OPERACIÓN DE ADAPTAC IÓN DE UN FILTRO DE SEÑAL PILOTO CON BASE E^L VELOCIDAD DE LA UNIDAD MÓVIL"
CAMPO DE LA INVENCION La invención refiere en términos generales a las comunicaciones inalámbricas. En particular, la inu c i ón se refiere a filtros adaptables para su . uso en sistemas de comunicaciones inalámbricas.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Los sistemas de comunicaciones inalámbricas se encuentran ampliamente desplegados y estos sistemas soportan la transmisión de diversos tipos de datos de tráfico, por ejemplo, voz, datos de paquete, y otros tipos de datos. La comunicación por un canal inalámbrico puede realizarse utilizando una variedad de técnicas las cuales facilitan un gran número de usuarios en un espectro de frecuencia limitada. Estas técnicas, comúnmente referidas como técnicas de acceso múltiple, incluyen acceso múltiple de división de tiempo (TDMA) , acceso múltiple de división de frecuencia (FDMA), y acceso múltiple de división de código ( C DMA ) . El CDMA ofrece muchas ventajas sobre otras técnicas de acceso múltiple utilizadas en los sistemas de comunicaciones inalámbricas tales como TDMA y FDMA. Por ejemplo, el CDMA permite que se reutilice el espectro de frecuencias múltiples veces, permitiendo asi un incremento en la capacidad de usuario de sistema. Adicionalmente, el uso de técnicas de CDMA permite superar los problemas especiales del canal inalámbrico, por ejemplo, por la mitigación de los efectos adversos de la trayectoria múltiple, por ejemplo, desvanecimiento, mientras se explotan también las ventajas de las mismas. En los sistemas de comunicaciones inalámbricas, algunas veces se transmite una señal piloto proveniente de una unidad transmisora hacia una unidad receptora y puede utilizarse para ayudarle a la unidad receptora a realizar un cierto número de funciones. Por ejemplo, la señal piloto puede utilizarse en la unidad receptora para la sincronización con la temporización y frecuencia de las señales transmitidas por la unidad transmisora, cálculo de la calidad del canal de comunicaciones inalámbricas, demodulación coherente de una transmisión de datos, determinación de lo cual la unidad transmisora especifica tiene el mejor enlace de comunicaciones a la unidad receptora, cálculo de la tasa de datos más alta que soporta el canal inalámbrico, y otros usuarios. Gener lmente, una señal piloto se genera con base en un patrón de datos conocido y utilizando un esquema de procesamiento de señales conocido. Por ejemplo, en un sistema de comunicaciones con base en CDMA, una señal piloto es típicamente una secuencia de sólo ceros, y la secuencia se "cubre", o modula, con un código de canalización particular y se "dispersa", o modula, con un código de encriptación o secuencia de pseudo-ruido (PN) conocida . El canal de comunicaciones inalámbricas presenta desafios al sistema de comunicaciones. Un desafío de las comunicaciones por un canal inalámbrico es comúnmente referido como "trayectoria múltiple". En un canal de comunicaciones inalámbricas, una señal transmitida puede recorrer múltiples trayectorias diferentes, o trayectorias múltiples, a medida que se propaga la señal entre un transmisor y un receptor. Estas señales de trayectoria múltiple pueden ocasionarse, por ejemplo, por la reflexión de obstáculos, tales como edificios, puentes, gente, y otros obstáculos a medida que la señal recorre desde el transmisor hasta el receptor. Estas señales reflejadas, o de trayectoria múltiple, se reciben como instancias múltiples de la señal transmitida, retrasadas en tiempo y fase una de otra. Debido a que estas señales de trayectoria múltiple ya no se encuentran en fase cuando se recombinan en el receptor, pueden dar como resultado un nivel de señal menor comúnmente rferido como "desvanecimiento"'. Además, las señales de trayectoria múltiple cambian en el transcurso del tiempo a medida que el receptor, los obstáculos, o ambos, se aproximan, ocasionando que cambien las trayectorias recorridas por las instancias de trayectoria múltiple de la señal transmitida. Una técnica utilizada para mejorar la operación del sistema de comunicaciones en un ambiente de trayectoria múltiple es un receptor de rastrillo. Un receptor de rastrillo incluye múltiples "dedos" de procesamiento y cada instancia de señal de trayectoria múltiple recibida de resistencia suficiente puede asignarse a, y procesarse por, un procesador de dedos respectivo. Cada dedo del receptor de rastrillo procesa las instancias de señal de trayectoria múltiple asignada. Cada dedo del receptor de rastrillo procesa las instancias de señal de trayectoria múltiple asignada, de manera complementaria a la realizada en la unidad transmisora, a fin de recuperar una señal piloto y datos de tráfico provenientes de la señal recibida por un canal de comunicaciones de trayectoria múltiple. La amplitud y fase de la señal piloto recuperada se distorsionará por, y será indicativa de, las características de trayectoria múltiple del canal de comunicaciones, o la respuesta de canal. Debido a que la señal piloto y la señal de datos de tráfico viajan por el mismo canal de comunicaciones, típicamente, se distorsionarán similarmente por la respuesta de canal. El conocimiento de la amplitud y fase de la señal piloto puede utilizarse para alinear dedos en un receptor de rastrillo que se le asigna a instancias