BRPI0513580B1 - sinalização eficiente através de canal de acesso - Google Patents

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access
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channel quality
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Gorokhov Alexei
Sutivong Arak
Harrison Teague Edward
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Abstract

sinalização eficiente através de canal de acesso são descritas equipamento e método para transmitir um indicador de qualidade de canal enquanto minimizando o uso de um canal de difusão. uma métrica de geometria de link direto de sinais de transmissão observados é determinada. um indicador de valor de qualidade de canal é determinado como uma função dos sinais de transmissão observados. uma seqüência de acesso é selecionada, aleatoriamente, a partir de um grupo de uma pluralidade de grupos de seqüências de acesso, em que cada um da pluralidade de grupos de seqüências de acesso corresponde a diferentes faixas de valores de qualidade de canal.

Description

SINALIZAÇÃO EFICIENTE ATRAVÉS DE CANAL DE ACESSO
FUNDAMENTOS
CAMPO
A invenção se refere geralmente às comunicações sem fio e, mais especificamente, à transmissão de dados em um sistema de comunicação sem fio de acesso múltiplo. FUNDAMENTOS
Um canal de acesso é usado no link reverso por um terminal de acesso (TA) para contato inicial com um ponto de acesso (PA) . O terminal de acesso pode iniciar uma tentativa de acesso para solicitar canais dedicados, para registrar ou para realizar um handoff, etc. Antes de iniciar uma tentativa de acesso, o canal de acesso recebe informações provenientes do canal de downlink para determinar a intensidade do sinal mais forte a partir de pontos de acesso próximos e adquirir temporização de downlink. O terminal de acesso é então capaz de decodificar as informações transmitidas pelo dado ponto de acesso em um canal de broadcast com relação à escolha de parâmetros que governam a tentativa de acesso do terminal de acesso.
Em alguns sistemas de comunicação sem fio, um canal de acesso se refere tanto a uma sonda (probe) como a uma mensagem pendo renderizada. Em outros sistemas de comunicação sem fio, o canal de acesso se refere apenas à sonda. Desde que a sonda seja confirmada, uma mensagem que governa a tentativa de acesso do terminal de acesso é transmitida.
Em um sistema de acesso múltiplo por divisão de freqüência ortogonal (OFDMA), um terminal de acesso tipicamente separa a transmissão de acesso a ser transmitida no canal de acesso em partes, uma transmissão de preâmbulo e uma transmissão de carga útil. Para prevenir interferência intracelular devido à ausência de boa
2/24 temporização no link reverso durante a transmissão de preâmbulo de acesso, uma transmissão de preâmbulo baseada em CDM pode ser multiplexada por divisão de tempo com o restante das transmissões (isto é, tráfego, controle, e carga útil de acesso) . Para acessar o sistema, o terminal de acesso então seleciona aleatoriamente uma seqüência PN dentre um grupo de seqüências PN e envia a mesma como seu preâmbulo durante a partição (slot) de acesso.
O ponto de acesso busca por quaisquer preâmbulos (isto é, todas as seqüências PN possíveis) que podem ter sido transmitidos durante a partição de acesso. O desempenho de transmissão de preâmbulo de acesso é medido em termos de probabilidade de colisão, probabilidade de detecção errônea e probabilidade de alarme falso. Probabilidade de colisão se refere à probabilidade de que uma seqüência pseudo-aleatória (PN) especifica seja escolhida por piais do que um terminal de acesso como seu preâmbulo na mesma partição de acesso. Essa probabilidade é inversamente proporcional ao número de seqüências de preâmbulo disponíveis. Probabilidade de detecção errônea se refere à probabilidade de que uma seqüência PN transmitida não seja detectada pela estação base. Probabilidade de alarme falso se refere à probabilidade de que um ponto de acesso declare erroneamente que um preâmbulo foi transmitido enquanto na realidade nenhum preâmbulo é transmitido. Essa probabilidade aumenta com o número de preâmbulos disponíveis.
O ponto de acesso então transmite uma confirmação para cada um dentre os preâmbulos detectados. A mensagem de confirmação pode incluir uma seqüência PN detectada, correção de deslocamento de temporização, e índice do canal para transmissão de carga útil de acesso. Terminais de acesso cuja seqüência PN é confirmada podem então
3/24 transmitir a respectiva carga util de acesso utilizando o recurso atribuído.
Devido ao fato do ponto de acesso não ter conhecimento prévio de onde o terminal de acesso está no sistema (isto é, quais seriam suas exigências de potência, nível de buffer, ou qualidade de serviço) , a mensagem de confirmação sofre broadcast em um nível de potência alto o suficiente de tal modo que todos os terminais de acesso na dada célula possam decodificar a mensagem. A confirmação de broadcast é ineficiente uma vez que ela exige uma quantidade desproporcional de potência de transmissão e/ou de largura de banda de freqüência para fechar o link. Desse modo, existe uma necessidade de enviar mais eficientemente uma mensagem de confirmação para acessar os terminais em uma dada célulg.
SUMÁRIO
Modalidades da invenção minimizam o uso de um canal de confirmação de broadcast durante sua transmissão de preâmbulo. Modalidades da invenção tratam adicionalmente de como as informações relacionadas à qualidade de canal de link direto podem ser eficientemente sinalizadas através do canal de acesso durante transmissão de preâmbulo de acesso.
Em uma modalidade, um equipamento e método para transmitir um indicador de qualidade de canal minimizando o
uso de um canal de broadcast são descritos. Uma métrica de
geometria de link direto dos sinais de transmissão
observados é determinada. Um indicador do valor de
qualidade de canal é determinado como uma função dos sinais de transmissão observados. Uma sequência de acesso é selecionada, aleatoriamente, a partir de um grupo de uma pluralidade de grupos de seqüências de acesso, em que cada um dentre os vários grupos de seqüências de acesso corresponde a diferentes faixas de valores de qualidade de
4/24 canal.
