ES2276031T3 - Metodo para mejorar la eficiencia de una interfaz en una red de comunicaciones. - Google Patents

Metodo para mejorar la eficiencia de una interfaz en una red de comunicaciones. Download PDF

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Abstract

Método para transmitir una trama de datos a través de una interfaz entre dos nodos (2, 3, 4) de red, comprendiendo la trama de datos un encabezamiento de trama de datos (DFH) y múltiples bloques de datos, siendo dichos bloques de datos recibidos en un nodo de red de transmisión desde una estación móvil en un enlace de radio, en el que antes de la transmisión, dichos bloques de datos son verificados sobre corrupción, o si existe una alta probabilidad de que los bloques de datos estén corrompidos después de la decodificación, en el nodo (2, 3) de red de transmisión, generándose al menos un indicador de supresión para indicar si los bloques de datos están corrompidos, transmitiéndose dicho indicador de supresión como parte de la trama de datos; y solamente los bloques no corrompidos en la trama de datos son incluidos y transmitidosn a través de la interfaz.

Description

Método para mejorar la eficiencia de una interfaz en una red de comunicaciones.
Antecedentes del invento
El invento se refiere a un método de transmisión de una trama de datos a través de una interfaz entre dos nodos de red, comprendiendo la trama de datos un encabezamiento de trama de datos y al menos un bloque de datos, en el que antes de la transmisión al menos un bloque de datos es comprobado sobre corrupción o probable corrupción. El invento además se refiere a una red de comunicaciones y a un nodo de red en el que se aplica el método.
Dentro de cada estación base, por ejemplo, una estación transceptora base (BTS) de un sistema global de comunicaciones móviles (GSM) o una estación base (Nodo B) de sistema universal de comunicaciones móviles (UMTS), las señales analógicas de enlace ascendente captadas por las diferentes antenas son muestreadas y demoduladas digitalmente, (lo que puede implicar estrechamiento en un sistema (CDMA) de acceso múltiple por división de código) y con decodificación de canales.
En el UMTS del estado de la técnica, después de la decodificación de canal, los datos son recogidos como bits (duros) en los denominados bloques de transporte (BT). Los contenidos de estos bloques de transporte se comparan con los campos de verificación por redundancia cíclica (CRC) adjuntos (que pueden tener un tamaño entre 8 y 24 bits) con el fin de verificar si el bloque de transporte está corrompido o no. Por lo tanto, se borra el campo CRC, y la información de si el CRC era "bueno" o "malo" está contenida en un indicador de un bit denominado CRCI. Entonces, los bloques de transporte que pertenecen a un intervalo de temporización de transmisión (TTI) de un canal o al TTI de un conjunto de canales coordinados se recogen en una trama de datos de protocolo de trama (FP) de enlace ascendente juntamente con sus CRCIs correspondientes independientemente de si los datos están corrompidos o no.
En cada trama FP, para cada canal de transporte, el controlador de red de radio (RNC) recibe un indicador de formato de transporte (TFI) que indica el número real de bloques de transporte en el canal de transporte y su tamaño (todos los bloques de transporte en un canal de transporte son del mismo tamaño). El TFI puede cambiar desde una trama FP a la siguiente trama que contienen datos del mismo canal de transporte.
A través de enlaces fijos, por ejemplo entre una estación base y un RNC, las tramas de datos FP de enlace ascendente completo se envían al RNC. En el UMTS (o en cualquier otro sistema CDMA) una conexión puede implicar más de un Nodo B, en cuyo caso se indica que la conexión está en estado de "traspaso blando". En el RNC, para una conexión que está en estado de "traspaso blando", los bloques de transporte de enlace ascendente se ponen en paralelo desde cada Nodo B implicado. Basado en estimación de calidad (QE) y CRCI, se produce la combinación, que comprende la selección de un bloque de transporte a la vez que rechaza todos los otros bloques de transporte para el mismo canal de transporte y el mismo intervalo de tiempo de transporte (TTI).
