MÉTODO EM UM DISPOSITIVO DE COMUNICAÇÃO SEM FIO E MÉTODO EM UMA ENTIDADE DE INFRA-ESTRUTURA DE REDE DE COMUNICAÇÃO SEM FIO
CAMPO DA REVELAÇÃO
A presente revelação relaciona-se genericamente à comunicação sem fio e, mais particularmente, ao escalonamento de dispositivos de comunicação sem fio em sistemas de comunicação sem fio, por exemplo, em redes de comunicação celular, entidades e métodos correspondentes. HISTÓRICO
Os métodos de multiplexação por divisão de tempo (TEM) e de multiplexação por divisão de freqüência, incluindo híbridos dos mesmos, foram propostos para o escalonamento no Long. Term. Evolution (LTE - Evolução a Longo Prazo) das especificações UMTS Terrestrial Radio Access (UTRA Accesso de Rádio Terrestre UMTS) e Utra Network (UTRAN Rede UTRAN).
Geralmente, uma entidade de escalonamento na infraestrutura da rede de comunicação sem fio aloca ou designa recursos de rádio para unidades remotas em áreas de serviço correspondentes ou células ou setores da rede. Nos esquemas de acesso múltiplo como esses com base nos métodos OFDM e a evolução a longo prazo no UTRA/UTRAN Study Item in 3GPP (também conhecido como UTRA/UTRAN evoluído (EUTRA/EUTRAN), o escalonamento poderá ser efetuada nas dimensões de tempo e de freqüência utilizando um escalonador Frequency Selective (FS - Seletivo de Freqüência) com base em um indicador de qualidade de canal (CQI) ou outra métrica fornecida ao escalonador.
Os vários aspectos, recursos e vantagens da revelação
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2/15 tornar-se-ão mais inteiramente aparentes para aqueles dotados de habilidade ordinária na tecnologia quando da cuidadosa consideração da Descrição Detalhada seguinte e dos desenhos acompanhantes descritos abaixo. Os desenhos poderão ter sido simplificados por clareza e não são necessariamente desenhados em escala.
DESCRIÇÃO SUCINTA DOS DESENHOS
A Figura 1 ilustra um sistema de comunicação sem fio.
A Figura 2 ilustra um quadro de rádio que compreende um canal de controle composto tendo uma pluralidade de elementos de canal de controle.
A Figura 3 ilustra um diagrama de fluxo de processo.
A Figura 4 ilustra um gráfico de qualidade de canal verso tempo.
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canal.
DESCRIÇÃO DETALHADA
A Figura 1 ilustra um sistema de comunicação sem fio 100 que compreende múltiplas unidades base servidoras de células que formam uma rede distribuída por uma região geográfica. A unidade base também poderá ser referida como ponto de acesso, terminal de acesso, Nó-B, ou terminologias similares conhecida da tecnologia. A uma ou mais unidades base 101 e 102 servem a um número de unidades remotas 103 e 110 dentro de uma área de serviço ou célula ou dentro de um setor da mesma. As unidades remotas também poderão ser
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3/15 referidas como unidades do assinante, unidades móveis, usuários, terminais, estações de assinante, equipamento do usuário (UE), terminais do usuário ou por outra terminologia conhecida da tecnologia. As unidades base da rede comunicam-se com unidades remotas para efetuar funções como escalonar os terminais para receber ou transmitir dados utilizando recursos de rádio disponíveis. A rede sem fio também compreende funcionalidade de gerenciamento incluindo roteamento de dados, controle de admissão, faturamento do assinante, autenticação do terminal, etc., que poderá ser controlado por outras entidades da rede, como é conhecido geralmente por aqueles dotados de habilidade ordinária na tecnologia.
As unidades base 101 e 102 transmitem sinais de comunicação no enlace descendente 104 e 105 a unidades remotas servidoras em pelo menos uma parte dos mesmos recursos (tempo e/ou freqüência). As unidades remotas 103 e 110 comunicam-se com uma ou mais unidades base 101 e 102 através de sinais de comunicação no enlace ascendente 106 e 113. A uma ou mais unidades base poderão compreender um ou mais transmissores e um ou mais receptores que servem às unidades remotas. O número de transmissores na unidade base poderá, por exemplo, estar relacionado ao número de antenas de transmissão 109 na unidade base. Quando múltiplas antenas são utilizadas para servir cada setor e fornecer vários modos de comunicação avançada, por exemplo, formação de feixe adaptativo, diversidade de transmissão, SDMA de transmissão, e transmissão de fluxos múltiplos, etc., múltiplas unidades base podem ser empregadas. Essas unidades base dentro de um setor poderão ser altamente
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4/15 integradas e poderão partilhar vários componentes de hardware e de software. Por exemplo, todas as unidades base co-localizadas juntas para servir uma célula podem constituir o que é tradicionalmente conhecido como uma estação base. As unidades remotas também poderão compreender um ou mais transmissores e um ou mais receptores. O número de transmissores, por exemplo, poderá estar relacionado ao número de antenas de transmissão na unidade remota.