A métrica de geometria de link direto pode ser determinada como uma função dos sinais piloto, ruído, e/ou tráfego observados nos canais de dados. A quantidade de sequências de acesso na pluralidade de grupos de sequências de acesso é distribuída de modo não uniforme. Em uma modalidade, as seqüências de acesso são distribuídas para refletir a distribuição de terminais de acesso em relação ao ponto de acesso. Em outra modalidade, as seqüências de acesso são distribuídas em proporção ao número de terminais de acesso que precisam de uma dada quantidade de potência necessária para enviar um indicador de confirmação ao terminal de aceso.
Em outra modalidade, é descrito um método para particionar uma pluralidade de seqüências de acesso. Uma distribuição de probabilidade de uma pluralidade de terminais de acesso em relação a um ponto de acesso é determinada. A distribuição de probabilidade é determinada como uma função de uma pluralidade de terminais de acesso tendo valores CQI dentro de faixas predeterminadas. Grupos de seqüências de acesso são atribuídos em proporção à distribuição de probabilidade. As seqüências de acesso podem ser reatribuídas como uma função de uma mudança em distribuição de terminais de acesso em relação ao ponto de acesso.
Em ainda outra modalidade, são descritos um equipamento e método para transmitir uma confirmação de uma seqüência de acesso detectada. Uma seqüência de acesso é recebida. A seqüência de acesso pode ser consultada em uma tabela de consulta, armazenada em memória, para determinar pelo menos um atributo do dado terminal de acesso (como uma função da seqüência de acesso). O atributo pode ser informações tal como um indicador de qualidade de canal, um
5/24 nível de buffer e um indicador de qualidade de serviço. As informações são então transmitidas ao terminal de acesso, onde as informações são comensuráveis e consistentes com o atributo. As informação transmitidas podem incluir um indicador de confirmação. O indicador de confirmação pode ser transmitido através de um canal de sinalização compartilhado (SSCH).
Diversos aspectos e modalidades da invenção são descritos em detalhe adicional abaixo.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS
As características e a natureza da presente invenção se tornarão mais evidentes a partir da descrição detalhada apresentada abaixo quando cpnsiderada em conjunto com os desenhos nos quais caracteres de referência semelhantes identificam correspondentemente do princípio ao fim e em que:
A Figura 1 ilustra um diagrama de blocos de um transmissor e de um receptor;
A Figura 2 ilustra a estrutura de sonda de acesso e a sequência de sonda de acesso;
A Figura 3 ilustra um fluxo de chamada
tradicional entre um terminal de acesso e um ponto de
acesso;
A Figura 4 ilustra uma modalidade da invenção que
evita o uso da confirmação de broadcast;
A Figura 5 ilustra uma . célula particionada
utilizando espaçamento uniforme;
A Figura 6 ilustra um diagrama mostrando partição ponderada com base em valores CQI quantizados;
A Figura 7 ilustra uma tabela armazenada na memória que particiona o grupo de sequências de acesso em subgrupos de sequências de acesso com base em uma variedade de fatores; e
6/24
A Figura 8 ilustra um processo para alocar dinamicamente seqüências de acesso.
DESCRIÇÃO DETALHADA
O termo exemplar é usado aqui significando servindo como um exemplo, caso ou ilustração. Qualquer projeto ou modalidade descrito aqui como exemplar não deve ser necessariamente considerado como preferido ou vantajoso em relação a outras modalidades ou projetos.
As técnicas aqui descritas para uso de múltiplos esquemas de modulação para um único pacote podem ser usadas para diversos sistemas de comunicação tal como um sistema de Acesso Múltiplo por Divisão de Freqüência Ortogonal (OFDMA), um sistema de Acesso Múltiplo por Divisão de Código (CDMA), um sistema de Acesso Múltiplo por Divisão de Tempo (TDMA), um sistema de Acesso Múltiplo por Divisão de Freqüência (FDMA), um sistema baseado em Multiplexação por Divisão de Freqüência Ortogonal (OFDM), um sistema de única-entrada e única-saida (SISO), um sistema de múltiplas-entradas e múltiplas-saidas (MIMO), e assim por diante. Essas técnicas podem ser usadas para sistemas gue utilizam redundância incrementai (IR) e sistemas que não utilizam IR (por exemplo, sistemas que simplesmente repetem os dados).
As modalidades da invenção evitam o uso de um canal de confirmação de broadcast ao ter os canais de acesso indicando um parâmetro, tal como qualidade de canal de link direto (isto é, CQI), exigências de nivel de buffer, exigências de qualidade de serviço, etc., durante sua transmissão de preâmbulo. Ao ter os terminais de acesso indicando qualidade de canal de link direto, o ponto de acesso pode transmitir cada confirmação em um canal utilizando uma quantidade apropriada de potência para um determinado terminal de acesso ou grupo de terminais de
7/24 acesso. No caso da mensagem de confirmação ser transmitida para um grupo de terminais de acesso, uma mensagem de confirmação é enviada para múltiplos terminais de acesso que indicaram os mesmos valores CQI ou valores similares (dentro de uma faixa). Modalidades da invenção tratam adicionalmente de como CQI pode ser eficientemente sinalizado através do canal de acesso durante transmissão de preâmbulo de acesso.
Um terminal de acesso se refere a um dispositivo provendo conectividade de voz e/ou dados para um usuário. Um terminal de acesso pode ser conectado a um dispositivo de computação tal como um computador laptop ou um computador desktop, ou ele pode ser um dispositivo independente tal como um assistente digital pessoal. Um terminal de acesso também pode assinante, unidade de assinante, ser chamado de estação de estação móvel, dispositivo sem fio, móvel, estação remota, terminal remoto, terminal de usuário, agente de usuário ou equipamento de usuário.
Uma estação de assinante pode ser um telefone celular, telefone PCS, gm telefone sem fio, um fone de Protocolo de
Iniciação de
Sessão (SIP) , uma estação de loop local sem fio (WLL), um assistente digital pessoal (PDA), um dispositivo portátil tendo capacidade de conexão sem fio, ou outro dispositivo de processamento conectado a um modem sem fio.
