PROCEDIMIENTO Y APARATO DE MEDIDA E IDENTIFICACION DE TRANSMISORES DE INTERFERENCIA EN LA MISMA VIA GSM.

Un procedimiento para caracterizar componentes de estaciones base que transmiten por el mismo canal,

interfiriendo así unos con otros, en una red celular inalámbrica GSM en la que una pluralidad de estaciones base transmiten, cada una, una señal multitrama 51 que incluye una pluralidad de ráfagas FCCH, una pluralidad de ráfagas SCH y una pluralidad de ráfagas BCCH, comprendiendo el procedimiento:

a) recibir señales dentro de la zona de cobertura pretendida de la red celular inalámbrica GSM;

b) correlacionar las señales recibidas con una señal de forma de onda de ráfaga FCCH para identificar un conjunto de picos de correlación de FCCH en la misma;

c) para cada pico de correlación de FCCH dado dentro de dicho conjunto de picos de correlación de FCCH, generar datos que representan el tiempo de llegada y el nivel de potencia para el pico de correlación de FCCH dado, y añadir dichos datos a un archivo de datos;

d) para al menos un pico de correlación de FCCH dado dentro de dicho conjunto de picos de correlación de FCCH, programar operaciones de decodificación de ráfagas SCH durante una ventana temporal obtenida del tiempo de llegada del pico de correlación de FCCH dado;

e) realizar operaciones de detección y decodificación de ráfagas SCH sobre dichas señales durante cada ventana temporal programada en d) para identificar así datos de BSIC y datos de RFN codificados en una ráfaga SCH dada detectada dentro de dicha señal, y añadir datos de tiempo de llegada, dichos datos de BSIC y datos de número de trama basados en dichos datos de RFN para la ráfaga SCH dada al archivo de datos; y

f) para cada ráfaga SCH dada detectada y decodificada satisfactoriamente en e), identificar una pluralidad de ventanas de tiempo de llegada dentro de la multitrama 51 basándose en los datos de tiempo de llegada y los datos de número de trama de la ráfaga SCH dada, y actualizar el archivo de datos para asociar los datos de BSIC y los datos de número de trama para la ráfaga SCH dada con los datos de nivel de potencia para cada pico de correlación de FCCH cuyo tiempo de llegada entre dentro de dicha pluralidad de ventanas de tiempo de llegada de la multitrama 51

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/US2005/002805.

Solicitante: PC TEL, INC.

Nacionalidad solicitante: Estados Unidos de América.

Dirección: 471 BRIGHTON DRIVE,BLOOMINGDALE, IL 60108.

Inventor/es: PERIC,SINISA.

Fecha de Publicación: 24 de Junio de 2010.

Fecha Concesión Europea: 13 de Enero de 2010.

Clasificación Internacional de Patentes:

H04W48/12 ELECTRICIDAD. › H04 TECNICA DE LAS COMUNICACIONES ELECTRICAS. › H04W REDES DE COMUNICACION INALAMBRICAS (difusión H04H; sistemas de comunicación que utilizan enlaces inalámbricos para comunicación no selectiva, p. ej. extensiones inalámbricas H04M 1/72). › H04W 48/00 Restricción de acceso (seguridad de acceso para prevenir accesos no autorizados H04W 12/08 ); Selección de red; Selección del punto de acceso. › usando un canal de control del DL (downlink).

Clasificación PCT:

H04B15/00 H04 […] › H04B TRANSMISION. › Supresión o limitación del ruido o de las interferencias (por medios asociados al receptor H04B 1/10).
H04B7/00 H04B […] › Sistemas de radiotransmisión, es decir, utilizando un campo de radiación (H04B 10/00, H04B 15/00 tienen prioridad).

Clasificación antigua:

H04Q7/00

PROCEDIMIENTO Y APARATO DE MEDIDA E IDENTIFICACION DE TRANSMISORES DE INTERFERENCIA EN LA MISMA VIA GSM.

Fragmento de la descripción:

Procedimiento y aparato de medida e identificación de transmisores de interferencia en la misma vía GSM.

Antecedentes de la invención

1. Campo de la invención

Esta invención se refiere en líneas generales a redes celulares de comunicación inalámbrica. Más particularmente, esta invención se refiere a una metodología y sistemas para identificación y medición de interferencia en redes celulares inalámbricas del Sistema Global para Comunicaciones Móviles (GSM).

