BRPI0710169A2 - método para controlar os efeitos da interferência fora da célula em um sistema celular sem fio utilizando a transmissão backhaul de dados e formatos decodificados - Google Patents

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Abstract

METODO PARA CONTROLAR OS EFEITOS DA INTERFERêNCIA FORA DA CELULA EM UM SISTEMA CELULAR SEM FIO UTILIZAI-LO A TRANSMISSáO BACKHAUL DE DADOS E FORMATOS DECODIFICADOS Dados decodificados com sucesso recebidos de um terminal móvel bem como o formato de transmissão daqueles dados são repassados pelo backhaul de um receptor de estação base que decodificou com sucesso a transmissão pelo terminal móvel para as estações base no conjunto ativo do terminal móvel que supostamente foram incapazes de decodificar a transmissão do terminal móvel devido a relação sinal-ruído inadequada. Uma estação base que recebe esta transmissão da estação base repassadora que decodificou com sucesso e demodulou a transmissão do terminal móvel é então capaz de reconstruir os dados e subtrai-los da interferência total, assim aumentando a relação sinal-ruído nesta estação base para seu processamento no interior da célula.

Description

MÉTODO PARA CONTROLAR OS EFEITOS DA INTERFERÊNCIA FORA DACÉLULA EM UM SISTEMA CELULAR SEM FIO UTILIZANDO ATRANSMISSÃO BACKHAUL DE DADOS E FORMATOS DECODIFICADOSCAMPO TÉCNICO
Esta invenção relaciona-se à comunicação sem fio.
HISTÓRICO DA INVENÇÃO
Em um sistema sem fio, terminais móveis transmitem erecebem dados por enlaces sem fio bidirecionais de uma oumais estações base. A direção de transmissão do terminalmóvel é conhecida como o enlace ascendente e a direção derecepção do terminal móvel é conhecida como o enlacedescendente. O conjunto de estações base com as quais oterminal móvel está se comunicando é conhecido como oconjunto ativo de estações base para aquele terminal móvel,ou o conjunto ativo daquele terminal móvel. Durantecondições normais quando o terminal móvel estiver dentro daárea de cobertura da estação base, o conjunto ativo paraàquele terminal móvel geralmente seria uma única estaçãobase de modo que o conjunto ativo inclui apenas aquela umaestação base, que é a estação servidora daquele terminalmóvel. No entanto, quando um terminal móvel está dentro dafaixa de múltiplas estações base e como tal está ém estadode transferência, o conjunto ativo inclui as múltiplasestações base, que está, cada uma delas, monitorando osinal daquele terminal móvel e decodificando o sinal quandocapazes de fazê-lo. No entanto, apenas uma das estaçõesbase é a estação base servidora para aquele terminal móvele as outras estações base são estações base não servidoras.A Figura 1 mostra três estações base (BSs) 101, 102 e 103 esuas respectivas áreas de cobertura de célula 104, 105 e106. O terminal móvel 107 é mostrado dentro da área decobertura 104 da estação base 101, que é sua estação baseservidora. No entanto, suas estações base não servidoras102 e 103, além da estação base servidora 101 constituem oconjunto ativo para o terminal móvel 107.
Em um sistema de dados, no enlace descendente, oterminal móvel 107 recebe dados de apenas uma estação base,mas tem a opção de re-selecionar a estação base servidorapara receber dados de qualquer outra estação base em seuconjunto ativo, dependendo de qual estação base o terminalmóvel recebe um sinal com amais elevada relação sinal-ruído. No enlace ascendente, as estações base servidora enão servidoras tentam, cada uma, demodular e decodificar astransmissões do terminal móvel.
A capacidade de um sistema sem fio refere-se quer aonúmero de terminais móveis que podem simultaneamentetransmitir ou receber dados, ou a velocidade de dadosagregada desses terminais móveis, quer expressa emterminais móveis/setor, erlangs/setor ou produtividade dedados/setor. A capacidade no enlace ascendente do sistemapode ser diferente de sua capacidade no enlace descendente.
