CAMPO DA INVENÇÃO
[0001] Esta invenção diz respeito a um aparelho e a um método de coagendamento de transmissões de equipamento de usuário. A invenção é aplicável no uso em redes sem fios e, mais particularmente, no uso em estações bases de redes sem fios.
FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO
[0002] Em redes sem fios, é dada atenção à agendamento de transmissões no domínio tanto de tempo quanto de frequência de equipamentos de usuário (UEs) a estações bases. Se os UEs estiverem localizados espacialmente próximos e houver uma significativa sobreposição no tempo e na frequência nos quais as transmissões em enlace ascendente provenientes dos UEs são enviadas a uma estação base, haverá interferência entre as transmissões dos UEs. Esta interferência pode significar que a quantidade de informação por surto de transmissão a partir de cada UE que pode ser decodificada com sucesso é pequena (isto é, pode ser necessário escolher um alfabeto de modulação de baixa ordem).
[0003] Convencionalmente, para superar esta deficiência, redes atribuem a cada UE que transmite a uma estação base um diferente bloco de recurso de frequência temporal no qual se realiza a transmissão. Já que, agora, os UEs em uma célula não interferem uns com os outros, cada um deles pode transmitir mais informação por surto de transmissão (por exemplo, pela escolha de um alfabeto de modulação de ordem superior).
[0004] Entretanto, a atribuição de blocos de recurso de frequência temporal separados (não compartilhados) limita o recurso alocado em um surto de transmissão do UE, já que o recurso total na mídia sem fios é, no geral, igualmente compartilhado entre os usuários.
[0005] Uma técnica que é usada para tornar mais eficiente o uso do recurso disponível envolve o coagendamento de pares de UEs no mesmo bloco de recurso de frequência temporal. Nesta técnica, UEs são coagendados somente quando os sinais dos UEs forem considerados como suficientemente segregados espacialmente. Entretanto, quando o coagendamento for implementado desta maneira, interferência residual ainda pode ocorrer no receptor, por exemplo, devido a qualquer sobreposição restante entre os sinais do UE, reduzindo a quantidade de informação por surto de transmissão proveniente de cada UE que pode ser decodificada com sucesso. A invenção aqui descrita diz respeito a técnicas para selecionar de forma ideal UEs para cotransmissão de maneira tal que qualquer interferência residual restante seja minimizada.
SUMÁRIO DA INVENÇÃO
[0006] De acordo com um aspecto da invenção, é provido um método de seleção de equipamentos de usuário para coagendamento em uma rede sem fios, a rede sem fios incluindo um receptor que inclui uma pluralidade de antenas e uma pluralidade de equipamentos de usuário, cada equipamento de usuário incluindo uma antena, o método compreendendo determinar uma característica para cada transmissão de um equipamento de usuário ao receptor, comparar a característica da transmissão de cada equipamento de usuário com a característica da transmissão de outro equipamento de usuário para determinar a ortogonalidade das características, e selecionar um par de equipamentos de usuário com a maior ortogonalidade para transmissão simultânea. Pela determinação da ortogonalidade das características, os equipamentos de usuário que são menos prováveis de ocasionar interferência podem ser identificados e coagendados.
[0007] Opcionalmente, a característica pode ser o vetor de direção para a transmissão do equipamento de usuário que habilita que os UEs com as maiores separações espaciais sejam identificados. A ortogonalidade pode ser calculada usando uma transposição conjugada da característica.
[0008] Preferivelmente, os UEs para coagendamento estão transmitindo através de um canal em que a mudança de fase e a amplitude de tom durante uma transmissão são substancialmente consistentes. Isto significa que há mínima mudança nas características da transmissão durante a transmissão e, portanto, as interações entre as transmissões do UE são relativamente constantes.
[0009] Preferivelmente, cada par de equipamentos de usuário adicional é coagendado em níveis decrescentes de ortogonalidade. Isto significa que os pares de equipamentos de usuário são coagendados na ordem inversa à qual é mais provável que eles ocasionem interferência.