de trayectoria múltiple de señales de datos de tráfico de manera tal que las múltiples instancias de la señal transmitida puede combinarse a fin de derivar símbolos demodulados que tienen calidad mejorada. Además, el conocimiento de la amplitud y fase de la señal piloto pueden utilizarse para reasignar dedos a medida que el canal inalámbrico de trayectoria múltiple cambia con el transcurso del tiempo. La calidad de la señal piloto recuperada puede impactar el rendimiento del proceso de demodulación, lo cual a su vez puede impactar el rendimiento general del sistema de comunicaciones. La recuperación de la señal piloto típicamente implica utilizar un filtro de piloto debido a que una señal piloto se degrada típicamente por ruido de canal. Además, la señal piloto se distorsiona además típicamente por desvanecimiento en el canal de comunicaciones. Debido a estas y a otras razones, es desafiante calcular la respuesta variable en el tiempo de señales transmitidas - 7 -mediante el canal de comunicaciones con base en la señal piloto recibida. Es decir, la respuesta de canal se refiere a la variedad de cambios que experimenta una señal desde el momento en que se transmite hasta que se recibe. Por lo tanto, existe la necesidad en la materia de técnicas de proporcionar un cálculo mejorado de la respuesta variable en el tiempo de un canal de comunicaciones proveniente de una señal piloto recibida en un sistema de comunicaciones inalámbricas . La presente invención satisface esta necesidad.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN La presente invención proporciona un método y aparato para ajustar un filtro de piloto en un sistema de comunicaciones inalámbricas de acuerdo con una velocidad de dispositivo de comunicaciones inalámbricas (WCD) con relación a una infraestructura de red inalámbrica, tal como una estación base. Los aspectos de la invención incluyen determinar la velocidad del WCD y determinar los ajustes a realizarse a un filtro de piloto del sistema con base en la velocidad. El filtro de piloto a ajustarse puede ubicarse en diversas posiciones en el sistema de comunicaciones. Por ejemplo, el filtro de piloto en un WCD puede ajustarse, o el filtro de piloto en diversos nodos de la infraestructura de red inalámbrica
(infraestructura) puede ajustarse. La determinación de la velocidad del WCD, y la determinación de los ajustes al filtro de piloto de un receptor, pueden realizarse en diversas ubicaciones dentro de la infraestructura, en el WCD, o en cualquier combinación de las mismas . Por ejemplo, en una modalidad, el WCD determina su velocidad, y determina los ajustes de filtro de piloto con base en la velocidad. En una segunda modalidad, la infraestructura determina la velocidad del WCD, y determina los ajustes de filtro de piloto con base en la velocidad del WCD. En una tercera modalidad, el WCD determina su velocidad y la transmite a la infraestructura. La infraestructura determina después los ajustes de filtro de piloto con base en la velocidad del WCD. En una cuarta modalidad, la infraestructura determina la velocidad del WCD y la transmite al WCD. El WCD determina después los ajustes de filtro de piloto con base en la velocidad. Los ajustes pueden · utilizarse para ajustar un filtro de piloto sea en el WCD o en la infraestructura de red inalámbrica. Por ejemplo, si los ajustes de filtro de piloto deseados se determinan en el WCD, entonces el WCD puede utilizar los ajustes para ajustar su filtro de piloto, o los ajustes pueden transmitirse a la inf aestructu a y se ajusta un filtro de piloto en la infraestructura. De manera similar, si los ajustes a realizarse a un filtro de piloto se determinan en un dispositivo de la infraestructura, entonces el dispositivo de infraestructura puede utilizar los ajustes para ajustar su filtro de piloto, o los ajustes pueden transmitírsele al WCD y se ajusta el filtro de piloto en el WCD. Los ajustes al filtro de piloto pueden incluir, por ejemplo, ajustar los coeficientes de filtro, y consecuentemente el ancho de banda de filtro de piloto, proporcionar un cálculo mejorado de la respuesta del canal de comunicaciones mediante el cual se recibe una señal piloto. Otras características y ventajas de la - 10 -presente invención deben ser aparentes a partir de la siguiente descripción de la modalidad preferida lo cual ilustra, a manera de ejemplo, los principios de la invención.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS Las características, naturaleza, y ventajas de la presente invención se volverán más aparentes a partir de la descripción detallada expuesta a continuación conjuntamente con los dibujos en los cuales los caracteres de referencia similares se identifican correspondientemente a lo largo de la misma y donde : La Figura 1 es un diagrama de bloques que ilustra porciones de una modalidad de un sistema de comunicaciones inalámbricas. La Figura 2 es un diagrama de bloques simplificado que ilustra detalladamente la modalidad del sistema de comunicaciones inalámbricas . La Figura 3 es un diagrama de bloques de una modalidad de un demodulador. La Figura 4 es un diagrama de bloques de una modalidad de un filtro de piloto.
- 11 - La Figura 5 es un diagrama de bloques de otra modalidad de un filtro de piloto. La Figura 6 es un diagrama de flujo que ilustra una técnica para adaptar un filtro de piloto .
DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN De acuerdo con la invención se describe una técnica que ajusta un filtro de piloto da cuenta de los cambios en las características del canal de comunicaciones. Por ejemplo, el filtro de piloto puede ajustarse para dar cuenta de los cambios en el desvanecimiento de una señal recibida con base en la velocidad, o rapidez, de un dispositivo de comunicaciones inalámbricas (WCD) . Ajusfar un filtro de piloto de manera "adaptable", tal como cambiar el ancho de banda del filtro en respuesta a los cambios en el canal de comunicaciones, puede proporcionar una mejora en un cálculo de las características de señal recibida debido a la respuesta variable en el tiempo del canal de comunicaciones. Típicamente, una señal piloto recibida, por ejemplo, por un WCD o una estación base, puede - 12 -experimentar diferentes condiciones de canal en diferentes momentos, y diferentes instancias de una señal transmitida (trayectorias múltiples), pueden experimentar diferentes condiciones de canal incluso cuando se reciben próximas en el tiempo. Al adaptar el filtro de piloto para dar cuenta de las diferentes condiciones de canal, puede realizarse un mejor cálculo de la respuesta de canal y consecuentemente proporcionar una mejora en la operación general del receptor de comunicaciones, por ejemplo, al mejorar la asignación de dedos en un receptor de rastrillo. La Figura 1 es un diagrama de bloques que ilustra las porciones de un sistema de comunicaciones inalámbricas 101 que opera de acuerdo con la presente invención. El sistema de comunicaciones inalámbricas incluye una infraestructura de red inalámbrica con múltiples estaciones base 102, y múltiples CDs 104 que se comunican con las estaciones base. La infraestructura de red inalámbrica incluye también otros componentes, tales como los controladores 106 de estación base, centros 108 de conmutación móvil, y lo similar. Las señales - 13 - 132 transmitidas desde una estación base 102 hacia un WCD son referidas como el enlace en avance. Las señales 134 transmitidas desde un WCD hacia una estación base son referidas como el enlace inverso. Como se ilustra en la Figura 1, tanto el enlace en avance y el enlace inverso pueden viajar por diferentes trayectorias múltiples entre una estación base 102 y un WCD. Como se muestra en la Figura 1, las señales de enlace en avance e inverso pueden reflejar un obstáculo 150 dando como resultado que se reciben múltiples instancias de la señal. Esta condición es comúnmente referida como experimentar señales de "trayectoria múltiple". Como se describe adicionalmente a continuación, para alojar la operación en un ambiente de trayectoria múltiple, tanto las estaciones base como los WCDs en un sistema de CDMA utilizan un receptor de "rastrillo" que procesa las señales utilizando "dedos" de rastrillo donde a cada dedo del rastrillo se le asigna una instancia de señal recibida individual. ? los dedos del receptor de rastrillo puede asignársele diferentes instancias de la misma señal transmitida o las diferentes señales recibidas - 14 -provenientes de diferentes estaciones base. Los ejemplos de WCDs 104 incluyen teléfonos celulares, teléfonos satelitales, computadoras personales capaces de brindar comunicaciones inalámbricas y asistentes digitales personales (PDA) , y otros dispositivos inalámbricos. El sistema de comunicaciones inalámbricas 101 puede diseñarse para soportar una o más normas de CDMA, Por ejemplo, las normas pueden incluir ???/???-95-? (IS-95) , TIA/EIA-98-C (IS-98) , Proyecto de Asociación de 3a Generación (3GPP); Proyecto 2 de Asociación de 3a Generación ( 3 GPP2 ) , cdma2000, CDMA de Banda Ancha (WCDMA) , y otros. Una señal piloto transmitida se degrada generalmente por ruido en el canal de comunicaciones y se distorsiona adicionalmente por desvanecimiento debido al movimiento por el WCD u obstáculos dentro del canal de comunicaciones. Un filtro de piloto con un ancho de banda estrecho, contrariamente a un ancho de banda más amplio, generalmente es más eficaz para eliminar más ruido del canal, pero es menos eficaz para rastrear variaciones en la señal piloto recibida debido a desvanecimiento.
- 15 - Inversamente, un filtro de piloto con un ancho de banda amplio generalmente es más eficaz para rastrear variaciones de señal debido a desvanecimiento, pero también permite una mayor cantidad de ruido de canal a fin de propagarse por el filtro de piloto. Se desea proporcionar un filtro de piloto cuya respuesta puede adaptarse con base en las condiciones de canal. Las condiciones de canal pueden cuántif icar se por diversas características, tales como, la relación de ruido por señal total más interferencia (SNR) de la piloto recibida, cálculos del nivel de potencia de ruido de canal, la velocidad del WCD, así como también otras características de canal. Los coeficientes del filtro de piloto pueden adaptarse consecuentemente en función de estas y otras características de canal. Las configuraciones de filtro de piloto típicas incluyen filtros de respuesta de impulso finito (FIR) y de respuesta de impulso infinito (IIR) . En un aspecto del sistema 101, una constante de tiempo de filtro de piloto, la cual define el ancho de banda de filtro, se adapta calculando el nivel de potencia de ruido de - 16 -canal y la velocidad del WCD . Utilizando estos cálculos, se determina un conjunto de coeficientes . Los coeficientes pueden seleccionarse a partir de un conjunto de valores predeterminados almacenados, por ejemplo, en una tabla de consulta, o se determinan cuando se realizan los cálculos. Los coeficientes se aplican al filtro para adaptar la respuesta del filtro a las condiciones de canal. En otro aspecto, los coeficientes de filtro pueden determinarse con base en la velocidad de WCD independientemente del nivel de potencia de ruido . La Figura 2 es un diagrama de bloques simplificado que ilustra detalles adicionales de la modalidad del sistema de comunicaciones inalámbricas ilustrado en la Figura 1. La Figura 2 muestra la estación base 102 y el WCD 104 en el sistema de comunicaciones inalámbricas 101. Por el enlace en avance, refiriéndose a las transmisiones provenientes de la estación base 102 hacia el WCD 104, un procesador 212 de datos de transmisión en la estación base 102 recibe una señal piloto junto con diversos tipos de "señales de tráfico" tales como datos - 17 -específicos del usuario, voz, mensajes, etcétera. El procesador 212 de datos de transmisión formatea y codifica la señal piloto y' las señales de tráfico con base en uno o más esquemas de codificación. Típicamente, la señal piloto y se codifican diferentes tipos de señales de tráfico utilizando diferentes esquemas de codificación. Un modulador 214 en la estación base 102 recibe señales de piloto codificadas y de tráfico provenientes del procesador 212 de datos de transmisión, y procesa adicionalment e los datos recibidos para generar datos modulados. Para algunos sistemas de CDMA, el procesamiento por el modulador 214 incluye: (1) cubrir las señales piloto codificadas y de tráfico con diferentes códigos de canalización y consecuentemente canalizando las señales piloto y de tráfico a sus canales respectivos; y (2) dispersar las señales piloto canalizadas y de tráfico. En IS-95 y