de conmutación de telefonía móvil (MTSO)) de cara al procesado posterior.
CDMA que se originan en, respectivamente finalizan en, la MS del usuario, en una forma adecuada para ser utilizadas conjuntamente con un equipo terrestre de transmisión de telecomunicaciones tal como las instalaciones de circuitos de Modulación por Impulsos Codificados (PCM) desplegadas habitualmente. Además, las estaciones base retransmiten estas señales de usuario en la dirección de enlace ascendente y enlace descendente hacia el centro de conmutación de servicios móviles (MSC, al que también se hace referencia como centrales móviles o central de conmutación de telefonía móvil (MTSO)) de cara al procesado posterior.
Las señales de comunicación de usuario
mencionadas anteriormente comprenden señales de voz digitalizadas e
información de control (a la que se hace referencia también como
señalización). El MSC realiza operaciones de multiplexado y
conversión sobre los otros afluentes mencionados y retransmite la
señal de voz hacia otro usuario, por ejemplo, dentro de la Red
Telefónica Pública Conmutada (RTPC). El MSC también interpreta,
reacciona a y genera información de señalización, controlando de
este modo el enlace de comunicación total entre los usuarios. Estas
funciones de control del enlace de comunicaciones comprenden la
gestión de acontecimientos relacionados con llamadas generales tales
como establecimiento o finalización de llamada así como
acontecimientos relacionados con los enlaces de radiocomunicaciones
CDMA tales como el deterioro de la calidad del enlace de
radiocomunicaciones CDMA y el subsiguiente inicio de la
transferencia.
Si el CDMA se despliega dentro del medio típico
en células de tamaño grande de sistemas terrestres de
telecomunicaciones móviles en ese caso la difusión del retardo de
tiempo medio del entorno de propagación de radiocomunicaciones de
múltiples caminos es habitualmente mayor que la duración de los
segmentos de la señal DS-CDMA. Esto obliga a que el
CDMA funcione en un modo asíncrono con la consecuencia de que la
ortogonalidad de las señales de usuario de acceso múltiple de
espectro ensanchado no se pueden conseguir por medio solamente de
códigos de ensanchamiento ortogonales. Por esta razón, las
comunicaciones padecen interferencias autoinducidas por el sistema
no solamente entre señales que se originan en células diferentes
sino que además de eso también considerablemente dentro de una única
célula (a lo que se hace referencia como interferencia intracelular
CDMA). Por esta razón para dichos sistemas celulares CDMA es un
objetivo importante del diseño global del sistema minimizar
cualquier interferencia CDMA excesiva entre los usuarios que se
comunican y de forma complementaria, capturar y utilizar tanta
energía como sea posible de una señal de usuario CDMA deseada. Este
requisito de diseño del sistema, aunque es un requisito genérico
aplicable a cualquier método de acceso múltiple dentro de sistemas
celulares de telecomunicaciones, es menos restrictivo para sistemas
basados en FDMA y TDMA en los que la interferencia intracelular se
evita por medio de las propiedades intrínsecas del respectivo método
de acceso múltiple y la interferencia intercelular se limita por
medio de esquemas celulares de reutilización de frecuencia
planificados previamente. De este modo, el CDMA a diferencia del
FDMA o el TDMA funciona de una manera estrictamente limitada por
interferencia. A continuación, se ejemplifican los antecedentes de
la invención para el caso de un sistema celular de
telecomunicaciones CDMA.
Se pueden identificar fácilmente varios métodos
que implementan el objetivo anteriormente mencionado de diseño del
sistema CDMA para la forma de realización ilustrativa de un sistema
celular de telecomunicaciones CDMA a la que se ha hecho referencia
anteriormente. Por ejemplo, el método descrito de control de
potencia de transmisión de la MS de bucle cerrado tiene el objetivo
de igualar continuamente las calidades recibidas de todas las
señales CDMA de enlace ascendente dentro de una única BS luchando
contra el entorno de canales de propagación de radiocomunicaciones
que cambian rápidamente y que experimentan procesos de
desvanecimiento rápidos y lentos. Con este fin, la BS mide
periódicamente el valor Eb/No recibido, indicativo de la calidad de
la señal, de cada comunicación de enlace ascendente
CDMA de la MS y subsiguientemente transmite una orden adecuada de control de potencia en el canal de comunicación de enlace descendente hacia la MS la cual a su vez fija la potencia del transmisor CDMA de forma correspondiente. Idealmente, todas las señales de enlace ascendente CDMA de la MS se reciben en la BS con la misma calidad y además de eso, con la mínima intensidad necesaria para mantener el enlace de comunicaciones sujeto a un umbral predeterminado de calidad.
CDMA de la MS y subsiguientemente transmite una orden adecuada de control de potencia en el canal de comunicación de enlace descendente hacia la MS la cual a su vez fija la potencia del transmisor CDMA de forma correspondiente. Idealmente, todas las señales de enlace ascendente CDMA de la MS se reciben en la BS con la misma calidad y además de eso, con la mínima intensidad necesaria para mantener el enlace de comunicaciones sujeto a un umbral predeterminado de calidad.
Otra forma de realización del objetivo del diseño
del sistema mencionado anteriormente es el método de transferencia
uniforme asistida por la estación móvil conjuntamente con la
combinación de diversidad de señales durante una comunicación CDMA
activa lo cual se resumirá a continuación.
