ES2236141T3 - Sistema de realimentacion y ajuste de tasa simetrico para comunicaciones inalambricas. - Google Patents
Sistema de realimentacion y ajuste de tasa simetrico para comunicaciones inalambricas.Info
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Abstract
Un método para determinar una tasa de datos para un canal de comunicaciones de enlace descendente compartido por una pluralidad de unidades inalámbricas (AT) para comunicación con una estación base (BS), en el que se adapta dicha tasa de datos (R1-R3 en 22a-q) basándose en información de realimentación (R1-R3 en 20a- e) de al menos una de las unidades inalámbricas (AT), caracterizándose dicho método por: recibir, a una tasa de realimentación, información de realimentación (R1-R3 en 20a-e) de al menos una unidad inalámbrica dada para calcular la tasa de datos (R1-R3 en 22a-q); y adaptar, a una tasa de adaptación diferente de la tasa de realimentación, dicha tasa de datos basándose en dicha información de realimentación, para que al menos la unidad inalámbrica dada la use en dicho canal de comunicaciones de enlace descendente.
Description
Sistema de realimentación y ajuste de tasa
simétrico para comunicaciones inalámbricas.
Esta invención se refiere a comunicaciones
inalámbricas y, más particularmente, a un sistema de realimentación
y ajuste de tasa.
Los sistemas de comunicaciones inalámbricas
incluyen sistemas de comunicación celular convencionales que
comprenden una pluralidad de sitios de celda o estaciones base,
distribuidos geométricamente para soportar la transmisión y
recepción de señales de comunicación a y desde unidades inalámbricas
que puede ser realmente estacionarias o fijas. Cada sitio de celda
maneja comunicaciones de voz en una región particular llamada celda,
y el área de cobertura total para el sistema de comunicación celular
viene definido por la unión de celdas de todos los sitios de celda,
en donde las áreas de cobertura para sitios de celda cercanos se
solapan en cierto grado para asegurar (si es posible) una cobertura
de comunicaciones contiguas dentro de los límites exteriores del
área de cobertura del sistema.
Cuando está activa, una unidad inalámbrica recibe
señales de al menos una estación base o sitio de celda a través de
un enlace directo o enlace descendente y transmite señales a (al
menos) un sitio de celda o estación base a través de un enlace
inverso o enlace ascendente. Hay muchos esquemas diferentes para
definir enlaces o canales inalámbricos para un sistema de
comunicación celular, incluyendo esquemas TDMA (acceso múltiple por
división de tiempo), FDMA (acceso múltiple por división de
frecuencia) y CDMA (acceso múltiple por división de código). En las
comunicaciones CDMA los canales inalámbricos diferentes se
distinguen por códigos o secuencias diferentes que se utilizan para
codificar diferentes flujos de información, que pueden ser modulados
después a una o más frecuencias portadoras diferentes para su
transmisión simultánea. Un receptor puede recuperar un flujo
particular de una señal recibida usando el código o secuencia
apropiado para descodificar la señal recibida.
Debido a que la naturaleza de la comunicación de
voz no tolera los retardos, las unidades inalámbricas en los
sistemas celulares convencionales transmiten y reciben por enlaces
dedicados entre una unidad inalámbrica y una estación base. En
general, cada unidad inalámbrica activa requiere la asignación de un
enlace dedicado en el enlace directo y un enlace dedicado en el
enlace inverso. Las aplicaciones de datos tradicionales son
típicamente a ráfagas y, a diferencia de las comunicaciones de voz,
son relativamente tolerantes frente a los retardos. Como tal, la
utilización de enlaces dedicados es un uso ineficaz de los recursos
de la red. Se están desarrollando sistemas de comunicación
inalámbrica que soportarán una diversidad de servicios de datos,
tales como búsqueda inalámbrica en la web.
