ES2235064T3 - Sistema y procedimiento para calcular la primera llegada de señales cdma en enlace directo. - Google Patents
Sistema y procedimiento para calcular la primera llegada de señales cdma en enlace directo.Info
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Abstract
Procedimiento para calcular la primera llegada de una señal en un sistema de comunicación inalámbrico que comprende una estación base y una estación móvil, incluyendo dicha estación móvil un receptor que contiene un mecanismo de correlación de buscador y por lo menos un mecanismo de correlación de correlador paralelo, estando dicho procedimiento caracterizado porque: - se detectan, en dicho receptor de estación móvil, los tiempos de llegada y los niveles de energía de una pluralidad de señales recibidas por dicha estación móvil, correspondiendo dicha pluralidad de señales recibidas a una pluralidad de señales piloto transmitidas por dicha estación base; - se elabora un histograma de buscador y un histograma de correlador paralelo asociado a cada una de dichas señales piloto, basándose en las muestras correspondientes a dichas señales recibidas que satisfacen un nivel umbral de energía predeterminado, representando cada uno de dichos histogramas de buscador e histogramas de correlador paralelo una distribución por tiempo de llegada de dichas señales recibidas; - se procesan las muestras contenidas dentro de cada uno de dichos histogramas de buscador y dichos histogramas de correlador paralelo para generar una pluralidad de primeras llegadas calculadas de señales, correspondiendo cada una de dichas primeras llegadas calculadas de señales a una de dichas señales piloto, y - se determina de la llegada de la primera señal por estación base, basándose en la primera de dichas primeras llegadas calculadas de señales.
Description
Sistema y procedimiento para calcular la primera
llegada de señales CDMA en enlace directo.
La presente invención se refiere en general a los
sistemas de comunicaciones inalámbricos y, en particular, a un
sistema y un procedimiento para calcular con precisión la primera
llegada de las señales de radio CDMA que llegan, ya sea a través de
los enlaces directos o los enlaces inversos.
Actualmente, se están llevando a cabo intentos
para mejorar los sistemas de comunicaciones inalámbricos añadiendo
la capacidad de localizar la posición de una estación móvil
particular (MS). La Comisión Federal de Comunicaciones (FCC) ha
anunciado una normativa dirigida a esta capacidad (expediente nº
94-102, tercer informe y orden adoptado el 15 de
septiembre de 1999 y publicado el 6 de octubre de 1999). Esta
normativa exige que las portadoras inalámbricas incluyan soluciones
de localización de posición de portátiles para hallar la posición de
una estación móvil que efectúa una llamada de emergencia 911, hasta
un radio de 50 metros para el 67% de las llamadas (y hasta un radio
de 150 metros para el 95% de las llamadas) antes de octubre de
2001.
Cuando se satisface este requisito, una forma de
determinar la posición de una MS puede ser utilizar la información
disponible en las estaciones base (BS) y las MS de un sistema de
comunicación inalámbrico que funciona según los sistemas del acceso
múltiple por división del código (CDMA). La técnica CDMA es una
técnica de distribución de canales de radiofrecuencias (RF)
digitales que se define en el estándar provisional 95 de la
Asociación de Industrias de Telecomunicación/Asociación de
Industrias Electrónicas (TIA/EIA IS-95), titulado
"MOBILE STATION-BASE STATION COMPATIBILITY STANDARD FOR
DUAL-MODE WIDEBAND SPREAD SPECTRUM CELLULAR
SYSTEM", publicado en julio de 1993 e incorporado aquí a título
de referencia. Los sistemas de comunicación inalámbricos que emplean
esta tecnología asignan un código único a cada señal de comunicación
diferente y aplican modulación con pseudorruido (PN) para ensanchar
las señales de comunicación a través de un ancho de banda de
espectro ensanchado de banda ancha común. Siempre que el aparato
receptor de un sistema CDMA disponga del código correcto, podrá
detectar y seleccionar de forma satisfactoria la señal deseada entre
el resto de señales que se transmiten de forma simultánea por el
mismo ancho de banda.
La Figura 1 (técnica anterior) ilustra un
diagrama de bloques simplificado de un sistema de comunicación
inalámbrico CDMA 100. El sistema 100 permite a la MS 110, que
habitualmente comprende un equipo terminal móvil (dispositivo TE2
102) y un dispositivo de comunicación inalámbrico (dispositivo MT2
104) para comunicarse con una función de interfuncionamiento (IWF)
108. La función IWF 108 se utiliza como pasarela entre la red
inalámbrica y otras redes, tales como la red telefónica pública
conmutada (PSTN) y las redes alámbricas de paquetes de datos que
permiten el acceso a Internet o Intranet. La MS 110 se comunica con
la BS 106, que se asocia a una célula o sector geográfico, por medio
de la interfaz inalámbrica U_{m} de la trayectoria de transmisión
del enlace inverso. La BS 106 está configurada para procesar las
señales de comunicación de la MS 110. La BS 106 también puede
incluir, o estar asociada a, ciertos medios de procesamiento de
posición (p. ej., mecanismos servidores de entidad de determinación
de posición (PDE)).
