BR112013004715B1

BR112013004715B1 - Método e arranjo para controle de polarização em um sistema de comunicação

Info

Publication number: BR112013004715B1
Application number: BR112013004715-1A
Authority: BR
Inventors: Henrik Asplund; Bo Hagerman; Fredrik Ovesjo; Andres Reial
Original assignee: Telefonaktiebolaget Lm Ericsson (Publ)
Priority date: 2010-10-05
Filing date: 2011-02-03
Publication date: 2021-12-07
Also published as: MY166622A; PT2625795T; CN103141035B; MX2013002516A; PL2625795T3; HUE032147T2; DK2625795T3; ES2606582T3; CN103141035A; BR112013004715A2; WO2012045482A1; EP2625795A1; EP2625795B1

Abstract

método e arranjo para controle de polarização em um sistema de comunicação. a presente invenção refere-se ao controle de estado de polarização de sinais a serem transmitidos de um nó de estação de base de rádio capacidade mimo para uma pluralidade de equipamentos de usuário, em que o nó de estação de base rádio compreende uma unidade precodificadora que conecta uma primeira e uma segunda porta de antena virtual em respectivamente uma primeira e uma segunda porta de antena de transmissão por meio das etapas de controlar (s10) uma fase relativa entre sinais de transmissão a partir de uma primeira e de uma segunda porta de antena de transmissão para proporcionar um par predeterminado de estados de polarização ortogonal para sinais transmitidos nas primeira e segunda portas de antena virtual, e intercambiar (s20) os estados de polarização da primeira e da segunda porta de antena virtual para proporcionar sinais polarizados com estados de polarização alternantes.

Description

CAMPO TÉCNICO

[001] A presente invenção refere-se a sistemas de comunicação em geral e especificamente a controle de estado de polarização para sinais de transmissão em tais sistemas.

FUNDAMENTOS

[002] A introdução de capacidades MIMO nas redes WCDMA/HSPA existentes é uma etapa importante na evolução da tecnologia com vistas a uma maior eficiência espectral e taxa de bits. Com MIMO pelo menos duas antenas de transmissão são necessárias dentro de uma mesma célula. Entretanto, a introdução de uma segunda porta de antena de transmissão possui uma influência negativa para o legado de equipamento de usuário (UE) para o qual os sinais transmitidos na segunda porta de antena irão aparecer como uma interferência, conforme ilustrado na FIG. 1. Idealmente, tendo em vista que os sinais de porta de segunda antena, tais como S-CPIH e as correntes MIMO, são transmitidas com códigos de canalização que são ortogonais àqueles utilizados para os usuários legado, esta interferência será totalmente ortogonal e, portanto, completamente suprimida. Entretanto, a ortogonalidade dos códigos é apenas garantida quando os códigos são transmitidos sobre canais não dispersivos, o que normalmente não é o caso. Mesmo um receptor MMSE do estado da arte não será capaz de suprimir totalmente esta interferência. Então, a presença de um piloto S-CPICH ou tráfego MIMO na célula pode ter consequências negativas para a qualidade da comunicação percebida para um UE que é a informação de demodulação apenas para porta 1 de antena, referida a seguir como um usuário de legado.

[003] O documento de patente US2007/268193 refere-se a um dispositivo de antena para estação radio base em um sistema de telefonia celular que compreende uma primeira e uma segunda conexão de entrada de dados para uma primeira e uma segunda corrente de dados, e um primeiro e um segundo formador de polarização, um para cada corrente de dados. O dispositivo também inclui uma primeira e uma segunda antena de uma respectiva polarização e com um respectivo amplificador. Além disso, o dispositivo inclui um primeiro e um segundo combinador para permitir combinar as saídas de dados de cada formador de polarização conforme admite dados de cada uma das antenas.

[004] Portanto, há uma necessidade de serem proporcionados métodos e arranjos para redução da interferência para equipamentos de usuários de legado em um sistema de comunicação capaz MIMO.

SUMÁRIO

[005] É um objetivo da presente invenção obviar algumas das desvantagens acima e proporcionar uma estação rádio base melhorada.

[006] Um outro aspecto da presente invenção refere-se a um método de controle de estado de polarização de sinais a serem transmitidos de um nó de estação rádio base capaz para uma pluralidade de equipamentos de usuário, cujo nó de estação radio base compreende uma unidade precodificadora que conecta em uma primeira e uma segunda porta de antena virtual em relação a uma primeira e a uma segunda porta de antena de transmissão. O método inclui controlar uma segunda fase relativa entre os sinais transmitidos da primeira porta de antena de transmissão e a segunda porta de antena de transmissão para proporcionar um par predeterminado de estados de polarização ortogonal para sinais transmitidos nas primeira e segunda portas de antena virtual, e para intercambiar os estados de polarização das primeira e segunda portas de antena virtual, para proporcionar sinais polarizados transmitidos com estados alternativos de polarização.

[007] Um segundo aspecto da presente invenção refere-se a um nó de estação rádio base capaz MIMO compreendendo uma unidade precodificadora conectada a uma primeira e a uma segunda porta de antena virtual em uma respectiva primeira e segunda porta de antena de transmissão para transmitir sinais a uma pluralidade de equipamento de usuário. O nó de estação radio base também compreende um controlador configurado para controlar uma fase relativa entre os sinais transmitidos da primeira porta de antena de transmissão e da segunda porta de antena de transmissão par proporcionar um par predeterminado de estados de polarização ortogonal para sinais transmitidos nas primeira e segunda portas de antena virtual. Além disso, o nó de estação radio base compreende um comutador de polarização configurado para intercambiar os estados de polarização das primeira e segunda portas de antena, para proporcionar sinais polarizados com estados de polarização alternados.

