ES2292492T3 - Metodo para la asigancion de potencia para enlace descendente en un sistema de comunicaciones de acceso multiple con division de codigo. - Google Patents
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Abstract
Un método para asignar y controlar la potencia de enlace descendente en un sistema de telecomunicaciones que comprenda una pluralidad de estaciones base (12), cada una de las cuales proporciona servicios de comunicaciones por medio de canales de enlace descendente que requieren ciertas porciones de potencia asignada de enlace descendente, una pluralidad de equipos de usuario (13a, 13b, 13c, 13d), cada uno de los cuales ocupa un canal de enlace descendente de al menos una estación base (12) para su uso de dichos servicios de comunicaciones, y cada uno de los cuales envía dentro de intervalos de tiempo periódicos comunes solicitudes de potencia a dicha estación base (12) para ajustar la potencia de transmisión de su canal de enlace descendente ocupado, caracterizado porque lleva a cabo para cada estación base (12) dentro de dichos intervalos de tiempo los pasos de acumular (21) en un primer intervalo de tiempo dichas solicitudes de potencia recibidas para cada uno de los canales deenlace descendente ocupados, estimar (221) para el intervalo de tiempo subsiguiente el nivel de la potencia total asignada de enlace descendente para la estación base en base a dichas solicitudes de potencia recibidas para cada uno de los canales de enlace descendente ocupados, aceptar (23) dichas solicitudes de potencia recibidas para todos los canales de enlace descendente y poner en marcha medidas de control de admisión (25) si dicho nivel de potencia de enlace descendente estimado está por debajo del nivel de potencia máximo permitido, en el que dichas medidas de control de admisión (25) incluyen el paso de aceptar (251) un nuevo equipo de usuario para la estación base si el nivel de potencia de enlace descendente estimado está por debajo de un nivel de potencia de admisión definible por el operador (252), rechazar (23) dichas solicitudes de potencia recibidas para un subconjunto seleccionado de canales de enlace descendente y poner en marcha medidas de control de congestión (24) si dicho nivel de potencia de enlace descendente estimado excede de un nivel de potencia máximo de enlace descendente permitido, en el que dichas medidas de control de congestión (24) incluyen los pasos de aplicar el número de solicitudes de potencia rechazadas para el presente y/o un número de intervalos de tiempo precedentes en un criterio o en una combinación de criterios de congestión definibles por parte del operador (241), determinando (242) una congestión para el intervalo de tiempo presente si se cumple un criterio de congestión o más, y, si el número de congestiones determinadas subsiguientemente o el número de congestiones dentro de varios intervalos de tiempo exceden un valor umbral t2 (245) dado, seleccionando (246) un subconjunto de canales de enlace descendente para un número de equipos de usuario y resolver la congestión desconectando (247) los canales de enlace descendente de dicho subconjunto seleccionado.
Description
Método para la asignación de potencia para
enlace descendiente en un sistema de comunicaciones de acceso
múltiple con división de código.
La presente invención versa grosso modo
acerca de métodos en los sistemas de telecomunicaciones, más en
particular acerca de métodos para la asignación de potencia para el
enlace descendente y el control de la estación base de un sistema
de comunicaciones de acceso múltiple con división de código (code
división múltiple access, CDMA).
En los sistemas de comunicaciones de acceso
múltiple con división de código (CDMA), una pluralidad de estaciones
base abarca cada una cada zona geográfica y proporciona servicios
de comunicaciones a los usuarios dentro de dichas zonas. Es
característico de los sistemas CDMA que se comparta el medio de
transmisión común entre distintos usuarios asignando secuencias de
códigos únicas y específicas a los canales de enlace ascendente y
de enlace descendente entre la estación base y el equipo de usuario.
Los transmisores utilizan estas secuencias de códigos para
transformar las señales en señales de ancho de banda de espectro
disperso. En las unidades receptoras, la estación base o el equipo
de usuario, dichas señales de banda ancha se vuelven a transformar
desde un transmisor específico al ancho de banda original utilizando
la misma secuencia de códigos que el transmisor mientras que las
señales marcadas con distintos códigos seguirán siendo señales de
banda ancha y, por lo tanto, el receptor las interpreta como parte
del ruido de fondo.