cdma2000, los códigos de canalización son códigos de Walsh, y en W-CDMA los códigos de canalización son un factor de dispersión variable ortogonal (OVSF) . Los códigos de encriptación son secuencias de - 18 -pseudo-ruido (PN) complejas utilizadas para dispersar la señal transmitida por un ancho de banda más amplio. En IS-92 y cdma2000 los códigos de encriptación utilizados por una estación base particular se encuentran en un desplazamiento de fase fijo a partir de códigos de encriptación utilizados por otras estaciones base de manera que un receptor puede distinguir una estación base de otra. En W-CDMA se utilizan diferentes códigos de encriptación por cada estación base. "Cubrir" con un código de Walsh en IS-95 y cdma2000 es equivalente a "dispersar" con un código de OVSF en W-CDMA, y "dispersar" con la secuencia de PN en IS-95 y cdma2000 es equivalente a "encriptar" con una secuencia de encriptación en W-CDMA. La salida del modulador 214 se le proporciona a un transmisor 216 y se acondiciona para generar una señal modulada en avance adecuada para la transmisión, mediante una antena 218, por un canal de comunicaciones inalámbricas al WCD 104. Típicamente en un sistema de comunicaciones basado en CDMA, el transmisor 216 convierte los datos modulados en una o más señales análogas, amplifica, filtra y - 19 -modula en cuadratura la señala a transmitirse. En el WCD 104, la señal modulada enviada en avance se recibe por una antena 250 y se le proporciona a un receptor 252. El receptor 252 acondiciona la señal recibida y proporciona muestras de datos. Típicamente, el receptor 252 filtra, amplifica, subconvierte , y digitaliza la señal recibida en muestras de datos. La salida del receptor 252 se conecta a un demodulador 254 que procesa las muestras de datos para proporcionar símbolos recuperados. Para algunos sistemas de CDMA, el procesamiento por el demodulador 254 incluye: (1) agrupar las muestras de datos con el mismo código de agrupación utilizado para dispersar los datos en la estación base; (2) descubrir las muestras descubiertas para canalizar las señales piloto recibidas y de tráfico por sus canales respectivos; y (3) demodular coherentemente los datos canalizados con la señal piloto recuperada de la señal recibida. El demodulador 254 puede implementar un receptor de rastrillo que puede procesar múltiples instancias de señal de la señal recibida, como se describe a continuación. Un procesador 256 de datos de recepción - 20 -recibe y decodifica los símbolos provenientes del demodulador 254 para recuperar los datos de usuario específico y mensajes transmitidos por el enlace en avance. El procesamiento por el demodulador 254 y el procesador 256 de datos de recepción es complementario al realizado por el modulador 214 y el procesador 212 de datos de transmisión, respectivamente, en la estación base 102. Como se observa, en algunos sistemas de comunicaciones inalámbricas, se transmite una señal piloto junto con otros tipos de señales de datos de tráfico por el enlace en avance desde la estación base 102 hacia el WCD 104. Además, algunos sistemas de comunicaciones inalámbricas transmiten también una señal piloto por el enlace inverso proveniente de cada WCD activo 104 a la estación base 102. Las señales piloto transmitidas pueden utilizarse por un receptor para demodular coherentemente las diversas señales de datos de tráfico transmitidas junto con la señal piloto. En general, para generar la señal piloto en la estación base 102, los datos de piloto se cubren inicialmente con un código de - 21 -canalización particular utilizado para transmitir la piloto, y se dispersan adicionalment e con el código de encriptación . Para simplificar el procesamiento de señal tanto en la estación base 102 como el WCD 104, los sistemas de CDMA utilizan típicamente una secuencia de sólo ceros para los datos de piloto y un código de canalización de cero para el canal de piloto. En este caso, el piloto es efectivamente el código de encriptación asignado a la estación base. El -CDMA soporta un cierto número de diferentes canales de piloto. P imeramente, un canal piloto común (CPICH) puede generarse como se describe con anterioridad y se transmite por una antena de estación base primaria. También puede generarse un CPICH de diversidad como se describe con ante ioridad, excepto que los datos de piloto son diferentes a cero, es decir no una secuencia de sólo ceros, y se transmite por una antena de diversidad de la estación base 102. Además, uno o más CPICHs secundarios pueden transmitirse en una parte restringida del área de cobertura de la estación base 102, y cada CPICH secundario se genera utilizando un código - 22 -de canalización diferente a cero. La estación base 102 puede transmitir también una piloto dedicada a un usuario especifico utilizando el mismo código de canalización como el canal de datos del usuario. En este caso, los símbolos de piloto se multiplexan en tiempo con los símbolos de datos a ese usuario. El WCD 104 puede transmitir también una señal piloto por el enlace inverso, junto con sus señales de datos de tráfico-, a la estación base 102. Las técnicas descritas son aplicables para procesar las señales piloto por el enlace en avance, enlace inverso, así como también diferentes tipos de canales piloto como se describió anteriormente, y otros canales piloto que pudiesen transmitirse también en un sistema de comunicaciones inalámbricas. En el WCD 104, la señal piloto proveniente de la estación base 102 puede recuperarse al procesar una señal recibida de manera complementaria a la realizada en la estación base 102. El procesamiento en el WCD puede incluir: (1) condicionar y digitalizar la señal recibida para proporcionar muestras de datos; (2) agrupar las muestras de datos con el - 23 -código de encriptación en un desplazamiento de circuito integrado especifico, o fase, acoplar la instancia de trayectoria múltiple que se procesa; (3) descubrir las muestras agrupadas con el mismo código de canalización utilizado para cubrir la señal piloto en la estación base; y (4) multiplicar las muestras descubiertas con los datos de señal piloto conocidos y acumular las muestras resultantes durante un periodo de tiempo apropiado. En el ejemplo donde los datos de piloto son una secuencia de solo ceros y el código de canalización es cero, entonces el procesamiento para recuperar la señal piloto incluye agrupar las muestras de datos con el código de distorsión y acumular las muestras agrupadas sobre un múltiplo entero del largo del el código de canalización. Este procesamiento de señal complementaria recupera la señal piloto transmitida desde la estación base y elimina otras transmisiones por otros canales de datos de tráfico provenientes de esta y otras estaciones base La Figura 3 es un diagrama de bloques de una modalidad de un demodulador 254 que puede - 24 -utilizarse ara buscar instancias de señal fuertes, o trayectorias múltiples, en una señal recibida y para demodular una o más trayectorias múltiples de resistencia suficiente. Esta modalidad del demodulador 254 iitiplementa un receptor de rastrillo que incluye un cierto número de procesadores 310 de dedos, o dedos de demodulación, y un buscador 312, o elemento bus cador . Debido a la trayectoria múltiple y a otros fenómenos, una