[00010] Adicionalmente, é preferível que cada par de equipamentos de usuário seja coagendado somente se o fator de ortogonalidade estiver abaixo de um limiar, já que isto significa que somente transmissões com interferência suficientemente baixa entre elas são coagendadas. Preferivelmente, o fator de ortogonalidade é um fator medido entre 0 e 1, e um fator de ortogonalidade igual a zero significa que as transmissões são completamente ortogonais e um fator de ortogonalidade igual a um significa que as transmissões são colineares.
[00011] Opcionalmente, um fator de ortogonalidade modificado pode ser calculado pela multiplicação do fator de ortogonalidade por um fator de modificação. O fator de modificação pode ser, por exemplo, a maior SINR da SINR para cada equipamento de usuário no par de equipamentos de usuário, Log10 (SINRMAX), ou a maior função da SINR para cada equipamento de usuário no par de equipamentos de usuário. Isto impede que um sinal ruidoso seja coagendado e reduz a probabilidade de interferência entre as transmissões dos dois equipamentos de usuário. Um fator adicional também pode ser introduzido para favorecer o agendamento de equipamentos de usuário com SINR quase igual. Um exemplo deste fator adicional será a razão da SINRMAX por SINRMIN.
[00012] O método pode incluir as etapas adicionais de determinar o rendimento para os equipamentos de usuário e, se o rendimento combinado for menor que um limiar, agendar separadamente os equipamentos de usuário. Um exemplo do limite será um limiar igual ao rendimento quando as duas transmissões de equipamento de usuário forem agendadas individualmente.
[00013] O rendimento para cada equipamento de usuário individualmente e o rendimento para cada par de equipamentos de usuário combinado podem ser calculados, e o equipamento de usuário ou o par de equipamentos de usuário com o rendimento mais alto pode ser agendado primeiro. Isto habilita que a capacidade do canal seja usada até o seu máximo grau.
[00014] De acordo com outro aspecto da invenção, é provido um agendador em enlace ascendente para coagendar equipamentos de usuário em uma rede sem fios que inclui uma entrada para receber uma característica da transmissão de um equipamento de usuário, um comparador para comparar a característica da transmissão de cada equipamento de usuário para determinar uma ortogonalidade das características e um processador para selecionar um par de equipamentos de usuário com a maior ortogonalidade para transmissão simultânea.
[00015] Opcionalmente, a característica pode ser o vetor de direção para uma transmissão proveniente do equipamento de usuário recebida na estação base.
[00016] O agendador em enlace ascendente pode incluir adicionalmente um seletor de canal para selecionar um canal em que a mudança de fase e a amplitude de tom durante uma transmissão são substancialmente consistentes através das dimensões tanto de tempo quanto de frequência. Os equipamentos de usuário que formam um grupo a partir do qual equipamentos de usuário são coagendados são selecionados a partir de equipamentos de usuário que podem transmitir através do canal.
[00017] O fator de ortogonalidade modificado pode ser a característica x mais alta SINR da SINR para cada equipamento de usuário no par de equipamentos de usuário.
[00018] Preferivelmente, o processador calcula o rendimento para cada equipamento de usuário individualmente e o rendimento para cada par de equipamentos de usuário combinado, e seleciona a abordagem que maximizará o rendimento. Por exemplo, isto pode ser alcançado pelo coagendamento do equipamento de usuário ou do par de equipamentos de usuário com o rendimento mais alto primeiro. Pares de equipamento de usuário ou equipamento de usuário individual adicionais são coagendados em níveis decrescentes de rendimento.
[00019] De acordo com um aspecto adicional da invenção, é provida uma estação base que inclui um agendador em enlace ascendente para coagendar equipamentos de usuário em uma rede sem fios, que inclui um receptor para receber uma transmissão a partir de um equipamento de usuário, e um agendador em enlace ascendente, que inclui um comparador para comparar uma característica de transmissão da transmissão a partir de cada equipamento de usuário para determinar uma ortogonalidade das características, e um processador para selecionar um par de equipamentos de usuário com a maior ortogonalidade para transmissão simultânea.