En la Figura 4 se muestra una trama de datos FP simplificada del estado de la técnica. La trama de datos comienza con un encabezamiento de trama de datos DFH. Éste es seguido por un número de indicadores de formato de transporte de tamaño fijo TFIs para cada canal especializado DCH. Después siguen los bloques de transporte TBs (bits duros) de cada canal especializado DCH, cuyo tamaño depende de los TFIs. La información QE de estimación de calidad de tamaño fijo se proporciona antes de los indicadores de verificación por redundancia cíclica CRCIs de cada canal especializado DCH, en el que el tamaño de los indicadores de verificación por redundancia cíclica CRCIs de cada canal especializado DCH también depende de los indicadores de formato de transporte TFIs del DCH respectivo.
En el esquema del estado de la técnica, para cada bloque de transporte sencillo, el RNC recibe los datos de usuario (bien libres de errores o conocidos como corrompidos) y la información "bueno" o "malo" CRCI de un bit.
Esto significa que, aunque el estado de la técnica facilita un modo silencioso, que suprime las tramas de datos completos para ser transmitidas en la interfaz cuando durante un intervalo de tiempo de transmisión no haya datos disponibles para un canal de transporte dado, cuando son transmitidas las tramas de datos, se transmiten siempre en toda su longitud, conteniendo incluso en toda la longitud esos bloques de transporte que se sabe que están perturbados. En muchos casos un receptor rechaza los datos perturbados y solicita que se repita la transmisión. Sin embargo, la transmisión innecesaria de los bloques de transporte corrompidos ocupa inevitablemente recursos de interfaz y, por lo tanto, reduce la tasa efectiva de datos de la interfaz entre una estación base y un controlador de red.
La solicitud de patente europea EP 1191750 expone un formato de trama de protocolo que comprende múltiples bloques de datos.
Objeto del invento
Es objeto del invento proporcionar un método para mejorar la eficiencia de una interfaz entre dos nodos de red.
Breve descripción del invento
Este objeto se consigue por un método de transmitir una trama de datos de acuerdo con la reivindicación 1, un nodo de red de acuerdo con la reivindicación 3, y una red de comunicación de acuerdo con la reivindicación 5.
Esto da lugar a que menos datos sean transmitidos a través de la interfaz debido a que no se transmiten los bloques corrompidos o probablemente corrompidos. Por lo tanto, se mejoran las velocidades efectivas de los datos y, por tanto, la eficiencia de la interfaz, ahorrando así recursos de interfaz. El término general bloque de datos ha de entenderse como equivalente a registro de datos o bloque de transporte, que a menudo se usa en el contexto con sistemas UMTS. El encabezamiento de trama de datos puede comprender información sobre la longitud de la trama de datos en bits. Con configuraciones simples de tramas de datos se puede deducir la longitud de la trama de datos si ciertos bloques de datos han sido suprimidos o no. En los sistemas UMTS la trama de datos también puede comprender indicadores de formato de transporte que indican el número de bloques de transporte en cada canal especializado (DCH). La principal ventaja del método del invento reside en su aplicación para la conexión de enlace ascendente entre una estación base y un controlador de red de radio.
La ventaja total del método del invento puede apreciarse considerando que la mejora de la eficiencia de la interfaz se consigue por supresión de datos perturbados o probablemente perturbados simples o de bloques de transporte dentro de los datos o de tramas de transporte entre una estación base (Nodo B en UMTS) y un controlador de red de radio (RNC).
El alcance cuantitativo de la mejora de la eficiencia conseguida depende sustancialmente de la velocidad máxima del error del bloque (BLER) como está definido por los requisitos de Calidad de Servicio (QoS), como está definido por los servicios de transmisión independientes. Valores típicos de BLER son 10^{-2} para servicios de voz y 10^{-3} para servicios de datos.
Sustancial mejora de la eficiencia se consigue en caso de macrodiversidad relacionada con CDMA o se considera estado de "traspaso suave". En los esquemas UMTS del proyecto de asociación de tercera generación (3GPP), normalmente el 40% de las estaciones móviles están en traspaso suave con 2 Nodos B o más.
La exigencia BLER que es aplicable al control de potencia CDMA proviene del enlace de transmisión total entre la estación móvil (por ejemplo un UMTS UE) y el RNC. Sin embargo, cuando el enlace de transmisión comprende realmente más de un enlace paralelo como en el caso de "traspaso suave", el BLER independiente para cada enlace paralelo puede ser considerablemente mayor que el BLER total.