Para serviços simétricos, como a voz (isto é, velocidade dedados/produtividade exigida para um terminal móvel noenlace ascendente é igual àquele no enlace descendente), acapacidade geral do sistema é limitada pela mais baixa dacapacidade no enlace ascendente e no enlace descendente.Nos atuais sistemas sem fio especificados por normas comoCDMA2000 lx, EV-DO Rev 0 e Rev A, HSDPA/EDCH e WIMAX, oenlace ascendente tem uma capacidade substancialmente maisbaixa que o enlace descendente. Este desequilíbrio precisaser remediado para a utilização integral da capacidade noenlace descendente e maximizar o número de terminais móveisque podem operar serviços simétricos no sistema.
Em sistemas sem fio que têm por base o CDMA com espalhamento direto ou muiti-portadora (opcionalmente compré-codificação), uma pluralidade de terminais móveisdentro de um setor (e através de setores) reutiliza umaseqüência de espalhamento ou um conjunto de tons defreqüência para comunicar com seus conjuntos ativos respectivos, enquanto são diferenciados por códigosespecíficos do terminal móvel. Um mecanismo para aumentar acapacidade do setor no enlace ascendente é efetuarcancelamento de interferência sucessiva nessas transmissõesno transceptor da estação base. A Figura 2 ilustra os componentes da elevação do ruído na estação base. Como émostrado, no receptor da estação base 200, a elevação totalacima do ruído térmico em um setor consiste do sinalcomposto 201 dos terminais móveis dentro daquele setor parao qual a estação base é a estação base servidora, e a interferência fora-da-célula 202 causada por terminaismóveis que transmitem em setores adjacentes. Este últimoinclui a interferência daqueles terminais móveis nossetores adjacentes para os quais o receptor de estação base200 está dentro do conjunto ativo desses terminais móveis mas para os quais a estação base 200 é não-servidora, maisa interferência causada por outros terminais móveistransmissores em outros setores que não incluem a estaçãobase 200 dentro de cada um desse conjunto ativo do terminalmóvel.
Um método ilustrativo do cancelamento da interferênciaé revelado no pedido de patente co-pendente dos EstadosUnidos número de série 10/401.594 requerido em 31 de marçode 2003 e publicado como a Publicação do Pedido de PatenteNorte-americano número US2004/0192208A1 em 30 de setembrode 2004. Utilizando esse método de cancelamento deinterferência, se a decodificação de qualquer terminalmóvel for bem sucedida, seu sinal é reconstruído esubtraído do sinal composto recebido na estação base. AFigura 3 mostra um esquema de cancelamento de interferênciasucessivo em um receptor de estação base exemplar 300 que éa estação base servidora para quatro terminais móveis301,3 02, 303 e 304 dentro de um setor daquele receptor deestação base 300. A energia recebida no receptor de estaçãobase 300 dos terminais móveis 301, 302, 303 e 304 érespectivamente P_1, P_2, P_3 e P_4. Além disso, oreceptor de estação base 3 00 recebe uma energia de sinalcomposto como resultado da interferência fora da célula(IOC) causada pelas transmissões de terminais móveis forado setor. Quando uma transmissão particular de um terminalmóvel de dentro do setor é decodificado com sucesso peloreceptor da estação móvel, a transmissão é reconstruída esubtraída do sinal composto na estação base, após o queoutro sinal recebido é demodulado, decodificado,reconstruído e subtraído do sinal composto restante. Esteprocesso é repetido para cada um dos sinais restantes. Comovantagem, os sinais dos terminais móveis que sãodecodificados depois no processo de demodulação edecodificação não "vêem" a interferência de transmissõesdos terminais móveis que foram decodificados antes naseqüência. A Figura 3 mostra um cálculo sucessivo dasproporções sinal-a-ruído (Snr_1-Snr_4) dos terminais móveis301-304, respectivamente. Começando com o terminal móvel301, Snr_l é calculado como P_l/(P_2+P_3+P_4+IOC+N) , em queN é o ruído térmico mensurável. A contribuição de cada um ésucessivamente subtraída do sinal composto recebido noreceptor da estação base, de modo que, para o últimoterminal móvel 304, Snr_4 é calculado como P_4/(IOC+N).Como os terminais móveis que são decodificados depois vêemuma relação sinal-ruído mais alta, eles são capazes desuportar quer uma velocidade mais alta de transmissão e/ouconfiabilidade aumentada.
