ES2316378T3 - Procedimiento y sistema para iniciar un traspaso en reposo en un sistema de comunicaciones inalambricas. - Google Patents

Procedimiento y sistema para iniciar un traspaso en reposo en un sistema de comunicaciones inalambricas. Download PDF

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Abstract

Un procedimiento para iniciar un traspaso en reposo de una estación móvil en un sistema de comunicaciones inalámbricas, que comprende las etapas de: (A) obtener muestras primera y segunda de una primera señal piloto emitida por una primera estación base, ocurriendo dicha primera muestra en un primer tiempo y ocurriendo dicha segunda muestra en un segundo tiempo; (B) obtener muestras tercera y cuarta de una segunda señal piloto emitida por una segunda estación base, ocurriendo dicha tercera muestra en dicho primer tiempo y ocurriendo dicha cuarta muestra en dicho segundo tiempo; (C) determinar si la suma de la diferencia entre las intensidades totales de dichas muestras segunda y cuarta y un término de ponderación de posición es menor que un primer parámetro de diseño, en el que dicho término de ponderación de posición depende de la posición de la estación móvil con respecto a dichas estaciones base en los tiempos primero y segundo; y (D) iniciar un traspaso en reposo de dicha estación móvil desde dicha primera estación base a dicha segunda estación base si dicha suma es menor que dicho primer parámetro de diseño.

Description

Procedimiento y sistema para iniciar un traspaso en reposo en un sistema de comunicaciones inalámbricas.
Antecedentes de la invención I. Campo de la invención
La presente invención se refiere a dispositivos de comunicación inalámbrica en general, y a un sistema y procedimiento para iniciar traspasos en reposo entre estaciones base en particular.
II. Descripción
Se han desarrollado sistemas de comunicación que permiten la transmisión de señales de información desde una ubicación de estación base a una ubicación de usuario o abonado físicamente definida. Se han utilizado procedimientos tanto analógicos como digitales para transmitir estas señales de información sobre canales de comunicación que enlazan la estación base y ubicaciones de usuario. Los procedimientos digitales tienden a ofrecer varias ventajas con respecto a técnicas analógicas, incluyendo por ejemplo, inmunidad mejorada a ruido e interferencia de canal, capacidad aumentada y seguridad mejorada de comunicación mediante la utilización de encriptación.
Al transmitir una señal de información en cualquier dirección sobre un canal de comunicación, la señal de información se convierte primero a una forma adecuada para transmisión eficaz sobre el canal. La conversión, o modulación, de la señal de información implica variar un parámetro de una onda portadora basándose en la señal de información de tal forma que el espectro de la portadora modulada resultante se restringe al ancho de banda del canal. En la ubicación del destinatario se replica la señal de mensaje original a partir de una versión de la portadora modulada recibida a continuación de la propagación sobre el canal. Tal replicación se consigue generalmente utilizando una inversa del proceso de modulación empleado durante la transmisión de mensaje.
La modulación facilita la multiplexación, es decir, la transmisión simultánea de varias señales sobre un canal común. Los sistemas de comunicación multiplexados incluyen generalmente una pluralidad de estaciones móviles o unidades de abonado remotas que requieren servicio intermitente más que acceso continuo al canal de comunicación. Los sistemas diseñados para permitir la comunicación con un subconjunto seleccionado de un conjunto completo de unidades de abonado se denominan sistemas de comunicación de acceso múltiple. Un tipo particular de sistema de comunicaciones de acceso múltiple, conocido como un sistema de modulación de acceso múltiple por división de código (CDMA), puede realizarse según técnicas de espectro ensanchado. En sistemas de espectro ensanchado, la técnica de modulación utilizada da como resultado el ensanchamiento de la señal transmitida sobre una banda de frecuencia ancha dentro del canal de comunicación. Otras técnicas de sistema de comunicación de acceso múltiple incluyen, por ejemplo, acceso múltiple por división en tiempo (TDMA) y acceso múltiple por división en frecuencia (FDMA). Las técnicas CDMA, sin embargo, ofrecen ventajas significativas sobre otras técnicas de sistema de comunicación de acceso múltiple. La utilización de técnicas CDMA en un sistema de comunicación de acceso múltiple se da a conocer en la patente estadounidense n.º 4,901,307, publicada el 13 de febrero de 1990, titulada "SPREAD SPECTRUM MULTIPLE ACCESS COMMUNICATIONS SYSTEM USING SATELLITE OR TERRESTRIAL REPEATERS", transferida al cesionario de la presente invención.
En la patente estadounidense n.º 4,901,307, anteriormente referida, se da a conocer una técnica de acceso múltiple en la que un gran número de usuarios de sistema móvil, que presentan cada uno un transceptor, se comunican a través de repetidores satélite o estaciones base terrestres utilizando señales de comunicación de espectro ensanchado CDMA. La modulación CDMA permite a su vez que el espectro de frecuencia dedicado a telefonía celular se reutilice múltiples veces, dando como resultado un aumento significativo en la capacidad del usuario del sistema. De hecho, la misma banda de frecuencia se utiliza en cada célula o sector de una célula dentro del área de servicio geográfico celular (CGSA) del sistema CDMA. De este modo, la utilización de CDMA da como resultado una eficacia espectral mucho mayor que la que puede lograrse utilizando otras técnicas de acceso múltiple.
En un canal de comunicaciones inalámbricas, la presencia de obstáculos en el entorno tales como edificios, árboles, montañas, coches, y similares a menudo da como resultado la reflexión de las señales de comunicaciones inalámbricas transmitidas mediante o bien estaciones móviles o bien estaciones base. Se hace referencia a este fenómeno como un entorno de propagación multitrayectoria porque cualquier receptor de comunicaciones inalámbricas particular (tal como una estación móvil) puede recibir una pluralidad de señales correspondientes a una única señal transmitida mediante un transmisor de comunicaciones inalámbricas particular (tal como una o más estaciones base), habiendo viajado cada una de la pluralidad de señales recibidas una trayectoria diferente a la del receptor. Normalmente, el canal de radio móvil también es un canal multitrayectoria variable en el tiempo. En otras palabras, el flujo de pulsos que se recibiría a continuación de la transmisión de un pulso ideal sobre un canal de radio móvil cambiaría en el tiempo la ubicación, atenuación y fase dependiendo de cuándo se transmitió el pulso ideal. Esto se debe en parte al movimiento relativo entre los transmisores inalámbricos y los obstáculos del entorno. Esto se debe en parte también al desvanecimiento, que ocurre cuando se desplazan en fase señales multitrayectoria hasta el punto en que ocurre interferencia destructiva entre sí, y pérdida de trayectoria, que es un resultado de los efectos atmosféricos sobre señales de comunicaciones inalámbricas.