En general,
BLER_{i} \geq BLER_{overall}
\hskip0.3cm
para todo i
Especialmente, cuando los efectos de la perturbación del canal en cada enlace paralelo están perfectamente no correlacionados, vale la siguiente relación
BLER_{overall} = \prod\limits_{alli} \ BLER_{i}
Por ejemplo, cuando un enlace de transmisión comprende dos enlaces paralelos no correlacionados, se puede conseguir un BLER total de 10^{-2} por
BLER_{1} = BLER_{2} = 0,1 (traspaso suave no sesgado). En este caso, el método del invento ahorraría aproximadamente el 10% de transmisión de datos de la interfaz.
Cuando el traspaso suave está sesgado, que significa que un enlace paralelo muestra una calidad de caudal claramente mejor que el otro u otros enlaces (que típicamente sucede cuando la estación móvil está claramente más cerca de una de las estaciones base que de las otras estaciones base con las que está en traspaso suave), esto dará lugar a mayores ahorros. Por ejemplo, un BLER total de 10^{-3} podría también conseguirse por BLER_{1} = 0,002 y BLER_{2} = 0,5 y el método del invento ahorraría aproximadamente el 25% de transmisión de datos, sin ninguna merma de la calidad de servicio (QoS).
Incluso se pueden esperar ahorros mayores de la consideración de que los enlaces de radio de traspaso suave son típicamente añadidos y mantenidos en relaciones señal/interferencia (SIR) que pueden ser hasta de 3 a 5 dB por debajo del SIR del mejor enlace en el conjunto de traspaso suave (H. Holma y A. Toskala (Editores), "WCDMA para UMTS, Acceso por Radio para Comunicaciones Móviles de Tercera Generación", 2ª Edición, Wiley/Chichester, 2002, p 232). Suponiendo que el control de potencia del enlace mantiene el BLER del mejor enlace en 10^{-2} o 10^{-3}, otros enlaces pueden mostrar valores BLER a largo plazo comprendidos entre el 70% al 100% (Holma y otros, figura 12.18 página 330, figura 12.29, página 346). Por consiguiente, los ahorros de recursos de interfaz para una conexión de enlace ascendente de traspaso suave que usa el método del invento pueden alcanzar el 35%-50% para un traspaso suave de 2 enlaces, o el 47%-67% para un traspaso suave de 3 enlaces, nuevamente sin ninguna merma de QoS.
En el método del invento se genera y se transmite un indicador de supresión como parte de la trama de datos. Tal indicador de supresión puede ser una estimación de calidad QE. Ambos nodos de la red conectados a través de la interfaz pueden disponerse de tal forma que saben que un bloque de datos específico solamente se transmite dentro de una trama de datos si el valor de la estimación de calidad QE transmitido con la misma trama de datos se encuentra en una gama dada. Para diferentes bloques de datos dentro de la misma trama de datos se pueden aplicar gamas diferentes. Las gamas pueden depender, por ejemplo, de los tipos de código y de las tasas de codificación de protección contra errores utilizadas en el canal. Esta variante del método del invento puede encontrar aplicación particularmente en casos de bloques de datos que no están provistos de protección CRC. El QE indica la probabilidad de que un bloque de datos esté siendo corrompido.
En una variante preferida del método, que es especialmente adecuada para configuraciones de tramas de datos más complejas, se genera un indicador específico de supresión de bloque de datos, en particular un indicador de supresión de un bit, para cada bloque de datos y un bloque de datos verificado sobre corrupción o probable corrupción, así como el correspondiente indicador de supresión se transmiten si el indicador de supresión indica un bloque de datos no corrompido o probablemente no corrompido, y solamente se transmite el indicador de supresión si un bloque de datos corrompido o probablemente corrompido está indicado por el indicador de supresión. Por ejemplo, en cada bloque de datos puede realizarse una verificación por redundancia cíclica con el fin de decidir, si el bloque de datos está corrompido o no y, por tanto, si el bloque de datos va a ser transmitido en la trama de datos o no. Después de la verificación por redundancia cíclica, se puede generar y transmitir en la trama de datos un indicador para cada bloque de datos verificado, en particular un indicador de verificación de redundancia cíclica (CRCI) de un bit, que en este caso constituye el indicador de supresión. Si el CRCI indica que el bloque de datos está corrompido, el nodo de red receptor sabe que el correspondiente bloque de datos no ha sido transmitido. Alternativamente, si no se realiza una verificación por redundancia cíclica, se puede elegir una medida específica de decodificador como criterio si un bloque de datos es probable que esté corrompido después de la decodificación. Si existe una probabilidad alta de que un bloque de datos esté corrompido después de la decodificación, se suprime su transmisión. El indicador de supresión indica para cada bloque de datos si ha sido transmitido o no.
