Control de potencia automático para un sistema de comunicación de acceso múltiple por division de código (CDMA).

Metodo para controlar niveles de potencia de transmisión de una unidad de abonado en un acceso múltiple pordivisión de código,

CDMA, el metodo comprendiendo:

recibir por la unidad de abonado un bit de control de potencia en un canal APC de control de potencia automáticode enlace descendente, el bit de control de potencia indicando un aumento o una disminución en el nivel depotencia de transmisión;

transmitir una pluralidad de canales y una serial piloto asignada de retorno por la unidad de abonado, la pluralidadde canales incluyendo un canal de trafico y un canal APC de control automatico de potencia de retorno;ajustar, en respuesta al bit de control de potencia recibido, un nivel de potencia de transmisión del canal de trafico,el canal APC de retorno y la serial piloto asignada de retorno, en donde el nivel de potencia de transmisi6n delcanal de taco, el canal APC de retorno y la seal piloto asignada de retorno se fijan proporcionalmente entre si yse controla su potencia de forma conjunta; y

transmitir el canal de taco, el canal APC de retorno y la serial piloto asignada de retorno en sus respectivosniveles ajustados de potencia de transmisión.

Control de potencia automatic° para un sistema de comunicaciOn de acceso multiple por division de cOdigo (CDMA) .

ANTECEDENTES DE LA INVENCION

El proporcionar servicios de telecomunicaciOn de calidad a grupos de usuarios clasificados como remotos, tales como sistemas telefOnicos rurales y sistemas telefonicos de paises en desarrollo, ha demostrado ser un reto en los Ultimos afios. Estas necesidades se han satisfecho parcialmente mediante servicios de radio inalambricos, tales como multiplexaciOn por division en frecuencia (FDM, frequency division multiplex) en sistemas fijos o

moviles, acceso multiple por division en frecuencia (FDMA, frequency division multiple access) , multiplexed& por divisiOn en el tiempo (TDM, time division multiplex) , sistemas de acceso mUltiple por division en el tiempo (TDMA,

time division multiple access) , combinaciOn de sistemas de divisiOn en frecuencia y en el tiempo (FD/TDMA) , y otros sistemas de radio mOviles terrestres. Normalmente, estos servicios remotos se enfrentan a [Ties usuarios potenciales de los que pueden ser atendidos simultaneamente por su capacidad en frecuencia o en anchura de banda espectral.

Reconociendo estas limitaciones, avances recientes en comunicaciones inalambricas han utilizado tecnicas de modulaciOn de espectro expandido para proporcionar comunicaciones simultaneas de multiples usuarios a traves de un Onico canal de comunicaciones. La modulaciOn de espectro expandido se refiere a modular una serial de informacion con una serial de cOdigo de expansion; siendo generada la sefial de cOdigo de expansion por un generador de código en el que el periodo Tc del cOdigo de expansiOn es sustancialmente menor que el periodo de

laserial de simbolos o de bits de datos de informaciOn. El cOdigo puede modular la frecuencia portadora sobre la que se envie la informacion, denominada expansión por salto de frecuencia, o puede modular directamente la sefial al multiplicar el cOdigo de expansión con la serial de datos de información, denominada expansion por secuencia directa (DS, direct-sequence spreading) . La modulacion de espectro expandido produce una sefial que tiene una anchura de banda que es sustancialmente mayor que la requerida para transmitir la serial de

información. La recepcion sincrona y la desexpansión de la serial en el demodulador del receptor recupera la informaciOn original. El demodulador sincrono utilize una serial de referencia para sincronizar los circuitos de compresión con la serial de entrada modulada con espectro expandido para recuperar las sefiales portadora y de

informacion. La sefial de referencia puede ser un código de expansiOn sin modular por ninguna serial de información.

La modulaciOn de espectro expandido en redes inalambricas ofrece muchas ventajas porque varios usuarios pueden utilizer la misma banda de frecuencias con una interferencia minima en el receptor de cada usuario. Ademas, la modulacion de espectro expandido reduce los efectos de otras fuentes de interferencia. Tambien, las tecnicas de modulaciOn y demodulaciOn sincrona de espectro expandido pueden ampliarse al proporcionar varios canales de mensajes a un usuario, cada uno de ellos expandido con un codigo de expansiOn

diferente, mientras que se sigue transmitiendo al usuario solamente una Unica serial de referencia.

Otro problema asociado con los sistemas de comunicaciones de acceso multiple de espectro expandido es la necesidad de reducir la potencia total transmitida de los usuarios del sistema, ya que los usuarios pueden tener una potencia disponible limitada. Un problema asociado que requiere el control de la potencia en los sistemas de

espectro expandido este relacionado con la caracteristica inherente a los sistemas de espectro expandido de que

laserial de espectro expandido de un usuario se recibe por otros usuarios como ruido con un cierto nivel de potencia. Consecuentemente, los usuarios que transmiten con elevados niveles de potencia de serial pueden interferir con la recepción de otros usuarios. Tambien, si un usuario se mueve en relacion con la ubicacion geografica de otro usuario, el desvanecimiento y la distorsiOn de la serial requieren que los usuarios ajusten su

nivel de potencia transmitida para mantener una calidad de serial determinada, y pare mantener la potencia que la

estaciOn base recibe de todos los usuarios. Finalmente, debido a que es posible que el sistema de espectro expandido tenga mas usuarios remotos de los que puede atender simultaneamente, el sistema de control de potencia deberia utilizer tambien un metodo de gestiOn de capacidad que rechace usuarios adicionales cuando se haya alcanzado el nivel maxim° de potencia del sistema.

