I. CAMPO
A presente revelação refere-se de maneira geral a comunicações e, mais especificamente, ao controle de interferência em um sistema de comunicação sem fio.
II. FUNDAMENTOS
Um sistema de comunicação de acesso múltiplo sem fio pode comunicar-se concomitantemente com múltiplos terminais nos links direto e reverso. O link direto (ou downlink) refere-se ao link de comunicação das estações base para os terminais, e o link reverso (ou uplink) refere-se ao link de comunicação dos terminais para as estações base. Múltiplos terminais podem transmitir simultaneamente dados no link reverso e/ou receber dados no link direto. Isto é frequentemente conseguido multiplexando-se as transmissões em cada link de modo que sejam ortogonais umas com relação às outras no domínio do tempo, da freqüência e/ou de código.
No link reverso, as transmissões dos terminais que se comunicam com estações base diferentes são tipicamente não ortogonais umas com relação às outras. Consequentemente, cada terminal pode causar interferência em outros terminais que se comunicam com estações base próximas e pode adicionalmente receber interferência a partir desses outros terminais. O desempenho de cada terminal é degradado pela interferência dos outros terminais que se comunicam com outras estações base.
Há, portanto, necessidade na arte de técnicas para atenuar a interferência em um sistema de comunicação sem fio.
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SUMÁRIO
São aqui descritas técnicas para controlar a interferência observada por cada setor a partir de setores vizinhos em um sistema de comunicação sem fio. Um setor m estima a interferência observada a partir de terminais em setores vizinhos e obtém uma estimativa de interferência ou medições relacionas. Para controle de interferência baseado em rede, o setor m gera um relatório OSI inter-setor (IS) com base na estimativa de interferência e envia o relatório IS OSI aos setores vizinhos via uma conexão cabeada, como, por exemplo, um canal de transporte de retorno (backhaul). O setor m adicionalmente recebe relatórios IS OSI dos setores vizinhos e regula as transmissões de dados para os terminais no setor m com base nos relatórios IS OSI. O setor m pode regular transmissões de dados por (1) controle da admissão de novos terminais no setor m, (2) atribuição desfeita de terminais que já tenham sido admitidos, (3) programação dos terminais no setor m, de maneira a reduzir a interferência nos setores vizinhos, e/ou (4) atribuição dos terminais no setor m com canais de tráfego que causam menos interferência nos setores vizinhos.
Diversos aspectos e modalidades da invenção são descritos mais detalhadamente a seguir.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS
As características e a natureza da presente invenção se tornarão mais evidentes com a descrição detalhada apresentada a seguir quando considerada em conjunto com os desenhos, nos quais as mesmas referências identificam os mesmos elementos em toda parte.
A Figura 1 mostra um sistema de comunicação com estações base e terminais.
A Figura 2 mostra um processo realizado por um setor para controle de interferência.
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A Figura 3 mostra um processo realizado por um terminal para controle de interferência.
A Figura 4 mostra um processo para ajustar potência de transmissão de uma maneira determinística.
A Figura 5 mostra um processo para ajustar potência de transmissão de uma maneira probabilística.
A Figura 6 mostra um mecanismo de controle de potência adequado para controle de interferência.
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A |
Figura |
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mostra |
um |
diagrama de |
blocos |
de um |
terminal |
e |
duas estações base |
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A |
Figura |
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mostra |
um |
equipamento |
adequado |
para |
controle |
de |
interferência. |
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A |
Figura |
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mostra |
um |
equipamento |
adequado |
para |
prover controle de interferência.
DESCRIÇÃO DETALHADA
A palavra exemplar é aqui utilizada para significar que serve como exemplo, caso ou ilustração. Qualquer modalidade ou desenho aqui descrito como exemplar não deve ser necessariamente interpretado como preferido ou vantajoso em comparação com outras modalidades ou desenhos.
A Figura 1 mostra um sistema de comunicação sem fio 100 com múltiplas estações base 110 e múltiplos terminais 120. Uma estação base é geralmente uma estação fixa que se comunica com os terminais e pode ser também chamada de um ponto de acesso, Nó B ou alguma outra terminologia. Cada estação base 110 proporciona cobertura de comunicação a uma área geográfica específica 102a, 102b e 102c. O termo célula pode referir-se a uma estação base e/ou sua área de cobertura, dependendo do contexto no qual o termo é utilizado. Para aperfeiçoar a capacidade do sistema, a área de cobertura da estação base pode ser particionada em múltiplas áreas menores, como, por exemplo,
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4/39 três áreas menores 104a, 104b e 104c. Cada área menor é servida por um respectivo subsistema transceptor base (BTS). O termo setor pode referir-se a um BTS e/sua área de cobertura, dependendo do contexto no qual o termo é utilizado. Para uma célula setorizada, os BTSs para todos os setores dessa célula são tipicamente co-localizados dentro da estação base para a célula. Um controlador de sistema 130 é acoplado às estações base 110 e provê coordenação e controle para estas estações base.
Um terminal pode ser fixo ou móvel e pode ser também chamado de estação móvel, dispositivo sem fio, equipamento de usuário ou alguma outra terminologia. Cada terminal pode comunicar-se com zero, uma ou várias estações base a qualquer dado momento.
As técnicas de controle de interferência aqui descritas podem ser utilizadas para um sistema com células setorizadas e um sistema com células não setorizadas. Na descrição que se segue, o termo setor refere-se a (1) um BTS convencional e/ou sua área de cobertura para um sistema com células setorizadas e (2) uma estação base convencional e/ou sua área de cobertura para um sistema com células não setorizadas. Os termos terminal e usuário são utilizados de maneira intercambiável, e os termos setor e estação base são também utilizados de maneira intercambiável. Um setor/estação base servidor(a) é um setor/estação base com o(a) qual um terminal se comunica. Um setor/estação base vizinho(a) é um setor/estação base com o(a) qual o terminal não está em comunicação.
As técnicas de controle de interferência podem ser também utilizadas para diversos sistemas de comunicação de acesso múltiplo. Por exemplo, estas técnicas podem ser utilizadas para um sistema de acesso múltiplo por divisão de código (CDMA), um sistema de acesso múltiplo por divisão
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5/39 de freqüência (FDMA), um sistema de acesso múltiplo por divisão de tempo (TDMA), um sistema de acesso múltiplo por divisão de freqüência ortogonal (OFDMA), um sistema intercalado (IFDMA), um sistema FDMA localizado (LFDMA), um sistema de acesso múltiplo por divisão espacial (SDMA), um sistema de acesso múltiplo quase ortogonal e assim por diante. O IFDMA é também chamado de FDMA distribuído, e LFDMA é também chamado de FDMA de banda estreita ou FDMA clássico. Um sistema OFDMA utiliza multiplexação por divisão de freqüência ortogonal (OFDM). OFDMA, o IFDMA e o LFDMA particionam efetivamente a largura de banda de sistema total em múltiplas (K) sub-bandas de freqüência ortogonal. Estas sub-bandas podem ser também chamadas de tons, subportadoras, faixas e assim por diante. OFDM transmite símbolos de modulação no domínio da freqüência em todas as, ou em um subconjunto das K sub-bandas. IFDMA transmite símbolos de modulação no domínio do tempo em subbandas que são distribuídas uniformemente através das K sub-bandas. LFDMA transmite símbolos de modulação no domínio do tempo e tipicamente em sub-bandas adjacentes.
Conforme mostrado na Figura 1, cada setor pode receber transmissões desejadas de terminais dentro do setor assim como transmissões interferentes de terminais em outros setores. A interferência total observada em cada setor é composta de (1) interferência inter-setor de terminais dentro do mesmo setor e (2) interferência intersetor de terminais em outros setores. A interferência inter-setor, que é também chamada de interferência de outro setor (OSI), resulta de as transmissões em cada setor não serem ortogonais às transmissões nos demais setores. A interferência inter-setor e a interferência intra-setor têm um grande impacto sobre o desempenho e podem ser atenuadas conforme descrito a seguir.