[008] Uma vantagem da presente invenção é que a utilização de uma polarização vertical ou uma polarização horizontal para porta (1) de antena virtual irá resultar em uma certa supressão da interferência que um UE legado experimenta para transmissões em porta (2) de antena. O ganho prático desta supressão é esperado ser da ordem de 1-2dB. A invenção pode então ser utilizada para facilitar a introdução de capacidade MIMO na rede HSPA, sendo as consequências negativas para UE legado podem assim ser reduzidas.

[009] Uma outra vantagem proporcionada pela invenção é também permitir a coordenação da polarização de transmissão entre células, que pode proporcionar outros ganhos na supressão de interferência inter-células.

BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS

[0010] A presente invenção, bem como outros objetivos e vantagens poderão ser melhor entendidas fazendo-se referência à descrição a seguir tomada conjuntamente às figuras apensas, as quais: A Figura 1 ilustra esquematicamente um sistema em que as modalidades da presente descrição podem ser proporcionadas; A Figura 2 ilustra um fluxograma esquemático de uma modalidade de um método de acordo com a presente invenção; A Figura 3 ilustra esquematicamente uma modalidade de método de acordo com a presente invenção; A Figura 4 ilustra esquematicamente uma modalidade de um nó de estação radio base de acordo com a presente invenção; A Figura 5 ilustra esquematicamente um nó de estação radio base já conhecido; A Figura 6 ilustra esquematicamente uma modalidade de nó de acordo com a presente descrição; A Figura 7 ilustra uma rede de comunicação geral em que as modalidades da presente invenção podem ser proporcionadas.

ABREVIAÇÕES

[0011 ] CQI - Indicador de Qualidade de Canal HP - Polarização Horizontal HSPA - Acesso de Pacote de Alta Velocidade HS-PDSCH - Canal Compartilhado de Downlink Físico de Alta Velocidade LHCP - Polarização Circular de Mão Esquerda MIMO - Múltiplas Entradas Múltiplas Saídas ("Multiple lnput Multiple Output") P-CPICH - Canal Piloto Primário-Comum RBS - Estação Radio Base RHCP - Polarização Circular de Mão Direita RNC - Controlador de Rede de Rádio S-CPICH - Canal Piloto Comum Secundário UE - Equipamento de Usuário VP - Polarização Vertical WCDMA - Acesso Múltiplo por Divisão de Código de Banda Larga

DESCRIÇÃO DETALHADA

[0012] Por meio das figuras proporcionadas, os mesmos numerais de referência são utilizados para elementos similares ou correspondentes. Apesar de a presente descrição principalmente tratar e descrever os casos de estados de polarização vertical e horizontal, a mesma metodologia pode ser aplicada a outros estados de polarização ortogonal bem como sem divergir do objetivo principal da descrição.

[0013] Um desenvolvimento recente para equilibrar potência entre amplificadores de potência associados com cada uma das duas antenas de transmissão em equipamento de capacidade MIMO em sistemas WCDMA/HSPA, e para permitir UE legado se beneficiar da potência disponível total envolve a introdução de um precodificador comum (ver Figura 5). O precodificador distribui cada sinal a ser transmitido com amplitude igual nos dois amplificadores de potência. Quando utilizado em combinação com uma antena de transmissão polarizada, esta irá resultar em uma polarização transmitida que é uma combinação linear das duas polarizações de antena. Uma mudança de fase entre os dois ramos de antena, se ocorrer nos transmissores, nos alimentadores, ou nas antenas, irá afetar a polarização final que é transmitida. Como um exemplo, para uma antena polarizada +45/-45 com mudança de fase 0° entre os ramos, irá resultar em um precodificador comum na forma da Equação O abaixo:

em transmissões de porta de antena (1) tal como os dados P- CPICH ou HS sendo de polarização circular de mão esquerda (LHCP). Uma mudança de fase de 180° resulta em uma polarização circular de mão direita (RHCP), enquanto que 90° e 270° resultam em polarização vertical (VP) e polarização horizontal (HP) respectivamente. Em cada caso, as transmissões de porta (2) de antena, tal como a S-CPICH irá sempre ser transmitida de uma polarização ortogonal na porta (1) de antena.

[0014] De acordo com um outro recente desenvolvimento, a interferência entre diferentes usuários foi lidada utilizando polarização como um meio para reduzir a interferência entre usuários. Este objetivo foi conseguido através de programação das transmissões para múltiplos usuários em polarizações particulares cuja ortogonalidade essencialmente permaneceu após a propagação sobre canal de radio de transmissão sem fio (wireless). Em condições de não linha de vista, as polarizações verticais e horizontais atendem a este critério de manutenção de elementos da ortogonalidade e são então preferíveis de serem utilizados. Identificando dispositivos de usuário com uma preferência pra polarização vertical ou horizontal é possível parear tais usuários para programação simultânea, resultando em menos interferência entre estes usuários.