En la trayectoria de transmisión del enlace
directo, la BS 106 se comunica con la MS 110 por medio de la
interfaz inalámbrica U_{m}. Durante las transmisiones del enlace
directo, cada BS 106 es capaz de transmitir señales que contienen
información así como señales de control, tales como señales piloto.
Las señales piloto tienen una pluralidad de usos, siendo uno de
éstos la identificación de la BS 106 más adecuada para admitir
transmisiones del enlace inverso. En esencia, las señales piloto
contribuyen positivamente a determinar a qué BS 106 debe
"transferirse" la transmisión del enlace inverso, para mantener
ininterrumpidas las comunicaciones cuando la MS 110 se desplaza por
diferentes células o sectores de células. Las señales piloto también
proporcionan una referencia de tiempo y fase coherente para permitir
a la MS 110 obtener la sincronización inicial del sistema y
facilitar la demodulación coherente en el enlace directo. Todas las
señales piloto se someten al mismo código de ensanchamiento PN, pero
con diferentes desfases de código, para que la MS 110 pueda
diferenciar entre las diferentes señales piloto procedentes de
diferentes sectores o estaciones base. Cada BS 106 puede transmitir
hasta 6 señales piloto diferentes con 6 desfases PN diferentes. La
utilización del mismo código de señal piloto permite a la MS 110
hallar la sincronización de tiempos del sistema, efectuando una
búsqueda por todas las fases de código del mismo código de señal
piloto.
Como es conocido, las transmisiones de señales
que se transmiten por la interfaz aérea U_{m} pueden estar
sometidas a propagación por trayectorias múltiples. De esta forma,
la MS 110 puede recibir en primer lugar una señal directa (de
visibilidad directa o LOS) correspondiente a la señal de enlace
directo transmitida por la BS 106, seguida de versiones de la misma
señal retardadas en el tiempo y atenuadas, debido a la propagación
por trayectorias múltiples. En ciertas situaciones, tal vez no se
reciba la primera señal LOS y sólo estén presentes los componentes
de trayectorias múltiples. La MS 110 puede determinar el tiempo de
llegada (TOA) y la energía de todas las señales piloto recibidas
para hallar la primera señal piloto utilizable recibida.
Para determinar el TOA de la señal piloto
recibida, la MS 110 puede contar y almacenar el número de segmentos
(o fracciones de éstos) de las secuencias del código PN (segmentos
PN) transcurridos desde un punto de referencia mientras se reciben
las señales. A continuación, la MS 110 puede determinar la primera
señal piloto recibida, detectando qué señal piloto se ha recibido
después del número más pequeño de segmentos PN transcurridos. El
punto de referencia (o tiempo de llegada cero) puede ser en general
una marca arbitraria; debido a esto, las mediciones TOA aisladas no
pueden utilizarse directamente en los algoritmos de determinación de
la posición. Es necesario disponer de por lo menos dos mediciones
TOA correspondientes a las señales piloto procedentes de diferentes
puntos geográficos para subsanar este error arbitrario. Por ejemplo,
restando dichas dos mediciones, se obtiene una medición proporcional
a la diferencia entre las distancias radiales de la unidad móvil
hasta los dos orígenes. El error común ocasionado por la ambigüedad
del tiempo cero desaparece en la resta.
Para compensar los efectos de la propagación por
trayectorias múltiples, los sistemas CDMA, tal como el sistema 100,
emplean receptores Rake que procesan y combinan las versiones
directa y de trayectorias múltiples de la señal piloto del enlace
directo para generar una señal recibida mejor. La Figura 2 (técnica
anterior) ilustra un diagrama de bloques funcionales de alto nivel
de un receptor 200 MS 110, que incluye un demodulador de receptor
Rake 225 para efectuar la demodulación coherente de las señales del
enlace directo recibidas por la MS 110. Como se indica en la Figura
2, el módulo de conversión de radiofrecuencia digital 205 somete a
reducción de frecuencia y digitalización la señal recibida desde la
antena y genera muestras digitales. Las muestras digitales se
proporcionan al demodulador del receptor Rake 225 que incluye un
buscador 215.
El buscador 215 está configurado para buscar
señales efectuando un barrido de todas las muestras que tienen
probabilidades de contener picos de señales de trayectorias
múltiples, en pasos de incrementos de uno o medio segmento PN. A
continuación, el buscador 215 asigna correladores paralelos# 210A a
210C a las señales de trayectorias múltiples más intensas. Cada
correlador paralelo# 210A a 210C se acopla con la señal de
trayectorias múltiples que le ha sido asignada, efectúa la
demodulación coherente de la señal y continúa efectuando el
seguimiento de la señal hasta que ésta se desvanece o hasta que el
buscador 215 reasigna el correlador paralelo 210A a 210C. Las
salidas demoduladas de los correladores paralelos 210A a 210C son
combinadas a continuación por el combinador 220 para formar una
señal recibida más intensa.