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A interferência inter-setor pode ser controlada
utilizando diversos mecanismos, tais |
como controle |
de |
interferência |
baseado |
em |
usuário |
e |
controle |
de |
interferência |
baseado |
em |
rede. |
Para |
controle |
de |
interferência |
baseado |
em |
usuário, |
os |
terminais |
são |
informados da interferência inter-setor observada pelos setores vizinhos e ajustam suas potências de transmissão em decorrência disso, de modo que a interferência inter-setor seja mantida dentro de níveis aceitáveis. Para controle de interferência baseado em rede, cada setor é informado da interferência inter-setor observada pelos setores vizinhos e regula transmissões de dados para seus terminais de modo que a interferência inter-setor seja mantida dentro de níveis aceitáveis. O sistema pode utilizar apenas controle de interferência baseado em usuário, ou apenas controle de interferência baseado em rede, ou ambos. Os mecanismos de controle de interferência, e suas combinações, podem ser implementados de diversas maneiras, conforme descrito a seguir.
A Figura 2 mostra um processo 200 realizado por um setor m para controle de interferência inter-setor. O setor m estima a interferência observada de terminais em outros setores e obtém uma estimativa de interferência (bloco 210). Além disto, as informações geradas não precisam ser estimativas de interferência e podem constituir medições brutas e/ou limites obtidos pelo setor m para os terminais de outros setores.
Para controle de interferência baseado em usuário, o setor m gera um relatório OSI através do ar (OTA) baseado na estimativa de interferência (bloco 212). O relatório OSI OTA transporta a quantidade de interferência inter-setor observada pelo setor m e pode ser apresentado sob diversas formas, conforme descrito a seguir. O setor m
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7/39 transmite por broadcast o relatório OSI OTA para os terminais nos setores vizinhos (bloco 214). Estes terminais podem ajustar suas potências de transmissão com base no relatório OSI OTA do setor m, se necessário, para reduzir a quantidade de interferência inter-setor observada pelo setor m.
Para controle de interferência baseado em rede, o setor m gera um relatório OSI inter-setor (IS) baseado na estimativa de interferência (bloco 222). O relatório OSI IS e o relatório OSI OTA são dois relatórios sobre interferência que podem ter os mesmos ou diferentes formatos. Por exemplo, o relatório OSI IS pode ser idêntico ao relatório OSI OTA. Alternativamente, o relatório OSI IS pode consistir em informações relacionadas com limites de interferência, medições de interferência, perdas de percurso, potência recebida dos terminais do setor m medida em outros setores e/ou quaisquer outras informações que possam ser utilizadas para determinar interferência causada pelos terminais do setor m e do outro setor do relatório OSI IS recebido. O setor m pode enviar o relatório OSI IS aos setores vizinhos periodicamente ou apenas se o setor m observar interferência excessiva (bloco 224). O setor m também recebe relatórios OSI IS dos setores vizinhos (bloco 226). A taxa à qual os relatórios OSI IS são trocados entre os setores pode ser a mesma ou diferente da taxa à qual os relatórios OSI OTA são transmitidos por broadcast para os terminais. O setor m regula transmissões de dados para terminais no setor m com base nos relatórios OSI IS recebidos dos setores vizinhos (bloco 228) . Os blocos da
Figura 2 são descritos mais detalhadamente a seguir.
O setor m pode estimar a interferência intersetor de diversas maneiras. Para um sistema que utiliza multiplexação ortogonal, um terminal pode transmitir dados
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8/39 ou piloto em cada subportadora em cada período de símbolos. Um piloto é uma transmissão de símbolos que são conhecidos a priori tanto pelo transmissor quanto pelo receptor. Um símbolo de dados é um símbolo de modulação para dados, um símbolo piloto é um símbolo de modulação para piloto e um símbolo de modulação é um valor complexo para um ponto em uma constelação de sinais, como, por exemplo, para M-PSK, M-QAM e assim por diante.
O setor m pode estimar a interferência em uma dada subportadora k em um dado período de símbolos n com base em um piloto recebido de um terminal u, da seguinte maneira:
Im (k, n)= |Hm,u (k, nl· Pu (k, n)~ Rm,u (k, n) , Eq (1) onde Pu (k,n) é um símbolo piloto enviado pelo terminal u na subportadora k em um período de símbolos n;
H.u(k,n) é uma estimativa do ganho de canal entre o setor m e o terminal u;
Rm,u (k, n) é um símbolo recebido obtido pelo setor m do terminal u; e
Im (k, n) é uma estimativa da interferência observada pelo setor m.
As quantidades na equação (1) são escalares.
O setor m pode estimar também a interferência com base nos dados recebidos do terminal u, da seguinte maneira:
Im (k, n )= \H mu (k, n )· Dm,u (k, n)~ Rm,u (k, n )| Eq (2) onde D (k,n) é uma estimativa de um símbolo de dados transmitido pelo terminal u na subportadora k no período de símbolo n. O setor m pode derivar estimativas de símbolos de dados Dmu (k,n) por (1) realizar detecção de dados nos
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9/39 símbolos recebidos R (k.n) com a estimativa de canal Hm,. (k.«) para obter símbolos detectados, (2) derivar decisões rígidas (hard) com base nos símbolos detectados e (3) utilizar as decisões rígidas como as estimativas de símbolos de dados. Alternativamente, o setor m pode derivar as estimativas de símbolos de dados (1) efetuando detecção de dados nos símbolos recebidos, (2) decodificando os símbolos detectados para obter dados decodificados e (3) recodificando e mapeando em símbolos os dados decodificados para obter as estimativas de símbolos de dados.
O setor m pode também realizar estimação de canal e interferência combinada para obter tanto estimativas de resposta de canal quanto estimativas de interferência.
A estimativa de interferência Im (k. n) obtida da equação (1) ou (2) inclui tanto a interferência inter-setor quanto a interferência intra-setor. A interferência intrasetor pode ser mantida dentro de níveis aceitáveis via controle de potência, conforme descrito a seguir, e pode ser então negligenciável comparada com a interferência inter-setor.
O setor m pode tirar a média das estimativas de interferência através dos domínios da freqüência, espacial e/ou do tempo. Por exemplo, o setor m pode tirar a média das estimativas de interferência através de múltiplas antenas de recepção. O setor m pode tirar a média das estimativas de interferência para todas as sub-bandas utilizando qualquer um dos seguintes esquemas de divisão proporcional:
K Im (n) = ~E Σ Im (k,n) , Eq (3) K k=1
C k A1/K Im (n) = I Π Im (k. n)| , e Eq (4) \ k=1 )
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10/39 r
log 1 + k
P.om ) 1 K (
I.(«)) K k=1
P nom k ‘m (k,n)
Eq (5) onde Im (n) é a potência de interferência média para o setor m no período de símbolo n e Pnom denota uma potência recebida nominal para cada subportadora. Im (k, n) e Im (n) estão em unidades lineares nas equações de (3) a (5). A equação (3) serve para cálculo da média aritmética, a equação (4) serve para cálculo da média geométrica e a equação (5) serve para cálculo da média baseado em SNR. Com o cálculo da média aritmética, algumas estimativas de grande interferência podem distorcer a potência de interferência média. O cálculo da média geométrica e o cálculo da média baseado em SNR podem suprimir as estimativas de grande interferência para algumas subbandas.
O setor m pode também filtrar a potência de interferência média através de múltiplos períodos de símbolos para aperfeiçoar a qualidade da estimativa de interferência. A filtragem pode ser obtida com um filtro de resposta ao impulso finita (FIR), um filtro de resposta ao impulso infinita (IIR) ou algum outro tipo de filtro. O setor m obtém uma interferência medida Im£iiiam para cada período de medição, que pode estender-se por um ou múltiplos períodos de símbolos.
O setor m gera um relatório OSI OTA com base na interferência medida. Em uma modalidade, a interferência medida é quantizada em um número predeterminado de bits, que são incluídos no relatório OSI OTA. Em outra modalidade, o relatório OSI OTA inclui um único bit, que indica se a interferência medida é maior ou menor que um limite de interferência. Em ainda outra modalidade, o relatório OSI OTA inclui múltiplos bits que transportam a
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11/39 interferência medida com relação a múltiplos limites de interferência. Para maior clareza, a descrição seguinte é para uma modalidade na qual o relatório OSI OTA transporta a interferência medida com relação a dois limites de interferência.