[0015] Com base nas propriedades acima discutidas e na técnica anterior, os inventores identificaram um método e um arranjo benéficos que proporcionam a situação de interface para os usuários legado em um sistema MIMO utilizando um precodificador comum. Basicamente, é conseguido por meio de controle da polarização dos sinais a serem transmitidos da porta de antena virtual do precodificador comum tal que os sinais tenham um ou dois estados de polarização benéficos, por exemplo, que eles sejam principalmente vertical ou horizontalmente polarizados. Junto com o conhecimento de estados de polarização preferidos para equipamento de usuário no sistema, é possível programar usuários durante períodos de polarização correspondente dos sinais.

[0016] Uma modalidade básica da presente descrição objetiva ajustar (S10) a fase relativa entre os ramos do transmissor tal que a porta (1) de antena, em que P-CPICH e dados HS legado são transmitidos e a porta (2) de antena em que S-CPICH é transmitido, sejam cada um transmitido tanto com polarização vertical quanto polarização horizontal. Para beneficiar tanto UE com uma preferência tanto por VP quanto HP, as portas de antena ou pelo menos a polarização das respectivas portas de antena são intercambiadas (S20), no tempo ou frequência. Em resumo, as portas de antena são intercambiadas (ou equivalentemente, uma mudança de fase adicional de 180°) no tempo ou sobre frequência tal que todos os UE legado que experimentam uma preferência por uma ou duas polarizações possam se beneficiar por uma supressão aumentada da S-CPICH e interferência associada da porta (2) de antena. Para elaborar, aqueles UE que tenham preferência por VP podem ser programados durante tempos ou em frequências onde a porta (1) de antena seja mapeada em VP ganhando assim diversidade de ganho adicional bem como uma supressão melhorada das transmissões HP da porta (2) de antena. Os UE com preferências por HP, em vez disso, podem ser programados durante tempos ou em frequências onde a porta (1) de antena seja mapeada em HP.

[0017] Como as polarizações vertical e horizontal são mantidas em um grau maior do que outras polarizações durante a propagação através do ambiente, pode ser conseguida uma certa melhora no sinal na razão de interferência no receptor. Apesar de a modalidade ter sido descrita em relação a polarização vertical e horizontal, o mesmo método pode ser aplicado em qualquer tipo de polarização ortogonal.

[0018] Com relação à Figura 2, uma modalidade de um método para controle dos estados de polarização de sinais a serem transmitidos de um nó de estação radio base de acordo com a presente invenção será presentemente descrita. A estação radio base inclui uma unidade precodificadora comum que se conecta a uma primeira e uma segunda porta de antena virtual em uma respectiva primeira e segunda portas de antena de transmissão, via um respectivo amplificador de potência. Durante a operação, a fase relativa ou a diferença de fase entre os sinais transmitidos das primeira e segunda portas de antena de transmissão é controlada (S10) para proporcionar um par predeterminado de estados de polarização ortogonal para sinais transmitidos na primeira e segunda portas de antena virtual. Além disso, os estados de polarização das portas de antena virtual são periodicamente intercambiadas (S20) para proporcionar sinais polarizados transmitidos com estados de polarização alternados. Assim sendo, equipamentos de usuário legado com preferência por um ou por outro estado de polarização predeterminado são beneficiados da redução de interferência.

[0019] Como exemplo, na Figura 3 é ilustrado como os estados de polarização são intercambiados (S20). As setas ilustram a polarização vertical e a polarização horizontal durante períodos particulares ou intervalos de tempo nas duas antenas respectivamente. A mesma ilustração poderia servir para mostrar um intercâmbio correspondente entre RHCP e LHCP, ou outros estados de polarização ortogonal.

[0020] Permitir um entendimento mais detalhado dos benefícios da presente descrição, serão descritos alguns detalhes a respeito de HSPA e polarização.

[0021] Um nó de estação radio base HSPA normalmente transmite um sinal piloto, o PCPICH que o UE pode utilizar para estimar o canal e assim demodular o tráfego de dados (por exemplo, o canal HS-PDSCH). Quando a estação de rádio de base é configurada para transmissão MIMO, um segundo sinal piloto, o S-CPICH, necessita ser transmitido da segunda antena para permitir que UE de capacidade MIMO realize uma estimativa de canal e demodulem as transmissões MIMO. O uso de um precodificador comum para equilibrar a utilização de potência de UE legado (não capacidade MIMO) sobre dois amplificadores de potência (PA) de uma estação de base de capacidade MIMO foi previamente descrita. Em resumo, um precodificador comum é aplicado antes dos amplificadores de potência para proporcionar equilíbrio de potência para MIMO bem como sinais SISO. Excluindo dois pesos de precodificação MIMO, o equilíbrio de potência é conseguido também para sinais MIMO de corrente única. A Figura 5 ilustra a operação de um precodificador comum bem como de que maneira os canais piloto e de dados são mapeados nas antenas.

