ES2249192A1 - Metodo y aparato de control de potencia por lazo externo para sistemas de comunicacion inalambrica. - Google Patents

Abstract

Método y aparato de control de potencia por lazo externo para sistemas de comunicación inalámbrica. Método y aparato de control de potencia por lazo externo (OLPC) para sistemas de comunicación móviles que permiten ajustar rápidamente la relación señal deseada-interferencia objetivo (SIRtarget) satisfaciendo una tasa de error de bloque objetivo (BLERtarget). Concretamente, el método de control de potencia por lazo externo propuesto aquí es llamado "Outage-Based OLPC" y establece que la relación señal deseada-interferencia objetivo (SIRtarget) viene dada como suma de dos componentes: la primera componente (SIRoutage-tgt) es calculada mediante una función de ajuste dinámico, por ejemplo, una red neuronal, que hace corresponder un criterio de calidad basado en probabilidades de corte con uno basado en la tasa de error de bloque objetivo (BLERtarget), tomando como entrada los márgenes de desvanecimiento asociados a las diferentes probabilidades de corte consideradas; la otra componente (SIRBLER-tgt) es la encargada de corregir las posibles desviaciones de la tasa de error de bloque objetivo (BLERtarget) debidas al comportamiento no ideal de la anterior componente (SIRoutage-tgt).

Description

Método y aparato de control de potencia por lazo externo para sistemas de comunicación inalámbrica.

Objeto de la invención

La presente invención tiene su aplicación dentro del sector de las telecomunicaciones y, en especial, en la industria dedicada a la fabricación tanto de estaciones base como de móviles en infraestructuras celulares para sistemas de comunicación inalámbrica.

Más particularmente, la invención que aquí se describe, dentro de las comunicaciones se refiere a un método y aparato para el sistema de control de potencia por lazo externo en una red celular de telefonía móvil.

Un objeto de la invención es permitir un control de potencia mediante el procedimiento de lazo externo que, complementado con el método de la invención y que aquí se denomina "Outage-Based OLPC", se adapta a las condiciones de propagación cambiantes del canal de comunicación.

Es asimismo objeto de la invención proporcionar un aparato adaptado para ser incorporado en el controlador de una estación base o de un móvil, que realiza el ajuste dinámico del nivel de potencia según la relación señal deseada-interferencia objetivo establecida por el método "Outage-Based OLPC" que se propone.

Antecedentes de la invención

En Enero de 1998, el Instituto Europeo de Estándares de Telecomunicaciones (ETSI) seleccionó la tecnología básica para el Sistema Universal de Telecomunicaciones Móviles (UMTS) (véase ETSI, "The ETSI UMTS Terrestial Radio Access (UTRA) ITU-R RTT Candidate Submission", Junio 1998). El principal interfaz de radio propuesto fue el protocolo de Acceso Múltiple por División de Código en Banda Ancha (WCDMA Wideband Code Division Multiple Access), cuyas características ofrecen la oportunidad de satisfacer completamente los requisitos de la telefonía móvil de tercera generación (3G). Debido a la alta tasa de transmisión de datos y a los cada vez más exigentes requisitos de calidad de servicio (QoS) en 3G, se impone el desarrollo de nuevas estrategias de planificación. Entre ellas, probablemente la de mayor objeto de estudio es la del sistema de control de potencia, en particular la del procedimiento empleado para implementar el lazo externo de dicho sistema.

A continuación, se describe el mencionado sistema de control de potencia de un modo general, pues la funcionalidad del lazo externo, que es para el que esta invención propone un método, es consecuencia de otros componentes del sistema.

El sistema de control de potencia en redes celulares, basadas en WCMDA, es necesario dado que se trata de una tecnología limitada por interferencia, debido a que todos los usuarios comparten el mismo espectro de frecuencia y sus códigos no son completamente ortogonales (véase Holma & Toskala: "WCDMA por UMTS, Radio Access for Third Generation Mobile Communications", John Wiley & Sons.).

El fin último del sistema de control de potencia en WCDMA es alcanzar la calidad de servicio requerida en un enlace particular, descendente de la estación base al móvil o equipo terminal, o bien, ascendente del móvil a la estación base, con un nivel de potencia transmitida mínimo (este aspecto es precisamente en el que se centra la inven-
ción).

Los principales objetivos del sistema de control de potencia en redes WCDMA son:

\bullet Anulación del efecto cerca - lejos: en el caso de que todas las estaciones móviles transmitieran la misma potencia sin tener en cuenta la distancia o el desvanecimiento a la estación base, los móviles más cercanos a la misma supondrían una interferencia significativa para los terminales más lejanos.

\bullet Protección contra desvanecimientos profundos.

\bullet Minimización de la interferencia en la red con la consecuente mejora en capacidad.

\bullet Mayor duración de la batería de las estaciones móviles.

Un sistema de control de potencia para WCMDA está en conjunto implementado mediante tres procedimientos diferenciados:

\bullet Por lazo abierto: durante el proceso de acceso aleatorio al principio de una conexión, la estación base/móvil estima la pérdida de potencia en el enlace ascendente/descendente y en función de ella ajusta su potencia de transmisión.

\bullet Por lazo cerrado o interno: también llamado control de potencia rápido (1500 Hz) que se compone de los siguientes tres pasos:

1)

El terminal receptor correspondiente (la estación base o la unidad móvil) compara el valor de la relación señal deseada- interferencia recibida (SIR_{rec}) con la relación señal deseada-interferencia objetivo (SIR_{target}) que depende de la calidad de servicio requerida para ese enlace en concreto y la cual es fijado por el procedimiento de lazo externo que se explica más adelante.

2)

El mismo terminal receptor envía bits de control de potencia indicando que la potencia de transmisión debe ser incrementada (si SIR_{rec} < SIR_{target}) o disminuida (si SIR_{rec} > SIR_{target}) en un cierto valor (normalmente 1 dB).

3)

La unidad transmisora (estación base o móvil) aumenta o bien disminuye su potencia en la cantidad fijada anteriormente.

\bullet Por lazo externo (OLPC, Outer Loop Power Control): es mucho más lento que el lazo cerrado (10-100Hz) y establece la relación señal deseada-interferencia objetivo (SIR_{target}) que hace que se mantenga un objetivo de calidad predeterminado. Un criterio o una medida de la calidad de un enlace es la tasa de trama errónea (FER) o equivalentemente la tasa de bloque erróneo (BLER), la cual es función de la relación señal deseada interferencia SIR_{rec}). Puesto que el lazo interno ayuda a mantener la relación señal deseada-interferencia (SIR_{rec}) cerca de la objetivo (SIR_{target}), la tasa de bloque erróneo (BLER) es, en última instancia, determinada por este valor objetivo. De este modo, para alcanzar una calidad de servicio en un entorno de desvanecimiento determinado, el objetivo (SIR_{target}) necesita ser ajustado al valor que es apropiado para ese entorno.