En la bien conocida evolución de datos solamente
de la norma CDMA de tercera generación (denominada seguidamente
3G-1x EVDO) se proporcionan servicios de voz y de
datos utilizando portadoras de frecuencia independientes. Es decir,
las señales de voz y de datos son transmitidas por enlaces directos
independientes definidos por portadoras de frecuencia diferentes. Se
transmiten datos sobre una portadora multiplexada por división de
tiempo a potencias de transmisión de datos fijas, pero a tasas de
datos variables. Específicamente, la relación medida de señal a
interferencia (SIR) en el receptor es utilizada para determinar una
tasa de datos que pueda ser soportada por el receptor. Típicamente,
la tasa de datos determinada corresponde a una tasa de datos máxima
a la cual se puede conseguir un nivel mínimo de calidad de servicio
en el teléfono móvil. Una SIR medida más alta se traduce en mayores
tasas de datos, en donde tasas de datos más altas implican una
modulación de orden superior y una codificación más débil que en el
caso de las tasas de datos más bajas.
Para mejorar el rendimiento total del sistema,
éste permite que la unidad inalámbrica con el mejor canal y, por
tanto, la tasa más alta transmita por delante de unidades
inalámbricas con calidad de canal relativamente baja. La
3G-1x EVDO utiliza un mecanismo de adaptación
rápida de tasa con el cual la unidad inalámbrica realiza el cálculo
de tasa en cada segmento utilizando mediciones de una señal piloto
difundida desde la estación base y reporta como retorno la tasa a la
cual va a recibir datos de la estación base en cada segmento. De una
manera simétrica, la estación base recibe una tasa reportada en cada
segmento y envía datos a la tasa reportada en cada segmento. Las
tasas simétricas para el cálculo de tasa y la adaptación de tasa en
la 3G-1x EVDO requieren desventajosamente mucho
tiempo de procesamiento para el cálculo y la predicción de tasa en
cada segmento. Además, se requiere mucho tiempo de transmisión para
realimentar la tasa en cada segmento.
En el Sistema Universal de Telecomunicaciones
Móviles (UMTS) las unidades inalámbricas se comunican con una
estación base a través de canales dedicados. Para proporcionar
eficientes comunicaciones inalámbricas de datos, el UMTS utiliza un
canal compartido de enlace descendente que puede ser compartido por
una pluralidad de unidades inalámbricas para recibir datos. Para
mejorar el rendimiento total del sistema, éste proporciona acceso de
la unidad inalámbrica con la mejor tasa reportada al canal
compartido. Para aliviar los problemas de tiempos de procesamiento y
de transmisión asociados con el cálculo y reporte de la tasa en cada
segmento, se han propuesto sistemas de adaptación de tasa que
reportan la tasa cada 5 a 8 segmentos y, de manera simétrica, la
tasa es adaptada por el sistema cada 5 a 8 segmentos.
El documento
WO-A-00/16513 describe un sistema de
comunicaciones que soporta esquemas de codificación
múltiple/codificación de canal. Un indicador de modo puede ser
transmitido con datos de carga útil para informar al receptor del
esquema particularmente que se está utilizando actualmente. De
manera similar, puede transmitirse una petición de modo para
informar al receptor de un esquema particular que se ha de emplear
para que se transmita información por el radioenlace de retorno. La
tasa de cambio de las indicaciones de modo y las peticiones de modo
pueden diezmarse de modo que no sea necesario transmitir ambas en
cada trama para reducir así el consumo de capacidad de tiempo
asociado con la transmisión de la información de modo. Según una
realización ejemplar, la indicación de modo y la petición de modo
pueden transmitirse independientemente en tramas alternativas.
El documento
US-A-5 825 761 describe un equipo de
comunicaciones por radio con una función reguladora de la tasa de
transmisión que comprende una parte receptora para recibir una señal
de la otra estación de comunicación, un detector de nivel de campo
eléctrico receptor para detectar un nivel de campo eléctrico
receptor de la señal recibida por la parte receptora, un detector de
tasa de error de bit para detectar una tasa de error de bit de la
señal recibida por la parte receptora y una parte de determinación
de la tasa de transmisión para establecer un valor inicial de tasa
de transmisión según el nivel de campo eléctrico receptor detectado
por el detector de nivel de campo eléctrico y determinar una tasa de
transmisión óptima regulando el valor inicial según la tasa de error
de bit detectada por el detector de tasa de error de bit.