2. Estado de la técnica

Debido a que las redes celulares de comunicación inalámbrica reutilizan la frecuencia a través de áreas geográficas, todas las redes celulares de comunicación inalámbrica contienen interferencia (tanto en el mismo canal como entre canales adyacentes). Todos los protocolos inalámbricos de hoy, incluyendo el protocolo GSM, toman esto en consideración. Sin embargo, es importante que las portadoras de la red celular lleven la interferencia a sus niveles mínimos posibles porque la interferencia dentro de una red reduce la capacidad (el número de abonados, o la cantidad de tráfico, que puede contener una red). Por lo tanto, para maximizar la cantidad de ingresos que puede generar una red y minimizar los gastos de capital necesarios para soportar esos ingresos (por ejemplo, comprar nuevas estaciones base) resulta crítico que se minimice la interferencia de red.

Las soluciones actuales para optimizar las redes telefónicas inalámbricas celulares implican un procedimiento de reunión de datos de red y procesar esos datos para determinar la mejor optimización posible de las variables de la red para minimizar la interferencia. Los datos pueden proceder de varias fuentes, pero la prueba de conducción es la más exacta. La prueba de conducción es el procedimiento de conducir por las carreteras de un mercado dado con un equipo de prueba que incluye típicamente un ordenador portátil integrado con un auricular inalámbrico, un receptor GPS y un receptor de exploración desmodulador. Una vez que se recopilan los datos de la prueba de conducción, los datos se proporcionan típicamente a herramientas de postproceso que aplican diversos algoritmos matemáticos a los datos para lograr la planificación y optimización de la red. Un ejemplo de postproceso es la planificación automática de frecuencias (AFP), donde los datos son procesados para determinar la disposición óptima de frecuencias en sectores de emplazamiento de células para minimizar la interferencia de red. Otra aplicación de postproceso es la planificación automática de células (ACP) que analiza las variables de la red para ayudar a los ingenieros de red a tomar decisiones sobre cómo minimizar mejor la interferencia en la red. Para redes GSM, estas variables de la red incluyen: las frecuencias por sector de emplazamiento de células, la antena y/o ángulo de la antena de los emplazamientos de células, la potencia de transmisión del sector de emplazamiento de células, las ubicaciones de los emplazamientos de células o las nuevas ubicaciones de los emplazamientos de células, y un anfitrión u otras variables que tienen impacto en la propagación de la frecuencia de radio.

Cuando se analiza un sistema inalámbrico celular, es importante que tal análisis pueda distinguir entre señales procedentes de diferentes estaciones base. Dos fenómenos dificultan tal separación: la interferencia en el mismo canal y la interferencia entre canales adyacentes. La interferencia en el mismo canal se produce cuando los transmisores de un área dada usan el mismo canal de frecuencia. La interferencia entre canales adyacentes se produce cuando las estaciones base próximas transmiten por canales adyacentes.

Se han desarrollado varias técnicas para lograr el objetivo establecido de separación de señal. Una clase de técnicas asocian señales con estaciones base transmisoras basándose en la capacidad de decodificar identificadores de estaciones base (también denominados códigos de color) en las señales transmitidas. Si puede detectarse el identificador de estación base, la señal se atribuye a la estación base más cercana con este identificador de estación base. Estas técnicas requieren medir la posición del instrumento de medición así como un conocimiento a priori de la distribución geográfica de la red y las asignaciones de identificadores a las estaciones base de la red. Además, estas técnicas son ineficaces en presencia de interferencia (ya sea interferencia en el mismo canal o interferencia entre canales adyacentes) porque no pueden detectarse los identificadores de estaciones base.

Otra técnica implica decodificación conjunta de las componentes de la señal de código de color con estimación de canal para cada recorrido de señal. Esta técnica, que se describe detalladamente en la patente de EE.UU. 6.324.382, se basa en la estimación exacta de las características del canal de transmisión para los recorridos de señal desde cada estación base interferente. En la práctica, esta técnica adolece de escaso rendimiento de codificación además de su baja velocidad de medición.