Desgraciadamente, no existe un objetivo (SIR_{target}) que pueda alcanzar la tasa de bloque erróneo (BLER) requerida para todos los entornos de desvanecimiento en el canal de comunicación inalámbrica. Por esta razón, el ajuste dinámico de esta relación señal deseada-interferencia objetivo (SIR_{target}) es hoy en día motivo de estudio y se han descrito mecanismos para ajustar dicha relación en forma conveniente.

El diseño para el control de potencia por lazo externo (OLPC) comúnmente aceptado es el basado en la tasa de error de bloque objetivo (BLER_{target}) y llamado "BLER-Based OLPC", el cual mide ésta métrica y cambia la relación señal deseada-interferencia objetivo (SIR_{target}) en consecuencia, dependiendo de si la tasa de error de bloque objetivo (BLER_{target}) está por encima o por debajo del umbral deseado (véase Sampath A, Kumar P S & Holtzman J M (1997), "On setting reverse link target SIR in a CDMA system", Proceedings of the IEEE Vehicular Technology Conference, Phoenix, Arizona, p 929–933.). El inconveniente es que, teniendo en cuenta que la técnica de medición de la tasa de error de bloque (BLER) es bastante lenta, especialmente para servicios de alta calidad, las prestaciones de estos sistemas quedan muy deterioradas en entornos dinámicos con características de desvanecimiento cambiantes en muy cortos plazos de tiempo (véase Holma H., "WCDMA for UMTS", John Wiley & Sons, LTD, 2002). La mencionada lentitud para los servicios que requieren una tasa de error de bloque (BLER) baja (ejemplo: 0.1%) es debida a que el método "BLER-based OLPC" se basa en contabilizar los errores mediante el Código de Redundancia Cíclica (CRC), lo cual implica un número demasiado elevado de bloques de datos para llegar a una estimación precisa de la tasa de error de bloque (BLER).

El problema más grave es el que tiene lugar cuando existe un cambio favorable en las condiciones de propagación ante el cual el método "BLER-based OLPC" reacciona de forma muy lenta, haciendo que la relación señal deseada-interferencia objetivo (SIR_{target}) fijada por dicho método de control de potencia por lazo externo sea mayor de la necesaria durante un largo período de tiempo, con el consecuente aumento de interferencia y, por tanto, la pérdida de capacidad del sistema.

Se ha generado mucha investigación con la intención de resolver la lenta convergencia del método de control de potencia, como se ha explicado ocurre en el "BLER-Based OLPC". Una de las opciones más usadas como posible solución consiste en realizar modificaciones del tamaño de los saltos de ajuste para la relación señal deseada-interferencia objetivo (SIR_{target}) que impone el comentado método "BLER-based OLPC" (véase de nuevo Sampath A, Kumar P S & Holtzman J M (1997), "On setting reverse link target SIR in a CDMA system", Proc. IEEE Vehicular Technology Conference, Phoenix, Arizona, p 929–933.). Sin embargo, esa opción no supera el inherente problema de este tipo de método de control de potencia puesto que también conlleva un número muy alto de bloques de datos para la estimación precisa de la tasa de error de bloque (BLER). Basados en este principio del criterio de calidad que obedece a tasa de error de bloque objetivo (BLER_{target}), pueden citarse algunos métodos que han sido objeto de las siguientes solicitudes de patentes en Estados Unidos: US 2004/0137860, US 2004/0157636 y US 2003/0031135.

Otra de las alternativas más habituales para solventar el problema de la lenta convergencia del método "BLER-Based OLPC" es la consideración de otras métricas (las llamadas "soft metrics"), entre ellas: Tasa de Error de Bit (BER), Tasa de Error de Símbolo re-codificado (SER), métrica de potencia re-codificada, número de iteraciones de decodificación, Métrica modificada de Yamamoto y la Distancia Euclídea (ED) (véase Rege Kiran, "On Link Quality Estimation for 3G Wireless Communication Networks", In Proceedings of the IEEE VTS Fall VTC2000. 52nd Vehicular Technology Conference). Estas métricas tienen la ventaja respecto a la tasa de error de bloque (BLER) de que pueden ser estimadas con mucha más rapidez.

Ya que el fin del OLPC es el de cumplir un objetivo de tasa de error de bloque (BLER_{target}) constante y para un cambio moderado de la longitud de bloque por las condiciones de propagación del canal, se establece una relación prácticamente fija entre la tasa de error de bloque (BLER) y las mencionadas métricas "soft metrics", con la que es posible encontrar la tasa de error de bloque objetivo (BLER_{target}) a partir de una estimación de cualquiera de dichas métricas. A modo de ejemplo, cabe mencionar algunos diseños de métodos basados en estas métricas que han sido objeto de las siguientes patentes: US 6434124 y US 6763244.

No obstante, el inconveniente del control de potencia por lazo externo basado en tales métricas surge cuando un cambio en las condiciones de propagación del canal afecta considerablemente a la longitud de bloque. En esta situación, la correlación entre la tasa de error de bloque (BLER) y las métricas consideradas como "soft metrics" ya no es fija y entonces no se llega a alcanzar una tasa de error de bloque (BLER_{target}) constante (véase Avidor, Dan, "Estimating the Block Error Rate at the Output of the Frame Selector in the UMTS System", en Proceedings of the Wireless Networks and Emerging Technologies (WNET '02), Wireless and Optical Communications (WOC 2002), Julio 2002, Banff, Alberta, Canada.).

Por otro lado, Jonas Blom, Fredrik Gunnarson y Fedrik Gustafsson en su solicitud de patente US 6449462, establecen un método para controlar la relación señal deseada-interferencia objetivo (SIR_{target}) basado también en la medición de la tasa de error de bloque (BLER), pero junto con la estimación de unos determinados parámetros representativos de las diferentes condiciones del canal radioeléctrico y de la distribución estadística de las señales interferentes. El método se basa en la determinación de una función de calidad definida como la probabilidad de trama errónea condicionada por los mencionados parámetros. Aunque esta estrategia implica ganancias de capacidad del orden del 30%, el proceso para la obtención de dicha función de calidad impone un retardo que deteriora las prestaciones de este tipo de modelos. Aparte, en el artículo de los mismos autores en el que se describe la invención con mayor detalle técnico: "Estimation and Outer Loop Power Control in Cellular Radio Systems" presentado a ACM Wireless Networks, se indica que el sistema puede degradarse debido a desvanecimientos en el canal radioeléctrico.

El solicitante de la presente, Álvaro López Medrano en solicitud de patente Española ES 200202947 (véanse también los artículos de Álvaro López-Medrano: "Optimal SIR target determination for Outer-Loop Control in the W-CDMA System", Proceedings of the IEEE Vehicular Technology Conference (VTC) Fall 2003, 6-9 Oct. 2003, Orlando (USA) y "Optimal SIR target determination for Outer-Loop Control in the W-CDMA System: Inverse SIR Cumulative Distribution Function computation throughout the Newton-Raphson Method", Proceedings of the 12th IST Summit on Mobile and Wireless Communications (Volume II), pp. 732-736, 15-18 Jun. 2003, Aveiro, Portugal) propone un lazo externo del sistema de control de potencia en sistemas 3G basado en un criterio de calidad distinto al de la tasa de error de bloque objetivo (BLER_{target}). Este criterio de calidad en que se basa el método descrito en ES 200202947 es la probabilidad de corte (P_{outage}), con lo que se evita la inherente baja velocidad de convergencia del método "BLER-based OPLC" ya comentada.

