ES2331268T3 - Control de potencia de enlace directo e inverso usando informacion de posicion y movilidad. - Google Patents
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Abstract
Un procedimiento para su uso en una estación móvil para su uso en un sistema de comunicación inalámbrica que tiene al menos una estación base (BS) y caracterizado por un bucle de control de potencia de enlace inverso, comprendiendo el procedimiento: identificar (110) una posición actual de la estación (300) móvil; identificar (120) una velocidad actual de la estación (300) móvil usando la información de posición actual; y ajustar de manera dinámica (140) parámetros de bucle de control de potencia de enlace inverso basándose en la posición actual y la velocidad actual, incluyendo los parámetros de bucle de control de potencia una relación señal a ruido (SNR) de límite superior, una SNR de límite inferior, y un tamaño de paso de ajuste de potencia.
Description
Control de potencia de enlace directo e inverso
usando información de posición y movilidad.
La presente invención se refiere, en general, a
sistemas de comunicación de radio móviles. Más particularmente, la
presente invención se refiere a sistemas de control de potencia para
controlar el nivel de potencia de señales enviadas sobre los
enlaces directos de un sistema de comunicación de radio móvil, y
para controlar las relaciones señal a ruido de señales enviadas
sobre los enlaces inversos de un sistema de comunicación de radio
móvil. Aún más particularmente, la presente invención se refiere a
un sistema y procedimiento novedoso que ajusta de manera dinámica
los parámetros de bucles de control de potencia de enlace directo e
inverso basándose en la posición y velocidad de una estación
móvil.
En sistemas de comunicación de radio móviles
como, por ejemplo, sistemas de comunicación de acceso múltiple por
división de código (CDMA), los niveles de potencia de transmisión de
señales enviadas entre una estación base y una estación móvil se
controlan con cuidado usando bucles de control de potencia.
Normalmente, se usa un bucle de control de potencia para mantener
el nivel de potencia de señales sobre el enlace directo (es decir,
señales enviadas desde la estación base a una estación móvil) entre
un nivel mínimo y uno máximo. Un bucle de control de potencia
diferente se usa de manera similar para mantener la relación señal a
ruido recibida de señales enviadas sobre el enlace inverso (es
decir, la SNR medida en la estación base de señales enviadas desde
una estación móvil a la estación base) entre un nivel deseado mínimo
y un nivel deseado máximo. Estos bucles de control de potencia
ajustan normalmente la potencia de transmisión de una señal hacia
arriba o hacia abajo en aumentos graduales fijos (por ejemplo, más
o menos 1 dB) con el fin de mantener o bien el nivel de potencia o
bien la relación señal a ruido de la señal entre los niveles
deseados mínimo y máximo.
En los primeros sistemas CDMA, el control de
potencia de enlace directo se conseguía normalmente usando un bucle
de control de potencia abierto, mientras que el sistema de control
de potencia de enlace inverso usaba un bucle de control de potencia
cerrado. Los sistemas CDMA actuales usan un bucle de control de
potencia cerrado para el control de potencia de enlace directo y se
espera que los sistemas CDMA futuros continúen usando un bucle de
control de potencia cerrado para el control de potencia de enlace
directo.
A cada célula geográfica en un sistema de
comunicación de radio móvil se le da servicio normalmente mediante
una estación base asociada con la célula. En los sistemas actuales,
los parámetros del bucle de control de potencia de enlace directo
(es decir, el nivel de potencia mínimo, nivel de potencia máximo y
tamaño de paso asociado con el bucle de control de potencia de
enlace directo) y los límites del bucle de control de potencia de
enlace inverso (es decir, la relación señal a ruido deseada mínima,
relación señal a ruido deseada máxima y el tamaño de paso asociado
con el bucle de control de potencia de enlace inverso) no varían a
medida que varía la ubicación y velocidad de las unidades móviles
dentro de la célula.
Los requisitos de potencia de transmisión de
señales enviadas entre una estación base y una estación móvil
varían a medida que la estación móvil se mueve dentro de una célula.
Por ejemplo, a medida que la estación móvil se mueve más cerca de
la estación base, con frecuencia se requiere menos potencia de
transmisión sobre el enlace inverso para conseguir la misma
relación señal a ruido de la señal recibida en la estación base.
Por tanto, a medida que la estación móvil se mueve más cerca de la
estación base, con frecuencia puede reducirse la potencia de
transmisión sobre el enlace inverso mientras que se mantiene la
misma relación señal a ruido de la señal recibida en la estación
base. Además, también se requiere con frecuencia menos potencia de
transmisión cuando la estación móvil es estacionaria o se mueve
lentamente (a diferencia de moverse rápidamente) para conseguir la
misma relación señal a ruido de la señal recibida en la estación
base. Por tanto, a medida que la estación móvil se ralentiza, con
frecuencia puede reducirse la potencia de transmisión sobre el
enlace inverso mientras que se mantiene la misma relación señal a
ruido de la señal recibida en la estación base.
La capacidad de un sistema de comunicación de
radio móvil dado está limitada por la potencia de transmisión
disponible a la estación base y el requisito de relación señal a
ruido sobre el enlace inverso. Por tanto, podría aumentarse la
capacidad del sistema si se redujera la potencia de transmisión de
estación base y/o la relación señal a ruido sobre el enlace inverso
en el sistema. En vista de esto, sería deseable tener un sistema de
control de potencia que pudiera ajustar de manera dinámica los
parámetros de los bucles de control de potencia de enlace directo e
inverso en respuesta a la velocidad y/o posición cambiante de una
estación móvil, para conservar la potencia de transmisión y aumentar
la capacidad de célula.