Un aspecto específico de la técnica de acceso
múltiple en CDMA tiene que ver con el hecho de que todos los
usuarios pueden transmitir potencialmente señales de banda ancha al
mismo tiempo y utilizar el mismo ancho de banda. Por lo tanto, un
factor limitante en los sistemas basados en CDMA es una relación
decreciente de señal/ruido en los canales de comunicaciones debida
a un creciente nivel de interferencia causado por otros
transmisores. Dicho nivel de interferencia de señal por celda es
debido a los transmisores que hay dentro de dicha celda, al igual
que a los transmisores de las celdas colindantes. A raíz de esto es
evidente que resulta crucial el control de la potencia, tanto de
las señales de enlace ascendente como de las señales de enlace
descendente, para conseguir una capacidad maximizada del sistema y
una alta calidad de los servicios. Esto implica que en las señales
de enlace ascendente se debe controlar la transmisión de potencia
del equipo de usuario, por ejemplo, para evitar que los usuarios
cerca de su estación base servidora dominen a otros usuarios que
estén a más distancia, y para permitir un número optimizado de
usuarios dentro de las limitaciones del nivel de interferencia
aceptables. Para las señales de enlace descendente se requiere un
control de potencia, o sea, para minimizar la interferencia de las
otras celdas y, en consecuencia, para compensar la interferencia
desde otras celdas. Por este medio, una estación base puede servir a
usuarios preferiblemente en cualquier ubicación dentro de la celda
y sin una contribución demasiado fuerte al nivel de interferencia de
las celdas colindantes. Aún otro aspecto importante para el control
de la potencia de enlace descendente tiene que ver con el hecho de
que incrementar los valores de potencia conlleva una dispersión del
espectro de la señal. Por lo tanto, para evitar una dispersión del
espectro de la señal de enlace descendente total más allá del
intervalo de frecuencia permitido, que está reservado para las
señales de enlace descendente de un sistema de comunicaciones
basado en CDMA, la potencia total del enlace descendente asignada
para una estación base debe estar limitada a un nivel de potencia
máximo. Esto se puede conseguir, por ejemplo, por medio de un
recorte digital de la potencia. Sin embargo, una desventaja de esta
solución es que todos los usuarios se ven afectados por igual.
Por lo tanto la potencia de transmisión de
enlace descendente de una estación base es un recurso limitado que
necesita de métodos para asignar niveles de potencia apropiados a
los distintos canales de enlace descendente, de tal forma que la
potencia asignada total permanezca por debajo de dicho nivel de
potencia máximo. Una solución para dicho control de potencia de
enlace descendente tiene que ver con una asignación fija de la
potencia máxima de enlace descendente por usuario, de tal forma que
la suma de los niveles de potencia asignados permanezca por debajo
de dicho umbral máximo. Esto minimiza el riesgo de que se exceda
dicho máximo nivel de potencia, pero tiene como resultado una pobre
capacidad del sistema debido a la falta de flexibilidad.
El documento WO 97/47094 A1 revela un método y
un aparato para controlar la potencia en un sistema de
comunicaciones CDMA en el que la potencia del canal de transmisión
de enlace directo transmitido desde una estación base está
controlada de tal manera que el nivel de potencia sea el mínimo
necesario, y de tal manera que la transmisión en dicho canal se
termine si no se encuentra ubicada ninguna unidad remota dentro de
la zona de cobertura de la estación base. La estación base también
monitoriza un canal de acceso.
Es un objeto de la presente invención
proporcionar un método para la asignación de la potencia y la
administración de los recursos de potencia para canales de enlace
descendente en una estación base de un sistema de comunicaciones de
enlace descendente limitado en potencia, en particular un método
para resolver congestiones debidas a demasiadas peticiones de
potencia para los canales de enlace descendente y para la admisión
de nuevos equipos de usuario sin degradar la calidad del servicio a
otros equipos de usuario.
Aún otro objeto de la presente invención es un
método que consigue un sistema de comunicaciones de enlace
descendente limitado en potencia que se puede optimizar por medio de
la aplicación de uno o más criterios con respecto a los equipos de
usuario soportados y/o a la calidad del servicio proporcionado.
