ES2249248T3 - Algoritmos de transferencia adaptativos para moviles que operan en sistemas cdma. - Google Patents
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Abstract
Un método de transferir un móvil (MS) entre sectores de una estación base sectorizada (BS1, BS2) en un sistema CDMA, teniendo dicho sistema un radio controlador de red (RNC), una pluralidad de estaciones base sectorizadas y un móvil (MS) que recibe servicio por un enlace de comunicación (115) con dicha estación base, donde el móvil es capaz de efectuar transferencia entre dos sectores estableciendo temporalmente un enlace de comunicación simultánea con al menos dos sectores de dicha estación base para continuar el enlace de comunicación, siendo controlada dicha transferencia por un algoritmo de transferencia predicado al usar una o varias de una pluralidad de medidas de calidad que incluyen atenuación de propagación de señal, atenuación de propagación e interferencia de enlace ascendente, intensidad de la señal recibida de enlace descendente (RSS1), e interferencia de enlace descendente (Eb/Io), incluyendo los pasos siguientes determinar (210) el tipo de servicio solicitado por el móvil; seleccionar (220 o 240) para el móvil, en respuesta al tipo de servicio determinado, un conjunto de medidas de calidad adecuadas para el algoritmo de transferencia, que permite transferir con un efecto preferido en el rendimiento del servicio; y aplicar (2390 o 250) las medidas de calidad seleccionadas al algoritmo de transferencia para el enlace de comunicación del móvil.
Description
Algoritmos de transferencia adaptativos para
móviles que operan en sistemas CDMA.
La presente invención se refiere en general a
sistemas de telecomunicaciones inalámbricas por radio, más en
concreto, al uso de algoritmos de transferencia adaptativos para
móviles que operan en sistemas CDMA.
Los sistemas de telecomunicaciones de acceso
múltiple por división de código (CDMA), especialmente los llamados
sistemas de banda ancha de tercera generación, tal como CDMA
(WCDMA) por ejemplo, estaban diseñados para proporcionar acceso a
servicios que incluyen servicios de datos de circuito conmutado y
paquete conmutado que tienen un rendimiento de tasa de bits
sustancialmente mejorado. Dicho rendimiento de alta tasa de bits
soportado por sistemas de banda ancha de tercera generación da
origen a una multitud de servicios tales como multimedia y vídeo
inalámbrico, servicios de datos inalámbricos tales como voz
simultánea, y servicios de Internet mejorados.
Los requisitos operativos de los varios servicios
pueden ser considerablemente diferentes demandando por ello niveles
de rendimiento correspondientemente diferentes del sistema. A modo
de ejemplo, las características de una llamada de voz de circuito
conmutado son típicamente sensibles al retardo (es decir, sin
interrupciones excesivas en la conversación que perturben el
flujo), alta movilidad, duración de llamada relativamente corta, y
servicio simétrico (es decir, se envía la misma cantidad de datos en
ambas direcciones de enlace ascendente y enlace descendente). En
contraposición, los servicios basados en paquetes, tal como
navegación por Internet, se caracterizan típicamente por ser
insensibles al retardo (los paquetes errantes pueden ser
retransmitidos), baja movilidad, duración de llamada relativamente
larga, y servicio asimétrico, es decir, la dirección de enlace
descendente se utiliza típicamente más intensamente al cargar
páginas web, por ejemplo. Hay numerosos factores que pueden afectar
al rendimiento de varios servicios que operan dentro de un sistema
CDMA. Es conocido que dicho factor afecta al rendimiento de
servicios típicos es las transferencias de estación móvil.
La figura 1 ilustra un sistema celular básico de
telecomunicaciones que tiene un radio controlador de red (RNC)
enlazado a una red de estaciones base por una serie de enlaces de
transmisión digital 115. Las estaciones base están geográficamente
dispersadas para formar una zona de cobertura para el sistema. Cada
estación base (BS) está diseñada para cubrir una zona especificada,
denominada celda, en la que puede tener lugar una comunicación
bidireccional por conexión de radio entre una estación móvil y la
BS en la celda asociada. El límite entre las celdas se indica con la
línea 110. En esta ilustración ejemplar simplificada, solamente se
representan dos estaciones base, pero en la práctica una
multiplicidad sustancial de estaciones base formará la zona
funcional de cobertura para el sistema. Los expertos en la materia
entienden que están incluidos típicamente en el sistema otros
componentes y dispositivos que no se representan en la ilustración
ejemplar. En general, cuando la MS se mueve por toda la red, se
mantienen las comunicaciones con la red transfiriendo la conexión a
una estación base contigua en un evento denominado transferencia.