[00020] De acordo com um ainda outro aspecto da invenção, é provido um produto de programa de computador que inclui uma mídia utilizável em computador com lógica de programa de computador armazenada em si para habilitar um agendador em enlace ascendente a: receber uma característica para cada transmissão de um equipamento de usuário a um receptor, comparar a característica da transmissão de cada equipamento de usuário com a característica da transmissão de outro equipamento de usuário para determinar a ortogonalidade das características e selecionar um par de equipamentos de usuário com a maior ortogonalidade para transmissão simultânea entre os equipamentos de usuário e o receptor.
DESCRIÇÃO RESUMIDA DOS DESENHOS
[00021] Outros aspectos e características da presente invenção ficarão aparentes aos versados na técnica mediante revisão da seguinte descrição das modalidades específicas da invenção em conjunto com os desenhos anexos. A figura 1 ilustra uma célula em uma rede sem fios na qual a presente invenção pode ser implementada; a figura 2 ilustra um receptor e equipamentos de usuário nos quais a invenção pode ser implementada; a figura 3 é um fluxograma de um método de coagendamento de UEs em uma rede sem fios; e as figuras 4 e 5 são fluxogramas de métodos alternativos de coagendamento de UEs em uma rede sem fios.
DESCRIÇÃO DETALHADA DAS MODALIDADES PREFERIDAS
[00022] A figura 1 ilustra uma célula 2 em uma rede na qual a presente invenção pode ser implementada. Preferivelmente, a invenção é uma rede OFDM que inclui múltiplos UEs 4 e uma estação receptora 6. Os UEs 4 têm antenas individuais e uma estação receptora 6, tal como uma estação base, tem duas antenas receptoras, da forma ilustrada na figura 2.
[00023] A estação base 6 inclui um agendador em enlace ascendente para agendar transmissões em enlace ascendente dos UEs 4 à estação base 6. O agendador em enlace ascendente determina qual bloco de recurso de frequência temporal um UE 4 pode usar para transmitir dados. Na presente invenção, o agendador em enlace ascendente é adicionalmente arranjado para determinar se dois ou mais UEs 4 podem transmitir simultaneamente em um único intervalo de tempo de um canal da enlace ascendente sem ocasionar significativa degradação nos sinais provenientes dos UEs 4.
[00024] Primeiramente, da forma ilustrada na etapa 10 da figura 3, o agendador em enlace ascendente seleciona um canal no qual coagendamento pode ser aplicado. O canal selecionado pode ser qualquer grupo de tons através dos quais a mudança de fase e a amplitude de um tom são substancialmente consistentes em dimensões tanto de tempo quanto de frequência durante uma transmissão. Uma vez que o canal foi determinado, os UEs que podem transmitir no canal podem ser identificados, da forma ilustrada na etapa 12.
[00025] Uma vez que os UEs foram identificados, os tons pilotos para cada um dos UEs no grupo são analisados para estimar os vetores de direção para cada um dos UEs, da forma ilustrada na etapa 14. Os tons pilotos podem ser provenientes de transmissões em enlace ascendente recentes a partir daquele UE, ou provenientes de 'surtos de sondagem' em enlace ascendente especialmente agendados. Qualquer método de estimativa de canal adequado pode ser usado para estimar os vetores de direção para cada um dos UEs.
[00026] Para cada UE que transmite de uma única antena a uma estação base com duas antenas, a transmissão do UE terá um vetor de direção. O vetor de direção, que inclui um único (complexo) elemento para cada antena, é representado como:
[00027] Assim, para a simples implementação em um canal com dois equipamentos de usuário, UE1 e UE2, os vetores de antena H1 e H2 para cada um do UE1 e UE2 são, respectivamente:
[00028] Uma vez que os vetores de direção para cada UE foram determinados, na etapa 14, um fator de ortogonalidade entre os vetores de direção do UE1 e do UE2 é calculado, na etapa 16, usando a transposição conjugada:
em que H1H = (a - jb, c - jd)
[00029] Uma vez que o fator de ortogonalidade foi determinado, o agendador em enlace ascendente pode determinar se o fator de ortogonalidade está abaixo de um limiar pré-determinado, da forma ilustrada na etapa 18. Se o fator de ortogonalidade estiver abaixo do limite, então, as transmissões pelos dois UEs podem ser coagendadas da forma ilustrada na etapa 20. Entretanto, se o fator de ortogonalidade estiver acima do limite, então, as transmissões pelos dois UEs interferirão uma na outra muito enormemente e, em vez disto, os UEs são agendados individualmente, da forma ilustrada na etapa 22.