Dada la capacidad para detectar el TOA de las
señales del enlace directo, los sistemas CDMA pueden, al menos en
teoría, explotar estas capacidades para obtener información de
localización de la MS 110. Como se ha indicado anteriormente, la MS
110 es capaz de determinar el TOA de los componentes de trayectorias
múltiples recibidos.
Tal como se ha indicado, la normativa FCC
anunciada requiere localizar una MS hasta un radio de 50 metros para
el 67% de las llamadas. Una de las limitaciones de los sistemas CDMA
actuales es su incapacidad para calcular los TOA con la resolución
necesaria para cumplir los requisitos de localización. Por ejemplo,
el recuento de las secuencias PN transcurridas hasta una tolerancia
de un segmento PN para determinar la primera señal piloto recibida,
no tiene ninguna repercusión en el establecimiento de un enlace de
comunicaciones con la BS más cercana. No obstante, debido al hecho
de que un segmento PN corresponde aproximadamente a 800 ns (que se
traducen en una distancia radial de 240 metros), es evidente que
dicha tolerancia no puede cumplir los requisitos de
localización.
Además, puesto que la señal LOS tal vez no sea la
señal más intensa que llega al receptor, el aislamiento de la
primera señal en llegar no es una tarea trivial. Debe observarse que
la utilización de una señal de trayectorias múltiples retrasada para
obtener información de medición de distancias tendrá un error
intrínseco debido al retardo adicional.
En el documento nº WO9810307, se utiliza un
histograma bidimensional en el que cada barra de la rejilla
representa el número de casos en un cierto rango de valores de
retardo temporal-intensidad de señal. El histograma
resultante se proporciona a una red neuronal para la determinación
del TOA.
Otra de las limitaciones de los sistemas CDMA
actuales es el efecto de la variación del retardo sobre los
correladores paralelos de los receptores Rake. Como se ha indicado
anteriormente, el buscador de un receptor Rake de MS detecta las
señales más intensas recibidas en el enlace directo y asigna un
correlador paralelo para efectuar el seguimiento y la demodulación
coherente de una de las señales detectadas. No obstante, debido a la
resolución del hardware, los correladores paralelos pueden
experimentar variación en el retardo cuando intentan efectuar el
seguimiento de la señal asignada. La resolución de los correladores
paralelos suele ser de 1/8 de segmento PN, lo que se traduce en
saltos de variación de retardo de aproximadamente 24 metros. Cuando
dichos efectos se acumulan, pueden comprometer la precisión de la
información de medición de distancias.
En consecuencia, se plantea la necesidad de
disponer de un sistema y un procedimiento capaces de calcular con
precisión la primera llegada de señales CDMA del enlace directo y el
enlace inverso.
La presente invención hace frente a la necesidad
indicada anteriormente, proporcionando un nuevo sistema y
procedimiento capaces de calcular con precisión la primera llegada
de señales CDMA del enlace directo e inverso.
Aunque la descripción hará referencia al enlace
directo, en el que el receptor es la estación móvil y los
transmisores son las estaciones base, el procedimiento y el aparato
de la presente invención son igualmente aplicables al enlace
inverso, en el que la estación base actúa como receptor y la
estación móvil como transmisor.
El sistema y los procedimientos coherentes con
los principios de la presente invención, proporcionados aquí como
realizaciones concretas y descritos en términos generales, incluyen
una estación base o un grupo de estaciones base que transmiten una
pluralidad de señales piloto y una estación móvil configurada para
recibir una pluralidad de señales correspondientes a una de las
señales piloto transmitidas. La estación móvil incluye un receptor
que contiene un mecanismo de correlación de buscador y por lo menos
un mecanismo de correlación de correlador paralelo. Para cada señal
piloto diferente, el receptor de la estación móvil detecta los
tiempos de llegada y los niveles de energía de las señales de
trayectorias múltiples correspondientes a dicha señal piloto y
elabora un histograma de buscador y un histograma de correlador
paralelo que representan una distribución de las muestras por
tiempos de llegada. El receptor de la estación móvil procesa las
muestras contenidas en el histograma de buscador y el histograma de
correlador paralelo para generar un cálculo del TOA para el primer
componente de trayectorias múltiples recibido de cada señal piloto.
En ese momento, la estación móvil puede decidir comunicar todos los
resultados (uno por señal piloto) a otra entidad (estación base,
PDE, etc.) o, si conoce qué secuencias PN piloto transmite cada
estación base, comunicar sólo una medida por estación base,
correspondiente al TOA más pequeño de las señales piloto
pertenecientes a dicha estación base.
La figura 1 (técnica anterior) es un diagrama de
bloques que ilustra un sistema de comunicación inalámbrico CDMA
convencional.
La figura 2 (técnica anterior) es un diagrama de
bloques que ilustra un demodulador de receptor Rake CDMA
convencional.
La figura 3A es un diagrama de flujo que ilustra
un procedimiento para calcular las primeras llegadas de señales
CDMA, creado y utilizado según una realización de la presente
invención.
Las figuras 3B y 3C ilustran los histogramas
generados por una realización de la presente invención.