[0022] Conforme mencionado previamente, um problema na introdução da segunda antena de transmissão é que os UE legado irão sofrer interferência do piloto e do tráfego de dados que é transmitido da segunda antena. WCDMA e HSPA utilizam códigos de espalhamento ortogonal para os diferentes canais tais como P-CPICH, S-CPICH, HS-PDSCH, etc. bem como diferentes usuários concorrentes. Então, idealmente, o tráfego de dados S-CPICH e MIMO será totalmente ortogonais ao sinal desejado, por exemplo, HS-PDSCH para usuários legado. Em um canal tempo dispersível, a ortogonalidade entre os códigos é degradada levando a interferência entre os sinais. Um receptor UE do estado da arte pode em alguma extensão compensar esta degradação equalizando o canal, por exemplo, via o uso de receptor linear MMSE. Entretanto, quando algum dos sinais é transmitido sobre um canal diferente, tal como no caso para os canais transmitidos pela antena (2), o receptor MMSE irá ser menos eficaz na supressão da interferência. A degradação de desempenho de UE legado que isso leva tem sido observado na prática e adiciona um problema indesejável entre os ganhos habilitando MIMO e as perdas experimentadas pelos UE legado é, portanto, desejável para minimizar o impacto da interferência entre S-CPICH e o tráfego MIMO.

[0023] Uma forma possível de redução de interferência do S-CPICH é utilizar o fato de que o precodificador comum em combinação com uma antena dual-polarizada em essência troca as polarizações para que as portas de antena sejam mapeadas. Matematicamente, a polarização de uma onda plana que se propaga na direção z pode ser descrita utilizando um vetor unitário p complexo conforme a Equação 1 a seguir:

onde os vetores

são vetores unitários cartesianos. Para uma onda polarizada verticalmente (o vetor campo elétrico está oscilando ao longo do eixo y),

para uma onda horizontalmente polarizada,

uma onda polarizada de inclinação linear +45° possui PX= py enquanto que uma onda polarizada de -45° possui Px= -py. Finalmente, uma polarização circular (o vetor campo elétrico está rodando no eixo plano do eixo x-y) ocorre quando os dois componentes estão 90° fora de fase, por exemplo, PX= IPy para circular de mão esquerda (LHCP) e Px= -ipy para polarização circular de mão direita.

[0024] A polarização de superposição de um sinal transmitido com amplitude complexa a de uma antena polarizada de +45° e uma amplitude complexa b de uma antena polarizada de -45° é mostrada na Equação 2:

[0025] Os mapas de precodificador comum mencionados anteriormente o P-CPICH e os dados 1-18 nas duas portas de antena com amplitudes complexas a = 1/(^2) , b = i/(^2). Na ausência de qualquer outra mudança de fase, isto pode ser mostrado para resultar na polarização circular na Equação 3:

[0026] Conforme mencionado previamente, ao ser introduzida uma mudança de fase eiθ em um dos ramos após o precodificador comum (a mudança de fase pode tanto ser intencionalmente através de uma multiplicação complexa na banda de base ou não intencionalmente completa por meio de falta de calibração, deriva de fase, diferença de antenas ou mesmo uma combinação dos dois) é criada uma nova polarização efetiva. Ver a equação 4 abaixo.

[0027] Do que foi mostrado acima, torna-se aparente que o ajuste de mudança de fase para, por exemplo, +90° ou -90° gera VP ou HP respectivamente enquanto que 0° ou 180° gera LHCP ou RHCP. Outras mudanças de fase resultarão em uma polarização elíptica. (uma mudança de fase antes do precodificador comum não irá alterar a polarização de porta 1 e 2 de antena, embora venha a mudar a polarização efetiva das correntes MIMO precodificadas).

[0028] Foi observado pelos inventores que controlando a mudança de fase é possível controlar a polarização efetiva da primeira porta de antena virtual (em que P-CPICH e os dados HS são transmitidos). É necessário ter em mente que a segunda porta de antena virtual resultará sempre na polarização que é ortogonal à porta de antena virtual. Isto é devido ao precodificador comum representar um mapeamento unitário que mantém a ortogonalidade das duas portas de entrada de dados. Consequentemente, a polarização eficaz de ambas as portas de antena virtual pode ser controlada controlando as mudanças de fase.

[0029] Investigações experimentais mostraram que a polarização ótima é VP para alguns UE e HP para outros UE. Isto pode ser entendido pela seguinte argumentação:

[0030] A polarização de um certo UE é uma função do projeto de antena, orientação, interação de usuário etc., e pode para todos os propósitos ser considerado com bastante aleatória. Foi observado que ondas de rádio polarizadas verticalmente e horizontalmente mantêm a polarização em grande grau quando a propagação através de um ambiente típico. Se certo UE possui mais polarização vertical do que horizontal receberá, portanto, sinais transmitidos de uma antena verticalmente polarizada com mais potência que sinais transmitidos de uma antena polarizada horizontalmente. Este não é o caso se os sinais são transmitidos de um par de antenas cujas polarizações possuem projeções de igual magnitude em polarização vertical e horizontal. Exemplo de tais antenas são aquelas +45/-45 polarizadas linearmente inclinadas ou mão esquerda/mão direita circularmente polarizadas.

[0031] Um aspecto da presente descrição é então ajustar (S10) um deslocamento de fase entre duas saídas de dados do precodificador comum tal que as polarizações eficazes resultantes para as quais as portas de antenas virtuais são mapeadas proporcionam a melhor separação de porta de antena nos UE. Conforme discutido previamente, isto é frequentemente conseguido por VP e HP. Portanto, iremos utilizar o pressuposto de otimização VP/HP no resto da descrição, mas sem limitar o escopo da invenção.