Em uma versão, o sistema de comunicação utiliza OFDMA ou uma arquitetura com base em portadora única da próxima geração para as transmissões no enlace ascendente, como FDMA entrelaçado (IFDMA), FDMA Localizado (LFDMA), OFDM espalhado por DFT (DFT-SOFDM) com IFDMA ou LFDMA. Em outras versões, a arquitetura também poderá incluir a utilização de técnicas de espalhamento como CDMA de seqüência direta multi-portadora (MC-DS-CDMA), Multiplexação por Divisão de Código Freqüência Ortogonal e (OFCDM) com um ou dois espalhamentos bidimensionais, ou técnicas mais simples de acesso múltiplo/ multiplexação por divisão de tempo e de freqüência.
Geralmente, uma entidade de escalonamento de infraestrutura de rede de comunicação sem fio, por exemplo, localizada em cada unidade base 101 e 102 na Figura 1, aloca ou designa recursos de rádio para unidades remotas na rede. Nas redes de comunicação celular, cada unidade base inclui um escalonador para escalonar e alocar recursos a unidades remota em áreas de serviço ou células ou setores correspondentes. Em algumas versões, cada unidade remota é escalonada com base em um indicador de qualidade de canal
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5/15 da banda de freqüência (CQI) ou outra métrica fornecida à entidade de escalonamento. Em esquemas de acesso múltiplo como aqueles com base em métodos OFDM e a evolução a longo prazo de UTRA/UTRAN Study Item in 3GPP (também conhecido como UTRA/UTRAN evoluído (EUTRA/EUTRAN), o escalonamento poderá ser efetuada nas dimensões de tempo e de freqüência utilizando um escalonador Seletivo de Freqüência (FS).
Em sistemas OFDM ou sistemas assemelhados a OFDM como DFT-SOFDM e IFDMA, a alocação de recurso é uma alocação de freqüência e de tempo que mapeia a informação para uma unidade base particular aos recursos de sub-portadora de um conjunto de sub-portadoras disponíveis conforme determinado pelo escalonador. Esta alocação poderá depender, por exemplo, na indicação de qualidade de canal seletivo de freqüência (CQI) ou alguma outra métrica reportada pelo UE ao escalonador. A velocidade de codificação de canal e o esquema de modulação, que poderão ser diferentes para parcelas diferentes dos recursos da sub-portadora, também são determinados pelo escalonador e também poderão depender do CQI reportado ou outra métrica. Nas redes multiplexadas por divisão de código, a alocação de recursos é alocação por código que mapeia a informação para uma unidade base particular aos recursos de sub-portadora de um conjunto de sub-portadoras disponíveis conforme determinado pelo escalonador.
A Figura 2 ilustra um quadro 200 que constitui uma parte de um quadro de rádio. O quadro de rádio geralmente compreende uma pluralidade de quadros, que poderão formar um contínuo concatenado de quadros. Na Figura 2, cada quadro inclui uma parte de canal de controle composto 210
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6/15 que compreende pelo menos dois elementos de canal de controle. A Figura 2 ilustra o canal de controle composto que inclui uma pluralidade de elementos de canal de controle 212, 214, 216, e 218. Os elementos de canal de controle compreendem, cada um, uma palavra de código que fornece o mapeamento físico de um canal de controle lógico para uma seqüência de símbolos, por exemplo, símbolos QAM. Os elementos de canal de controle geralmente não são do mesmo tipo. Na Figura 2, por exemplo, os elementos de canal de controle 212 e 218 possuem tamanhos diferentes. Os elementos de canal de controle também poderão ser para designações no enlace ascendente ou no enlace descendente, e possuem carga de informação associada diferentes. Os elementos de canal de controle também poderão ser associados a versões diferentes da especificação. Em algumas versões, o canal de controle composto inclui símbolos de referência, por exemplo, símbolos piloto, que são distintos dos elementos de canal de controle. Os símbolos de referência são tipicamente lidos por todas as unidades remotas. Os princípios e os ensinamentos da revelação são aplicáveis ao canal de controle composto exemplar e a outras estruturas de canal de controle.