La transferencia uniforme asistida por estación
móvil conjuntamente con la combinación de diversidad de señales
comprende el método de retransmitir señales de comunicación de
usuario en el segmento de transmisión entre la MS y el MSC
simultáneamente a través de una primera y una segunda BS en la
dirección de enlace ascendente y de enlace descendente y de realizar
una recepción de diversidad de señales en la MS y en el MSC para
mejorar la calidad de la señal del usuario. Este método es
solicitado por el MSC cuando una MS que se comunica inicialmente con
una BS se ha movido hacia las áreas de cobertura superpuestas de
esta primera BS y una segunda BS y ha informado de la disponibilidad
de una señal suficientemente intensa desde esta segunda BS hacia el
MSC. La MS no interrumpe sus comunicaciones con el MSC en ningún
instante de tiempo durante la transferencia uniforme conjuntamente
con la combinación de diversidad de señales. Típicamente el MSC
despliega una combinación selectiva, con
post-detección/descodificación, de las tramas de voz
codificadas digitalmente.
Para posibilitar la asistencia de comunicación de
informes de la MS durante el inicio de transferencia uniforme todas
las estaciones BS pueden transmitir una señal de referencia de
enlace descendente
CDMA, a la que se hace referencia como señal piloto. Las estaciones MS, cuando se desplazan itinerantemente por todo el área de servicio del sistema celular de telecomunicaciones CDMA demodulan periódicamente las señales piloto de las diversas estaciones BS vecinas durante una comunicación en curso con una primera BS y obtienen una indicación correspondiente de la calidad de la señal piloto. Esta indicación determina una lista ordenada de estaciones BS candidatas para la transferencia y se transmite en forma de información de señalización hacia el MSC. Debería entenderse que también la primera BS puede realizar continuamente mediciones de la intensidad de la calidad de la señal de enlace ascendente CDMA y basándose en estas observaciones puede proporcionar al MSC una indicación de solicitud de transferencia uniforme.
CDMA, a la que se hace referencia como señal piloto. Las estaciones MS, cuando se desplazan itinerantemente por todo el área de servicio del sistema celular de telecomunicaciones CDMA demodulan periódicamente las señales piloto de las diversas estaciones BS vecinas durante una comunicación en curso con una primera BS y obtienen una indicación correspondiente de la calidad de la señal piloto. Esta indicación determina una lista ordenada de estaciones BS candidatas para la transferencia y se transmite en forma de información de señalización hacia el MSC. Debería entenderse que también la primera BS puede realizar continuamente mediciones de la intensidad de la calidad de la señal de enlace ascendente CDMA y basándose en estas observaciones puede proporcionar al MSC una indicación de solicitud de transferencia uniforme.
Habitualmente, la transferencia uniforme
conjuntamente con la combinación de diversidad de señales es
iniciada por el MSC si la MS informa de que la calidad de la señal
piloto de una segunda BS además de la correspondiente a la primera
BS es suficientemente buena según los umbrales predeterminados que
se han hecho disponibles para la MS y el MSC al mismo tiempo que la
segunda BS puede obtener los recursos requeridos para la transición
de la transferencia uniforme. Subsiguientemente, el MSC ordenará a
la MS a través de la primera BS por medio de señalización que inicie
una transferencia uniforme y que comience la combinación de
diversidad de señales en el enlace descendente.
Por otra parte, el MSC inicia la retransmisión
adicional de señales de usuario a través de la segunda BS y comienza
la combinación de diversidad de la señal de usuario en la dirección
de enlace ascendente. Ambas estaciones BS participantes solicitan de
forma autónoma el método de control de potencia de bucle cerrado
mencionado anteriormente. La MS fija su potencia de transmisión CDMA
al mínimo de los dos niveles de potencia ordenados para reducir la
interferencia CDMA excesiva con los otros enlaces de
comunicación.
Finalmente, cuando la MS está establecida
firmemente dentro del área de la segunda BS y la señal piloto
recibida desde la primera BS se ha debilitado suficientemente según
los umbrales predeterminados que se han hecho disponibles para la
MS, la misma informará de esta condición al MSC el cual a su vez
decide finalizar la transferencia uniforme con combinación de
diversidad de señales y subsiguientemente utilizará sólo la segunda
BS para mantener las comunicaciones del CDMA.
Este proceso de transferencia uniforme con
combinación de diversidad de señales se puede repetir cuando la MS
se mueve dentro del área de servicio del sistema celular de
telecomunicaciones CDMA y cuando las indicaciones de calidad de la
señal CDMA medidas lo sugieran.
El documento
US-A-510501 da a conocer un traspaso
uniforme convencional dentro de una central móvil.
Algunos de los sistemas celulares de
telecomunicaciones basados en TDMA actuales utilizan también la
asistencia de la MS en forma de mediciones correspondientes de
calidad de la señal de enlace descendente de la MS como señal de
activación para solicitar una transferencia desde una primera BS a
una segunda BS, de una forma muy similar a la resumida
anteriormente. No obstante, estos sistemas habitualmente utilizan un
esquema al que se hace referencia como transferencia discontinua en
la que la MS en respuesta a instrucciones del MSC interrumpe la
comunicación con la primera BS, sintoniza el canal de
radiocomunicaciones TDMA indicado de la segunda BS, y a continuación
restablece las comunicaciones de enlace ascendente y de enlace
descendente. La MS no se comunica en ningún instante de tiempo con
más de una BS simultáneamente y por lo tanto, no tiene lugar ninguna
combinación correspondiente de diversidad de señales en la MS ni en
el MSC como en el caso correspondiente al método de transferencia
uniforme descrito anteriormente. El documento
EP-A-0421535 da a conocer un
traspaso discontinuo dentro de una central y un traspaso discontinuo
entre centrales en un sistema TDMA. Este esquema de transferencia
discontinua también es aplicable al CDMA de una manera similar,
aunque se debería evitar siempre que sea posible, por razones de la
capacidad del sistema CDMA tal como se explica a continuación.