Um ponto de acesso se refere a um dispositivo em uma rede de acesso que se comunica através de interface aérea, por um ou mais setores, com os terminais de acesso ou outros pontos de acesso. 0 ponto de acesso atua como um roteador entre o terminal de acesso e o restante da rede de acesso, a qual pode incluir uma rede IP, mediante conversão dos quadros de interface aérea recebidos em pacotes IP. Os pontos de acesso também coordenam o gerenciamento dos
8/24 atributos para a interface aérea. Um ponto de acesso pode ser uma estação base, setores de uma estação base, e/ou uma combinação de uma estação transceptora base (BTS) e um controlador de estação base (BSC).
A Figura 1 ilustra um diagrama de blocos de um transmissor 110 e de um receptor 150 em um sistema de comunicação sem fio 100. No transmissor 110, um processador de dados TX 120 recebe pacotes de dados provenientes de uma fonte de dados 112. 0 processador de dados TX 120 processa (por exemplo, formata, encodifica, particiona, intercala, e modula) cada pacote de dados de acordo com um modo selecionado para aquele pacote e gera até T blocos de símbolos de dados para o pacote. O modo selecionado para cada pacote de dados pode indicar (1) o tamanho do pacote (isto é, o número de bits de informação para o pacote) e (2) a combinação específica de taxa de código e esquema de modulação a serem usadas para cada bloco de símbolos de dados daquele pacote. Um controlador 130 provê diversos controles para a fonte de dados 112 e processador de dados TX 120 para cada pacote de dados com base no modo selecionado. O processador de dados TX 120 provê um fluxo de blocos de símbolos de dados (por exemplo, um bloco para cada quadro) , Onde os blocos para cada pacote podem ser entrelaçados com os blocos para um ou mais dentre os outros pacotes.
Uma unidade transmissora (TMTR) 122 recebe o fluxo de blocos de símbolos de dados proveniente do processador de dados TX 120 e gera um sinal modulado. A unidade transmissora 122 multiplexa em símbolos piloto com os símbolos de dados (por exemplo, utilizando tempo, frequência, e/ou multiplexação por divisão de código) e obtém um fluxo de símbolos de transmissão. Cada símbolo de transmissão pode ser um símbolo de dados, um símbolo
9/24 piloto, ou um símbolo nulo tendo um valor de sinal de zero. A unidade transmissora 122 pode realizar modulação OFDM caso OFDM seja usada pelo sistema. A unidade transmissora 122 gera um fluxo de amostras de domínio do tempo e adicionalmente condiciona (por exemplo, converte em analógico, converte ascendentemente em frequência, filtra, e amplifica) o fluxo de amostras para gerar o sinal modulado. O sinal modulado é então transmitido a partir de uma antena 124 e via um canal de comunicação para o receptor 150.
No receptor 150, o sinal transmitido é recebido por uma antena 152, e o sinal recebido é provido a uma unidade receptora (RCVR) 154. A unidade receptora 154 condiciona, digitaliza e pré-processa (por exemplo, demodula por OFDM) o sinal recebido para obter símbolos de dados recebidos e símbolos piloto recebidos. A unidade receptora 154 provê os símbolos de dados recebidos a um detector 156 e os símbolos piloto recebidos a um estimador de canal 158. O estimador de canal 158 processa os símbolos piloto recebidos e provê estimativas de canal (por exemplo, estimativas de ganho de canal e estimativas SINR) para o canal de comunicação. O detector 156 realiza detecção nos símbolos de dados recebidos com as estimativas de canal e provê símbolos de dados detectados a um processador de dados RX 160. Os símbolos de dados detectados podem ser representados por relações de log-vérossimilhança (LLRs) para os bits de códigos usados para formar os símbolos de dados (como descrito abaixo) ou mediante outras representações. Sempre que um novo bloco de símbolos de dados detectados é obtido para um determinado pacote de dados, o processador de dados RX 160 processa (por exemplo, deintercala e decodifica) todos os símbolos de dados detectados obtidos para aquele pacote e provê um pacote
10/24 decodificado a um depósito de dados 162. 0 processador de dados RX 160 também verifica o pacote decodificado e provê o status de pacote, o qual indica se o pacote está decodificado corretamente ou com erro.
Um controlador 170 recebe as estimativas de canal provenientes do estimador de canal 158 e o status de pacote proveniente do processador de dados RX 160. O controlador 170 seleciona um modo para o próximo pacote de dados ser transmitido ao receptor 150 com base nas estimativas de canal. O controlador 170 também monta as informações de realimentação. As informações de realimentação são processadas por um processador de dados TX 182, condicionadas adicionalmente por uma unidade transmissora 184, e transmitidas via antena 152 ao transmissor 110.
No transmissor 110, o sinal transmitido a partir do receptor 150 é recebido pela antena 124, condicionado por uma unidade receptora 142, e processado adicionalmente por um processador de dados RX 144 para recuperar as informações de realimentação enviadas pelo receptor 150. O controlador 130 obtém as informações de realimentação recebidas, usa o ACK/NAK para controlar a transmissão IR do pacote sendo enviado ao receptor 150, e utiliza o modo selecionado para processar próximo pacote de dados para enviar ao receptor 150. Os controladores, 130 e 170, dirigem a operação nos transmissor 110 e receptor 150, respectivamente. As unidades de memória 132 e 172 provêem armazenamento para códigos de programa e dados usados pelos controladores 130 e 170, respectivamente.
