ES2296743T3 - Programacion de enlace directo en un sistema de comunicaciones sin hilos. - Google Patents

Abstract

Un procedimiento de programación de velocidades de transmisión y potencias de transmisión de usuarios de datos de un primer tipo de canal sobre un enlace directo de un sistema de comunicaciones sin hilos, el sistema de comunicaciones sin hilos incluyendo una pluralidad de estaciones base y una pluralidad de usuarios de datos, cada uno de los usuarios de datos estando configurado para comunicar con cualquier estación base mediante el envío de tramas a la estación base y mediante la recepción de tramas desde la estación base, comprendiendo el procedimiento los pasos de: determinar (802) un nivel de potencia de estación base disponible al comienzo de una trama; predecir (804) un nivel de potencia de transmisión requerido al comienzo de la trama para cada usuario de datos; determinar (806, 808) las velocidades de transmisión para cada usuario de datos que sean sostenibles con el nivel de potencia de transmisión requerido predicho; generar (810) un índice de prioridad para cada usuario de datos;y control (812) de un orden de transmisión para los usuarios de datos de forma que el usuario de datos que tenga el índice de prioridad más alto transmita el primero sobre la siguiente trama que se vaya a usar para el enlace directo.

Description

Programación de enlace directo en un sistema de comunicaciones sin hilos.

Antecedentes de la invención I. Campo de la invención

La presente invención se refiere a comunicaciones sin hilos. De manera más particular, la presente invención pertenece a procedimientos y aparatos para realizar una programación de enlace directo en un sistema de comunicaciones sin hilos.

II. Antecedentes

Tradicionalmente, los sistemas de comunicaciones sin hilos se requirieron para soportar una variedad de servicios. Uno de dichos sistemas de comunicaciones es un sistema de acceso múltiple por división de código (CDMA) que es conforme a la "Norma de Compatibilidad Estación Móvil - Estación Base TIA/EIA/IS-95, para un Sistema Celular de Espectro Expandido de Banda Ancha en Modo Dual", a la que se hace referencia en este documento en lo sucesivo como IS-95. El uso de técnicas CDMA en sistemas de comunicaciones de acceso múltiple se describe en la Patente de los Estados Unidos número 4.901.307, titulada "Sistemas de comunicaciones de acceso múltiple de espectro expandido que usan repetidores por satélite o terrestres", y en la Patente de los Estados Unidos número 5.103.459, titulada "Sistema y procedimiento para generar formas de onda en un sistema telefónico celular CDMA", ambas transferidas al cesionario de la presente invención, al documento en trámite junto con el presente (Solicitud de Patente de los Estados Unidos con número de serie 09/382.438), WO 01/15481 A, titulado "Un procedimiento y un aparato que usan un enlace directo multiportadora en un sistema de comunicaciones sin hilos".

De manera más reciente, los sistemas sin hilos tales como los sistemas CDMA anteriormente mencionados han ofrecido servicios híbridos, tales como el proporcionar comunicaciones sin hilos tanto de voz como de datos. Para coordinar la implementación de dichos servicios, la Unión Internacional de Telecomunicaciones solicitó la ponencia de las normas propuestas para proporcionar servicios de datos a alta velocidad y servicios de voz de alta calidad sobre canales de comunicaciones sin hilos. Se emitió una propuesta preliminar por parte de la Asociación de la Industria de las Telecomunicaciones, titulada "La Ponencia Candidata RTT de la UIT-R cdma2000", y a la que se hace referencia en este documento de aquí en adelante como cdma2000. En la cdma2000 se describen varios procedimientos para transmitir datos que no son de voz sobre canales fundamentales y suplementarios.

En un sistema CDMA, un usuario comunica con la red a través de una o más estaciones base. Por ejemplo, un usuario en una estación remota (RS) puede comunicar con una fuente de datos con base en tierra, tal como la Internet, mediante la transmisión de datos a la estación base (BS) a través de un enlace sin hilos. Se hace referencia comúnmente a este enlace entre la RS y la BS como el "enlace inverso". La BS recibe los datos y los encamina a través de un controlador de estación base (BSC) a la red de datos con base en tierra. Cuando se transmiten los datos desde la BS a la RS, se transmiten sobre el "enlace directo". En los sistemas CDMA IS-95, el enlace directo (FL) y el enlace inverso (RL) están asignados a frecuencias separadas.

La estación remota comunica con al menos una estación base durante una comunicación. Sin embargo, las RS CDMA también son capaces de comunicar con múltiples BS de manera simultánea, tal como ocurre durante un traspaso blando. El traspaso blando es un proceso de establecimiento de un nuevo enlace directo y enlace inverso con una nueva estación base antes de romper los viejos enlaces con la estación base anterior. El traspaso blando minimiza la probabilidad de llamadas caídas, esto es, cuando una llamada se desconecta de manera inadvertida del sistema. En la Patente de los Estados Unidos número 5.267.261, titulada "Traspaso blando asistido por móvil en un sistema de telefonía celular CDMA", transferida al cesionario de la presente invención, se describen un procedimiento y un aparato para proporcionar comunicaciones entre una RS y más de una BS durante el proceso de traspaso blando.

Dada la creciente demanda de aplicaciones de datos sin hilos, la necesidad de sistemas de comunicaciones sin hilos de voz y datos muy eficientes a pasado a convertirse en cada vez más significativa. En la Patente de los Estados Unidos número 5.504.773, titulada "Procedimiento y aparato para el formateado de datos para transmisión", transferida al cesionario de la presente invención, se describe en detalle un procedimiento para transmitir datos en tramas de canal de código de tamaño fijo.

De acuerdo con la norma IS-95, los datos que no sean de voz o los datos que sean de voz se particionan en tramas de canal de código que son de 20 ms de ancho con velocidades de datos de hasta 14,4 kbps.

Una diferencia significativa entre los servicios de voz y los servicios de datos es el hecho de que los servicios de voz tienen requisitos de retardo fijos y severos. De manera típica, el retardo global en un sentido de los servicios de voz debe ser menor de 100 ms. En contraste con esto, los retardos de servicios de datos planeados de manera selectiva, incluso por encima de 100 ms, se pueden usar para optimizar la eficiencia del sistema de comunicaciones. Por ejemplo, se pueden usar con las transmisiones del servicio de datos, técnicas de codificación de corrección de errores que requieren retardos relativamente largos.

Algunos de los parámetros que miden la calidad y la efectividad de las transmisiones de datos son el retardo de transmisión requerido para la transferencia de un paquete de datos, y la velocidad de capacidad de procesado promedio del sistema. Como se ha explicado con anterioridad, un retardo de la transmisión no tiene el mismo impacto en la comunicación de datos o de "no voz", que el que tiene para una comunicación de voz o de "datos de voz". Además, los retardos no se pueden ignorar porque son una métrica importante para medir la calidad del sistema de comunicaciones de datos. La velocidad de la capacidad de procesado promedio es un reflejo de la eficiencia de la capacidad de transmisión de datos del sistema de comunicaciones.

Además, en un sistema de comunicaciones sin hilos, la capacidad se maximiza cuando la energía de transmisión para una señal se mantiene a un valor mínimo a la vez que satisface los requisitos de funcionamiento de calidad para la señal. Esto es, la calidad de los datos de voz o de los datos que no sean de voz transmitidos no se puede ver degradada de manera significativa cuando se produce la recepción. Una medida de la calidad de una señal recibida es la relación portadora a interferencia (C/I) en el receptor. De esta manera, es deseable proporcionar un sistema de control de la potencia de transmisión que mantenga una relación C/I constante en un receptor. Dicho sistema se describe con detalle en la Patente de los Estados Unidos número 5.056.109, titulada "Procedimiento y aparato para controlar la potencia de transmisión en un sistema de telefonía celular CDMA", transferida al cesionario de la presente invención.

Es bien conocido que en sistemas celulares, la C/I de cualquier usuario dado es una función de la localización de la RS dentro de un área de cobertura. Con el fin de mantener un nivel de servicio dado, los sistemas TDMA y FDMA recurren a técnicas de reutilización de las frecuencias, es decir, no se usan todos los canales de frecuencia y/o ranuras de tiempo en cada estación base. En un sistema CDMA, se reutiliza la misma asignación de canal de frecuencia en cada celda del sistema, mejorando por tanto la eficiencia global. La relación C/I asociada con una RS determina la velocidad de información que se puede soportar sobre el enlace directo desde la estación base a la RS de usuario. En la Patente de los Estados Unidos en trámite junto con la presente, número 6.574.211 (Número de Serie de solicitud 08/963.386) titulada "Procedimiento y aparato para transmisiones de datos por paquetes de más alta velocidad" transferida al cesionario de la presente solicitud, se describe un sistema de ejemplo para transmitir datos digitales a alta velocidad en un sistema de comunicaciones sin hilos.

Como la relación C/I asociada con una RS determina la velocidad de la información que se puede soportar sobre el enlace directo, es útil saber la información de transmisión para cada canal de frecuencia usado y el historial de la información de la relación C/I. Esta información se recoge por lo común en la RS y se envía por medio de mensaje a la BS. Pero esta mensajería usa recursos valiosos del sistema. Lo que se necesita es una invención que eliminaría dichos requisitos de mensajería. De manera preferible, los niveles de potencia de transmisión de la BS sobre un primer canal se usarían para predecir ranuras de tiempo favorables para la transmisión de datos adicionales sobre un segundo canal.