Se llama la atención al documento WO 96/31014 A,
que se refiere a un procedimiento y aparato para controlar la
potencia de transmisión en un sistema de comunicación móvil. El
procedimiento dado a conocer proporciona un procedimiento de
control de potencia de bucle cerrado. Una estación móvil proporciona
información acerca de la calidad de la señal recibida desde la
estación base, y la estación base responde ajustando la potencia
asignada a ese usuario en una señal de estación base compartida. La
potencia de transmisión se ajusta inicialmente mediante un gran
aumento y a continuación se baja a una tasa que disminuye cada vez
más. La estación móvil también proporciona información a la
estación base acerca de su velocidad relativa y la estación base
ajusta su potencia de transmisión según esta información de
velocidad.
Se llama la atención además al documento
US-A-5 778 030, que se refiere al
control de potencia en un sistema de comunicación de espectro
ensanchado determinando una velocidad de una unidad remota y
asignando como umbral de control de potencia un umbral objetivo
basándose en la velocidad determinada. Se crea un valor umbral
instantáneo basándose en información de calidad de trama y el
umbral objetivo. Una energía de un grupo de control de potencia que
se transmite desde una unidad remota se compara con el valor umbral
instantáneo y se determina una orden de ajuste de potencia. La
orden de ajuste de potencia se transmite a la unidad remota dando
instrucciones a la unidad remota de ajustar por consiguiente su
potencia.
Se llama la atención además al documento
US-A-5 465 399, que se refiere a un
control de potencia adaptativo usado en una red de radio y a un
procedimiento para controlar de manera adaptativa el nivel de
potencia de transmisión de estaciones miembro en la red. El nivel
de potencia de transmisión del transmisor se controla mediante un
circuito de ganancia variable en respuesta a una señal de ganancia
variable producida mediante un control. Una estación miembro usa un
nivel de potencia de transmisión determinado con referencia a una
base de datos en la que se almacenan datos de relación señal a ruido
(SNR) que definen la calidad de cada enlace de comunicación y los
niveles de potencia de transmisión usados en último lugar para la
comunicación entre cada par de estaciones miembro de la red. Si no
se recibe una respuesta a una transmisión en una trama inicial en
la siguiente trama, una estación miembro de control aumenta cada vez
más su nivel de potencia de transmisión en tramas sucesivas, hasta
que o bien se recibe una respuesta o bien la estación miembro no
responde a una transmisión a un nivel de potencia de transmisión
máximo. Si la respuesta indica que la señal se recibe con una SNR
excesiva de un margen predeterminado, el servidor reduce su nivel de
potencia de transmisión para garantizar que se usa la potencia de
transmisión mínima.
También se llama la atención al documento WO
96/03813 A, que se refiere a un proceso de control de potencia que
permite a una estación base comunicarse a través de un canal de
paquete directo con una radio móvil para controlar la potencia de
la radio móvil que transmite a través de un canal de paquete inverso
a la estación base. La estación base mantiene un umbral de relación
energía máxima por bit a densidad espectral de interferencia total
para el canal inverso así como un umbral deseado que da como
resultado una baja tasa de errores de trama. Mediante la
comparación de la relación energía estimada de cada radioteléfono
por bit a densidad espectral de interferencia total con los
umbrales deseado y máximo, se generan órdenes de control de potencia
para aumentar o disminuir la potencia de transmisión del
radioteléfono dependiendo del resultado de la comparación.
Según la presente invención, se proporciona un
procedimiento para su uso en una estación móvil para su uso en un
sistema de comunicación inalámbrica que tiene al menos una estación
base y caracterizado por un bucle de control de potencia de enlace
inverso, como se expone en la reivindicación 1, y un procedimiento
para su uso en una estación base para su uso en un sistema de
comunicación inalámbrica que da servicio a al menos una estación
móvil y caracterizado por un bucle de control de potencia de enlace
directo, como se expone en la reivindicación 12. Realizaciones
adicionales se reivindican en las reivindicaciones dependientes.
La presente invención maximiza la capacidad de
una célula dada ajustando uno o ambos límites de un bucle de
control de potencia basándose en la posición de una estación móvil
dentro de la célula. En una realización, la presente invención
ajusta de manera dinámica los parámetros de un bucle de control de
potencia que intenta mantener la potencia de transmisión de una
señal enviada desde una estación base a una estación móvil por
encima de un umbral mínimo. En esta realización, se determina
información de ubicación que es representativa de la distancia y la
morfología entre la estación móvil y la estación base. El umbral
mínimo del bucle de control de potencia se ajusta a continuación
según la información de ubicación de modo que el umbral mínimo
varía a medida que cambian la distancia y la morfología entre la
estación móvil y la estación base. Un transmisor transmite a
continuación la señal a un nivel de potencia que se controla
mediante el bucle de control de potencia con el umbral mínimo
ajustado. Este aspecto de la invención puede usarse para controlar
el nivel de potencia mínimo asociado con el bucle de control de
potencia de enlace directo.