A Figura 2 ilustra a estrutura de sonda de acesso e a seqüência de sonda de acesso 200. Na Figura 2, Ns seqüências de sonda são mostradas, onde cada seqüência de sonda tem Np sondas. O protocolo de camada de Controle de Acesso ao Meio (MAC) transmite sondas de acesso mediante
11/24 instrução da camada física para transmitir uma sonda. Com a instrução, o protocolo MAC de canal de acesso provê a camada física com um número de elementos, incluindo, mas não limitado a: nível de potência, identificação de sequência de acesso, PN piloto do setor para o qual a sonda de acesso deve ser transmitida, um campo de deslocamento de temporização e um campo de segmento de controle. Cada sonda em uma sequência é transmitida em potência crescente até que o terminal de acesso receba uma concessão de acesso. A transmissão é abortada caso o protocolo receba um comando de desativar, ou caso um número máximo de sondas por seqüência tenha sido transmitido. Antes da transmissão da primeira sonda de todas as sequências de sonda, o terminal de acesso forma um teste de persistência o para controlar o congestionamento do canal de qual é usado acesso.
A Figura 3 ilustra um fluxo de chamada tradicional entre um terminal de acesso um ponto de acesso 300. O terminal de acesso
304 seleciona aleatoriamente um preâmbulo, ou seqüência
PN, dentre um grupo de seqüências PN e envia 308 o preâmbulo durante a partição de acesso para o ponto de acesso 312. Mediante recebimento, o ponto de acesso 312 então transmite 316 uma concessão de acesso, incluindo uma confirmação de broadcast, para cada um dentre os preâmbulos detectados. Essa confirmação é uma confirmação de broadcast transmitida em uma potência alta o suficiente de tal modo que todos os terminais de acesso em uma determinada célula sejam capazes de decodificar a confirmação de broadcast. Isso é considerado necessário porque o ponto de acesso não tem conhecimento prévio de onde estão os terminais de acesso no sistema e, desse modo, não tem conhecimento em relação ao nível de potência necessário para o terminal de acesso decodificar a confirmação que sofreu broadcast. No
12/24 recebimento da concessão de acesso 316, o terminal de acesso 304 envia 320 a carga útil conforme os recursos definidos alocados na concessão de acesso.
A transmissão de confirmação de broadcast descrita acima é relativamente ineficiente uma vez gue exige uma quantidade desproporcional de potência de transmissão e/ou largura de banda de frequência para fechar o link. A Figura 4 ilustra uma modalidade 400 que evita o uso da confirmação de broadcast. Um terminal de acesso observa 408 transmissões a partir dos pontos de acesso. Ao observar, o terminal de acesso determina a potência das transmissões que ele recebe. Essas observações envolvem tipicamente determinar a qualidade do canal de link direto a partir das transmissões de sinal piloto de aquisição ou transmissões de piloto observadas como parte de um canal de sinalização compartilhado (SSCH).
O terminal de acesso 404 seleciona então aleatoriamente um preâmbulo, ou sequência de acesso, dentre um grupo de seqüências de acesso e envia o preâmbulo 410 ao ponto de acesso 412. Esse preâmbulo é transmitido junto com algum conhecimento sobre a qualidade de canal de link de
CQI podem ser transmitidas como dentro do preâmbulo, ou anexada ao mesmo. Em outra modalidade, uma seqüência de acesso é escolhida aleatoriamente dentre uma pluralidade de grupos de seqüências de acesso, onde cada grupo de seqüências de acesso é designado para uma faixa de valores CQI.
Por exemplo, indicações de qualidade de canal de link direto podem representar a potência observada do sinal piloto. A potência observada do sinal piloto pode ser quantificada em valores CQI com base em um conjunto predeterminado de valores. Desse modo, uma determinada faixa de potência de sinal piloto recebido pode corresponder a um determinado
13/24 valor CQI. Consequentemente, o ponto de acesso 412 pode determinar o CQI de um determinado terminal de acesso em virtude da seqüência de acesso escolhida pelo terminal de acesso. ,·
Devido ao fato do terminal de acesso enviar um indicador de qualidade de canal de link direto durante sua tentativa de acesso inicial com o ponto de acesso 412, o ponto de acesso 412 tem o conhecimento necessário para transmitir 416 cada confirmação em um canal utilizando uma quantidade apropriada de potência para o terminal de acesso designado 404. Em uma modalidade, a mensagem de confirmação pode ser enviada a um grupo de terminais de acesso tendo os mesmos valores CQI ou valores Cl similares. Isso pode ocorrer através do uso do SSCH. Desse modo, com base no nivel de potência necessário para o terminal de acesso receber de forma bem-sucedida a transmissão, o ponto de acesso envia a mensagem de confirmação na seção apropriada da mensagem SSCH.
Além das informações CQI, o terminal de acesso pode enviar outras informações de interesse para o ponto de acesso durante a fase de acesso inicial. Por exemplo, o terminal de acesso pode enviar um indicador de nivel de buffer, indicando a quantidade de dados que o terminal de acesso pretende enviar para o ponto de acesso. Com tal conhecimento, o ponto de acesso é capaz de dimensionar apropriadamente as atribuições de recursos iniciais.
O terminal de acesso também pode enviar informações com relação aos grupos de prioridade ou qualidade de serviço. Essas informações podem ser usadas para priorizar os terminais de acesso no acontecimento de capacidade de ponto de acesso limitada ou sobrecarga de sistema.
Ao receber a mensagem de concessão de acesso pelo terminal de acesso, o terminal de acesso 404 envia 420 carga
14/24 útil conforme os recursos definidos na mensagem de concessão de acesso. Mediante recebimento de informações adicionais durante a fase de acesso inicial, o ponto de acesso será capaz de tirar proveito do fato de conhecer o CQI, nível de buffer e informações de qualidade de serviço como parte da mensagem de concessão de acesso.