No cenário descrito acima, não é possível para oreceptor de estação base decodificar com sucesso astransmissões de todos os terminais móveis que têm estesetor de estação base em seu conjunto ativo. Comoresultado, a maioria da interferência fora-de-célularecebida por um receptor de estação base não pode serreduzida. Assim, como é observado acima, a relação sinal-ruído para a estação 304 é ainda limitada por este IOC deinterferência fora-de-célula.
Tipicamente, a regra de controle de energia seguidapelos terminais móveis é de (i) seguir comandos de controlede energia do setor servidor em seu conjunto ativo, ou (ii)seguir uma regra conhecida como a "or-of-the downs", em queo terminal móvel baixa sua energia se qualquer uma dasestações base no conjunto ativo instruí-la para fazer issoatravés de um comando de controle de energia para baixo.Enquanto o controle de energia "or-of-the downs"assegura arecepção bem sucedida da transmissão do terminal móvel apelo menos uma estação base (supostamente aquela com amelhor conexão no enlace ascendente do terminal móvel), eletambém assegura que a transmissão do terminal móvel não érecebida com relação sinal-ruído adequada para serdecodificada de modo bem sucedida em todas as estações baseno conjunto ativo. Assim, a interferência não decodificávellimita o ganho de capacidade de um sistema que emprega ocancelamento de interferência sucessiva. Mesmo à medida queos terminais móveis dentro de um setor transmitem comenergias sempre crescentes, para aumentar suas relaçõessinal-ruído no receptor da estação base (e assim atingirvelocidades de dados mais altas), sua interferência parasetores adjacentes cresce proporcionalmente, assimlimitando as velocidades que podem ser atingidas porterminais móveis naqueles setores. Por sua vez, ainterferência dos terminais móveis em setores adjacentesmarginaliza os ganhos para os terminais móveis com o setorsob consideração que aumentou sua energia inicialmente.
Assim, é desejada uma metodologia que permita que oreceptor de estação base reconstrua e subtraia ainterferência fora de célula do sinal recebido composto demodo que a relação sinal-ruído possa ser melhorada paratodos os terminais móveis no setor.
SUMÁRIO DA INVENÇÃO
Em uma versão da invenção, dados decodificados comsucesso recebidos de um terminal móvel bem como o formato detransmissão daqueles dados (por exemplo, o esquema demodulação e de codificação utilizado pelo terminal móvelpara transmitir esses dados e o número de transmissões queforam necessários para atingir uma decodificação bemsucedida) é transmitido pelo backhaul (isto é, um enlaceentre estações base ou entre estações base e uma entidade derede central como a controladora de estação base, acontroladora de rede de rádio, ou um centro de comutaçãomóvel) do receptor de estação base no setor que decodificoucom sucesso a transmissão do terminal móvel para as estaçõesbase no conjunto ativo que supostamente foram incapazes dedecodificar a transmissão deste terminal móvel devido a umarelação sinal-ruído inadequada. Uma estação base que recebeesta transmissão da estação base repassadora que de fatodecodificou e demodulou com sucesso a transmissão doterminal móvel pode então reconstruir os dados e subtraí-losda interferência total naquela estação base, com issoaumentando a relação sinal-ruído nesta estação base para seuprocessamento no interior da célula. A premissa é queaqueles setores que recebem tal transmissão sobre o backhaulde uma estação base que foi capaz de decodificar os dadosforam capazes de pelo menos acompanhar o sinal pilotodaquele terminal móvel. Utilizando os dados decodificados ea informação sobre o esquema de codificação ou de modulaçãoque são recebidos pelo backhaul, o canal (isto é, o perfilmultivia no domínio do tempo ou a resposta de canal nodomínio da freqüência) é re-estimado e a forma de ondarecebida do terminal móvel é reconstruída e subtraída dainterferência total na estação base. Como resultado, astransmissões de outros terminais móveis, que ainda precisamser decodificados com sucesso naquela estação base,experimentarão uma relação sinal-ruído mais alta e assim umaprobabilidade crescente de ser decodificada com sucesso.