Se conoce bien en la técnica que el conocimiento de un canal de comunicaciones se puede usar para aumentar la capacidad en un sistema CDMA mediante la transmisión mayormente en instantes de tiempo cuando las condiciones de canal son buenas. Véase, por ejemplo, "Control de Potencia truncado en comunicaciones de Acceso Múltiple por División de Código", de S. W. Kim y A. Goldsmith, Globecom (1997); "Acceso múltiple sobre canales con desvanecimiento selectivo en frecuencia", de R. Knopp y P. Humblet, PIMR (1995); "Aumento de la eficiencia espectral por medio del control de potencia", de A. Goldsmith y Varaiya, ICC (1993). Se hace referencia por lo común a esta técnica como "waterfilling". Una cuestión que surge en los sistemas celulares o en los sistemas CDMA PCS es la equidad en que los usuarios más cercanos a una BS dada se pueden ver favorecidos en una aproximación de waterfilling. De acuerdo con esto, existe un equilibrio entre la capacidad de procesado total y la equidad entre usuarios.

Un algoritmo basado en la prioridad dada solamente por la relación portadora a interferencia (C/I) siempre daría toda la potencia al usuario cercano a la BS con el mejor canal. Esto maximizaría el causal de procesado del sistema pero sería no equitativo para los usuarios que se encuentren alejados de la BS. Una solución, recientemente presentada por D. Tse y titulada "Diversidad multiusuario de enlace directo a través de adaptación y programación de la velocidad", de Ball Labs Presentation, presentada al Diario del IEEE sobre Áreas Seleccionadas en Comunicaciones, intenta encontrar un compromiso entre la capacidad de procesado y la equidad mediante la inclusión de supervisión del causal de procesado que introduce equidad mediante la subida de la prioridad de los usuarios que no transmitan durante mucho tiempo de manera excesiva. Sin embargo, existe una necesidad en la técnica para proporcionar una técnica de programación mejorada de enlace directo que llegue a un compromiso entre la equidad y la capacidad de procesado del sistema y que sea adecuada para múltiples usuarios.

Se dirige la atención al documento WO 98/35514 A que describe que en un sistema de comunicaciones que sea capaz de realizar una transmisión a velocidad variable, la programación de la transmisión de datos a alta velocidad mejora la utilización del enlace directo y disminuye el retardo de transmisión en la comunicación de datos. Se asigna a cada estación remota un canal de código primario durante la duración de la comunicación con una celda. Un programador de canal puede asignar canales de código secundarios de varios tipos y capacidades de transmisión para la transmisión programada de tráfico de datos a altas velocidades. Los canales de código secundarios se asignan de acuerdo con un conjunto de objetivos del sistema, una lista de parámetros y la información recogida acerca del estado de la red de comunicaciones. Los canales de código secundarios se pueden agrupar en conjuntos de canales de código. Los datos se particionan en tramas de datos y se transmiten sobre los canales de código primarios y secundarios que hayan sido asignados al usuario programador.

Sumario de la invención

De acuerdo con la presente invención, se proporcionan un procedimiento para programar velocidades de transmisión y potencias de transmisión, como se declara en la reivindicación 1, y una estación base de un sistema de comunicaciones sin hilos, como se declara en la reivindicación 6. Las realizaciones de la invención se describen en las reivindicaciones dependientes.

De una manera amplia, la presente invención resuelve un nuevo reto técnico planteado por la demanda creciente de servicios de comunicaciones sin hilos. La invención se refiere a un procedimiento y a un aparato para seleccionar una "ranura" de transmisión favorecida para datos que no sean de voz que se estén transmitiendo junto con una comunicación de datos de voz. La ranura, que refleja un nivel de potencia y una velocidad de transmisión deseables para los datos que no sean de voz, se selecciona en base a los niveles de potencia de transmisión para los datos de voz transmitidos por una estación base a una estación remota.

En una realización, la invención se puede implementar para proporcionar un procedimiento para predecir una ranura favorecida para la transmisión de datos que no sean de voz sobre un canal suplementario usado en un sistema de comunicaciones sin hilos. Por lo general, se miden en una estación remota, las métricas que reflejan la calidad de las señales de voz-datos enviadas por una estación base. Una o más de las métricas, o un valor que represente la calidad de la señal recibida se envía por medio de mensaje desde la estación remota a la localización base. Si fuese deseable, la localización base puede ajustar la potencia de transmisión de voz-datos considerando los mensajes o los valores. Al mismo tiempo, se supervisan en la localización base los niveles de potencia de transmisión de voz-datos de enlace directo. La voz-datos se transmiten a la estación remota usando el primer canal, al que se hace referencia de manera más específica en este documento como el canal fundamental.

En una realización, se calcula la potencia de transmisión dinámica usando varios niveles de potencia de transmisión de voz-datos transmitidos sobre el primer canal. Este valor se usa entonces para seleccionar una ranura deseada para transmitir datos adicionales. Estos datos adicionales se transmiten sobre un segundo canal tal como un canal suplementario, compartido o no compartido, usando un nivel de potencia de transmisión deseado y una velocidad de datos deseada para la transmisión de los datos adicionales.

En otra realización, la invención proporciona un artículo de fabricación que contiene información digital que se puede ejecutar por medio de un dispositivo de procesado digital de la señal. En otra realización adicional, la invención produce un aparato usado para poner en práctica los procedimientos de la invención. El aparato puede comprender una estación remota y al menos una estación base que tiene, entre otras cosas, un transceptor usado para comunicar señales de información a la estación remota. De manera obvia, para recibir señales, la estación remota también incluye un transceptor acoplado de manera que puede comunicar con la estación base, y posiblemente con satélites donde sea de aplicación. El aparato también incluirá al menos un aparato de procesado digital de datos, tal como un microprocesador o un circuito integrado específico de aplicación (ASIC), que está acoplado de manera que puede comunicar con la red o con una de sus partes componentes.

La invención proporciona a sus usuarios numerosas ventajas. Una ventaja es que permite el establecimiento de control de la potencia de un canal suplementario en base a la potencia transmitida en base a la localización para voz-datos. Otra ventaja es que la invención reduce los costes de recursos del sistema que se estén experimentando en ese momento por las redes de comunicaciones. Estas redes confían en los mensajes recibidos desde una estación remota con relación a la calidad de la señal de canal suplementario recibida en la estación remota. Otra ventaja adicional es que la invención permite una ranura de transmisión favorable en cualquier canal que porte datos que no sean de voz para ser seleccionado usando los niveles de potencia de transmisión históricos basados en la localización para datos de voz. La invención también proporciona un número de otras ventajas y beneficios que deberían pasar a ser más aparentes después de la revisión de las siguientes descripciones detalladas de la invención.

En un aspecto de la invención, se proporciona un procedimiento de programación de velocidades de transmisión y de potencias de transmisión de usuarios de datos de un primer tipo de canal sobre un enlace directo de un sistema de comunicaciones sin hilos, el sistema de comunicaciones sin hilos incluyendo una pluralidad de estaciones base y una pluralidad de usuarios de datos, cada uno de los usuarios de datos estando configurado para comunicar con cualquier estación base mediante el envío de tramas a la estación base y la recepción de tramas desde la estación base. El procedimiento incluye de manera ventajosa los pasos de determinar un nivel de potencia disponible de la estación base al comienzo de una trama; predecir un nivel de potencia de transmisión requerido al comienzo de la trama para cada usuario de datos; la determinación de las velocidades de transmisión para cada usuario de datos que sea sostenible con el nivel de potencia de transmisión requerido predicho; la generación de un índice de prioridad para cada usuario de datos; y el control de un orden de transmisión para los usuarios de datos de forma que el usuario de datos que tenga el índice de prioridad más alto transmita el primero sobre la siguiente trama.

En una realización, el paso de generación del índice de prioridad para cada usuario de datos comprende la división de las velocidades de datos de transmisión para cada usuario por medio de un valor de capacidad de procesado para cada usuario.

En una realización, el paso de predecir el nivel de potencia de transmisión requerido al comienzo de la trama para cada usuario de datos comprende la predicción de los niveles de potencia de transmisión para cada usuario de datos de un segundo tipo de canal, en el que todos los usuarios de datos usan el primer tipo de canal y el segundo tipo de canal, y multiplicando los niveles de potencia de transmisión predichos para el segundo canal por los factores de ganancia para convertir los niveles de potencia de transmisión predichos a niveles de potencia de transmisión para el primer tipo de canal.

En una realización, el paso de predecir un nivel de potencia de transmisión requerido al comienzo de cada trama para cada usuario de datos comprende de manera adicional la multiplicación de los niveles de potencia de transmisión predichos para el primer tipo de canal por un valor de margen para asegurar una potencia promedio apropiada sobre la trama.

En una realización, el procedimiento comprende de manera adicional el permitir a otro usuario de datos transmitir si existe un nivel de potencia de estación base restante suficiente.