Em uma modalidade, o relatório OSI OTA inclui dois bits OSI binários, que são chamados bit OSI 1 e bit OSI 2. Estes bits OSI podem ser configurados da seguinte maneira:
bit OSI 1 = <
'1', se '0', se medida,m lim nom medida,m < 1 lim_ nom
Eq (6a) bit OSI 2 = 1 '1', '0', se se medida,m >I lim_ elevado media,m < 1 lim_ elevado
Eq (6b) onde 1 lim nom é um limite de interferência nominal, 1 lim elevado é um limite de interferência elevado e Ilim elevado > 1 lim nom · O bit OSI 1 indica se a interferência medida está acima ou abaixo do limite de interferência nominal. O bit OSI 2 indica se a interferência medida está acima ou abaixo do limite de interferência elevado. Para esta modalidade, considera-se que o setor m observa baixa interferência se a interferência medida estiver abaixo de Ilim nom, alta interferência se a interferência medida estiver entre Ilim nom e Ilim elevado e interferência excessiva se a interferência medida for maior ou igual a Ilim elevado · O bit OSI 2 pode ser utilizado para indicar interferência excessiva sendo observada pelo setor.
Em outra modalidade, o relatório OSI OTA inclui um único valor OSI que têm três níveis. O valor OSI pode ser configurado da seguinte maneira:
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12/39 ''2' se medida,m elevado , valor OSI = < '1', se I lim_ elevado medida, m >I lim_
Eq (7) '0' se medida, m < I lim_
O valor OSI de três níveis pode ser transmitido utilizandose uma constelação de sinais com três pontos de sinal. Por exemplo, um valor OSI de ‘0' pode ser enviado com um símbolo de 1 + j0 ou ej0, um valor OSI de '1' pode ser enviado com um símbolo de 0 + j1 ou e jn/2 e um valor OSI de '2' pode ser enviado com um símbolo de - 1 + j0 ou ejn.
Alternativamente, o setor m pode obter uma interferência-sobre-termal (IOT) medida, que é a razão da potência de interferência total observada pelo setor m pela potência do ruído térmico. A potência de interferência total pode ser computada conforme descrito acima. A potência do ruído térmico pode ser estimada desligando-se o transmissor e medindo-se o ruído no receptor. Um ponto operacional específico pode ser selecionado para o sistema.
Um ponto operacional mais elevado permite que os terminais transmitam a níveis de potência mais elevados em média. Entretanto, um ponto operacional elevado tem um impacto negativo sobre o orçamento de link e pode ser indesejável. Para uma dada potência de transmissão máxima e uma dada taxa de dados, a perda de percurso máxima tolerável diminui com uma IOT crescente. Um ponto operacional muito elevado é também indesejável, uma vez que o sistema pode tornar-se limitado por interferência, o que é uma situação pela qual um aumento na potência de transmissão não se traduz em um aumento em SNR recebida. Além disto, um ponto operacional muito elevado aumenta a probabilidade de instabilidade do sistema. Seja como for, o setor m pode configurar seu valor OSI de três níveis da seguinte maneira:
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13/39 '2', se valor OSI = < '1', se '0', se
IOT > IOT '-s medida,m — v lim_ elevado ,
IOT > IOT > IOT lim_ elevado medida,m lim_ nom ,
Eq (8)
IOT < IOT medida ,m lim_ nom * onde IOTlm nom é um limite de IOT nominal e 1°'Γ.. elevado é um limite de IOT elevado.
Os bits/valor OSI podem ser também gerados utilizando-se histerese, de modo que uma indicação de interferência excessiva não se alterne com demasiada freqüência. Por exemplo, o bit OSI 2 pode ser configurado em ‘1' apenas se a interferência medida ultrapassar o limite elevado para uma primeira duração de tempo TW1 (50 milissegundos, por exemplo) e pode ser novamente configurado em '0' apenas se a interferência medida estiver abaixo do limite elevado para uma segunda duração de tempo Tw2. Como outro exemplo, o bit OSI 2 pode ser configurado em '1' apenas se a interferência medida ultrapassar um primeiro limite elevado Ilim elevado1 e pode ser em seguida reconfigurado em '0' apenas se a interferência medida cair abaixo de um segundo limite elevado I lim elevadol , onde I lim_ elevadol > Ilim_ elevadol .
O setor m transmite por broadcast seu relatório OSI OTA, que pode conter dois bits OSI ou o valor OSI de três níveis, para controle de interferência baseado em usuário. O setor m pode transmitir por broadcast o relatório OSI OTA de diversas maneiras. Em uma modalidade, o setor m transmite por broadcast o relatório OSI OTA em cada período de medição. Em outra modalidade, o setor m transmite por broadcast o bit OSI 1 em cada período de medição e transmite por broadcast o bit OSI 2 apenas se este bit for configurado em '1'. O setor m pode também transmitir por broadcast relatórios OSI de outros setores
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14/39 para os terminais dentro do setor m para melhor cobertura
OSI.
O setor m também envia seu relatório OSI aos setores vizinhos para controle de interferência baseado em rede. O relatório OSI IS pode conter os dois bits OSI; o valor OSI de três níveis; a interferência medida quantizada, ou não-quantizada, em um número predeterminado de bits;
nom
IOT lim_ elevado
IOT ;
medida,m ;
I lim_ nom I lim_ elevado
I medidam; perdas de percurso; potência recebida dos terminais do setor m medida em outros setores; algumas outras informações; e combinações deles. O setor m pode enviar o relatório OSI IS em cada período de medição, ou apenas se uma interferência excessiva for observada, ou se algum outro critério for satisfeito. Um outro setor q pode também solicitar ao setor m que envie o relatório OSI IS se os terminais no setor q indicarem que eles não podem receber os bits OSI do setor m. Cada setor utiliza os relatórios OSI IS dos setores vizinhos para controlar transmissões de dados dos terminais em seu setor para atenuar a interferência inter-setor nos setores vizinhos.
O controle de interferência baseado em rede pode ser obtido de diversas maneiras. Algumas modalidades de controle de interferência baseado em rede são descritas a seguir.
Em uma modalidade, o setor m escalona terminais no setor com base nos relatórios OSI IS recebidos dos setores vizinhos. Por exemplo, se um ou mais setores vizinhos observarem interferência excessiva, então o setor m pode reduzir as potências de transmissão utilizadas pelos terminais em desvantagem no setor m, de modo que estes terminais causem menos interferência em outros setores. Um terminal em desvantagem tem um ganho de canal pequeno (ou
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15/39 uma perda de percurso grande) para o setor servidor e precisa transmitir a um nível de potência elevado para obter uma dada relação sinal/ruído-e-interferência (SNR) no setor servidor. O terminal em desvantagem é tipicamente localizado mais próximo de um setor vizinho, e o nível de potência de transmissão elevado resulta em interferência inter-setor elevada para este setor vizinho.
O setor m pode identificar os terminais em desvantagem com base em diversas métricas de qualidade, tais como ganho de canal, potência de piloto, relação portadora/ruído (C/N), razão de ganho de canal e assim por diante. Estas métricas de qualidade podem ser estimadas com base em transmissões de piloto e/ou outras enviadas pelos terminais. Por exemplo, o ganho de canal estimado para um terminal pode ser comparado com um limite de ganho de canal, e o terminal pode ser considerado um terminal em desvantagem se seu ganho de canal estiver abaixo do limite de ganho de canal. Além disto, os terminais em desvantagem podem ser identificados no relatório OSI IS juntamente com seus valores medidos, como, por exemplo, IOTmedidam ou a potência recebida medida. Além disto, em alguns casos, o relatório OSI IS pode prover informações sobre a identidade dos terminais sem mais para permitir a utilização das diferentes abordagens descritas a seguir.