A metodologia pode ser utilizada em qualquer sistemaem que a interferência fora da célula limita a relaçãosinal-ruído para um ou mais terminais móveis no interior dacélula como o sistema descrito acima que utiliza ocancelamento de interferência sucessiva de um sistema OFDMAque permite apenas uma transmissão no interior da célulasobre um conjunto dado de tons de freqüência.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS
A presente invenção será mais bem compreendida daleitura da descrição seguinte de versões não limitativas,com referência aos desenhos anexos em que:
A Figura 1 mostra uma disposição da tecnologiaanterior de um terminal móvel e a estação base servidora eestações base não servidores em seu conjunto ativo.
A Figura 2 ilustra os componentes de elevação de ruídoda estação base.
A Figura 3 mostra um esquema de cancelamento deinterferência sucessiva da tecnologia anterior em umreceptor de estação base exemplar que é a estação baseservidora para quatro terminais móveis dentro de um setordaquele receptor de estação base.
A Figura 4 mostra uma disposição de acordo com umaversão da presente invenção em que uma estação base enviainformação pelo backhaul para outras estações base noconjunto ativo de um terminal móvel.
A Figura 5 é um fluxograma que mostra as etapas em umaestação base servidora de acordo com uma versão da presenteinvenção. E
A Figura 6 é um fluxograma que mostra as etapas em umaestação base não servidora de acordo com uma versão dapresente invenção.
DESCRIÇÃO DETALHADAA Figura 4 mostra um sistema de comunicação 4 00 em queo conjunto ativo para um terminal móvel 401 inclui asestações base 402, 403 e 404. A estação base 402 é aestação base servidora e as estações base 403 e 404 sãoestações base não servidoras. Para fins ilustrativos, aestação base servidora 402 e a estação base não servidora403 estão conectadas à mesma Controladora de Rede de Rádio(RNC)/Controladora de Estação Base (BSC) 405 e a estaçãobase não servidora 404 está conectada ao RNC/BSC 406. ARNC/BSC 405 e a RNS/BSC 406 estão conectadas a um Nó deComutação de Dados de Pacote (PDSN)/Centro de ComutaçãoMóvel (MSC) 408 comum.
Em uma versão da presente invenção, quando dados queforam transmitidos pelo terminal móvel 401 sãodecodificados com sucesso pela estação base servidora 402,esses dados decodificados e o formato de transmissãodaqueles dados decodificados com sucesso são enviados pelobackhaul para as estações base não servidoras 403 e 404 noconjunto ativo do terminal móvel 401. Especificamente, oformato de modulação e de codificação, e o número detransmissões dos dados que foram necessários para atingir adecodificação com sucesso daqueles dados são enviados comos dados decodificados para essas estações base. Os dadosdecodificados e esta informação são enviados pela estaçãobase servidora 402 para a estação base não servidora 403através do RNC/BSC 405, e é enviado para a estação base 404através do RNC/BSC 405, PDSN/MSC 408 e RNC/BSC 406. Se asfunções do RNC/BSC 405 são colapsados dentro das estaçõesbase 402 e 403, então a estação base 402 poderia enviar ainformação diretamente para a estação base 403.A Figura 5 mostra as etapas efetuadas em uma estaçãobase servidora, como a estação base 402 na Figura 4. Naetapa 501 é feita uma determinação sobre se o terminalmóvel com o qual a estação base está comunicando está em estado de transferência. Assim, se o conjunto ativo daqueleterminal móvel for apenas aquela estação base, o terminalmóvel não está em estado de transferência. Se o conjuntoativo for maior que um, então o terminal móvel está emtransferência e outras estações base naquele conjunto ativo estão recebendo e tentando decodificar as transmissõesdaquele terminal móvel. Se estiver em transferência, entãona etapa 502, a estação base servidora envia o pacote dedados decodificado e o formato de transmissão para todas asestações base no conjunto ativo daquele terminal móvel pelo backhaul.