En los sistemas de modulación de banda estrecha, las características multitrayectoria de canales de comunicaciones inalámbricas a menudo dan como resultado un comportamiento de sistema dañado de forma significativa. Sin embargo, en sistemas CDMA, la modulación de código PN de alta velocidad permite a una estación receptora recibir y distinguir entre señales desde una única estación transmisora que han viajado sobre varias trayectorias de propagación definidas. Esta capacidad para distinguir entre transmisiones de señal multitrayectoria reduce de forma acusada la severidad del desvanecimiento de señal en tales sistemas. De hecho, la capacidad para distinguir entre transmisiones de señal multitrayectoria en realidad proporciona ventajas significativas en sistemas CDMA porque cada señal multitrayectoria normalmente presenta características de desvanecimiento independientes y puede explotarse sin tener en cuenta las señales que llegan a través de otras trayectorias. Un diseño de receptor que permite explotar estas señales multitrayectoria se describe en la patente estadounidense n.º 5.109.390 titulada "Diversity Receiver in a CDMA Cellular Telephone System", cedida al cesionario de la presente invención. Siempre que el desplazamiento de fase (es decir, el tiempo de llegada) de las señales multitrayectoria sea 1 \mus o más, el diseño del receptor de diversidad anteriormente referido permite un seguimiento independiente y demodulación de las diversas señales. Una vez demoduladas, las señales pueden utilizarse entonces de forma independiente o combinarse para formar señales compuestas.
Un sistema celular ejemplar se representa en la figura 1. Tales sistemas incluyen generalmente una pluralidad de estaciones 10 móviles, una pluralidad de estaciones 12 base, un controlador 14 de estación base (BSC), y un centro 16 de conmutación móvil (MSC). El MSC 16 se configura para interconectar con una red 18 telefónica conmutada (RTC) pública convencional. El MSC 16 se configura también para interconectar con el BSC 14. El BSC 14 se acopla a cada estación 12 base. Las estaciones 12 base pueden conocerse también como subsistemas 12 transceptores de estación base (BTS). De forma alternativa, "estación base" puede referirse colectivamente a una BSC 14 y uno o más BTS 12, puede hacerse referencia al BTS 12 como "sitios de célula" 12, o puede hacerse referencia a sectores de un BTS 12 dado como sitios de célula. Las estaciones 10 móviles son normalmente teléfonos 10 celulares, y el sistema de teléfono celular es de forma ventajosa un sistema CDMA de espectro ensanchado configurado para su utilización según la norma IS-95. Cada una de las estaciones 12 base y las estaciones 10 móviles normalmente incluyen al menos un transceptor (no mostrado), al menos un chip integrado (no mostrado) y software (no mostrado) ejecutado mediante tales chips para llevar a cabo las numerosas funciones y operaciones requeridas de cada uno en un sistema de comunicaciones inalámbricas. Por ejemplo, y únicamente a modo de ejemplo, muchas de las operaciones implicadas en la modulación y demodulación de señales de comunicaciones inalámbricas se controlan mediante software ejecutado por chips integrados. Los chips integrados que ejecutan software también controlan muchas de las operaciones implicadas en la transferencia de control de estación móvil desde una estación base a otra, a la que normalmente se hace referencia como traspaso. Un experto en la técnica apreciará sin embargo que tales operaciones no necesitan implementarse o controlarse ni completa ni parcialmente mediante chip integrados. Un experto en la técnica apreciará también que el término transceptor también contempla la utilización de transmisores y receptores dedicados.
Para cada célula dentro del sistema hay dos enlaces que consisten en los enlaces directo e inverso. Durante el funcionamiento normal, las estaciones 12 base reciben conjuntos de señales de enlace inverso desde algunas o todas las estaciones 10 móviles. Las estaciones 10 móviles realizan llamadas de teléfono u otras comunicaciones. Cada señal de enlace inverso recibida por una estación 12 base dada se procesa dentro de esa estación 12 base. Los datos resultantes se dirigen al BSC 14. El BSC 14 proporciona asignación de recursos de llamada y funcionalidad de gestión de movilidad, incluyendo la coordinación de traspasos suaves entre estaciones 12 base. El BSC 14 también encamina los datos recibidos al MSC 16, que proporciona servicios de encaminado adicional para interconectar con el RTC 18. De forma similar, el RTC 18 interconecta con el MSC 16 y el MSC 16 interconecta con el BSC 14, que a su vez controla las señales de enlace directo desde las estaciones 12 base a las estaciones 10 móviles.
Cuando el sistema de comunicaciones inalámbricas representado en la figura 1 es un sistema CDMA configurado según la norma IS-95, los enlaces directo e inverso están compuestos, respectivamente, por canales CDMA directo e inverso. El canal CDMA inverso comprende uno o más canales de código que se transmiten sobre una asignación de frecuencia CDMA utilizando un desplazamiento PN piloto particular y consiste en un número de canales de acceso y canales de tráfico inverso. Los datos transmitidos sobre el canal CDMA inverso se codifican de forma convolucional para corrección de errores aleatoria, se intercala en bloques para protección frente a errores de ráfaga, se modulan mediante códigos de Walsh de orden 64, y se ensanchan en secuencia directa mediante un código PN largo de periodo 2^{42}-1 elementos de código antes de la transmisión.
El canal CDMA directo comprende uno o más canales de código que se transmiten sobre una asignación de frecuencia CDMA utilizando un desplazamiento PN piloto particular. Cada estación base utiliza un desplazamiento de tiempo de la secuencia de PN piloto (denominada una secuencia de pseudo ruido de ensanchamiento) para identificar un canal CDMA directo. El desplazamiento de tiempo puede reutilizarse dentro de un sistema CDMA. Cada canal de código transmitido sobre el canal CDMA directo se ensancha ortogonalmente mediante una función Walsh para proporcionar canalización ortogonal entre todos los canales de código y entonces se ensancha mediante un par de cuadratura (es decir, en fase y fase de cuadratura) de secuencias de PN piloto para transmitirlas mediante forma de onda de modulación por desplazamiento de fase en cuadratura (QPSK, Quadrature Phase Shift Keying).