En otro aspecto de la invención, se proporciona un elemento de infraestructura de un sistema de comunicaciones sin hilos en el que una pluralidad de elementos de infraestructura comunican con una pluralidad de usuarios de datos mediante el intercambio de tramas sobre un primer tipo de canal. El elemento de infraestructura incluye de manera ventajosa un procesador; y un medio de almacenamiento legible por el procesador acoplado al procesador y que contiene un conjunto de instrucciones ejecutables por el procesador para determinar un nivel de potencia disponible para el elemento de infraestructura al comienzo de una trama, predecir un nivel de potencia de transmisión requerido al comienzo de la trama para cada usuarios de datos, determinar las velocidades de transmisión para cada usuario de datos que sea sostenible con el nivel de potencia de transmisión requerido predicho, generar un índice de prioridad para cada usuario de datos, y controlar un orden de transmisión para los usuarios de datos de forma que el usuario de datos que tenga el índice de prioridad más alto transmita el primero sobre la siguiente trama.

En otro aspecto de la invención, se proporciona un elemento de infraestructura de un sistema de comunicaciones sin hilos en el que una pluralidad de elementos de infraestructura comunican con una pluralidad de usuarios de datos mediante el intercambio de tramas sobre un primer tipo de canal. El elemento de infraestructura incluye de manera ventajosa un medio para determinar un nivel de potencia disponible para el elemento de infraestructura al comienzo de una trama; un medio para predecir un nivel de potencia de transmisión requerido al comienzo de la trama para cada usuario de datos; un medio para determinar las velocidades de transmisión para cada usuarios de datos que sean sostenibles con el nivel de potencia de transmisión requerido predicho; un medio para generar un índice de prioridad para cada usuario de datos; y un medio para controlar una orden de transmisión para los usuarios de datos de forma que el usuario de datos que tenga el índice de prioridad más alto transmita el primero sobre la siguiente trama.

Breve descripción de los dibujos

La naturaleza, los objetos y las ventajas de la invención serán más aparentes para los que sean expertos en la técnica después de considerar la siguiente descripción detallada junto con los dibujos que se acompañan, en los que idénticos números de referencia designan idénticas partes en todo el documento, y en los que:

La figura 1 ilustra fluctuaciones de la potencia de transmisión con respecto al tiempo de acuerdo con una realización;

La figura 2 ilustra potencias de transmisión de canal suplementario favorables de acuerdo con una realización de la presente invención;

La figura 3 muestra un diagrama de flujo que ilustra una secuencia operativa de acuerdo con una realización de la presente invención;

La figura 4a es un diagrama de bloques de una configuración general para una estación móvil usada de acuerdo con la invención, y la figura 4b es un diagrama de bloques de una estructura general de canal usada de acuerdo con una realización de la presente invención;

La figura 5a es un diagrama de bloques de los componentes hardware y de las interconexiones de un aparato de procesado digital de la señal usado de acuerdo con una realización de la presente invención, y la figura 5b es un diagrama de bloques de los componentes hardware y de las interconexiones del modulador 526 mostrados en la figura 5a y usados de acuerdo con una realización de la presente invención;

La figura 6a es un diagrama de bloques de una parte de los componentes hardware y de las interconexiones de un aparato de estación base de procesado digital de la señal usado de acuerdo con una realización de la presente invención, y la figura 6b es un diagrama de bloques de los componentes hardware y de las interconexiones del demodulador 604 mostrados en la figura 6a y usados de acuerdo con una realización de la presente invención;

La figura 7 es un medio de almacenamiento de datos digitales de ejemplo de acuerdo con una realización de la presente invención;

La figura 8 es un diagrama de flujo que ilustra pasos de procedimiento realizados por una estación base en un sistema de comunicaciones sin hilos para llevar a cabo la programación de enlace directo; y

La figura 9 es un diagrama de flujo que ilustra los pasos de procedimiento en detalle realizados por una estación base en un sistema de comunicaciones sin hilos para llevar a cabo la programación de enlace directo.

Descripción detallada de las realizaciones preferidas

Las figuras 1 a la 9 ilustran ejemplos de los varios procedimientos y aspectos de aparatos de la presente invención. Por facilidad de explicación, pero sin ninguna limitación deseada, los ejemplos de aparatos se describen en el contexto de un aparato de procesado de la señal que se puede realizar por medio de varios componentes hardware e interconexiones. Disposiciones adicionales para estos aparatos de procesado de la señal serán aparentes para cualquiera que sea experto en la técnica después de haber leído la descripción siguiente.

Funcionamiento

El IS-95 soporta transmisión de datos de medio (MDR) de datos mediante el permiso a una localización base (BS) para que comunique con una estación remota (RS) usando hasta ocho (8) enlaces directos y hasta ocho (8) enlaces inversos. Se han hecho avances adicionales que permiten incluso transmisiones a velocidades de datos superiores (HDR) usando sistemas de algún modo similares. Por lo general, los datos se pueden comunicar de una manera más eficiente entre una BS y una RS si se transmiten al nivel de potencia más bajo posible requerido para el mantenimiento de la calidad de la comunicación.

La transmisión de voz-datos por lo general depende del gran número de usuarios no correlados que comunican con una estación base y de las estadísticas de voz de Markov de buen comportamiento para equilibrar tanto la capacidad de RF como la estabilidad de RF. Estos grandes números de usuarios no correlados dan como resultado una distribución de potencia de transmisión de RF de enlace directo que es de manera predecible estacionaria y logaritmo-normal. Sin esta potencia de RF de enlace directo predecible, el control de potencia de enlace directo y el traspaso asistido por móvil serían inestables.

Sin embargo, la transmisión de datos que no sean de voz, tales como la descarga de datos de Internet, no tiene un buen comportamiento. El tráfico de datos a menudo viene en ráfagas, dando como resultado períodos relativamente largos de transmisión a velocidad máxima seguidos de períodos relativamente largos de transmisión a velocidad mínima. Con la llegada de las redes MDR y HDR, estos efectos se han convertido incluso en más pronunciados. A diferencia de los enlaces de voz correlados, estos enlaces conmutan entre la velocidad máxima y la velocidad mínima juntas y junto con el control de la potencia. Esto puede provocar que la distribución de potencia de enlace directo como un todo sea decididamente no estacionaria y no sea logaritmo-normal.

En una red típica de comunicaciones, los usuarios RS (usuarios) tienen diferentes requisitos de radiofrecuencia (RF) dependiendo de su localización relativa a la estación o a las estaciones base con las que estén en comunicación. Cuando peor sea el entorno de RF de un usuario, más potencia requiere una estación base para entregar una cantidad fija de datos. Por lo tanto, los usuarios que experimenten un pobre entorno de RF usan más capacidad de la red. Por ejemplo, los usuarios en diferentes localizaciones físicas experimentarán diferentes condiciones de desvanecimiento, tales como un usuario que pase dentro de una sombra de RF de un edificio, siempre que otro usuario pueda estar pasando dentro de la sombra de RF de un árbol. Estas condiciones reducirán la intensidad de las señales recibidas, dando como resultado una señal recibida de una calidad más pobre que si no se hubiese producido el desvanecimiento. Para superar el desvanecimiento, la potencia de transmisión se puede aumentar.

Como se muestra en la figura 1, el nivel de potencia de transmisión para la voz-datos transmitidos desde una BS a una RS puede variar con el tiempo. Por ejemplo, en el instante 102 el nivel de potencia usado para transmitir voz-datos a un usuario 1 desde una BS está en un máximo. En el instante 104, el nivel de potencia requerido para transmitir voz-datos a un usuario 2 está en un mínimo. En el instante 106, el nivel de potencia promedio de transmisión de voz-datos para los usuarios 1 y 2 está en un mínimo. En una realización de la invención, la ranura 108 mostrada en la figura 2 es un instante de tiempo o una ranura favorable para transmitir datos adicionales sobre el canal de datos del usuario 2. Esta determinación se hace usando los niveles de potencia de transmisión de voz-datos medidos en la localización base. La selección de datos que no sean de voz para su transmisión a un usuario sobre un segundo canal en base a los niveles de potencia de BS predichos para las transmisiones de voz-datos sobre un primer canal maximiza la capacidad de procesado de datos y no requiere ningún mensaje de métrica de calidad desde la RS a la BS con relación al segundo canal.

Este procedimiento básico asegura que se garantiza a las transmisiones de voz-datos: 1) un ancho de banda mínimo; 2) una ventana de retardo máxima; y 3) una velocidad de datos dada. Sin embargo, los usuarios de datos que no sean de voz por lo general tienen requisitos de calidad de la comunicación menos rigurosos, de forma que se puede variar la velocidad de datos de transmisión. Sin embargo, la invención se puede usar también solamente para transmisiones de datos que no sean de voz. En esta realización, los datos que no sean de voz se comunican usando uno o más canales de enlace directo, pero teniendo una potencia de transmisión total fija global. La comunicación se transmite a velocidades de datos que aseguren que el nivel de potencia de transmisión se encuentra por debajo del nivel de potencia de transmisión permisible total. Esto se lleva a cabo primeramente mediante el uso de un canal fundamental a velocidad completa y después añadiendo canales suplementarios para la transmisión. la potencia de transmisión usada para transmitir sobre los canales suplementarios se determina a partir de la potencia de transmisión medida en la BS para las transmisiones sobre un canal fundamental. Con independencia de esto, los niveles de potencia de transmisión para los canales usados para transmitir los datos que no son de voz se agregan a un valor que se encuentra por debajo de la potencia de transmisión total permisible.