El documento
EP-A-0 651 531 describe un método de
comunicaciones en el que la tasa de transferencia de información de
una señal dada transmitida o recibida en un nodo transceptor es
variada dinámicamente en función de la calidad relativa del ambiente
de transmisión. El método emplea un sensible procedimiento de
almacenaje intermedio sensible en cada nodo de comunicación que
permite variar algo esta tasa con independencia de la tasa a la cual
se transfiere información a y desde el nodo transceptor.
Sin embargo, persiste la necesidad de un método y
un sistema adaptados para su uso con un canal de comunicaciones de
enlace descendente compartido.
Se exponen un método y un sistema según la
invención en las reivindicaciones independientes. Formas preferidas
se exponen en las reivindicaciones subordinadas.
La presente invención es un esquema o sistema de
realimentación y adaptación de tasa en el que la tasa de
realimentación de tasa es asimétrica con la tasa de adaptación de
tasa de datos. En particular, el sistema de adaptación de tasa
proporciona una tasa de realimentación de tasa más lenta que la tasa
de adaptación de tasa. Por tanto, permitiendo que la estación base
cambie la tasa de datos más frecuentemente que el número de veces
que las unidades inalámbricas individuales reportan la información
de tasa, el sistema de adaptación de tasa puede proporcionar una
flexibilidad mejorada y un uso más eficiente de recursos
inalámbricos, al paso que reduce los tiempos de procesamiento y
transmisión requeridos para reportar la información de tasa. Por
ejemplo, cada 3 segmentos, una unidad inalámbrica puede calcular y
reportar una tasa para que la unidad inalámbrica la use en un canal
compartido para enviar datos. La estación base recibe las tasas de
las unidades inalámbricas que buscan enviar datos por el canal
compartido y selecciona una unidad inalámbrica para que use el canal
compartido. Si la estación base puede adaptar la tasa de datos cada
segmento, la estación base puede adaptar la tasa de datos según una
tasa reportada por otra unidad inalámbrica, mejorando así las
prestaciones del sistema. Debido a la pequeña duración de los
segmentos (por ejemplo, 0,67 milisegundos), la tasa de reporte
relativamente reducida no deberá afectar adversamente a las
prestaciones del sistema, dado que es altamente improbable que la
tasa de datos obtenible cambie durante un periodo de un segmento en
la mayor parte de condiciones operativas.
Otros aspectos y ventajas de la presente
invención puede hacerse evidentes tras la lectura de la siguiente
descripción detallada y con referencia a los dibujos, en los
cuales:
La figura 1 muestra un diagrama general de
transmisión de señales entre una estación base y una unidad
inalámbrica, en el que se reporta y ajusta una tasa según la técnica
anterior;
La figura 2 muestra un diagrama general de
transmisión de señales entre una estación base y una unidad
inalámbrica usando una realización del sistema de adaptación de tasa
según principios de la presente invención; y
La figura 3 muestra un diagrama general de
transmisión de señales entre múltiples unidades inalámbricas y una
estación base usando una realización del sistema de adaptación de
tasa según los principios de la presente invención.
Se describen realizaciones ilustrativas del
sistema de adaptación de tasa con respecto a un sistema de
adaptación de tasa en el que la tasa de realimentación de tasa es
asimétrica con la tasa de adaptación de tasa. Semejante asimetría
puede explotarse porque: 1) los límites de trama en el enlace
ascendente pueden ser escalonados o asíncronos, de modo que los
cambios de tasa de los usuarios son recibidos en tiempos diferentes;
y 2) aunque es mejor mantener baja la tasa de realimentación en el
enlace ascendente (por ejemplo, para no cargar el enlace ascendente
con una alta realimentación de tasa cuya tasa muy alta tiene un
mínimo beneficio), es ventajoso proporcionar una granularidad de
tasa más fina en el enlace descendente, permitiendo así que el
sistema adapte rápidamente el canal de datos compartido en respuesta
a un mejor reporte de tasa de una unidad inalámbrica diferente que
se selecciona para que use el canal de datos compartido.