A Figura 5 ilustra uma célula 500 particionada utilizando o espaçamento uniforme. A célula é dividida em um número de regiões R, em que cada região é definida por possuir uma probabilidade de métricas observadas dentro de uma determinada faixa. Em uma modalidade, são usadas observações de geometria de link direto. Por exemplo, métrica tal como C/I, onde C é a potência de piloto recebida e I é o ruído observado, pode ser usada. Além disso, C/(C+I) pode ser usada. Em outras palavras, alguma medida que utiliza potência de sinal observada e ruído é usada. Essa métrica observada corresponde aos valores CQI determinados, ou faixas de valores, que desse modo definem a região. Por exemplo, a Região Rx define uma Região tendo valores CQI correspondendo aos níveis de potência e/ou ruído, superiores a Px. A Região R2 define uma região tendo valores CQI correspondendo aos níveis de potência e/ou ruído de tal modo que P2 > R2 > Pi· Similarmente, a Região R3 define uma região tendo valores CQI correspondendo aos níveis de potência e/ou ruído de tal modo que P3 > R3 > P2, e assim por diante. A região RN_X tem valores CQI correspondendo aos níveis de potência e/ou ruído de tal modo que eles ficam compreendidos na faixa de Px > RN-X > Py. Similarmente, a Região RN tem valores CQI correspondendo aos níveis de potência e/ou ruído observados < Px.
Teoricamente, ao escolher transmitir uma dentre N possíveis seqüências de preâmbulo, até log2(N) bits de informação podem ser transportados. Por exemplo, quando
15/24
Ν = 1024, até log2 (1024) = 10 bits podem ser transportados.
Desse modo, mediante escolha de qual sequência de preâmbulo transmitir, é possível que informações dependentes do usuário sejam integradas como parte da transmissão de preâmbulo.
Uma técnica comumente usada é a de particionar então N sequências de preâmbulo em M conjuntos distintos, rotulados {1,2,...,M}. Para sinalizar uma das log2(M) possibilidades (isto é, log2 (M) bits), uma seqüência em um 10 conjunto apropriado é escolhida e transmitida. Por exemplo, para sinalizar índice de mensagem k e {1,2,...,M}, uma seqüência no k-ésimo conjunto é (aleatoriamente) escolhida e transmitida. Supondo detecção correta no receptor, as informações transmitidas (isto é, a mensagem de log2 (M)15 bit) pode ser obtida com base no índice do conjunto ao qual pertence a seqüência recebida.
Em uma estratégia de partição uniforme, as N seqüências de preâmbulo são particionadas uniformemente em M grupos (isto é, cada grupo contém N/M seqüências). Com 20 base no valor CQI medido, uma das seqüências de preâmbulo a partir de um conjunto apropriado é selecionada e transmitida. A probabilidade de colisão depende então do mapeamento/quantização do CQI medido e do número de tentativas simultâneas de acesso.
Isso pode ser ilustrado mediante consideração de uma quantizaçã.o de dois níveis simples de CQI (isto é, M=2), com Pr(M(CQI)=1)=a e Pr(M(CQI)=1)=a, onde M(x) é uma função de quantização mapeando o valor. CQI medido em um dos dois níveis.
Com partição de seqüência de acesso uniforme, as
N seqüências de preâmbulo são particionadas em dois conjuntos de N/2 seqüências em cada conjunto. Como exemplo, suponha que há duas tentativas de acesso simultâneas (isto
Figure BRPI0513580B1_D0001
16/24 é, exatamente dois terminais de acesso estão tentando acessar o sistema em cada partição de acesso). A probabilidade de colisão dada pretendem enviar M=1 (isto é, ambos têm CQI quantizado nivel=l). Desde que existam N/2 sequências de preâmbulo para que sejam escolhidas a partir do primeiro conjunto, a probabilidade de colisão (dado que ambos os terminais de 10 acesso escolhem suas sequências a partir desse conjunto) é 1/(N/2) . Seguindo a mesma lógica, a probabilidade de colisão para o outro conjunto pode ser derivada.
Desse modo, a probabilidade de colisão geral depende do parâmetro α e número de tentativas de acesso simultâneas. A probabilidade de colisão pode ser tão alta quanto 2/N (oí=0,1) ou tão baixa quanto 1/N (a=0,5) . Desse modo, a melhor escolha de α nesse caso é a=0,5. Contudo, não fica claro se a função de quantização CQI que resulta em a=0,5 é uma função desejável.
O ponto de acesso transmitirá o canal de confirmação no nivel de potência exigido para fechar o link como indicado pelo nivel CQI. Nesse exemplo, com probabilidade oí, o ponto de acesso tem que transmitir na potência correspondendo àquela de um canal de broadcast e com probabilidade 1-oí, o ponto de acesso pode transmitir em certa potência inferior. Desse modo, com a=0,5, na metade do tempo o ponto de acesso tem que realizar broadcast do canal de confirmação. Por outro lado, mediante escolha de α=0,5, o ponto de acesso é forçado a realizar broadcast do canal de confirmação com menos frequência, mas incorrendo em um aumento da potência de transmissão no restante do
17/24 tempo e em maior probabilidade de colisão geral.
A Figura 6 ilustra um diagrama mostrando a partição ponderada 600 com base nos valores CQI quantizados. A região é particionada em diversas regiões que não são de um espaço uniforme, mas são particularmente particionadas com base em valores CQI quantizados que são ponderados. Por ponderação das regiões, sequências de preâmbulo adicionais ficam disponíveis em regiões que têm uma probabilidade maior de os terminais de acesso estarem naquela região (isto é, uma função de massa superior). Por exemplo, as regiões 604, 608 e 612 são regiões maiores que podem corresponder ao fato de ter um número maior de sequências de acesso disponíveis. Inversamente, as regiões 616 e 620 são regiões menores que podem indicar quantidades menores de usuários presentes e, desse modo, menos sequências de acesso disponíveis. Desta forma, as regiões podem ser particionadas tendo certo conhecimento prévio em relação à distribuição de C/I ou potência recebida em uma faixa especificada em uma dada célula. É considerado que regiões geográficas podem nem sempre representar concentrações de usuários dentro de determinadas faixas de CQI. Mais propriamente, as representações gráficas de espaçamento não-uniforme servem para indicar a distribuição não uniforme de sequências de acesso através de uma dada região de célula.