A Figura 6 mostra as etapas efetuadas a uma estaçãobase não servidora, como as estações base 403 e 404 naFigura 4. Na etapa 601, é feita uma determinação sobre seos dados decodificados e o formato de transmissão recebidos no backhaul de outra estação base foram enviados de umterminal móvel para o qual esta estação base é o conjuntoativo mas para a qual esta estação base é não servidora. Setiver, na etapa 602, os dados decodificados recebidos nobackhaul da estação base servidora são re-codifiçados e re- modulados e o canal multivia (ou resposta de freqüência decanal) são estimados. O sinal do terminal móvel é entãosubtraído do sinal composto daquele terminal móvel que érecebido nesta estação base não servidora, a relação sinal-ruído nesta estação base para seu processamento interno àcélula é aumentado. Mais especificamente, transmissões deoutros terminais móveis que ainda não foram decodificadoscom sucesso nesta estação base experimentarão uma relaçãosinal-ruído mais alto e assim uma probabilidade crescentede ser decodificado com sucesso.
Embora tenha sido suposto na descrição acima que era aestação base servidora que decodificou com sucesso atransmissão de dados do terminal móvel e repassou os dadosdecodificados e o formato de transmissão para as outrasestações base não servidoras no conjunto ativo do terminalmóvel, também deve ser percebido que em qualquer instantedado a estação base servidora poderá não ter decodificadocom sucesso a transmissão de dados de um terminal móvel euma das estações base não servidoras no conjunto ativopoderão ter de fato decodificado com sucesso aquelatransmissão. Neste caso, seria esta estação base nãoservidora, que decodificou com sucesso aquela transmissão,que repassa os dados decodificados e seu formato detransmissão para as demais estações base no conjunto ativo,incluindo a estação base servidora.
Como foi discutido anteriormente, a metodologiadescrita pode ser utilizada em qualquer sistema em que ainterferência fora da célula limita a relação sinal-ruídopara um ou mais terminais móveis no interior da célula.Exemplos de tal sistema incluem um sistema que emprega ocancelamento de interferência sucessiva ou um sistema OFDMAque permite apenas uma transmissão no interior da célulapor um conjunto dado de tons de freqüência.
A versão descrita acima é ilustrativa dos princípiosda presente invenção.

Claims (10)

1. Método em uma estação base, a estação base estandodentro de um conjunto ativo de estações base com as quaisum terminal móvel em transferência está enviando dados emum sinal, o método caracterizado por compreender:enviar dados recebidos decodificados com sucesso em umsinal do terminal móvel e o formato de transmissão do sinalrecebido para as outras estações base no conjunto ativopelo backhaul de uma rede.
2. Método, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato da estação base ser uma estaçãobase servidora e das outras estações base no conjunto ativoserem estações base não servidoras.
3. Método, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato do formato de transmissãocompreender um formato de modulação e de codificação dosinal recebido.
4. Método, de acordo com a reivindicação 3,caracterizado pelo fato do formato de transmissão aindacompreender um número de retransmissões necessárias até aestação base decodificar com sucesso os dados.
5. Método em uma primeira estação base, a primeiraestação base estando dentro de um conjunto ativo deestações base com as quais um terminal móvel emtransferência está se comunicando, o método caracterizadopor compreender:receber pelo backhaul de uma rede dados de outraestação base que foram decodificados com sucesso pela outraestação base de um sinal recebido do terminal móvel, e umformato de transmissão do sinal.
6. Método, de acordo com a reivindicação 5,caracterizado pelo fato da primeira estação base ser umaestação base não servidora.
7. Método, de acordo com a reivindicação 6,caracterizado pelo fato dos dados decodificados com sucessoserem recebidos pela primeira estação base pelo backhaul darede de uma estação base servidora.
8. Método, de acordo com a reivindicação 5,caracterizado pelo fato do formato de transmissãocompreender um formato de modulação e de codificação dosinal.
9. Método, de acordo com a reivindicação 8,caracterizado pelo fato do formato de transmissão aindacompreender um número de retransmissões necessárias até aoutra estação base decodificar com sucesso os dados.
10. Método, de acordo com a reivindicação 5,caracterizado por compreender ainda:reconstruir o sinal do terminal móvel utilizando osdados recebidos da outra estação base e o formato detransmissão recebido; esubtrair o sinal reconstruído de um sinal compostorecebido na primeira estação base de outros terminaismóveis.
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