El invento también se refiere a un nodo de red en una red de comunicación para transmitir y recibir tramas de datos, en el que el nodo de red comprende medios para detectar bloques de datos corrompidos o probablemente corrompidos y medios para generar tramas de datos que contienen solamente bloques de datos que no están corrompidos o probablemente no corrompidos. Tal nodo de red es particularmente adecuado para realizar el método del invento y, por tanto, para mejorar la eficiencia de la interfaz entre dos nodos de red. Como solamente se transmiten en la interfaz bloques de datos no corrompidos o probablemente no corrompidos, las capacidades de velocidad efectiva de datos se mejoran en gran medida.
En una realización preferida el nodo de red es una estación base o un controlador de red de radio. La estación base puede ser una estación base transceptora (BTS) o un Nodo B en un sistema UMTS.
Los nodos de red se usan preferiblemente en una red de comunicaciones para transmitir tramas de datos entre los nodos de red primero y segundo en conexiones de red, en los que las tramas de datos comprenden solamente bloques de datos no corrompidos o probablemente no corrompidos. Esta medida asegura unas tasas de datos altamente efectivas.
Ventajosamente, la conexión de la red es una interfaz de protocolo de trama entre un primer nodo de red, en particular una estación base, y un segundo nodo de red, en particular un controlador de red de radio. Tal interfaz permite el intercambio eficiente de datos entre dos nodos de red y, por tanto, un buen servicio al cliente sin una merma de la calidad del servicio.
Dentro del alcance del invento también está un formato de trama de datos para transmitir tramas de datos, que comprende un encabezamiento de trama y bloques de datos, entre nodos de red en una red de comunicaciones, en el que el formato de la trama comprende al menos un indicador de supresión que indica si uno o más bloques de datos no son transmitidos. Disponiendo el o los indicadores de supresión antes de los bloques de datos se asegura que las posiciones de los indicadores de supresión en la trama de datos no dependan de sus propios valores. Esto permite, o al menos facilita, su detección en el nodo de red receptor. En particular, cuando se usa la combinación de macrodiversidad en el nodo de red incorporado como controlador de red de radio, esta disposición de los indicadores de supresión permite al controlador de red de radio detectar los indicadores de supresión y los bloques de datos de tamaño variable.
Para la combinación de macrodiversidad para trabajar adecuadamente es particularmente ventajoso si los indicadores de supresión están situados en una posición fija antes de los bloques de transporte.
Si el formato de la trama de datos comprende una estimación de calidad (QE), ésta puede también usarse como indicador de supresión para uno o más de un bloque de datos dentro de la trama de datos. Si la QE se usa como indicador de supresión, la longitud de la trama de datos varía con el valor de QE. Así, en ese caso es ventajoso situar la QE antes de los bloques de datos en la trama de datos. Esto permite, o al menos facilita, su detección en el nodo de red receptor.
El formato de trama de datos es particularmente adecuado para el uso en sistemas UMTS si la trama de datos comprende indicadores de formato de transporte para cada canal de datos y si el tamaño de los bloques de datos de cada canal de transporte depende de los indicadores de formato de transporte y de los indicadores de supresión del canal de datos respectivos.
