ES2237206T3 - Procedimiento para la adaptacion de la velocidad de datos. - Google Patents
Procedimiento para la adaptacion de la velocidad de datos.Info
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Abstract
Procedimiento para la adaptación de la velocidad de datos de una transmisión por radio simultánea de datos de varios servicios (S1, S2, S3) de un enlace (V) entre una estación de base (BS) y una estación de abonado (MS), en el que: - los datos a transmitir en un marco para cada servicio (S1, S2, S3) se comprimen o bien expanden con un factor total de adaptación de velocidad específico del servicio, - determinándose el factor total de adaptación de velocidad de cada servicio de tal manera que el mismo dependa de un factor de adaptación de velocidad estático específico del servicio, que ajusta una calidad específica de cada servicio, - y determinándose el factor total de adaptación de velocidad de cada servicio además de tal manera que el mismo dependa adicionalmente de un factor de adaptación de velocidad dinámico orientado al enlace, que adapta la suma de la cantidad de datos de todos los servicios (S1, S2, S3) del enlace (V) teniendo en cuenta los correspondientes factores de adaptaciónde velocidad estáticos específicos de cada servicio a la capacidad de transmisión disponible en el marco.
Description
Procedimiento para la adaptación de la velocidad
de datos.
La invención se refiere a un procedimiento para
la adaptación de la velocidad de datos para una transmisión de datos
a través de una interfaz de radio entre una estación de base y una
estación de abonado, en particular a través de interfaces de radio
de banda ancha que utilizan un procedimiento de separación de
abonados CDMA y que por cada enlace ponen a disposición
simultáneamente varios servicios.
En sistemas de comunicación por radio se
transiten mensajes (por ejemplo voz, información de imagen u otros
datos) con ayuda de ondas electromagnéticas mediante una interfaz de
radio. La interfaz de radio se refiere a un enlace entre una
estación de base y estaciones de abonado, pudiendo ser las
estaciones de abonado estaciones móviles o estaciones de radio
fijas. La emisión de las ondas electromagnéticas se realiza entonces
con frecuencias portadoras, que se encuentran en la banda de
frecuencias prevista para el correspondiente sistema. Para futuros
sistemas de comunicación por radio, por ejemplo el UMTS (Universal
Mobile Telecommunication System) u otros sistemas de la tercera
generación, se prevén frecuencias en la banda de frecuencias de unos
2000 MHz.
Para la tercera generación de telefonía móvil se
prevén interfaces de radio de banda ancha (B = 5 MHz) que utilizan
un procedimiento de separación de abonados CDMA (CDMA = code
division multiple access) para la diferenciación de distintos
canales de transmisión y que puede poner a disposición varios
servicios simultáneamente por cada enlace. Al respecto resulta el
problema de cómo deben ser multiplexados en el tiempo los datos de
distintos servicios de un enlace, es decir, inscritos en un marco.
Ha de utilizarse de la mejor manera posible la capacidad de
transmisión de la interfaz, en particular teniendo en cuenta una
elevada dinámica en la varianza de las velocidades de datos de los
distintos servicios.
Por la ETSI STC SMG2 UMTS-L1,
Tdoc SMG2 UMTS-L1 221/98, del 25.8.1998, en
particular págs. 15-20, se conoce la práctica de
realizar una adaptación de la velocidad de datos en dos etapas. Una
primera adaptación de velocidad de datos se realiza según una
codificación de canal y debe garantizar las calidades de servicio
específicas del servicio (quality of service QoS), puesto que la
transmisión conjunta de los datos de varios servicios fuerza a un
cociente común señal/ruido. Mediante una segunda adaptación de la
velocidad de datos tras el multiplexado, se garantiza una
transmisión continua. El inconveniente de esta solución reside en
que no puede minimizarse la cantidad de canales de transmisión
necesarios o al menos, mediante expansión, la potencia de emisión
necesaria en los canales de transmisión. También desciende la
eficiencia en códigos, ya que en parte sobre los mismos datos ha de
realizarse una expansión y a continuación una compresión o
viceversa. La eficiencia en códigos indica la relación entre la
variación de la velocidad de errores en bits (BER) y la variación de
la redundancia de los datos, pudiendo considerarse el cociente
señal/ruido como constante.