Dentro del contexto de transferencia uniforme y
discontinua, a los umbrales predeterminados mencionados
anteriormente utilizados conjuntamente con las mediciones de la
calidad de la señal de enlace descendente de la MS para la
determinación de las estaciones BS candidatas a la transferencia se
les hace referencia también como márgenes de la transferencia. La
utilización de estos márgenes de transferencia conjuntamente con los
procesos de promediado de tiempo es necesaria para evitar las
transferencias frecuentes (a las que se hace referencia también como
efecto Ping-Pong de las transferencias) cuando la MS
se mueve dentro de la frontera habitualmente confusa entre las áreas
de cobertura de la señal de radiocomunicaciones de dos estaciones BS
vecinas. Dichas transferencias frecuentes sobrecargarían la
capacidad de procesado de los centros MSC. Con el fin de controlar
la transferencia uniforme CDMA con combinación de diversidad de
señales el margen de transferencia se puede escoger tan pequeño como
entre 1 y 3 dB en contraposición al caso de la transferencia
discontinua en la que se requieren habitualmente entre 6 y 10 dB
para evitar el efecto nocivo Ping-Pong de las
transferencias.
En relación con la operación del CDMA limitada
por interferencia y mencionada anteriormente, en realidad los
márgenes pequeños de transferencia son un requisito esencial para un
funcionamiento eficaz del CDMA. La utilización de la transferencia
discontinua CDMA conjuntamente con los márgenes de transferencia
discontinua necesariamente grandes reduciría sustancialmente la
capacidad del sistema CDMA. En un sistema celular de
telecomunicaciones CDMA la transferencia discontinua se puede
tolerar solamente en situaciones excepcionales pero no como un modo
normal de funcionamiento del sistema. Por esta razón la
transferencia uniforme con combinación de diversidad de señales se
debe proporcionar sin discontinuidades por todo el área de servicio
del sistema CDMA.
Los sistemas celulares de telecomunicaciones CDMA
de la técnica anterior proporcionan una transferencia uniforme con
combinación de diversidad de señales solamente entre estaciones BS
que están conectadas a un único MSC (a lo que se hace referencia
como transferencia uniforme dentro del MSC con combinación de
diversidad de señales). Si se debe realizar una transferencia de la
MS entre estaciones BS conectadas a diferentes centros MSC, los
sistemas celulares de telecomunicaciones CDMA de la técnica anterior
utilizan en su lugar la transferencia discontinua CDMA.
En la solicitud de patente copendiente del
presente solicitante se presenta un sistema y un método para
transferencia uniforme con combinación de diversidad de señales
entre estaciones base conectadas a diferentes centrales móviles de
un sistema celular de telecomunicaciones, a lo que en lo sucesivo se
hace referencia como transferencia uniforme entre centrales con
combinación de diversidad de señales. De este modo el planteamiento
novedoso posibilita una transferencia uniforme sin discontinuidades
por todo el área de servicio del sistema. Una desventaja es que
cuando el control de las comunicaciones de usuario y las funciones
de combinación de diversidad permanecen en la primera central
implicada en una secuencia de transferencias uniformes subsiguientes
entre centrales, muchas conexiones entre centrales permanecen
reservadas y muchas centrales se ven implicadas cuando la estación
móvil se desplaza de forma itinerante dentro del sistema
Es un objetivo de la presente invención
conjuntamente con la transferencia uniforme proporcionar un método y
un sistema para realizar una transferencia de las funciones de
control de los enlaces de comunicaciones y de las funciones de
combinación de diversidad desde una primera central a una segunda
central sin interrumpir ninguno de los enlaces activos de
radiocomunicaciones entre la estación móvil y las estaciones base
comunicantes con el objetivo de minimizar el uso de las
instalaciones terrestres de transmisión durante casos de
transferencia uniforme entre centrales con combinación de diversidad
de señales. Por esta razón es un objetivo de la presente invención
proporcionar un método novedoso de transferencia que afecte
solamente a las funciones de control del sistema y a los enlaces
terrestres entre estaciones base y centrales móviles pero no a los
enlaces de radiocomunicaciones entre estaciones móviles y estaciones
base de una comunicación activa de usuario.
La invención se refiere a un método de
transferencia de control según la reivindicación 1.
El aspecto de la transferencia de control entre
centrales controladoras y transmisoras conjuntamente con una
transferencia uniforme entre centrales proporciona una optimización
de la utilización de la transmisión de recursos involucrada en la
transferencia uniforme entre centrales.
Un aspecto de la invención es un sistema celular
de telecomunicaciones según la reivindicación 5.
Las características y ventajas de la presente
invención se pondrán más claramente de manifiesto a partir de la
descripción detallada expuesta a continuación cuando se considere
conjuntamente con los dibujos:
la Figura 1 es una vista general esquemática de
un sistema celular de telecomunicaciones CDMA ilustrativo según la
presente invención;
la Figura 2 es un diagrama de bloques que muestra
una forma de realización preferida de un centro de conmutación de
servicios móviles para se utilizado dentro de un sistema celular de
telecomunicaciones CDMA;
la Figura 3 es un diagrama de bloques que muestra
una forma de realización preferida de una estación base para ser
utilizada dentro de un sistema celular de telecomunicaciones
CDMA.
La Figura 1 muestra una forma de realización
ilustrativa de un sistema celular de telecomunicaciones CDMA.
La Figura 2 muestra una forma de realización
ilustrativa de un MSC utilizado en un sistema celular de
telecomunicaciones CDMA al que se refiere la presente invención.
Los enlaces digitales (120, 122, 124, 126)
conectan respectivamente la central móvil MSC con la Red Telefónica
Pública Conmutada RTPC, otras centrales móviles MSC y estaciones
base BS. Estos enlaces digitales transportan información de usuario
tal como voz y, adicionalmente, información de señalización. La
forma de realización preferida de la presente invención considera
que la información de señalización se multiplexa junto con la
información de usuario en una única instalación física de
transmisión. Las instalaciones de transmisión T1 junto con el
Sistema de Señalización Nº 7 pueden servir como forma de realización
ilustrativa de dicha disposición de enlaces digitales.