Los sistemas de espectro expandido previos han utilizado una estaciOn base que mide una serial recibida y

envie a los usuarios remotos una serial de control adaptativo de potencia (APC, adaptive power control) . Los usuarios remotos incorporan un transmisor con un circuito de control automatic° de ganancia (APC) que responde a la serial APC. En dichos sistemas, la estaciOn base controla la potencia total del sistema o la potencia recibida desde cada usuario, y fija de acuerdo con ello la serial APC. Este funcionamiento del sistema en bucle abierto puede mejorarse mediante la inclusiOn de una medición de la potencia de la serial recibida por el usuario remoto

desde la estacion base y la transmision de una serial APC de retorno hacia la estaciOn base para Ilevar a cabo un metodo de control de la potencia en bucle cerrado.

No obstante, estos sistemas de control de potencia presentan varies desventajas. En primer lugar, la

estación base debe ejecutar complejos algoritmos de control de potencia, lo que aumenta la cantidad de procesamiento en la estación base. En segundo lugar, el sistema experimenta realmente varios tipos de variacion de potencia: variacion en la potencia de ruido producida al cambiar el numero de usuarios y variaciones en la potencia de la serial recibida en un canal portador determinado. Estas variaciones se producen con diferentes 5 frecuencias, de forma que los algoritmos de control de potencia sencillos solamente pueden optimizarse para uno de los dos tipos de variacion. Finalmente, estos algoritmos de control de potencia tienden a Ilevar la potencia total del sistema a un nivel relativamente elevado. En consecuencia, existe una necesidad de un metodo de control de potencia de espectro expandido que responda rapidamente a los cambios en los niveles de potencia del canal portador, mientras que simultaneamente realice ajustes en la potencia de transmisiOn de todos los usuarios en respuesta a los cambios en el nOrnero de usuarios. Existe tambien una necesidad de un sistema de comunicaciones de espectro expandido mejorado que emplee un sistema de control de potencia en bucle cerrado que minimice las necesidades globales de potencia del sistema al tiempo que mantiene una tasa de errores de bits (BER, bit error rate) suficiente en los receptores remotos individuales. Adernas, un sistema de este tipo deberia controlar el nivel inicial de la potencia de transmision de un usuario remoto y gestionar la capacidad total del

sistema.

COMPENDIO DE LA INVENCION

La invenciOn es definida por las reivindicaciones anexas y se refiere a un sistema y un metodo para el control automatic° de potencia (APC) en bucle cerrado para una estacion base portadora de radio (RCS) y un grupo de unidades de abonado (SU) de un sistema de comunicaciones de espectro expandido. Las SU transmiten sefiales de espectro expandido, la RCS recibe las seriales de espectro expandido, y la RCS detecta el nivel de potencia recibido de las sefiales de espectro expandido mas cualquier serial interferente, incluido ruido. El sistema APC incluye la RCS y una pluralidad de SU, en el que la RCS transmite una pluralidad de sefiales de información del canal de ida hacia las SU en la forma de una pluralidad de sertales de espectro expandido del canal de ida que tienen un correspondiente nivel de potencia de transmisiOn hacia adelante, y cada SU transmite hacia la estaciOn

base al menos una serial de retorno de espectro expandido que tiene un respectivo nivel de potencia de transmisiOn hacia atras y al menos una serial de espectro expandido del canal de retorno incluye una serial de informacion del canal de retomo.

El sistema APC incluye un sistema automatic° de control de potencia hacia adelante (AFPC) y un sistema automatic° de control de potencia hacia atras (ARPC) . El sistema AFPC incluye los pasos de que cada SU mida una relaciOn serial de ida/ruido de la respectiva serial de informacion del canal de ida y genere una respectiva serial de error del canal... [Seguir leyendo]

1. Metodo para controlar niveles de potencia de transmisión de una unidad de abonado en un acceso mUltiple por divisiOn de cOdigo, CDMA, el metodo comprendiendo:

recibir por la unidad de abonado un bit de control de potencia en un canal APC de control de potencia automatic° 5 de enlace descendente, el bit de control de potencia indicando un aumento o una disminución en el nivel de potencia de transmisión; transmitir una pluralidad de canales y una serial piloto asignada de retorno por la unidad de abonado, la pluralidad de canales incluyendo un canal de trafico y un canal APC de control automatic° de potencia de retorno; ajustar, en respuesta al bit de control de potencia recibido, un nivel de potencia de transmisión del canal de trafico,

el canal APC de retorno y la serial piloto asignada de retorno, en donde el nivel de potencia de transmisión del canal de taco, el canal APC de retorno y la seal piloto asignada de retorno se fijan proporcionalmente entre si y se controla su potencia de forma conjunta; y

transmitir el canal de taco, el canal APC de retorno y la serial piloto asignada de retorno en sus respectivos niveles ajustados de potencia de transmisión.