La siguiente descripción detallada hace
referencia a los dibujos adjuntos que ilustran realizaciones de la
presente invención. Son posibles otras realizaciones y
modificaciones de las realizaciones, sin apartarse del sentido y el
alcance de la presente invención. Por lo tanto, la siguiente
descripción detallada no pretende limitar la presente invención,
siendo en su lugar las reivindicaciones adjuntas las que delimitan
el alcance de la presente invención.
Será evidente para los expertos en la materia que
las realizaciones descritas más adelante pueden implementarse en
numerosas realizaciones diferentes de software, firmware y hardware
en las entidades ilustradas en las Figuras. El código de software o
el hardware de control especializado utilizado para implementar la
presente invención no limitan la presente invención. Por lo tanto,
el funcionamiento y el comportamiento de las realizaciones se
describirán sin referencia específica al código de software o los
componentes de hardware especializados concretos. La ausencia de
dichas referencias específicas es factible, ya que se sobrentiende
que las personas medianamente expertas en la materia serán capaces
de diseñar software y hardware de control para implementar las
realizaciones de la presente invención, basándose en la descripción
proporcionada aquí.
Por otra parte, los procedimientos asociados a
las realizaciones presentadas pueden almacenarse en cualquier
dispositivo de almacenamiento, tal como, por ejemplo, una memoria no
volátil, un disco óptico, una cinta magnética o un disco magnético.
Además, los procedimientos pueden programarse en el momento de la
fabricación del sistema o a través de medios legibles por ordenador,
en un momento posterior. Dichos medios pueden incluir cualquiera de
las formas enumeradas de los dispositivos de almacenamiento y además
pueden incluir, por ejemplo, una onda portadora modulada, o
manipulada de otra forma, para transmitir instrucciones que pueden
ser leídas, demoduladas/decodificadas y ejecutadas por un
ordenador.
La Figura 3A es un diagrama de flujo de alto
nivel que ilustra el procedimiento 300, creado y utilizado según una
realización de la presente invención. Como se indica en el bloque
B360, el procedimiento 300 establece en primer lugar, en el buscador
215 del receptor Rake de la MS 200, niveles umbral para la energía
mínima de las señales piloto (E_{min}) que se van a procesar y
para el número mínimo de muestras que aparecen en cada barra
(T_{min}) del histograma de buscador (que se describirá más
adelante). Los niveles umbral E_{min} y T_{min} se utilizarán
para diferenciar entre las señales piloto, las señales de
trayectorias múltiples reflejadas, el ruido, etc. y, por
consiguiente, se seleccionan de tal forma que el procesamiento de
las señales piloto válidas queda asegurado.
En el bloque B362, el receptor MS 200 detecta,
para una BS particular (indicada por BS_{j}), el TOA_{i}
relativo y el nivel de energía E_{i} para cada señal P_{i}
recibida por el buscador 215 del receptor Rake MS 200. Como se ha
indicado anteriormente, cada BS_{j} puede transmitir hasta 6
señales piloto diferentes y, para un desfase PN dado correspondiente
a una señal piloto particular, el buscador 215 efectúa un barrido
por todas las muestras correspondientes a las señales recibidas para
detectar picos de señales. Para un desfase PN dado, el buscador 215
puede detectar picos de señales que comprenden una correspondiente
señal LOS piloto, versiones reflejadas de la señal piloto y ruido.
Tras la detección de los picos de señal, el buscador 215 mide los
picos y genera dos valores: uno que indica cuándo ha llegado la
señal (TOA) y otro que indica la energía de la señal (E). Como se ha
indicado anteriormente, el cálculo del TOA puede llevarse a cabo,
contando y almacenando el número de segmentos PN que transcurren
mientras se recibe cada señal.
En el bloque B 364, el receptor MS 200 aparta del
procesamiento todas las señales que tienen un nivel de energía E
inferior al nivel umbral E_{min}. El rechazo de señales con
niveles de energía E inferiores a E_{min} permite al procedimiento
300 asegurar que el cálculo del TOA se efectúa a partir de una señal
piloto válida.
Para cada desfase PN, el receptor MS 200 elabora,
en el bloque B366, un histograma de buscador 380A para las señales
no rechazadas P_{m} a P_{n}, basándose en los correspondientes
TOA_{m} a TOA_{n}. Es bien sabido que un histograma ilustra la
distribución de una serie de valores durante un intervalo
predefinido. En este caso, el histograma de buscador 390A se elabora
recopilando muestras de señales que tienen intensidades superiores
al nivel umbral E_{min} durante un período de búsqueda
correspondiente a un desfase PN particular. Para una BS_{j} que
transmite 3 señales piloto, el receptor MS 200 puede elaborar 3
histogramas de buscador independientes 390A a 390C.