La figura 3 es un diagrama de flujo que refleja los pasos del procedimiento 300 para una realización de la presente invención como se usa en una red CDMA. El procedimiento comienza en el paso 302 y las señales de datos se transmiten en la tarea 304 desde una BS a una RS. Como se ha tratado con anterioridad, los datos transmitidos pueden comprender datos de voz y/o datos que no sean de voz, transmitidos sobre el primer canal, al que también se hacer referencia en este documento como un canal fundamental. Un primer canal es una parte del Canal de Enlace Directo que porta una combinación de datos de nivel superior e información de control de la potencia desde la BS a la RS. Un segundo canal es una parte del Canal de Enlace Directo que funciona junto con el primer canal o un canal de control dedicado directo para proporcionar servicios incrementados de entrega de datos. Por lo común, se hace referencia a un segundo canal como un canal suplementario, pero podría ser un canal fundamental dedicado.

Cuando se producen las transmisiones de voz-datos, la RS recibe las métricas preseleccionadas de medidas de transmisión que son un reflejo de la calidad de la comunicación recibida. Estas métricas pueden incluir la tasa de error de bits así como otras métricas comúnmente usadas. Si la calidad de la señal recibida cae y permanece pobre, la RS manda un mensaje que es un valor representativo a la BS en la tarea 308. Este mensaje puede indicar que se requiere un aumento, una disminución o ningún cambio en la potencia de transmisión para los datos transmitidos sobre el primer canal. En caso de que sea necesario, se puede ajustar el nivel de potencia de transmisión en la tarea 310.

Cuando la BS transmite datos sobre el canal fundamental, se supervisan los niveles de potencia de transmisión en la BS en la tarea 312. En la tarea 314 se determina un valor dinámico que refleja los niveles de transmisión agregados y las distribuciones. En esta realización, el valor dinámico puede reflejar el nivel de potencia de transmisión promedio momentáneo. En otras realizaciones, el valor dinámico se puede determinar de una multitud de maneras conocidas en la técnica, mientras que el valor dinámico represente el valor de potencia de transmisión más bajo en un punto del tiempo seleccionado para las transmisiones de primer canal. Usando estos valores dinámicos, se puede predecir en la tarea 316 la ranura más favorable para la transmisión de datos sobre un segundo canal. Los datos que no sean de voz para un usuario de RS que necesite los datos, se pueden seleccionar y se pueden transmitir los datos. Si se completa la comunicación de datos que no sean de voz, entonces el procedimiento finaliza en la tarea 320. Sin embargo, si no se ha completado la comunicación, o si se desean las transmisiones destinadas para otro usuario, entonces el procedimiento se repite por sí solo en la tarea 318.

Componentes hardware e interconexiones

Además de las varias realizaciones de procedimientos descritos con anterioridad, un aspecto diferente de la invención se refiere a las realizaciones de aparatos usados para realizar los procedimientos.

La figura 4a muestra una representación en bloques sencilla de una estación móvil (MS) 401 configurada para su uso de acuerdo con la presente invención. La MS 401 recibe una señal proveniente de una estación base (que no se muestra) usando un FL multiportadora cdma2000. La señal se procesa como se ha descrito con anterioridad. La MS 401 usa un RL cdma2000 para transmitir la información a la estación base. La figura 4b muestra una representación de bloques más detallada de una estructura de canal usada para preparar la información para la transmisión por parte de la MS 401 de acuerdo con la presente invención. En la figura, la información que se va a transmitir, a la que se hace referencia de aquí en adelante en este documento como una señal, se transmite en bits organizados en bloques de bits. Un generador de CRC y de bit de cola (generador) 403 recibe la señal. El generador 403 usa un código de redundancia cíclica para generar bits de comprobación de la paridad para ayudar en la determinación de la calidad de la señal cuando es recibido por un receptor. Estos bits se incluyen en la señal. También se puede añadir un bit de cola - una secuencia fija de bits - al final de un bloque de datos para reiniciar un codificador 405 a un estado
conocido.

El codificador 405 recibe la señal y construye una redundancia dentro de la señal para propósitos de corrección de errores. Se pueden usar diferentes "códigos" para determinar cómo se construirá la redundancia dentro de la señal. Estos bits codificados se denominan símbolos. El generador de repetición 407 repite los símbolos que recibe un número predeterminado de veces, de esta forma permitiendo la pérdida de parte de los símbolos debido a errores en la transmisión sin afectar a la calidad global de la información que se esté enviando. El intercalador de bloque 409 coge los símbolos y los mezcla. El generador de código largo 411 recibe los símbolos mezclados y los aleatoriza usando una secuencia de ruido pseudoaleatorio generada a una predeterminada velocidad de segmento. Cada símbolo es sometido a una operación lógica XOR con uno de los segmentos pseudoaleatorios de la secuencia de aleatorización.

La información se puede transmitir usando más de una portadora (canal) como se ha explicado con relación al procedimiento con anterioridad. De acuerdo con esto, un demultiplexor (que no se muestra) puede tomar una señal de entrada "a" y dividirla en múltiples señales de salida de tal manera que la señal de entrada se pueda recuperar. En una realización, la señal "a" se divide en tres señales independientes, cada una de las señales representando un tipo de datos seleccionado, y se transmite usando un canal FL por señal de tipo de datos. En otra realización, el demultiplexor puede dividir la señal "a" en dos componentes por tipo de datos. Con independencia de la disposición, la presente invención contempla que distintas señales generadas a partir de una señal madre se puedan transmitir usando uno o más canales.

Además, esta técnica se puede aplicar a múltiples usuarios cuyas señales se transmitan usando por completo o en parte los mismos canales FL. Por ejemplo, si las señales provenientes de cuatro usuarios diferentes van a ser enviadas usando los mismos tres canales FL, entonces cada una de estas señales se "canaliza" mediante la demultiplexación de cada una de las señales en tres componentes, en donde cada uno de los componentes se enviará usando un canal FL diferente. Para cada canal, las respectivas señales se multiplexan juntas para formar una señal por canal FL. Entonces, se transmiten las señales usando la técnica descrita en este documento. La señal demultiplexada se codifica después por medio de un codificador de Walsh (que no se muestra) y se expande en dos componentes, la componente I y la componente Q, por medio de un multiplicador (que tampoco se muestra). Estas componentes se suman por medio de un sumador y se comunican a una estación remota (que no se muestra).

La figura 5a ilustra un diagrama de bloques funcional de una realización de ejemplo del sistema de transmisión de la presente invención realizado en un dispositivo de comunicaciones sin hilos 500. Alguien que sea experto en la técnica comprenderá que ciertos bloques funcionales mostrados en la figura puede que no estén presentes en otras realizaciones de la invención. El diagrama de bloques de la figura 5b corresponde con una realización consecuente para el funcionamiento de acuerdo con la Norma TIA/EIA IS-95C, a la que también se hace referencia como
IS-2000, o cdma2000 para aplicaciones CDMA. Otras realizaciones de la presente invención son útiles para otras normas incluyendo las normas CDMA de banda ancha (WCDMA) propuestos por los organismos normativos ETSI y ARIB. Alguien que sea experto en la técnica comprenderá que debido a la amplia similitud entre la modulación de enlace inverso en las normas WCDMA y la modulación de enlace inverso en la norma IS-95C, se puede llevar a cabo la ampliación de la presente invención a las normas WCDMA.

En la realización de ejemplo de la figura 5a, el dispositivo de comunicaciones sin hilos transmite una pluralidad de canales distintos de información que se distinguen unos de otros por medio de secuencias de expansión ortogonales cortas como se describe en la Patente de los Estados Unidos número 6.396.804, con número de Serie de Solicitud 08/886.604), titulada "Sistema de comunicaciones sin hilos CDMA de alta velocidad de datos", transferida al cesionario de la presente invención. Se transmiten cinco canales de código independientes por medio del dispositivo de comunicaciones sin hilos: 1) un primer canal de datos suplementario 532, 2) un canal multiplexado en el tiempo de símbolos de control de la potencia y de piloto 534, 3) un canal de control dedicado 536, 4) un segundo canal de datos suplementario 538 y 5) un canal fundamental 540. El primer canal de datos suplementario 532 y el segundo canal de datos suplementario 538 portan datos digitales que sobrepasan la capacidad del canal fundamental 540 tales como facsímil, aplicaciones multimedia, vídeo, mensajes de correo electrónico u otros formatos de datos digitales. El canal multiplexado de símbolos de control de la potencia y de piloto 534 porta símbolos de piloto para permitir una demodulación coherente de los canales de datos por: la estación base y los bits de control de la potencia para controlar la energía de las transmisiones de la estación base o de las estaciones base que estén en comunicación con el dispositivo de comunicaciones sin hilos 500. El canal de control 536 porta información de control a la estación base tal como los modos de funcionamiento del dispositivo de comunicaciones sin hilos 500, las capacidades del dispositivo de comunicaciones sin hilos 500 y otra información de señalización necesaria. El canal fundamental 540 es el canal usado para llevar información primaria desde el dispositivo de comunicaciones sin hilos a la estación base. En el caso de transmisiones de voz, el canal fundamental 540 porta los datos de voz.