O setor m pode reduzir as potências de transmissão utilizadas pelos terminais em desvantagem (1) baixando-se um limite de potência de transmissão alto que é aplicável aos terminais, (2) baixando-se um limite de potência de transmissão mais baixo que é aplicável aos terminais, (3) atribuindo-se aos terminais em desvantagem taxas de dados mais baixas que exijam SNRs mais baixas e, portanto, potências de transmissão mais baixas, (4) não escalonando-se terminais em desvantagem para transmissão de
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16/39 dados ou (5) utilizando-se algum outro método ou combinação de métodos.
Em outra modalidade, o setor m utiliza controle de admissão para atenuar interferência inter-setor observada pelos setores vizinhos. Por exemplo, caso um ou mais setores vizinhos observem interferência excessiva, então o setor m pode reduzir o número de terminais ativos no setor (1) negando-se acesso a novos terminais que solicitam transmitir no link reverso, (2) negando-se acesso a terminais em desvantagem, (3) desatribuindo-se terminais aos quais o acesso já tinha sido concedido, (4) desatribuindo-se terminais em desvantagem ou (5) utilizando-se alguns outros métodos de controle de admissão. A taxa de desatribuição de terminais pode também tornar-se uma função dos relatórios OSI IS dos setores vizinhos (dos níveis de interferência observados, por exemplo), do número de setores vizinhos que observam interferência excessiva e/ou de outros fatores. O setor m pode assim ajustar a carga do setor com base nos relatórios OSI IS dos setores vizinhos.
Em ainda outra modalidade, o setor m atribui canais de tráfego aos terminais no setor de maneira a atenuar a interferência inter-setor observada pelos setores vizinhos. Por exemplo, a cada setor pode ser atribuído um conjunto de canais de tráfego que o setor pode, por sua vez, atribuir aos terminais no setor. Os setores vizinhos podem também compartilhar um conjunto comum de canais de tráfego que é ortogonal ao conjunto de canais de tráfego atribuído a cada setor. Se um ou mais setores vizinhos observarem interferência excessiva, então o setor m pode atribuir a terminais em desvantagem no setor m com canais de tráfego do conjunto comum. Estes terminais em desvantagem não causariam então interferência nos setores
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17/39 vizinhos, uma vez que os canais de tráfego do conjunto comum são ortogonais aos canais de tráfego atribuídos aos setores vizinhos. Como outro exemplo, a cada setor pode ser atribuído um conjunto de canais de tráfego que o setor pode atribuir a terminais potentes que possam tolerar altos níveis de interferência. Se um ou mais setores vizinhos observarem interferência excessiva, então o setor m pode atribuir aos terminais em desvantagem no setor m canais de tráfego atribuídos aos terminais potentes nos setores vizinhos.
Uma combinação de uma ou mais das abordagens acima pode ser também utilizada de modo a se obter flexibilidade ou por outras razões.
Para maior clareza, muito da descrição acima serve para um setor m. Cada setor no sistema pode realizar controle de interferência, conforme descrito acima para o setor m.
O controle de interferência baseado em usuário pode ser também obtido de diversas maneiras. Em uma modalidade, o controle de interferência baseado em usuário é obtido permitindo-se que os terminais ajustem de maneira autônoma suas potências de transmissão com base nos relatórios OSI OTA recebidos dos setores vizinhos.
Deve-se observar que, embora a Figura 2 mostre controle de interferência tanto baseado em rede quanto baseado em usuário, apenas uma abordagem pode ser utilizada. Por exemplo, blocos 212 e 214 podem ser omitidos e todo o controle de interferência pode ser provido com a utilização apenas do controle de interferência baseado em rede, conforme discutido com relação aos blocos 222-228, por exemplo.
A Figura 3 mostra um processo 300 realizado por um terminal u para controle de interferência. O terminal u
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18/39 recebe um relatório OSI OTA de um setor vizinho (bloco 312) . Uma determinação é então feita sobre se o setor vizinho observa interferência excessiva, por exemplo, se o bit OSI 2 é configurado em ‘1' (bloco 314) . Se a resposta for 'Sim', então o terminal u reduz sua potência de transmissão com um tamanho de degrau de descida maior e/ou a uma taxa mais rápida (bloco 316). Caso contrário, é feita uma determinação sobre se o setor vizinho observa alta interferência, isto é, se o bit OSI 1 é configurado em '1' e o bit OSI 2 é configurado em '0' (bloco 318) . Se a resposta for 'Sim', então o terminal u reduz sua potência de transmissão com um tamanho de degrau descendente nominal
e/ou a |
uma |
taxa nominal (bloco 320). Caso |
contrário, |
o |
terminal |
u |
aumenta |
sua potência de transmi |
ssão com |
um |
tamanho |
de |
degrau |
ascendente nominal e/ou |
a uma taxa |
nominal |
(bloco 322). |
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|
A |
Figura |
3 mostra uma modalidade |
na qual |
o |
relatório OSI OTA transporta a interferência inter-setor observada pelo setor vizinho e um de três níveis possíveis - baixo, elevado e excessivo. O processo 300 pode ser estendido para cobrir qualquer número de níveis de interferência. Em geral, a potência de transmissão para o terminal u pode ser (1) reduzida em um degrau descendente que está relacionado com a quantidade de interferência observada pelo setor vizinho (isto é, um degrau descendente maior para interferência mais elevada) quando a interferência medida estiver acima de um dado limite e/ou (2) aumentada em um degrau ascendente que está inversamente relacionado com a quantidade de interferência observada pelo setor vizinho (isto é, um degrau ascendente maior para interferência mais baixa) quando a interferência medida estiver abaixo do dado limite. O tamanho de degrau e/ou a taxa de ajuste podem ser também determinados com base em
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19/39 outros parâmetros, tais como, por exemplo, o nível de potência de transmissão atual para o terminal, o ganho de canal para o setor vizinho com relação ao ganho de canal para o setor servidor, relatórios OSI OTA anteriores e assim por diante.
O terminal u pode ajustar sua potência de transmissão com base no relatório OSI OTA a partir de um ou múltiplos setores vizinhos. O terminal u pode estimar o ganho de canal para cada setor com base em um piloto recebido do setor. O terminal u pode então derivar uma razão de ganho de canal para cada setor vizinho da seguinte maneira:
( ) gns,i (n) ,n.
r(n)=—/ >, Eq (9) gss (n)
onde |
g ns,i (n) é o |
ganho |
de |
canal |
entre o |
terminal |
u e |
o |
setor |
vizinho i; |
|
|
|
|
|
|
|
|
gss (n) é o |
ganho |
de |
canal |
entre o |
terminal |
u e |
o |
setor |
servidor; e |
|
|
|
|
|
|
|
|
ri (n ) é a |
razão |
de |
ganho |
de canal para o |
setor |
vizinho i.
Em uma modalidade, o terminal u identifica o setor vizinho mais potente com a maior razão de ganho de canal. O terminal u em seguida ajusta sua potência de transmissão com base no relatório OSI OTA só deste setor vizinho mais potente. Em outra modalidade, o terminal u ajusta sua potência de transmissão com base nos relatórios OSI OTA de todos os setores em um conjunto OSI. Este conjunto OSI pode conter (1) T setores vizinhos mais potentes, onde T > 1, (2) setores vizinhos com razões de ganho de canal que ultrapassem um limite de razão de ganho de canal, (3) setores vizinhos com ganhos de canal que ultrapassem um limite de ganho de canal, (4) setores
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20/39 vizinhos inclusos em uma lista de vizinhos transmitida por broadcast pelo setor servidor, ou (5) algum outro grupo de setores vizinhos. O terminal u pode ajustar sua potência de transmissão de diversas maneiras com base nos relatórios OSI OTA de múltiplos setores vizinhos do conjunto OSI. Por exemplo, o terminal u pode diminuir sua potência de transmissão se qualquer setor vizinho do conjunto OSI observar interferência elevada ou excessiva. Como outro exemplo, o terminal u pode determinar um ajuste de potência de transmissão para cada setor vizinho do conjunto OSI e pode então combinar os ajustes para todos os setores vizinhos do conjunto OSI para obter um ajuste de potência de transmissão total.