Como se explica en ES 200202947, la probabilidad de corte (P_{outage}) constituye otro parámetro de calidad habitualmente aplicado en infraestructuras celulares, que se establece previamente, durante la fase de planificación de la red de comunicaciones, en función de la clase de servicio cubierto por el enlace de comunicación, las características de las celdas y, dentro de cada celda, de las características de la zona de servicio. A partir de esta probabilidad de corte (P_{outage}), en la mencionada solicitud de patente se propone determinar el margen de desvanecimiento (M_{(Sii)} (dB)) correspondiente a la relación señal deseada-interferencia y, por tanto, se establece la relación señal deseada-interferencia objetivo (SIR_{target}) para un criterio de calidad de servicio dado por la probabilidad de corte (P_{outage}) y unos momentos estadísticos característicos del canal radioeléctrico bajo consideración.

Lo expuesto en el párrafo anterior se traduce en un problema matemático propuesto en primer lugar por S. Kandukuri and S. Boyd (en IEEE Transactions on Wireless Communications, vol. 1, no. 1, pp. 46-55, Enero 2002.) y conocido como "Optimal power control in interference- limited fading wireless channels with outage-probability specifications", que ha sido resuelto por Alvaro López Medrano en su citada solicitud de patente previa, aplicando el método iterativo de Newton-Raphson (véase H.R. Schwarz, J. Waldvogel "Numerical Analisis", John Wiiey&Sons) al control de potencia por lazo externo.

En definitiva, el método de control de potencia por lazo externo propuesto por López Medrano en la anterior solicitud de patente ES 200202947 está basado en el criterio de calidad de la probabilidad de corte (P_{outage}), pero un compromiso final de un lazo externo deber ser el mantener constante una tasa de error de bloque objetivo (BLER_{target}) que corresponde a un servicio determinado (véanse los documentos de especificaciones del Estándar de Tercera Generación 3GPP: TS 25.101, "UE radio transmission and reception (FDD), sección 8.8.1" y el TS 25.104, "Base Station (BS) radio transmission and reception (FDD), sección 8"). Por consiguiente, no es posible mantener una probabilidad de corte (P_{outage}) constante para todas las condiciones de propagación, al no permanecer constante la propia tasa de error de bloque (BLER). Esto es debido a que no existe una relación fija entre la probabilidad de corte (P_{outage}) y la tasa de error de bloque (BLER), sino que depende precisamente de la condición de propagación en el enlace radio que esté teniendo lugar en ese momento.

Como el margen de desvanecimiento, que ofrece como resultado el método de control de potencia por lazo externo descrito en ES 200202947, es función entre otras variables de tal probabilidad de corte (P_{outage}), su adaptación dinámica implica cambios en dicho margen. Y en conclusión, la relación señal deseada-interferencia objetivo (SIR_{target}) debería poder ajustarse contemplando los cambios del margen de desvanecimiento, para adaptarse el nivel de potencia por el lazo externo a cualesquiera que sean las condiciones de propagación, siendo mínima la potencia a transmitir.

Descripción de la invención

La presente invención viene a resolver, entre otras, la problemática anteriormente expuesta, en todos y cada uno de los diferentes aspectos expuestos en los antecedentes.

El método y aparato de control de potencia por lazo externo para sistemas de comunicaciones móviles que se proponen, especialmente concebidos para tecnologías de tercera generación (3G) basadas en alguno(s) de los protocolos estandarizados del Acceso Múltiple por División de Código (CDMA), garantizan por un lado un criterio de calidad de servicio (QoS) en términos de una tasa de error de bloque (BLER) preestablecida y, por otro, son capaces de adaptarse rápidamente a las condiciones cambiantes del canal radioeléctrico siguiendo un nuevo criterio de calidad, además del anterior (criterio de la BLER), el cual está basado en la probabilidad de corte.

Un aspecto de la invención es pues un método de control de potencia por lazo externo para sistemas de comunicación inalámbrica que, a partir de una señal de datos recibida, procedente de una estación base o móvil, comprende las fases siguientes:

i)

establecer una tasa de error de bloque objetivo (BLER_{target})

ii)

realizar una estimación de la relación señal deseadainterferencia (SIR_{rec}) y de unos parámetros que caracterizan el desvanecimiento en el canal (706) sufrido por la señal recibida,

iii)

estimar unos márgenes de desvanecimiento, mediante el método de Newton-Raphson, a partir de los parámetros de desvanecimiento en el canal y de unas probabilidades de corte,

iv)

determinar el estado de los bloques de datos, a partir de la comprobación del Código de Redundancia Cíclica (CRC),

v)

establecer una relación señal deseada-interferencia objetivo (SIR_{target}) para el lazo externo, a partir de dicho estado de los bloques de datos, la tasa de error de bloque objetivo (BLER_{target}) y los estimados márgenes de desvanecimiento asociados a las probabilidades de corte consideradas.

La relación señal deseada-interferencia objetivo (SIR_{target}) que establece el método de control de potencia propuesto, aquí denominado "Outage-Based OLPC", se calcula como suma de dos componentes, las cuales llamamos SIR_{outage-tgt} y SIR_{BLER-tgt}, a través de una función de ajuste dinámico que realiza un mapeo entre el criterio de calidad basado en la tasa de error de bloque objetivo (BLER_{target}) y otro criterio de calidad, éste basado en las probabilidades de corte.

De esta manera, se satisface la calidad de servicio (QoS) requerida, con el nivel mínimo de potencia necesario, adaptando rápida y dinámicamente la potencia a las condiciones de propagación de la señal de datos, por lo cual, dado que se trata de una tecnología limitada por interferencia, hace que se optimice también la capacidad del sistema.

La función de ajuste dinámico con la que se establece la relación señal deseada-interferencia objetivo (SIR_{target}) como suma de las dos componentes mencionadas: SIR_{tgt} = SIR_{outage-tgt} + SIR_{BLER-tgt}, consiste preferentemente en una red neuronal.

En el ámbito de esta descripción, se entiende por red neuronal una herramienta para implementar una función genérica parametrizable, a la que se aplican unos pesos y unas compensaciones ("offsets") que representan los parámetros de la función, los cuales se pueden ajustar, lo que se conoce como entrenamiento de una red neuronal, para obtener un cierto comportamiento deseado.

Como es bien sabido, las neuronas de una red neuronal se organizan en capas, definiéndose una capa de neuronas como aquel conjunto de neuronas que comparten unas mismas entradas. Las salidas de una capa de neuronas constituyen las entradas de la siguiente capa.