Se describe una técnica mejorada en la publicación de solicitud de patente de EE.UU. US2001/0034208, publicada el 25 de octubre de 2001, asignada colectivamente al cesionario de la presente invención. Esta técnica usa correlación con patrones de señales conocidos (por ejemplo, secuencias de sincronización y entrenamiento), lo que produce una ganancia de procesamiento significativa. Esta ganancia permite la detección de señales en presencia de interferencia aun cuando su nivel sea sustancialmente inferior al nivel de una o más señales interferentes. La identificación de señales (es decir, la asociación con estaciones base transmisoras) está basada en la posición del Sistema de Posicionamiento Global (GPS) del instrumento de medición y el tiempo de llegada de los picos de correlación del canal de corrección de frecuencia (FCCH) en diferentes puntos de medición. El nivel de potencia de la señal en un pico de FCCH dado es almacenado en una base de datos junto con su tiempo de llegada. Cuando la codificación de código de color es exitosa, todas las instancias del pico de FCCH dado durante su duración en la base de datos se vuelven a anotar con el código de color recién encontrado. Esta técnica proporciona detección de señal mejorada en presencia de interferencia.

La presente invención se construye sobre la metodología y el aparato descritos en la publicación de solicitud de patente de EE.UU. US2001/0034208 para proporcionar una solución más eficiente y añadir características adicionales no descritas en la misma. Por ejemplo, se requiere decodificación exitosa de código de color para un pico de FCCH dado para que las instancias del pico de FCCH dado vuelvan a anotarse con el código de color decodificado. Además, es posible que el mismo código de color sea usado por diferentes estaciones base. En este caso, la identificación de estaciones base basada en códigos de color puede no proporcionar identificación única de estaciones base, y por lo tanto requiere un postproceso complicado para resolver tales situaciones. Por último, se basa en la diferencia entre tiempos de llegada para picos de FCCH para identificar estaciones base que corresponden a los mismos en caso de que los picos de FCCH nunca tengan un código de color decodificado a partir de ellos durante una sesión dada. De este modo, los datos medidos y almacenados para múltiples sesiones o con múltiples instrumentos no pueden ser asociados eficientemente entre ellos.

Puede encontrarse otro ejemplo en el documento FR-A-2766320, de Thomson, del 22-01-1999.

Resumen de la invención

Por lo tanto, un objeto de la invención es proporcionar metodología (y un sistema basado en la misma) para identificación de señales de estaciones base que sea efectiva en presencia de interferencia sin requerir un conocimiento a priori de la configuración de la red GSM o su distribución geográfica.

Otro objeto de la invención es proporcionar metodología (y un sistema basado en la misma) para identificación de señales de estaciones base que utilice una referencia de coordinación basada en GPS para mediciones de tiempo de llegada para componentes de señal detectadas.

Un objeto más de la presente invención es proporcionar metodología (y un sistema basado en la misma) para identificación de señales de estaciones base que sea adecuado para adquisición de señales distribuidas mediante múltiples instrumentos (o adquisición de señales secuenciales mediante el mismo instrumento) y que permita el procesamiento...

Reivindicaciones:

1. Un procedimiento para caracterizar componentes de estaciones base que transmiten por el mismo canal, interfiriendo así unos con otros, en una red celular inalámbrica GSM en la que una pluralidad de estaciones base transmiten, cada una, una señal multitrama 51 que incluye una pluralidad de ráfagas FCCH, una pluralidad de ráfagas SCH y una pluralidad de ráfagas BCCH, comprendiendo el procedimiento:

a) recibir señales dentro de la zona de cobertura pretendida de la red celular inalámbrica GSM;
b) correlacionar las señales recibidas con una señal de forma de onda de ráfaga FCCH para identificar un conjunto de picos de correlación de FCCH en la misma;
c) para cada pico de correlación de FCCH dado dentro de dicho conjunto de picos de correlación de FCCH, generar datos que representan el tiempo de llegada y el nivel de potencia para el pico de correlación de FCCH dado, y añadir dichos datos a un archivo de datos;
d) para al menos un pico de correlación de FCCH dado dentro de dicho conjunto de picos de correlación de FCCH, programar operaciones de decodificación de ráfagas SCH durante una ventana temporal obtenida del tiempo de llegada del pico de correlación de FCCH dado;
e) realizar operaciones de detección y decodificación de ráfagas SCH sobre dichas señales durante cada ventana temporal programada en d) para identificar así datos de BSIC y datos de RFN codificados en una ráfaga SCH dada detectada dentro de dicha señal, y añadir datos de tiempo de llegada, dichos datos de BSIC y datos de número de trama basados en dichos datos de RFN para la ráfaga SCH dada al archivo de datos; y
f) para cada ráfaga SCH dada detectada y decodificada satisfactoriamente en e), identificar una pluralidad de ventanas de tiempo de llegada dentro de la multitrama 51 basándose en los datos de tiempo de llegada y los datos de número de trama de la ráfaga SCH dada, y actualizar el archivo de datos para asociar los datos de BSIC y los datos de número de trama para la ráfaga SCH dada con los datos de nivel de potencia para cada pico de correlación de FCCH cuyo tiempo de llegada entre dentro de dicha pluralidad de ventanas de tiempo de llegada de la multitrama 51.