En resumen, estos y otros objetos de la presente
invención se consiguen con un método que utiliza instrucciones que
se envían periódicamente a la estación base desde cada uno de sus
equipos de usuario e indican una petición para un incremento o
decremento de la potencia de transmisión de sus canales de enlace
descendente asignados en conformidad con un control total de
potencia de corto y largo alcance de enlace descendente. El control
total de potencia de corto alcance del enlace descendente se realiza
acumulando dichas instrucciones durante un periodo de tiempo y o
bien aceptando o rechazando dichas peticiones de potencia para todos
o para un subconjunto seleccionado, de manera apropiada, de equipos
de usuarios. El control total de potencia de largo alcance de
enlace descendente se realiza admitiendo nuevos equipos de usuario o
desconectando un subconjunto seleccionado de equipos de usuario en
base a una evaluación de un número de peticiones de potencia
rechazadas para cierto periodo de tiempo.
Como una primera ventaja, la presente invención
permite que una estación base controle y restrinja la potencia
total de enlace descendente asignada a un nivel máximo de potencia
permitido de transmisión de enlace descendente.
Es otra ventaja de la presente invención que
dichas restricciones se realicen solo para subconjuntos apropiados
de canales de enlace descendente, que se puedan seleccionar en
conformidad con uno o más criterios de selección.
Aún otra ventaja de la presente invención es que
dichos criterios de selección se pueden definir en conformidad con
las necesidades específicas de un operador del sistema.
Es aún otra ventaja de la presente invención que
el control de la potencia de enlace descendente sea posible en
particular para los equipos de usuario que requieran un servicio de
aplicación en tiempo real.
Otros objetos, ventajas y características
novedosos de la invención serán evidentes a partir de la siguiente
descripción detallada de la invención, cuando se considere en
conjunto con los dibujos y reivindicaciones adjuntos.
Para una mejor comprensión, se hace referencia a
los siguientes dibujos y ejemplos de realización preferidos de la
invención.
La figura 1 muestra una visión general de un
sistema de comunicaciones basado en CDMA en el que se puede aplicar
el método en conformidad con la presente invención.
La figura 2a muestra los pasos principales del
método en conformidad con la presente invención.
La figura 2b se refiere a las medidas de control
de potencia de enlace descendente en conformidad con la presente
invención.
La figura 2c se refiere a las medidas de control
de congestión en conformidad con la presente invención.
La figura 2d se refiere a las medidas de control
de admisión en conformidad con la presente invención.
La figura 3 muestra en un ejemplo un número de
equipos de usuario, cada uno de los cuales está descrito por una o
más características.
La figura 1 muestra una visión general de un
sistema de comunicaciones de radio basado en CDMA dividido en una
pluralidad de celdas, cada una de las cuales está equipada con una
estación base 12 para proporcionar servicios de comunicaciones para
equipos de usuario y desde los mismos 13a-13d dentro
de la zona de cobertura de la estación base 12. Dichos equipos de
usuario 13a-13d se pueden describir en conformidad
con distintos aspectos, por lo que la potencia de transmisión que
se debe asignar a sus canales de enlace ascendente y de enlace
descendente depende de estos aspectos, al menos en parte. Estos
aspectos tienen que ver, por ejemplo, con los parámetros
medioambientales que se deben tomar en consideración con respecto a
las condiciones de propagación de la señal de radio, por ejemplo,
características del terreno en general y distintos tipos de
obstáculos, por ejemplo árboles 15 o edificios 16, que influyen en
el canal de radio. Debido a una movilidad incrementada de ciertos
usuarios 13b, dichos parámetros medioambientales pueden cambiar
rápidamente, de tal forma que la potencia de transmisión deba ser
ajustada igual de rápidamente. Se dan otros impactos como
consecuencia del nivel total de interferencia de la señal debida al
ruido medioambiental o a transmisiones de otros usuarios dentro de
la celda. Además, especialmente en los bordes de la celda, un equipo
de usuario 13d también puede verse influido por la interferencia de
señal de, por ejemplo, las estaciones base 17a, 17b o usuarios 18 en
celdas colindantes, mientras que puede empeorar la calidad del
canal de enlace descendente de la estación base servidora.