Dentro de las redes neuronales, las multicapa son más versátiles que una red con una sola capa (véase Martin T. Hagan, Howard B. Demuth, Mark H. Beale, "Neural Network Design", PWS Pub. Co., 1 st edition, 1995). Por ejemplo, una red con dos capas, una primera capa sigmoidal y una segunda capa lineal, se puede entrenar para aproximar la mayoría de las funciones arbitrariamente bien. Para el caso que nos ocupa, ésta es la estructura implementada para la red neuronal del método que establece la relación señal deseada-interferencia objetivo (SIR_{target}) del lazo externo para el control de potencia:

La red neuronal que se propone cuenta con una primera capa con un número de neuronas que depende del número de probabilidades de corte consideradas y una segunda capa que tiene una sola neurona al haber una única salida: el valor de la relación señal deseada-interferencia objetivo (SIR_{target}). Los parámetros de entrada son los márgenes de desvanecimiento calculados para las diferentes probabilidades de corte. Para incorporar el término corrector que corresponde al criterio de calidad basado en la tasa de error de bloque objetivo (BLER_{target}), la compensación de la neurona de la capa de salida se hace corresponder con la componente (SIR_{BLER-target}) de la relación señal deseada-interferencia objetivo (SIR_{target}) final.

La otra componente (SIR_{outage-target}) es generada mediante la red neurona) descrita y se adapta a las condiciones de propagación cambiantes, por lo que ha de tener un comportamiento de variación rápida.

Para poder permitir esta variación rápida, tal componente (SIR_{outage-target}) debe estar ligada a parámetros de la señal física sobre la que se producen los desvanecimientos, como es por ejemplo la probabilidad de corte. No obstante, el objetivo final de calidad es el basado en la tasa de error de bloque objetivo (BLER_{target}), por lo que es necesaria esta función parametrizable que efectúa el mapeo de los parámetros de señal física, las probabilidades de corte, a parámetros de calidad correspondientes a la tasa de error de bloque (BLER). Por ello, la red neuronal toma como entrada los márgenes de desvanecimiento asociados a diferentes probabilidades de corte. Dichos márgenes pueden ser estimados, según se describe en la solicitud de patente ES 200202947, invirtiendo la función de distribución de la relación señal deseada- interferencia recibida (SIR_{rec}) mediante el conocido método de Newton- Raphson.

Sin embargo, la adaptación que proporciona la primera componente (SIR_{outage-tgt}) de la relación señal deseada-interferencia objetivo (SIR_{target}) establecida para el control de potencia por lazo externo no siempre es ideal y no todas las variaciones del canal son tenidas en cuenta. Por lo tanto, el lazo externo no es capaz por sí solo de garantizar el criterio preestablecido de tasa de error de bloque objetivo (BLER_{target}). Es por esto por lo que, para cubrir comportamientos no ideales se incluye la segundo componente (SIR_{BLER-target}) en la relación señal deseada-interferencia objetivo (SIR_{target}) final, que está encargada de asegurar que efectivamente se mantiene la calidad definida por la tasa de error de bloque objetivo (BLER_{target}) en el servicio.

Idealmente, esta última componente (SIR_{BLER-target}) se mantendría constante, pues su variación significa que la otra componente (SIR_{outage-target}) de la relación señal deseada-interferencia objetivo (SIR_{target}) no posee el valor adecuado y la causa es que no ha tenido en cuenta correctamente las variaciones del canal. En la práctica, por ello, la componente (SIR_{BLER-target}) presentará pequeñas variaciones en orden a garantizar la tasa de error de bloque objetivo (BLER_{target}), pero no será imperativo que responda de forma instantánea a cambios en el canal.

Tanto en el entorno ideal o real simulado en un laboratorio, como en el entorno donde el método se ejecuta dentro del ámbito de ún sistema de comunicaciones inalámbricas existente en la práctica, la red neuronal del método se somete a entrenamiento cada vez que surgen variaciones en la componente (SIR_{BLER-target}). La citada red neuronal viene definida por los parámetros que ponderan los distintos márgenes y unos determinados valores de compensación. Para su calculo, se realizan simulaciones de múltiples entornos de propagación donde se obtienen los valores válidos de la relación señal deseada-interferencia objetivo (SIR_{target}) para cada entorno considerando. Esos valores se obtienen considerando como objetivo de calidad la tasa de error de bloque objetivo (BLER_{target}) y con ellos se procede a optimizar los parámetros de la red neurona) que minimizan el error de la relación señal deseada-interferencia objetivo (SIR_{target}) para todas las condiciones de propagación. De esta manera, se consigue relacionar los dos criterios de calidad considerados: el que se basa en la tasa de error de bloque objetivo (BLER_{target}) y el de la probabilidad de corte
(P_{outage}).

Los parámetros de la red neuronal se obtienen según datos de simulación, una vez que el método está siendo ejecutado dentro de un sistema funcionando en un entorno real, ajustándose de forma dinámica para que se cumpla el criterio de calidad dado por la tasa de error de bloque objetivo (BLER_{target}) del servicio y además se minimice el consumo de potencia en cada comunicación. Atendiendo a ambos compromisos, se toman como datos de entrada la evolución temporal de la relación señal deseada-interferencia recibida (SIR_{rec}) que es medida, así como la tasa de error de bloque (BLER) media obtenida en la comunicación. Con estos datos, se irán ajustando los parámetros de la red neuronal al entorno de cada una de las celdas de la red móvil.

Como resultado, el método objeto de la invención permite la utilización de mecanismos de control de potencia para el lazo externo basados en un criterio de calidad diferente al conocido criterio de la tasa de error de bloque objetivo (BLER_{target}), proponiendo un criterio basado en la Probabilidad de Corte (P_{outage}), sin merma de la calidad de servicio (QoS) basada en dicha tasa de error de bloque objetivo (BLER_{target}) pero mejorando las prestaciones del lazo externo, por los motivos que se exponen en la solicitud de patente ES 200202947 ya mencionada.

Otro aspecto de la invención se refiere a un aparato de control de potencia por lazo externo para sistemas de comunicación inalámbrica, el cual comprende al menos un dispositivo electrónico programable que opera según el método anteriormente descrito. El dispositivo electrónico programable puede tratarse de un procesador de propósito general, un procesador de señal digital (DSP), un circuito integrado específico de aplicación (ASCI) y una tarjeta programable (FPGA) o cualquier combinación de los anteriores. El procesador de propósito general puede ser preferiblemente un microprocesador u otras alternativas posibles: un procesador convencional, un microcontrolador o cualquier máquina de estados, en general. Incluso, el dispositivo electrónico programable puede constar de una combinación de múltiples microprocesadores, un microprocesador y uno o más dispositivos DSP, o cualquier otra configuración en la que se distribuya la ejecución de las distintas fases, en serie o en paralelo, comprendidas en el método que se ha
descrito.

Opcionalmente, el aparato de control de potencia por lazo externo para sistemas de comunicación inalámbrica, que se propone puede comprender un receptor de radiofrecuencia capacitado para recibir la señal de datos procedente de una estación base o móvil. Adicionalmente, también se puede incorporar en dicho aparato un transmisor de radiofrecuencia capacitado para enviar la información del control de potencia a la estación base o móvil que corresponde. Así, tal aparato de control de potencia por lazo externo puede estar incorporado en un controlador de redes de comunicaciones inalámbricas, o bien, en el equipo terminal del usuario o móvil del sistemas de comunicaciones inalámbricas.