señal transmitida desde una estación base 102 a un WCD 104 puede recorrer múltiples trayectorias diferentes. La señal recibid en el WCD puede consecuentemente incluir un cierto número de instancias de trayectorias múltiples para señales transmitidas por una o más estaciones base. Típicamente, el buscador 312 se utiliza para buscar fuertes trayectorias múltiples en la señal recibida y proporcionar una indicación de la resistencia y temporización de cada trayectoria múltiple encontrada que cumpla con un conjunto de criterios. El receptor de rastrillo puede procesar múltiples instancias de señal encontradas por el buscador 312 asignando un procesador 310 de - 25 -dedos a fin de procesar cada instancia de trayectoria múltiple de interés. Típicamente, un procesador 310 de dedos se asigna, como se determina por el controlador 260, a una instancia de trayectoria múltiple con base en información de resistencia de señal de la instancia de trayectoria múltiple particular como se proporciona por el buscador 312. Como se muestra en la Figura 3, a las muestras complejas en fase y de cuadratura, IIN y QiN respectivamente, provenientes del receptor 352 se les proporciona un cierto número de procesadores de dedos 310a a 310z. En cada procesador 310 de dedos asignado para procesar una instancia de trayectoria múltiple particular, las muestras IiK y QIN se proporcionan a un agrupador 320 de PN, el cual recibe también el mismo código de distorsión que se utilizó para dispersar los datos en la estación base. El código de distorsión proporcionado al agrupador 320 de PN se genera de acuerdo con la norma de CDMA particular que se implementa y con un desplazamiento de circuito integrado particular, o fase, de la estación base a la cual se alineará el - 2 6 -desplazamiento de circuito integrado de la instancia de trayectoria múltiple que se procesa por ese procesador 310 de dedo. El agrupador 3 2 0 de PN puede realizar una multiplicación de números complejos de las muestras IIN y QIN con el código de distorsión y puede proporcionar las muestras complejas IDES y QDE S agrupadas- para descubrir los elementos 3 2 2 y 3 3 2 . El primer elemento 3 2 2 de descubrimiento descubre las muestras agrupadas con uno o más códigos de canalización (por ejemplo, códigos de Walsh o códigos de OVSF) utilizados para cubrir los datos, y genera muestras de datos descubiertas complejas. Las muestras de datos descubiertas se proporcionan después a un acumulador 3 2 4 de símbolos, que acumula las muestras sobre el largo del código de canalización para generar símbolos de datos descubiertos. El elemento 3 2 2 de descubrimiento y el acumulador 3 2 4 de símbolos forman efectivamente un primer ""canalizador" que recupera los datos transmitidos por un canal de tráfico particular. Los símbolos de datos descubiertos se le proporcionan después a un demodulador piloto 3 2 6 .
- 27 - Para muchos sistemas de CDMA el enlace en avance incluye una señal piloto que se transmite continuamente, en todo momento, o no continuamente, durante las porciones de una transmisión. Para recuperar la señal piloto transmitida, el segundo elemento 332 de descubrimiento descubre las muestras agrupadas con el código de canalización particular utilizado para cubrir la piloto en la estación base 102. El código de canalización es código de Walsh cero para IS-95 y cdma2000, y un código de OVSF de cero para algunos canales piloto en W-CDMA. Las muestras piloto descubiertas se le proporcionan después a un acumulador 334, el cual acumula conjuntos de muestras para proporcionar símbolos de piloto, xn . Cada conjunto incluye un cierto número de muestras para Nc circuitos integrados, lo cual representa un intervalo de tiempo de acumulación de piloto. El intervalo de tiempo de acumulación puede ser, por ejemplo, un múltiplo entero del largo del código de canalización utilizado para la señal piloto, un periodo completo de referencia de piloto si la señal piloto se transmite en ráfagas, o algún otro intervalo de tiempo. El - 28 -acumulador 334 de símbolos proporciona después los símbolos de piloto a un filtro de piloto 336. El elemento 332 de descubrimiento y el acumulador 334 de símbolos forman efectivamente un segundo canalizador que recupera la señal piloto transmitida por un canal piloto particular . El filtro 336 de piloto puede implementarse con diversos diseños de filtro, como se describe a continuación. En general, el filtro 336 de piloto filtra los símbolos de piloto recibida, xnr para proporcionar cálculos de señal piloto, ynr los cuales son cálculos de la respuesta del canal de comunicaciones mediante el cual viaja la instancia de trayectoria múltiple. El filtro 336 de piloto puede recibir también y utilizar los símbolos de datos descubiertos provenientes del acumulador 324 de símbolos a fin de proporcionar cálculos de piloto mejorados. Típicamente, el filtro 336 de piloto proporciona un cálculo de piloto para que cada símbolo de datos descubierto se demodule coherentemente. Los cálculos de piloto se le proporcionan a un demodulador 326 de piloto y se utilizan para demodular - 29 -coherentemente los símbolos de datos de tráfico descubiertos, y se le proporcionan también a un calculador 342 de calidad de señal que detecta la resistencia de la piloto recuperada. El demodulador 326 de piloto puede realizar la demodulación coherente de los símbolos de datos de tráfico descubiertos provenientes del acumulador 324 de símbolos con los cálculos de piloto provenientes del filtro 336 de piloto y proporciona símbolos demodulador a un combinador 340 de símbolos. La demodulación coherente puede alcanzarse al realizar un producto escalar y producto vectorial de los símbolos de datos descubiertos con los cálculos de piloto. Los productos escalar y vectorial realizan efecti amente una demodulación de fase de los datos y escalan también la salida resultante por la resistencia relativa de la piloto recuperada. Al escalar con la resistencia relativa de las pilotos recibidas, cada uno de los procesadores 310 de dedos pesan efectivamente las contribuciones provenientes de diferentes instancias de trayectoria múltiple de acuerdo con la calidad de las instancias de trayectoria múltiple para - 30 -una eficiente combinación. Consecuentemente, los productos escalar y vectorial realizan los roles dobles de proyección de fase y peso de señal que son características de un receptor de rastrillo coherente. El combinador 340 de símbolos recibe Combina coherentemente los símbolos demodulados provenientes de todos los procesadores 310 de dedos asignados para proporcionar símbolos recuperados para una transmisión de datos particular que se procesa por el receptor de rastrillo. Los símbolos recuperados se proporcionan después al elemento de procesamiento subsecuente, por ejemplo, el procesador 256 de datos de recepción (Figura 2) . El calculador 342 de calidad de señal puede calcular la energía de la piloto al: (1) elevar al cuadrado los componentes en fase y de cuadratura de los cálculos de piloto, Pi2 y PQ2, donde yn= Pi + J Q (2) sumar cada par de resultados elevados al cuadrado para generar una suma de cuadrados, ??2 + PQ2; o (3) acumular NM sumas de cuadrados para generar un valor correlacionado que es indicativo de la resistencia de la piloto recibida.