2. Metodo segun la reivindicaciOn 1, en el que el canal APC de retorno Ileva al menos una orden de potencia.

3. Metodo segiin la reivindicaciOn 1 o 2, en el que el canal de taco y el canal APC de retorno tienen diferentes relaciones requeridas de serial a interferencia, SIR.

4. Metodo segun una de las reivindicaciones anteriores, en el que el bit de control de potencia tiene un valor de +1 o -1.

5. Unidad de abonado de acceso maltiple por divisiOn de código, CDMA, que comprende:

un dispositivo de desexpansiOn y demultiplexaciOn configurado para recuperar un bit de control de potencia de un

canal APC de control automatic° de potencia de enlace descendente, en el que el bit de control de potencia tiene

un valor que indica una orden para aumentar o disminuir el nivel de potencia de transmisión; y

dispositivos de ganancia configurados, en respuesta al bit de control de potencia recibido, para ajustar un nivel de

potencia de transmisiOn de un canal de taco, un canal APC de control automatic° de potencia de retorno y una serial piloto asignada de retorno antes de la transmision por la unidad de abonado, en donde el nivel de potencia de transmisión del canal de trafico, el canal APC de retorno y la senal piloto asignada de retorno se controlan de forma conjunta y se fijan proporcionalmente entre Si.

6. Unidad de abonado de CDMA de la reivindicacion 5, en la que el canal APC de retorno Ileva al menos una orden 30 depotencia.

7. Unidad de abonado de CDMA de la reivindicacion 5, en la que el canal de trafico y el canal APC de retorno tienen diferentes relaciones requeridas de serial a interferencia, SIR.

8. La unidad de abonado CDMA de una de las reivindicaciones 5 a 7, en la que el bit de control de potencia tiene un valor de +1 o -1.

, ..

,

=IMMO

u.

....1 V‘I . . If, 71 Ir.

MODEM DE SU ENViA MENSAJE LARGO CON CODIGO DE 128 CHIPS EN STCH MINDEN DE RCS ENViA MENSAJE LARGO CON CODIGO DE 128 CHIPS EN CUCH

202

LRECIBE MODEM

s

DE SU RESPUESTA EN 3 MS.?

MODEM DE SU REDUCE LA 203

POTENCIA DE TRANSMISION EN UN TAMAN () DE PASO PREDETERMINADO

204

\-201

MODEM DE SU AUMENTA LA POTENCIA DE TRANSMISION . EN UN TAMAN° DE PASO PREDETERMINADO

MODEM DE SU ESPERA DURANTE UN PERiODO ALEATORIO DE 205

TIEMPO. LUEGO ENViA OTRO MENSAJE LARGO CON CODIGO DE 128 CHIPS EN STCH. RCS ENVIA RESPUESTA CON CODIGO DE 128 CHIPS

V

SU AJUSTA LA POTENCIA DE

206

TRANSMISION EN BASE A LOS MENSAJES DE RESPUESTA DE RCS; EL MODEM DE RCS FIJA LA POTENCIA DE TRANSMISION DE LOS MENSAJES EN CUCH

FIG. 2

ELMODEM DE SU FORMASE

c 301 "e1.y e2

NALES DE ERROR eivy Pd -- (1+6NRREQ) PN

e2. Pr Po

ELMODEM DE SU FORMA LA

SE"COMBINADA

NAL DE ERROR

k. 302

alai+a2.2

ELMODEMDESULIMITAMUCHO

LA SEFIALDE ERRORCOMBINADA

HASTA FORMARUN SOLO BITDE

APC

303

l

b

SU TRANSMITE EL BIT DE APC A LA RCS EN EL CANAL DE APC 1, 304 DE RETORNO

EL CANAL DE RCS RECIBE

kne 305

EL UNICO BIT DE APC

RCS AUMENTA 0 REDUCE LA POTEN-306 CIA DE TRANSMISION HACIA LA SU DE LOS CANALES HACIA ADELANTE

FIG. 3

al RCS FORMA LAS SEAALES

401

DE ERROR el, Y e2 sic, Pe — (1+SNR REQ) PN e2 P, —P0

EL MODEM DE RCS FORMA LA SEFIAL DE ERROR COMBINADA

402 ai +a2e2

EL MODEM DE RCS LIMITA MUCHO LA SEFIAL DE ERROR COMBINADA HASTA FORMAR UN SOLO BIT 403 DE APC.

RCS TRANSMITE EL BIT DE APC A LA SU EN EL CANAL DE APC

k404

HACIA ADELANTE

EL MODEM DE SU RECIBE EL CJNICO BIT DE APC

k.405

LA SU AUMENTA 0 REDUCE SU

406

POTENCIA DE TRANSMISION CON- FORME AL BIT DE APC RECIBIDO

FIG 4