Los canales de código que comprenden el canal CDMA directo consisten en el canal piloto, canal de sincronización, canal de radiomensajería, un número de canales de tráfico directo. Un canal CDMA directo normal consiste en 64 canales de código en total, un canal piloto, un canal de sincronización, siete canales de radiomensajería, y 55 canales de tráfico directo. El canal de sincronización se asigna al canal de código número 32 (W_{32}) que transporta mensajes de sincronización a las estaciones 10 móviles desde estaciones 12 base. Las estaciones 10 móviles utilizan el canal de sincronización, que es una señal de espectro ensanchado codificada, intercalada, ensanchada y modulada, para adquirir sincronización de tiempo inicial. Los canales de radiomensajería también son señales de espectro ensanchado codificadas, intercaladas, ensanchadas y moduladas, y se asignan en secuencia normalmente a números de canal de código de uno a siete (W_{1} a W_{7}). La información de control y los mensajes de radiomensajería se transmiten mediante estaciones 12 base a estaciones 10 móviles sobre los canales de radiomensajería. Los canales de tráfico directo se utilizan para la transmisión de usuario y señalizar el tráfico desde estaciones 12 base a una estación 10 móvil específica durante una llamada. El máximo número de canales de tráfico directo es igual a 63 menos el número de canales de radiomensajería y sincronización que operan sobre el mismo canal CDMA directo. El canal piloto sin embargo, es una señal de espectro ensanchado no modulada, de secuencia directa transmitida siempre por cada estación 12 base en un sistema CDMA de comunicaciones inalámbricas. Las estaciones 10 móviles utilizan el canal piloto para un número de fines, incluyendo como una referencia de fase para una demodulación coherente, adquirir sincronismo de canal CDMA directo, y un punto clave de referencia para decidir si y cuándo realizar un traspaso en reposo. Los datos transmitidos sobre los canales CDMA o bien directo o bien inverso se agrupan en tramas de 20 ms, siendo una trama el intervalo de sincronismo básico en los sistemas CDMA.
El procesamiento de llamadas, que se refiere a las técnicas de protocolos de flujo de mensajes entre un móvil y una estación base en un sistema de comunicaciones inalámbricas, se clasifica normalmente en dos partes, procesamiento de llamada de estación móvil y procesamiento de llamada de estación base. En un sistema CDMA, el procesamiento de llamada de estación base está compuesto por procesamiento de canal piloto y de sincronización, procesamiento de canal de radiomensajería, procesamiento de canal de acceso y procesamiento de canal de tráfico. Durante el procesamiento de canal piloto, la estación base transmite la señal piloto sobre el canal piloto. Durante el procesamiento de canal de tráfico, la estación base utiliza los canales de tráfico directo e inverso CDMA para comunicarse con una estación móvil que está en el control de estación móvil en el estado de canal de tráfico. Durante el procesamiento de canal de acceso, la estación base monitoriza el canal de acceso para recibir mensajes que la estación móvil envía mientras que la estación móvil está en el estado de acceso a sistema. Durante el procesamiento de canal de radiomensajería, la estación base transmite mensajes sobre un canal de radiomensajería que está monitorizándose por una estación móvil en el estado de acceso a estación móvil o el estado de reposo de estación móvil. La información enviada por una estación base una estación móvil sobre un canal de radiomensajería incluye información de cabecera, que es información necesaria para que el móvil opere con la base, e información de dirección, que es una instrucción para que el móvil realice alguna operación. La información de cabecera se envía a través de mensajes de parámetros de acceso, mensajes de lista de canales CDMA, mensajes de parámetros de sistema, y mensajes de lista de vecinos. Se envía información de dirección a través de un número de tipos de mensajes diferentes, incluyendo, únicamente a modo de ejemplo, órdenes de acuse de recibo de estación base, mensajes de asignación de canal, mensajes de solicitud de registro, mensajes de radiomensajería y mensajes de radiomensajería ranurados si la estación base determina que la estación móvil está monitorizando el canal de radiomensajería en el modo ranurado.
El procesamiento de llamada de estación móvil en sistemas CDMA, por otra parte, está compuesto por cuatro estados de estación móvil, el estado de inicialización de estación móvil, el estado de reposo de estación móvil, el estado de acceso a sistema y el estado de control de estación móvil sobre el canal de tráfico. En el estado de inicialización, la estación móvil selecciona y adquiere un sistema de comunicaciones inalámbricas para su utilización, en modo de funcionamiento o bien analógico o bien CDMA (suponiendo que el móvil soporte múltiples modos de funcionamiento). En el estado de acceso a sistema la estación móvil envía mensajes a la estación base sobre el(los) canal(es) de acceso y recibe mensajes desde la estación base sobre el canal de radiomensajería al que se ha asignado. Estos mensajes se envían y reciben por la estación móvil en diversos subestados del estado de acceso a sistema, incluyendo el subestado de respuesta de orden/mensaje de estación móvil y el subestado de respuesta de radiomensaje. En el estado de control de estación móvil sobre el canal de tráfico la estación móvil se comunica con la estación base a través de los canales CDMA inverso y directo.
En el estado de reposo de la estación móvil, la estación móvil monitoriza el canal de radiomensajería al que se ha asignado. Mientras está en este estado, el móvil puede recibir mensajes, recibir una llamada entrante (es decir, llamada terminada), iniciar una llamada (es decir, llamada originada), iniciar un registro o iniciar una transmisión de mensaje. Tras entrar la estación móvil en estado de reposo, el móvil ajusta su canal de código, la tasa de transmisión de datos de canal de radiomensajería y se dedica a la supervisión del canal de radiomensajería. La naturaleza exacta de la supervisión del canal de radiomensajería dependerá de si el móvil opera en el modo ranurado o no ranurado. Cuando opera en el modo no ranurado, el móvil monitoriza su canal de radiomensajería en todo momento. El móvil reajusta un temporizador a T_{30m} segundos siempre que recibe un mensaje válido sobre el canal de radiomensajería. T_{30m} es el máximo tiempo permitido por el sistema para recibir un mensaje de canal de radiomensajería válido. Si el temporizador finaliza antes de que se reciba un mensaje válido, la estación móvil anuncia una pérdida del canal de radiomensajería.
