Procedimiento y aparato para la formación de haces en un sistema de comunciaciones inalámbricas.

Un procedimiento de transmisión de datos desde una primera estación base (104) de una pluralidad de estaciones base (102,

104) a una estación (120) de abonado, comprendiendo el procedimiento: transmitir, dentro de una primera ranura (204A) de tiempo, y a lo largo de un primer haz de señales, una ráfaga de señales de referencia; transmitir, dentro de dicha primera ranura (204A) de tiempo, y a lo largo de un segundo haz de señales, una primera porción de datos de ranura de tiempo; recibir información de medición de canal procedente de la estación (120) de abonado, correspondiendo la información de medición a mediciones de dicha ráfaga de señales de referencia realizadas en la estación (120) de abonado; y transmitir, dentro de una segunda ranura (204B) de tiempo, a lo largo (204B) de dicha primera ráfaga de señales, una segunda porción de datos de ranura de tiempo, siguiendo la segunda ranura (204B) de tiempo a dicha primera ranura (204A) de tiempo tras un número predeterminado de ranuras de tiempo intermedias, y estando la transmisión de la segunda porción de datos de ranura de tiempo a una velocidad de transferencia de datos que se basa en la información de medición de canal.

Procedimiento y aparato para la formación de haces en un sistema de comunicaciones inalámbricas I. Campo de la invención La presente invención versa acerca de comunicaciones inalámbricas de datos. Más en particular, la presente invención versa acerca de un procedimiento y un aparato novedosos y mejorados para una transmisión de paquetes de datos con una elevada velocidad de transferencia en un sistema de comunicaciones inalámbricas.

II. Descripción de la técnica relacionada Se requiere un sistema moderno de comunicaciones para soportar varias aplicaciones. Un sistema de comunicaciones de ese tipo es un sistema de acceso múltiple por división de código (CDMA) que se atenga al estándar "TIA/EIA/IS-95 Mobile Station-Base Station Compatibility Standard for Dual-Mode Wideband Spread Spectrum Cellular System", denominado en lo sucesivo estándar IS-95. El sistema CDMA permite comunicaciones de voz y datos entre usuarios por un enlace terrestre. El uso de técnicas CDMA en un sistema de comunicaciones de acceso múltiple se da a conocer en la patente estadounidense nº 4.901.307, titulada "SPREAD SPECTRUM MULTIPLE ACCESS COMMUNICATION SYSTEM USING SATELLITE OR TERRESTRIAL REPEATERS" y en la patente estadounidense nº 5.103.459, titulada "SYSTEM AND METHOD FOR GENERATING WAVEFORMS IN A CDMA CELLULAR TELEPHONE SYSTEM", estando ambas transferidas al cesionario de la presente invención.

En la presente memoria, estación base se refiere a un soporte físico con el que se comunican las estaciones de abonado. Célula se refiere al soporte físico o a la zona de cobertura geográfica, dependiendo del contexto en el que se use el término. Un sector es una partición de una célula. Dado que un sector de un sistema CDMA tiene los atributos de una célula, las enseñanzas descritas en términos de células se extienden con facilidad a los sectores.

En un sistema CDMA, las comunicaciones entre los usuarios se realizan a través de una o más estaciones base. Un primer usuario en una estación de abonado se comunica con un segundo usuario en una segunda estación de abonado transmitiendo datos por el enlace inverso a una estación base. La estación base recibe los datos y puede encaminar los datos a otra estación base. Los datos son transmitidos por el enlace directo de la misma estación base o una segunda estación base, a la segunda estación de abonado. El enlace directo se refiere a la transmisión de la estación base a una estación de abonado y el enlace inverso se refiere a la transmisión desde la estación de abonado a una estación base. En los sistemas IS-95, se asignan frecuencias separadas al enlace directo y al enlace inverso.

La estación de abonado se comunica con al menos una estación base durante una comunicación. Las estaciones de abonado CDMA son capaces de comunicarse simultáneamente con múltiples estaciones base durante una conmutación suave. La conmutación suave es el procedimiento de establecer un enlace con una nueva estación base antes de romper el enlace con la estación base anterior. La conmutación suave minimiza la probabilidad de llamadas interrumpidas. El procedimiento y el sistema para proporcionar una comunicación con una estación de abonado a través de más de una estación base durante el procedimiento de conmutación suave son dados a conocer en la patente estadounidense nº 5.267.261, titulada "MOBILE ASSISTED SOFT HANDOFF IN A CDMA CELLULAR TELEPHONE SYSTEM", transferida al cesionario de la presente invención. La conmutación más suave es el procedimiento mediante el cual la comunicación ocurre en múltiples sectores que son atendidos por la misma estación base. El procedimiento de la conmutación más suave es descrito con detalle en la patente estadounidense, en tramitación como la presente, nº 5.625.876, titulada "METHOD AND APPARATUS FOR PERFORMING HANDOFF BETWEEN SECTORS OF A COMMON BASE STATION", transferida al cesionario de la presente invención.

