Procedimiento y dispositivo de control de potencia por lazo externo para sistemas de comunicación inalámbrica.

El método y aparato que se proponen para sistemas de comunicaciones inalámbricas basados en la tecnología WCDMA,

modifican la relación señal deseada-interferencia objetivo (SIRtarget) una vez quese detecta que se ha salido de la condición de "wind-up" en la comunicación móvil, es decir, una vez que ha comenzado el procesode "unwinding", a fin de acomodarla al control de potencia por lazo externo en modo normal, estableciendo para dicha relación señal deseada-interferencia objetivo (SIRtarget) un valor lo más próximo posible al que tenía ésta justo antes del momento de inicio del "wind-up" para inmediatamente después poder continuar con la variación correcta determinada por el control de potencia en el modo normal del lazo externo. Así, el tiempo de duración del "unwinding" disminuya y con él la interferencia en el sistema de comunicación móvil, mientras aumenta la capacidad del mismo y la calidad de sus enlaces inalámbricos.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/ES2006/000402.

Solicitante: TOT POWER CONTROL, S.L.

Nacionalidad solicitante: España.

Inventor/es: LOPEZ MEDRANO,ALVARO, CAMPO CAMACHO,ALFONSO, HERNANDO RABANOS,JOSE MARIA, MENDO TOMAS,LUIS, BLANCO CARMONA,MIGUEL.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • H04B7/005 SECCION H — ELECTRICIDAD.H04 TECNICA DE LAS COMUNICACIONES ELECTRICAS.H04B TRANSMISION.H04B 7/00 Sistemas de radiotransmisión, es decir, utilizando un campo de radiación (H04B 10/00, H04B 15/00 tienen prioridad). › Control de la transmisión; Igualación.

PDF original: ES-2541424_T3.pdf

 


Fragmento de la descripción:

Procedimiento y dispositivo de control de potencia por lazo externo para sistemas de comunicación inalámbrica Objeto de la invención La presente invención tiene su aplicación dentro del sector de las telecomunicaciones y, en especial, en la industria dedicada a la fabricación tanto de estaciones base como de móviles en infraestructuras celulares para sistemas de comunicación inalámbrica.

Más particularmente, la invención que aquí se describe dentro del sector de las comunicaciones se refiere a un procedimiento y dispositivo para el sistema de control de potencia por lazo externo en una red celular de telefonía móvil.

Un objeto de la invención es permitir un control de potencia mediante el procedimiento de lazo externo que incluye la detección de los modos de funcionamiento normal, de enrollamiento y desenrollamiento de dicho lazo externo y, para este último modo de desenrollamiento, prevé la modificación adecuada de la relación señal-interferencia deseada objetivo para ajustarla rápidamente al funcionamiento del control de potencia por lazo externo en modo normal.

Otros objetos de la invención son reducir el tiempo de convergencia del control de potencia por lazo externo a la salida del modo enrollamiento e impedir las interferencias innecesarias que disminuyen la capacidad de un sistema de comunicación inalámbrica cuando se producen los inevitables fenómenos de enrollamiento y desenrollamiento.

Antecedentes de la invención En Enero de 1998, el Instituto Europeo de Estándares de Telecomunicaciones (ETSI) seleccionó la tecnología básica para el Sistema Universal de Telecomunicaciones Móviles (UMTS) (véase ETSI, "The ETSI UMTS Terrestial Radio Access (UTRA) ITU-R RTT Candidate Submission", Junio 1998) . El principal interfaz de radio propuesto fue el protocolo de Acceso Múltiple por División de Código en Banda Ancha (WCDMA) , cuyas características ofrecen la oportunidad de satisfacer completamente los requisitos de la telefonía móvil de tercera generación (3G) . Debido a la alta tasa de transmisión de datos y a los cada vez más exigentes requisitos de calidad de servicio (QoS) en 3G, se impone el desarrollo de nuevas estrategias de planificación. Entre ellas, probablemente la de mayor objeto de estudio es la del sistema de control de potencia, en particular la del procedimiento empleado para implementar el lazo externo de dicho sistema.

A continuación, se describe el mencionado sistema de control de potencia de un modo general, pues la funcionalidad del lazo externo, que es para el que esta invención propone un procedimiento, es consecuencia de otros componentes del sistema.

El sistema de control de potencia en redes celulares, basadas en WCMDA, es necesario dado que se trata de una tecnología limitada por interferencia, debido a que todos los usuarios comparten el mismo espectro de frecuencia y sus códigos no son completamente ortogonales (véase Holma & Toskala: "WCDMA por UMTS, Radio Access for Third Generation Mobile Communications", John Wiley & Sons.) .