Cada quadro corresponde a um intervalo de tempo de transmissão (TTI) . Um TTI exemplar é de 1 ms. Em uma versão, um TTI único tem o comprimento de 1 ms ou de 2 ms em que o TTI é segmentado em dois sub-quadros cada um deles tendo um comprimento de 0,5 ms. Ademais, mecanismos são necessários para serem capazes de designar recursos com base nas necessidades da UE individual em que menos recursos são designados a um UE servido por pacotes menores
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7/15 enquanto mais recursos são designados ao UE servido por pacotes maiores. No caso de UMTS (Universal Mobile Telecommunications System - Sistema de Telecomunicação Móvel Universal), o TTI é definido como o comprimento de tempo sobre o qual um bloco de transmissão ou de transporte é transmitido. Um bloco de transmissão ou bloco de transporte é composto de um bloco de dados codificados conjuntamente protegido por um único CRC. No caso presente, uma definição alternativa de TTI poderia ser o comprimento de transmissão controlado por uma única instância de sinalização de canal de controle.
Em uma versão, cada elemento de canal de controle contém apenas informação de designação de recurso de rádio, por exemplo, uma palavra de código, endereçada exclusivamente a uma única entidade de comunicação sem fio, por exemplo, uma das unidades remotas 102, 103 da Figura 1. A informação de designação de recurso de rádio inclui, entre outras, informação específica da unidade remota e uma designação de recurso de rádio de tempo-freqüência. Em outras versões, a informação de designação de recurso de rádio poderá adicionalmente compreender modulação, velocidade de código, tamanho do bloco de informação, indicador do modo de antena, e outra informação.
Em uma versão, um dispositivo de comunicação sem fio envia uma mensagem RACH quando um indicador da qualidade de canal atual for maior que um primeiro limite e um indicador de qualidade de canal médio anterior for inferior ao primeiro limite. O dispositivo também envia uma mensagem RACH quando o indicador de qualidade de canal atual for maior que um primeiro limite e um indicador de qualidade de
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8/15 canal médio anterior for inferior ao primeiro limite. O dispositivo de comunicação sem fio envia CQI a uma primeira velocidade se o CQI atual for inferior a um segundo limite e a uma segunda velocidade se o CQI atual for maior que o segundo limite quando o CQI médio anterior for maior que o primeiro limite.
Na Figura 3, em 310, um dispositivo de comunicação sem fio, por exemplo, a unidade remota 101 ou 103 na Figura 1, obtém medições de qualidade de canal, por exemplo, em uma pluralidade de quadros em uma primeira célula. Em algumas implementações, a informação de qualidade de canal (CQI) é reportada a uma entidade de infra-estrutura, por exemplo, a um escalonador na unidade base 101 na Figura 1. A unidade remota às vezes utiliza os recursos para relatar CQI em vez de enviar solicitações de escalonamento para os recursos UL. Assim, em algumas versões, a reportagem da informação de qualidade de canal poderá às vezes incluir uma solicitação de escalonamento para recursos no enlace ascendente. Em algumas versões, para reduzir a utilização do recurso de rádio, a unidade remota não reporta informação de qualidade de canal para cada quadro mensurado. Na Figura 4, por exemplo, a unidade remota reporta CQI a cada poucos quadros, i-1, i, i + 1, i+2, i+3... i+n em que as medições de qualidade de canal intermediárias não são reportadas.
Em uma |
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número |
especificado |
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9/15 quadros ou com base em alguma outra métrica estatística relacionada à qualidade de canal medida. Na Figura 4, por exemplo, a unidade remota determina se a qualidade de canal medida para 5 quadros contíguos está abaixo do limite. Essas medições e comparações poderão ser feitas em base contínua ou deslizante. Na Figura 3, em 320, a unidade remota reporta uma indicação para a entidade de infraestrutura se a qualidade de canal medida por um primeiro número especificado de quadros estiver abaixo de um primeiro limite. A indicação enviada pela unidade remota poderá ser indicativa para o escalonador de que as condições de canal estão diminuindo a uma velocidade particular, por exemplo, uma velocidade relativamente alta compara com a velocidade que seria inferida pelos relatórios de qualidade de canal enviados pela unidade remota. Mais genericamente, o escalonador poderá utilizar esta indicação como a base para determinar se descontinua a escalonamento da unidade remota.
Em outras versões a unidade remota descontinua a relatar a informação de qualidade de canal se a qualidade do canal medida por um segundo número especificado de quadros estiver abaixo de um limite. A determinação de quando ou se a qualidade de canal está abaixo do limite para o número especificado de quadros poderá ter por base uma média do CQI medido para o número especificado de quadros ou com base em alguma outra métrica estatística relacionada ao CQI mensurado pelo número especificado de quadros ou outro intervalo de tempo.