[0032] Para um UE legado, com maior sensibilidade a VP do que a HP, será benéfico transmitir porta (1) de antena em VP conforme reduz a interferência da porta (2) de antena polarizada horizontalmente. Para um outro UE legado que pode ser mais sensível a HP do que VP será benéfico então que a porta (1) de antena seja mapeada para HP. Destes ganhos foi avaliada uma otimização por UE utilizando dados experimentais e onde foi descoberto que o sinal para razão de interferência (SIR) pode melhorar por volta de 1-2 dB quando selecionado o melhor de VP e HP, e cerca de 5dB com otimização instantânea. Entretanto, deveria ser notado que para uma dada polarização, por exemplo, VP, usuários com uma preferência por HP experimentariam uma perda de SIR de magnitude similar.

[0033] É um desafio que o precodificador comum pese e associado com a mudança de fase necessite ser comum para todos os usuários na célula tendo em vista que o sinal piloto comum (P-CPICH) e os dados (HS-PDSCH) devam ser transmitidos sobre o mesmo canal (de outra forma os estímulos de canal utilizados pelo UE na demodulação serão errôneos). Quando um único usuário é programado em um tempo, isto não é um problema, mas é impossível otimizar simultaneamente a polarização de transmissão para dois usuários utilizando preferências VP/HP opostas. Consequentemente, de acordo com uma outra modalidade, as portas de antena são periodicamente intercambiadas (S20), tanto realmente intercambiando as portas de antena, ou introduzindo uma mudança de fase de 180. Desta forma, o equipamento de usuário com preferência voltada para uma ou outro estado de polarização irá periodicamente se beneficiar da redução de interface.

[0034] O ciclo entre os estados de polarização, por exemplo, VP e HP, pode ser conseguido intercambiando (S20) os estados de polarização das portas de antena virtual adaptando a fase relativa entre os sinais transmitidos. Este ciclo da polarização de transmissão pode ser feito em tempo, tanto com intervalo de tempo de comprimento igual regular, ou no caso que a maioria dos UE preferir uma polarização em particular, com intervalos de tempo não iguais. Uma outra variante é basear o ciclo em gatilhos de eventos predeterminados, tal como quando a tendência geral de UE na célula muda de uma polarização para a outra devido a chegada de novos UE. Existem duas formas de mudar o mapeamento de antena virtual para polarização física: tanto a mudança de fase é incrementada +180° ou -180°, ou as saídas de dados do precodificador comum são intercambiadas entre elas. A primeira opção resulta do fato de que uma mudança de fase de +90° proporciona polarização vertical enquanto que -90° gera polarização horizontal. O ciclo de polarização de transmissão irá proporcionar um ganho no caso que os UE estiverem preferivelmente programados para uma vaga de tempo (time slot) quando a polarização for ótima para aquele usuário em particular. Investigações experimentais mostraram que tal programação em combinação com a polarização de salto ("hopping") entre VP e HP possui o potencial para um ganho SIR médio de 1-2 dB. Entretanto, para atingir estes ganhos, enquanto evita atrasos adicionais de programação, o salto (hopping) necessita ser suficientemente rápido. Se, por assim dizer, os atrasos de programação de mais de 20ms forem inaceitáveis então a polarização necessita ser alterada nesta escala de tempo.

[0035] Um desafio do ciclo de polarização de transmissão no tempo é que o canal percebido terá descontinuidades em cada ponto de comutação. Isto pode causar problemas para os UE, especialmente para a funcionalidade que depende da estimativa filtrada como pode ser o caso para, por exemplo, interferência ou estimativa de canal. É, portanto, desejável minimizar a frequência de comutação de polarização, entretanto, ao mesmo tempo considerar os problemas versus atrasos de programação e ganho SIR.

[0036] Uma outra alternativa, é variar a polarização de transmissão suavemente ao, por exemplo, deixar que a mudança de fase varie continuamente e suavemente no tempo. Isto possui o inconveniente de que as polarizações VP ou HP ótimas serão utilizadas apenas quando a mudança de fase estiver próxima de +90° ou -90°, mas poderá ser minimizada fazendo uma transição suave de um estado de polarização suave para um outro relativamente rápido. Uma constante de tempo de comutação da ordem, por exemplo de 5 slots é esperada causando uma pequena, se alguma, degradação nos processos de filtração no UE.

[0037] De acordo com uma outra modalidade, a etapa de intercambiar (S20) os estados de polarização das portas de antena pode ser realizada comutando sinais das primeira e segunda portas de antena virtual entre as primeira e segunda portas de antena de transmissão. O intercâmbio pode ser realizado adaptativamente, bem como deterministicamente, com intervalos de tempo igual regular ou não igual.

[0038] De acordo com uma outra modalidade da descrição, o estado de polarização é ao invés ciciado no domínio de frequência. Isto pode ser conseguido se a estação base for configurada com duas ou mais portadoras que cobrem a mesma área ou célula, corno em uma implementação multi- portadora. Considera-se, por exemplo, o caso com duas portadoras. Estas duas portadoras podem ser consideradas como duas células separadas onde a polarização de transmissão para cada portadora pode ser ajustada tal que seja VP para uma das portadoras e HP para a outra. O resultado prático disto será uma forma de diversidade de polarização entre as frequências de portadoras. Como resultado, um certo UE pode então ser programado na portadora para qual é reportado os melhores CQI (Indicadores de Qualidade de Canal) e então automaticamente beneficiar a polarização ótima tendo em vista o CQI que é relatado ao SIR experimentado. O conceito pode ser estendido se existirem mais de duas portadoras que cobrem a mesma área, dividindo as portadoras em dois subconjuntos, um subconjunto ajustado para VP um outro para HP. Um terceiro subconjunto pode também ser introduzido, em que a polarização é ajustada para usuários MIMO em vez de através da introdução de uma mudança de fase tal que correntes MIM01 e MIMO2 também possam ser introduzidas quando forem ciciadas as polarizações de transmissão no tempo.