La figura 1 representa un diagrama de transmisión
de señales entre una estación base (BS) y una unidad inalámbrica o
termina de acceso (AT) para un sistema de adaptación de tasa en el
sistema 3G-1x EVDO. El cálculo y reporte de la tasa
para el canal de datos dedicado por la unidad inalámbrica, por
ejemplo después de hacer mediciones de una señal piloto de la
estación base, se realiza una vez en cada segmento temporal
10a-q con comunicaciones 12a-o. El
canal de datos de enlace descendente se divide en segmentos
temporales cada uno de los cuales tiene una duración de 1,67
milisegundos. Desde la perspectiva de la unidad de inalámbrica los
segmentos temporales están referenciados como segmentos temporales
10a-q, y desde la perspectiva de la estación base
los segmentos temporales están referenciados como segmentos
temporales 14a-q. La estación base adapta la tasa
para el canal de datos de enlace descendente una vez en cada
segmento temporal. En la realización de la figura 1, la unidad
inalámbrica percibió un cambio en la calidad de canal en el segmento
4 (10d), por ejemplo realizando mediciones de calidad de señal en
una señal piloto de enlace descendente de la estación base. La
unidad inalámbrica calculó una nueva tasa R2 para que la estación
base la usara en el canal de datos de enlace descendente y la unidad
reportó la tasa R2 como retorno a la estación base con una
comunicación 12d. Debido a los retardos en la transmisión y
propagación de la comunicación 12d, la estación base recibió la tasa
reportada R2 en el segmento 6 (14f). Dado que la estación base
actualiza la tasa en cada segmento que es simétrico respecto de la
tasa de reporte de tasa, la estación base cambia la tasa a R2 en el
segmento 7 (14g).
Desventajosamente, el enfoque de tasa de
realimentación y control simétrico descrito para la realización de
la figura 1 requiere mucho tiempo de procesamiento para calcular y
predecir la tasa en cada segmento temporal 12a, así como mucho
tiempo de transmisión debido a la tasa de realimentación en cada
segmento. Se ha observado que debido a una pequeña duración del
segmento es altamente improbable que la tasa cambie durante un
periodo de unos pocos segmentos en la mayoría de condiciones
operativas, por lo que reportar en cada ciclo de reloj desperdicia
recursos del sistema con un pequeño beneficio. Si se disminuye la
tasa de reporte junto con la ganancia de tasa de adaptación de tasa
según el modo simétrico conocido en la técnica, el sistema pierde
flexibilidad y pierde algunas mejoras potenciales en el uso
eficiente de recursos y/o en el rendimiento total
mejorado.
mejorado.
Según los principios de la presente invención, se
propone un sistema de cálculo y adaptación de tasa, en el que el
cálculo y/o reporte de tasa se realiza a una tasa que es asimétrica
con respecto a la adaptación de la tasa. En particular, el cálculo
y/o reporte de tasa es más lento que la tasa de adaptación de la
tasa del canal de datos. La figura 2 muestra un diagrama de
transmisión de señales para una realización del sistema de cálculo y
adaptación de tasa en el que el envío de realimentación de tasa se
extiende por más de un solo segmento con el fin de reducir los
tiempos de realimentación de tasa y cálculo de tasa (procesamiento).