El flujo de información de usuario se conmuta
entre las entidades mencionadas por medio de un conmutador digital
112. La información de señalización correspondiente es transmitida,
recibida y retransmitida por un conmutador 114 de paquetes. El
conmutador 114 de paquetes está conectado también a un procesador
110 de control del MSC que actúa respectivamente como fuente y
sumidero de información de señalización. El procesador 110 de
control del MSC interpreta y reacciona a mensajes de señalización
dirigidos al mismo y también puede solicitar mensajes de
señalización a otras entidades, siempre que resulte adecuado. El
procesador 110 de control del MSC controla también las disposiciones
de conexión dentro del conmutador digital 112 según el estado de la
llamada. Por otra parte, el procesador 110 de control del MSC asigna
y libera el equipo transcodificador y combinador 100 durante el
establecimiento y la finalización de llamadas de un fondo de
recursos correspondiente (en la figura se muestra únicamente un
elemento de este equipo transcodificador y combinador 100).
El equipo transcodificador y combinador 100 se
necesita para realizar la conversión entre la voz típicamente
codificada con la ley-\mu según se utiliza en la
RTPC y la codificación de voz digital de baja velocidad tal como la
CELP utilizada en los enlaces de radiocomunicaciones. Además de la
función de transcodificación, el equipo transcodificador y
combinador 100 implementa también la continuación de diversidad de
señales en la dirección de enlace ascendente y la duplicación de
señales en la dirección de enlace descendente.
En la forma de realización preferida de la
presente invención, las señales de comunicación de usuario, que
comprenden voz o datos digitalizados, multiplexados junto con la
información de señalización relacionada con esta conexión, son
transportadas en un formato digital, dispuesto en tramas, adecuado
para los enlaces 124, 126 de transmisión terrestre entre las
estaciones BS y el MSC. Seguidamente a estas tramas se les hace
referencia como tramas del transcodificador y combinador. Además de
esta información de usuario, las tramas del transcodificador y
combinador también pueden contener información suministrada por las
estaciones BS que sea relevante para la calidad de la señal en
relación con su uso para la combinación de diversidad de señales
dentro del MSC en la dirección de enlace ascendente.
Estas tramas de transcodificador y combinador que
llegan a y abandonan los circuitos 130, 132, 134 son almacenadas
temporalmente en la memoria digital 104 para la dirección de enlace
ascendente y enlace descendente respectivamente. El procesador
digital 102 lee y escribe cíclicamente las tramas del
transcodificador y combinador de y en la memoria digital 104. En la
dirección de enlace ascendente, se inspecciona una indicación de
calidad de señal fijada a las tramas del transcodificador y
combinador que llegan desde los circuitos 130, 132 a la memoria 104
y basándose en estas indicaciones el procesador 102 realiza la
selección de diversidad. En la dirección de enlace descendente, las
muestras de voz que llegan desde el circuito 134 a la memoria 104
son transcodificadas y empaquetadas en tramas del transcodificador y
combinador por parte del procesador 102.
El equipo transcodificador y combinador 100, por
medio del procesador digital 102, también extrae, respectivamente
inserta, la información de señalización de usuario de,
respectivamente en, las tramas del transcodificador y combinador y
ofrece, respectivamente recibe, esta información de señalización al
procesador 110 de control del MSC a través de un circuito 140. Por
estos medios, el procesador 110 de control del MSC recibe
información de señalización de la MS tal como informes de medición
de la calidad de la señal piloto. De este modo, el procesador 110 de
control del MSC posee la información necesaria para iniciar y
finalizar transferencias uniformes entre centros MSC o
intra-MSC, así como transferencias de control.
Además, con estos medios el procesador 110 de control del MSC puede
emitir las ordenes de transferencia adecuadas hacia la MS a través
de los circuitos 140, 130, 132 y los enlaces 124, 126 así como a
través del conmutador digital 114 de paquetes y el enlace 122 hacia
otros centros MSC, en el caso de que fuera necesario.
La Figura 3 muestra una forma de realización
ilustrativa de una BS utilizada en un sistema celular de
telecomunicaciones CDMA al cual se refiere la presente
invención.
El bloque 200 muestra el aparato requerido para
poder funcionar con una comunicación CDMA individual dentro de una
BS, al que se hace referencia como equipo de canal CDMA (únicamente
se muestra uno).
En la dirección de enlace ascendente las señales
de comunicación de usuario CDMA son recibidas desde el enlace
digital 230 de radiocomunicaciones
CDMA, son demoduladas por el demodulador CD
MA 202, desintercaladas y descodificadas de los canales por el desintercalador y descodificador 206, convertidas en tramas del transcodificador y combinador y almacenadas temporalmente para la transmisión terrestre dentro de la memoria digital 210 y finalmente son transmitidas en el enlace digital 232 hacia el MSC.
CDMA, son demoduladas por el demodulador CD
MA 202, desintercaladas y descodificadas de los canales por el desintercalador y descodificador 206, convertidas en tramas del transcodificador y combinador y almacenadas temporalmente para la transmisión terrestre dentro de la memoria digital 210 y finalmente son transmitidas en el enlace digital 232 hacia el MSC.
En la dirección de enlace descendente, las tramas
del transcodificador y combinador son recibidas desde el MSC a
través del enlace digital 232, son almacenadas temporalmente y
convertidas en una presentación adecuada para la BS dentro de la
memoria digital 210, son codificadas en los canales e intercaladas
por el codificador e intercalador 208, son moduladas en CDMA por el
modulador CDMA 204 y finalmente son transmitidas en el enlace
digital 230 de radiocomunicaciones.