Por razones de sencillez, el término estación móvil designará a
continuación el móvil.
En sistemas de telecomunicaciones que operan
según acceso múltiple por división de código (CDMA), se emplea
típicamente macrodiversidad donde un móvil comunica simultáneamente
con más de una BS antes de una transferencia de una BS originante a
una BS contigua. Esto se denomina en la técnica "transferencia
blanda" en la que el móvil comenzará la comunicación con la BS
contigua antes de terminar la comunicación con la BS originante.
Este procedimiento de "hacer antes de cortar" es posible
operando todo el tráfico en una frecuencia de forma de onda de
espectro ensanchado común. Una variante de la transferencia blanda
es lo que se denomina "transferencia más blanda" en la que el
móvil comunica simultáneamente con múltiples sectores de la misma
BS. Hay varias ventajas asociadas con las transferencias blandas
tal como menor riesgo de llamadas caídas, nula interrupción de voz
a la transferencia, y mayor ganancia en la relación de señal a
ruido de enlace descendente. Otra ventaja importante de
transferencia blanda/transferencia más blanda es la de la
macrodiversidad durante la movilidad, es decir, mayor protección de
log normal y desvanecimiento por caminos múltiples puesto que, como
media, la convergencia de los efectos de la atenuación o trayectos
múltiples no se produce al mismo tiempo.
Otro tipo de transferencia que se produce en
sistemas CDMA es la "transferencia dura". Una "transferencia
dura" es una transferencia que tiene lugar típicamente, por
ejemplo, entre dos canales o cuando las estaciones base no están
adecuadamente sincronizadas para una transferencia blanda. Este tipo
de transferencia con frecuencia se caracteriza como "cortar antes
de hacer" puesto que comunicación en una primera frecuencia se
termina antes de establecer comunicación en una segunda frecuencia.
Las transferencias duras que se producen dentro de la misma celda se
denominan transferencias duras intracelda y las que se producen
entre celdas se denominan transferencias duras entre celdas. Las
transferencias duras se producen típicamente en situaciones donde
las limitaciones del equipo del vendedor excluyen realizar
transferencias blandas tales como, por ejemplo, cambios de capa
móviles en movimiento, conmutaciones de modo por ejemplo en
sistemas de modo doble, conmutación entre redes operadoras, y
problemas de asignación de recursos que requieren transferencias
duras.
En un sistema CDMA ejemplar, las decisiones de
transferencia se basan típicamente en la detección por el móvil de
la intensidad de señal de señales piloto transmitidas por
estaciones base contiguas. Las señales piloto se distinguen por una
secuencia de pseudorruido (PN) de tal manera que el móvil sea capaz
de determinar y asignar la estación base dentro de un equipo de
clasificación distinto. A modo de ejemplo, los conjuntos incluyen
un Conjunto Activo que es un conjunto de estaciones base con el que
el móvil está comunicando activamente, un Conjunto Candidato que es
un conjunto de estaciones base que tienen intensidades piloto que
son suficientes para comunicaciones en base a parámetros del
sistema establecidos por la estación base, y un Conjunto Contiguo
que es un conjunto de estaciones base en la zona que tienen una
intensidad piloto que indica la posibilidad de comunicación
suficiente con el móvil. Sin embargo, los expertos en la materia
apreciarán que el conjunto indicados y sus funciones se referencias
por la norma CDMA denominado IS-95, pero que tienen
contrapartidas análogas con funciones similares en otras normas
CDMA que se puede identificar de forma diferente. La clasificación
de estaciones base dentro de un conjunto se puede cambiar, por
ejemplo, según la intensidad de la señal piloto recibida por el
móvil. El controlador de sistema realiza posteriormente decisiones
de transferencia que basan típicamente su decisión, al menos en
parte, en la intensidad de señal piloto referida y otros
criterios.
En la técnica anterior, las transferencias, que
se producen durante servicios de voz y datos, se basan típicamente
en algoritmos de transferencia que no cambian y no tienen en cuenta
el impacto en el rendimiento del servicio.
GB-A-2 313 258
describe un método para transferencia en un sistema celular de
comunicaciones multimedia. Un procesador de calidad determina una
medida de calidad para cada celda candidato de transferencia en
base a mediciones de la calidad de señal para cada medio (voz,
imagen, etc). La selección de celda de transferencia se basa en
información de medición e información de modo necesario. Este método
conocido se refiere a transmisión multimedia y a la provisión de
transferencia en conexión con dicha transmisión.