Em uma modalidade, a distribuição de probabilidade dos terminais de acesso dentro da célula pode ser dinâmica com base na distribuição de terminais de acesso em relação ao tempo. Conseqüentemente, certas regiões particionadas podem ser maiores ou menores com base na ausência ou presença de terminais de acesso em uma determinada hora do dia ou, de outro modo, ajustadas como uma função da concentração de terminais de acesso presentes
18/24 em uma determinada região CQI.
Desse modo, as sequências disponíveis para acesso inicial são divididas em N número de partições. O terminal de acesso determina a partição a ser usada para a tentativa de acesso com base pelo menos na potência de piloto observada e nível de buffer. É considerado que a partição também pode ser determinada em vários outros fatores, tal como tamanho de pacote, tipo de tráfego, solicitação de largura de banda, ou qualidade de serviço. Quando a partição é determinada, os terminais de acesso selecionam o ID de seqüência utilizando uma probabilidade uniforme em relação àquela partição. Das sequências disponíveis para acesso, um subconjunto de sequências é reservado para operações de conjunto ativo, e outro subconjunto de seqüência está disponível para acesso inicial. Em uma modalidade, as seqüências 0, 1 e 2 são reservadas para operações de conjunto ativo, e seqüências 3 até o número total de seqüências de acesso estão disponíveis para acesso inicial.
tamanho de cada partição é determinado pelo campo de partição de seqüência de acesso no bloco de informações de sistema. Esse é tipicamente parte do parâmetro de setor. Um número específico de partição N compreende identificadores de seqüência variando a partir de um limite inferior, partição N inferior, até um limite superior, partição N superior. Ambos os limites são determinados utilizando-se o tamanho de partição, parcialmente provido na Tabela 1 abaixo:
Partição de Seqüência de Acçsso Partição de Tamanho N (N de 1 a 8)
1 2 3 4 5 6 7 8
00000 0 0 0 0 0 0 0 0
00001 S2 S2 S2 S2 S2 S2 S2 S2
19/24
00010 S3 S3 s SI SI SI SI SI
00011 SI SI SI S3 S3 S3 SI S1 !
00100 SI SI SI SI SI SI S3 S3
00101 S3 SI SI S3 SI SI S3 SI
00101 SI S3 SI SI S3 SI SI S3
00110 SI SI S3 SI SI S3 SI SI
00111 S3 S3 SI S3 SI SI SI SI
01000 SI SI SI S3 S3 SI S3 SI
modo, o
Nessa modalidade, desse terminal de acesso seleciona seu nível piloto com base na relaçao, medida em decibéis, da potência de piloto de aquisição a partir do setor onde a tentativa de acesso está sendo feita para a potência total recebida na partição de tempo de canal de aquisição.
Os valores limite de piloto são determinados com base no campo de segmentação de intensidade de piloto da mensagem de informações de sistema.
Modalidades descrevem uma técnica pela qual espaço de sequência de acesso é particionado de acordo com as estatísticas do CQI quantizado. Mais precisamente, é a função de massa de probabilidade dos valores CQI quantizados, onde
Pr(C0/ = 1) = px, Pr(C0/ = 2) = p2, · · ·, Pr(CQI = M)=Pm.
O espaço de sequência de acesso é então particionado para ter uma função de massa de probabilidade similar. Isto é, a relação do número de seqüências de acesso em cada conjunto pelo número total de sequências de acesso deve ser proporcional, de tal modo que
P = [pi Pi 'Pm] isto
N 1 v Ay
-6- = (Pi Pi ··· Pm)' onde Nk é o número de sequências de acesso no conjunto
20/24
K e {1,2,...,Μ}.
No exemplo descrevendo o CQI de nível-2 a função
de quantização produz os seguintes:
Pr(m(C£/) = 1) = a e Pt(M(CQI) = 2) = 1-(x
0 número de seqüências de acesso em cada conjunto é,
portanto, (a)N e (l-a)N, respectivamente. A probabilidade
de colisão resultante é
|2 1 a (1-α) 1
(aN) v ' ((l-a)y)]v' jV ~n
que é a menor probabilidade de colisão possível.
Para uma configuração mais geral com M possíveis níveis CQI e U tentativas simultâneas, a expressão analítica da probabilidade de colisão se torna mais complexa.
Em outro exemplo, considere M=6, U=8 e N=1024. Suponha que os valores CQI são quantizados na etapa de 4-5 dB. Os valores CQI quantizados são dados por [-3, 1, 5, 10, 15, 20] dB com a seguinte função de massa de probabilidade [0,05, 0,25, 0,25, 0,20, 0,15, 0,10]. Isto é, em 5% do tempo, os usuários reportarão valores CQI menores que -3 dB, em 25% do tempo com valores CQI entre -3 e 1 dB, e assim por diante. O ponto de acesso pode então ajustar a potência para o canal de confirmação com base no CQI reportado.
Utilizando-se a técnica de partição de sequência de acesso proposta, a probabilidade de colisão resultante é de aproximadamente 2,5%. A probabilidade de colisão utilizando partição de sequência de acesso uniforme comparada é de 3,3%. Contudo, para obter uma probabilidade de colisão similar quando uma partição de sequência de acesso uniforme é usada, o número total de sequências tem que ser aumentado em 25% para 1.280. Consequentemente, um número maior de seqüências de acesso a ser pesquisado se
21/24 traduz diretamente em complexidade superior e maior probabilidade de alarme falso.
Essa estratégia de partição também pode ser usada ao sinalizar outras informações tal como tamanho de pacote, tipo de tráfego e solicitação de largura de banda através do canal de acesso. Isso é particularmente útil quando o canal de acesso (a parte de preâmbulo) é usado como um meio para os usuários retornarem ao sistema ou para solicitar recursos. Caso informações relativas às estatísticas de informações a serem transportadas sejam conhecidas (por exemplo, a percentagem de tempo que uma certa conexão de tráfego (http, ftp, SMS) é solicitada ou quanta largura de banda é freqüentemente exigida, então essas informações podem ser usadas na determinação da partição do espaço de sequência de preâmbulo de acesso.