En la forma de realización preferida de la
presente invención la BS posee una fuente 220 de temporización
independiente de la red que proporciona una señal de referencia de
alta precisión tal como se requiere para el funcionamiento CDMA
eficaz y utilizada por el equipo 200 de canal CDMA. Dicha fuente de
temporización se puede obtener por ejemplo a partir de la señal de
satélite GPS y se puede proporcionar globalmente a cada BS
posibilitando de este modo una red de estaciones BS sincronizadas
mutuamente.
La BS comprende además un procesador 222 de
control de la BS. El procesador 222 de control de la BS recibe y
transmite información de señalización desde y hacia el enlace
digital 232 conectado al MSC. El procesador 222 de control de la BS
realiza la gestión de recursos de la BS, como por ejemplo la
asignación y liberación del equipo de canal CDMA para conexiones de
usuario (llamadas). De este modo el procesador 222 de control de la
BS responde a solicitudes de asignación de canal CDMA relacionadas
con un establecimiento de llamada así como a solicitudes de
asignación de canal CDMA relacionadas con solicitudes de
transferencia uniforme del MSC.
El procesador digital 212 conjuntamente con la
memoria intermedia 210 ejecuta el empaquetado y desempaquetado de la
representación interna de la BS de la señal de comunicaciones de
usuario CDMA hacia y desde las tramas del transcodificador y
combinador en la dirección del enlace ascendente, respectivamente,
del enlace descendente. En la forma de realización preferida de la
presente invención, las tramas del transcodificador y combinador
mencionadas anteriormente contienen también información suministrada
por el desintercalador y descodificador 206 de canales y
proporcionada al procesador digital 212 la cual es indicativa de la
calidad de la señal de las tramas de radiocomunicaciones CDMA según
se reciben desde el enlace 230 de radiocomunicaciones CDMA de enlace
ascendente y la cual se utiliza para la combinación de diversidad de
señales dentro del MSC en la dirección de enlace ascendente.
Para apoyar la descripción de la presente
invención, a continuación se describen detalladamente técnicas de
transferencia de control, de transferencia uniforme entre centrales
(o entre centros MSC) asistida por estación móvil y de combinación
de señales de macrodiversidad en un sistema celular de
telecomunicaciones CDMA.
Iniciación de transferencia uniforme entre
centros MSC con combinación de diversidad de señales (Figura 1)
A continuación se considera que una MS 30 se
comunica a través de una primera BS 24 conectada a un primer MSC 14
que proporciona acceso a la RTPC y otros centros MSC 10, 12.
La transferencia uniforme entre centros MSC con
combinación de diversidad de señales se inicia cuando la MS 30 se
mueve desde el área de cobertura de la BS 24 de servicio conectada
al primer MSC 14 hacia el área de cobertura de una segunda BS 22
conectada a un segundo MSC 12 y las mediciones de la calidad de la
señal piloto de la MS indican que resulta adecuado realizar una
transferencia uniforme hacia la segunda BS 22. La MS señaliza esta
indicación de medición a través de la primera BS 24 al primer MSC 14
incluyendo información de identificación de la segunda BS 22.
A su vez el primer MSC 14 detecta a partir de los
datos de configuración celular que la BS 22 está conectada a otro
MSC 12 y subsiguientemente pasa una solicitud de transferencia
uniforme entre centros MSC a este segundo MSC 12. Esta solicitud de
transferencia identifica la frecuencia y el canal del código CDMA
que utiliza en ese momento la MS 30 y adicionalmente, la identidad
del circuito 50 entre centros MSC reservado por el MSC 14 para esta
transacción.
Adicionalmente el MSC 12 pasa esta solicitud de
transferencia a la BS 22 después de realizar la reserva y la
conmutación a través de un circuito adecuado 72. La BS 22 analiza la
solicitud de transferencia y si los recursos solicitados están
disponibles asigna un canal adicional de código CDMA para ser
utilizado por la MS 30 en relación con la conexión 82 de enlace
descendente que se señaliza de vuelta hacia el MSC 12 y el MSC 14.
La BS 22 activará también la dirección de enlace descendente de la
conexión 82 utilizando el canal de código CDMA recién asignado.
Además la BS 22 comenzará a demodular la conexión 82 de enlace
ascendente CDMA utilizando la información de contexto CDMA
relacionada con la MS 30 y subsiguientemente retransmitiendo las
señales de comunicación de usuario a través del MSC 12 de vuelta
hacia el MSC 14 de cara a la combinación de diversidad. La BS 22
puede señalar la adquisición y recepción satisfactorias de la
conexión 82 de enlace ascendente
CDMA al MSC 14 a través del MSC 12.
CDMA al MSC 14 a través del MSC 12.
El MSC 14 enviará una solicitud de transferencia
a través de la BS 24 hacia la MS 30 incluyendo la identidad del
canal de código CDMA recién asignado. Además el MSC 14 iniciará la
combinación de señales de diversidad de las señales de comunicación
de usuario en el enlace ascendente una vez que se hayan recibido
sincronizadas las señales de comunicaciones de usuario que siguen
los tramos 84 - 74, respectivamente 82 - 72 - 50.
La MS 30, después de haber recibido la solicitud
de transferencia, inicia la combinación de diversidad de señales de
la primera conexión 84 de enlace descendente CDMA y de la segunda
conexión 82 del enlace descendente recién asignado. A continuación
se señaliza desde la MS 30 hacia el MSC 14 la iniciación
satisfactoria de la transferencia uniforme entre centros MSC con
combinación de diversidad de señales.