\newpage
Aún otro aspecto tiene que ver con el tipo de
servicio de comunicaciones que solicita el equipo de usuario.
Dichos servicios se pueden subdividir en dos clases: una clase de
servicios soporta aplicaciones de calidad de transmisión mínima
garantizada para distintos tipos de comunicaciones de datos, por
ejemplo, correo electrónico o una conexión a internet. Para esos
servicios no se necesitan solicitudes críticas con respecto al
tiempo de entrega ni, por lo tanto, tasa crítica de transmisión de
bits de una conexión para dicho servicio. Otra clase de servicio
pretende dar soporte a aplicaciones en tiempo real, o sea, servicios
que son sensibles a los retrasos, por ejemplo, las conexiones de
voz o las conexiones de comunicaciones de datos, por ejemplo, el
vídeo.
La presente invención versa acerca de un método
en un sistema de potencia limitada de enlace descendente para
asignar una potencia a los canales de enlace descendente para
equipos de usuario que necesiten y soliciten distintas cantidades
de potencia de transmisión, dependiendo de dichos aspectos entre
otros.
Las figuras 2a-2d muestran un
diagrama de flujo que representa los distintos pasos que se
corresponden con el método en conformidad con la presente
invención. La figura 2a muestra una descripción general de los pasos
principales de dicho método, mientras que la figura 2b hace
referencia en particular a los medios de control y eventual
restricción del total de potencia asignada para el enlace
descendente de una estación base. La figura 2c hace referencia en
particular a los medios para el control de la congestión para el
total del tráfico a todos los equipos de usuario que tengan un
canal de enlace descendente asignado desde una estación base, y la
figura 2d hace referencia a los medios de control de admisión para
los equipos de usuario nuevos que pretendan conectarse a la
estación base. En conformidad con la presente invención dicho método
se lleva a cabo de manera central en la estación base mediante el
análisis y la evaluación de las instrucciones de solicitudes de
potencia generadas de manera descentralizada con respecto a los
equipos de usuario que tienen una conexión de comunicación
establecida con dicha estación base.
La presente invención hace referencia a un
método en un sistema de comunicaciones basado en CDMA en el que la
comunicación bidireccional entre los equipos de usuario y la
estación base se lleva a cabo por separado por medio de canales
dedicados (dedicated channels, DCH) para el enlace ascendente
y el enlace descendente de cada uno de dichos equipos de usuario.
Con respecto a la vía de enlace ascendente, hay definidos dos tipos
de canales: el canal físico de datos de enlace ascendente dedicado
(dedicated physical data channel, DPDCH), que lleva los
datos dedicados de la 2ª capa, y el canal físico de control de
enlace ascendente dedicado (dedicated physical control
channel, DPCCH), que lleva la información de control de enlace
ascendente de la 1ª capa. La transmisión por dichos canales
dedicados está subdividida en tramas de radio, teniendo cada una de
ellas una longitud dada e incluyendo cada una de ellas un número de
ventanas temporales. Dicha información de control para cada uno de
los equipos de usuario a la estación base se transmite una vez por
ventana temporal e incluye, por ejemplo, una instrucción que indica
una petición para un incremento o decremento de la potencia de
transmisión, en lo que a paso se refiere, del enlace descendente.
En lo sucesivo,, a esta instrucción nos referiremos como la
instrucción de Control de potencia de transmisión (Transmit Power
Control, TPC) para el canal de enlace descendente. Estas
instrucciones TPC para los canales de enlace descendente se envían
desde los equipos de usuario porque la potencia necesaria de enlace
descendente depende principalmente de condiciones que no conoce la
estación base, por ejemplo, la posición dentro de la celda, pero
también el entorno geográfico. Sin embargo, dentro del ámbito de la
presente invención, es suficiente presumir que los equipos de
usuario envían dentro de intervalos de tiempo periódicos una
instrucción a la estación base, indicando dichas instrucciones una
petición para un incremento o decremento de la potencia asignada
para el canal de enlace descendente para ese equipo de usuario. En
lo sucesivo, nos referiremos a estos intervalos de tiempo como
ventanas temporales.