Si la estación móvil está operando en el modo ranurado del estado de reposo de estación móvil, ajustará un temporizador a T_{30m} segundos al principio de la primera ranura durante la que el móvil monitoriza el canal de radiomensajería. En un sistema CDMA el canal de radiomensajería se divide en ranuras de 80 ms, y las estaciones móviles que operan en el modo ranurado monitorizan normalmente el canal de radiomensajería durante sólo una o dos ranuras por ciclo de ranuras. La estación móvil deshabilita el temporizador y generalmente detiene o reduce su procesamiento para ahorrar energía cuando no está monitorizando el canal de radiomensajería. El móvil entonces reajustará el temporizador para T_{30m} segundos siempre que se reciba un mensaje válido sobre el canal de radiomensajería, incluso aunque no esté dirigido a esa estación móvil particular. Sin embargo, si el temporizador finaliza mientras que el móvil está monitorizando el canal de radiomensajería, el móvil anunciará una pérdida del canal de radiomensajería. Sin embargo, en cualquiera de los modos de funcionamiento, ranurado o no ranurado, la estación móvil entrará en el subestado de determinación de sistema del estado de inicialización de la estación móvil tras declarar una pérdida de su canal de radio-
mensajería.
Cuando una estación móvil está en el estado de reposo de estación móvil y está monitorizando el canal de radiomensajería en busca de algún mensaje entrante, puede desplazarse alejándose de su estación base actual y hacia el área de cobertura de otra estación base o sector de su estación base actual. Cuando esto ocurre, la calidad de las señales recibidas desde la estación base actual normalmente se deteriora mientras que la calidad de las señales recibidas desde la estación base o sector vecino mejora. Por tanto, se ha previsto para móviles en el estado de reposo iniciar la transferencia de control desde la estación base actual a otra estación base (es decir, procedimientos de traspaso en reposo). En los sistemas de comunicaciones inalámbricas actuales, cuando una estación móvil detecta y determina que recibe una señal piloto desde una estación base que no es su estación base actual y esa señal es suficientemente más intensa que la señal piloto de su estación base actual (a la que normalmente se hace referencia como la señal piloto activa), la estación móvil iniciará un traspaso en reposo a la nueva estación base. Pueden ocurrir y a menudo ocurren, sin embargo, variaciones en la intensidad de señal recibida de las señales piloto, por razones que no son el movimiento de la estación móvil alejándose de forma significativa de su estación base actual hacia otra estación base. Por ejemplo, ligeras variaciones en la posición del móvil pueden producir como resultado cambios significativos en el entorno de propagación multitrayectoria. Cuando esto ocurre, puede iniciarse un traspaso en reposo innecesario y no deseado si la intensidad de la señal recibida del piloto activo cae rápidamente a un valor pequeño en relación con otro piloto que está siguiendo el móvil debido a condiciones de desvanecimiento severas. La situación se exagera a menudo cuando el móvil inicia otro traspaso más en reposo de vuelta a la estación base original una vez que las condiciones de desvanecimiento severo remiten.
Un experto en la técnica puede apreciar de este modo que el algoritmo de traspaso en reposo actual presenta puntos débiles que no consiguen garantizar que no se inicien traspasos en reposo innecesarios debido a variaciones fugaces en la intensidad de señal recibida de señales piloto. Además, cuando una estación móvil inicia un traspaso en reposo no puede operar en el modo ranurado, extrayendo de ese modo energía innecesaria de su batería u otra fuente de alimentación, cargando los recursos del sistema y aumentando la probabilidad de fallo en la recepción de mensajes dirigidos a ella. Por lo tanto, se necesitan medios para evitar la realización de traspasos en reposo innecesarios y no deseados debidos a variaciones pasajeras en la intensidad de la señal recibida de los canales piloto.
Sumario
La presente invención tal como se expone en las reivindicaciones adjuntas se dirige a un sistema y procedimiento para iniciar un traspaso en reposo de una estación móvil en un sistema de comunicaciones inalámbricas, en el que se obtienen muestras primera y segunda de una primera señal piloto emitida por una primera estación base, ocurriendo la primera muestra en un primer tiempo y ocurriendo la segunda muestra en un segundo tiempo, se obtienen muestras tercera y cuarta de una segunda señal piloto emitida por una segunda estación base, ocurriendo la tercera muestra en el primer tiempo y ocurriendo la cuarta muestra en el segundo tiempo, se determina si la suma de la diferencia entre las intensidades totales de las muestras segunda y cuarta y un término de ponderación de posición es menor que un primer parámetro de diseño en el que dicho término de ponderación de posición depende de la posición de la estación móvil con respecto a dichas estaciones base en los tiempos primero y segundo, y se inicia un traspaso en reposo de dicha estación móvil desde dicha primera estación base a dicha segunda estación base si la suma es menor que el primer parámetro de diseño.
Breve descripción de los dibujos
Las características, objetos y ventajas de la presente invención resultarán más evidentes a partir de la descripción detallada expuesta a continuación, tomada junto con los dibujos, en los que símbolos de referencia similares identifican elementos correspondientes por todo el documento y en los que:
La figura 1 es un diagrama de un sistema celular ejemplar.
Las figuras 2A y 2B ilustran cómo puede tomar la invención la decisión de si se inicia un traspaso en reposo en un sistema de comunicaciones inalámbricas mediante.
Descripción detallada de las realizaciones preferidas
Dado que rápidas variaciones en el entorno de propagación multitrayectoria pueden desencadenar traspasos en reposo innecesarios en sistemas de comunicaciones inalámbricas actuales, la presente invención proporciona un procedimiento y sistema mejorados para decidir si se inicia un traspaso en reposo. En una realización preferida de la invención, esto se logra mediante la utilización de un algoritmo de traspaso en reposo ponderado en posición en un sistema CDMA configurado según la norma IS-95. La presente invención no se limita, sin embargo, a sistemas configurados según la norma IS-95 ni siquiera a sistemas CDMA, sino que puede implementarse sin ejercitar actividad inventiva en cualquier sistema de comunicaciones inalámbricas en el que se realicen previsiones para traspasos en reposo. A continuación se da una descripción de la realización preferida.