Finalización de transferencia uniforme entre
centros MSC con combinación de diversidad de señales (Figura 1)
La transferencia uniforme entre centros MSC con
combinación de diversidad de señales finaliza si la MS abandona
completamente el área de cobertura de una de las estaciones BS
participantes y penetra profundamente en el área de cobertura de la
otra BS.
A continuación, se considera que la MS 30 ha
penetrado profundamente en la célula cubierta por la BS 22 y por la
tanto la señal piloto proveniente de la BS 24 se ha debilitado por
debajo de un umbral predeterminado en la configuración de
transferencia uniforme entre centros MSC descrita anteriormente. De
este modo, de la transferencia uniforme entre centros MSC con
combinación de diversidad de señales se eliminará el tramo 84 -
74.
La MS 30 informará al MSC 14, a través de un
informe de medición de calidad de la señal piloto, de que la señal
proveniente de la BS 24 se ha debilitado por debajo de un umbral
predeterminado. El MSC 14 decide suprimir el tramo 84 - 74 y por lo
tanto finalizar la transferencia uniforme entre centros MSC con
combinación de diversidad de señales. Con este fin el MSC 14 envía
una señal de finalización de transferencia a través de la BS 24 y el
MSC 12 - la BS 22 hacia la MS 30. La MS 30 detendrá la combinación
de diversidad de demodulación de enlace descendente de la señal
proveniente de la BS 24 y a partir de este momento se comunicará
únicamente con la BS 22. La MS 30 señaliza a través de la BS 22 y el
MSC 12 la finalización satisfactoria de la transferencia uniforme
entre centros MSC con combinación de diversidad de señales de vuelta
hacia el MSC 14 el cual a su vez solicitará que la BS 24 finalice el
enlace 84 de radiocomunicaciones CDMA y que libere los recursos
correspondientes. El MSC 14 también liberará el enlace terrestre 74
y finalizará la combinación de diversidad de enlace ascendente. Esto
completa la finalización de la transferencia uniforme entre centros
MSC con combinación de diversidad de señales. Debería entenderse que
el MSC 14 está todavía a cargo de todas las funciones de control y
señalización relacionadas con las comunicaciones con la MS 30.
Funcionalmente, el tramo 50 - 72 - 82 se trata de forma similar a
una interconexión directa MSC - BS (por ejemplo a través de la BS
24); la única diferencia son las funciones adicionales de
retransmisión realizadas por el MSC 12. De este modo el MSC 12 será
completamente transparente para todas las funciones de control y
señalización solicitadas por el MSC 14, la BS 22 y la MS 30
Debería entenderse que la transferencia uniforme
entre centros MSC descrita anteriormente con combinación de
diversidad de señales se puede aplicar varias veces durante una
comunicación en curso. Debería entenderse también que durante una
transferencia uniforme entre centros MSC con combinación de
diversidad de señales pueden participar más de dos estaciones BS.
Por ejemplo, podría haberse dado el caso de que además de la BS 24 y
la BS 22 también hubiera participado la BS 20 a través del enlace 70
y de un circuito adicional en el enlace 50 en la transferencia
uniforme entre centros MSC con combinación de diversidad de señales.
Además en una transferencia uniforme entre centros MSC con
combinación de diversidad de señales pueden participar más de dos
centros MSC. Por ejemplo, podría darse el caso de que además de la
BS 24 y la BS 22 en la transferencia uniforme entre centros MSC con
combinación de diversidad de señales hubiera participado otra BS (no
mostrada) conectada al MSC 10 a través del enlace 48. El aspecto
común a estos escenarios es que el MSC 14 está siempre a cargo de
todas las funciones de control y señalización relacionadas con las
comunicaciones con la MS 30 y por lo tanto sirve como anclaje con
respecto a todas las funciones relacionadas con los recursos de
radiocomunicaciones CDMA.
La presente invención comprende un tipo novedoso
de transferencia que debería utilizarse conjuntamente con la
transferencia uniforme entre centros MSC descrita anteriormente de
la forma siguiente. Se considera que ha tenido lugar, tal como se ha
descrito anteriormente, una transferencia uniforme entre centros MSC
con combinación de diversidad de señales y que la MS 30 se comunica
a través de la BS 22, el MSC 14 de control y el MSC 12 de
retransmisión. Se considera además que la MS 30 se mueve hacia el
área de cobertura de la BS 20 y, según la transferencia uniforme
entre centros MSC con combinación de diversidad de señales, el tramo
adicional 80 - 70 - 50 se hará retroceder hacia el MSC 14 además del
tramo ya existente 82 - 72 - 50. No obstante, esto da como resultado
dos circuitos entre centros MSC en el enlace 50 a utilizar para esta
comunicación. En esta situación sería ventajoso si el sistema
pudiera realizar una transferencia de las funciones de control y de
combinación de diversidad de señales desde el MSC 14 hacia el MSC
12, de manera que todas las funciones de control y de combinación de
diversidad tuvieran lugar más cerca de las estaciones BS 20, 22 y de
este modo solamente sería necesario un circuito entre centros MSC en
el enlace 50.
Este tipo novedoso de transferencia, al que en lo
sucesivo se hará referencia como transferencia de control, es el
objetivo de la presente invención. La transferencia de control no
afecta directamente a los enlaces de radiocomunicaciones, de hecho
la transferencia de control de la red es ejecutada únicamente por
los centros MSC, sin implicación directa de la MS, y puede verse
implicada mucho más tarde que la última transferencia uniforme entre
centrales.