Los canales de datos suplementarios 532 y 538 se codifican y se procesan para su transmisión por medios que no se muestran y se proporcionan al modulador 526. Los bits de control de la potencia se entregan al generador de repetición 522, que proporciona la repetición de los bits de control de la potencia antes de proporcionar los bits al multiplexor (MUX) 524. En el MUX 524, los bits redundantes de control de la potencia se multiplexan en el tiempo con símbolos de piloto y se entregan sobre la línea 534 al modulador 526.

El generador de mensajes 512 genera los mensajes de información de control necesarios y proporcionan el mensaje de control al generador de CRC y de bit de cola 514. El generador de CRC y de bit de cola 514 añade un conjunto de bits de comprobación de redundancia cíclica que son bits de paridad que se usan para comprobar la precisión de la descodificación en la estación base y añade un conjunto predeterminado de bits de cola al mensaje de control para borrar la memoria del descodificador en el subsistema receptor de la estación base. El mensaje se entrega entonces al codificador 516, que proporciona codificación de corrección de errores en recepción sobre el mensaje de control. Los símbolos codificados se entregan al generador de repetición 518, que repite los símbolos codificados para proporcionar diversidad en el tiempo adicional en la transmisión. Los símbolos después se entregan al intercalador 520, que reordena los símbolos de acuerdo con un formato de intercalación predeterminado. Los símbolos intercalados se proporcionan sobre la línea 536 al modulador 526.

La fuente de datos de velocidad variable 502 genera datos a velocidad variable. En la realización de ejemplo, la fuente de datos de de velocidad variable 502 es un codificador de voz de velocidad variable tal como se describe en la Patente de los Estados Unidos número 5.414.796, titulada "Codificador de voz de velocidad variable", transferida al cesionario de la presente invención.

Los codificadores de voz de velocidad variable son populares en las comunicaciones sin hilos porque su uso aumenta ka vida de ka batería de los dispositivos de comunicaciones sin hilos y aumenta la capacidad del sistema con un impacto mínimo sobre la calidad de la voz percibida. La Asociación de la Industria de las Telecomunicaciones ha codificado los codificadores de voz de velocidad variable más populares en normas tales como la Norma Interina IS-96 y la Norma Interina IS-733. Estos codificadores de voz de velocidad variable codifican la señal de voz a cuatro velocidades posibles a las que se hace referencia como velocidad plena, media velocidad, cuarto de velocidad y octavo de velocidad de acuerdo con el nivel de la actividad vocal. La velocidad indica el número de bits usados para codificar una trama de voz y varía sobre una base de trama a trama. La velocidad plena usa un predeterminado número máximo de bits para codificar la trama, la velocidad media usa la mitad del número máximo predeterminado de bits para codificar la trama, el cuarto de velocidad usa un cuarto del número máximo predeterminado de bits para codificar la trama y el octavo de la velocidad usa un octavo del número máximo predeterminado de bits para codificar la trama.

La fuente de datos de velocidad variable 502 proporciona el trama de voz codificada al generador de CRC y de bit de cola 504. El generador de CRC y de bit de cola 504 añade un conjunto de bits de comprobación de redundancia cíclica que son bits de paridad usados para comprobar la precisión de la descodificación en la estación base y añade un conjunto predeterminado de bits de cola al mensaje de control con el fin de borrar la memoria del descodificador en la estación base. La trama se entrega después al codificador 506, que proporciona codificación de corrección de errores en recepción sobre la trama de voz. Los símbolos codificados se entregan al generador de repetición 508, que proporciona la repetición del símbolo codificado. Los símbolos se entregan entonces al intercalador 510 y se reordenan de acuerdo con un formato de intercalación predeterminado. Los símbolos intercalados se proporcionan sobre la línea 540 al modulador 526.

En la realización de ejemplo, el modulador 526 modula los canales de datos de acuerdo con un formato de modulación de acceso múltiple por división de código y proporciona la información modulada al transmisor (TMTR) 530, que amplifica y filtra la señal y proporciona la señal a través del duplexor 528 para su transmisión a través de una antena 530. En los sistemas IS-95 y cdma2000, una trama de 20 ms se divide en dieciséis conjuntos de igual número de símbolos, a los que se hace referencia como grupos de control de la potencia. La referencia al control de la potencia se basa en el hecho de que para cada grupo de control de la potencia, la estación base que recibe la trama, emite una orden de control de la potencia en respuesta a una determinación de la suficiencia de la señal de enlace inverso recibida en la estación base.

La figura 5b ilustra un diagrama de bloques funcional de una realización de ejemplo del modulador de la figura 5a. Los datos del primer canal de datos suplementario se entregan sobre la línea 532 al elemento de expansión 542 que cubre el canal de datos suplementario de acuerdo con una secuencia de expansión predeterminada. En la realización de ejemplo, el elemento de expansión 542 expande los datos del canal de datos suplementario con una secuencia de Walsh corta (++- -). Los datos expandidos se entregan al elemento de ganancia relativa 544, que ajusta la ganancia de los datos del canal suplementario expandidos con relación a la energía del piloto y los símbolos de control de la potencia. Los datos del canal suplementario ajustados en ganancia se proporcionan a una primera entrada sumadora del elemento sumador 546. el piloto y los símbolos multiplexados de control de la potencia se entregan sobre la línea 534 a una segunda entrada sumadora del elemento sumador 546.

Los datos de canal de control se entregan sobre la línea 536 al elemento de expansión 548 que cubre los datos del canal suplementario de acuerdo con una secuencia de expansión predeterminada. En la realización de ejemplo, el elemento de expansión 548 expande los datos del canal suplementario con una secuencia de Walsh corta
(++++++++- - - - - - - -).

Los datos expandidos se entregan al elemento de ganancia relativa 550, que ajusta la ganancia de los datos del canal de control expandidos con relación a la energía de piloto y los símbolos de control de la potencia. Los datos de control ajustados en ganancia se entregan a una tercera entrada sumadora del elemento sumador 546. El elemento sumador 546 suma los símbolos de datos de control ajustados en ganancia, los símbolos de canal suplementario ajustados en ganancia y el piloto multiplexado en el tiempo y los símbolos de control de la potencia y entrega la suma a una primera entrada del multiplicador 562 y a una primera entrada del multiplicador 568.

El segundo canal suplementario se entrega sobre la línea 538 al elemento de expansión 552 que cubre los datos de canal suplementario de acuerdo con una secuencia de expansión predeterminada. En la realización de ejemplo, el elemento de expansión 552 expande los datos de canal suplementario con una secuencia de Walsh corta (++- - ). Los datos expandidos se entregan al elemento de ganancia relativa 554, que ajusta la ganancia de los datos de canal suplementario expandidos. Los datos de canal suplementario ajustados en ganancia se entregan a una primera entrada sumadora del sumador 556.

Los datos de canal fundamental se entregan sobre la línea 540 al elemento de expansión 558, que cubre el canal de datos fundamental de acuerdo con una secuencia de expansión predeterminada. En la realización de ejemplo, el
elemento de expansión 558 expande los datos de canal fundamental con una secuencia de Walsh corta
(++++- - - -++++- - - -). Los datos expandidos se entregan al elemento de ganancia relativa 560 que ajusta la ganancia de los datos de canal fundamental expandidos. Los datos de canal fundamental ajustados en ganancia se entregan a una segunda entrada sumadora del elemento sumador 556. El elemento sumador 556 suma los símbolos de datos de segundo canal suplementario ajustados en ganancia y los símbolos de datos de canal fundamental y entrega la suma a una primera entrada del multiplicador 564 y a una primera entrada del multiplicador 566.

En la realización de ejemplo, se usa una expansión de pseudorruido que usa dos secuencias de PN cortas diferentes (PNI y PNQ) para expandir los datos. En la realización de ejemplo, las secuencias PN cortas, PNI y PNQ, se multiplican por un código PN largo para proporcionar una privacidad adicional. La generación de secuencias de pseudorruido se conoce bien en la técnica y se describe con detalle en la Patente de los Estados Unidos número 5.103.459, titulada "Sistema y procedimiento para generar formas de onda de la señal en un sistema de telefonía celular CDMA", transferida al cesionario de la presente invención. Se proporciona una secuencia PN larga a una primera entrada de los multiplicadores 570 y 572. La secuencia PN corta PN, se proporciona a una segunda entrada del multiplicador 570 y la secuencia PN corta, PNQ se proporciona a una segunda entrada del multiplicador 572.

La secuencia PN resultante proveniente del multiplicador 570 se proporciona a las respectivas segundas entradas de los multiplicadores 562 y 564. La secuencia PN resultante proveniente del multiplicador 572 se entrega a las respectivas segundas entradas de los multiplicadores 566 y 568. La secuencia producto proveniente del multiplicador 562 se entrega a la entrada sumadora del restador 574. La secuencia producto proveniente del multiplicador 564 se entrega a la primera entrada sumadora del elemento sumador 576. La secuencia producto proveniente del multiplicador 566 se entrega a la entrada restadora del restador 574. La secuencia producto proveniente del multiplicador 568 se entrega a una segunda entrada sumadora del elemento sumador 576.