Por consiguiente, un objeto de la presente
invención es proporcionar una técnica para utilizar algoritmos de
transferencia que se adaptan al tipo de servicio solicitado.
Para lograr los anteriores y otros objetivos
según la finalidad de la invención, se describe un algoritmo de
transferencia adaptativo que controla las transferencias de móvil
entre sectores de la misma u otras estaciones base dentro de un
sistema CDMA. En una realización de la invención, el algoritmo de
transferencia, usando ciertas medidas de calidad, se implementa en
respuesta al tipo particular de servicio solicitado por el
móvil.
Las transferencias controladas por el algoritmo
de transferencia tienden a dar lugar a un entorno operativo
deseable para el móvil. A modo de ejemplo, cuando se pide un
servicio tal como una llamada de voz, el algoritmo de transferencia
usa una medida de calidad que tiene en cuenta la atenuación de
propagación e interferencia de enlace ascendente. Esto tiende a
inducir transferencias que dan lugar a que el móvil conecte con una
estación base donde se minimiza la potencia de salida del móvil.
Esta situación es deseable para conservar capacidad de la batería
del móvil. En otro ejemplo, si el móvil está usando una aplicación
de uso intensivo de datos tal como navegación por Internet, el
algoritmo de transferencia usa una medida de calidad que induce la
transferencia del móvil a sectores que dan lugar a reducidos
niveles de potencia de salida de enlace descendente por las
estaciones base. Esto tiende a disminuir los niveles de
interferencia en la celda, mejorando por ello las posibilidades de
recibir los paquetes transmitidos correctamente y reducir así la
necesidad de repetir las transmisiones.
La invención, junto con otros objetos y ventajas
de la misma, se puede entender bien por referencia a la siguiente
descripción tomada en unión con los dibujos anexos en los que:
La figura 1 ilustra un sistema ejemplar
simplificado de telecomunicaciones inalámbricas.
Y la figura 2 ilustra una ejemplificación de la
presente invención.
En sistemas CDMA típicos, el móvil desempeña un
papel activo en los procedimientos de transferencia. Aunque ocupado
en una llamada o transferencia de datos en paquetes, el móvil
comprueba continuamente los niveles piloto de señal de sectores de
las mismas estaciones base o contiguas como preparación para
efectuar una transferencia más blanda/blanda. Además del móvil, la
estación base (BS) y el radio controlador de red (RNC) también
están implicados en la evaluación de los nuevos sectores. El móvil
informa al RNC sobre los sectores o pilotos que tienen niveles de
señal superiores a un umbral definido. El umbral puede ser
predeterminado o dinámico y se basa generalmente en un grupo dado
de medidas tales como la intensidad de señal o la calidad de señal.
El RNC, en base a esta información, dirige el móvil a añadir o
quitar sectores de su Conjunto Activo, es decir, los sectores con
los que el móvil está comunicando simultáneamente.
La calidad y la experiencia del usuario de un
servicio solicitado, tal como llamada de voz, pueden quedar
afectadas por un evento de transferencia disparado típicamente por
el alejamiento del móvil de una BS con la que tiene un enlace
establecido. Los parámetros del sistema asociados con
procedimientos de transferencia los establecen típicamente los
operadores y así cuestiones como evaluar sectores para el Conjunto
Activo en base a medidas de calidad pueden impactar en la
experiencia del servicio. A modo de ejemplo, en un sistema CDMA
ejemplar, se efectúa una evaluación comparando el valor medido de
una estimación de calidad, llamada la estimación_de_calidad_HO, de
cada sector en el conjunto contiguo del móvil donde se detecta una
señal recibida. Un parámetro medición_de_calidad_HO representa la
medida de calidad usada para determinar la estimación_de_calidad_HO.
Un algoritmo de transferencia usa la estimación_de_calidad_HO para
determinar el contenido del Conjunto Activo, es decir, los sectores
que se deberá añadir o quitar. Por lo tanto, el algoritmo de
transferencia es capaz de usar diferentes medidas de calidad para
diferentes tipos de servicios.
Según una realización ejemplificativa de la
presente invención, las varias medidas de calidad incluyen:
- (I)
- Medición_de_calidad_HO = atenuación de propagación
- (II)
- Medición_de_calidad_HO = atenuación de propagación + interferencia de enlace ascendente
- (III)
- Medición_de_calidad_HO: RSSI de enlace descendente; y
- (IV)
- Medición_de_calidad_HO: E_{b}I_{o} de enlace descendente.