Em geral, o ajuste de potência de transmissão para controle de interferência pode ser realizado em conjunto com diversos esquemas de controle de potência. Para maior clareza, é descrito a seguir um esquema de controle de potência específico. Para este esquema de controle de potência, a potência de transmissão para um canal de tráfego atribuído ao terminal u pode ser expressa da seguinte maneira:
Pdch (n) = Pref (n) + AP(n), Eq (10) onde Pdch (n) é a potência de transmissão para o canal de tráfego para o intervalo de atualização n;
Pref (n) é o nível de potência de referência para o intervalo de atualização n; e
AP(n) é o delta de potência de transmissão para o intervalo de atualização n.
Os níveis de potência de transmissão Pdch (n) e Pref (n) e o delta de potência de transmissão AP(n) são dados em unidades de decibéis (dB).
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21/39
O nível de potência de referência Pref (n) é a quantidade de potência de transmissão necessária para se obter uma SNR alvo para uma transmissão designada, que pode ser a sinalização enviada pelo terminal u em um canal de controle ou alguma outra transmissão. O nível de potência de referência e a SNR alvo podem ser ajustados para se obter um nível desejado de desempenho para a transmissão designada, como, por exemplo, 1% de taxa de erros de pacote (PER) . Se a transmissão de dados no canal de tráfego e a transmissão designada observarem características de ruído e interferência semelhantes, então a SNR recebida para a transmissão de dados, SNRdch(n), pode ser estimada da seguinte maneira:
SNRdch (n) = SNRa,„ + ΔΡ(η). Eq (11)
O delta de potência de transmissão ΔΡ(η) pode ser ajustado de uma maneira determinística, de maneira probabilística ou de alguma outra maneira com base nos relatórios OSI OTA dos setores vizinhos. A potência de transmissão pode ser ajustada (1) em diferentes quantidades para diferentes níveis de interferência utilizando-se ajuste determinístico ou (2) em diferentes taxas para diferentes níveis de interferência utilizando-se ajuste probabilístico. São descritos a seguir esquemas de ajuste de potência de transmissão determinísticos e probabilísticos exemplares. Por simplificação, a descrição seguinte serve para ajuste de potência de transmissão para um bit OSI recebido de um setor vizinho. Este bit OSI pode ser o bit OSI 1 ou 2.
A Figura 4 mostra um processo 400 para ajustar a potência de transmissão do terminal u de uma maneira determinística. Inicialmente, o terminal u processa um relatório OSI OTA de um setor vizinho (bloco 412) e
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22/39 determina se o bit OSI é ‘1' ou ‘0' (bloco 414). Caso o bit OSI seja '1', o que indica que a interferência observada ultrapassa um limite de interferência, então o terminal u determina a quantidade de redução na potência de transmissão, ou um tamanho de degrau descendente de APdn (n) (bloco 422) . APdn (n) pode ser determinado com base no delta de potência de transmissão para o intervalo de atualização anterior, AP(n — 1), e uma razão de ganho de canal para o setor vizinho, rns (n). O terminal u diminui então o delta de potência de transmissão pelo APdn (n) (bloco 424). Inversamente, se o bit OSI for ‘0', então o terminal u determina a quantidade de aumento na potência de transmissão ou um tamanho de degrau ascendente APup (n) (bloco 432) . APup (n) pode ser também determinado com base em AP(n — 1) e rns (n). O terminal u aumenta então o delta de potência de transmissão pelo APup (n) (bloco 434) . Os ajustes na potência de transmissão nos blocos expressos da seguinte maneira:
AP(n) =
AP(n —1)+ APup (n), se bit OSI ='0', AP(n — 1) — APdn (n), se bit OSI ='1'.
Após os blocos 424 e 434, o delta de potência de transmissão AP(n)
424 e 434 podem ser
Eq(12) terminal u limita o para estar dentro de uma faixa de deltas de potência de transmissão permissíveis (bloco 442), da seguinte maneira:
&P(n )e[APn„, &Pmx ] , onde APmin é delta de
Eq (13) permissível para canal de potência de transmissão tráfego; e mínimo
AP é max delta de potência de transmissão máximo permissível para canal de tráfego.
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23/39
Restringir os deltas de potência de transmissão para todos os terminais em um setor a uma faixa de deltas de potência de transmissão, conforme mostrado na equação (13), pode manter a interferência intra-setor dentro de níveis aceitáveis. O delta de potência de transmissão mínimo APmin pode ser ajustado por um “loop (malha) de controle para assegurar que cada terminal atenda às exigências da classe de qualidade de serviço (QoS) à qual o terminal pertence. A APmin para diferentes classes de QoS pode ser ajustada à diferentes taxas e/ou com diferentes tamanhos de degraus.
O terminal u em seguida computa a potência de transmissão Pdch(n) para o canal de tráfego com base no delta de potência de transmissão AP(n) e no nível de potência de referência Pref (n), conforme mostrado na equação (10) (bloco 444) . O terminal u pode limitar a potência de transmissão Pdch (n) para que esteja dentro do nível de potência máximo
Pmax (bloco 446), da seguinte maneira:
Pdch (n) = 'Pdch (n), Se Pdch (n)^ Pmax, Pmax, de outro mod o.
Eq (14)
O terminal u utiliza a potência de transmissão Pdch(n) para transmissão de dados no canal de tráfego.
Em uma modalidade, os tamanhos de redução e aumento, APdn e APup, são computados da seguinte maneira:
APdn (n)= fdn (APdnmin’AP(n ~ 1 )’ rns (n \ k dn ) , e Eq (15a) APup (n)= fup (^Pup^in,^P(n - iRs (n),kup ), Eq (15b) onde APdn,min e APup,min são valores mínimos para (n) e
APup (n), respectivamente;
kdn e kup são fatores de escalonamento para APdn (n) e AP (n), respectivamente; e
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24/39 fdn() e fup() são funções para computar APdn (n) e APup (n), respectivamente.
A função fdn() pode ser definida de modo que APdn (n) seja relacionado tanto com AP(n -1) quanto com rns (n). Se um setor vizinho observar interferência elevada ou excessiva, então (1) um ganho de canal maior para o setor vizinho resulta em um APdn (n) maior e (2) um valor maior de AP(n -1) resulta em um APdn (n) maior. A função fup() pode ser definida de modo que o APup (n) seja inversamente relacionado tanto com AP(n -1) quanto com rns(n). Se o setor vizinho observar baixa interferência, então (1) um ganho de canal maior para o setor vizinho resulta em um APup (n) menor e (2) um valor maior de AP(n -1) resulta em um APup (n) menor.
A Figura 4 mostra o processamento para um bit OSI de um setor vizinho. Um valor maior pode ser utilizado para APdn (n) quando o setor vizinho observar interferência excessiva. Um valor menor pode ser utilizado para APdn (n) quando o setor vizinho observar interferência elevada. Diferentes tamanhos de degraus descendentes podem ser obtidos, como, por exemplo, utilizando-se diferentes fatores de escalonamento kdn1 e kdn2 para interferência elevada e excessiva, respectivamente.
A Figura 5 mostra um processo 500 para ajustar a potência de transmissão do terminal u de maneira probabilística. Inicialmente, o terminal u processa um relatório OSI OTA de um setor vizinho (bloco 512) e determina se o bit OSI é ‘1' ou ‘0' (bloco 514) . Se o bit OSI for '1', então o terminal u determina a probabilidade para diminuir a potência de transmissão, Prdn (n) , com base,
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25/39 por exemplo, em AP(n -1) e rns(n) (bloco 522) . O terminal u em seguida seleciona aleatoriamente um valor x entre 0,0 e 1,0, onde x é uma variável aleatória uniformemente distribuída entre 0,0 e 1,0 (bloco 524). Se x for menor ou igual a Prdn (n), conforme determinado no bloco 52 6, então o terminal u diminui seu delta de potência de transmissão pelo APdn (bloco 528) . Caso contrário, se x for maior que Prdn (n) , então o terminal u mantém o delta de potência de transmissão ao nível atual (bloco 530).
|
Caso o bit OSI |
seja ‘0' no bloco 514, então |
o |
terminal |
u determina a |
probabilidade para aumentar |
a |
potência |
de transmissão, |
Prup (n) , com base, por exemplo, |
em |
AP(n -1) |
e rns(n) (bloco |
532). O terminal u em seguida |
seleciona aleatoriamente um valor x entre 0,0 e 1,0 (bloco 534) . Se x for menor ou igual a Prup (n), conforme determinado no bloco 536, então o terminal u aumenta seu delta de potência de transmissão por APup (bloco 538) . Caso contrário, se x for maior que Prup (n), então o terminal u mantém o delta de potência de transmissão ao nível atual (bloco 530) . Os ajustes na potência de transmissão nos
blocos 528, |
530 e 538 |
podem ser |
expressos |
da seguinte |
maneira: |
|
|
|
|
AP(n |
- 1)-APdn’ Se |
bit OSI = '1' E |
x Prdn (n\ |
|
AP(n) = < AP(n |
- 1) + ^Pup> |
bit OSI = '0' E |
x Prup(n\ |
Eq (16) |
AP(n |
-1), |
de outro mod o. |
|
|
APdn e APup podem ser do mesmo valor (como, por exemplo,
0,25 dB, 0,5 dB, 1,0 dB e assim por diante) ou podem ser de valores diferentes.