[0039] Para UE incapazes de recepção multi-portadora, o UE será operado e uma portadora por vez. Se diferentes portadoras forem ajustadas para diferentes polarizações, será benéfico dirigir estes UE para portadoras com propriedades de polarização benéficas. Consequentemente, se um nó de estação base for configurado com uma pluralidade de portadoras que cobrem um mesmo setor, é possível realizar a troca de estado de polarização intercambiando adaptativamente o estado de polarização entre diferentes portadoras no domínio de frequência. Isto pode ser realizado por meio de entregas interfrequência durante conexão e/ou redirecionamento em uma portadora diferente em comutação de canal quando em comutação de CELL_DCH para CELL_FACH/CELL_PCH/URA_PCH. Comparando a estatística de qualidade de conexão (por exemplo, CQI) para o EU em diferentes portadoras, a rede pode então determinar em que portadora alocar o UE. A sondagem da qualidade de canal em outras portadoras que aquela do EU é atualmente operante e pode ser feita redirecionando o UE em uma nova portadora. Se melhorar o desempenho, o UE é deixado na nova portadora, mas se o desempenho é degradado, a EU pode ser redirecionado de volta à antiga portadora.

[0040] De acordo com uma modalidade particular, RBS e RNC podem operar nestas decisões desde que a RBS que possui o melhor conhecimento de condições de rádio do UE (CQI reportado, etc), enquanto é o RNC que manuseia as ordens para direcionar o UE para ir a diferentes portadoras. Esta cooperação pode ser auxiliada pela introdução de nova sinalização de RBS a RNC, onde a RBS pode informar o RNC do desempenho observado para o UE para uma portadora em particular (tal como CQI médio). O RNC poderia então ser responsável pela avaliação da portadora que proporciona ótimo desempenho de UE.

[0041] De acordo com uma modalidade específica, a pluralidade de portadoras é dividida em dois subconjuntos, cada subconjunto possui um respectivo de um par de estados de polarização ortogonal.

[0042] Um pré-requisito importante da invenção é a otimização de fase que leva a VP ou HP. Isto pode ser realizado com base em uma forma de técnica de testar-e-observar utilizando, por exemplo, estatísticas de CQI ou por meio de medições. Uma circunstância em particular na presente invenção é o fato de que enquanto uma polarização de VP ou HP será ótima para alguns usuários, será ao mesmo tempo a pior polarização para outros usuários. O que foi mencionado acima pode então ser expandido para busca por uma mudança de fase θopt que maximiza as diferenças em, por exemplo, estatísticas CQI por usuário, rendimento ou medidas similares, entre as mudanças de fase θopt e θopt + π. Esta mudança de fase será então com uma grande probabilidade um dos resultados tanto para VP quanto para HP. Se um único UE for programado por um período estendido de tempo, a mudança de fase pode ser otimizada maximizando o CQI médio reportado para o UE, sem explicitamente visar os nós VP ou HP.

[0043] Uma outra circunstância particular é que a mudança de fase gera VP ou HP para usuários legado (não MIMO) irá ao mesmo tempo resultar em polarizações eficazes para correntes MIMO codificadas que são LHCP ou precodificador. Como LHCP e RHCP não são preservados durante a propagação, estas duas polarizações se tornarão estatisticamente indistinguíveis uma da outra e os dois precodificadores irão, portanto, ser selecionados com igual frequência. Em contraste, quando as correntes MIMO são precodificadas em VP e HP, é provavelmente que um dos dois precodificadores será mais adequado para um dado EU, por exemplo, quando o usuário em particular tiver duas antenas com polarizações similares, por exemplo, HP. Então, um critério para determinar uma mudança de fase que gere VP/HP para usuários legado é que esta mudança de fase tenderá a equalizar a probabilidade de diferentes precodificadores de diferentes correntes únicas sendo utilizadas pelos usuários MIMO. As técnicas opostas incluem o uso de uma mudança de fase que maximiza a diferença na utilização dos precodificadores para encontrar VP/HP para transmissões MIMO. Esta técnica pode também ser aplicada, mas então a mudança de fase identificada é então mudada em 90° para fazer P-SPICH e S_CPICH VP/HP- polarizados em vez das transmissões de corrente MIMO.

[0044] De acordo com uma outra modalidade, a situação com múltiplos usuários com preferências VP/HP conflitantes é conduzida via priorização de alguns usuários, i.e., a escolha de polarização é baseada em certos usuários enquanto que outros usuários não são considerados. Preferivelmente, a priorização da pluralidade de equipamentos de usuário é realizada antes da programação. Tal priorização poderia ser baseada em considerações de equidade, tal quando da priorização de usuários que estão no limite da célula e, portanto, em condições C/I erradas, com o objetivo de melhorar o pior SIR na célula. Alternativamente, poderia ser com base em diferentes classes QoS dependendo dos tipos de assinatura (por exemplo, assinaturas premium recebem tratamento especial), conteúdo de tráfego, mobilidade, etc. Neste aspecto da invenção, a polarização de transmissão é escolhida para maximizar alguma função de custo que não seja SIR de célula média.