La secuencia diferencia proveniente del restador 574 se entrega al filtro banda base 578. El filtro banda base 578 realiza el filtrado necesario sobre la secuencia diferencia y entrega la secuencia filtrada al elemento de ganancia 582. El elemento de ganancia 582 ajusta la ganancia de la señal y proporciona la señal ajustada en ganancia a un conversor superior 586. El conversor superior 586 convierte la señal ajustada en ganancia de acuerdo con un formato de modulación QPSK y entrega la señal convertida a una frecuencia superior a una primera entrada del elemento sumador 590.

La secuencia suma proveniente del elemento sumador 576 se entrega al filtro banda base 580. El filtro banda base 580 realiza el filtrado necesario sobre la secuencia diferencia y entrega la secuencia filtrada al elemento de ganancia 584. El elemento de ganancia 584 ajusta la ganancia de la señal y entrega la señal ajustada en ganancia al conversor superior 588. El conversor superior 588 convierte a una frecuencia superior la señal ajustada en ganancia de acuerdo con un formato de modulación QPSK y entrega la señal convertida a una frecuencia superior a una segunda entrada del elemento sumador 590. El elemento sumador 590 suma las señales moduladas en QPSK y entrega el resultado a un transmisor (que no se muestra).

Volviendo ahora a la figura 6a, se muestra un diagrama de bloques funcional de las partes seleccionadas de una estación base 600 de acuerdo con una realización de la presente invención. Las señales de RF de enlace inverso provenientes del dispositivo de comunicaciones sin hilos 500 (figura 5b) son recibidas por el receptor (RCVR) 602, que hace una conversión a una frecuencia inferior de las señales de RF de enlace inverso recibidas a una frecuencia en banda base. En la realización de ejemplo, el receptor 602 convierte a una frecuencia inferior la señal recibida de acuerdo con un formato de demodulación QPSK. El demodulador 604 demodula la señal en banda base. El demodulador 604 se describe de manera adicional con referencia a la figura 6b siguiente.

La señal demodulada se entrega al acumulador 606. El acumulador 606 suma las energías de símbolos de los grupos de símbolos de control de potencia transmitidos de manera redundante. Las energías de símbolo acumuladas se entregan al desintercalador 608 y se reordenan de acuerdo con un formato de desintercalado predeterminado. Los símbolos reordenados se entregan al descodificador 610 y se descodifican para proporcionar una estimación de la trama transmitida. La estimación de la trama transmitida se entrega después al comprobador de CRC 613, que determina la precisión de la estimación de la trama en base a los bits de CRC incluidos en la trama transmitida.

En la realización de ejemplo, la estación base 600 realiza una descodificación ciega sobre la señal de enlace inverso. La descodificación ciega describe un procedimiento de descodificación de datos a velocidad variable en el que el receptor no conoce a priori la velocidad de la transmisión. en la realización de ejemplo, la estación base 600 acumula, desintercala y descodifica los datos de acuerdo con cada una de las posibles hipótesis de la velocidad. La trama seleccionada como la mejor estimación se basa en métricas de calidad tales como la tasa de error de símbolo, la comprobación de CRC y la métrica de Yamamoto.

Se entrega una estimación de la trama para cada hipótesis de velocidad al procesador de control 617 y también se proporcionan un conjunto de métricas de calidad para cada una de las estimaciones descodificadas. Estas métricas de calidad pueden incluir la tasa de error de símbolos, la métrica de Yamamoto y la comprobación de CRC. El procesador de control 617 proporciona de manera selectiva una de las tramas descodificadas al usuario de estación remota o declara un borrado de trama.

En la realización preferida, el demodulador 604 mostrado en la figura 6a tiene una cadena de demodulación para cada canal de información. Un demodulador de ejemplo 604 realiza la demodulación compleja sobre las señales moduladas por un modulador de ejemplo. Como se ha descrito con anterioridad, el receptor (RCVR) 602 convierte a una frecuencia inferior las señales de RF de enlace inverso recibidas a una frecuencia de banda base, produciendo las señales en banda base Q e I. Los desexpansores 614 y 616 respectivamente, desexpanden las señales en banda base I y Q usando el código largo de la figura 5a. Los filtro en banda base (BBF) 618 y 620, respectivamente, filtran las señales en banda base I y Q.

Los desexpansores 622 y 634, respectivamente, desexpanden las señales I y Q usando la secuencia PNI de la figura 5b. De manera similar, los desexpansores 626 y 628, respectivamente, desexpanden las señales Q e I usando la secuencia PNQ de la figura 5b. Las salidas de los desexpansores 622 y 624 se combinan en el combinador 630. La salida del desexpansor 628 se resta de la salida del desexpansor 624 en el combinador 632. Las respectivas salidas de los combinadores 630 y 632 son después descubiertas por medio de código de Walsh en los descubridores de Walsh 634 y 636 con el código de Walsh que se usó para cubrir el canal particular de interés en la figura 5b. Las respectivas salidas de los descubridores de Walsh 634 y 636 se suman después sobre un símbolo de Walsh por medio de los acumuladores 642 y 644.

Las respectivas salidas de los combinadores 630 y 632 también se suman sobre un símbolo de Walsh por medio de los acumuladores 638 y 640. Las salidas respectivas de los acumuladores 638 y 640 se aplican entonces a los filtros de piloto 646 y 648. Los filtros de piloto 646 y 648 generan una estimación de las condiciones de canal mediante la determinación de la ganancia y la fase estimadas de los datos de la señal de piloto 534 (véase la figura 5a). La salida del filtro de piloto 646 se multiplica entonces de forma compleja por las respectivas salidas de los acumuladores 642 y 644 en los multiplicadores complejos 650 y 652. De manera similar, la salida del filtro de piloto 648 se multiplica de forma compleja por las respectivas salidas de los acumuladores 642 y 644 en los multiplicadores complejos 654 y 656. La salida del multiplicador complejo 654 se suma después con la salida del multiplicador complejo 650 en el combinador 658. La salida del multiplicador complejo 656 s se resta de la salida del multiplicador complejo 652 en el combinador 660. Finalmente, las salidas de los combinadores 558 y 560 se combinan en el combinador 662 para producir la señal demodulada de interés.

A pesar de las anteriores descripciones específicas, los que sean expertos por lo común que tengan el beneficio de esta descripción reconocerán que el aparato tratado anteriormente se puede implementar en una máquina de diferente construcción sin salirse del alcance de la presente invención. De manera similar, se pueden desarrollar procedimientos paralelos. Como un ejemplo de aparato específico, uno de los componentes tal como el elemento sumador 622, mostrado en la figura 6b, se puede combinar con el elemento sumador 626 incluso aunque se muestren como elemento independientes en el diagrama funcional.

Medio portador de la señal

Los procedimientos descritos con anterioridad se pueden implementar, por ejemplo, mediante el funcionamiento de una estación base para ejecutar una secuencia de instrucciones legible por una máquina. Estas instrucciones pueden residir en varios tipos de medio portador de la señal. A este respecto, una realización de la invención se refiere a un producto programado o artículo de fabricación, que comprenda un medio portador de la señal que de manera tangible realice un programa de instrucciones legible por una máquina y que pueda ser ejecutado por un procesador digital de la señal para realizar los procedimientos tratados con anterioridad.

El medio portador de la señal puede comprender cualquier tipo de medio de almacenamiento de datos digitales. En la figura 7 se muestra un medio de almacenamiento de datos digitales de ejemplo. Otros medios de almacenamiento de ejemplo pueden comprender un circuito integrado específico de aplicación (ASIC), un dispositivo de almacenamiento de datos digitales o un dispositivo de almacenamiento óptico al que pueda acceder la estación base, una memoria electrónica de sólo lectura o cualquier otro medio adecuado portador de la señal. En una realización ilustrativa de la invención, las instrucciones legibles por una máquina pueden comprender código objeto software, compilado a partir de lenguaje de programación tal como C, C+, C++, u otros lenguajes de codificación.

Algoritmo de programación de enlace directo

En una realización, una BS (que no se muestra) se configura para realizar los pasos de procedimiento ilustrados en el diagrama de flujo de la figura 8 para llevar a cabo una programación de enlace directo en un sistema de comunicaciones sin hilos. Las siguientes condiciones se pueden aplicar de acuerdo con una realización específica: (1) Existen N usuarios de datos de canales suplementarios (SCH), cada uno de los cuales está asociado con un canal fundamental (FCH); el conjunto activo SCH = 1, y el conjunto activo FCH \geq 1; (3) Se usa un Turbo-descodificador para el SCH y se usa un descodificador convolucional para el FCH; (4) se usa determinación de velocidad ciega para los usuarios SCH para determinar hasta tres velocidades (según se necesite para la predicción rápida); (5) se encuentra disponible un predictor en la BS (aunque no en una simulación del sistema) para predecir la potencia FCH requerida al comienzo de la trama; (6) la potencia disponible para los usuarios de datos Pa = Pmáx - \Sigma potencia FCH - \Sigma Otras potencias, donde Pmáx es la potencia total, y Otras potencias son niveles de potencia de sobrecarga (por ejemplo, para el canal de piloto, el canal de radiobúsqueda, el canal de sincronismo y el canal de control (CCH)); (7) después de determinar las potencias y de las velocidades de los usuarios transmitidos usando márgenes, se aumentan las potencias de manera proporcional al uso de toda la potencia disponible Pa; (8) un simulador de sistema debería incluir la temporización de trama, cambios de desvanecimiento en cada trama, colas independientes para los usuarios de datos, y la potencia FCH requerida para cada trama.