Es posible que para una conexión de enlace ascendente dada, exista un requisito de que el controlador de red de radio deberá transferir o no un bloque de datos de enlace ascendente no vacío, incluso cuando el bloque de datos que no está no corrompido o probablemente no corrompido llegue del o de los interfaces con la o las estaciones base. Este requisito puede cumplirse fácilmente instruyendo al menos a una estación base para que sirva la conexión dada para transmitir siempre bloques de datos independientemente del estado de los indicadores de supresión. Como tanto el controlador de red de radio y la o las estaciones base están informados sobre la instrucción, no es necesaria posterior adaptación o modificación del formato de trama de datos. De hecho, los indicadores de supresión pierden su propio significado en este caso, pero deben ser todavía mantenidos en el formato de trama de datos para indicación de corrupción o de probable corrupción de bloques simples de datos con el fin de "combinación selectiva" o control de potencia de bucle exterior de enlace ascendente. En caso de traspaso suave, es ventajoso seleccionar el enlace con el BLER más bajo como enlace "siempre-transmitir", ya que este principio maximiza la eficiencia de la interfaz. Cuando, debido al movimiento de la estación móvil, otro enlace en el conjunto de traspasos suaves se convierte en el mejor enlace, el controlador de red de radio debería migrar al estatus "siempre-transmitir" de forma adaptativa al nuevo mejor enlace.
De la descripción y del dibujo anejo se pueden extraer ventajas adicionales. Las características mencionadas anteriormente y más adelante pueden usarse de acuerdo con el invento individual o colectivamente en cualquier combinación. Las realizaciones mencionadas no deben ser consideradas como una enumeración exhaustiva sino que más bien tienen un carácter de ejemplo para la descripción del invento.
Dibujo
La Figura 1 muestra esquemáticamente una red de comunicaciones que comprende dos estaciones base y un controlador de red de radio;
la Figura 2 muestra un primer ejemplo de una trama de datos;
la Figura 3 muestra un segundo ejemplo de una trama de datos; y
la Figura 4 muestra una trama de datos de acuerdo con el estado de la técnica.
La red de comunicaciones 1 de la Figura 1 comprende primeros nodos de red 2, 3 incorporados como estaciones base y un segundo nodo de red 4 incorporado como controlador de red de radio RNC. El terminal 5 de usuario móvil está situado en el área de solape de dos células, una relacionada con el nodo 2 de red, y la otra relacionada con el nodo 3 de red. Por lo tanto, existen dos enlaces de radio móviles 6, 7 entre el terminal 5 de usuario móvil y los nodos 2, 3 de red. Los primeros nodos 2, 3 de red comprenden medios para estrechar y decodificar, así como medios 8, 9 para verificar en bloques de transporte sobre corrupción o probable corrupción y para generar indicadores de supresión así como tramas de datos. Las tramas de datos son transmitidas a y recibidas del segundo nodo 4 de red, que está conectado a los primeros nodos 2, 3 de red a través de conexiones 10, 11 de red de enlace fijo. Las conexiones 10, 11 de red son la interfaz entre los segundos nodos 2-4 de red. El segundo nodo 4 de red comprende medios 12 para combinación de macrodiversidad. La combinación de macrodiversidad significa que varios enlaces de comunicaciones son generados para cada terminal 5 de usuario móvil y son gestionados por el segundo nodo 4 de red. Por tanto, la información recibida por diferentes caminos de señal es combinada por el segundo nodo 4 de red y es transferida.
La Figura 2 muestra un primer ejemplo de un formato de trama de datos. La trama de datos comprende en la parte superior un encabezamiento de trama de datos DFH. Éste es seguido por los indicadores de formato de transporte TFI de tamaño fijo de cada canal especializado DCH. En la trama de datos mostrada en la Figura 2 se disponen tres canales especializados. Después se listan esos indicadores de supresión incorporados como indicadores de verificación por redundancia cíclica CRCI, cuya longitud depende de los indicadores de formato de transporte TFI, para cada canal especializado DCH. Después siguen los bloques de datos DCH, aquí denominados bloques de transporte TB, para cada canal especializado. El tamaño de los bloques de transporte TB depende de los indicadores de formato de transporte TFI y de los indicadores de supresión CRCI correspondientes a cada bloque de transporte TB. Un bloque de transporte TB está presente sólo en la trama de datos si el indicador de supresión indica que el bloque de transporte TB no se suprime. Si el bloque de transporte se suprime, solamente se transmite el indicador de supresión de un bit asociado con este bloque de transporte TB. La trama de datos termina con una estimación de calidad QE de tamaño fijo. La situación de la estimación de calidad QE es arbitraria. El indicador de supresión está situado antes de los bloques de transporte TB, ya que de otra forma las posiciones de los indicadores de supresión dependerían de sus valores propios. Así, con el fin de permitir que el segundo nodo 4 de red detecte fácilmente los indicadores de supresión y los tamaños variables del bloque de transporte al aplicar una combinación de macrodiversidad mejorada, los indicadores de supresión están dispuestos en una posición antes de los bloques de transporte TB.