No obstante, como dentro de la red están teniendo
lugar reestructuraciones de la conmutación y de los circuitos puede
ocurrir que la información de señalización entre la MS y el MSC de
control se pierda. Por esta razón, será necesaria una operación de
reinicialización de la capa de enlace de señalización (Capa 2 dentro
del modelo OSI) de los enlaces MS -
MSC para restablecer la consistencia de las conexiones de señalización. No obstante, dicha operación de reinicialización no afecta a la capa física de enlace de radiocomunicaciones (Capa 1) ni al procesado de las llamadas (Capa 3). Como consecuencia, entre la MS y las estaciones BS de soporte se puede realizar la operación habitual de control de potencia de bucle cerrado CDMA sin ninguna interrupción por parte de la transferencia de control.
MSC para restablecer la consistencia de las conexiones de señalización. No obstante, dicha operación de reinicialización no afecta a la capa física de enlace de radiocomunicaciones (Capa 1) ni al procesado de las llamadas (Capa 3). Como consecuencia, entre la MS y las estaciones BS de soporte se puede realizar la operación habitual de control de potencia de bucle cerrado CDMA sin ninguna interrupción por parte de la transferencia de control.
Se describe detalladamente el método de
transferencia de control para la siguiente configuración ilustrativa
(Figura 1): la MS 30 se comunica durante una transferencia uniforme
entre centros MSC a través de estaciones BS 20, 22 y del MSC 12 de
retransmisión, y es controlada por el MSC 14 el cual realiza también
la combinación de diversidad. De este modo, en ese momento están
siendo utilizados dos circuitos para esta transacción en el enlace
digital 50. Se considera que la otra parte está dentro de la RTPC y
está conectada a través del enlace 44 con el MSC 14. La
transferencia de control de la red tendrá lugar desde el MSC 14 al
MSC 12.
En primer lugar, a partir de los informes de
medición de la calidad de la señal piloto realizados por la MS 30,
el MSC 14 tiene conocimiento de que la MS 30 está establecida
firmemente dentro de las áreas de cobertura de las estaciones BS 20,
22 que forman parte del área del sistema controlado por el MSC 12.
De este modo, el MSC 14 decidirá una transferencia de control hacia
el MSC 12. Con este fin, el MSC 14 reservará un tercer circuito
adicional en dirección al MSC 12 en el enlace digital 50. En este
momento el MSC 14 ya puede establecer una conexión puente en la
dirección de enlace descendente, conectando el tramo 44 que proviene
de la RTPC con ambos circuitos del enlace digital 50 utilizado
dentro de esta transacción. Además, en este momento, el MSC 14 ya
puede conectar el enlace ascendente del tercer circuito, recién
asignado, del enlace digital 50 con el tramo 44 de la RTPC. De este
modo, en este instante de tiempo se interrumpe la dirección de
enlace ascendente de la información de usuario y señalización,
mientras que las comunicaciones de enlace descendente continúan sin
interrupciones. No obstante, la transferencia de control en curso no
afecta a ninguno de los enlaces 80, 82 de radiocomunicaciones.
En segundo lugar, el MSC 14 solicitará la
transferencia de control de la red hacia el MSC 12 mediante el envío
de la información de señalización adecuada hacia el MSC 12,
indicando también el tercer circuito recién asignado en el enlace 50
de transmisión. A su vez el MSC 12 asignará y activará los recursos
requeridos que sean necesarios para procesar y controlar las
comunicaciones en curso. Estos recursos incluyen, aunque sin
limitarse a los mismos, instalaciones para realizar la combinación
de diversidad de las tramas de información de usuario de enlace
ascendente, equipo de transcodificación de voz para comunicaciones
de voz, finalizaciones de enlace de señalización de la MS y la BS y
procesos adecuados de control. El MSC 14 conmutará a través de la
dirección de enlace ascendente y de enlace descendente de los
enlaces 70, 72 hacia la dirección de enlace ascendente,
respectivamente enlace descendente, del tercer circuito recién
asignado del enlace 50 a través de las instalaciones de combinación
de diversidad y de transcodificación de voz. Una vez que se ha
completado esta operación, se restablecen totalmente las
comunicaciones bidireccionales de información de usuario de la MS 30
con la RTPC.
Por otra parte, el enlace de señalización hacia y
desde la MS 30 se puede conectar a los procesos de control recién
asignados dentro del MSC 12. Es en este instante de tiempo que el
MSC 12 puede enviar una indicación de reinicialización del enlace de
señalización hacia el MS 30 con la capa 2 de los enlaces MS - MSC
para restablecer la consistencia de las conexiones de señalización.
La MS 30 responderá a esta operación de reinicialización
inicializando su contexto del enlace de señalización junto con el
MSC 12. No obstante, dicha operación de reinicialización no afecta a
la capa física de enlace de radiocomunicaciones (Capa 1). Como
consecuencia, entre la MS 30 y las estaciones BS 20, 22 de soporte
se puede realizar la operación habitual de control de potencia de
bucle cerrado CDMA sin ninguna interrupción por parte de la
transferencia de control de la red. Por otra parte, no se afecta a
la señalización relacionada con el procesado de las llamadas (Capa
3).
Por último, el MSC 12 confirmará la finalización
satisfactoria de la transferencia de control de la red al MSC 14
enviando una señal adecuada de vuelta hacia el MSC 14. El MSC 14
liberará los recursos relacionados con esta comunicación de usuario,
que incluyen, aunque sin limitarse a los mismos, instalaciones para
realizar la combinación de diversidad en las tramas de información
de usuario de enlace ascendente, el equipo de transcodificación de
voz para las comunicaciones de voz, finalizaciones de enlace de
señalización de la MS y de la BS y procesos adecuados de control. El
MSC 14 también liberará el primer y segundo circuito en el enlace
digital 50. De este modo el MSC 14 ya no se ve implicado en el
control de la llamada. No obstante, el MSC 14 seguirá sirviendo como
punto de conmutación entre enlaces digitales 50 y 44.