Donde la atenuación de propagación en la medida
de calidad (I) es estimada por el móvil leyendo un valor de nivel
de potencia transmitida de la señal piloto que es emitida por la BS
y restando la intensidad real de la señal recibida por el móvil. Un
algoritmo de transferencia predicado en atenuación de propagación
tiende a dar lugar a que el móvil conecte con la BS más próxima. La
medida de calidad (II) tiene en cuenta la atenuación de propagación
y la interferencia de enlace ascendente medida por la BS. Así, un
algoritmo de transferencia predicado tiende a conducir a que el
móvil conecte con la BS que requiere la menor cantidad de potencia
de transmisión minimizando por ello la potencia de salida del móvil
necesaria para la conexión. En la medida de calidad (III), el
algoritmo de transferencia se basa en la intensidad de la señal
recibida (RSSI) medida por el móvil. Esto tiende a dar lugar a que
el móvil conecte con el sector con la señal piloto más intensa. En
la medida de calidad (IV), E_{b}I_{o} de enlace descendente es
una medida de interferencia que se refiere a la energía por chip
dividida por la densidad espectral de potencia de la interferencia
y es indicativa de la calidad e intensidad de cobertura. Un
algoritmo de transferencia en base a esto tiende a dar lugar a que
el móvil conecte con el sector donde la BS necesita la menor
cantidad de potencia, es decir, el algoritmo tiende a dirigir el
móvil al sector que tiene la menor cantidad de interferencia de
enlace descendente.
En la realización ejemplificativa, el algoritmo
de transferencia usa la medición_de_calidad_HO más adecuada para un
tipo particular de servicio. Para una llamada de voz, por ejemplo,
sería deseable minimizar la potencia de salida del el móvil todo lo
posible para conservar capacidad de la batería y reducir la
interferencia general de enlace ascendente en la celda, haciendo
por ello la medida de calidad (II) más adecuada. Por otra parte, la
navegación por Internet requiere típicamente mucha más capacidad de
enlace descendente en comparación con el enlace ascendente, haciendo
por ello de la medida de calidad (IV) una elección adecuada. Un
servicio intensivo de enlace descendente tal como la navegación en
web se beneficia de minimizar la potencia de salida de enlace
descendente que disminuye típicamente los niveles de interferencia
general de enlace descendente en la celda dando lugar a que se
transmitan menos paquetes repetidos. Los paquetes repetidos dan
lugar a transmisiones que contribuyen a niveles más altos de
interferencia en la celda así como transacciones de datos
retardadas.
La figura 2 ilustra una ejemplificación de la
realización antes descrita. En el paso 200, un móvil hace una
petición de acceso al radio controlador del sistema en un sistema
CDMA, donde el tipo de servicio solicitado por el móvil lo determina
el RNC, como se representa en el paso 210. En el paso 220, si el
móvil está realizando una llamada de voz, el algoritmo de
transferencia usa atenuación de propagación y la interferencia de
enlace ascendente como la medida de calidad, como se representa en
el paso 230. Si, como se representa en el paso 240, el móvil está
navegando por Internet, por ejemplo, el algoritmo de transferencia
usa una medida de calidad que incluye E_{b}/I_{o} de enlace
descendente para reducir la interferencia de celda, como se
representa en el paso 250. Otro ejemplo que usa las técnicas
adaptativas descritas es durante una sesión multimedia donde el
algoritmo de transferencia se puede elegir para favorecer la porción
vídeo, puesto que los datos vídeo requieren en general mucha más
capacidad que los datos de voz. El concepto general es que cuando
se realizan servicios multimedia, el servicio (vídeo) que requiere
la mayor calidad de servicio deberá determinar la selección de
algoritmo de transferencia.
Otras ejemplificaciones posibles usando
algoritmos de transferencia pueden incluir combinar medidas de
calidad durante un servicio individual; por ejemplo, durante una
llamada de voz, puede ser deseable usar una medida de calidad que
tiende a minimizar la potencia de salida del móvil cuando, por
ejemplo, 70% de los móviles en la celda están relativamente lejos
de la BS para reducir la interferencia en la celda. Igualmente,
otra medida de calidad que induce potencia de salida más baja de la
BS es deseable cuando una mayor parte de los móviles opera cerca de
la BS.