Na Figura 3, em 330, a unidade remota descontinua a reportagem da informação de qualidade de canal se a
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10/15 qualidade do canal medida por um segundo número especificado de quadros estiver abaixo de um segundo limite. Mais genericamente, a reportagem de um indicador quando a qualidade de canal estiver abaixo do primeiro limite e a descontinuação da reportagem de qualidade de canal quando a qualidade de canal estiver abaixo do segundo limite não precisa ser utilizada em combinação, como está ilustrado na Figura 3.
Em uma implementação, o limite em que o indicador é enviado é maior que o limite em que a reportagem de qualidade de canal é descontinuada. Na Figura 3, por exemplo, o segundo limite é inferior ao primeiro limite. No entanto, em outras implementações, o limite em que o indicador é enviado é o mesmo que o limite em que a reportagem de qualidade de canal é descontinuada. Em qualquer das implementações, o segundo número especificado de quadros poderá ser o mesmo ou diferente do primeiro número especificado de quadros. Em uma implementação particular, por exemplo, o primeiro e o segundo limites são os mesmos e o segundo número especificado de quadros é maior que o primeiro número especificado de quadros.
A Figura 5 ilustra a qualidade de canal (CQ) abaixo de um primeiro limite (TH1) para um primeiro intervalo de tempo (T1). Como foi discutido, em algumas versões, a unidade remota transmite um primeiro indicador para a rede indicativo deste evento. A Figura 5 também ilustra a qualidade de canal caindo abaixo de um segundo limite (TH2) por um segundo intervalo de tempo (T2). Em algumas versões, a unidade remota descontinua a reportagem da informação de qualidade de canal quando a qualidade de canal permanece
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11/15 abaixo do segundo limite para o segundo intervalo de tempo. Em algumas outras versões, a unidade remota também libera o recurso, por exemplo, recursos de canal de controle, associado à reportagem da informação de qualidade de canal. Em situações em que a unidade remota libera recursos de canal de controle em que a informação de qualidade de canal foi reportada, a unidade remota poderá enviar uma mensagem, por exemplo, uma mensagem de acesso aleatório, indicando que a reportagem da informação de qualidade de canal está descontinuada.
Em algumas versões, a unidade remota poderá solicitar uma mudança de célula, por exemplo, re-selecionar ou transferir, para outra célula se a qualidade de canal permanecer abaixo de um limite por um período de tempo. O limite para solicitar a transferência ou a re-seleção poderá corresponder ao limite que forma a base para enviar o indicador, ou poderá corresponder ao limite que forma a base para descontinuar a reportagem da informação de qualidade de canal, conforme discutido a mais em baixo. Na Figura 5, se a qualidade de canal continua a deteriorar abaixo de um terceiro limite (TH3) por um terceiro intervalo de tempo (T3), a unidade remota muda de célula, por exemplo, se re-selecionar para uma célula diferente.
Na Figura 5, se a qualidade de canal aumentar acima de um quarto limite (TH4) por um quarto intervalo de tempo (T4), a unidade remota resume a reportagem da informação de qualidade de canal e poderá ser re-escalonada, dependendo do estado de sua métrica de escalonamento. Em algumas versões, a unidade remota transmite uma segunda indicação indicando que a qualidade do canal superou o quarto limite
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12/15 pelo quarto intervalo de tempo. Ao receber a segunda indicação a rede ou a unidade base poderão então fornecer recursos de rádio para a unidade remota para enviar relatórios de informação de qualidade de canal.
Na Figura 6, em 610, uma entidade de infra-estrutura da rede de comunicação sem fio, por exemplo, a unidade base 101 da Figura 1, recebe informação de qualidade de canal da entidade de comunicação sem fio ou da unidade remota. Em 620, em algumas versões, dependendo da informação de qualidade de canal recebida, a unidade base escalona a unidade remota com base na informação de qualidade de canal recebida da unidade remota. Em uma versão, em 630, o escalonador descontinua a escalonamento da unidade remota se a informação de qualidade de canal não for recebida da unidade remota, por exemplo, em um número especificado de quadros, que poderão ou não ser contíguos. Por exemplo, o escalonador poderá esperar receber informação de qualidade de canal da unidade remota a cada nésimo quadro. Em uma versão, a utilização do recurso de rádio é reduzida ao fixar n>1. O escalonador poderá resumir o escalonamento da unidade remota uma vez a informação de qualidade de canal seja novamente recebida da unidade remota.