Es tarea de la invención eliminar estos
inconvenientes. Esta tarea se resuelve mediante el procedimiento con
las particularidades de la reivindicación 1 y el dispositivo según
la reivindicación 7. Ventajosos perfeccionamientos de la invención
se pueden deducir de las reivindicaciones secundarias.
La invención permite, tal como ya se conoce,
determinar un factor de adaptación de velocidad estático específico
del servicio, que ajusta una calidad de servicio específica del
servicio. No obstante, no se realiza aún adaptación de velocidad
alguna con este factor. Para el enlace puede determinarse, en lugar
de lo anterior, un factor de adaptación de velocidad dinámico
orientado al enlace, que teniendo en cuenta la adaptación de
velocidad de datos específica del servicio aún no realizada, adapta
la cantidad de datos hipotética a una cantidad de datos disponible
en el siguiente marco. Al respecto pueden recorrerse también varios
bucles de optimización, cuando esta velocidad de datos no está
predeterminada fijamente, debido a que hay una suficiente cantidad
de canales de transmisión y factores de expansión. La capacidad de
transmisión total necesaria puede así optimizarse.
En una única etapa se determina un factor total
de adaptación de velocidad específico del servicio mediante
combinación del factor de adaptación de la velocidad estática y del
factor de adaptación de velocidad dinámica orientado al enlace y
sólo entonces se realiza la única y por lo tanto monoetapa
adaptación de velocidad de datos. Los datos de los servicios no se
comprimen o expanden por lo tanto con estos factores de adaptación
de velocidad específicos del servicio y se inscriben en un marco
para la transmisión.
La adaptación estática y dinámica de la velocidad
tiene lugar en una etapa, pudiendo realizarse sólo el cálculo de los
factores, pero no la propia adaptación, en un bucle de optimización,
con lo que la eficiencia de código aumenta y se evitan adaptaciones
de velocidad contradictorias para los mismos datos.
En el caso de que tengan que ser acortados
determinados intervalos del marco para realizar mediciones (slotted
mode), esto puede tenerse en cuenta ya en la cantidad de datos
disponible.
Según un perfeccionamiento ventajoso de la
invención, se coloca el factor de adaptación de velocidad dinámico
orientado al enlace en un valor mínimo para el servicio a comprimir
más fuertemente y para ello se determina una cantidad de canales de
transmisión y factores de expansión a utilizar en la transmisión,
según una prescripción de código predeterminada. Cuando esto tiene
lugar, entonces a continuación se determina el factor de adaptación
de velocidad dinámico orientado al enlace como cociente entre la
cantidad de datos máxima disponible para el enlace y la suma de la
cantidad de datos de todos los servicios del enlace, teniendo en
cuenta los correspondientes factores de adaptación de velocidad
estáticos específicos del servicio. El valor mínimo se determina
para no perjudicar demasiado fuertemente la eficiencia de código.
Mediante este perfeccionamiento de la invención, se necesitan unos
recursos mínimos.
En el caso de que el factor de adaptación de
velocidad dinámico orientado al enlace sea superior a un valor
máximo referido al servicio a expandir más fuertemente, entonces es
ventajoso alojar datos adicionales en el marco y determinar
nuevamente el factor de adaptación de velocidad dinámico orientado
al enlace. De esta manera no se dilapida innecesariamente capacidad
de transmisión.
Los factores estáticos de adaptación de velocidad
están referidos ventajosamente, antes de la determinación del factor
de adaptación de velocidad dinámico orientado al enlace, a su valor
medio geométrico, de tal manera que el producto de todos los
factores de adaptación de velocidad estáticos de un enlace sea igual
a uno. Para la optimización de la eficiencia en código es necesaria
así, para similares velocidades de datos de los servicios, sólo una
adaptación de velocidad lo más pequeña posible.