[0045] De acordo com uma outra modalidade, o programador é adaptado para determinar que UE programar dependendo de que polarização de transmissão é atualmente utilizada na célula. Consequentemente, a programação (S30) de transmissões para a pluralidade de equipamentos de usuário é realizada com base no atual estado de polarização de transmissão na célula. O programador poderia claro operar independentemente do salto de polarização, no caso as decisões de programação são apenas baseadas nos CQI atuais reportados pelos diferentes UE. Entretanto, se o programador estiver avisado a respeito do padrão de saltos, pode ser predito como os CQI irão mudar quando a polarização de transmissão for mudada, e assim, consignar recursos mais eficientemente para aqueles UE que irão experimentar uma polarização de transmissão que é bem correspondida por suas características de antena e canal. Um método de utilização deste conhecimento sobre o padrão de salto (hopping) é colocar mais peso em relatórios CQI de instantes de tempo onde a polarização de transmissão é igual à atual polarização de transmissão. Um outro método compreende manter um registro de cada UE de que polarização é preferida, onde tal informação pode tanto ser estabelecida utilizando o método conforme descrito previamente ou pode ser obtida de medições de, por exemplo, características de uplink ou mesmo medidas em outras partes do sistema e compartilhadas entre estações base.

[0046] Quando o domínio de frequência de polarizações de transmissão for utilizado, as decisões de programação se tornam muito mais fáceis conforme as medições atuais se tornem disponíveis para duas ou mais portadoras. Se não, então os benefícios da polarização podem provavelmente ainda serem alcançados utilizando controle de admissão que leva em conta a preferência de polarização.

[0047] De acordo com uma modalidade particular, o intercâmbio de estados de polarização é realizado em resposta a gatilhos de eventos predeterminados. Aqueles gatilhos de eventos podem ser representados por um ou mais daqueles abaixo indicados: 1 - Desempenho individual específico ou identificação de degradação de desempenho, por exemplo, medida de rendimento, SNIR, etc. 2 - Desempenho acumulado de sistema ou de célula (identificação de degradação), por exemplo, rendimento acumulado de célula, etc. 3 - Mudanças de demanda de tráfego 3a) usuários individuais, por exemplo, pronto para download (buffer vazio, download de página pronto, solicitação para download, acúmulo de buffer, etc.) 3b) mudança do número de usuários ativos na célula, por exemplo, usuários chegando, usuários saindo, etc.

[0048] Com referência às Figuras 4 e 6, as modalidades de um nó de estação de base de capacidade MIMO (1) de acordo com a presente invenção serão então descritas. O nó de estação base compreende uma unidade precodificadora (2) que conecta uma primeira e uma segunda portas de antena virtual (VA1, VA2) em respectivamente uma primeira e uma segunda porta de antena de transmissão (A1, A2) para transmitir sinais para uma pluralidade de equipamentos de usuário. Além disso, o nó de estação de base de radio (1) inclui um controlador (10) configurado para controlar uma fase relativa entre sinais transmitidos da primeira porta de antena de transmissão (A1) e da segunda porta de antena de transmissão (A2) para proporcionar um par predeterminado de estados de polarização ortogonal para sinais transmitidos nas primeira e segunda portas de antena virtual (VA1, VA2). Finalmente, o nó de estação radio base (1) inclui um comutador de polarização (20) configurado para intercambiar estados de polarização das primeira e segunda portas de antena (A1, A2) para proporcionar sinais polarizados transmitidos com estados de polarização alternantes.

[0049] O comutador de polarização (20) pode ser configurado para intercambiar os estados de polarização adaptativamente ou deterministicamente, tanto em tempo quanto em frequência.

[0050] De acordo com uma outra modalidade, o nó de estação radio base (1) inclui um programador (30) configurado para programar transmissões na pluralidade de equipamentos de usuário com base em um atual estado de polarização de transmissão na célula.

[0051] O nó de estação radio base (1) é configurado para permitir execução de todas as etapas de método descritas previamente.

[0052] A principal vantagem da descrição é que o uso de uma polarização vertical ou de uma polarização horizontal para porta de antena (virtual) (1) irá resultar na supressão da interferência que um UE legado experimenta para transmissões em porta de antena (2). O ganho prático desta supressão é esperado ser da ordem de 1-2dB. A invenção pode então ser utilizada para facilitar a introdução de capacidade MIMO na rede HSPA, como consequências negativas para UE legado de tal que uma introdução possa ser reduzida.

[0053] Uma outra vantagem da ciclização de polarização de frequência-domínio é que esta pode ser introduzida sem consequências negativas para UE em termos de variabilidade aumentada de canal ou descontinuidades. Adicionalmente, pode ser introduzida com impacto mínimo no projeto de programador no caso quando o programador ainda juntamente lida com duas ou mais portadoras.

[0054] Ainda uma outra vantagem da invenção é que também permite a coordenação de polarização de transmissão entre células, que pode gerar também ganhos na supressão de interferência de célula.