En una realización adicional, la presente
invención ajusta de manera dinámica los parámetros de un bucle de
control de potencia que intenta mantener la relación señal a ruido
de una señal enviada desde la estación móvil a la estación base por
encima de un umbral mínimo. En esta realización, se determina la
información de ubicación que es representativa de la distancia y la
morfología entre la estación móvil y la estación base. El umbral
mínimo del bucle de control de potencia se ajusta a continuación
según la información de ubicación y morfología de modo que el
umbral mínimo varía a medida que cambian la distancia y la
morfología entre la estación móvil y la estación base. Un
transmisor transmite a continuación la señal a un nivel de potencia
que se controla mediante el bucle de control de potencia con el
umbral mínimo ajustado. Este aspecto de la invención puede usarse
para controlar la relación señal a ruido deseada mínima (es decir,
la relación señal a ruido deseada mínima de una señal de enlace
inverso recibida en la estación base) en un bucle de control de
potencia de enlace inverso.
Según realizaciones alternativas adicionales, la
presente invención también determina información de velocidad que
es representativa de la velocidad de la estación móvil. En estas
realizaciones, el umbral mínimo de un bucle de control de potencia
se ajusta basándose sólo en la información de velocidad o, como
alternativa, el umbral mínimo del bucle de control de potencia se
ajusta basándose tanto en la información de velocidad como en la
posición actual de la estación móvil. Este aspecto de la invención
también puede usarse para controlar los umbrales mínimos asociados
con los bucles de control de potencia de enlace tanto directo como
inverso, y es especialmente útil en redes inalámbricas mixtas en
las que hay tanto usuarios inalámbricos de posición fija (a los que
también se hace referencia como usuarios de bucle local inalámbrico)
como usuarios inalámbricos móviles (es decir, usuarios inalámbricos
que cambian de posición.) En tales redes inalámbricas mixtas, el
ajuste de los umbrales mínimos asociados con los bucles de control
de potencia de enlace tanto directo como inverso basándose en la
velocidad del usuario inalámbrico garantiza una asignación eficaz de
recursos de sistema.
Según otro aspecto más, el umbral máximo de un
bucle de control de potencia de enlace directo (es decir, el nivel
de potencia por debajo del que el bucle de control de potencia
intenta mantener la potencia de transmisión de la señal enviada
desde la estación base) también se ajusta según la información de
ubicación (y opcionalmente la información de velocidad) de modo que
el umbral máximo varía a medida que varían la distancia y la
morfología entre la estación móvil y la estación base (y
opcionalmente la velocidad de la estación móvil).
Según otro aspecto más, el umbral máximo de un
bucle de control de potencia de enlace inverso (es decir, la
relación señal a ruido deseada máxima por debajo de la que el bucle
de control de potencia intenta mantener la relación señal a ruido
de una señal de enlace inverso recibida en una estación base)
también se ajusta según la información de ubicación (y
opcionalmente la información de velocidad) de modo que el umbral
máximo varía a medida que varían la distancia y la morfología entre
la estación móvil y la estación base (y opcionalmente la velocidad
de la estación móvil).
Según otro aspecto más, el tamaño de paso de un
bucle de control de potencia (es decir, el aumento gradual de
potencia usado en el bucle de control de potencia para ajustar la
potencia de transmisión de la señal hacia arriba o hacia abajo)
también se ajusta según la información de velocidad de modo que
varía el tamaño de paso a medida que varía la velocidad de la
estación móvil. Según este aspecto, el tamaño de paso usado por el
bucle de control de potencia se reduce preferiblemente para
estaciones móviles estacionarias o que se mueven lentamente, y el
tamaño de paso se aumenta cuando una estación móvil empieza a
moverse más rápidamente. Este aspecto de la invención puede usarse
para controlar el tamaño de paso de un bucle de control de potencia
o bien de enlace directo o bien de
enlace inverso.
enlace inverso.
Con el fin de que pueda apreciarse la invención,
se proporcionará una descripción más particular de la invención
descrita de forma breve anteriormente mediante referencia a una
realización específica de la misma que se ilustra en los dibujos
adjuntos. Entendiendo que estos dibujos sólo ilustran una
realización típica de la invención y por tanto no deben
considerarse como limitativos de su alcance, la invención y el mejor
modo entendido actualmente de la misma se describirán y explicarán
con especificidad y detalles adicionales a través del uso de los
dibujos adjuntos
en los que:
en los que:
la figura 1 es un diagrama de flujo de un
procedimiento para ajustar los límites mínimo y máximo de los bucles
de control de potencia de enlace directo e inverso en un sistema de
comunicación de radio móvil, según una realización preferida de la
presente invención.
La figura 2 es un mapa que muestra una célula
con varias zonas geográficas cada una de las cuales tiene un
diferente umbral de potencia mínimo asociado con la misma para
controlar la potencia de transmisión de señales de enlace inverso
transmitidas desde tales zonas a una estación base, según una
realización preferida de la presente invención.
La figura 3 es un diagrama de bloques que
muestra los componentes de una estación móvil CDMA ejemplar usados
para implementar los sistemas de control de potencia de la presente
invención.
La figura 4 es un diagrama de bloques que
muestra los componentes de una estación base CDMA ejemplar usados
para implementar los sistemas de control de potencia de la presente
invención.