La Figura 3 muestra un formato de trama de datos alternativo, en el que, en contraposición con el formato de datos de la Figura 2, la estimación de calidad QE está situada entre la sección TFI y la sección del indicador de supresión CRCI. Sin embargo, los indicadores de supresión todavía están situados antes de la sección del bloque de transporte TB.
En un método para mejorar la eficiencia de la interfaz entre dos nodos (2, 3, 4) de red en una red de comunicaciones (1), los bloques de datos para ser transmitidos en la interfaz son verificados sobre corrupción o probable corrupción antes de transmisión y solamente los bloques de datos no corrompidos o probablemente no corrompidos son incorporados en la trama de datos y son transmitidos por la interfaz.

Claims (9)

1. Método para transmitir una trama de datos a través de una interfaz entre dos nodos (2, 3, 4) de red, comprendiendo la trama de datos un encabezamiento de trama de datos (DFH) y múltiples bloques de datos, siendo dichos bloques de datos recibidos en un nodo de red de transmisión desde una estación móvil en un enlace de radio, en el que antes de la transmisión, dichos bloques de datos son verificados sobre corrupción, o si existe una alta probabilidad de que los bloques de datos estén corrompidos después de la decodificación, en el nodo (2, 3) de red de transmisión, generándose al menos un indicador de supresión para indicar si los bloques de datos están corrompidos, transmitiéndose dicho indicador de supresión como parte de la trama de datos; y solamente los bloques no corrompidos en la trama de datos son incluidos y transmitidosn a través de la interfaz.
2. Método de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque se genera un indicador de supresión específico de bloque de datos para cada bloque de datos y se transmiten un bloque de datos verificado, así como el correspondiente indicador de supresión, si el indicador de supresión indica un bloque de datos no corrompido, y solamente se transmite el indicador de supresión el indicador de supresión indica un bloque de datos corrompido o si existe una gran probabilidad de que los bloques de datos estén corrompidos después de la decodificación.
3. Nodo (2, 3) de red en una red de comunicaciones (1) para transmitir tramas de datos, caracterizado porque el nodo (2, 3) de red comprende medios (8, 9) para detectar bloques de datos corrompidos, o si existe una alta probabilidad de que los bloques de datos estén corrompidos después de la decodificación, siendo dichos bloques de datos recibidos en un nodo de red de transmisión desde una estación móvil en un enlace de radio, medios para generar al menos un indicador de supresión que indica si los bloques de datos están corrompidos, y medios para generar tramas de datos que contienen al menos un indicador de supresión y solamente bloques de datos que no están corrompidos o si existe una gran probabilidad de que los bloques de datos estén corrompidos después de la decodificación.
4. Nodo de red de acuerdo con la reivindicación 3, caracterizado porque el nodo (2, 3) de red es una estación base.
5. Red de comunicaciones (1) para transmitir tramas de datos entre nodos de red primero y segundo (2, 3, 4), en conexiones de red, caracterizado porque el primer nodo de red es un nodo de red de acuerdo con la reivindicación 3.
6. Red de comunicaciones de acuerdo con la reivindicación 5, caracterizada porque la conexión de red es una interfaz de protocolo de trama entre un primer nodo de red (2, 3), y un segundo nodo (4) de
red.
7. Red de comunicaciones de acuerdo con la reivindicación 6, caracterizada porque el primer nodo de red (2, 3) es una estación base y el segundo nodo de red es un controlador (4) de red de radio.
8. Método de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque los indicadores de supresión están situados en una posición antes de los bloques de datos en dicha trama de datos.
9. Método de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque la trama de datos comprende indicadores de formato de transporte para cada canal de datos, y porque el tamaño de los bloques de datos de cada canal de transporte depende de los indicadores de formato de transporte y de los indicadores de supresión del canal de datos respectivo.
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