[00030] Versados na técnica entendem que qualquer outra equação adequada pode ser usada para determinar um fator de ortogonalidade, e o fator de ortogonalidade é uma representação da ortogonalidade das transmissões de dois UEs.
[00031] Quando houver mais de dois UEs no canal que é selecionado na etapa 10, então, uma comparação similar pode ser feita entre cada par dos UEs em um grupo de UEs no canal. A comparação determina qual par de UEs tem o mais baixo fator de ortogonalidade e, portanto, qual par de UEs no grupo é mais adequado para coagendamento. Por exemplo, quando houver cinco UEs transmitindo no canal determinado para a estação base com os seguintes vetores de direção:
[00032] Então, os fatores de ortogonalidade entre cada par de UEs são calculados usando a transposição conjugada da forma descrita previamente, gerando uma matriz do fator de ortogonalidade:
[00033] Como se pode ver, o fator de ortogonalidade entre UEs 2 e 4 é o mais baixo em 0,127. Assim, o agendador em enlace ascendente coagenda as transmissões dos UEs 2 e 4. Então, os UEs 2 e 4 são removidos do grupo de UEs que são considerados pelo agendador em enlace ascendente para coagendamento.
[00034] O mais baixo fator de ortogonalidade entre os UEs restantes, UEs 1, 3 e 5, está entre o UE 1 e o UE 5. Portanto, o agendador em enlace ascendente coagenda as transmissões do UE 1 e do UE 5. Os UEs 1 e 5 também são removidos de consideração adicional para coagendamento. O UE 3 não é coagendado com nenhum outro UE e, portanto, é atribuído com seu próprio registro de tempo.
[00035] Opcionalmente, o agendador em enlace ascendente pode aplicar um limiar no fator de ortogonalidade e impedir que um par de UEs com um fator de ortogonalidade acima de um limiar seja coagendado. Por exemplo, no exemplo exposto em relação a cinco UEs, o limite pode ser definido em 0,5. Se o limite for definido neste nível, então, o agendador em enlace ascendente não coagendará o UE 1 e o UE 5 já que seus fatores de ortogonalidade (0,53) estão acima do limite. Neste caso, o agendador em enlace ascendente coagenda os UEs 2 e 4, já que seus fatores de ortogonalidade estão abaixo do limite, e os UEs 1, 3 e 5 são agendados separadamente.
[00036] Opcionalmente, o fator de ortogonalidade pode ser modificado para levar em consideração outros fatores. Por exemplo, a SINR (Razão de Sinal por Interferência mais Ruído) pode ser considerada. Isto é em virtude de, se houver um sinal com uma alta SINR, ser vantajoso usar uma modulação de alta ordem, que pode ser vulnerável a interferência de um usuário coagendado. Um método para levar em consideração a SINR é agora descrito em relação à figura 4.
[00037] O método é idêntico àquele descrito previamente em relação à figura 3, exceto em que, depois de calcular o fator de ortogonalidade para um par de UEs na etapa 16, o fator de ortogonalidade é multiplicado pela maior SINR de cada um dos dois UEs usados para calcular a ortogonalidade da forma ilustrada na etapa 24. O fator de ortogonalidade x mais alta SINR para cada par de UEs no grupo de UEs que transmite no canal são comparados. O par de UEs com o mais baixo OF x SINR é coagendado da forma ilustrada na etapa 28. Pares de UEs adicionais são coagendados por comparar este OF x SINR dos pares de UEs restantes, até que todos os pares de UEs sejam coagendados.
[00038] Diferente da multiplicação do fator de ortogonalidade pela SINR, o fator de ortogonalidade pode ser multiplicado por uma função da mais alta SINR que pertence a um dos UEs. Um exemplo de uma função como esta é Log10(SINRMAX), embora versados na técnica entendam que qualquer função adequada possa ser usada.