Tal como ha indicado anteriormente, en el estado de reposo de la estación móvil, la estación móvil monitoriza de manera continua la intensidad de la señal del piloto activo y busca señales de canal piloto de otras estaciones base en la proximidad del móvil mientras opera en el modo no ranurado. Lo mismo sucede mientras se opera en el modo ranurado, limitándose la monitorización y la búsqueda a las ranuras de canal de radiomensajería apropiadas para ese móvil particular. Como otros canales en un sistema CDMA, los canales piloto se identifican mediante sus desplazamientos de fase o tiempo con respecto a la secuencia PN de desplazamiento cero. Los parámetros de búsqueda de canal piloto se expresan por tanto en términos de desplazamientos de tiempo y se dividen en tres conjuntos. El conjunto activo está compuesto por el desplazamiento piloto del canal CDMA directo cuyo canal de radiomensajería está monitorizando actualmente el móvil en busca de mensajes. El conjunto vecino está compuesto por los desplazamientos piloto para los canales piloto de estaciones base vecinas que son candidatos probables para un traspaso en reposo. Los miembros del conjunto vecino se especifican en mensajes tales como el mensaje de enumeración de vecinos recibidos de forma periódica por el móvil sobre el canal de radiomensajería. El tercer conjunto es el conjunto restante, que está compuesto por todos los posibles desplazamientos piloto en la asignación de frecuencia CDMA actual pero excluyendo los miembros de los conjuntos activo y vecino. La estación móvil normalmente soporta un conjunto vecino de tamaño al menos 20 desplazamientos piloto.
La estación base también especifica, además de los desplazamientos piloto, ventanas de búsqueda para cada uno de los conjuntos piloto. En otras palabras, la estación base especifica un intervalo de PN desplazamientos o una ventana en la que la estación móvil va a buscar componentes multitrayectoria de cada piloto en cada uno de los conjuntos. Una vez que el móvil ha detectado un piloto con una señal suficientemente intensa y empieza a hacer un seguimiento de ese piloto, hará un registro para cada componente multitrayectoria del piloto que está recibiendo y continuará buscando en el espacio PN otros pilotos en los conjuntos vecino o restante. En búsquedas posteriores del espacio PN, el móvil centrará la ventana de búsqueda de su receptor de escaneo alrededor de la componente multitrayectoria que llega en primer lugar de cada piloto para el que ha hecho un registro. La estación móvil mide la intensidad total, E_{x}, de cada piloto X en una ventana de búsqueda dada añadiendo las proporciones de energía piloto recibida por elemento de código, E_{xc}, respecto a la densidad espectral total recibida (ruido y señales), I_{xo}, de como mucho k componentes multitrayectoria utilizables, donde k es el número de elementos de demodulación soportado por el móvil. Una componente multitrayectoria utilizable es una que sea suficientemente intensa para seguirla, y que, si se usa, no provoque errores de trama o errores de bit de control de potencia prohibitivos. El tiempo de llegada, T_{i}, para cada piloto X que está buscándose, es el tiempo de en el que ocurre, medido en el conector de antena de la estación móvil, la componente multitrayectoria utilizable que llega en primer lugar del piloto, y se mide con respecto a la referencia de tiempo de la estación móvil en unidades de elementos de código PN. Por tanto, la fase o desplazamiento PN de la componente multitrayectoria piloto recibida corresponde al tiempo de llegada de esa componente. El móvil calcula la fase piloto, \phix, a partir de la siguiente relación:
\phi_{x} = (T_{i} + 64 * PILOT\_PN) mod2^{15}
en la que PILOTO_PN es el índice de desplazamiento de la secuencia PN del piloto X que está buscándose.
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También se observó anteriormente el algoritmo convencional usado en sistemas de comunicaciones inalámbricas actuales para determinar si ha de realizarse un traspaso en reposo. Concretamente, siempre que la estación móvil determine que la intensidad de la señal de un canal piloto emitido por una estación base cercana es suficientemente más intensa que la de la señal del canal piloto activo, se inicia un traspaso en reposo. Este algoritmo de comparación de energía se expresa normalmente de forma matemática como sigue:
Si \hskip0.5cm E_{A}(T_{i}) - E_{B} (T_{i}) < H, \hskip0.5cm entonces iniciar traspaso en reposo a la estación base B,
donde E_{A} es la intensidad de la señal en dB del canal piloto emitida por la estación base activa en el móvil, E_{B} es la intensidad de la señal en dB del canal piloto emitido por la estación base B en el móvil, y H es un parámetro de diseño. Un valor típico para H es 2, que indica que se iniciará un traspaso en reposo si la intensidad de señal de la señal piloto activa toma cualquier valor inferior a 1,5 (es decir, 10^{2/10}) veces la intensidad de la señal piloto desde la estación base B.
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La presente invención mejora el algoritmo convencional añadiendo variables que ponderan el algoritmo según la posición de la estación móvil con respecto a las estaciones base activa y potencialmente nueva. Otras variables que pueden añadirse tienen en cuenta la situación en la que la componente multitrayectoria que llega en primer lugar de un canal piloto no corresponde a la señal que ha viajado la distancia más corta desde la estación base correspondiente a la estación móvil. Para mejorar la fiabilidad en esta situación, las variables de posición para cada canal piloto se multiplican por la proporción de intensidad de la componente multitrayectoria que llega en primer lugar respecto a la intensidad total para cada canal piloto. Matemáticamente, el algoritmo mejorado con ambos tipos de variables puede expresarse como sigue:
Si \hskip0.5cm [E_{A}(t_{i}) - E_{B}(t_{i})] + [(M\times (POS_{A}(t_{i}) - POS_{A}(t_{i-1})) \times Ee_{A}(t_{i})/E_{A}(t_{i})) - (N\times (POS_{B}(t_{i}) - POS_{B}(t_{i-1})) \times Ee_{B}(t_{i})/E_{B}(t_{i}))] < H, \hskip0.5cm entonces iniciar traspaso en reposo,
donde E_{A}(t_{i}) y E_{B}(t_{i}) son las intensidades de señal en dB del canal piloto activo y el canal piloto de la estación base B respectivamente, en tiempo de muestra piloto t_{i}, POS_{A}(t_{i}) y POS_{A}(t_{i-1}) son los desplazamientos de tiempo o de fase (es decir, posiciones) asociados con las señales multitrayectoria utilizables que llegan en primer lugar recibidas por la estación móvil desde la estación base A activa en tiempos de muestra piloto t_{i} y t_{i-1} respectivamente, indicando t_{i-1} un tiempo de muestra de estación móvil previo, POS_{B}(t_{i}) y POS_{B}(t_{i-1}) son los desplazamientos de tiempo o de fase (es decir, posiciones) asociados con las señales multitrayectoria utilizables que llegan en primer lugar recibidas por la estación móvil desde la estación base B en tiempos de muestra piloto t_{i} y t_{i-1} respectivamente, Ee_{A}(t_{i}) y Ee_{B}(t_{i}) son las intensidades de señal en dB de la señal de canal piloto multitrayectoria utilizable que llega en primer lugar desde la estación base A activa y la estación base B respectivamente en tiempo de muestra piloto t_{i}, y M, N y H son parámetros de diseño.