En la figura 2, la unidad inalámbrica o terminal de acceso (AT)
calcula y reporta información de tasa cada 3 segmentos. Para
calcular la información de tasa, la unidad inalámbrica puede
realizar una medición de calidad de señal en una señal de enlace
descendente, tal como el canal piloto, y recibir otra información de
la estación base, tal como la potencia de transmisión disponible en
la estación base y los códigos de canalización disponibles en la
estación base. Usando la información de la señal y/o de la estación
base, la unidad inalámbrica puede calcular la información de tasa
que puede tener la forma de una configuración o conjunto de
codificación, modulación y/o antena(s) que proporcionan
inherentemente una tasa de datos particular.
En consecuencia, la figura 2 muestra intervalos
de cálculo y reporte de tasa 18a-f, teniendo cada
intervalo de cálculo y reporte de tasa 18a-f una
longitud de tres segmentos, en donde cada segmento tiene una
longitud de 0,667 ms. Al final de un intervalo de cálculo y/o
reporte de tasa 18a-f, la unidad inalámbrica reporta
la información de tasa en un reporte 20a-e a la
estación base. Después de que la estación base recibe el reporte
20a-e, el sistema de cálculo y/o reporte y
adaptación de tasa adapta la tasa o configuración para el canal de
datos en el siguiente segmento
22a-q.
22a-q.
La figura 3 muestra cómo un sistema de
realimentación de tasa (cálculo y/o reporte) y adaptación de tasa
puede funcionar con múltiples unidades inalámbricas (U1, U2 y U3)
que tienen intervalos de realimentación de tasa escalonados. En
particular, la unidad U1 tiene intervalos de realimentación
30a-f, y al final de cada intervalo de
realimentación 30a-f la unidad U1 envía información
de tasa en un reporte 36a-f a la estación base. La
unidad U2 tiene intervalos de realimentación 32a-f,
y al final de cada intervalo de realimentación 32a-f
la unidad U2 envía información de tasa en un reporte
38a-d. La unidad U3 tiene intervalos de
realimentación 34a-f, y al final de cada intervalo
de realimentación 34a-f la unidad U3 envía
información de tasa en un reporte 40a-c. En la
realización de la figura 3, la estación base puede recibir
realimentación de tasa en cada segmento 42a-q desde
las múltiples unidades U1-U3 cuando los usuarios no
están sincronizados o escalonados de un modo sincronizado para
recibir la realimentación de tasa en diferentes segmentos desde las
diferentes unidades U1-U3. En respuesta, la estación
base puede adaptar o cambiar la tasa del canal de datos en cada
segmento 42a-q.
Por lo tanto, el sistema de realimentación y
adaptación de tasa puede usar más eficientemente los recursos
disponibles y/o mejorar el rendimiento total reaccionando más
rápidamente a la realimentación de tasa de una pluralidad de
unidades no sincronizadas o escalonadas en el enlace ascendente.
Adicionalmente, dado que la tasa de realimentación es más lenta que
la tasa de adaptación, se reduce los tiempos de procesamiento y
transmisión debido al cálculo y realimentación de tasa.
Además de la(s) realización(ones)
descrita(s) anteriormente, se ha descrito el sistema de
realimentación y adaptación de tasa para uso en un sistema UMTS en
el que el canal de datos de enlace descendente es un canal
compartido, multiplexado por división de tiempos, formado por al
menos un código de canalización. El sistema de realimentación y
adaptación de tasa según los principios de la presente invención
puede usarse con diferentes sistemas celulares y configuraciones de
enlace ascendente y/o descendente que omitan y/o añadan componentes
y/o usen variaciones o partes del sistema descrito. Por ejemplo, el
sistema de realimentación y adaptación de tasa puede implementarse
en la totalidad o en parte de la estación base en respuesta a otra
información, tal como mediciones de señal que se envían desde la
unidad inalámbrica. Más aún, la realimentación de información de
tasa a la estación base puede incluir una secuencia de código que
mapee una configuración particular, incluyendo codificación,
modulación y/o antenas, para que la estación base adapte el canal de
datos para comunicación con la unidad inalámbrica. Alternativamente,
la información de tasa podría incluir una tasa u otra información
que la estación base pueda usar para calcular una tasa o una
configuración apropiada para comunicarla por el canal de
datos.
datos.