[00039] Opcionalmente, um limiar pode ser definido de forma que, se o fator de ortogonalidade multiplicado pela máxima SINR estiver acima de um limiar, o UE com a máxima SINR não seja coagendado com outro UE. Alternativamente, a SINR para cada UE pode ser determinada e a SINR para cada UE, então, comparada com uma SINR limite. Para qualquer UE em que a SINR é maior que a SINR limite, o agendador em enlace ascendente determina que o UE não deva ser coagendado com nenhum outro UE e agenda o UE unicamente. Para os UEs em que a SINR está abaixo de um limiar, os fatores de ortogonalidade são determinados e transmissões coagendadas da forma descrita em relação à figura 2.
[00040] Fatores alternativos podem ser considerados em vez da SINR, ou além dela. Por exemplo, o rendimento do par de UEs.
[00041] Em uma modalidade alternativa da presente invenção, o agendador em enlace ascendente pode determinar se coagenda UEs usando o método ilustrado na figura 5. Da forma discutida em relação à figura 2, o canal é determinado (não mostrado) e um agrupamento de UEs que transmite dados no canal também é determinado, etapa 30.
[00042] Para cada par de usuários, o erro médio quadrático mínimo (MMSE) das transmissões dos UEs é computado pela combinação da definição de peso da forma ilustrada na etapa 34. Usando as definições de peso do MMSE, a potencial SINR para cada usuário pode ser calculada da forma determinada na etapa 36. Então, o rendimento das transmissões combinadas dos dois UEs pode ser determinado como na etapa 38. O rendimento pode ser calculado usando um método Shannon ou conjunto de código de modulação (MCS) ou qualquer outro método adequado.
[00043] Ao mesmo tempo, o rendimento para cada UE individual também é calculado, etapa 40. Este rendimento pode ser calculado usando qualquer método adequado.
[00044] Os rendimentos de cada UE individual e de cada par de UEs são comparados, e o UE ou o par de UEs com o rendimento mais alto são agendados primeiro, etapa 42. Então, este UE ou par de UEs são removidos do agrupamento de UEs que devem ser agendados, e o processo é repetido até que todos os UEs sejam agendados tanto individualmente quanto em combinação com outro UE, etapa 44.
[00045] Qualquer técnica adequada pode ser usada para separar as transmissões coagendadas de dois equipamentos de usuário, por exemplo, em vez do MMSE, uma abordagem SIC (cancelamento de interferência sucessiva) pode ser usada. Adicionalmente, quaisquer critérios alternativos diferentes do rendimento podem ser usados para determinar quais UEs são agendados. Por exemplo, o rendimento igual (EQT) para cada usuário pode ser calculado e, então, comparado.
[00046] Adicionalmente, o agendador em enlace ascendente pode coagendar somente UEs em que o rendimento total das transmissões coagendadas dos UEs está abaixo de um limiar. Alternativamente, o fator de ortogonalidade para cada par de UEs pode ser determinado e usado para determinar se coagenda os UEs no par ou se eles não devem ser coagendados.
[00047] Como antes, a comparação de UEs e pares de UEs continua até que todos os usuários tenham sido agendados.
[00048] É preferível que o tempo constante de agendamento para os UEs seja um período de tempo mais curto que o tempo constante da mudança do Desvanecimento em Pequena Escala (SSF) do canal. Portanto, é preferível que os UEs que são coagendados sejam nômades ou fixos, de maneira tal que mudanças devidas ao SSF sejam lentas, devido aos baixos níveis de espalhamento Doppler. O agendador em enlace ascendente pode ser configurado para determinar se o UE é móvel, por exemplo, um telefone celular, ou nômade ou fixo, tal como um computador portátil.
[00049] O coagendamento pode ser aplicado em uma ou mais bandas em um canal de transmissão. Fora destas bandas, UEs são agendados de uma maneira convencional. Qualquer outro método adequado para calcular ortogonalidade pode ser usado.
[00050] Qualquer um dos métodos pode ser aplicado em uma rede ou parte de uma rede com uma estação receptora e múltiplas estações transmissoras, em que a estação receptora tem um número de antenas maior ou igual, se comparado com o número total de antenas transmissoras do UE, para os UEs que podem ser coagendados no mesmo bloco de recurso de frequência temporal.