La invención es aplicable a cualquier sistema de comunicaciones inalámbricas que soporta una o más estándares del protocolo CDMA, tales como pueden ser los estándares WCDMA, IS-95, CDMA2000, la especificación HDR, etc.

Descripción de los dibujos

Para complementar la descripción que se está realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características del invento, de acuerdo con un ejemplo preferente de realización práctica del mismo, se acompaña como parte integrante de dicha descripción, un juego de dibujos en donde con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente:

La figura 1.- Muestra una parte de un sistema de comunicaciones móviles, según se conoce en el estado de la técnica, que incluye los elementos de una infraestructura celular, terminal móvil del usuario, estación base y controlador remoto de la red, relacionados con el objeto de la invención.

La figura 2.- Muestra un diagrama de bloques, conforme al estado de la técnica, de la parte de una estación base o de un móvil que tiene relación con la invención.

La figura 3.- Muestra una representación esquemática de una neurona, el elemento básico a partir del cual y de sus interconexiones se define una red neuronal, de acuerdo una definición conocida en el estado de la técnica.

La figura 4.- Muestra unas gráficas de algunas posibles funciones que se emplean habitualmente como función de transferencia en una red neuronal.

La figura 5.- Muestra una representación esquemática de la red neuronal de dos capas, con la que se puede implementar el método de control de potencia por lazo externo de acuerdo al objeto de la invención y según una realización preferente.

La figura 6.- Muestra un modelo genérico de entrenamiento para una red neuronal, según se define en el estado de la técnica de redes neurales.

La figura 7.- Muestra un diagrama de bloques con los parámetros de entrada y salida del método de control de potencia por lazo externo para sistemas de comunicaciones móviles objeto de la invención, al que se ha dado el nombre de "Outage.Based OLPC".

La figura 8.- Muestra un diagrama de bloques del método de control de potencia por lazo externo para sistemas de comunicaciones móviles objeto de la invención, ilustrando la descomposición de la relación señal deseada-interferencia objetivo (SIR_{target}) en las dos componentes (SIR_{outage-tgt}, SIR_{BLER-tgt}) que se suman, junto con los apropiados parámetros de entrada.

Realización preferente de la invención

En la Figura 1, está representada una parte (100) de un sistema de comunicaciones móviles WCDMA. Aparte de la invención, los elementos mostrados en la figura son bien conocidos y no son descritos en detalle: Un elemento de interés es el equipo terminal del usuario o estación móvil (104) que está representada mediante el icono del vehículo; también el sistema de comunicaciones móviles WCDMA comprende varias estaciones base (102, 103), o Nodos-B en la red UMTS, que contienen procesadores, memorias, tarjetas de interfaces y programas de software embebidos. Esta parte del sistema incluye un controlador de la red radio (101) o RNC, "Radio Network Controller", el cual, entre otras funciones, proporciona el procesado de llamadas. Las dos estaciones base (102, 103) y la estación móvil (104) son representativas de puntos finales del interfaz sin cable. Cada estación base (102, 103) está asociada con un controlador de la red radio (101) a través de unas líneas terrestres (105, 106). En lo que sigue, se asume que la estación móvil (104) está en comunicación con la estación base (102), por medio de la señal de datos (107) del enlace descendente y de la señal de datos (108) del enlace ascendente.

La Figura 2 presenta la parte (200) de ambas estaciones, estación base (102) y móvil (104), la cual incluye los principios en los que se basa esta invención. Los aspectos conocidos de los elementos que aparecen en la mencionada figura no son tratados, ya que un transmisor (202) y un receptor (203) de radiofrecuencia se describen detalladamente en el estado de la técnica. Tanto la estación base (102) como la móvil (104) contienen un controlador (201), un transmisor (202) y un receptor (203). Así, en el caso de la estación base (102), la señal recibida corresponde al enlace ascendente (108) y en el caso de la móvil (104) la señal que recibe es la del enlace descendente (107), ambas llegan al controlador (201) a través del receptor (203). El aparato de control de potencia objeto de la invención se incorpora en el controlador (201) y envía a través del transmisor (202) un comando que indica a la estación receptora en ese momento que aumente o disminuya su potencia, dependiendo del resultado del método de control de potencia por lazo externo que se describe a continuación, el cual tiene como fin establecer la relación señal deseada-interferencia objetivo (SIR_{target}) que actúa como umbral en el lazo cerrado para el control de potencia.

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El método de la invención, el cual aquí se llama "Outage-Based OLPC" por cuanto constituye un control de potencia por lazo externo (OLPC) que garantiza un criterio de calidad en términos de una tasa de error de bloque objetivo (BLER_{target}) y además es capaz de adaptar la potencia rápidamente a las condiciones del canal radioeléctrico, considerando otro criterio de calidad basado en la probabilidad de corte, se desarrolla según unos pasos que tienen lugar en el controlador (201) y que se detallan a continuación.

La presente invención propone que la relación señal deseada-interferencia objetivo (SIR_{target}) que se proporcione para el lazo externo viene dada como suma de dos componentes: una primera componente (SIR_{outage-tgt}) y una segunda componente (SIR_{BLER-tgt}), tal que:

SIR_{tgt} = SIR_{outage-tgt} + SIR_{BLER-tgt}

La primera componente (SIR_{outage-tgt}) es una función de unos los márgenes de desvanecimiento (M_{1}, M_{2},..., M_{N}), calculados previamente mediante el método de Newton-Raphson u otro aplicable y asociados a unas probabilidades de corte (p_{o1}, p_{o2}, ..., p_{oN}) consideradas. Por tanto, esta componente (SIR_{outage-tgt}) tiene un comportamiento de variación rápida que le permite adaptarse a condiciones de propagación cambiantes, aunque dicho comportamiento no siempre es ideal, es decir, que no todas la variaciones del canal son tenidas en cuenta por la mencionada (SIR_{outage-tgt}) y por sí sola no garantiza el criterio preestablecido de tasa de error de bloque objetivo (BLER_{target}), si no fuera porque se complementa con la otra componente (SIR_{BLER-tgt}).

La segunda componente (SIR_{BLER-tgt}) cubre los comportamientos no ideales del canal, asegurando que efectivamente se mantiene la tasa de error de bloque objetivo (BLER_{target}) para el servicio. Esta componente (SIR_{BLER-tgt}) se mantendría constante en un entorno ideal, pero en la práctica, presentará pequeñas variaciones, no siendo imperativo que responda de forma instantánea a cambios en el canal. Por esto, es necesario mantener en esta componente (SIR_{BLER-tgt}) el procedimiento de salto característico del conocido método "BLER-based OLPC) (véase de nuevo Sampath A, Kumar P S & Holtzman J M (1997), ``On setting reverse link target SIR in a CDMA system", Proc. IEEE Vehicular Technology Conference, Phoenix, Arizona, p 929–933.), el cual precisamente tiene las características de una respuesta lenta pero que es capaz de asegurar exactamente la tasa de error de bloque objetivo (BLER_{target})
especificada.