El parámetro H de diseño es el mismo que en el algoritmo de traspaso original. Los parámetros M y N de diseño, sin embargo, permiten a los ingenieros de sistemas controlar además cuándo se iniciará un traspaso en reposo afectando al peso dado a cada término de posición en el algoritmo mejorado. Por ejemplo, si los ingenieros de sistemas quieren que cada término de posición afecte por igual a la decisión de si se inicia un traspaso en reposo, entonces M se ajustaría igual a N. Por otro lado, si los ingenieros de sistemas quieren que la posición con respecto a la estación base activa ejerza más influencia sobre la decisión, entonces M se ajustaría superior a N. Valores típicos para los parámetros de diseño son: M = de aproximadamente 0,8 a aproximadamente 1,1; N = de aproximadamente 1,0 a aproximadamente 1,5; y H = de aproximadamente 2,0 a aproximadamente 3,0. En una realización preferida de la invención M = 1,0,
N = 0,9 y H = 2,0.
En referencia ahora a las figuras 2A y 2B, se representan ilustraciones de cómo la invención puede afectar a una decisión de traspaso en reposo en un sistema de comunicaciones inalámbricas. En la figura 2A, una estación móvil en el tiempo t_{i-1} está en la posición 205, que se encuentra en las áreas 201, 202 de cobertura idealizadas de la estación 203 base A, la estación base activa, y la estación 204 base B. En el tiempo t_{i}, la estación móvil no se ha movido y está en la posición 206, que es la misma que la posición 205. Por consiguiente, la distancia desde la estación móvil a la estación base A en los tiempos t_{i-1} 207 y t_{i} 208 no ha cambiado. Lo mismo sucede en cuanto a la distancia desde la estación móvil a la estación base B en los tiempos t_{i-1} 209 y t_{i} 210. Un experto en la técnica apreciará por tanto que en este escenario ambos términos de posición en el algoritmo mejorado tendrán valores cero, y la decisión de si se inicia un traspaso en reposo se tomará según el algoritmo de traspaso convencional. En la figura 2B sin embargo, la estación móvil se ha movido hacia la estación 203 base activa entre los tiempos de muestra de canal piloto. Por lo tanto, la distancia desde la estación móvil a la estación 203 base A en el tiempo t_{i} 208 ha cambiado con respecto a su distancia en el tiempo t_{i-1} 207. La distancia 207 es mayor que la distancia 208. De forma similar, la distancia desde la estación móvil a la estación 204 base B en el tiempo t_{i} 210 ha cambiado con respecto a su distancia en el tiempo t_{i-1} 209. La distancia 209 es menor que la distancia 210 porque la estación móvil se ha movido alejándose de la estación 204 base B entre los tiempos de muestra del canal piloto. Esto da como resultado que el término de posición de la estación base A activa del algoritmo mejorado presenta un valor inferior a cero porque el desplazamiento de fase de la primera señal multitrayectoria utilizable que llega al móvil en el tiempo t_{i} desde la estación base A será probablemente menor que el desplazamiento de fase de la primera señal multitrayectoria utilizable que llega desde la estación base A en el tiempo t_{i-1}, habiendo viajado la señal una distancia más corta en comparación con el tiempo de viaje para la muestra anterior en el tiempo t_{i-1}. De forma similar, el término de posición de la estación base B tendrá un valor superior a cero porque el desplazamiento de fase de la primera señal multitrayectoria utilizable que llega al móvil en el tiempo t_{i} desde la estación base B será probablemente mayor que el desplazamiento de fase de la primera señal multitrayectoria utilizable que llega desde la estación base B en el tiempo t_{i-1}, habiendo viajado la señal una distancia mayor en comparación con el tiempo de viaje para la muestra anterior en el tiempo t_{i-1}. El probable resultado esto es una ponderación en contra de la iniciación de un traspaso en reposo. El mismo principio se aplica con respecto al movimiento alejándose de la estación 203 base activa y hacia la estación 204 base B, salvo porque el algoritmo mejorado se ponderará probablemente a favor de una iniciación de un traspaso en reposo a la estación 204 base B.
Un experto en la técnica apreciará rápidamente a partir de la descripción anterior de la realización preferida que la invención proporciona un procedimiento y sistema más fiable de realización de traspasos entre estaciones móviles que están en el estado de reposo. La invención ayuda por tanto a garantizar que los mensajes dirigidos a una estación móvil no se perderán, que no se consumirá batería de la estación móvil en exceso y que los recursos de sistema no se cargarán innecesariamente debido a traspasos en reposo no deseados o involuntarios. La descripción anterior de la realización preferida se proporciona únicamente para permitir que un experto en la técnica realice o utilice la presente invención. Sin embargo, diversas modificaciones de estas realizaciones resultarán claramente evidentes para los expertos en la técnica, y los principios genéricos definidos en la presente memoria pueden aplicarse a otras realizaciones sin tener que aplicar actividad inventiva. Por ejemplo, un experto en la técnica apreciará que los procedimientos y sistemas para proporcionar traspasos en reposo mejorados descritos anteriormente en el contexto de un sistema CDMA pueden implementarse fácilmente en cualquier sistema de comunicaciones inalámbricas, tales como sistemas celulares, sistemas inalámbricos de telefonía en bucle local (WLL), y similares sin tener que aplicar actividad inventiva. Los sistemas celulares incluyen, a modo de ejemplo únicamente, AMPS (analógico), IS-54 (TDMA para América del Norte), GSM (TDMA mundial), e IS-95 (CDMA para América del Norte). Por tanto, la presente invención no se limita a las realizaciones específicas mostradas y descritas en la presente memoria, sino que ha de concedérsele el alcance más amplio en concordancia con los principios y nuevas características dadas a conocer y reivindicas en el presente documento.