Após os blocos 528, 530 e 538, o terminal u limita o delta de potência de transmissão, conforme
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26/39 mostrado na equação (13) (bloco 542) . O terminal u em seguida computa a potência de transmissão Pdch(n) com base no delta de potência de transmissão AP(n) e no nível de potência de referência Pref (n), conforme mostrado na equação (10) (bloco 544), e também limita a potência de transmissão Pdch (n) de modo que fique dentro do nível de potência máximo, conforme mostrado na equação (14) (bloco 546). O terminal u utiliza a potência de transmissão Pdch (n) para transmissão de dados no canal de tráfego.
Em uma modalidade, as probabilidades são computadas da seguinte maneira:
Prdn (n)= fdn (Prdn,min’ ΔΡ(η ~ (n), kdn ) , e Eq (17a) prup (n) = fup (Prupmin, AP(n -1), rns (n),kuP), Eq (17b) onde Prdnmin e Prup,min são valores mínimos para Prdn (n) e
Prup (n) respectivamente; e fdn() e fUlp() são funções para computar Prdn (n) e Prup (n) , respectivamente.
A função f d ' n () pode ser definida de modo que Prdn (n) esteja relacionado tanto com AP(n -1) quanto com rns (n). Se um setor vizinho observar interferência elevada ou excessiva, então (1) um ganho de canal maior para o setor vizinho resulta em uma Prdn (n) maior e (2) um valor maior de AP(n — 1) resulta em um Prdn (n) maior. Prdn (n) maior resulta em uma probabilidade maior de redução da potência de transmissão. A função fup() pode ser definida de modo que Prup (n) esteja inversamente relacionado tanto com AP(n — 1) quanto com rns (n). Se o setor vizinho observar baixa interferência, então (1) um ganho de canal maior para o setor vizinho resulta em uma
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Prup (n) menor e (2) um valor maior de ΔΡ(η — 1) resulta em uma Pr (n) menor. A Pr (n) menor resulta em uma menor probabilidade de aumento de potência de transmissão.
A Figura 5 mostra o processamento para um bit OSI de um setor vizinho. Um valor maior pode ser utilizado para Prdn (n) quando o setor vizinho observa interferência excessiva. Um valor menor pode ser utilizado para Prdn (n) quando o setor vizinho observa alta interferência. Diferentes probabilidades de diminuição e, portanto, diferentes taxas de ajuste de potência podem ser obtidas, utilizando-se, por exemplo, diferentes fatores de escalonamento kdn1 e kdn2 para interferência elevada e excessiva, respectivamente.
Em geral, diversas funções podem ser utilizadas para computar os tamanhos de degraus, APdn (n) e APup (n) e as probabilidades de Prdn (n) e Prup (n) . Uma função pode ser definida com base em diversos parâmetros, tais como a potência de transmissão atual, o delta de potência de transmissão atual, o relatório OSI OTA atual, os relatórios OSI OTA anteriores, os ganhos de canal e assim por diante. Cada função pode ter um impacto diferente sobre diversas características de controle de potência, tais como a taxa de convergência do ajuste de potência de transmissão e a distribuição dos deltas de potência de transmissão para os terminais no sistema. Os tamanhos de degraus e as probabilidades podem ser também determinados com base em tabelas de busca ou por algum outro meio.
O ajuste da potência de transmissão e/ou o controle de admissão descritos acima podem ser também realizados com base na classe de QoS, na classe de prioridade do usuário e assim por diante. Por exemplo, um
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28/39 terminal que utiliza um serviço de emergência e um terminal de polícia podem ter prioridade mais alta e podem ser capazes de ajustar a potência de transmissão a uma taxa mais rápida e/ou com maiores tamanhos de degraus que os do usuário com prioridade normal. Como outro exemplo, um terminal que envia tráfego de voz pode ajustar a potência de transmissão a uma taxa mais lenta e/ou com menores tamanhos de degraus.
O terminal u pode também variar a maneira pela qual a potência de transmissão é ajustada com base nos relatórios OSI OTA anteriores recebidos provenientes de setores vizinhos. Por exemplo, o terminal u pode reduzir sua potência de transmissão em um tamanho de degrau descendente e/ou a uma taxa específica se um setor vizinho reportar interferência excessiva e pode reduzir a potência de transmissão em um tamanho de degrau descendente maior e/ou a uma taxa mais rápida caso o setor vizinho continue a reportar interferência excessiva. Alternativa ou adicionalmente, o terminal u pode ignorar a ΔΡ .. na equação (13) caso um setor vizinho reporte interferência excessiva, ou caso o setor vizinho continue a reportar interferência excessiva.
Foram descritas acima diversas modalidades de controle de potência para atenuar a interferência intersetor. O controle de interferência e potência pode ser também realizado de outras maneiras, e isto está dentro do escopo da invenção.
Em uma modalidade, cada setor transmite por broadcast seu relatório OSI OTA para os terminais nos setores vizinhos, conforme descrito acima. O relatório OSI OTA pode ser transmitido por broadcast com potência de transmissão suficiente para se obter a desejada cobertura nos setores vizinhos. Cada terminal pode receber os
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29/39 relatórios OSI OTA dos setores vizinhos e processar estes relatórios OSI OTA de maneira a obter uma taxa de detecção incorreta suficientemente baixa e uma probabilidade de alarme falso suficientemente baixa. A detecção incorreta refere-se a um fracasso em detectar um bit OSI ou valor que foi transmitido. O alarme falso refere-se à detecção incorreta de um valor ou bit OSI recebido. Por exemplo, se um bit OSI for transmitido com a utilização de BPSK, então um terminal pode declarar um bit OSI recebido como sendo (1) um ‘0' se o bit OSI detectado estiver abaixo de um primeiro limite, bit OSI < -Blim, (2) um '1' se o bit OSI detectado ultrapassar um segundo limite, bit OSI > +Blim, e (3) um bit nulo caso contrário, +Blim > bit OSI > -Blim. O terminal pode tipicamente compensar a taxa de detecção incorreta com probabilidade de alarme falso ajustando os limites utilizados para detecção.
Em outra modalidade, cada setor também transmite por broadcast relatórios OSI OTA gerados pelos setores vizinhos para os terminais dentro de seu setor. Cada setor atua assim como um proxy para os setores vizinhos. Esta modalidade pode assegurar que cada terminal possa receber de maneira segura os relatórios OSI OTA gerados pelos setores vizinhos uma vez que o terminal pode receber estes relatórios OSI OTA do setor servidor. Esta modalidade é bem adequada para uma implementação em rede assimétrica, na qual os tamanhos de cobertura setorial não são iguais. Setores menores transmitem tipicamente a níveis de potência mais baixos, e os relatórios OSI OTA transmitidos por broadcast por estes setores menores podem não ser recebidos de maneira segura pelos terminais nos setores vizinhos. Os setores menores se beneficiariam então de terem seus relatórios OSI OTA transmitidos por broadcast pelos setores vizinhos.