2. Un procedimiento según la reivindicación 1, que además comprende:

g) para cada secuencia de entrenamiento SCH dada detectada satisfactoriamente en e), actualizar los datos de tiempo de llegada para la ráfaga FCCH precedente basándose en el tiempo de llegada de la ráfaga SCH dada.

3. Un procedimiento según la reivindicación 2, que además comprende:

h) para cada ráfaga SCH dada detectada y decodificada satisfactoriamente en e), programar operaciones de detección y decodificación de ráfagas BCCH durante una ventana temporal obtenida de los datos de tiempo de llegada y los datos de número de trama de la ráfaga SCH dada;
i) realizar operaciones de detección y decodificación de ráfagas BCCH sobre dichas señales durante la ventana temporal programada en g) para identificar así la información de BCCH codificada en un conjunto de ráfagas BCCH detectadas dentro de dicha señal, y añadir dicha información de BCCH al archivo de datos; y
j) actualizar el archivo de datos para asociar la información de BCCH identificada en i) con componentes de los datos para la ráfaga SCH dada a partir de la cual se obtiene la información de BCCH.

4. Un procedimiento según la reivindicación 3, en el que:

las operaciones en f) actualizan el archivo de datos para asociar la información de BCCH que corresponde a la ráfaga SCH dada con los datos de nivel de potencia para cada pico de correlación de FCCH cuyo tiempo de llegada entra dentro de dicha pluralidad de ventanas de tiempo de llegada de la multitrama 51.

5. Un procedimiento según la reivindicación 4, en el que:

dicha información de BCCH incluye un identificador de estación base (CID), un código de área de localización (LAC), un código de país móvil (MCC) y un código de red móvil (MNC) asignados a una estación base dada que transmite la señal de multitrama 51.

6. Un procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que:

dicha pluralidad de ventanas de tiempo de llegada comprenden 5 ventanas temporales para la misma multitrama 51.

7. Un procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que:

los datos de tiempo de llegada para una ráfaga SCH dada son normalizados a la trama de la ráfaga FCCH precedente.

8. Un procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que:

los datos de tiempo de llegada para ráfagas FCCH y las ráfagas SCH respectivas además de dicha pluralidad de ventanas de tiempo de llegada son definidos por una señal de referencia de coordinación con un periodo de una o múltiples multitramas 51 GSM.

9. Un procedimiento según la reivindicación 8, en el que dicha señal de referencia de coordinación es generada internamente y está sincronizada con una señal GPS.

10. Un procedimiento según la reivindicación 3, en el que:

las operaciones de a) a e) y g), h) e i) se realizan como parte de una fase de adquisición y análisis de datos en tiempo real, y las operaciones de f) y j) se realizan como parte de una fase de análisis de datos fuera de línea.

11. Un procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que:

se accede a los datos generados a partir de las operaciones de a) a f) para análisis de postproceso.

12. Un procedimiento según la reivindicación 11, en el que:

dicho análisis de postproceso realiza al menos uno de optimizaciones de red, planificación de frecuencias, análisis de interferencia en el mismo canal, y análisis de interferencia entre canales adyacentes.

13. Un procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que:

los datos que representan el nivel de potencia para el pico de correlación de FCCH dado es una medida de la potencia absoluta y la potencia relativa del pico de correlación de FCCH dado.

14. Un procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que:

las operaciones en d) se realizan para cada pico de correlación de FCCH que cruza un cierto umbral de potencia relativa.