Volviendo ahora a la primera componente (SIR_{outage-tgt}), la cual viene determinada, como ya se ha comentado, por una función de los márgenes de desvanecimiento (M_{1}, M_{2},..., M_{N}) asociados a las distintas probabilidades de corte (p_{o1}, p_{o2}, ..., p_{oN}) consideradas, el hecho de que no se considere una sola probabilidad de corte y por tanto un solo margen de desvanecimiento asociado es porque no es posible mantener la probabilidad de corte constante para todas las condiciones de propagación, tampoco sería constante la tasa de error de bloque (BLER) y, en consecuencia, no se mantendría es el objetivo del lazo externo. La anterior discrepancia entre probabilidad de corte y tasa de error de bloque (BLER) es debido a que no existe una relación constante entre ambos criterios, sino que depende precisamente de la condición radio que esté teniendo lugar en el instante.

Seguidamente, se proponen diversas formas de encontrar la función que a partir de los márgenes de desvanecimiento (M_{1}, M_{2},..., M_{N}) da como resultado la primera componente (SIR_{outage-tgt}), de modo que el método "Outage-Based OLPC" satisface el criterio de calidad impuesto por la tasa de error de bloque objetivo (BLER_{target}), cumpliendo un mínimo consumo de potencia en la transmisión.

Una de las alternativas de realización más sencillas que se pueden proponer es una combinación lineal de los márgenes de desvanecimiento (M_{1}, M_{2},..., M_{N}), con lo que la primera componente (SIR_{outage-tgt}) es un sumatorio de dichos márgenes de desvanecimiento (M_{1}, M_{2},..., M_{N}) ponderados o multiplicados por unas adecuadas constantes márgenes de desvanecimiento (K_{1}, K_{2},..., K_{N}), quedando la relación señal deseada-interferencia objetivo (SIR_{target}):

(1)SIR_{tgt} = SIR_{BLER-tgt} + k_{1}\cdot M_{1} + k_{2}\cdot M_{2} + ... + k_{N}\cdot M_{N}

Como caso particular, está el método que se describe en la solicitud de patente ES 200202947 citada como antecedente; en efecto, si en la ecuación anterior se anulan todas las constantes menos una y se toma un único margen de desvanecimiento:

k_{1} =1

k_{i} =0 \forall i \neq1

nos queda:

SIR_{target} = SIR_{outage} + k_{1}\cdot M_{1}

\newpage

Para generalizar el problema a más casos que contemplen todas las condiciones de propagación, involucrando funciones no lineales, utilizaremos redes neuronales como herramienta para la posibilidad de definir tales funciones no necesariamente lineales y que se adaptan a las condiciones de propagación en entornos reales de comunicación.

El modelo de red neuronal que se va a emplear para ilustrar el principio de la invención es el siguiente: La Figura 3 muestra una neurona (300), el elemento básico a partir del cual y de sus interconexiones se define una red neuronal. Una neurona (300) genérica presenta N entradas (p_{1}, p_{2},..., p_{N}), que una vez ponderadas por unos pesos (w_{1}, w_{2}, ..., W_{N}), se introducen a un sumador (301). Además, al sumador se le aplica una compensación (b) que se suma a las entradas ponderadas de la neurona (300), de tal forma que el valor a la salida (n) del sumador (301) es:

n =b+ \sum\limits^{N}_{i=1} w_{i} \cdot p_{i}

Este valor (n) es el argumento de entrada de una función de transferencia (302) que permite, por ejemplo, introducir los comportamientos no lineales y cuyo resultado es la salida final (a) de la neurona (300). En la Figura 4, se representan gráficamente algunas funciones que se emplean habitualmente como función de transferencia (302): la primera gráfica (401) corresponde a una función de transferencia lineal y la gráfica (402) a una función sigmoidal de tipo tangente hiperbólica.

Una implementación preferente de la función que hace el mapeo entre un criterio de calidad basado en las probabilidades de corte (p_{o1}, p_{o2}, p_{oN}) y el criterio de calidad basado en la tasa de error de bloque objetivo (BLER_{target}), la cual caracteriza el método de la invención es la red neurona) (500) mostrada en la Figura 5, con una posible estructura de dos capas.

Esta red neuronal (500) presenta N entradas corresponden con los márgenes de desvanecimiento (M_{1}, M_{2},..., M_{N}) estimados, los cuales como se ha dicho están asociados a las probabilidades de corte (p_{o1}, p_{o2}, ..., p_{oN}) y a unos parámetros de desvanecimiento en el canal (706) que caracterizan la señal de datos (107, 108) recibida. Dichos parámetros de desvanecimiento en el canal (706) pueden ser momentos estadísticos tales como los que se consideran en la mencionada solicitud de patente ES 200202947: la desviación típica correspondiente al desvanecimiento lognormal (\sigma_{N}), el factor de Rice (K) de la señal deseada y la desviación típica (\sigma_{l}) correspondiente a la distribución que describe las variaciones de las señales interferentes.

La red neuronal (500) comprende al menos una capa de entrada y una única capa de salida, aunque en una posible realización como la ilustrada en la Figura 5, se simplifica también a una sola capa de entrada.

La capa de entrada de la red neurona) (500) o primera capa de neuronas, que denotaremos a través del superíndice 1 en los parámetros que lleve asociados, está compuesta por S neuronas. Cada una de las neuronas tiene una primera etapa compuesta por un sumador (501, 502, 503) con N entradas correspondientes a las N entradas de la red neurona) (500) ponderadas por los pesos (w_{i,j,}) donde i denota el índice de cada entrada y j el índice de cada neurona. Además, cada sumador (501, 502, 503) tiene una compensación (b_{j}) que se suma a las entradas ponderadas de la neurona, de tal forma que el valor (n_{j}) a la salida de su sumador (501, 502, 503) es:

n_{j}=b_{j}+\sum\limits^{N}_{i=1} w_{i,j}^{1} \cdot M_{i}

Cada valor (n_{j}) se lleva a una función de transferencia (504, 505, 506) que produce las respectivas salidas (a_{j}) y que permite, por ejemplo, introducir unos comportamientos no lineales. Dichas salidas (a_{j}) de la primera capa de neuronas serán las entradas de la siguiente capa de neuronas.

El modelo puede extenderse a un número arbitrario de capas de neuronas aunque por simplicidad sólo se muestran dos capas.