Dada la creciente demanda de aplicaciones inalámbricas de datos, la necesidad de sistemas muy eficientes de comunicaciones inalámbricas de datos se ha vuelto cada vez más significativa. El estándar IS-95 es capaz de transmitir datos de tráfico y datos de voz por los enlaces directo e inverso. Se describe con detalle un procedimiento para transmitir datos de tráfico en tramas de canal de código de tamaño fijo en la patente estadounidense nº 5.504.773, titulada "METHOD AND APPARATUS FOR THE FORMATTING OF DATA FOR TRANSMISSION", transferida al cesionario de la presente invención. Según el estándar IS-95, los datos de tráfico o los datos de voz se dividen en tramas de canal de código que tienen una anchura de 20 mseg con velocidades de transferencia 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 primeros imponen requisitos de retardos estrictos y fijos. Típicamente, el retardo unidireccional global de las tramas de voz debe ser menor de 100 mseg. En cambio, el retardo de los datos puede convertirse en un parámetro variable usado para optimizar la eficiencia del sistema de comunicaciones de datos. Especialmente, pueden utilizarse técnicas de codificación más eficientes de corrección de errores que requieren retardos significativamente mayores que los que pueden ser tolerados por los servicios de voz. Un esquema ejemplar de codificación eficiente de datos se da a conocer en la patente estadounidense nº 5.933.462, titulada "SOFT DECISION OUTPUT DECODER FOR DECODING CONVOLUTIONALLY ENCODED CODEWORDS", transferida al cesionario de la presente invención.

Otra diferencia significativa entre los servicios de voz y los servicios de datos es que los primeros requieren un grado de servicio (GOS) fijo y común para todos los usuarios. Típicamente, para sistemas digitales que proporcionan servicios de voz, esto se traduce en una velocidad de transmisión fija e igual para todos los usuarios y en un valor máximo tolerable para las tasas de error de las tramas de voz. En cambio, para los servicios de datos, el GOS puede ser diferente de usuario en usuarios y puede ser un parámetro optimizado para aumentar la eficiencia global del sistema de comunicaciones de datos. El GOS de un sistema de comunicaciones de datos se define típicamente como el retardo total en el que se incurre en la transferencia de una cantidad predeterminada de datos, denominada en lo sucesivo paquete de datos.

Otra diferencia significativa adicional entre servicios de voz y servicios de datos es que los primeros requieren un enlace fiable de comunicaciones que, en el sistema ejemplar de comunicaciones CDMA, es proporcionado por medio de conmutación suave. La conmutación suave da como resultado transmisiones redundantes procedentes de dos o más estaciones base para mejorar la fiabilidad. Sin embargo, esta fiabilidad adicional no se requiere para la transmisión de los datos, porque los paquetes de datos recibidos con error pueden ser retransmitidos. Para los servicios de datos, la potencia de transmisión usada para soportar la conmutación suave puede ser usada más eficientemente para transmitir datos adicionales.

Los parámetros que miden la calidad y la efectividad de un sistema de comunicaciones de datos son el retardo de transmisión requerido para transferir un paquete de datos y la tasa de rendimiento medio del sistema. El retardo de transmisión no tiene el mismo impacto en la comunicación de datos que en la comunicación de voz, pero es una métrica importante para medir la calidad del sistema de comunicaciones de datos. La tasa de rendimiento medio es una medida de la eficiencia de la capacidad de la transmisión de datos del sistema de comunicaciones.

Es bien conocido que en los sistemas celulares la relación portadora-interferencia C/I de cualquier usuario dado es función de la ubicación del usuario dentro de la zona de cobertura. Para mantener un nivel de servicio dado, los sistemas TDMA y FDMA recurren a técnicas de reutilización de frecuencias, es decir, no se usan todos los canales de frecuencia ni/o las ranuras de tiempo en cada estación base. En un sistema CDMA, se reutiliza la misma asignación de frecuencia en todas las células del sistema, mejorando con ello la eficiencia global. La relación C/I que logre una estación de abonado de cualquier usuario dado determina la tasa de información que puede ser soportada para este enlace particular desde la estación base a la estación de abonado del usuario. Dados la modulación específica y el procedimiento de corrección de errores usados para la transmisión, que la presente invención buscar optimizar para transmisiones de datos, se logra un nivel dado... [Seguir leyendo]