La figura 2a ilustra los pasos del método en
conformidad con la presente invención, por ejemplo, para una trama
de radio arbitraria que incluye un número de ventanas temporales que
comienzan en puntos de tiempo periódicos t_{k}. Aquí, dicho
método se lleva a cabo dentro de cada uno de las ventanas
temporales, por ejemplo, en esos puntos comunes de tiempo t_{k+1}
cuando todos las instrucciones TPC han sido recibidas para esa
ventana temporal k de los distintos equipos de usuario que tienen
un canal de enlace descendente asociado desde la estación base.
Así, en un primer paso, el bloque 21, se acumulan todas las
instrucciones TPC que han sido recibidas durante la ventana
temporal k, o sea, dentro del intervalo de tiempo [t_{k},
t_{k+1}]. En un siguiente paso, el bloque 22, se utilizan estas
instrucciones para estimar la potencia total de enlace descendente
requerida para la ventana temporal subsiguiente (k+1) y,
posiblemente, para restringir la potencia de enlace descendente
total al nivel de potencia máximo permitido del enlace descendente
P_{máx}. A continuación, en el bloque 23 se debe analizar y
evaluar el efecto del control de potencia del enlace descendente. Si
el total de la potencia asignada del enlace descendente de la
estación base debe estar limitado para dicha ventana temporal
subsiguiente (k+1), se inician las medidas de control de congestión,
en el bloque 24. Esto puede dar como resultado una decisión acerca
de si debe disminuir el número presente de equipos de usuario en la
celda. Sin embargo, si la potencia del enlace descendente de la
estación base no está limitada en ese momento, se inician las
medidas de control de admisión, en el bloque 25. Esto puede dar como
resultado una decisión de que la estación base puede aceptar al
menos un equipo de usuario adicional.
La figura 2b ilustra para una ventana temporal k
los distintos pasos del método en conformidad con la invención para
controlar la potencia total asignada del enlace descendente de una
estación base para una ventana temporal subsiguiente (k+1). Esto se
corresponde con el bloque 22 en la figura 2a. Primero, en el bloque
221, se estima el nuevo nivel de potencia de enlace descendente
P_{out} (t_{k+1}) para dicha ventana temporal (k+1) en base al
nivel de potencia actual y a las instrucciones TPC recibidas y
acumuladas durante la ventana temporal k. Cada instrucción TPC que
se envía desde un equipo de usuario en particular indica una
solicitud para un incremento o decremento de la potencia, en una
cantidad de un paso, para su canal de enlace descendente dedicado.
Los valores típicos para el valor absoluto del tamaño del paso
s_{t} es de entre 0,5 dB y 1 dB, lo que implica que la potencia
de transmisión de dicho canal de enlace descendente se incrementa o
decrementa en cierto factor de tamaño de paso K = 10^{0,1\cdot
s_{i}} con respecto a la potencia asignada previamente del enlace
descendente P_{i} para un canal de enlace descendente número i.
Por lo tanto, el número total de instrucciones TPC puede dar
posiblemente como resultado un incremento o decremento de la
potencia total asignada del enlace descendente en una ventana
temporal subsiguiente (k+1). En consecuencia, dicha potencia total
estimada asignada del enlace descendente P_{out} (t_{k+1}) se
puede expresar como
Siempre que la potencia total estimada asignada
del enlace descendente P_{out} (t_{k+1}) permanezca por debajo
de la potencia máxima permitida para el enlace descendente
P_{máx}, en el bloque 222, a cada equipo de usuario se le puede
asignar el nivel de potencia solicitado y, por lo tanto, se ajusta
la potencia del enlace descendente para cada equipo de usuario, en
conformidad con la solicitud indicada por la instrucción TPC que ha
sido enviada desde ese equipo de usuario. Sin embargo, si dicha
potencia total estimada asignada de enlace descendente P_{out}
(t_{k+1}) excede el nivel de potencia máximo permitido para el
enlace descendente P_{máx}, se deben tomar medidas para conseguir
un nivel de potencia total del enlace descendente por debajo de
dicho nivel máximo P_{máx}. Esto se consigue mediante la selección
de un subconjunto de canales de entre aquellos equipos de usuario
que soliciten un mayor nivel de potencia de enlace descendente, en
el bloque 223, y rechazando las instrucciones TPC para dicho
subconjunto seleccionado de equipos de usuario, en el bloque
224.