En la Figura 3B, se ilustra un histograma de
buscador ejemplificativo 390A para un desfase PN particular. El eje
horizontal representa el TOA_{m} relativo de una señal P_{m} no
rechazada, medido en barras (desde la primera -36 hasta la última
15,7) y el eje vertical representa el número de muestras presentes
en el TOA_{m} relativo. Por lo general, cuánto más intensas son
las señales, mayor es en número de apariciones dentro de las barras,
siendo las señales débiles rechazadas más frecuentemente mediante el
umbral E_{min}. Cada barra está configurada para representar una
fracción de un segmento PN, que depende de la resolución del
hardware. En una implementación ejemplificativa, una barra es
equivalente a 1/8 de segmento PN. En la Figura 3B, el histograma de
buscador 390A contiene tres picos de señal A, B y C, representados
por las tres barras que contienen el número más alto de apariciones
producidas en los TOA relativos de -28, -16 y -4.
Como se ha indicado anteriormente, para cada
desfase PN, el buscador 215 asigna un correlador paralelo 210 a una
señal para efectuar el seguimiento y el procesamiento de las
correspondientes muestras y demodular la señal. Una vez que el
buscador 215 ha asignado los correladores paralelos 210A a 210C a
los picos de señal más intensos (p.ej., los picos A, B y C), el
receptor MS 200 elabora, en el bloque B368, un histograma de
correlador paralelo 395A para todas las señales asignadas P_{m} a
P_{n}. De forma muy parecida al histograma de buscador 390A, para
una BS_{j} que transmite tres señales piloto, el procedimiento 300
puede elaborar tres histogramas de correlador paralelo
independientes 395A a 395C.
En la Figura 3C, se representa un histograma de
correlador paralelo ejemplificativo 395A. Aunque el histograma de
correlador paralelo 395A se elabora de forma similar al histograma
de buscador 390A, debe observarse que el histograma de correlador
paralelo 395A ilustra la distribución de las señales asignadas
P_{m} a P_{n} con una resolución más alta que el histograma de
buscador 390A. En sentido estricto, el histograma de correlador
paralelo 395A es más preciso que el histograma de buscador 390A y
puede indicar grupos de picos de señal hallados cuando los
correladores paralelos 210A a 210C efectúan el seguimiento de las
señales piloto P_{m} a P_{n}. Estos grupos de picos de señal son
sintomáticos de los efectos de variación de retardo indicados
anteriormente. Como se ilustra en la Figura 3C, el histograma de
correlador paralelo 395A contiene un primer grupo de picos A'
significativo, dispuestos en torno al TOA relativo -28, un segundo
grupo de picos B' significativo, dispuestos en torno al TOA relativo
-17,5 y un tercer grupo de picos C' significativo, dispuestos en
torno al TOA relativo -2,9.
En el bloque B370, el receptor MS 200 localiza la
primera barra de cada uno de los histogramas de buscador 390A a
390C que presenta un número de apariciones superior o igual a
T_{min}. Mediante la localización de la primera barra con un
número significativo de muestras, el procedimiento 300 aumenta al
máximo las probabilidades de identificar las primeas señales piloto
que llegan P_{k} para cada desfase PN.
En el bloque B372, el receptor MS 200 construye
una ventana estrecha alrededor de la primera barra de cada uno de
los histogramas de buscador 390A a 390C, así como una ventana
estrecha alrededor de las muestras de cada uno de los histogramas de
correlador paralelo 395A a 395C que corresponden a las primeras
barras de los histogramas de buscador 390A a 390C. Las ventanas del
histograma de buscador 390A a 390C y del histograma de correlador
paralelo 395A a 395C compensan las diferencias de resolución entre
el buscador 215 y los correladores paralelos 210A a 210C, que pueden
ocasionarse por la desalineación temporal de la señal. Dicha
desalineación se observa en las Figuras 3B y 3C, en las que el
histograma de buscador 390A presenta picos de señales A, B y C en
los respectivos TOA de -28, -16 y -4, mientras que el histograma de
correlador paralelo 395A presenta grupos de picos de señal A', B' y
C' centrados en los respectivos TOA de -28, -17,5 y -2,9.
Las Figuras 3B y 3C también representan las
ventanas construidas para un solo conjunto de histograma de buscador
390A e histograma de correlador paralelo 395A. Las ventanas pueden
centrarse en una barra concreta y presentar desfases de barras
equivalentes a \pm una fracción de segmento PN (p.ej., \pm ½
segmento PN). Por ejemplo, si las barras de los histogramas de
buscador 390A a 390C y los histogramas de correlador paralelo 395A a
395C representan 1/8 de un segmento PN, las ventanas abarcarán 4
barras por cada lado de las respectivas barras para una resolución
de ventana de \pm ½ segmento PN.
En el bloque B374, el receptor MS 200 procesa la
información de muestras contenida dentro de cada conjunto de
ventanas de histograma de buscador 390A a 390C e histograma de
correlador paralelo 395A a 395C para proporcionar un cálculo de los
tiempos de cada una de las primeras señales piloto que llegan
P_{k}. En particular, para cada conjunto de ventanas de histograma
de buscador 390A a 390C e histograma de correlador paralelo 395A a
395C, el procedimiento 300 combina y calcula el promedio de todas
las muestras contenidas dentro de las respectivas ventanas, para
obtener un valor medio del TOA (TOA_media_{k}) para cada una de
las primeras señales piloto que llegan P_{k}. Si los histogramas
de correlador paralelo 395A a 395C no contienen ninguna muestra
correspondiente a las primeras barras de los histogramas de buscador
390A a 390C, el receptor MS 200 simplemente combina y calcula el
promedio de las muestras contenidas dentro de la ventana de los
histogramas de buscador 390A a 390C para obtener el valor
TOA_media_{k}.