El fin último del sistema de control de potencia en WCDMA es alcanzar la calidad de servicio requerida en un enlace particular, descendente de la estación base al móvil o equipo terminal, o bien, ascendente del móvil a la estación base, con un nivel de potencia transmitida mínimo (este aspecto es precisamente en el que se centra la invención) .

Los principales objetivos del sistema de control de potencia en redes WCDMA son:

Anulación del efecto cerca - lejos: en el caso de que todas las estaciones móviles transmitieran la misma potencia sin tener en cuenta la distancia o el desvanecimiento a la estación base, los móviles más cercanos a la misma supondrían una interferencia significativa para los terminales más lejanos.

Protección contra desvanecimientos profundos.

Minimización de la interferencia en la red con la consecuente mejora en capacidad.

Mayor duración de la batería de las estaciones móviles.

Un sistema de control de potencia para WCMDA está en conjunto implementado mediante tres procedimientos diferenciados:

Por lazo abierto: durante el proceso de acceso aleatorio al principio de una conexión, la estación base/móvil

estima la pérdida de potencia en el enlace ascendente/descendente y en función de ella ajusta su potencia de transmisión.

Por lazo cerrado o interno: también llamado control de potencia rápido (1500 Hz) que se compone de los siguientes tres pasos:

1) El terminal receptor correspondiente (la estación base o la unidad móvil) compara el valor de la relación señal-interferencia deseada recibida (SIRrec) con la relación señal-interferencia objetivo deseada (SIRtarget) que depende de la calidad de servicio requerida para ese enlace en concreto y la cual es fijado por el procedimiento de lazo externo que se explica más adelante.

2) El mismo terminal receptor envía bits de control de potencia indicando que la potencia de transmisión debe ser incrementada si SIRrec < SIRtarget o disminuida si SIRrec > SIRtarget en un cierto valor (normalmente 1dB) .

3) La unidad transmisora (estación base o móvil) aumenta o bien disminuye su potencia en la cantidad fijada anteriormente.

Por lazo externo (OLPC, Outer Loop Power Control) : es mucho más lento que el lazo cerrado (10-100Hz) y establece la relación señal-interferencia objetivo deseada (SIRtarget) que hace que se mantenga un objetivo de calidad predeterminado. Un criterio o una medida de la calidad de un enlace es la tasa de trama errónea (FER) o equivalentemente la tasa de bloque erróneo (BLER) , la cual es función de la relación señalinterferencia deseada (SIR) . Puesto que el lazo interno ayuda a mantener la relación señal-interferencia deseada recibida cerca de la relación señal-interferencia objetivo (SIRtarget) , la tasa de bloque erróneo (BLER)

es, en última instancia, determinada por este valor objetivo. De este modo, para alcanzar una calidad de servicio en un entorno de desvanecimiento determinado, el objetivo (SIRtarget) necesita ser ajustado al valor que es apropiado para ese entorno.

En ocasiones, bien porque las condiciones del canal empeoran bruscamente, con lo cual la unidad receptora no recibe bien los bits de control de potencia que la unidad transmisora le envía, o bien porque la unidad transmisora ha alcanzado el máximo de potencia que tiene disponible para ese enlace, puede ocurrir que la relación señalinterferencia deseada recibida sea siempre menor que la relación señal-interferencia objetivo deseada (SIRtarget) .

Esta circunstancia trae como consecuencia que la tasa de trama errónea recibida sea mayor que la tasa de trama errónea objetivo, es decir, que se degrade la calidad del enlace. No obstante, esta degradación puede no ser tan grande como para que la comunicación se corte, de modo que ésta se mantiene aunque con una calidad menor de la deseada.

Si este hecho ocurre, que la comunicación prosiga aún con una calidad degradada, entonces se puede producir la llamada condición o el modo de enrollamiento del lazo externo: El procedimiento de control de potencia por lazo externo (OLPC) va a subir la relación señal-interferencia objetivo deseada (SIRtarget) , para intentar llegar al criterio de calidad objetivo, es decir, a la tasa de trama errónea objetivo (FERtarget) , pero la relación señal-interferencia recibida deseada no va a ser capaz de seguir a la relación señal-interferencia objetivo deseada (SIRtarget) por los motivos antes comentados (empeoramiento de las condiciones del canal o saturación de la unidad transmisora) .

Ante esta situación, el procedimiento de control de potencia por lazo externo (OLPC) va a seguir subiendo indefinidamente la relación señal-interferencia objetivo deseada (SIRtarget) hasta un nivel mucho mayor del que tenía antes de darse el empeoramiento brusco en las condiciones de propagación o la limitación de potencia.