Haciendo referencia ahora a la figura 1, se
muestra un diagrama de flujo de un procedimiento para ajustar los
límites mínimos, los límites máximos y los aumentos de tamaño de
paso de los bucles de control de potencia de enlace directo e
inverso en un sistema de comunicación de radio móvil, según una
realización preferida de la presente invención. En la etapa 110, se
determina una posición P(x, y) de la estación móvil usando,
por ejemplo, mediciones tanto desde el sistema de Satélite de
Posicionamiento Global (GPS) como la infraestructura del sistema.
La posición de la estación móvil se determina preferiblemente en
esta etapa usando un GPS diferencial y según el procedimiento dado
a conocer en la patente estadounidense nº. 6,081,229, titulada
"System and Method for Determining The Position of a Wireless
CDMA Transceiver," ("Sistema y procedimiento para determinar la
posición de un transceptor CDMA inalámbrico") presentada el 17
de marzo de 1998, que es propiedad del cesionario de la presente
invención. En una realización alternativa, la posición de la
estación móvil puede determinarse usando al menos tres (y
preferiblemente más) estaciones bases terrestres en la
infraestructura del sistema.
En la etapa 120, se modela el movimiento de la
estación móvil (preferiblemente usando mediciones de posición
anteriores) con el fin de estimar la velocidad actual (o un
intervalo de velocidades potenciales) de la estación móvil. La
información de mapa, que sitúa la estación móvil en una calle o
autopista, que está orientada en una dirección conocida, también
puede usarse para modelar la velocidad actual de la estación móvil.
Los procedimientos de filtrado pueden mejorar además esta técnica
de estimación de trayectoria. Un buen ejemplo es usar un filtro
Kalman para realizar un seguimiento adaptativo de la trayectoria
móvil y por tanto predecir su estado dinámico en cuanto a velocidad
y posición.
En la etapa 130, la posición de la estación
móvil se aplica a una tabla de consulta asociada con una célula
(como la tabla I abajo) con el fin de determinar los límites
superior e inferior de los bucles de control de potencia de enlace
directo e inverso.
En una realización, los valores de bucle de
control de potencia almacenados en la tabla se determinan de manera
empírica recopilando datos que reflejan los requisitos de potencia
de un usuario móvil a medida que el usuario se mueve a diferentes
ubicaciones dentro de una célula. Por ejemplo, los datos pueden
recopilarse proporcionando una estación móvil con capacidad de
localización de posición a un cartero y monitorizando los requisitos
de potencia de la estación móvil a medida que el cartero se mueve
por la célula realizando sus entregas postales. En esta
realización, los niveles de potencia de enlace directo y la relación
señal a ruido de enlace inverso se monitorizan y almacenan en
diferentes ubicaciones en la célula a medida que la estación móvil
se mueve por la célula. A continuación, para cada ubicación o zona
en la célula que está monitorizándose, los valores de
SNR_MAX_{RL} y SNR_MIN_{RL}, que representan las relaciones
señal a ruido deseadas mínima y máxima asociadas con el bucle de
control de potencia de enlace inverso que va a aplicarse en la
ubicación o zona, se seleccionan, por ejemplo, añadiendo y restando
márgenes predeterminados de la relación señal a ruido de enlace
inverso de la señal de enlace inverso que se midió en la estación
base cuando la estación móvil estaba en la ubicación o zona. Dicho
de otro modo, el valor de SNR_MAX_{RL} para la zona se establecerá
añadiendo un margen predeterminado de dB a la relación señal a
ruido de enlace inverso que se midió en la estación base cuando la
estación móvil estaba en la ubicación o zona, y el valor de
SNR_MIN_{RL} para la zona se establecerá restando un margen
predeterminado de dB de la relación señal a ruido de enlace inverso
que se midió en la estación base cuando la estación móvil estaba en
la ubicación o zona. De manera similar, para cada ubicación o zona
en la célula que está monitorizándose, los valores de PMAX_{FL} y
PMIN_{FL}, que representan el techo y suelo de potencia del bucle
de control de potencia de enlace directo que va a aplicarse en la
ubicación o zona, se seleccionan, por ejemplo, añadiendo y restando
márgenes de potencia predeterminados del nivel de potencia de
enlace directo medido en la ubicación o zona. Dicho de otro modo, el
valor de PMAX_{FL} para la zona se establecerá añadiendo un
margen predeterminado de dB al nivel de potencia de enlace directo
que se midió cuando la estación móvil estaba en la ubicación o
zona, y el valor de PMIN_{FL} para la zona se establecerá
restando un margen predeterminado de dB del nivel de potencia de
enlace directo que se midió cuando la unidad de estación móvil
estaba en la ubicación o zona.