Claims (23)

1. Un procedimiento para iniciar un traspaso en reposo de una estación móvil en un sistema de comunicaciones inalámbricas, que comprende las etapas de:
(A)
obtener muestras primera y segunda de una primera señal piloto emitida por una primera estación base, ocurriendo dicha primera muestra en un primer tiempo y ocurriendo dicha segunda muestra en un segundo tiempo;
(B)
obtener muestras tercera y cuarta de una segunda señal piloto emitida por una segunda estación base, ocurriendo dicha tercera muestra en dicho primer tiempo y ocurriendo dicha cuarta muestra en dicho segundo tiempo;
(C)
determinar si la suma de la diferencia entre las intensidades totales de dichas muestras segunda y cuarta y un término de ponderación de posición es menor que un primer parámetro de diseño, en el que dicho término de ponderación de posición depende de la posición de la estación móvil con respecto a dichas estaciones base en los tiempos primero y segundo; y
(D)
iniciar un traspaso en reposo de dicha estación móvil desde dicha primera estación base a dicha segunda estación base si dicha suma es menor que dicho primer parámetro de diseño.
2. El procedimiento según la reivindicación 1, en el que el valor de dicho término de ponderación de posición (PW) se determina según la siguiente ecuación:
PW = [M\times(POS_{A}(t2) - POS_{A}(t1))] - [N\times(POS_{B}(t2) - POS_{B}(t1))]
en la que M es un segundo parámetro de diseño, N es un tercer parámetro de diseño, POS_{A}(t2) comprende un valor relacionado con la distancia de dicha estación móvil desde dicha primera estación base en dicho segundo tiempo, POS_{A}(t1) comprende un valor relacionado con la distancia de dicha estación móvil desde dicha primera estación base en dicho primer tiempo, POS_{B}(t2) comprende un valor relacionado con la distancia de dicha estación móvil desde dicha segunda estación base en dicho segundo tiempo, y POS_{B}(t1) comprende un valor relacionado con la distancia de dicha estación móvil desde dicha primera estación base en dicho primer tiempo.
3. El procedimiento según la reivindicación 1, en el que el valor de dicho término de ponderación de posición (PW) se determina según la siguiente ecuación
PW = [M\times(POS_{A}(t2) - POS_{A}(t1))\times(Ee_{A}(t2)/E_{A}(t2))] - [N\times(POS_{B}(t2) - POS_{B}(t1))\times(Ee_{B}(t2)/E_{B}(t2))]
en la que M es un segundo parámetro de diseño, N es un tercer parámetro de diseño, POS_{A}(t2) comprende un valor relacionado con la distancia de dicha estación móvil desde dicha primera estación base en dicho segundo tiempo, POS_{A}(t1) comprende un valor relacionado con la distancia de dicha estación móvil desde dicha primera estación base en dicho primer tiempo, POS_{B}(t2) comprende un valor relacionado con la distancia de dicha estación móvil desde dicha segunda estación base en dicho segundo tiempo, POS_{B}(t1) comprende un valor relacionado con la distancia de dicha estación móvil desde dicha primera estación base en dicho primer tiempo, E_{A}(t2) comprende dicha intensidad total de dicha segunda muestra, E_{B}(t2) comprende dicha intensidad total de dicha cuarta muestra, Ee_{A}(t2) comprende la intensidad de la componente multitrayectoria utilizable que llega en primer lugar de dicha segunda muestra, y Ee_{B}(t2) comprende la intensidad de la componente multitrayectoria utilizable que llega en primer lugar de dicha cuarta muestra.
4. El procedimiento según la reivindicación 2 ó 3, en el que POS_{A}(t2) comprende el desplazamiento de fase de la componente multitrayectoria utilizable que llega en primer lugar de dicha segunda muestra, POS_{A}(t1) comprende el desplazamiento de fase de la componente multitrayectoria utilizable que llega en primer lugar de dicha primera muestra, POS_{B}(t2) comprende el desplazamiento de fase de la componente multitrayectoria utilizable que llega en primer lugar de dicha cuarta muestra, y POS_{B}(t1) comprende el desplazamiento de fase de la componente multitrayectoria que llega en primer lugar de dicha tercera muestra.
5. El procedimiento según la reivindicación 2 ó 3, en el que dicho segundo parámetro de diseño presenta un valor en el intervalo de aproximadamente 0,8 a aproximadamente 1,1, y dicho tercer parámetro de diseño presenta un valor en el intervalo de aproximadamente 1,0 a aproximadamente 1,5.
6. El procedimiento según las reivindicaciones 1, 2 ó 3, en el que dicho primer parámetro de diseño presenta un valor en el intervalo de aproximadamente 2,0 a aproximadamente 3,0.
7. El procedimiento según la reivindicación 1, en el que dicho sistema de comunicaciones inalámbricas es un sistema de comunicaciones celular.
8. El procedimiento según la reivindicación 1, en el que dicho sistema de comunicaciones inalámbricas es un sistema CDMA.
9. El procedimiento según la reivindicación 8, en el que dicha estación móvil está en el estado de reposo y dichas señales piloto primera y segunda comprenden canales piloto primero y segundo.
10. El procedimiento según la reivindicación 9, en el que dichas intensidades totales de dichas muestras se calculan añadiendo las proporciones de energía por elemento de código de dichos canales piloto respecto a la densidad espectral total de como mucho k componentes multitrayectoria utilizables de dichos pilotos recibidos durante dichas muestras.
11. El procedimiento según la reivindicación 1, en el que dicha estación móvil realiza de forma periódica dichas etapas de muestreo.