En el bloque B376, el receptor MS 200 genera un
índice de retardo D_{k} para cada una de las primeras señales
piloto calculadas que llegan P_{k} transmitidas por la BS_{j}.
Para cada una de las primeras señales piloto que llegan P_{k}, el
índice de retardo D_{k} proporciona una métrica que cuantifica con
precisión el retardo experimentado por cada señal. El índice de
retardo D_{k} se obtiene restando de cada uno de los valores
TOA_media_{k} calculados en el bloque B374 una correspondiente
cantidad proporcional de desviación estándar. Como bien se sabe, la
desviación estándar es una cantidad que mide la distribución (o
dispersión) de una serie de muestras. Cuando se resta la desviación
estándar del valor TOA_media_{k}, el error causado por las
reflexiones, el ruido o la interferencia se reduce al mínimo,
proporcionando de ese modo un cálculo más preciso de los tiempos de
cada primera señal piloto que llega P_{k}. El receptor MS 200
puede, a continuación, enviar la información de índice de retardo
D_{k}a la BS_{j} para determinar la primera (P_{F}) de todas
las primeras señales piloto que llegan P_{k}. Debe observarse que
en la descripción anterior se presupone que las estaciones móviles
conocen de qué estación base procede cada señal piloto. En caso de
que la estación móvil carezca de dicha información, comunicará todos
los valores D_{k} y cederá el procesamiento a otra entidad.
En el bloque B378, el procedimiento 300 determina
P_{F} seleccionando el mínimo de los índices de retardo
transmitidos D_{k}(D_{k,min}) generados para cada una de
las primeras señales piloto que llegan P_{k}. Por definición,
D_{k,min} corresponde al retardo mínimo experimentado por alguna
de las primeras señales piloto que llegan P_{k} correspondientes a
una estación base dada BS_{j}. Por lo tanto, seleccionado
D_{k,min}, el procedimiento 300 identifica la primera P_{F} de
todas las primeras señales piloto que llegan P_{k}.
Debido a que la MS 110 tal vez no posea
información a priori acerca de qué BS_{j} transmite cada
desfase PN, la selección de D_{k,min} puede ser llevada a cabo por
la BS_{j} o un servidor PDE asociado (indicado anteriormente) que
posea dicha información.
Por último, en el bloque B380, el procedimiento
300 incrementa el contador y vuelve al bloque B362 para indicar una
nueva BS_{j+1} y determinar la primera señal piloto que llega
procedente de esta estación base. Si la estación móvil no sabe qué
señales piloto corresponden a cada estación base, el procedimiento
que se inicia en B362 se repetirá para todas las señales piloto (en
lugar de para todas las estaciones base) y la etapa final B378
deberá efectuarse en otro lugar.
La descripción anterior de las realizaciones
preferidas se proporciona para permitir a los expertos en la materia
crear o utilizar la presente invención. Es posible efectuar diversas
modificaciones a estas realizaciones, siendo los principios
genéricos presentados aquí aplicables también a otras realizaciones.
Por ejemplo, la presente invención puede implementarse en parte o
por completo como un circuito cableado, como una configuración de
circuito fabricada en un circuito integrado de aplicación específica
o como un programa de firmware almacenado en memoria no volátil o un
programa de software almacenado desde (o en) medios de
almacenamiento de datos como un código legible por máquina,
consistiendo dicho código en instrucciones ejecutables por un
conjunto de elementos lógicos, tal como un microprocesador u otra
unidad de procesamiento de señales digitales.
En sentido estricto, la presente invención no
pretende limitarse a las realizaciones mostradas, sino en su lugar
comprender el alcance más amplio de acuerdo con los principios y
características novedosas dados a conocer en este documento.
Claims (30)
1. Procedimiento para calcular la primera llegada
de una señal en un sistema de comunicación inalámbrico que comprende
una estación base y una estación móvil, incluyendo dicha estación
móvil un receptor que contiene un mecanismo de correlación de
buscador y por lo menos un mecanismo de correlación de correlador
paralelo, estando dicho procedimiento caracterizado
porque:
se detectan, en dicho receptor de estación móvil,
los tiempos de llegada y los niveles de energía de una pluralidad de
señales recibidas por dicha estación móvil, correspondiendo dicha
pluralidad de señales recibidas a una pluralidad de señales piloto
transmitidas por dicha estación base;
se elabora un histograma de buscador y un
histograma de correlador paralelo asociado a cada una de dichas
señales piloto, basándose en las muestras correspondientes a dichas
señales recibidas que satisfacen un nivel umbral de energía
predeterminado, representando cada uno de dichos histogramas de
buscador e histogramas de correlador paralelo una distribución por
tiempo de llegada de dichas señales recibidas;
se procesan las muestras contenidas dentro de
cada uno de dichos histogramas de buscador y dichos histogramas de
correlador paralelo para generar una pluralidad de primeras llegadas
calculadas de señales, correspondiendo cada una de dichas primeras
llegadas calculadas de señales a una de dichas señales piloto, y
se determina de la llegada de la primera señal
por estación base, basándose en la primera de dichas primeras
llegadas calculadas de señales.