En la etapa 130, después de que los valores de
PMAX_{FL}, PMIN_{FL}, SNR_MAX_{RL} y SNR_MIN_{RL} se
seleccionen a partir de la tabla de consulta, se ajustan los valores
basándose en la velocidad de la estación móvil. Este aspecto de la
invención reconoce que usuarios de baja movilidad (por ejemplo,
estaciones móviles que se mueven a menos de 8,05 km/h o velocidad
peatonal) experimentarán menos desvanecimiento que usuarios de
mayor movilidad y que, como resultado, los enlaces directo e inverso
asociados con usuarios de menor movilidad pueden operar dentro de
límites de control de potencia más estrechos. Según este aspecto de
la invención, en casos en los que el usuario se mueve por debajo de
una velocidad predeterminada, como 8,05 km/h, una cantidad
predeterminada (por ejemplo, 2 dB) se resta de los valores de
PMAX_{FL} y SNR_MAX_{RL} y una cantidad predeterminada (por
ejemplo, 2 dB) se añade a los valores de PMIN_{FL} y
SNR_MIN_{RL} antes de que se apliquen los valores de PMAX_{FL},
PMIN_{FL}, SNR_MAX_{RL} y SNR_MIN_{RL} a los bucles de control
de potencia en las etapas 140 y 150. Este aspecto de la invención
reconoce de manera similar que usuarios de alta movilidad (por
ejemplo, estaciones móviles que se mueven a más de 56,33 km/h)
experimentarán más desvanecimiento que usuarios de menor movilidad
y que, como resultado, los enlaces directo e inverso asociados con
tales usuarios de mayor movilidad deben operar dentro de límites de
control de potencia más amplios. Según este aspecto de la
invención, en casos en los que el usuario se mueve por encima de una
velocidad predeterminada, como por ejemplo 56,33 km/h, una cantidad
predeterminada (por ejemplo, 2 dB) se añade a los valores de
PMAX_{FL} y SNR_MAX_{RL} y una cantidad predeterminada (por
ejemplo, 2 dB) se resta de los valores de PMIN_{FL} y
SNR_MIN_{RL} antes de que se apliquen los valores de PMAX_{FL},
PMIN_{FL}, SNR_MAX_{RL} y SNR_MIN_{RL} a los bucles de control
de potencia en las etapas 140 y 150.
El ajuste de los PMAX_{FL}, PMIN_{FL},
SNR_MAX_{RL} y SNR_MIN_{RL} basándose en la velocidad de la
estación móvil, como se realiza en la etapa 130, es especialmente
importante en redes inalámbricas mixtas en las que hay tanto
usuarios inalámbricos de posición fija (a los que también se hace
referencia como usuarios de bucle local inalámbrico) como usuarios
inalámbricos móviles (es decir, usuarios inalámbricos que cambian
de posición.) En tales redes inalámbricas mixtas, el ajuste de los
umbrales mínimos asociados con los bucles de control de potencia de
enlace tanto directo como inverso basándose en la velocidad de los
usuarios inalámbricos garantiza una asignación eficaz de recursos
de sistema. A efectos de la presente invención, el término
"estación móvil" hará referencia a una estación móvil, como la
estación 300 móvil mostrada en la figura 3, independientemente de si
el usuario de tal estación es un usuario inalámbrico de posición
fija o un usuario inalámbrico móvil.
En la etapa 130, la velocidad de la estación
móvil también se aplica a una segunda tabla de consulta (como la
tabla II abajo) con el fin de determinar los tamaños de paso de
ajustes de potencia que van a usarse en los bucles de control de
potencia de enlace directo e inverso:
Los valores almacenados en la tabla II reflejan
preferiblemente que se requerirá un menor tamaño de paso para
mantener de manera adecuada la potencia o relación señal a ruido de
una señal dentro de límites predeterminados en casos en los que la
estación móvil se mueve de manera más lenta. Cuando v_{1} y
v_{2} son iguales a 8,05 km/h y 56,33 km/h, respectivamente, los
valores ejemplares para STEP1_{RL}, STEP2_{RL} y STEP3_{RL}
son 0,25 dB, 0,5 dB y 1,0 dB, y los valores ejemplares para
STEP1_{FL}, STEP2_{FL} y STEP3_{FL} son _,_, y 1 vez el
tamaño de paso de aumento de potencia normal sobre el bucle de
control de potencia de enlace directo. El uso de este aspecto de la
invención reduce las fluctuaciones de potencia sobre los enlaces
directo e inverso manteniendo a un mínimo el tamaño de cada ajuste
de potencia realizado mediante los bucles de control de
potencia.
Aunque en la realización descrita anteriormente,
los parámetros de bucle de control de potencia se ajustaron en la
etapa 130 en cantidades predeterminadas basándose en la velocidad de
la estación móvil, los expertos en la técnica entenderán que las
cantidades particulares usadas para ajustar los parámetros de bucle
de control de potencia representan una cuestión de elección de
diseño y que pueden determinarse valores óptimos usando datos
empíricos para una célula dada.
En las etapas 140 y 150, los valores de
PMAX_{FL}, PMIN_{FL}, SNR_MAX_{RL} y SNR_MIN_{RL} de la
primera tabla de consulta (que se han ajustado basándose en la
movilidad de la estación móvil) se aplican a los bucles de control
de potencia de enlace directo e inverso y se usan como los límites
de potencia superior e inferior de estos bucles de control. De
manera similar, los valores de STEP_{RL} y STEP_{FL} de la
segunda tabla de consulta se aplican a los bucles de control de
potencia de enlace directo e inverso y se usan como el tamaño de
paso usado para el ajuste de potencia mediante estos bucles de
control. El proceso mostrado en la figura 1 se repite
preferiblemente a intervalos regulares de modo que los bucles de
control de potencia se actualizan de manera regular a medida que
una estación móvil se mueve por una célula y/o varía su
movilidad.