Debería entenderse también que el método de la
presente invención se puede aplicar fácilmente a un sistema celular
de telecomunicaciones TDMA. En un sistema celular de
telecomunicaciones TDMA, los enlaces 80, 82, 84, 86 de
radiocomunicaciones de la figura 1, se implementarían como enlaces
de radiocomunicaciones TDMA en los que se utilizan varios intervalos
de tiempo para proporcionar canales de comunicaciones con los
usuarios del sistema. Durante la transferencia uniforme, en
particular, durante la transferencia uniforme entre centrales con
combinación de diversidad, se podrían utilizar dos (o más)
intervalos de tiempo para proporcionar los canales simultáneos de
radiocomunicaciones utilizados por la MS y las estaciones BS
implicadas en la transferencia. El resto de la totalidad de las
características mencionadas de la presente invención siguen siendo
iguales para el sistema celular de telecomunicaciones TDMA.
La descripción anterior de las formas de
realización preferidas se proporciona para permitir que cualquier
persona experta en la técnica realice o utilice la presente
invención. Para aquellos expertos en la técnica se pondrán
fácilmente de manifiesto varias modificaciones aplicables a estas
formas de realización, y los principios genéricos definidos en el
presente documento se pueden aplicar a otras formas de realización
sin el uso de la facultad inventiva. De este modo, la presente
invención no pretende limitarse a la forma de realización prevista,
sino que se le debe otorgar el alcance más amplio en coherencia con
los principios a modo de características novedosas dadas a conocer
en la presente memoria.
Claims (8)
1. Método de control en un sistema celular de
telecomunicaciones, en el que una estación móvil (30) de usuario
retransmite señales de comunicaciones de usuario a través de por lo
menos una de entre una pluralidad de estaciones base (20, 22, 24,
26) y en el que dichas estaciones base (20, 22, 24, 26) retransmiten
además dichas señales de comunicaciones de usuario a través de por
lo menos una de entre una pluralidad de centrales móviles (10, 12,
14) hacia y desde otro usuario del sistema, comprendiendo dicho
método las etapas de ejecución de una transferencia uniforme entre
centrales entre una primera (14) y una segunda (12) centrales
móviles y presentando funciones (100, 110) de control de
comunicaciones de usuario y de combinación de diversidad de señales
implicadas en la transferencia en la primera central móvil (14),
caracterizado por las etapas de ejecución de una
transferencia de dichas funciones de control de comunicaciones de
usuario y de combinación de diversidad de señales desde dicha
primera central móvil (14) hacia dicha segunda central móvil (12), y
de mantenimiento de dicha primera central móvil (14) como punto de
conmutación para conexiones digitales (44, 50) de transmisión entre
dicho otro usuario del sistema y dicha segunda central móvil
(12).
2. Método según la reivindicación 1,
caracterizado porque la transferencia de control comprende
las siguientes etapas
solicitud de una transferencia de control desde
dicha segunda central móvil (12) por parte de dicha primera central
móvil (14),
asignación y activación de los recursos de
control de comunicación y de combinación de diversidad requeridos
por dicha segunda central móvil (12) para procesar y controlar
dichas comunicaciones de usuario en curso,
toma de control de dichas comunicaciones de
usuario por medio de dichos recursos asignados,
información a la estación móvil (MS) de usuario
sobre la transferencia de control,
confirmación de la finalización satisfactoria de
la transferencia de control a dicha primera central móvil (14),
y
liberación de dichos recursos que estaban
implicados en dichas comunicaciones de usuario en dicha primera
central móvil (14).
3. Método según la reivindicación 1 ó 2,
caracterizado porque la transferencia de control se utiliza
en un sistema CDMA.
4. Método según la reivindicación 1 ó 2,
caracterizado porque la transferencia de control se utiliza
en un sistema TDMA.
5. Sistema celular de telecomunicaciones, que
comprende centrales móviles (10, 12, 14), estaciones base (20, 22,
24, 26), y estaciones móviles (MS) de usuario que se desplazan de
forma itinerante en el sistema, comprendiendo cada una de las
centrales móviles medios para la transferencia uniforme entre
centrales con combinación (100) de diversidad, caracterizado
porque dichas centrales móviles (10, 12, 14) comprenden además
medios (110) para la transferencia de control, en el que se realiza
una transferencia de las funciones de control de las comunicaciones
de usuario y de combinación de diversidad de señales implicadas en
dichas comunicaciones de usuario desde una primera central móvil
(14) hacia una segunda central móvil (12), y manteniéndose la
primera central (14) como punto de conmutación para conexiones
digitales de transmisión entre dicho otro usuario del sistema y
dicha segunda central móvil (12).
6. Sistema según la reivindicación 5,
caracterizado porque dichos medios para la transferencia de
control comprenden
medios en dicha primera central móvil (14) para
solicitar una transferencia de control desde dicha segunda central
móvil,
medios en dicha segunda central móvil (12) para
asignar y activar recursos de control de comunicaciones de usuario y
de combinación de diversidad requeridos por dicha segunda central
móvil (14) para procesar y controlar dichas comunicaciones de
usuario en curso,
medios en dicha segunda central móvil (12) para
tomar el control de dichas comunicaciones de usuario por medio de
dichos recursos asignados,
medios en dicha segunda central móvil (12) para
informar a dicha estación móvil de usuario sobre la transferencia de
control,
medios en dicha segunda central móvil (12) para
confirmar la finalización satisfactoria de la transferencia de
control a dicha primera central móvil (14), y
medios en dicha primera central móvil (14) para
liberar dichos recursos que estaban implicados en dichas
comunicaciones de usuario en la primera central móvil mencionada
(14).
7. Sistema según la reivindicación 5 ó 6,
caracterizado porque el sistema es un sistema CDMA.
8. Sistema según la reivindicación 5 ó 6,
caracterizado porque el sistema es un sistema TDMA.
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