Em uma versão, descontinuar o escalonamento inclui bloquear o escalonamento da unidade remota até a informação de qualidade de canal for considerada suficiente para resumir seu escalonamento. Uma unidade remota bloqueada é tirada da contenção para escalonamento porque ela está experimentando baixa qualidade de canal. A unidade remota bloqueada poderá posteriormente ser colocada em contenção para o escalonamento quando resumir a transmissão da
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13/15 informação de qualidade de canal. Quando bloqueada, o escalonador geralmente continuará a evoluir uma métrica de prioridade de escalonamento associada à unidade remota bloqueada enquanto a unidade estiver bloqueada. A métrica de escalonamento é geralmente uma função da qualidade de canal e o tempo que já decorreu desde que a unidade remota foi escalonada da última vez.
A Figura 7 ilustra a qualidade de canal da unidade remota bloqueada em relação a um limite de bloqueio. Na instância i, a unidade remota reporta informação de qualidade de canal acima do limite. Na Figura 6, a qualidade de canal estava abaixo do limite para os relatórios feitos anteriormente no tempo, por exemplo, em i-1, i-2, ... A qualidade de canal no relatório i supera o limite de bloqueio, e assim a unidade remota está em contenção para o escalonamento com base em sua métrica de escalonamento. Na Figura 7, como a unidade remota não foi escalonada há algum tempo, ela provavelmente receberá alta prioridade para fins de escalonamento na instância i.
Em algumas versões, a entidade de infra-estrutura recebe informação de qualidade de canal de uma unidade remota, e bloqueia o escalonamento da unidade remota com base na informação de qualidade de canal recebida da unidade remota. A unidade remota poderá ou não escalonar a unidade remota, dependendo de sua métrica de escalonamento. No entanto, o escalonador continuará a evoluir a métrica de prioridade de escalonamento associada à unidade bloqueada. A unidade remota poderá ser desbloqueada quando sua qualidade de canal for suficiente, quando o escalonador poderá alocar recursos condicionados a sua métrica de
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14/15 escalonamento.
Em outra versão, a entidade de infra-estrutura da rede de comunicação sem fio recebe informação de qualidade de canal de uma unidade remota para escalonar a unidade remota com base na informação de qualidade de canal recebida. De acordo com esta versão, a entidade descontinua o escalonamento da unidade remota se a informação de qualidade de canal da unidade remota for insuficiente para suportar um canal de controle. Em uma versão, o escalonamento é descontinuado pela remoção da unidade remota de consideração para escalonar em um intervalo de tempo de transmissão particular (TTI) em que seu canal de controle associado não pode ser suportado devido à falta de recursos de canal de controle disponíveis. O estado de remoção da unidade remota é revisto para cada TTI durante o escalonamento e o estado (removido ou não removido) é condicionado nos recursos de canal de controle disponíveis bem como os requisitos de recurso de canal de controle de cada candidato o escalonamento com base em suas respectivas qualidades de canal. Os recursos de canal de controle totais são partilhados entre o número de unidades remotas consideradas para escalonamento por um TTI (isto é, candidatos ao escalonamento).
Em alguns casos, o escalonamento da unidade remota é descontinuado devido a uma decisão de removê-la do escalonamento tal que a unidade remota removida tem preempção para o escalonamento ao escalonar outra unidade remota em seu lugar. A unidade remota que fez a preempção da unidade remota removida é normalmente escolhida devido a seu melhor encaixe com as demais unidades remotas em termos
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15/15 dos requisitos de recursos de canal de controle. Portanto, a preempção ocorre quando outra unidade remota é escalonada para um intervalo de tempo de transmissão particular em vez de ou no lugar da unidade remota sob preempção. A métrica de prioridade de escalonamento da unidade remota removida ou sob preempção geralmente continua a evoluir durante a remoção ou a preempção. A métrica de prioridade de escalonamento geralmente não seria restabelecida na remoção, preempção ou bloqueio. Em algumas implementações, a evolução da métrica de prioridade de escalonamento de uma unidade remota removida, sob preempção, ou bloqueada é acelerada.
Embora a presente revelação e os melhores modos dela foram descritos de uma maneira a estabelecer a posse e permitir que aqueles de habilidade ordinária façam e utilizem a mesma, será compreendido e apreciado que há equivalentes às versões exemplares aqui reveladas e que modificações e variações poderão ser a elas feitas sem desviar do escopo e espírito da invenção, que deve ser limitada não pelas versões exemplares, mas pelas reivindicações apensas.