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30/39
Em geral, um dado setor m pode transmitir por broadcast relatórios OSI OTA gerados por qualquer número e qualquer um dos demais setores. Em uma modalidade, o setor m transmite por broadcast relatórios OSI OTA gerados por setores em uma lista de vizinhos para o setor m. A lista de vizinhos pode ser formada por um operador de rede ou de alguma outra maneira. Em outra modalidade, o setor m transmite por broadcast relatórios OSI OTA gerados por todos os setores que estão incluídos nos conjuntos ativos dos terminais no setor m. Cada terminal pode manter um conjunto ativo que inclui todos os setores com os quais o terminal está em comunicação. Setores podem ser adicionados ao ou removidos do conjunto ativo à medida que o terminal sofre handoff de um setor para outro. Em ainda outra modalidade, o setor m transmite por broadcast relatórios OSI OTA gerados por todos os setores que estão incluídos nos conjuntos de candidatos dos terminais no setor m. Cada terminal pode manter um conjunto de candidatos que inclua todos os setores com os quais o terminal pode comunicar-se. Setores podem ser adicionados ao ou removidos do conjunto de candidatos com base, por exemplo, no ganho de canal e/ou em algum outro parâmetro. Em ainda outra modalidade, o setor m transmite por broadcast relatórios OSI OTA gerados por todos os setores que estão incluídos nos conjuntos OSI dos terminais no setor m. O conjunto OSI para cada terminal pode ser definido conforme descrito acima.
Conforme observado acima, o sistema pode utilizar apenas controle de interferência baseado em usuário ou apenas controle de interferência baseado em rede. O controle de interferência baseado em usuário pode ser mais simples de implementar uma vez que cada setor e cada terminal podem atuar de maneira autônoma. O controle de interferência baseado em rede pode prover um desempenho
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31/39 aperfeiçoado uma vez que o controle de interferência é realizado de maneira coordenada. O sistema pode também utilizar controle de interferência tanto baseado em usuário quanto baseado em rede ao mesmo tempo. O sistema pode também utilizar controle de interferência baseado em usuário em todos os momentos e pode chamar o controle de interferência baseado em rede apenas se for observada interferência excessiva. O sistema pode também chamar cada tipo de controle de interferência para diferentes condições operacionais.
A Figura 6 mostra um mecanismo de controle de potência 600, que pode ser utilizado para ajustar a potência de transmissão para um terminal 120x no sistema 100. O terminal 120x comunica-se com um setor servidor 110x e pode causar interferência nos setores vizinhos de 110a a 110l. O mecanismo de controle de potência 600 inclui (1) um loop de referência 610, que opera entre o terminal 120x e o setor servidor 110x e (2) um segundo loop 620, que opera entre o terminal 120x e os setores vizinhos de 110a a 110l. O loop de referência 610 e o segundo loop 620 podem funcionar de maneira concomitante, mas podem ser atualizados a taxas diferentes, com o loop de referência 610 sendo um loop mais rápido que o segundo loop 620. Por simplificação, a Figura 6 mostra apenas a parte dos loops
610 e 620 |
que reside |
no terminal |
120x. |
|
|
|
|
|
O loop de |
referência |
610 |
ajusta |
o |
nível de |
potência |
de referência Pref (n) de |
modo |
que |
a |
SNR |
recebida |
para a transmissão |
designada, |
medida |
no |
setor |
servidor |
110x, esteja tão próxima quanto possível da SNR alvo. Para o loop de referência 610, o setor servidor 110x estima a SNR recebida para a transmissão designada, compara a SNR recebida com a SNR alvo e gera comandos de controle de potência de transmissão (TPC) com base nos resultados da
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32/39 comparação. Cada comando TPC pode ser ou (1) um comando UP (para cima) para orientar um aumento no nível de potência de referência ou (2) um comando DOWN (para baixo) para orientar uma diminuição no nível de potência de referência. O setor servidor 110x transmite os comandos TPC no link direto (nuvem 670) para o terminal 120x.
No terminal 120x, um processador de comandos TPC 642 detecta os comandos TPC transmitidos pelo setor servidor 110x e provê decisões TPC. Cada decisão TPC pode ser uma decisão UP se o comando TPC recebido for considerado um comando UP ou uma decisão DOWN se o comando TPC recebido for considerado um comando DOWN. Uma unidade de ajuste de potência de referência 644 ajusta o nível de potência de referência com base nas decisões TPC. A unidade 64 4 pode aumentar Pref (n) em um degrau ascendente para cada decisão UP e diminuir Pref (n) em um degrau de redução para cada decisão DOWN. Um processador de dados de transmissão (TX) 660 escalona a transmissão designada para obter o nível de potência de referência. O terminal 120x envia a transmissão designada ao setor servidor 110x.
Devido aos efeitos da perda de percurso, desvanecimento e multipercurso sobre o link reverso (nuvem 640), que variam tipicamente ao longo do tempo e especialmente para um terminal móvel, a SNR recebida para a transmissão designada flutua continuamente. O loop de referência 610 tenta manter a SNR recebida para a transmissão designada na ou perto da SNR alvo na presença de alterações nas condições de canal de link reverso.
O |
segundo |
loop |
620 ajusta a |
potência |
de |
transmissão |
Pdch (n) para um |
canal de tráfego |
atribuído |
ao |
terminal 120x de modo |
que |
um nível de potência que é |
tão |
alto quanto |
possível |
sej |
a utilizado para |
o canal |
de |
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33/39 tráfego, enquanto mantém interferência inter-setor dentro dos níveis aceitáveis. Para o segundo loop 620, cada setor vizinho 110 recebe transmissões no link reverso, estima a interferência inter-setor observada pelo setor vizinho dos terminais em outros setores, gera um relatório OSI OTA com base na estimativa de interferência e transmite por broadcast o relatório OSI OTA para os terminais nos demais setores.
No terminal 120x, um processador de relatórios OSI 652 recebe os relatórios OSI OTA transmitidos por broadcast pelos setores vizinhos e fornece relatórios OSI detectados a uma unidade de ajuste de deltas de potência de transmissão 656. Um estimador de canal 654 recebe pilotos provenientes dos setores servidor e vizinho, estima o ganho de canal para cada setor e fornece os ganhos de canal estimados para todos os setores à unidade 656. A unidade 656 determina as razões de ganho de canal para os setores vizinhos e ajusta adicionalmente o delta de potência de transmissão AP(n) com base nos relatórios OSI detectados e nas razões de ganho de canal, conforme descrito acima. A unidade 656 pode implementar processos 300, 400 e/ou 500 mostrados nas Figuras de 3 a 5. Uma unidade de computação de potências de transmissão 658 computa a potência de transmissão Pdch (n) com base no nível de transmissão de referência Pref (n) da unidade 644, no delta de potência de transmissão AP(n) da unidade 656 e possivelmente em outros fatores. O processador de dados TX 660 utiliza a potência de transmissão Pdch(n) para transmissão de dados para o setor servidor 110x.
A Figura 6 mostra um mecanismo de controle de potência exemplar que pode ser utilizado no controle de interferência. O controle de interferência pode ser também
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34/39 realizado de outras maneiras e/ou com parâmetros diferentes dos descritos acima.
A Figura 7 mostra um diagrama de blocos de uma modalidade do terminal 120x, da estação base servidora 110x e da estação base vizinha 110y. Para maior clareza, a descrição seguinte presume a utilização do mecanismo de controle de potência 600 mostrado na Figura 6.
No link reverso, no terminal 120x, um processador de dados TX 710 encodifica, intercala e mapeia em símbolos dados de tráfego e dados de controle de link reverso (RL) e provê símbolos de dados. Um modulador (Mod) 712 mapeia os símbolos de dados e símbolos piloto nas sub-bandas e períodos de símbolos apropriados, realiza modulação OFDM se aplicável e provê uma seqüência de chips de valor complexo. Uma unidade transmissora (TMTR) 714 condiciona (isto é, converte em analógico, amplifica, filtra e converte ascendentemente em freqüência) a seqüência de chips e gera um sinal de link reverso, que é transmitido via uma antena 716.