12.Un sistema para iniciar un traspaso en reposo de una estación móvil en un sistema de comunicaciones inalámbricas, que comprende:
(A)
medios para obtener muestras primera y segunda de una primera señal piloto emitida por una primera estación base, ocurriendo dicha primera muestra en un primer tiempo y ocurriendo dicha segunda muestra en un segundo tiempo;
(B)
medios para obtener muestras tercera y cuarta de una segunda señal piloto emitida por una segunda estación base, ocurriendo dicha tercera muestra en dicho primer tiempo y ocurriendo dicha cuarta muestra en dicho segundo tiempo;
(C)
medios para determinar si la suma de la diferencia entre las intensidades totales de dichas muestras segunda y cuarta y un término de ponderación de posición es menor que un primer parámetro de diseño, dependiendo dicho término de ponderación de posición de la posición de la estación móvil con respecto a dichas estaciones base en los tiempos primero y segundo; y
(D)
medios para iniciar un traspaso en reposo de dicha estación móvil desde dicha primera estación base a dicha segunda estación base si dicha suma es menor que dicho primer parámetro de diseño.
13. El sistema según la reivindicación 12, que comprende además:
(A)
una primera estación base que emite dicha primera señal piloto;
(B)
una segunda estación base que emite dicha segunda señal piloto; y
(C)
una estación móvil que presenta un chip integrado que puede ejecutar software; y
(D)
un conjunto de instrucciones de software ejecutadas por dicho chip para:
(i)
obtener dichas muestras primera y segunda de dicha primera señal piloto;
(ii)
obtener dichas muestras tercera y cuarta de dicha segunda señal piloto;
(iii)
determinar si la suma de la diferencia entre las intensidades totales de dichas muestras segunda y cuarta y el término de ponderación de posición es menor que el primer parámetro de diseño; e
(iv)
iniciar un traspaso en reposo de dicha estación móvil desde dicha primera estación base a dicha segunda estación base si dicha suma es menor que dicho primer parámetro de diseño.
14. El sistema según la reivindicación 12 ó 13, en el que el valor de dicho término de ponderación de posición (PW) se determina según la siguiente ecuación:
PW = [M\times(POS_{A}(t2) - POS_{A}(t1))] - [N\times(POS_{B}(t2) - POS_{B}(t1))]
en la que M es un segundo parámetro de diseño, N es un tercer parámetro de diseño, POS_{A}(t2) comprende un valor relacionado con la distancia de dicha estación móvil desde dicha primera estación base en dicho segundo tiempo, POS_{A}(t1) comprende un valor relacionado con la distancia de dicha estación móvil desde dicha primera estación base en dicho primer tiempo, POS_{B}(t2) comprende un valor relacionado con la distancia de dicha estación móvil desde dicha segunda estación base en dicho segundo tiempo, y POS_{B}(t1) comprende un valor relacionado con la distancia de dicha estación móvil desde dicha primera estación base en dicho primer tiempo.
15. El sistema según la reivindicación 12 ó 13, en el que el valor de dicho término de ponderación de posición (PW) se determina según la siguiente ecuación:
PW = [M\times(POS_{A}(t2) - POS_{A}(t1))\times(Ee_{A}(t2) / E_{A}(t2))] - [N\times(POS_{B}(t2) - POS_{B}(t1))\times(Ee_{B}(t2) /E_{B}(t2))]
en la que M es un segundo parámetro de diseño, N es un tercer parámetro de diseño, POS_{A}(t2) comprende un valor relacionado con la distancia de dicha estación móvil desde dicha primera estación base en dicho segundo tiempo, POS_{A}(t1) comprende un valor relacionado con la distancia de dicha estación móvil desde dicha primera estación base en dicho primer tiempo, POS_{B}(t2) comprende un valor relacionado con la distancia de dicha estación móvil desde dicha segunda estación base en dicho segundo tiempo, POS_{B}(t1) comprende un valor relacionado con la distancia de dicha estación móvil desde dicha primera estación base en dicho primer tiempo, E_{A}(t2) comprende dicha intensidad total de dicha segunda muestra, E_{B}(t2) comprende dicha intensidad total de dicha cuarta muestra, Ee_{A}(t2) comprende la intensidad de la componente multitrayectoria utilizable que llega en primer lugar de dicha segunda muestra, y Ee_{B}(t2) comprende la intensidad de la componente multitrayectoria utilizable que llega en primer lugar de dicha cuarta muestra.
16. El sistema según la reivindicación 14 ó 15, en el que POS_{A}(t2) comprende el desplazamiento de fase de la componente multitrayectoria utilizable que llega en primer lugar de dicha segunda muestra, POS_{A}(t1) comprende el desplazamiento de fase de la componente multitrayectoria utilizable que llega en primer lugar de dicha primera muestra, POS_{B}(t2) comprende el desplazamiento de fase de la componente multitrayectoria utilizable que llega en primer lugar de dicha cuarta muestra, y POS_{B}(t1) comprende el desplazamiento de fase de la componente multitrayectoria que llega en primer lugar de dicha tercera muestra.
17. El sistema según la reivindicación 14 ó 15, en el que dicho segundo parámetro de diseño presenta un valor en el intervalo de aproximadamente 0,8 a aproximadamente 1,1, y dicho tercer parámetro de diseño presenta un valor en el intervalo de aproximadamente 1,0 a aproximadamente 1,5.
18. El sistema según la reivindicación 13, 14 ó 15, en el que dicho primer parámetro de diseño presenta un valor en el intervalo de aproximadamente 2,0 a aproximadamente 3,0.
19. El sistema según la reivindicación 13, en el que dicho sistema de comunicaciones inalámbricas es un sistema de comunicaciones celular.
20. El sistema según la reivindicación 13, en el que dicho sistema de comunicaciones inalámbricas es un sistema CDMA.
21. El sistema según la reivindicación 22, en el que dicha estación móvil está en el estado de reposo y dichas señales piloto primera y segunda comprenden canales piloto primero y segundo.
22. El sistema según la reivindicación 21, en el que dichas intensidades totales de dichas muestras se calculan añadiendo las proporciones de energía por elemento de código de dichos canales piloto respecto a la densidad espectral total de como mucho k componentes multitrayectoria utilizables de dichos pilotos recibidos durante dichas muestras.
23. El sistema según la reivindicación 13, en el que dicha estación móvil está dispuesta para realizar de forma periódica dichas etapas de muestreo.
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