\newpage
Aunque en la realización preferida de la
presente invención, los valores de PMAX_{FL}, PMIN_{FL},
SNR_MAX_{RL} y SNR_MIN_{RL} de la tabla de consulta se ajustan
basándose en la movilidad (o velocidad) de la estación móvil antes
de su aplicación a los bucles de control de potencia de enlace
directo e inverso, en realizaciones alternativas los valores de
PMAX_{FL}, PMIN_{FL}, SNR_MAX_{RL} y SNR_MIN_{RL} de la
tabla de consulta pueden aplicarse a los bucles de control de
potencia de enlace directo e inverso sin ningún ajuste basándose en
la movilidad (o velocidad) de la estación móvil. En realizaciones
alternativas adicionales de la presente invención, los valores de
PMAX_{FL}, PMIN_{FL}, SNR_MAX_{RL} y SNR_MIN_{RL} pueden
ajustarse basándose sólo en la movilidad o velocidad de la estación
móvil (y no la ubicación de la estación móvil dentro de la célula)
antes de su aplicación a los bucles de control de potencia de enlace
directo e inverso haciendo que los valores de PMAX_{FL},
PMIN_{FL}, SNR_MAX_{RL} y SNR_MIN_{RL} en la tabla de consulta
sean independientes de la ubicación (es decir, en estas
realizaciones los valores en la tabla se establecen de modo que no
varían basándose en la posición de la estación móvil dentro de la
célula).
Haciendo referencia ahora a la figura 2, se
muestra un mapa de una célula 200 con varias zonas geográficas (R0,
R1, R2 y R3) cada una de las cuales tiene diferentes umbrales mínimo
y máximo asociados con la misma para controlar la potencia de
transmisión de señales de enlace directo e inverso transmitidas
desde tales zonas a una estación base. En esta realización, los
límites de los bucles de control de potencia de enlace directo e
inverso varían gradualmente basándose en zonas dentro de la célula.
Por tanto, un conjunto de valores de PMAX_{FL}, PMIN_{FL},
SNR_MAX_{RL} y SNR_MIN_{RL} se extraerá de la tabla de consulta
en la etapa 130 siempre que la estación móvil opere en la zona R0,
un segundo conjunto de valores de PMAX_{FL}, PMIN_{FL},
SNR_MAX_{RL} y SNR_MIN_{RL} se extraerá de la tabla de consulta
siempre que la estación móvil opere en la zona R1, y así
sucesivamente. Los expertos en la técnica entenderán que los valores
de PMAX_{FL}, PMIN_{FL}, PSN_MAX_{RL} y SNR_MIN_{RL} pueden
variar de manera alternativa de una manera más continua o menos
regular en función de la distancia de la estación móvil con respecto
al centro de la célula.
Haciendo referencia ahora a la figura 3, se
presenta un diagrama de bloques que muestra los componentes de una
estación 300 móvil de acceso múltiple por división de código (CDMA)
ejemplar usada para implementar los sistemas de control de potencia
de la presente invención. La estación móvil incluye un sistema 330
de antena, que está acoplado a través de un diplexor 332 a un
receptor 334 analógico y un amplificador 336 de potencia de
transmisión. El sistema 330 de antena y el diplexor 332 tienen un
diseño convencional y permiten la recepción y transmisión
simultáneas a través de una o más antenas. El sistema 330 de antena
incluye opcionalmente una antena para tráfico de voz, y una antena
separada para recibir señales de GPS. El sistema 330 de antena
recopila señales transmitidas a la estación móvil desde una o más
estaciones base y el sistema de GPS, y proporciona las señales a
través del diplexor 332 al receptor 334 analógico. El receptor 334
está dotado también de un conversor analógico a digital (no
mostrado). El receptor 334 recibe señales de RF desde el diplexor
332, amplifica y convierte de manera descendente la frecuencia de
las señales, y proporciona una señal de salida digitalizada a
receptores 340, 342 de datos digitales y al receptor 344 de
búsqueda. Se entenderá que, aunque en la realización en la figura 3
sólo se muestran dos receptores de datos digitales, una estación
móvil de bajo rendimiento puede tener sólo un único receptor de
datos digitales mientras que unidades de mayor rendimiento tendrán
dos o más receptores de datos digitales para permitir recepción de
diversidad. Las salidas de los receptores 340 y 342 se proporcionan
a un circuito 348 de diversidad y combinador que ajusta en tiempo de
los dos flujos de datos recibidos desde los receptores 340 y 342,
añade los flujos entre sí y decodifica el resultado. Los detalles
con respecto a la operación de los receptores 340, 342 de datos
digitales, el receptor 344 de búsqueda y el circuito 348 combinador
de diversidad y decodificador se describen en la patente
estadounidense nº. 5,101,501 titulada "Method and Apparatus for
Providing A Soft Handoff In Communications In A CDMA Cellular
Telephone System"("Procedimiento y aparato para proporcionar
un traspaso continuo en comunicaciones en un sistema de teléfono
celular CDMA"), que está cedida al cesionario de la presente
invención.
Se proporciona una señal de salida desde el
decodificador 348 al procesador 346 de control. La señal de salida
del decodificador incluirá, por ejemplo, cualquier señal piloto de
las estaciones base que se usará para realizar mediciones de
posición, señales de sincronización recibidas desde el sistema de
GPS, y otra información, como información de modelado e información
de posición de estación base enviada desde una estación base a la
unidad móvil. En respuesta a esta información, el procesador 346 de
control determina los parámetros de control de potencia de enlace
directo y/o inverso según el procedimiento mostrado en la figura 1 y
los parámetros de control de potencia de enlace inverso se usan con
la unidad de control de potencia en la estación móvil para
controlar el nivel de potencia de las señales de enlace inverso de
la estación móvil. Todas las etapas mostradas en la figura 1 se
implementan preferiblemente en software en el procesador 346 de
control; sin embargo, los expertos en la técnica entenderán que
muchas de estas etapas pueden implementarse de manera alternativa en
la infraestructura del sistema.