Aunque la invención se ha descrito en algunos
aspectos con referencia a una realización preferida especificada,
serán evidentes a los expertos en la materia variaciones y
modificaciones. en particular, se puede usar medidas de calidad
alternativas, por ejemplo, las basadas en otras medidas de calidad
(por ejemplo, tasa de errores de bits, interferencia acumulada que
afecta a la respiración de celda) o que incluyen parámetros no de
calidad relacionados, por ejemplo, disponibilidad del tipo de
servicio. Además, aunque se describen algoritmos de transferencia
ejemplares con respecto a la transferencia blanda, los expertos en
la materia apreciarán que la presente invención puede aplicar
algoritmos de transferencia a transferencias duras dentro de
sistemas CDMA, por ejemplo, los hechos para mejorar las tasas de
datos para servicios de paquetes conmutados. Por lo tanto es, la
intención es que las reivindicaciones siguientes no se interpreten
en sentido restrictivo, sino que se deberá observar que abarcan
variaciones y modificaciones que se derivan de la materia descrita
de la invención.
Claims (5)
1. Un método de transferir un móvil (MS) entre
sectores de una estación base sectorizada (BS1, BS2) en un sistema
CDMA, teniendo dicho sistema un radio controlador de red (RNC), una
pluralidad de estaciones base sectorizadas y un móvil (MS) que
recibe servicio por un enlace de comunicación (115) con dicha
estación base, donde el móvil es capaz de efectuar transferencia
entre dos sectores estableciendo temporalmente un enlace de
comunicación simultánea con al menos dos sectores de dicha estación
base para continuar el enlace de comunicación, siendo controlada
dicha transferencia por un algoritmo de transferencia predicado al
usar una o varias de una pluralidad de medidas de calidad que
incluyen atenuación de propagación de señal, atenuación de
propagación e interferencia de enlace ascendente, intensidad de la
señal recibida de enlace descendente (RSS1), e interferencia de
enlace descendente (Eb/Io), incluyendo los pasos siguientes
determinar (210) el tipo de servicio solicitado
por el móvil;
seleccionar (220 o 240) para el móvil, en
respuesta al tipo de servicio determinado, un conjunto de medidas
de calidad adecuadas para el algoritmo de transferencia, que
permite transferir con un efecto preferido en el rendimiento del
servicio; y
aplicar (2390 o 250) las medidas de calidad
seleccionadas al algoritmo de transferencia para el enlace de
comunicación del móvil.
2. Un método según la reivindicación 1, donde si
el servicio solicitado es una llamada de voz (220), la atenuación de
propagación e interferencia son utilizadas por el algoritmo de
transferencia (230) para inducir transferencias de móvil que
tienden a minimizar la potencia de salida del móvil.
3. Un método según la reivindicación 1, donde si
el servicio solicitado es navegación por Internet (240), la
interferencia de enlace descendente (Eb/Io) es utilizada por el
algoritmo de transferencia (250) para inducir transferencias de
móvil que tienden a reducir la potencia de salida de enlace
descendente disminuyendo por ello el nivel general de interferencia
en la celda.
4. Un método según la reivindicación 1, donde el
algoritmo de transferencia se aplica a móviles, realizando alguna
de transferencias blandas y transferencias duras.
5. Un radio controlador de red (RNC) en un
sistema CDMA, teniendo dicho sistema una pluralidad de estaciones
base sectorizadas y un móvil (MS) que recibe servicio por un enlace
de comunicación (115) con dicha estación base, donde el móvil (MS)
es capaz de realizar transferencia entre dos sectores estableciendo
temporalmente un enlace de comunicación simultánea con al menos dos
sectores de dicha estación base BS1, BS2) para continuar el enlace
de comunicación, siendo controlada dicha transferencia por un
algoritmo de transferencia predicado al usar una o varias de una
pluralidad de medidas de calidad que incluyen atenuación de
propagación de señal, atenuación de propagación e interferencia de
enlace ascendente, intensidad de la señal recibida de enlace
descendente (RSS1), e interferencia de enlace descendente (Eb/lo),
incluyendo
medios para determinar el tipo de servicio
solicitado por el móvil;
medios para seleccionar para el móvil, en
respuesta al tipo de servicio determinado, un conjunto de medidas
de calidad adecuadas para el algoritmo de transferencia, que
permite transferir con un efecto preferido en el rendimiento del
servicio; y
medios para aplicar las medidas de calidad
seleccionadas al algoritmo de transferencia para el enlace de
comunicación del móvil.
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