A Figura 7 ilustra uma tabela 700 armazenada na memória que particiona o grupo de sequências de acesso em subgrupos de seqüências de acesso com base em uma variedade de fatores.
Os fatores incluem faixas de CQI, níveis de buffer, qualidade de serviço, tamanho de pacote, solicitação de largura de banda de frequência, ou outros fatores. A quantidade de seqüências de acesso em um determinado subgrupo pode ser determinada inicialmente em estatísticas mqntidas de concentração passada de usuários na determinada célula como uma função dos fatores sendo considerados.
Desse modo, cada célula pode ter uma distribuição de massa predeterminada das seqüências de acesso para combinações dos diversos fatores. Ao fazer isso, a probabilidade de colisão de múltiplos usuários selecionando a mesma sequência de acesso é minimizada.
Em uma modalidade, a quantidade de seqüências de acesso atribuídas às várias combinações de fatores pode mudar dinamicamente com base em mudanças na composição das
22/24 necessidades dos usuários. Desse modo, caso uma quantidade maior de usuários migre para uma região com um CQI dentro de uma dada faixa e um nível de buffer de certa quantidade, e outros diversos fatores, a essa região podem ser atribuídas seqüências de acesso adicionais. Alocação dinâmica de següências de acesso assim imita um cenário ótimo pelo qual a probabilidade de colisão é minimizada.
A Figura 8 ilustra tal processo 800. Partições iniciais são configuradas 804, desse modo particionando a pluralidade de sequências de acesso em um número de grupos de seqüências de acesso. Esses grupos podem se basear em faixas de valores CQI. Em uma modalidade, o conjunto inicial pode ser baseado na distribuição uniforme de seqüências de acesso. Em outra modalidade, os tamanhos de partição iniciais podem se basear em dados históricos. Um contador 808 conta as tentativas de acesso em cada subconjunto. O contador pode manter atualizadas as tentativas de acesso em relação ao tempo para determinar se há padrões de uso pesado ou leve variável. Com base nessas tentativas de acesso com relação ao tempo, o valor esperado de tentativas de acesso em subconjuntos determinados pode ser atualizado 812. O valor esperado pode ser representado pelas seguinte? equações:
E m =(1-^X +βαΛα» -1) onde Em é o valor esperado, am representa a quantidade de seqüências de acesso em um determinado subconjunto, e β é o fator de esquecimento. O fator de esquecimento computa uma média de forma recursiva, que fornece um peso maior para dados mais recentes e um peso menor para dados menos recentes.
Com base no novo valor esperado, o novo tamanho de subconjunto pode ser determinado 816. Em uma modalidade,
23/24
o tamanho de subconjunto é determinado pela seguinte
equação: JÊ~ Nm=N J m ,\<m< M m M k=\
onde Nm é o novo tamanho de subconjuntos, Ek é o valor de expectativa antigo do k-ésimo subconjunto, m é o subconjunto determinado dentre M subconjuntos totais.
Uma determinação é feita 820 no sentido de se o tamanho de subconjunto recentemente determinado é substancialmente diferente do tamanho de subconjunto previamente definido. O limite para o que se constitui substancialmente diferente é configurável. Se for feita uma determinação de que o tamanho de subconjunto recentemente determinado é substancialmente diferente 824, então os tamanhos de subconjunto são reconfigurados. Caso contrário 828, os tamanhos de subconjunto atuais são mantidos 832.
Os vários aspectos e características da presente invenção foram descritos acima com relação às modalidades específicas. Como usado aqui, os termos compreende, compreendendo, ou quaisquer outras variações dos mesmos, devem ser interpretados como incluindo não exclusivamente os elementos ou limitações que acompanham esses termos. Consequentemente, um sistema, método ou outra modalidade que compreende um conjunto de elementos não é limitado somente àqueles elementos, e pode incluir outros elementos não relacionados expressamente ou inerentes à modalidade reivindicada.
Embora a presente invenção tenha sido descrita com referência a modalidades específicas, deve ser entendido que as modalidades são ilustrativas e que o escopo da invenção não é limitado a essas modalidades.
24/24
Muitas variações, modificações, adições e aperfeiçoamentos às modalidades descritas acima são possíveis. Considera-se que essas variações, modificações, adições e aperfeiçoamentos enquadram-se no escopo da invenção como detalhado nas reivindicações a seguir.

Claims (5)

REIVINDICAÇÕES
1. Método para determinar e transmitir um indicador de qualidade de canal em um sistema de comunicação sem fio, o método caracterizado pelo fato de que compreende as etapas de:
determinar (408) uma potência de uma transmissão observada entre um ponto de acesso (412) e um terminal de acesso (404);
determinar uma estimativa de qualidade de canal com base pelo menos na potência da transmissão observada;
selecionar uma seqüência de acesso, aleatoriamente, a partir de um grupo de uma pluralidade de grupos de seqüências de acesso, em que a pluralidade de grupos de seqüências de acesso corresponde a diferentes faixas de valores de qualidade de canal, e em que a seqüência de acesso selecionada é do grupo da pluralidade de grupos correspondendo à estimativa de qualidade de canal determinada; e transmitir (410) a seqüência de acesso selecionada utilizando um canal de acesso.
2/6
5. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a pluralidade de seqüências de acesso na pluralidade de grupos de seqüências de acesso é distribuída não uniformemente.
6. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que transmitir (410) compreende adicionalmente transmitir de acordo com um esquema Multiplex por Divisão de Freqüência, FDM.
7. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que transmitir (410) compreende adicionalmente transmitir de acordo com um esquema Multiplex por Divisão de Código, CDM.
8. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que transmitir (410) compreende adicionalmente transmitir de acordo com um esquema de Acesso Múltiplo por Divisão de Freqüência Ortogonal, OFDMA.
9. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que selecionar compreende adicionalmente selecionar informações indicativas de exigências de terminal de acesso.
10. Método, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que selecionar informações compreende adicionalmente selecionar informações de necessidades de nível de buffer, exigências de qualidade de serviço, um indicador de qualidade de canal de link direto.
11. Equipamento para determinar e transmitir um indicador de qualidade de canal em um sistema de comunicação sem fio, o equipamento caracterizado pelo fato de que compreende:
mecanismos para determinar uma potência de uma transmissão observada entre um ponto de acesso (404) e um terminal de acesso (412);
mecanismos para determinar uma estimativa de
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2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que determinar (408) a potência compreende adicionalmente determinar potência de um sinal piloto observado.
3/6 qualidade de canal com base em pelo menos a potência da transmissão observada;
mecanismos para selecionar uma seqüência de acesso, aleatoriamente, a partir de um grupo de uma pluralidade de grupos de seqüências de acesso, em que a pluralidade de grupos de seqüências de acesso corresponde a diferentes faixas de valores qualidade de canal, e em que a seqüência de acesso selecionada é do grupo da pluralidade de grupos correspondendo à estimativa de qualidade de canal determinada; e mecanismos para transmitir a seqüência de acesso selecionada utilizando um canal de acesso.
12. Equipamento, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que mecanismos para determinar uma potência compreendem adicionalmente mecanismos para determinar a potência de um sinal piloto observado.
13. Equipamento, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que a pluralidade de seqüências de acesso na pluralidade de grupos de seqüências de acesso é distribuída de modo não uniforme.
14. Equipamento, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que os mecanismos para transmitir compreendem adicionalmente mecanismos para transmitir de acordo com um esquema Multiplex por Divisão de Freqüência, FDM.
15. Equipamento, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que os mecanismos para transmitir compreendem adicionalmente mecanismos para transmitir de acordo com um esquema Multiplex por Divisão de Código, CDM.
16. Equipamento, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que mecanismos para
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3. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que determinar a estimativa de qualidade de canal compreende adicionalmente determinar relação potência de piloto recebida/ruido.
4/6 transmitir compreendem adicionalmente mecanismos para transmitir de acordo com um esquema Multiplex por Divisão de Freqüência Ortogonal, OFDM.
17. Equipamento, de acordo com a reivindicação
11, caracterizado pelo fato de que os mecanismos para transmitir compreendem adicionalmente mecanismos para transmitir de acordo com um esquema de Acesso Múltiplo por Divisão de Freqüência Ortogonal, OFDMA.
18. Equipamento, de acordo com a reivindicação
11, caracterizado pelo fato de que os mecanismos para selecionar compreendem adicionalmente mecanismos para selecionar informações indicativas de exigências de terminal de acesso.
19. Equipamento, de acordo com a reivindicação
18, caracterizado pelo fato de que os mecanismos para selecionar informações compreendem adicionalmente mecanismos para selecionar informações relacionadas às necessidades de nível de buffer, exigências de qualidade de serviço, e/ou um indicador de qualidade de canal de link direto.
20. Equipamento, de acordo com qualquer uma das reivindicações 11 a 19, caracterizado pelo fato de que:
os mecanismos para determinar uma potência e os mecanismos para determinar uma estimativa são um processador;
o dito equipamento compreende:
um elemento de memória configurado para armazenar uma pluralidade de grupos de seqüências de acesso;
os mecanismos para selecionar são um seletor; e os mecanismos para transmitir são um transmissor.
21. Equipamento, de acordo com a reivindicação
20, caracterizado pelo fato de que o processador compreende adicionalmente determinar relação potência de piloto
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5/6 recebida/ruído.
22. Método para transmitir uma confirmação de uma seqüência de acesso detectada em um sistema de comunicação sem fio, o método caracterizado pelo fato de que compreende as etapas de:
receber (410) uma seqüência de acesso utilizando um canal de acesso;
determinar pelo menos uma estimativa de qualidade de canal como uma função da seqüência de acesso recebida; e transmitir (416) um indicador de confirmação da seqüência de acesso recebida utilizando uma quantidade apropriada de potência com base na estimativa de qualidade de canal.
23. Método, de acordo com a reivindicação 22, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente transmitir um indicador de confirmação através de um canal de sinalização compartilhado, SSCH.
24. Método, de acordo com a reivindicação 22, caracterizado pelo fato de que o indicador de confirmação é incluído em uma seção específica de um canal de sinalização compartilhado, SSCH, em que a seção do SSCH é particionada com base em potência de transmissão necessária para que o indicador de confirmação seja recebido de forma bemsucedida .
25. Equipamento para transmitir uma confirmação de uma seqüência de acesso detectada em um sistema de comunicação sem fio, o equipamento caracterizado pelo fato de que compreende:
mecanismos para receber uma seqüência de acesso utilizando um canal de acesso;
mecanismos para determinar pelo menos uma estimativa de qualidade de canal como uma função da seqüência de acesso recebida; e
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6/6 mecanismos para transmitir um indicador de confirmação da seqüência de acesso recebida utilizando uma quantidade apropriada de potência com base na estimativa de qualidade de canal.
4. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que determinar a estimativa de qualidade de canal compreende adicionalmente determinar relação potência de piloto recebida/soma de potência de piloto recebida e ruído.
Petição 870180052237, de 18/06/2018, pág. 10/16
5 26. Equipamento, de acordo com a reivindicação 25, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente mecanismos para transmitir um indicador de confirmação através de um canal de sinalização compartilhado, SSCH. 10 27 . Equipamento, de acordo com a reivindicação 25, caracterizado pelo fato de que o indicador de confirmação é incluído em uma : seção específica de um canal
de sinalização compartilhado, SSCH, em que a seção do SSCH é particionada com base em potência de transmissão 15 necessária para que o indicador de confirmação seja recebido de forma bem-sucedida.
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