El comportamiento y los bloques que conforman la segunda capa de neuronas en la Figura 5 son conceptualmente los mismos que en la primera capa, aunque con algunas particularidades derivadas de que esta sea la capa de salida de la red neurona) (500). Este hecho influye básicamente en tres aspectos. En primer lugar, esta última capa está compuesta por una sola neurona que proporciona la única salida de la red neuronal (500), que es precisamente la relación señal deseada- interferencia objetivo (SIR_{target}) para el lazo externo. Para que la capa de salida pueda generar los valores requeridos, el rango de salida de la función de transferencia (508) debe ser elegido en consonancia. En el ejemplo propuesto se ha elegido una función lineal con rango de salida infinito. Por último, como ya se ha comentado anteriormente, la compensación aplicada en el sumador (507) de esta neurona de salida se corresponde con el término corrector basado en la tasa de error de bloque objetivo (BLER_{target}), esto es, la segunda componente (SIR_{BLER-tgt}) de la relación señal deseada-interferencia objetivo (SIR_{target}) final, que es por tanto:

\sum\limits^{s}_{j=1} w_{1,j}^{2} + SIR_{BLER-tgt} = SIR_{outage-tgt} + SIR_{BLER-tgt} = SIR_{tgt}

\newpage

Hay que tener en cuenta que una característica de la primera componente (SIR_{outage-tgt}) de dicha relación señal deseada-interferencia objetivo (SIR_{target}) es que, al contrario que los márgenes de desvanecimiento (M_{1}, M_{2},..., M_{N}) que son utilizados para su cálculo, puede ser negativa.

En la figura 6 se describe el modelo de entrenamiento de una red neuronal genérica (601). Para poder realizar el ajuste de sus parámetros internos, pesos y compensaciones de las diversas neuronas que componen la red neuronal (500, 601) es necesario disponer de un conjunto de datos de entrada (602) y de los objetivos (603) que la red ha de alcanzar para dichas entradas. Existen algoritmos bien conocidos que permiten entrenar a la red minimizando el error (605) entre los valores de salida (604) y los objetivos (603) que ofrece un comparador (606).

En la red neuronal (500) propuesta, será necesario disponer, en entornos de propagación conocidos, de los márgenes (M_{1}, M_{2},..., M_{N}) para las probabilidades de corte (p_{o1}, p_{o2}, ..., p_{oN}) seleccionadas, que se habrán de introducir como datos de entrada y de la relación señal deseada- interferencia objetivo (SIR_{target}) óptima para cada entorno, a la que se habrá de ajustar la salida de la red neurona) (500). Mediante algoritmos de retropropagación de errores, se ajustan los pesos (w_{i}) y los compensaciones (b_{i}) de todas las capas para minimizar el error a la salida con diferentes condiciones de propagación.

Es fácil comprobar que la solución de combinación lineal planteada inicialmente queda englobada en esta otra como un caso particular. De hecho, incluso el procedimiento de ajuste de coeficientes ES muy similar, intentando reducir, en el caso de la combinación lineal, el error a la salida, por ejemplo, por un procedimiento de mínimos cuadrados.

Los datos necesarios para el entrenamiento de la red neuronal (500), se pueden obtener bien mediante simulación o bien de medidas en un entorno controlado con distintas condiciones de propagación. El valor óptimo de la relación señal deseada-interferencia objetivo (SIR_{target}) al que se ha de ajustar la salida de la red neuronal (500) se obtiene considerando como objetivo de calidad una determinada tasa de error de bloque objetivo (BLER_{target}). Ésta es la base de que la red neuronal (500) permita establecer un mapeo entre los criterios de calidad basados respectivamente en dicha tasa de error de bloque objetivo (BLER_{target}) y en las probabilidades de corte (p_{o1}, p_{o2}, ..., p_{oN}). Además, interesa abarcar la mayor variedad posible de condiciones de propagación para la toma de los datos, con el fin de que se minimice el error global cometido en el mayor número de posibles entornos.

Otra posibilidad que se plantea es que el método de control de potencia por lazo externo de la invención operando en un sistema real puede ajustar los parámetros de su bucle externo para adaptarlos a los entornos donde se encuentran los usuarios a los que se sirve comunicación. Para ello, las variaciones que se miden en la segunda componente (SIR_{BLER-tgt}) de la relación señal deseada-interferencia objetivo (SIR_{target}) dan información de los errores que está cometiendo la red neuronal (500), pues si fuera perfecta, la mencionada componente (SIR_{BLER-tgt}) debería permanecer constante en cualquier condición. De hecho, se puede reentrenar la red neuronal (500) basándose en las variaciones de esta componente (SIR_{BLER-tgt}).

Los datos de entrada que utiliza este método "Outage-Based Outer Loop Power Control (OLPC)", que se propone en esta invención, se definen a continuación utilizando como referencia los bloques del diagrama (700) de la
Figura 7:

Primeramente, se realiza una estimación (701) de la relación señal-interferencia recibida (SIR_{rec}) por medio de la arquitectura hardware correspondiente (véase Sáez Ruiz, Juan Carlos: "Una Arquitectura Hardware para la Estimación de la Relación Señal a Interferencia en Sistemas WCDMA", Department of Electroscience, Digital ASIC University of Luna). Dentro de esta estimación (701), se incluyen unos parámetros de desvanecimiento en el canal (706) que se consideren oportunos para caracterizar la señal (107, 108) recibida. Por ejemplo, en la solicitud de patente ES 200202947 anteriormente mencionada, los parámetros de desvanecimiento en el canal (706) considerados son: la desviación típica correspondiente al desvanecimiento lognormal (\sigma_{N}) y el factor de Rice (K) de la señal deseada, así como la desviación típica (\sigma_{l}) correspondiente a la distribución que describe las variaciones de las señales interferentes.

Los márgenes de desvanecimiento (M_{1}, M_{2},..., M_{N}) asociados a los anteriores parámetros de desvanecimiento en el canal (706) son también función de las correspondientes probabilidades de corte (p_{o1}, p_{o2}, p_{oN}) que se consideren y, por tanto, estas probabilidades de corte (p_{o1}, p_{o2}, ..., p_{oN}) constituyen otra de las entradas (702) necesarias para el método "Outage-Based Outer Loop Power Control (OLPC)" objeto de la invención.

Siguiendo con los bloques de la Figura 7, los datos decodificados de cada trama involucrada en la comunicación pasan a un revisor del CRC (703), el cual determina o indica si la trama ha sido decodificada correctamente o, por el contrario, contiene errores, al comprobar los bits del Código de Redundancia Cíclica (CRC) añadidos al final de la trama de datos. Para cada trama recibida y decodificada, el revisor del CRC (703) proporciona un estado de los bloques de datos (707) que consiste en una trama indicativa de si la trama de datos está adecuadamente decodificada o, porque no lo está, ha sido borrada. Nótese que éste es el principio conocido de funcionamiento del antecedente método "BLER-based Outer Loop Power Control (OLPC)", en el cual se varía la relación señal deseada-interferencia objetivo (SIR_{target}) para el lazo externo en correspondencia con el resultado que proporciona dicho revisor del CRC (703).

El método objeto de esta invención, bautizado aquí como "Outage-Based Outer Loop Power Control (OLPC)" tiene lugar en el bloque (705) y que procesa todas las entradas (702, 706, 707) comentadas anteriormente, incluyendo la introducción (704) de la tasa de error de bloque objetivo (BLER_{target}), de la manera que sigue en los siguientes párrafos.

En la Figura 8 se especifican con más detalle las pasos que tienen lugar en el bloque (705) de la Figura 7, es decir, se ilustra una realización preferente del funcionamiento del método "Outage-Based Outer Loop Power Control (OLPC)" de la invención.