2. Procedimiento según la reivindicación 1, que
comprende además la identificación de una primera barra en cada uno
de dichos histogramas de buscador, que contiene un número de
muestras superior a un umbral predeterminado.
3. Procedimiento según la reivindicación 2, que
comprende además:
la construcción de ventanas de buscador alrededor
de dichas muestras contenidas dentro de cada una de dichas primeras
barras de histograma de buscador, y
la construcción de ventanas de correlador
paralelo alrededor de las muestras de cada uno de dichos histogramas
de correlador paralelo, correspondientes a dichas muestras
contenidas dentro de cada una de dichas primeras barras de
histograma de buscador.
4. Procedimiento según la reivindicación 3, en el
que dichas ventanas de buscador y dichas ventanas de histograma de
correlador paralelo están centradas en una barra y presentan un
desfase de \pm una fracción de un segmento PN.
5. Procedimiento según la reivindicación 4, en el
que el procesamiento de muestras comprende una combinación de las
muestras contenidas dentro cada una de dichas ventanas de buscador y
dichas ventanas de correlador paralelo.
6. Procedimiento según la reivindicación 5, en el
que el procesamiento de muestras comprende además el cálculo del
promedio de dichas muestras combinadas para generar cada una de
dichas primeras llegadas calculadas de señales correspondientes a
una señal piloto de dicha pluralidad de señales piloto.
7. Procedimiento según la reivindicación 6, que
comprende además la generación de un índice de retardo para cada una
de dichas primeras llegadas calculadas de señales.
8. Procedimiento según la reivindicación 7, en el
que cada uno de dichos índices de retardo se genera restando una
correspondiente cantidad de desviación estándar proporcional de cada
una de dichas primeras llegadas calculadas de señales.
9. Procedimiento según la reivindicación 8, en el
que la determinación de la primera llegada de señal por estación
base incluye la determinación del mínimo de dichos índices de
retardo que corresponde a la primera llegada de señal.
10. Procedimiento según la reivindicación 9, en
el que dicha estación móvil envía dichos índices de retardo a dicha
estación base o una entidad de determinación de posición para
seleccionar dicho índice de retardo mínimo correspondiente a la
primera llegada de señal.
11. Sistema para calcular la primera llegada de
señal en un sistema de comunicación inalámbrico,
caracterizado porque comprende:
una estación base (106) que transmite una
pluralidad de señales piloto; y
una estación móvil (110) configurada para recibir
una pluralidad de señales correspondientes a dichas señales piloto,
incluyendo dicha estación móvil un receptor que contiene un
mecanismo de correlación de buscador (215) y por lo menos un
mecanismo de correlación de correlador paralelo (210A, 210B y
210C).
en el que dicho receptor de estación móvil está
adaptado para detectar los tiempos de llegada y los niveles de
energía de dichas señales recibidas, para elaborar un histograma de
buscador (390A) y un histograma de correlador paralelo (395A)
asociados a cada una de dichas señales piloto, representando cada
uno de dichos histogramas de buscador y dichos histogramas de
correlador paralelo una distribución por tiempos de llegada de las
muestras correspondientes a dichas señales recibidas que satisfacen
un nivel umbral de energía predeterminado, y para procesar dichas
muestras contenidas en cada uno de dichos histogramas de buscador y
dichos histogramas de correlador paralelo para generar una
pluralidad de primeras llegadas calculadas de señales,
en el que la primera llegada de señal se
determina basándose en la primera de dichas primeras llegadas
calculadas de señales.
12. Sistema según la reivindicación 11, en el que
dicho receptor de estación móvil identifica una primera barra en
cada uno de dichos histogramas de buscador, que contiene un número
de muestras superior a un umbral predeterminado.
13. Sistema según la reivindicación 12, en el que
dicho receptor de estación móvil construye ventanas de buscador
alrededor de dichas muestras contenidas dentro de cada una de dichas
primeras barras del histograma de buscador, y construye ventanas de
correlador paralelo alrededor de las muestras de cada uno de dichos
histogramas de correlador paralelo correspondientes a dichas
muestras contenidas dentro de cada una de dichas primeras barras del
histograma de buscador.
14. Sistema según la reivindicación 13, en el que
dichas ventanas de buscador y dichas ventanas de histograma de
correlador paralelo están centradas en una barra y presentan un
desfase de \pm una fracción de segmento PN.
15. Sistema según la reivindicación 14, en el que
dicho receptor de estación móvil procesa dichas muestras contenidas
dentro de cada uno de dichos histogramas de buscador y dichos
histogramas de correlador paralelo, combinando las muestras
contenidas dentro de cada una de dichas ventanas de buscador y
dichas ventanas de correlador paralelo.