- 31 - Convencionalmente , un solo filtro de piloto con una respuesta específica se utiliza en cada procesador de dedo para filtrar los símbolos de piloto para proporcionar los cálculos de piloto. El filtro de piloto tiene un ancho de banda particular seleccionado para ser robusto por todas las condiciones de canal, y es un ancho de banda particular que se selecciona típicamente para proporcionar un rendimiento aceptable con base en algunas suposiciones para las condiciones de canal. Sin embargo, debido a que las condiciones de canal pueden variar con el transcurso el tiempo durante un WCD determinado y varían típicamente de WCD a WCD, utilizar filtros de piloto de especificación idéntica para todos los WCDs en todo momento proporciona un rendimiento sub-óptimo en muchas situaciones. Un aspecto de un dispositivo construido de acuerdo con la invención es proporcionar técnicas para mejorar el rendimiento del filtro de piloto al realizar el filtro "adaptable" a fin de operar diferentemente dependiendo de las condiciones de canal y proporcionar un cálculo mejorado de la respuesta del canal de comunicaciones con base - 32 -en la velocidad del CD móvil. Como se observa con anterioridad, una señal piloto transmitida puede degradarse por ruido en el canal de comunicaciones y puede distorsionarse adicionalmente por desvanecimiento debido al movimiento del WCD. Un filtro con un ancho de banda estrecho , o una constante de tiempo larga, es más eficaz para eliminar el ruido de canal, pero es menos eficaz para rastrear variaciones en la piloto recibida debido al desvanecimiento. Inve samente, un filtro con un ancho de banda amplio, o una constante de tiempo breve, es más eficaz para rastrear variaciones de señal debido al desvanecimiento, pero es menos eficaz para eliminar ruido de canal y permite consecuentemente una mayor cantidad de ruido de canal para pasar por el filtro. La Tabla 1 da una lista una relación general de respuestas de filtro que son propensos a proporcionar un rendimiento mejorado para diversas condiciones de canal. Las dos hileras de datos en' la Tabla 1 corresponden a diferentes velocidades de WCD, baja y alta, y las dos columnas de datos corresponden a - 33 -diferentes cantidades de ruido de canal, baja y alta. Cuando la velocidad de WCD es baja, se prefiere generalmente un filtro de ancho de banda estrecho porque las variaciones de señal debido al desvanecimiento son típicamente pequeñas, y un filtro de ancho de banda estrecho eliminará más del ruido de canal mientras aún es capaz de rastrear la variación de señal pequeña. Por otra parte, cuando la velocidad de WCD es alta y el ruido de canal es bajo, las variaciones de señal debido a desvanecimiento son típicamente grandes y se prefiere un filtro de ancho de banda amplio a pesar de que un filtro de ancho de banda amplio es menos eficaz para reducir el ruido de canal presente en la señal. Finalmente, cuando la velocidad de WCD y el ruido de canal son ambos altos, la respuesta de filtro que puede proporcionar un mejor rendimiento es dependiente de la cantidad de ruido de canal contra la cantidad de variaciones de señal debido al des anecimiento.