Cuando posteriormente las condiciones mejoran o desaparece la limitación de potencia, la relación señalinterferencia recibida deseada va a poder al fin llegar a la relación señal-interferencia objetivo deseada (SIRtarget) , la cual entonces tendrá un valor mucho más alto que el corresponde a la tasa de trama errónea objetivo. En consecuencia, la tasa de trama errónea recibida que se estará obteniendo en esos momentos será mucho menor de la necesaria y, por tanto, se estará aumentando la interferencia en el canal, reduciendo la capacidad y 45 deteriorando la calidad de otros enlaces.

Esta situación indeseable se mantendrá hasta que el procedimiento de control de potencia por lazo externo (OLPC) logre bajar la relación señal-interferencia objetivo deseada (SIRtarget) al valor... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Procedimiento de control de potencia por lazo externo para sistemas de comunicación inalámbrica, basados en tecnología CDMA, que comprende las fases siguientes:

estimar una relación señal-interferencia recibida deseada en base a una señal de datos (107, 108)

recibida, procedente de una estación base (102, 103) o de una estación móvil (104) , establecer una primera relación señal -interferencia objetivo deseada (SIRtarget) que es una estimación de una relación señal-interferencia requerida deseada (SIRreq) durante el modo normal del lazo externo, detectar el enrollamiento (402) del lazo externo, establecer una segunda relación señal-interferencia objetivo deseada (SIRtarget) durante el enrollamiento del lazo externo, detectar el comienzo (403) del desenrollamiento del lazo externo, caracterizado porque comprende además modificar la segunda relación señal-interferencia objetivo deseada (SIRtarget) en el comienzo (403) del desenrollamiento del lazo externo, para ajustar su valor al control de potencia por lazo externo en modo normal, que es el modo antes de detectar el (402) enrollamiento del lazo externo y antes de que empiece una degradación de la calidad (410) .

2. Procedimiento de control de potencia por lazo externo para sistemas de comunicación inalámbrica, según la reivindicación 1, caracterizado porque en el comienzo (403) del desenrollamiento del lazo externo, el valor de la segunda relación señal-interferencia objetivo deseada (SIRtarget) es ajustada a una estimación de un valor original (401) establecido justo antes de detectar (402) el enrollamiento del lazo externo.

2.

3. Procedimiento de control de potencia por lazo externo para sistemas de comunicación inalámbrica, según la reivindicación 1, caracterizado porque detecta (402) el enrollamiento del lazo externo, cuando la diferencia entre la segunda relación señal-interferencia objetivo deseada (SIRtarget) y la relación señal-interferencia recibida deseada (SIRrec) supera un determinado margen de detección (M) del enrollamiento del lazo externo.

4. Procedimiento de control de potencia por lazo externo para sistemas de comunicación inalámbrica, según las reivindicaciones 2 y 3, caracterizado porque en el comienzo (403) del desenrollamiento del lazo externo, el valor original (401) se estima restando el margen de detección (M) de la segunda relación señal-interferencia objetivo deseada (SIRtarget) .

5. Dispositivo de control de potencia por lazo externo para sistemas de comunicación inalámbrica, caracterizado porque comprende al menos un dispositivo electrónico programable que opera según el procedimiento descrito 30 en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4.

6. Dispositivo de control de potencia por lazo externo para sistemas de comunicación inalámbrica, según la reivindicación 5, caracterizado porque el dispositivo electrónico programable es seleccionado entre un procesador de propósito general, un procesador de señal digital, un circuito integrado específico de aplicación y una tarjeta programable o cualquier combinación de los anteriores.

3.

7. Dispositivo de control de potencia por lazo externo para sistemas de comunicación inalámbrica, según las reivindicaciones 5 o 6, caracterizado porque comprende un receptor de radiofrecuencia (203) capacitado para recibir una señal de datos (107, 108) procedente de una estación base (102, 103) o de una estación móvil (104) del sistema de comunicación inalámbrica.

8. Dispositivo de control de potencia por lazo externo para sistemas de comunicación inalámbrica, según 40 cualquiera de las reivindicaciones 5 a 7, caracterizado porque comprende un transmisor de radiofrecuencia (202) capacitado para enviar información del control de potencia a una estación base (102, 103) o a una estación móvil (104) del sistema de comunicación inalámbrica.

9. Dispositivo de control de potencia por lazo externo en un sistema de comunicación inalámbrica, según cualquiera de las reivindicaciones 5 a 8, incorporado en un controlador de redes de comunicaciones 45 inalámbricas.

10. Dispositivo de control de potencia por lazo externo en un sistema de comunicación inalámbrica, según cualquiera de las reivindicaciones 5 a 8, incorporado en una estación móvil para sistemas de comunicaciones inalámbricas.


 

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