En el paso 700, la BS inicializa la capacidad de procesado del usuario, Ti(0). La BS procede entonces con el paso 702. En el paso 702 la BS obtiene los parámetros de entrada para la trama k-ésima. La BS procede entonces con el paso 704. En el paso 704, la BS calcula la velocidad SCH potencial, Ri (k) y el índice de prioridad, Ii (k), para cada usuario de datos. La BS procede entonces con el paso 706. En el paso 706, la BS calcula la velocidad de transmisión SCH real para cada usuario, suponiendo S = {1, 2, ..., N}, Pr (k) = Pa (k), donde Pr (k) = potencia restante disponible, y S es el nuevo conjunto de usuarios. La BS procede entonces con el paso 708. En el paso 708, la BS fija la velocidad de transmisión y la potencia de transmisión y actualiza la capacidad de procesado de usuario, Ti (k). La BS vuelve después al paso 702. Las iteraciones continúan hasta que se procesen todas las tramas.

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De acuerdo con una realización particular, los pasos de algoritmo tomados por la BS en la figura 8 se describen con más detalle con referencia al diagrama de flujo de la figura 9. En el paso 800 de la figura 9, una BS (que no se muestra) inicializa la capacidad de procesado de usuario fijando T1 (0) igual a 9,6 kbps, para i = 1, 2, ..., N, donde i es un índice que especifica el número de usuario, y N es el número total de usuarios. En otra realización, la capacidad de procesado de usuario se inicializa a 14,4 kbps. La BS procede entonces con el paso 802.

En los pasos 802 a 806, la BS obtiene los parámetros de entrada de la trama k-ésima. En el paso 802, la BS calcula la potencia total disponible para los usuarios de datos, Pa (k). La potencia total disponible para los usuarios de datos se puede calcular de manera ventajosa por medio de la resta tanto de la suma de los niveles de potencia de canal fundamentales como de la suma de todos los demás niveles de potencia de sobrecarga (por ejemplo, los niveles de potencia para el canal de piloto, el canal de radiobúsqueda, el canal de sincronismo y el canal de control) de la máxima potencia para la BS (que se fija de manera ventajosa). La BS procede entonces con el paso 804. En el paso 804, la BS obtiene la potencia de transmisión del FCH, P_{i}^{F} (k), de la trama k de cada usuario de datos i, donde i = 1, 2, ..., N, habiendo N usuarios. El nivel de potencia FCH se obtiene de manera ventajosa mediante la integración de los grupos de control de potencia en cada trama sobre el tiempo para un número de tramas anteriores y prediciendo después la potencia instantánea requerida para la trama k-ésima, como se especifica en cdma2000. La BS procede entonces con el paso 806. En el paso 806, la BS obtiene la velocidad de transmisión FCH R_{i}^{F} (k), de la trama k de cada usuario de datos i, para i = 1, 2, ..., N. La velocidad de transmisión se fija de manera ventajosa durante una llamada de datos, y puede ser una velocidad completa (por ejemplo 9,6 kbps ó 14,4 kbps), media velocidad, cuarto de velocidad u octavo de velocidad, como se especifica en cdma2000. La BS procede entonces con el paso 808.

En los pasos 808 a 810, la BS calcula la posible velocidad SCH, R_{i} (k), y el índice de prioridad I_{i} (k) para cada usuario de datos. En el paso 808, la BS determina la posible velocidad SCH para cada usuario de acuerdo con la siguiente ecuación:

1

donde P_{TC} es la potencia necesaria para transmitir datos a la velocidad R_{i}^{F} (k) con un Turbo-descodificador, y P_{CC} es la potencia necesaria para transmitir datos a la velocidad R_{i}^{F} (k) con un descodificador convolucional. Los valores P_{TC} y P_{CC} se derivan de manera ventajosa a través de simulaciones, y se almacenan en una tabla de consulta en la BS antes del funcionamiento. El valor \alpha_{PM} es el margen de predicción de potencia de transmisión que es de manera ventajosa mayor que uno. El valor \alpha_{ASM} es el margen del conjunto activo, que es de manera ventajosa mayor que uno (mientras que el conjunto activo FCH es mayor que uno, lo que permite que una o más BS estén en comunicación simultánea con un usuario para una llamada de voz, el SCH es igual a uno, restringiendo las llamadas de datos desde un usuario a una BS). La BS procede entonces con el paso 810. En el paso 810 la BS determina el índice de prioridad para cada usuario de acuerdo con la siguiente ecuación:

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2

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La BS procede entonces con el paso 812.

En los pasos 812 a 830, la BS calcula la velocidad real de transmisión SCH, R_{j}* (k), para cada usuario, j, suponiendo S = {1, 2, ..., N} y P_{r} (k) = P_{a} (k), donde P_{r} (k) = potencia restante disponible, y S es el nuevo conjunto de usuarios. En el paso 812 la BS permite 3 y ajusta Rj (k) a un número disponible de velocidades
(r_{1} < r_{2}, ..., rM) de forma que r_{i} \leq R_{j} (k) < r_{j+1}. El número de velocidades podría ser cualquier número de velocidades negociadas entre la BS y el usuario de datos a través de un canal de señalización. En una realización particular, el número de velocidades disponibles es tres. La BS procede entonces con el paso 814. En el paso 814 la BS determina si R_{j} (k) < r_{1}. Si R_{j} (k) es menor que r_{1}, la BS procede con el paso 816. SI, por otra parte, R_{j} (k) no es menor que r_{1}, la BS procede con el paso 818. En el paso 816, la BS fija la velocidad de transmisión real para el usuario j, R_{j}* (k), igual a cero. En el paso 818, la BS determina si R_{j} (k) > rM. Si R_{j}(k) es mayor que R_{M}, la BS procede con el paso 820. Si, por otra parte, R_{j} (k) no es mayor que r_{M}, la BS procede con el paso 822. En el paso 820, la BS fija la velocidad real de transmisión para el usuario j, R_{j}* (k) igual a r_{M}. En el paso 822, la BS fija la velocidad real de transmisión para el usuario j, R_{j}* (k), igual a r_{r}. La BS procede entonces con el paso 824.

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En el paso 824, la BS actualiza la potencia restante disponible, P_{r} (k) de acuerdo con la siguiente ecuación:

4

La BS procede entonces con el paso 826. En el paso 826, la BS actualiza el nuevo conjunto de usuarios, S, mediante la resta del usuario j del conjunto de usuarios, S. La BS procede entonces con el paso 828. En el paso 828 la BS actualiza la nueva velocidad de transmisión, Rj (k), de acuerdo con la siguiente ecuación:

5

La BS procede entonces con el paso 830. En el paso 830 la BS determina si el conjunto de usuarios, S, no es igual a cero. Si el conjunto de usuarios, S, no es el conjunto vacío, \diameter, la BS vuelve al paso 812 para comenzar una iteración a través de los pasos 812 a 830 para calcular la velocidad de transmisión SCH real par el siguiente usuario R_{j}* (k) para el siguiente usuario, j. Si, por otra parte, el conjunto de usuarios, S, es el conjunto vacío, \diameter, la BS procede con el paso 832.

En los pasos 832 a 836 la BS fija la velocidad de transmisión y la potencia de transmisión para cada usuario, y actualiza la capacidad de procesado de usuario, Ti (k) para la trama k-ésima. En el paso 832, la BS transmite datos a la velocidad R_{j}* (k), (i = 1, 2, ..., N). La BS procede entonces con el paso 834. En el paso 834, la BS actualiza la potencia de transmisión para el usuario i de acuerdo con la siguiente ecuación:

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donde

7

La BS procede después con el paso 836. En el paso 836, la BS actualiza la capacidad de procesado de usuario, Tj (k) para la trama k-ésima, de acuerdo con la siguiente ecuación:

8

donde t es el tamaño de la ventana en número de tramas. La BS vuelve entonces al paso 802 para comenzar el procesado de la siguiente trama.

De esta manera, se ha descrito un procedimiento y un aparato novedosos para realizar la programación de enlace directo en un sistema de comunicaciones sin hilos. De acuerdo con las realizaciones descritas con anterioridad, la potencia disponible en una BS se usa para llamadas de datos de enlace directo después de acomodar el tráfico de voz. La capacidad de procesado total del sistema se equilibra con equidad en una implementación equitativa proporcional. En la BS se predice de manera ventajosa una velocidad de datos sostenible. La potencia de transmisión del FCH se multiplica de manera ventajosa por factores de ganancia para el SCH de acuerdo con una realización de ejemplo. Múltiples usuarios pueden transmitir de manera simultánea hasta que se use toda la potencia disponible.