- 34 - Tabla 1
Los símbolos correspondientes a una señal piloto recibida pueden expresarse como: xn= ß? + nnr Ec . ( 1 ) donde las cantidades ¾/ ß?? Y -?? SOn valores complejos y: xn representa los símbolos de piloto, según se reciben en el WCD, ß? representa los símbolos de piloto recibidos en el WCD después de experimentar desvanecimiento debido al canal pero sin ningún ruido agregado, y nn representa el ruido total, lo cual incluye el ruido de canal, ruido de receptor, e interferencia proveniente de otras estaciones base y trayectorias múltiples. Debido a que la señal piloto transmitida tiene una amplitud y fase conocidas - 35 -y constantes, los símbolos de piloto recibidos en el WCD, xn, representan eficazmente la respuesta del canal de comunicaciones. Seria deseable implementar un filtro "óptimo", proporcionando consecuentemente el limite superior de rendimiento de filtro. Al analizar un diseño de filtro óptimo se supone que el desvanecimiento es de Rayleigh, de corto plazo y debido a factores de trayectoria múltiple, y que el ruido es ruido Gaussiano blanco aditivo (AWGN) . Además, se supone que el proceso de desvanecimiento y el AWGN son independientes uno de otro. La señal piloto recibida por la Ecuación (1) puede ref ormularse en términos de una ecuación vectorial como: x = _ + n_ Ec . ( 2 ) donde x es un vector de columna que tiene muestras del símbolo de piloto x (k) , ß_ es un vector de columna que tiene coeficientes de des anecimiento sucesivos en tiempo ß (k) donde k especifica una muestra de señal particular, y n_ es una media de ceros AWGN. Bajo las suposiciones, £ CN(Q,Rfi), donde R es la matriz de auto-correlación de desvanecimiento, y n=CN(0ro2I) siendo independientes las muestras - 36 -de ruido una de otra. Utilizando el modelo de observación lineal conocido y resolver para resultados de Error Medio de Mínimos cuadrados (MMSE) en:
La ecuación (3) ilustra que el mejor cálculo, u óptimo, del desvanecimiento de canal, ????, e cualquier momento es una combinación lineal ponderada de la x ( ) pasada asi como también de la futura observada. En otras palabras, un filtro FIR no causal infinito daría como resultado un cálculo óptimo para el canal. Los pesos para el filtro óptimo dependen de la auto-correlación de canal, ??ß, y la variación de ruido, o2. Nuevamente, bajo las suposiciones y con base en el modelo conocido de Clark, la función de auto-correlación normalizada del canal puede determinarse como: R (t)= Jo (2nfDT) Ec . (4) donde Jo es la función de Bessel de la primera clase de orden 0 y fD es el cambio de frecuencia de Doppler determinada por: fO= (v/c) fc Ec. (5) donde v es la velocidad del WCD móvil, c es la velocidad de la luz, y fc es la - 37 -frecuencia de portadora. Consecuentemente, como se ilustra, existe una correlación directa entre la velocidad del WCD móvil y el cálculo de filtro que se basa en los coeficientes de filtro. Típicamente, el filtro de piloto se implementará como una respuesta de impulsos finitos (FIR) o una respuesta de impulsos infinitos (IIR) . Aunque la implement ación de un filtro FIR no causal infinito puede no ser práctica, muchos sistemas de CDMA implementan filtros FIR con múltiples derivaciones. La Figura 4 es un diagrama de bloques de una modalidad de un filtro de piloto construido de acuerdo con la invención. Por ejemplo, el filtro de piloto ilustrado en la Figura 4 puede utilizarse para implementar el filtro 336 de piloto ilustrado en la Figura 3, e incluye un filtro FIR 410 acoplado a una unidad 420 de control. El filtro FIR 410 recibe y filtra los símbolos de piloto, xnr de acuerdo con una respuesta de filtro particular y proporciona los símbolos de piloto filtrados, yn. La respuesta particular del filtro FIR 410, y consecuentemente el ancho de banda, se determina por un conjunto de coeficientes, wok a - 38 -wN-ik, proporcionado por la unidad 420 de control . Dentro del filtro FIR 410, los símbolos de piloto recibidos, xn, se le proporcionan a un conjunto de elementos 412b a 412m de retraso acoplados en serie. Los símbolos piloto recibidos, xn, y las salidas de los elementos 412b a 412m de retraso se proporcionan respectivamente a los multiplicadores 414a a 414m, los cuales reciben también los coeficientes w0k a ws-ik respecti amente. Cada uno de los multiplicadores reciben el símbolo de piloto, o una versión retrasada del símbolo de piloto, y multiplica el símbolo de piloto con el coeficiente recibido y consecuentemente proporciona un símbolo escalado a un sumador 416. El sumador 416 agrega los símbolos agregados provenientes de todos los multiplicadores para proporcionar el símbolo de piloto filtrado, yn ¦ El símbolo piloto filtrado proveniente del filtro FIR 410 puede expresarse como : ?G-l Ec(.2) - 39 - Dentro de la unidad 420 de control un calculador 424 de potencia de ruido recibe y calcula la potencia de ruido en la señal recibida. La unidad 420 de control incluye también un calculador 426 de velocidad de WCD. En una modalidad, el calculador 426 de velocidad recibe una señal que indica la velocidad del WCD móvil, por ejemplo, proveniente de un receptor de sistema de posicionamiento global (GPS) integrado con el WCD móvil. En otra modalidad, el calculador 426 de velocidad recibe señales que indican la ubicación del WCD en un momento conocido, y recibiendo las ubicaciones de WCD en diferentes momentos, el calculador 426 de velocidad determina un cálculo de la velocidad del WCD. Las salidas del calculador 424 de potencia de ruido y el calculador 426 de velocidad se toman como entrada a una unidad 428 de selección de coeficiente. La unidad 428 de selección de coeficiente evalúa el cálculo de la potencia de ruido y el cálculo de la velocidad de WCD y determina un conjunto deseado de coeficientes a utilizarse por el filtro 410. La unidad selectora 420 de coeficientes entrega - 40 -como salida el conjunto deseado de coeficientes w0k a wN_ik hacia el filtro 410 y los respectivos multiplicadores 414a a 414m. La determinación de los coeficientes puede realizarse de muchas maneras diferentes. Por ejemplo, un conjunto de valores para, coeficientes puede predeterminarse y almacenarse en una tabla de consulta y, dependiendo de los cálculos de potencia de ruido y velocidad, un conjunto particular de coeficientes se entrega como salida hacia el filtro. Otro ejemplo de la determinación de los