Una prescripción de representación para
multiplexar los datos de los servicios en un marco a transmitir, se
determina ventajosamente tal que se conocen igualmente el lado
emisor y el receptor, de manera que sólo se señaliza la cantidad de
datos por cada servicio y la disposición de los datos en el marco
puede realizarse inequívocamente. También puede reconstruirse la
adaptación de velocidad a partir de la cantidad de datos
señalizada.
En base a los esquemas adjuntos se describen más
en detalle varios ejemplos de ejecución de la invención. Al respecto
muestran:
Fig. 1 una representación esquemática de un
sistema de comunicación por radio,
Fig. 2 una representación esquemática de las
exigencias a tres servicios a transmitir simultáneamente,
Fig. 3 un esquema de bloques de un procedimiento
de adaptación de la velocidad y
Fig. 4 una representación de un bucle de
optimización en la adaptación de las velocidades.
El sistema de telefonía móvil representado en la
figura 1 como ejemplo de un sistema de comunicaciones por radio está
compuesto por múltiples puntos de conmutación móviles MSC,
enmallados entre sí y que representan el acceso a una red fija PSTN.
Además, estos puntos de conmutación móviles MSC están unidos con en
cada caso al menos un equipo RNM para la asignación de recursos
técnicos de radio. Cada uno de estos equipos RNM permite a su vez un
enlace con al menos una estación de base BS. Una estación de base BS
de este tipo puede establecer a través de una interfaz de radio un
enlace con estaciones de abonado, por ejemplo estaciones móviles MS,
o bien otro tipo de terminales móviles y estacionarios. Mediante
cada estación de base BS se forma al menos una célula de radio.
En la figura 1 se representa un enlace V para la
transmisión simultánea de informaciones útiles de varios servicios
S1, S2, S3 entre una estación de base BS y una estación móvil MS. Un
centro de operación y mantenimiento OMC realiza funciones de control
y mantenimiento para el sistema de telefonía móvil o bien para
partes del mismo. La funcionalidad de esta estructura puede
transmitirse a otros sistemas de comunicación por radio en los que
la invención puede aplicarse, en particular para redes de acceso de
abonado con conexión de abonado sin hilos.
Dentro del enlace V, se transmiten
simultáneamente los datos d1, d2, d3 de tres servicios diferentes
S1, S2, S3 según la figura 2. Estos tres servicios S1, S2, S3 se
diferencian fuertemente en los valores posibles y la dinámica de la
velocidad de datos. Correspondientemente se eligieron los tamaños de
bloque B y una codificación absoluta o relativa.
Con referencia a la figura 3, se realiza como
primer paso de la transmisión de datos por el lado emisor una
codificación de canal para cada servicio S1, S2, S3, que se elige
para cada servicio individual en función de la velocidad de errores
de bits (BER) máxima necesaria. A continuación se realiza
opcionalmente para cada servicio una aleatorización de los datos S1,
S2, S3 a lo largo de varios marcos fr (aleatorización intermarcos) y
a continuación se determinan los factores estáticos de adaptación de
velocidad SRFi para cada uno de los servicios i. Entonces se ajusta
una calidad específica del servicio.
Como siguiente paso se realiza la adaptación de
la velocidad, incluyendo el algoritmo presentado a continuación
simultáneamente el multiplexado de los servicios. A la adaptación de
la velocidad y al multiplexado le sigue una aleatorización de los
datos dentro de un marco fr (aleatorización intramarcos).