Na estação base servidora 110x, múltiplas antenas de 752xa a 752xt recebem os sinais de link reverso do terminal 120x e de outros terminais. Cada antena 752x provê um sinal recebido a uma respectiva unidade receptora (RCVR) 754x. Cada unidade receptora 754x condiciona (isto é, filtra, amplifica, converte descendentemente em freqüência e digitaliza) seu sinal recebido, realiza demodulação OFDM se aplicável e provê símbolos recebidos. Um processador espacial RX 758 executa processamento espacial de receptor nos símbolos recebidos de todas as unidades receptoras e provê estimativas de símbolos de dados, que são estimativas dos símbolos de dados transmitidos. Um processador de dados RX 760x demapeia, deintercala e decodifica as estimativas de símbolos de dados e provê dados decodificados para o
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O processamento para uma transmissão de link direto pode ser realizado similarmente ao descrito acima para o link reverso. O processamento para as transmissões nos links direto e reverso é tipicamente especificado pelo sistema.
Para controle de interferência e potência, na estação base servidora 110x, o processador espacial RX 758x estima a SNR recebida para o terminal 120x, estima a interferência inter-setor observada pela estação base 110x e provê uma estimativa de SNR para o terminal 110x e uma estimativa de interferência (a interferência medida lmedidam, por exemplo) a um controlador 770x. O controlador 770x gera comandos TPC para o terminal 120x com base na estimativa de SNR para o terminal e na SNR alvo. O controlador 770x pode gerar um relatório OSI OTA e/ou um relatório OSI IS com base na estimativa de interferência. O controlador 770x pode também receber relatórios OSI OTA dos setores vizinhos via uma unidade de comunicação (Com) 774x. Os comandos TPC, o relatório OSI OTA para a estação base 110x e possivelmente os relatórios OSI OTA para os demais setores são processados por um processador de dados TX 782x e um processador espacial TX 784x, condicionados pelas unidades transmissoras de 754xa a 754xt e transmitidos via antenas de 752xa a 752xt. O relatório OSI IS da estação base 110x pode ser enviado aos setores vizinhos via unidade de comunicação 774x, por exemplo, via um canal de transporte de retorno (backhaul) ou outro link de comunicação cabeado.
Na estação base vizinha 110y, múltiplas antenas 752ya a 752yt recebem os sinais de link reverso do terminal 120x e de outros terminais. Cada antena 752y provê um sinal recebido a uma respectiva unidade receptora (RCVR) 754ya
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754yt. Cada unidade receptora 754y (por exemplo, filtra, amplifica, converte descendentemente em freqüência e digitaliza) o seu sinal recebido, realiza demodulação OFDM se aplicável, e provê símbolos recebidos. Um processador espacial RX 758y estima a interferência inter-setor observada pela estação base 110y e provê uma estimativa de interferência ao controlador 770y. Um processador de dados RX 760y demapeia, deintercala, e decodifica as estimativas de símbolos de dados e provê dados decodificados para o terminal 120x e outros terminais atualmente servidos pela estação base 110y. O controlador 770y pode gerar um relatório OSI OTA e/ou um relatório OSI IS com base na estimativa de interferência. O relatório OSI OTA é processado e transmitido por broadcast aos terminais no sistema. O relatório OSI IS pode ser enviado aos setores vizinhos via uma unidade de comunicação 774y. O relatório OTA OSI para estação base 110y, e possivelmente relatórios OSI OTA para outros setores são processados por um processador de dados TX 782y e um processador espacial 784y.
No terminal 120x, a antena 716 recebe os sinais de link direto das estações base servidora e vizinha e provê um sinal recebido à unidade receptora 714. O sinal recebido é condicionado e digitalizado pela unidade receptora 714 e adicionalmente processado por um demodulador (Demod) 742 e por um processador de dados RX 744. O processador 744 provê os comandos TPC enviados pela estação base servidora 110x para o terminal 120x e os relatórios OSI OTA transmitidos por broadcast pelas estações base vizinhas. Um estimador de canal dentro do demodulador 742 estima o ganho de canal para cada estação base. O controlador 720 detecta os comandos TPC recebidos e atualiza o nível de potência de referência com base nas
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37/39 decisões TPC. O controlador 720 também ajusta a potência de transmissão para o canal de tráfego com base nos relatórios OSI OTA recebidos das estações base vizinhas e nos ganhos de canal para as estações base servidora e vizinha. O controlador 720 provê a potência de transmissão para o canal de tráfego atribuído ao terminal 120x. O processador 710 e/ou modulador 712 escalona os símbolos de dados com base na potência de transmissão provida pelo controlador 720.
Os controladores 720, 770x e 770y orientam as operações de diversas unidades de processamento no terminal 120x e na estação base 110x e 110y, respectivamente. Estes controladores podem também desempenhar diversas funções para controle de interferência e potência. Por exemplo, o controlador 720 pode implementar qualquer uma ou todas as unidades de 642 a 658 mostradas na Figura 6 e/ou processos 300, 400 e/ou 500 mostrados nas Figuras de 3 a 5. O controlador 770 pode implementar, para cada estação base 110, todo ou uma parte do processo 200 da Figura 2. As unidades de memória 722, 772x e 772y armazenam dados e códigos de programa para os controladores 720, 770x e 770y, respectivamente. Um programador 780x programa terminais para comunicação com a estação base 110x e também atribui canais de tráfego aos terminais programados, com base, por exemplo, nos relatórios OSI IS das estações base vizinhas.
A Figura 8 mostra um equipamento adequado para controle de interferência. O equipamento inclui dispositivos 800 para receber relatório(s) OSI IS e dispositivos 802 para regular transmissões de dados para terminais no setor com base nos relatórios OSI IS recebidos.
A Figura 9 mostra um equipamento adequado para prover controle de interferência. O equipamento inclui
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38/39 dispositivos 900 para gerar relatório(s) OSI IS e dispositivos 902 para transmitir os relatórios OSI IS a um ou mais setores. Em determinados casos, os dispositivos para gerar podem compreender dispositivos para gerar um relatório OSI IS diferente para cada setor, e os dispositivos para transmitir podem ser acoplados a uma conexão cabeada, como, por exemplo, um canal de transporte de retorno.
As técnicas de controle de interferência aqui descritas podem ser implementadas por diversos dispositivos. Por exemplo, estas técnicas podem ser implementadas em hardware, software ou uma combinação de tais. Para uma implementação em hardware, as unidades de processamento utilizadas para realizar controle de interferência em uma estação base podem ser implementadas dentro de um ou mais circuitos integrados de aplicação específica (ASICs), processadores de sinais digitais (DSPs), dispositivos de processamento de sinais digitais (DSPDs), dispositivos lógicos programáveis (PLDs), arranjos de portas programáveis no campo (FPGAs), processadores, controladores, microcontroladores, microprocessadores, dispositivos eletrônicos, outras unidades eletrônicas projetadas para executar as funções aqui descritas ou uma combinação dos mesmos. As unidades de processamento utilizadas para realizar controle de interferência em um terminal podem ser também implementadas dentro de um ou mais ASICs, DSPs, processadores, dispositivos eletrônicos e assim por diante.
Para uma implementação em software, as técnicas de controle de interferência podem ser implementadas com módulos (isto é, procedimentos, funções e assim por diante) que executem as funções aqui descritas. Os códigos de software podem ser armazenados em uma unidade de memória (a
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39/39 unidade de memória 722, 772x ou 772y da Figura 7) e executados por um processador (o controlador 720, 770x ou 770y, por exemplo) . A unidade de memória pode ser implementada dentro do processador ou fora do processador.
A descrição anterior das modalidades reveladas é apresentada para permitir que qualquer pessoa versada na técnica fabrique ou utilize a presente invenção. Diversas modificações nestas modalidades serão prontamente evidentes aos versados na técnica, e os princípios genéricos aqui 10 definidos podem ser aplicados a outras modalidades sem que se afaste do espírito ou escopo da invenção. Assim, a presente invenção não pretende estar limitada às modalidades aqui mostradas, mas deve receber o mais amplo escopo compatível com os princípios e aspectos inéditos 15 aqui revelados.