El cómputo (708) o la estimación de los márgenes de desvanecimiento (M_{1}, M_{2},..., M_{N}) correspondientes a las probabilidades de corte (p_{o1}, p_{o2}, ..., p_{oN}) que se consideran como sus parámetros de entrada (702), así como corresponden a los parámetros de desvanecimiento en el canal (706) dados por el estimador (701) de la relación señal-interferencia recibida (SIR_{rec}), puede basándose en el método propuesto en la ya mencionada solicitud de patente ES 200202947. Los mencionados márgenes de desvanecimiento (M_{1}, M_{2},..., M_{N}) constituyen una de las entradas (710) de la red neuronal (500) y son utilizados, junto con la tasa de error de bloque objetivo (BLER_{target}), introducida por la entrada (709), para obtener la primera componente (SIR_{outage-tgt}) de la relación señal deseada-interferencia objetivo (SIR_{target}). Por otra parte, con la introducción (704) de nuevo de la tasa de error de bloque objetivo (BLER_{target}) y del estado de los bloques de datos (707) generado por el revisor de CRC (703), se obtiene la segunda componente (SIR_{BLER-tgt}). Finalmente, ambas componentes se suman y se obtiene la deseada relación señal deseada-interferencia objetivo (SIR_{target}) para el control de potencia por lazo externo.

El anterior diseño se ha empleado para describir los principios de la invención, no obstante otras alternativas, aunque no detalladas aquí pero que incorporen el mismo espíritu y fin, son posibles. Por ejemplo, aunque la invención ha sido aquí ilustrada mediante bloques funcionales discretos ejecutables en el controlador (201) de una red de comunicaciones inalámbricas, las funciones de cualquiera de estos bloques pueden ser llevadas a cabo usando uno o varios procesadores programados convenientemente.

En la misma línea, la invención es aplicable para otros estándares aparte de WCDMA, así como para el control de potencia de cualquier señal recibida tanto por las estaciones base como por los equipos terminales de los usuarios o estaciones móviles.

Claims (11)

1. Método de control de potencia por lazo externo para sistemas de comunicación inalámbrica, que a partir de una señal de datos (107, 108) recibida, procedente de una estación base (102, 103) o de una estación móvil (104), comprende las fases siguientes:

establecer una tasa de error de bloque objetivo (BLER_{target}),

realizar una estimación (701) de la relación señal deseada-interferencia (SIR_{rec}) y de unos parámetros de desvanecimiento en el canal (706) que caracterizan la señal (107, 108) recibida,

estimar unos márgenes de desvanecimiento (M_{1}, M_{2},..., M_{N}) asociados a unas probabilidades de corte (p_{o1}, p_{o2}, ..., p_{oN}) y a los parámetros de desvanecimiento en el canal (706),

indicar el estado de los bloques de datos (707) a partir de la comprobación de un Código de Redundancia Cíclica (CRC),

caracterizado porque establece una relación señal deseada-interferencia objetivo (SIR_{target}) para el lazo externo, a partir de dicho estado de los bloques de datos (707), los márgenes de desvanecimiento (M_{1}, M_{2},..., M_{N}) y el error de bloque objetivo (BLER_{target}) del lazo externo, por medio de una función de ajuste dinámico que realiza un mapeo entre un criterio de calidad basado en las probabilidades de corte (p_{o1}, p_{o2}, ..., p_{oN}) y el criterio de calidad basado en la tasa de error de bloque objetivo (BLER_{target}), de modo que se adapta la potencia a las condiciones de propagación de la señal de datos (107, 108).

2. Método de control de potencia por lazo externo para sistemas de comunicación inalámbrica, según reivindicación 1, caracterizado porque la función de ajuste se realiza mediante una red neuronal (500) que comprende al menos una capa de entrada en la que se introducen los márgenes de desvanecimiento (M_{1}, M_{2},..., M_{N}) y una capa de salida que, habiéndola entrenado previamente para los márgenes de desvanecimiento (M_{1}, M_{2},..., M_{N}) de entrada junto con el estado de los bloques de datos (707) y el error de bloque objetivo (BLER_{target}) del lazo externo, establece la relación señal deseada-interferencia objetivo (SIR_{target}) para dicho lazo externo.

3. Método de control de potencia por lazo externo para sistemas de comunicación inalámbrica, según reivindicación 2, caracterizado porque la capa de entrada de la red neuronal (500) genera una componente (SIR_{outage-tgt}) de la relación señal deseada-interferencia objetivo (SIR_{target}) que se adapta a las condiciones de propagación de la señal de datos (107, 108).

4. Método de control de potencia por lazo externo para sistemas de comunicación inalámbrica, según reivindicación 3, caracterizado porque la capa de salida de la red neuronal (500) suma a la componente (SIR_{outage-tgt}) otra componente (SIR_{BLER-tgt}) obtenida a partir del estado de los bloques de datos (407) y el error de bloque objetivo (BLER_{target}) del lazo externo, por medio del método de control de potencia por lazo externo que aplica el criterio de calidad basado la tasa de error de bloque objetivo (BLER_{target}).

5. Método de control de potencia por lazo externo para sistemas de comunicación inalámbrica, según reivindicación 4, caracterizado porque la red neuronal (500) se entrena cada vez que existen variaciones en la componente (SIR_{BLER-tgt}).

6. Aparato de control de potencia por lazo externo para sistemas de comunicación inalámbrica, caracterizado porque comprende al menos un dispositivo electrónico programable que opera según el método descrito en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5.

7. Aparato de control de potencia por lazo externo para sistemas de comunicación inalámbrica, según reivindicación 6, caracterizado porque el dispositivo electrónico programable se selecciona entre un procesador de propósito general, un procesador de señal digital (DSP), un circuito integrado específico de aplicación (ASCI) y una tarjeta programable (FPGA) o cualquier combinación de los anteriores.

8. Aparato de control de potencia por lazo externo para sistemas de comunicación inalámbrica, según reivindicaciones 6 ó 7, caracterizado porque comprende un receptor (203) de radiofrecuencia capacitado para recibir una señal de datos (107, 108) procedente de una estación base (102, 103) o de una estación móvil (104) del sistema de comunicación inalámbrica.

9. Aparato de control de potencia por lazo externo para sistemas de comunicación inalámbrica, según cualquiera de las reivindicaciones 6 a 8, caracterizado porque comprende un transmisor (202) de radiofrecuencia capacitado para enviar la información del control de potencia a una estación base (102, 103) o a una estación móvil (104) del sistema de comunicación inalámbrica.

10. Aparato de control de potencia por lazo externo en un sistema de comunicación inalámbrica, según cualquiera de las reivindicaciones 7 a 9, incorporado en un controlador de redes de comunicaciones inalámbricas.

11. Aparato de control de potencia por lazo externo en un sistema de comunicación inalámbrica, según cualquiera de las reivindicaciones 7 a 9, incorporado en una estación móvil para sistemas de comunicaciones inalámbricas.