Los factores de adaptación de velocidad
específicos del servicio SFRi para cada servicio i describen una
expansión o compresión de los datos, lográndose una expansión
añadiendo una redundancia (por ejemplo repetición de bits
individuales) y una compresión por ejemplo mediante punteado. En
función de los factores de adaptación de velocidad determinados,
puede también ajustarse adaptivamente la codificación y con ello la
adición de la redundancia. Estos factores de adaptación de velocidad
específicos del servicio SFRi no dependen de la cantidad de datos a
transmitir para cada servicio S1, S2, S3 en el siguiente marco, sino
del procedimiento de codificación de canal.
Para la optimización de la eficiencia de código,
se refieren los factores de adaptación de velocidad específicos del
servicio SFRi a su valor medio geométrico, con lo que rige:
(1)\prod\limits^{n}_{i=1} SRF_{1}
=
1.
El calculo de los factores necesarios para la
adaptación de la velocidad y para el multiplexado SRF, DRF, RF, SF,
m, se describirá en base a la figura 4.
Con el factor mínimo de expansión (SF = 4) pueden
transmitirse Nmax bits en un marco fr. Con ello puede indicarse la
siguiente desigualdad, que describe la dependencia entre la
velocidad de transmisión dada por la cantidad m y el correspondiente
factor de expansión SFj (j = 1...m) de los canales de transmisión y
la exigida por los bloques de datos de los n servicios en un
marco:
(2)DFR \cdot
\sum\limits^{n}_{i=1}Bi \cdot Ki \cdot SRFi \leq
\sum\limits^{m}_{j=1} N\ max \cdot
\frac{SFmin}{SFj}
El lado derecho de la igualdad (2) describe la
cantidad de bits por marco fr de la que se dispone con m canales de
transmisión, mientras que en el lado izquierdo de la desigualdad se
indica la capacidad exigida por los n servicios, de los cuales en
cada caso deben ser transmitidos Ki bloques con el tamaño de bloque
Ki y los factores de adaptación de velocidad estáticos SRFi, tiene
dada la capacidad exigida.
El factor de adaptación de velocidad dinámico DRF
introducido en la igualdad (2) permite la expansión o compresión
adicionales uniformes de todos los datos en un marco fr. Este factor
DRF está orientado al enlace. El signo de igualdad rige cuando el
marco fr ha de ser llenado por completo con datos, para evitar una
transmisión discontinua (DTX discontinuous transmission).
En la determinación del factor de adaptación de
velocidad dinámico orientado al enlace DRF no debe sobrepasarse un
valor mínimo, que resulta como cociente entre el factor total de
adaptación de velocidad mínimo RFmin y el mínimo de todos los
factores estáticos de adaptación de velocidad SRF, para no
perjudicar demasiado mediante punteado la eficiencia de código.
El cálculo del valor mínimo DRFmin es válido,
según la desigualdad precedente (3a), para el caso especial de que
para todos los servicios i rija el factor mínimo total de adaptación
de velocidad RFmin. No obstante, en general pueden regir para
distintos servicios i también factores individuales totales de
adaptación de datos RFmin. De esta manera puede presentarse por
ejemplo el caso para un determinado servicio i de que no se realice
ningún punteado (RFmin = 1), mientras para otros servicios i tiene
lugar perfectamente un punteado. En función del procedimiento de
codificación utilizado, puede asignarse así a cada servicio i un
valor mínimo total individual de adaptación de velocidad RFmin. Para
tener en cuenta esta variabilidad del factor total de adaptación de
velocidad dependiente del servicio RFmin, se amplía la desigualdad
(3a) de la siguiente manera:
Análogamente no debe sobrepasarse tampoco un
valor máximo que resulta como cociente entre el factor máximo total
de adaptación de velocidad RFmax y el máximo de todos los factores
estáticos de adaptación de velocidad SRF, para no dilapidar mediante
repetición demasiada capacidad de transmisión.
\vskip1.000000\baselineskip
Con ello pueden ahora calcularse con la igualdad
(2), en función de Bi, Ki, así como SRFi, los valores para m, SFj y
DRF que permiten un aprovechamiento óptimo de los canales físicos.