16. Sistema según la reivindicación 15, en el que
dicho receptor de estación móvil procesa además dichas muestras
contenidas dentro de cada uno de dichos histogramas de buscador y
dichos histogramas de correlador paralelo, calculando el promedio de
dichas muestras combinadas para generar cada una de dichas primeras
llegadas calculadas de señales correspondientes a una de dichas
señales piloto.
17. Sistema según la reivindicación 16, en el que
dicho receptor de estación móvil genera un índice de retardo para
cada una de dichas primeras llegadas calculadas de señales.
18. Sistema según la reivindicación 17, en el que
cada uno de dichos índices de retardo se genera restando una
correspondiente cantidad de desviación estándar proporcional de cada
una de dichas primeras llegadas calculadas de señales.
19. Sistema según la reivindicación 18, en el que
la determinación de la primera llegada de señal comprende la
determinación del mínimo de dichos índices de retardo, que
corresponde a la primera llegada de señal.
20. Sistema según la reivindicación 19, en el que
dicha estación móvil envía dichos índices de retardo a dicha
estación base o entidad de determinación de posición para
seleccionar dicho índice de retardo mínimo correspondiente a la
primera llegada de señal.
21. Medio legible por una máquina codificado con
una pluralidad de secuencias de instrucciones ejecutables por un
procesador para calcular la primera llegada de señal en un sistema
de comunicación inalámbrico que comprende una estación base y una
estación móvil, comprendiendo dicha estación móvil un receptor que
contiene un mecanismo de correlación de buscador y por lo menos un
mecanismo de correlación de correlador paralelo, comprendiendo
dichas secuencias de instrucciones las etapas siguientes:
detectar los tiempos de llegada y los niveles de
energía de una pluralidad de señales recibidas por dicha estación
móvil, correspondiendo dicha pluralidad de señales recibidas a una
pluralidad de señales piloto transmitidas por dicha estación
base;
elaborar un histograma de buscador y un
histograma de correlador paralelo asociados a cada una de dichas
señales piloto, basándose en las muestras correspondientes a dichas
señales recibidas que satisfacen un nivel umbral de energía
predeterminado, representando cada uno de dichos histogramas de
buscador y dichos histogramas de correlador paralelo una
distribución por tiempos de llegada de dichas muestras;
procesar las muestras contenidas en de cada uno
de dichos histogramas de buscador y dichos histogramas de correlador
paralelo para generar una pluralidad de primeras llegadas calculadas
de señales, correspondiendo cada una de dichas primeras llegadas
calculadas de señales a una de dichas señales piloto; y
determinar la primera llegada de señal, basándose
en la primera de dichas primeras llegadas calculadas de señales.
22. Medio legible por una máquina según la
reivindicación 21, que comprende además la identificación de una
primera barra en cada uno de dichos histogramas de buscador, que
contiene un número de muestras superior a un umbral
predeterminado.
23. Medio legible por una máquina según la
reivindicación 22, que comprende además:
construir ventanas de buscador alrededor de
dichas muestras contenidas dentro de cada una de dichas primeras
barras de histograma de buscador; y
construir ventanas de correlador paralelo
alrededor de las muestras de cada uno de dichos histogramas de
correlador paralelo, correspondientes a dichas muestras contenidas
dentro de cada una de dichas primeras barras de histograma de
buscador.
24. Medio legible por una máquina según la
reivindicación 23, en el que dichas ventanas de buscador y dichas
ventanas de correlador paralelo están centradas en una barra y
presentan un desfase de \pm una fracción de segmento PN.
25. Medio legible por una máquina según la
reivindicación 24, en el que dicha etapa de procesamiento de
muestras comprende la combinación de las muestras contenidas dentro
de cada una de dichas ventanas de buscador y dichas ventanas de
correlador paralelo.
26. Medio legible por una máquina según la
reivindicación 25, en el que dicho procesamiento de muestras
comprende además el cálculo del promedio de dichas muestras
combinadas para generar cada una de dichas primeras llegadas
calculadas de señales correspondientes a una de dichas señales
piloto.
27. Medio legible por una máquina según la
reivindicación 26, que comprende además la generación de un índice
de retardo para cada una de dichas primeras llegadas calculadas de
señales.
28. Medio legible por una máquina según la
reivindicación 27, en el que cada uno de dichos índices de retardo
se genera restando una correspondiente cantidad de desviación
estándar proporcional de cada una de dichas primeras llegadas
calculadas de señales.
29. Medio legible por una máquina según la
reivindicación 28, en el que dicha etapa de determinación de la
primera llegada de señal comprende la determinación del mínimo de
dichos índices de retardo, que corresponde a la primera llegada de
señal.
30. Medio legible por una máquina según la
reivindicación 29, en el que dicha estación móvil envía dichos
índices de retardo a dicha estación base o entidad de determinación
de posición para seleccionar dicho índice de retardo mínimo
correspondiente a la primera llegada de señal.
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