[0055] As modalidades descritas acima são entendidas como apenas alguns exemplos ilustrativos da presente invenção. Será entendido por aqueles versados na técnica que várias modificações, combinações e mudanças podem ser feitas nas modalidades sem prejuízo para o escopo da presente invenção. Em particular, soluções de diferentes partes nas diferentes modalidades podem ser combinadas em outras configurações, onde tecnicamente possível. O escopo da presente invenção é, entretanto, definido pelas reivindicações apensas.

Claims

1. Método de controle de estado de polarização de sinais a serem transmitidos de um nó de estação radio base de capacidade MIMO para uma pluralidade de equipamentos de usuário, o nó de estação radio base compreendendo uma unidade precodificadora que conecta uma primeira e uma segunda porta de antena virtual em uma respectiva primeira e segunda porta de antena de transmissão, o método sendo caracterizado por: transmitir um Canal Piloto Primário-Comum, P-CPICH, somente na primeira porta de antena virtual; controlar (S10) uma fase relativa entre os sinais transmitidos da primeira porta de antena de transmissão e uma segunda porta de antena de transmissão para prover um par predeterminado de estados de polarização ortogonais para sinais transmitidos nas primeira e segunda portas de antena virtual; intercambiar (S20) os estados de polarização de sinais a serem transmitidos das primeira e segunda portas de antena virtual para prover sinais polarizados transmitidos com estados de polarização alternantes.

2. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pela etapa adicional de programar (S30) transmissões para a pluralidade de equipamentos de usuário com base em um estado atual de polarização de transmissão na célula.

3. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por intercambiar os estados de polarização adaptando a fase relativa entre os sinais transmitidos.

4. Método de acordo com a reivindicação 3, caracterizado por adaptar a fase relativa contínua e suavemente no tempo.

5. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado, por intercambiar os estados de polarização por meio de comutação de sinais das primeira e segunda portas de antena virtual entre as primeira e segunda portas de antena de transmissão.

6. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por intercambiar (S20) os estados de polarização adaptativamente.

7. Método de acordo com a reivindicação 2, caracterizado por priorizar a pluralidade de equipamentos de usuário antes da programação.

8. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por intercambiar estados de polarização no tempo.

9. Método de acordo com a reivindicação 8, caracterizado por alternar os estados de polarização com intervalos de tempo regulares iguais ou não iguais.

10. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por intercambiar os estados de polarização em resposta a acionadores de eventos predeterminados.

11. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo nó de estação de base ser configurado com uma pluralidade de portadoras que cobrem um mesmo setor, e adaptativamente intercambiando o estado de polarização entre pelo menos duas portadoras no domínio de frequência.

12. Método de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pela etapa de programação de equipamento de usuário em uma pluralidade de portadoras com base em pelo menos um desempenho de qualidade de conexão reportado para estas portadoras.

13. Método de acordo com a reivindicação 12, caracterizado por redirecionar um equipamento de usuário de uma portadora para outra portadora com base no estado atual de polarização das portadoras e uma preferência de polarização do equipamento de usuário.

14. Método de acordo com a reivindicação 11, caracterizado, pela etapa adicional de dividir a pluralidade de portadoras em dois subconjuntos, cada subconjunto tendo um respectivo par de estados de polarização ortogonal predeterminado.

15. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11, caracterizado pelo fato de o par de estados de polarização predeterminados compreender polarização vertical e horizontal.

16. Nó de estação radio base de capacidade MIMO (1), o nó de estação radio base compreendendo uma unidade de precodificador (2) que conecta uma primeira e uma segunda porta de antena virtual (VA1, VA2) em uma respectiva primeira e segunda portas de antena de transmissão (A1, A2) para transmitir sinais para uma pluralidade de equipamentos de usuário, caracterizado pelo fato de que o nó de estação rádio base de capacidade MIMO (1) é configurado para transmitir sinais para um Canal Piloto Primário-Comum, P-CPICH, apenas na primeira porta de antena virtual; e em que o nó de estação rádio base compreende adicionalmente: um controlador (10) configurado para controlar uma fase relativa entre os sinais transmitidos da primeira porta de antena de transmissão e segunda porta de antena de transmissão para prover um par predeterminado de estados de polarização ortogonal para sinais transmitidos nas primeira e segunda portas de antena virtual; um comutador de polarização (20) configurado para intercambiar estados de polarização das primeira e segunda portas de antena, para proporcionar sinais polarizados com estados de polarização alternantes.

17. Nó de estação radio base de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo comutador de polarização (20) ser configurado para intercambiar adaptativamente os estados de polarização.

18. Nó de estação radio base de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pela estação radio base compreender adicionalmente um programador (30), configurado para agendar transmissões para a pluralidade de equipamentos de usuário com base no estado atual de polarização de transmissão na célula.

19. Nó de estação radio base de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo nó de estação rádio base ser configurado com uma pluralidade de portadoras que cobrem um mesmo setor, e o comutador de polarização (20) ser configurado para intercambiar adaptativamente o estado de polarização entre as portadoras no domínio de frequência.

20. Nó de estação radio base de acordo com a reivindicação 19, caracterizado pelo nó de estação radio base ser configurado para monitorar uma estatística de qualidade de conexão para cada portadora e para informar um nó de controle de rede de rádio a respeito desta qualidade, e para redirecionar o equipamento de usuário de uma portadora para outra com base em instruções recebidas do nó de controle de rede de rádio.