Para ello debe estar determinada simplemente una secuencia clara de
los códigos de expansión entre emisor y receptor, que se asignan en
función de la cantidad de bits a transmitir en total en un marco fr.
Esta prescripción de representación está determinada para toda la
amplitud del sistema o bien se señaliza al comienzo del enlace.
A continuación se supone una condición marco que
prescribe ocupar los menos canales de transmisión posible. En este
caso rige que para m > 1 todos los canales de transmisión excepto
un canal de transmisión deben presentar el factor de expansión
mínimo SFmin. Destaquemos que la prescripción de codificación según
las igualdades (5) a (7) es uno de varios ejemplos posibles, ya que
también pueden suponerse otras condiciones marco.
Con el valor mínimo admisible del factor dinámico
de adaptación de velocidad DRFmin a partir de la igualdad (3a, 3b),
resulta para la cantidad necesaria de canales m (\lceil \rceil
= operador de red de redondeo hacia arriba):
\vskip1.000000\baselineskip
y los factores de
expansión
\vskip1.000000\baselineskip
con \lfloor \rfloor como
operador de redondeo hacia abajo sobre el siguiente factor de
expansión
posible
(7)SFj = 4 para
m>1 y
j=1...m-1
El factor dinámico de adaptación de velocidad DRF
se calcula de nuevo, no tomándose su valor mínimo DRFmin:
(8)DRF =
\frac{Nmax \cdot m-1 +
\frac{SFmin}{SFm}}{\sum\limits^{n}_{i=1}Bi \cdot Ki \cdot
SRFi}
En lugar del producto Bi*Ki, puede emplearse
también una cantidad de datos Ni, cuando no tiene lugar una
transmisión por bloques o bien el tamaño del bloque Bi es igual a un
bit.
Para perjudicar lo menos posible la eficiencia de
código, debe limitarse la expansión o bien compresión a la medida
mínima necesaria, de lo cual se deduce que el factor dinámico de
adaptación de velocidad DRF ha de encontrarse lo más próximo posible
a 1. Esto significa que cuando la transmisión es discontinua ha de
utilizarse por completo la capacidad de transmisión posible cuando
de esta manera puede reducirse la compresión. También cuando la
transmisión es discontinua se toma un valor a partir de la igualdad
(8), siempre que el mínimo sea menor o igual a 1. Si es DRF > 1,
entonces DRF se coloca en 1.
A partir del conocimiento del factor dinámico de
adaptación de velocidad DRF, puede indicarse para todos los
servicios i el factor de adaptación de velocidad resultante RFi:
(9)RFi = DRF *
SFRi (i =
1...n)
Si para un servicio i es RFi > 1, entonces se
realiza una repetición de bits, y para RFi < 1, se realiza un
punteado. En cada caso se utiliza mediante adaptación de velocidad
en una etapa para los datos d1, d2, d3 para cada servicio sólo uno
de ambos procedimientos.
Mediante la combinación de adaptación de
velocidad estática y dinámica, se minimiza automáticamente la
cantidad m de canales de transmisión necesarios y a la vez se
maximizan los factores de expansión SF, para generar las menos
interferencias posibles. Con ello influye también ventajosamente la
adaptación de velocidad implícita dinámica, en el caso de que se
permita DTX.
Opcionalmente cuando el factor dinámico de
adaptación de velocidad DRF > DRFmax, pueden elegirse a partir de
los bloques previstos para la transmisión memorizados
transitoriamente en un bucle de mantenimiento, bloques individuales
y añadirse a los bloques ya asignados al marco fr. Con el fin de
obtener un bucle de optimización, se calculan de nuevo los factores
SRF, DRF, RF. Si no ha de aumentarse la cantidad m de canales de
transmisión y no se reducen los factores de expansión SF, entonces
puede transmitirse el bloque adicionalmente a los otros datos.