Haciendo referencia ahora a la figura 4, se
muestra un diagrama de bloques de los componentes de una estación
400 base de CDMA ejemplar usada para implementar los sistemas de
control de potencia de enlace directo e inverso de la presente
invención. En la estación base, se utilizan dos sistemas receptores,
teniendo cada uno una antena separada y un receptor analógico para
recepción de diversidad. En cada uno de los sistemas receptores,
las señales se procesan de manera idéntica hasta que las señales se
someten a un proceso de combinación de diversidad. Los elementos
dentro de las líneas discontinuas corresponden a elementos
correspondientes a las comunicaciones entre la estación base y una
estación móvil. Haciendo referencia aún a la figura 4, el primer
sistema receptor está constituido por una antena 460, un receptor
462 analógico, un receptor 464 de búsqueda y receptores 466 y 468
de datos digitales. El segundo sistema receptor incluye una antena
470, un receptor 472 analógico, un receptor 474 de búsqueda y un
receptor 476 de datos digitales. Un procesador 478 de control de
sitio de célula se usa para el control y procesamiento de señales.
Entre otras cosas, el procesador 478 de sitio de célula monitoriza
las señales enviadas a y recibidas desde una estación móvil con el
fin de determinar la información de posición usada en la presente
invención, y este procesador se usa también preferiblemente para
realizar el modelado de la velocidad móvil en la etapa 120. El
procesador 478 de sitio de célula determina opcionalmente los
parámetros de control de potencia de enlace directo y/o inverso
según el procedimiento mostrado en la figura 1, y los parámetros de
control de potencia de enlace directo se usan con la unidad de
control de potencia en la estación base para controlar el nivel de
potencia de las señales de enlace directo desde la estación
base.
Ambos sistemas receptores están acoplados a un
circuito 480 decodificador y combinador de diversidad. Un enlace
482 digital se usa para comunicar señales desde y a un controlador
de estación base o encaminador de datos bajo el control del
procesador 478 de control. Las señales recibidas en la antena 460 se
proporcionan al receptor 462 analógico, en el que las señales se
amplifican, se trasladan en frecuencia y se digitalizan en un
proceso idéntico al descrito en conexión con el receptor analógico
de estación móvil. La salida del receptor 462 analógico se
proporciona a los receptores 466 y 468 de datos digitales y al
receptor 464 de búsqueda. El segundo sistema receptor (es decir, el
receptor 472 analógico, el receptor 474 de búsqueda y el receptor
476 de datos digitales) procesa las señales recibidas de una manera
similar al primer sistema receptor. Las salidas de los receptores
466, 476 de datos digitales se proporcionan al circuito 480
decodificador y combinador de diversidad, que procesa las señales
según un algoritmo de decodificación. Los detalles con respecto a la
operación de los sistemas receptores primero y segundo y el
decodificador 980 y combinador de diversidad se describen en la
patente estadounidense nº. 5,101,501 titulada "Method and
Apparatus for Providing A Soft Handoff In Communications In A CDMA
Cellular Telephone System" ("Procedimiento y aparato para
proporcionar un traspaso continuo en comunicaciones en un sistema
de teléfono celular CDMA"). Las señales para su transmisión a
unidades móviles se proporcionan a un modulador 484 de transmisión
bajo el control del procesador 478. El modulador 484 de transmisión
modula los datos para su transmisión a la estación móvil receptora
prevista.
Aunque la presente invención se ha descrito en
conexión con sistemas de comunicación de radio móviles que usan
modulación CDMA para transmitir señales entre la estación móvil y
las estaciones base en el sistema, los expertos en la técnica
entenderán que las enseñanzas de la presente invención pueden
aplicarse en comunicaciones de radio móviles que usen otros
procedimientos de modulación, como por ejemplo, modulación de acceso
múltiple por división de tiempo, para comunicar entre la estación
móvil y las estaciones base en el sistema.
La descripción anterior de las realizaciones
preferidas se proporciona para permitir a cualquier experto en la
técnica realizar o usar la presente invención. Diversas
modificaciones de las realizaciones descritas anteriormente serán
fácilmente evidentes para los expertos en la técnica, y los
principios genéricos definidos en el presente documento pueden
aplicarse a otras realizaciones sin el uso de la facultad inventiva.
Por tanto, no se pretende que la presente invención esté limitada a
los procedimientos y aparatos mostrados en el presente documento
sino que hay que concederle el alcance más amplio según las
reivindicaciones expuestas a continuación.
Claims (22)
1. Un procedimiento para su uso en una estación
móvil para su uso en un sistema de comunicación inalámbrica que
tiene al menos una estación base (BS) y caracterizado por un
bucle de control de potencia de enlace inverso, comprendiendo el
procedimiento:
- identificar (110) una posición actual de la estación (300) móvil;
- identificar (120) una velocidad actual de la estación (300) móvil usando la información de posición actual; y
- ajustar de manera dinámica (140) parámetros de bucle de control de potencia de enlace inverso basándose en la posición actual y la velocidad actual, incluyendo los parámetros de bucle de control de potencia una relación señal a ruido (SNR) de límite superior, una SNR de límite inferior, y un tamaño de paso de ajuste de potencia.