coeficientes seria utilizar los valores de los cálculos de potencia de ruido y velocidad a fin de calcular un conjunto de coeficientes para su uso por el filtro. Además, los coeficientes de filtro pueden seleccionarse con base en el cálculo de la velocidad del WCD sin referencia a un cálculo de potencia de ruido . En una modalidad, los coeficientes se determinan por el WCD móvil. En otra modalidad, el cálculo de la potencia de ruido y el cálculo de la velocidad del WCD se transfieren desde el WCD hacia otra ubicación en la infraestructura de red inalámbrica, donde se determinan los - 41 -coeficientes de filtro. Aún en otra modalidad, el cálculo de potencia de ruido se transfiere desde el WCD hacia otra ubicación en la infraestructura de red inalámbrica, y la velocidad del WCD se determina en la red. Por ejemplo, la velocidad del WCD puede determinarse en la red proveniente de mediciones realizadas con señales recibidas por la red que se transmitieron desde el WCD. Además, los coeficientes de filtro pueden seleccionarse con base en el cálculo de la velocidad del WCD sin referencia a un cálculo de potencia de ruido. Los coeficientes de filtro de piloto pueden utilizarse para ajusfar un filtro de piloto en el WCD o un filtro de piloto en la red inalámbrica, o ambos. Por ejemplo, el WCD puede determinar los coeficientes de piloto y ajusta su propio filtro de piloto o el WCD puede transmitir los coeficientes de piloto a la "red donde se ajusta un filtro de piloto, o ambos. Además, la red puede determinar los coeficientes de filtro de piloto y ajustar un filtro de piloto en la red, o transmitir los coeficientes al WCD donde un filtro de piloto se ajusta, o ambos. Los coeficientes de filtro de piloto - 42 -pueden ser también diferentes para el WCD y la red. Por ejemplo, puede determinarse un conjunto de coeficientes para su uso en un filtro de piloto de WCD y un conjunto diferente de coeficientes determinados para su uso en un filtro de piloto en la red. La Figura 5 es un diagrama de bloques de otra modalidad de un filtro de piloto construido de acuerdo con la invención. El filtro de piloto ilustrado en la Figura 5 puede utilizarse para implementar el filtro de piloto 336 en la Figura 3. Como se ilustra en la Figura 5, el filtro 336 de piloto incluye un banco de filtros 510a a 510n. Cada filtro 510 puede implementarse como un filtro FIR o IIR, o alguna otra estructura de filtros . Los filtros 510a a 510n pueden ser diferentes tipos de filtros, por ejemplo, algunos de ellos pueden ser filtros FIR y otros IIR mientras que otros son de algún otro tipo de filtro, y los diferentes tipos de filtros pueden encontrarse en cualquier combinación deseada. Además, cada uno de los filtros 510a a 510n puede tener una respuesta o ancho de banda diferente asociado con ella.
- 43 - Cada filtro 510a a 510n. recibe y filtra los símbolos de piloto xn y proporciona símbolos de piloto filtrados yn2 a ynN a un selector 512. El selector 512 proporciona después los símbolos de piloto filtrados provenientes del filtro específico que tiene el mejor rendimiento, o deseado, según se selecciona por el controlador 516. El controlador 516 recibe cálculos de la potencia de ruido provenientes del calculador 424 de potencia de ruido, y cálculos de la velocidad del WCD provenientes del calculador 426 de velocidad. Con base en los valores del cálculo de ruido y el cálculo de velocidad, el controlador 516 seleccionará la salida de filtro deseada. En otra modalidad, el ' controlador selecciona los coeficientes de filtro deseados con base en el cálculo de velocidad sin referencia a un cálculo de potencia de ruido. La Figura 6 es un diagrama de flujo que ilustra una técnica para adaptar un filtro de piloto de acuerdo con la invención. El flujo inicia en el bloque 610. En el bloque 612 los símbolos de piloto son recibidos. El flujo continúa después al bloque 614 donde se determina un cálculo de la potencia de ruido de - 44 -las señales recibidas. Después, en el bloque 616, se realiza un cálculo de la velocidad del CD. Como se describió con anterioridad, el cálculo de la velocidad del WCD puede proporcionarse por un dispositivo, tal como un receptor de GPS integrado con el WCD, o el WCD puede determinar su velocidad, por ejemplo, determinando su ubicación en diversos momentos y calculando su velocidad, o la velocidad de WCD puede determinarse en la infraestructura de red inalámbrica . El flujo continúa al bloque 618 donde, utilizando el cálculo de la potencia de ruido y el cálculo de la velocidad del WCD, se determina un conjunto de coeficientes de filtro. En el bloque 620 se utiliza el conjunto de coeficientes deseados para ajustar la respuesta de filtro. Como se describió, en una modalidad, los coeficientes se predeterminan y almacenan, por ejemplo, en una tabla de consulta. En otra modalidad, los coeficientes se determinan por el WCD en respuesta a los cálculos de la potencia de ruido y la velocidad de los WCDs móviles . Aún en otra modalidad, el cálculo de la potencia de ruido y el cálculo del WCD se transfieren - 45 -desde el CD hacia otra ubicación en la infraestructura de red inalámbrica donde los coeficientes de filtro se determinan y se transfieren de regreso al WCD. Aún en otra modalidad, el cálculo de potencia de ruido se transfiere desde el WCD hacia otra ubicación en la red inalámbrica y la red recibe, o calcula, la velocidad del WCD. Por ejemplo, la velocidad del WCD puede determinarse a partir de mediciones realizadas tras la señal recibida por la red que fueron transmitidos desde el WCD. Además, los coeficientes de filtro pueden seleccionarse con base en el cálculo de la velocidad del WCD sin referencia a un cálculo de potencia de ruido. La descripción anterior detalla algunas modalidades de la invención. Sin embargo, debe apreciarse que no importa cuán detallado aparezca lo anterior, la invención puede incorporarse ' en otras formas especificas sin aislarse de su espíritu o características esenciales. Las modalidades descritas deben considerarse en todos aspectos solamente como ilustrativas y no restrictivas y el alcance de la invención es, por ende, indicado por las - 46 -reivindicaciones anexas en lugar de la descripción anterior. Todos los cambios los cuales vienen con el significado y rango de equivalencia de las reivindicaciones deben contenerse dentro de su alcance.