Como comprenderán los que sean expertos en la técnica, se pueden usar en realizaciones alternativas otros canales tales como, por ejemplo, el canal de control DCCH, como se especifica en cdma2000, en lugar del FCH. De acuerdo con esto, por ejemplo, la potencia de transmisión del DCCH (que se codifica de manera convolucional) se multiplica por un factor de ganancia apropiado para el SCH (que se codifica con Turbo-código).

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Los que sean expertos en la técnica comprenderán que los varios bloques lógicos, módulos, circuitos y pasos de algoritmos ilustrativos descritos junto con las realizaciones descritas en este documento se pueden implementar como hardware electrónico, software de ordenador o una combinación de ambos. Los varios componentes, bloques, módulos, circuitos y pasos ilustrativos se han descrito por lo general en términos de su funcionalidad. Si se implementa la funcionalidad como hardware o como software, depende de la aplicación en particular y de las restricciones de diseño impuestas sobre el sistema global. Los expertos reconocerán la posibilidad de intercambiar hardware y software bajo estas circunstancias, y cómo implementar de la mejor manera la funcionalidad descrita para cada aplicación en particular. Como ejemplos, los varios bloques lógicos, módulos, circuitos y pasos de algoritmo ilustrativos descritos junto con las realizaciones descritas en este documento se pueden implementar o realizar con un procesador digital de la señal (DSP), un circuito integrado específico de la aplicación (ASIC), una matriz de puertas programable en campo (FPGA) u otro dispositivo lógico programable, puertas discretas o lógica de transistores, componentes hardware discretos, tales como por ejemplo, registros y FIFO, un procesador que ejecute un conjunto de instrucciones firmware, cualquier módulo software programable convencional y un procesador, o cualquier combinación de los mismos. El procesador puede ser de manera ventajosa un microprocesador, pero en la alternativa, el procesador puede ser cualquier procesador, controlador, microcontrolador o máquina de estado convencionales. El módulo software podría residir en memoria RAM, en memoria flash, en memoria ROM, en memoria EPROM, en memoria EEPROM, en registros, en disco duro, en un disco extraíble, en CD-ROM o en cualquier otro formato de medio de almacenamiento conocido en la técnica. Los que sean expertos en la técnica apreciarán además que los datos, las instrucciones, las órdenes, la información, las señales los bits, los símbolos y los segmentos a los que se pueda haber hecho referencia en la descripción anterior de todo este documento son representados de manera ventajosa por medio de tensiones, corrientes, ondas electromagnéticas, campos o partículas magnéticas, campos o partículas ópticos o cualquier combinación de los mismos.

Otras realizaciones

Mientras que se ha mostrado lo que en la actualidad se considera como realizaciones ejemplares de la invención, será aparente para los que sean expertos en la técnica que se pueden hacer varios cambios y modificaciones sin salirse del alcance de la invención como se define por medio de las reivindicaciones anejas.

Claims (15)

1. \global\parskip0.930000\baselineskip

   1. Un procedimiento de programación de velocidades de transmisión y potencias de transmisión de usuarios de datos de un primer tipo de canal sobre un enlace directo de un sistema de comunicaciones sin hilos, el sistema de comunicaciones sin hilos incluyendo una pluralidad de estaciones base y una pluralidad de usuarios de datos, cada uno de los usuarios de datos estando configurado para comunicar con cualquier estación base mediante el envío de tramas a la estación base y mediante la recepción de tramas desde la estación base, comprendiendo el procedimiento los pasos de:

   determinar (802) un nivel de potencia de estación base disponible al comienzo de una trama;

   predecir (804) un nivel de potencia de transmisión requerido al comienzo de la trama para cada usuario de datos;

   determinar (806, 808) las velocidades de transmisión para cada usuario de datos que sean sostenibles con el nivel de potencia de transmisión requerido predicho;

   generar (810) un índice de prioridad para cada usuario de datos; y

   control (812) de un orden de transmisión para los usuarios de datos de forma que el usuario de datos que tenga el índice de prioridad más alto transmita el primero sobre la siguiente trama que se vaya a usar para el enlace directo.

2. 2. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que el paso de generación comprende el paso de dividir las velocidades de datos de transmisión para cada usuario por un valor de capacidad de procesado para cada usuario.
3. 3. El procedimiento de la reivindicación 2, en el que el paso de predicción comprende los pasos de predicción de los niveles de potencia de transmisión para cada usuario de datos de un segundo tipo de canal, en el que todos los usuarios de datos usan el primer tipo de canal y el segundo tipo de canal, y la multiplicación de los niveles de potencia de transmisión predichos para el segundo canal por los factores de ganancia para convertir los niveles de potencia de transmisión predichos a niveles de potencia de transmisión para el primer tipo de canal.
4. 4. El procedimiento de la reivindicación 3, en el que el paso de predicción del nivel de potencia de transmisión requerido al comienzo de la trama para cada usuario de datos comprende además el paso de multiplicar los niveles de potencia de transmisión predichos para el primer tipo de canal por un valor de margen para asegurar una potencia promedio apropiada sobre la trama.
5. 5. El procedimiento de la reivindicación 2, comprendiendo de manera adicional el paso de permitir que otros usuarios de datos transmitan si existe un nivel de potencia de estación base restante suficiente.
6. 6. Una estación base de un sistema de comunicaciones sin hilos en el que una pluralidad de estaciones base comunican con una pluralidad de usuarios de datos mediante el intercambio de tramas sobre un primer tipo de canal, comprendiendo:

   un medio para determinar un nivel de potencia disponible para la estación base (600) al comienzo de una trama;

   un medio para predecir un nivel de potencia de transmisión requerido al comienzo de la trama para cada usuario de datos;

   un medio para determinar las velocidades de transmisión para cada usuario de datos que sean sostenibles con el nivel de potencia de transmisión requerido predicho;

   un medio para generar un índice de prioridad para cada usuario de datos; y

   un medio para controlar un orden de transmisión para los usuarios de datos de forma que un usuario de datos que tenga el índice de prioridad más alto transmita el primero sobre la siguiente trama que se vaya a usar para el enlace directo.

7. 7. La estación base de la reivindicación 6, en la que el medio para el paso de generación comprende un medio para dividir las velocidades de datos de transmisión por cada usuario por un valor de capacidad de procesado para cada usuario.
8. 8. La estación base de la reivindicación 7, en la que el medio para la predicción comprende un medio para predecir los niveles de potencia de transmisión para cada usuario de datos de un segundo tipo de canal, en el que todos los usuarios de datos usan el primer tipo de canal y el segundo tipo de canal, y un medio para multiplicar los niveles de potencia de transmisión predichos para el segundo canal por factores de ganancia para convertir los niveles de potencia de transmisión predichos a niveles de potencia de transmisión para el primer tipo de canal.

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9. 9. La estación base de la reivindicación 8, en el que el medio para predecir un nivel de potencia de transmisión requerido al comienzo de la trama para cada usuario de datos comprende además un medio para multiplicar los niveles de potencia de transmisión predichos para el primer tipo de canal por un valor de margen para asegurar una potencia promedio apropiada sobre la trama.
10. 10. La estación base de la reivindicación 7, de manera adicional comprende un medio para permitir que otro usuario de datos transmita si existe un nivel de potencia de estación base restante suficiente.
11. 11. La estación base de la reivindicación 6, comprendiendo del mencionado medio:

    un procesador (617); y

    un medio de almacenamiento legible por un procesador acoplado al procesador (617) y que contenga un conjunto de instrucciones que pueden ser ejecutadas por el procesador para determinar (802) el nivel de potencia disponible para la estación base al comienzo de la trama, predecir (804) el nivel de potencia de transmisión requerido al comienzo de la trama para cada usuario de datos, determinar (806, 808) las velocidades de transmisión para cada usuario de datos que sean sostenibles con el nivel de potencia de transmisión requerido predicho, generar (810) el índice de prioridad para cada usuario de datos, y controlar (812) el orden de transmisión para los usuarios de datos de forma que el usuario de datos que tenga el índice de prioridad más alto transmita el primero sobre la siguiente trama que se vaya a usar para el enlace directo.
12. 12. La estación base de la reivindicación 11, en la que el conjunto de instrucciones es además ejecutable por medio del procesador para dividir las velocidades de datos de transmisión para cada usuario por un valor de capacidad de procesado para cada usuario para generar el índice de prioridad para cada usuario de datos.
13. 13. La estación base de la reivindicación 12, en el que el conjunto de instrucciones es además ejecutable por medio del procesador para predecir los niveles de potencia de transmisión para cada usuario de datos de un segundo tipo de canal, en el que todos los usuarios de datos usan el primer tipo de canal y el segundo tipo de canal, y para multiplicar los niveles de potencia de transmisión predichos para el segundo canal por factores de ganancia para convertir los niveles de potencia de transmisión predichos a niveles de potencia de transmisión para el primer tipo de canal.
14. 14. La estación base de la reivindicación 13, en la que el conjunto de instrucciones es además ejecutable por medio del procesador para multiplicar los niveles de potencia de transmisión predichos para el primer tipo de canal por un valor de margen para asegurar una potencia promedio apropiada sobre la trama.
15. 15. La estación base de la reivindicación 12, en la que el conjunto de instrucciones es además ejecutable por medio del procesador para permitir que otro usuario de datos transmita si existe un nivel de potencia de estación base restante suficiente.