2. El procedimiento según la reivindicación 1,
en el que ajustar de manera dinámica implica:
- seleccionar la al menos una SNR de límite superior y SNR de límite inferior basándose en la posición actual; y
- ajustar las SNR de límite superior e inferior seleccionadas basándose en la velocidad actual.
3. El procedimiento según la reivindicación 2,
en el que la selección y el ajuste se realizan usando tablas de
consulta previamente definidas.
4. El procedimiento según la reivindicación 2,
en el que la identificación de la posición actual se determina
usando un GPS diferencial.
5. El procedimiento según la reivindicación 2,
en el que la identificación de la posición actual se determina
usando al menos tres estaciones base terrestres.
6. El procedimiento según la reivindicación 2,
en el que ajustar de manera dinámica los parámetros de bucle de
control de potencia implica además usar la velocidad actual para
redefinir la etapa de ajuste de potencia.
7. El procedimiento según la reivindicación 6,
en el que la etapa de identificar la velocidad actual se determina
mediante modelado, usando la posición actual y al menos uno de
mediciones de posición anteriores, información de mapa y
filtrado.
8. El procedimiento según la reivindicación 7,
en el que la redefinición de la etapa de ajuste de potencia implica
identificar un intervalo de velocidades incluyendo la velocidad
actual, y determinar una etapa de ajuste de potencia asociada con el
intervalo identificado usando una tabla de consulta previamente
definida.
9. El procedimiento según la reivindicación 1,
en el que ajustar de manera dinámica los parámetros de bucle de
control de potencia implica usar la velocidad actual para redefinir
la etapa de ajuste de potencia.
10. El procedimiento según la reivindicación 9,
en el que la etapa de identificar la velocidad actual se determina
mediante modelado, usando la posición actual y al menos uno de
mediciones de posición anteriores, información de mapa y
filtrado.
11. El procedimiento según la reivindicación 10,
en el que la redefinición de la etapa de ajuste de potencia implica
identificar un intervalo de velocidades incluyendo la velocidad
actual, y determinar una etapa de ajuste de potencia asociada,
asociada con el intervalo identificado usando una tabla de consulta
previamente definida.
12. Un procedimiento para su uso en una estación
base (BS) para su uso en un sistema de comunicación inalámbrica que
da servicio a al menos una estación (300) móvil y
caracterizado por un bucle de control de potencia de enlace
directo, comprendiendo el procedimiento:
- identificar (110) una posición actual de la estación móvil;
- identificar (120) una velocidad actual de la estación móvil usando la información de posición actual; y
- ajustar de manera dinámica (150) parámetros de bucle de control de potencia de enlace directo basándose en la posición actual y la velocidad actual, incluyendo los parámetros de bucle de control de potencia un nivel de potencia de límite superior, un nivel de potencia de límite inferior y un tamaño de paso de ajuste de potencia.
13. El procedimiento según la reivindicación 12,
en el que ajustar de manera dinámica implica:
- seleccionar el al menos un nivel de potencia de límite superior y nivel de potencia de límite inferior basándose en la posición actual; y
- ajustar los niveles de potencia de límite superior e inferior seleccionados basándose en la velocidad actual.
14. El procedimiento según la reivindicación 13,
en el que la selección y el ajuste se realizan usando tablas de
consulta previamente definidas.
15. El procedimiento según la reivindicación 13,
en el que la identificación de la posición actual se determina
usando un GPS diferencial.
16. El procedimiento según la reivindicación 13,
en el que la identificación de la posición actual se determina
usando al menos tres estaciones base terrestres.
17. El procedimiento según la reivindicación 13,
en el que ajustar de manera dinámica los parámetros de bucle de
control de potencia implica además usar la velocidad actual para
redefinir la etapa de ajuste de potencia.
18. El procedimiento según la reivindicación 17,
en el que la etapa de identificar la velocidad actual se determina
mediante modelado, usando la posición actual y al menos uno de
mediciones de posición anteriores, información de mapa y
filtrado.
19. El procedimiento según la reivindicación 18,
en el que la redefinición de la etapa de ajuste de potencia implica
identificar un intervalo de velocidades incluyendo la velocidad
actual, y determinar una etapa de ajuste de potencia asociada,
asociada con el intervalo identificado usando una tabla de consulta
previamente definida.
20. El procedimiento según la reivindicación 12,
en el que ajustar de manera dinámica los parámetros de bucle de
control de potencia implica usar la velocidad actual para redefinir
la etapa de ajuste de potencia.
21. El procedimiento según la reivindicación 20,
en el que la etapa de identificar la velocidad actual se determina
mediante modelado, usando la posición actual y al menos uno de
mediciones de posición anteriores, información de mapa y
filtrado.
22. El procedimiento según la reivindicación 21,
en el que la redefinición de la etapa de ajuste de potencia implica
identificar un intervalo de velocidades incluyendo la velocidad
actual, y determinar una etapa de ajuste de potencia asociada,
asociada con el intervalo identificado usando una tabla de consulta
previamente definida.
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