Deberá entenderse que el sistema y partes del
mismo y de la arquitectura descrita pueden implementarse en
diferentes localizaciones, tales como la unidad inalámbrica, la
estación base, un controlador de estación base y/o un centro de
conmutación móvil que use la estación base como conducto. Además, el
sistema de realimentación y adaptación de tasa puede implementarse
en circuitos integrados de aplicación específica, circuitería de
procesamiento activada por software, firmware, dispositivos lógicos
programables, hardware, componentes discretos o disposiciones de los
componentes anteriores, según sería entendido por cualquier experto
ordinario en la materia con el beneficio de esta exposición. Lo que
se ha descrito es meramente ilustrativo de la aplicación de los
principios de la presente invención. Los expertos en la materia
reconocerán fácilmente que pueden hacerse a la presente invención
estas y otras diversas modificaciones, disposiciones y métodos sin
seguir estrictamente las aplicaciones ejemplares aquí ilustradas y
descritas y sin apartarse de la invención según se define en las
reivindicaciones.
Claims (6)
1. Un método para determinar una tasa de datos
para un canal de comunicaciones de enlace descendente compartido por
una pluralidad de unidades inalámbricas (AT) para comunicación con
una estación base (BS), en el que se adapta dicha tasa de datos
(R1-R3 en 22a-q) basándose en
información de realimentación (R1-R3 en
20a-e) de al menos una de las unidades inalámbricas
(AT), caracterizándose dicho método por:
recibir, a una tasa de realimentación,
información de realimentación (R1-R3 en
20a-e) de al menos una unidad inalámbrica dada para
calcular la tasa de datos (R1-R3 en
22a-q); y
adaptar, a una tasa de adaptación diferente de la
tasa de realimentación, dicha tasa de datos basándose en dicha
información de realimentación, para que al menos la unidad
inalámbrica dada la use en dicho canal de comunicaciones de enlace
descendente.
2. El método según la reivindicación 1,
caracterizado porque dicha recepción comprende:
recibir dicha información de realimentación
(U1R2, U2R2, U3R1,...) de una pluralidad de unidades inalámbricas,
en donde cada una de dichas unidades inalámbricas reporta
(36a-f, 38a-d,
40a-c) dicha información de tasa (U1R2, U2R2,
U3R1,...) a dicha tasa de realimentación.
3. El método según la reivindicación 1,
caracterizado porque dicha recepción incluye además:
recibir dicha información de realimentación
(R1-R3 en 20a-e) de dicha unidad
inalámbrica (AT) una vez cada tres segmentos.
4. El método según la reivindicación 3,
caracterizado porque dicha adaptación incluye además:
adaptar dicha tasa de datos
(R1-R3) basándose en dicha información de
realimentación (R1-R3 en 20a-e) en
cada segmento.
5. El método según la reivindicación 1,
caracterizado porque dicha tasa de realimentación es menor
que dicha tasa de adaptación.
6. Un sistema de determinación de tasa para
determinar una tasa de datos (R1-R3) para un canal
de comunicaciones de enlace descendente compartido por una
pluralidad de unidades inalámbricas (AT) para comunicación con una
estación base (BS), en el que se adapta dicha tasa de datos
(R1-R3 en 22a-q) basándose en
información de realimentación (R1-R3 en
20a-e) de al menos una de las unidades de
inalámbricas (AT), caracterizándose dicho sistema de
determinación porque:
el sistema está configurado para recibir, a una
tasa de realimentación, información de realimentación
(R1-R3 en 20a-e) de al menos una
unidad inalámbrica dada para calcular la tasa de datos
(R1-R3); y
el sistema está configurado además para adaptar,
a una tasa de adaptación diferente de la tasa de realimentación,
dicha tasa de datos basándose en dicha información de
realimentación, para que al menos la unidad inalámbrica dada la use
en dicho canal de comunicaciones de enlace descendente.
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