Claims (7)
1. Procedimiento para la adaptación de la
velocidad de datos de una transmisión por radio simultánea de datos
de varios servicios (S1, S2, S3) de un enlace (V) entre una
estación de base (BS) y una estación de abonado (MS), en el que
- -
- los datos a transmitir en un marco para cada servicio (S1, S2, S3) se comprimen o bien expanden con un factor total de adaptación de velocidad específico del servicio,
- -
- determinándose el factor total de adaptación de velocidad de cada servicio de tal manera que el mismo dependa de un factor de adaptación de velocidad estático específico del servicio, que ajusta una calidad específica de cada servicio,
- -
- y determinándose el factor total de adaptación de velocidad de cada servicio además de tal manera que el mismo dependa adicionalmente de un factor de adaptación de velocidad dinámico orientado al enlace, que adapta la suma de la cantidad de datos de todos los servicios (S1, S2, S3) del enlace (V) teniendo en cuenta los correspondientes factores de adaptación de velocidad estáticos específicos de cada servicio a la capacidad de transmisión disponible en el marco.
2. Procedimiento según la reivindicación 1, en el
que
se coloca el factor dinámico de adaptación de
velocidad orientado al enlace en un valor mínimo referido al
servicio (S1, S2, S3) a comprimir más fuertemente y para ello se
determina una cantidad de canales de transmisión y factores de
expansión a utilizar en la transmisión según una prescripción de
código predeterminada, y
a continuación se calcula de nuevo el factor
dinámico de adaptación de velocidad orientado al enlace como
cociente entre la cantidad de datos máxima disponible para el
enlace y la suma de las cantidades de datos de todos los servicios
(S1, S2, S3) del enlace (V) teniendo en cuenta los correspondientes
factores de adaptación de velocidad estáticos específicos de cada
servicio.
3. Procedimiento según la reivindicación 1 ó 2,
en el que
en el caso de que el factor dinámico de
adaptación de velocidad orientado al enlace, superior a 1, esté
referido al valor máximo relativo al servicio a expandir más
fuertemente, se colocan datos adicionales en los marcos y se
determina de nuevo el factor dinámico de adaptación de velocidad
orientado al enlace.
4. Procedimiento según una de las
reivindicaciones precedentes, en el que
los datos de los servicios (S1, S2, S3) se
inscriben, según una prescripción de codificación predeterminada en
un marco, que está orientado a la cantidad mínima (m) de canales de
transmisión para el enlace (V).
5. Procedimiento según una de las
reivindicaciones precedentes, en el que
los factores estáticos de adaptación de velocidad
están referidos a su valor medio geométrico antes de la
determinación del factor de adaptación de velocidad dinámico
orientado al enlace de tal manera que el producto de todos los
factores estáticos de adaptación de velocidad de un enlace (V) es
igual a 1.
6. Procedimiento según una de las
reivindicaciones precedentes, en el que
para cada marco transmitido se señaliza la
cantidad de datos por servicio (S1, S2, S3).
7. Dispositivo para la adaptación de la velocidad
de datos de una transmisión por radio simultánea de datos de varios
servicios (S1, S2, S3) de un enlace (V) entre una estación de base
(BS) y una estación de abonado (MS),
- -
- con elementos para comprimir o bien expandir los datos a transmitir en un marco para cada servicio (S1, S2, S3), con un factor total de adaptación de velocidad específico del servicio, y con elementos para determinar el factor total de adaptación de velocidad de cada servicio de tal manera que
- -
- el factor total de adaptación de la velocidad de cada servicio dependa de un factor de adaptación de velocidad estático específico del servicio, que ajusta una calidad específica de cada servicio, y dependiendo el factor total de adaptación de velocidad de cada servicio adicionalmente de un factor total de adaptación de velocidad dinámico orientado al enlace, que adapta la suma de la cantidad de datos de todos los servicios (S1, S2, S3) del enlace (V) teniendo en cuenta los correspondientes factores de adaptación de velocidad estáticos específicos de cada servicio a la capacidad de transmisión disponible en el marco.
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