15. Una herramienta de análisis de datos que caracteriza componentes de estaciones base que transmiten por el mismo canal, interfiriendo así unas con otras, en una red celular inalámbrica GSM en la que una pluralidad de estaciones base transmiten una señal multitrama 51 cada una que incluye una pluralidad de ráfagas FCCH, una pluralidad de ráfagas SCH y una pluralidad de ráfagas BCCH, comprendiendo la herramienta de análisis de datos:

a) medio para recibir señales dentro de la zona de cobertura pretendida de la red celular inalámbrica GSM;
b) un medio para correlacionar las señales recibidas con una señal de forma de onda de ráfaga FCCH para identificar un conjunto de picos de correlación de FCCH en la misma;
c) medio para generar datos que representan el tiempo de llegada y el nivel de potencia para cada pico de correlación de FCCH dado dentro de dicho conjunto de picos de correlación de FCCH, y añadir dichos datos a un archivo de datos;
d) medio para programar operaciones de decodificación de ráfagas SCH durante una ventana temporal obtenida del tiempo de llegada para al menos un pico de correlación de FCCH dado dentro de dicho conjunto de picos de correlación de FCCH;
e) medio para realizar operaciones de detección y decodificación de ráfagas SCH sobre dichas señales durante cada ventana temporal programada por d) para identificar así datos de BSIC y datos de RFN codificados en una ráfaga SCH dada detectada dentro de dicha señal, y para añadir datos de tiempo de llegada, dichos datos de BSIC y datos de número de trama basados en dichos datos de RFN para la ráfaga SCH dada al archivo de datos; y
f) medio para identificar una pluralidad de ventanas de tiempo de llegada dentro de la multitrama 51 de cada ráfaga SCH dada detectada y decodificada satisfactoriamente por e), y para actualizar el archivo de datos para asociar los datos de BSIC con los datos de nivel de potencia para cada pico de correlación de FCCH cuyo tiempo de llegada entre dentro de dicha pluralidad de ventanas de tiempo de llegada dentro de la multitrama 51 de la ráfaga SCH dada.

16. Una herramienta de análisis de datos según la reivindicación 15, que además comprende:

g) medio para actualizar los datos de tiempo de llegada para una ráfaga FCCH dada basándose en el tiempo de llegada de una secuencia de entrenamiento de una ráfaga SCH dada detectada por e).

17. Una herramienta de análisis de datos según la reivindicación 16, que además comprende:

h) medio para programar operaciones de detección y decodificación de ráfagas BCCH durante una ventana temporal obtenida del tiempo de llegada para cada ráfaga SCH dada detectada y decodificada satisfactoriamente por e);
i) un medio para realizar operaciones de detección y decodificación de ráfagas BCCH sobre dichas señales durante la ventana temporal programada por g) para identificar así la información de BCCH codificada en un conjunto de ráfagas BCCH detectadas dentro de dicha señal, y añadir dicha información de BCCH al archivo de datos; y
j) un medio para actualizar el archivo de datos para asociar la información de BCCH identificada por h) con componentes de los datos para la ráfaga SCH dada a partir de la cual se obtiene la información de BCCH.

18. Una herramienta de análisis de datos según la reivindicación 17, en la que:

el medio f) está adaptado para actualizar el archivo de datos para asociar la información de BCCH que corresponde a la ráfaga SCH dada con los datos de tiempo de llegada para cada pico de correlación de FCCH cuyo tiempo de llegada entra dentro de dicha pluralidad de ventanas de tiempo de llegada dentro de la multitrama 51 de la ráfaga SCH dada.

19. Una herramienta de análisis de datos según la reivindicación 18, en la que:

20. Una herramienta de análisis de datos según cualquiera de las reivindicaciones 15 a 19, en la que:

los datos que representan el nivel de potencia para el pico de correlación de FCCH dado es una medida de la potencia absoluta y la potencia relativa del pico de correlación de FCCH dado.

21. Una herramienta de análisis de datos según cualquiera de las reivindicaciones 15 a 20, en la que:

el medio d) realiza operaciones para cada pico de correlación de FCCH que cruza un cierto umbral de potencia relativa.

22. Una herramienta de análisis de datos según cualquiera de las reivindicaciones 15 a 21, en la que:

la ventana temporal de d) engloba una trama después del tiempo de llegada del pico de correlación de FCCH dado.

23. Una herramienta de análisis de datos según la reivindicación 17, en la que:

los medios a) a j) realizan operaciones de adquisición y análisis de datos en tiempo real.

24. Una herramienta de análisis de datos según cualquiera de las reivindicaciones 15 a 23, que además comprende:

un medio para visualizar datos de nivel de potencia en tiempo real para cada pico de correlación de FCCH identificado por b).

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