Se puede seleccionar de distintas formas un
subconjunto de equipos de usuario para los que se rechaza la
solicitud en conformidad con la instrucción TPC aplicando un
criterio o una secuencia de criterios apropiados seleccionados por
el operador. En un enfoque sencillo, se obtiene un subconjunto de
equipos de usuario seleccionando al azar un número lo
suficientemente elevado de canales de enlace descendente para
aquellos equipos de usuario que requieran un incremento de su
potencia de enlace descendente asignada. De manera alternativa, se
obtiene el subconjunto seleccionando de manera cíclica un
subconjunto de canales de enlace descendente para esos equipos de
usuario. Con estas medidas, dentro de ciertos periodos de tiempo
cada uno de dichos canales de enlace descendente deben aceptar un
empeoramiento de la calidad del servicio momentáneamente debido a
una solicitud rechazada para un incremento de nivel de potencia.
Desde el punto de vista de la estación base, este método de
selección es sencillo de implementar y de mantener y el método es
justo, por cuanto todos los usuarios se ven afectados de idéntica
manera. Sin embargo, dichos métodos de selección solo se centran en
el número de usuarios y desatienden otros criterios que pueden
tener una influencia sobre la potencia total asignada al enlace
descendente. Por lo tanto, a continuación, a título de ejemplo, se
describen algunos criterios de selección posibles que se aplican en
el ejemplo de realización preferido del método en conformidad con la
presente invención. Estos criterios se utilizan para restringir la
potencia total asignada de enlace descendente de una estación base
y, subsiguientemente, para un control de la congestión y de la
admisión. Sin embargo, el método en conformidad con la presente
invención no está limitado a dichos ejemplos, sino que puede ser
aplicado a otros tipos de criterios de selección.
Un primer criterio de selección posible tiene
que ver con el servicio que solicita el equipo de usuario. Cuando
se comparan, por ejemplo, dos servicios que requieren unas tasas de
transmisión de bits considerablemente diferentes y, por
consiguiente, requieren de sus canales de enlace descendente
cantidades considerablemente diferentes de potencia de enlace
descendente, es evidente que, dependiendo de su servicio, se
requiere un distinto número de usuarios para que haya cierto
decremento en el total de la potencia asignada de enlace
descendente por debajo de un umbral dado. Los servicios se pueden
subdividir, por ejemplo, en aplicaciones de tiempo real o
aplicaciones de calidad de transmisión mínima garantizada, o
explícitamente en conformidad con su tipo, por ejemplo, transmisión
por vídeo, voz o paquetes de datos. Por lo tanto, un método de
selección posible es seleccionar, de manera aleatoria o cíclica, ya
sean canales de enlace descendente de ciertas subdivisiones
preferidas o seleccionar un conjunto predefinido de canales de
enlace descendente para todo tipo de subdivisiones.
Otro criterio de selección tiene que ver con la
calidad de los canales de enlace descendente a los distintos
equipos de usuario. Dicha calidad del canal de enlace descendente se
puede conseguir por medio de la relación señal/interferencia
E_{b}/I_{0}. Una relación que está por debajo de un cierto nivel
aceptable puede indicar que un equipo de usuario se encuentra a
demasiada distancia de la estación base o dentro de un entorno
geográfico desfavorable. Consecuentemente, es probable que tales
equipos de usuario envíen instrucciones TPC que indiquen una
solicitud para un incremento de la potencia de enlace descendente
para su canal dedicado. Sin embargo, debido a que también puede
haber una relación de señal/interferencia insuficiente por un nivel
de interferencias demasiado elevado debido a un número demasiado
elevado de equipos de usuario, dicha relación para un canal de
enlace descendente específico debe ser interpretada en proporción a
la relación de señal/interferencia de los canales de enlace
descendente de los otros equipos de usuario. Por lo tanto, se
seleccionan principalmente aquellos usuarios para una restricción
de potencia de enlace descendente que tengan demasiado consumo de
potencia de enlace descendente momentáneamente, por ejemplo, debido
a una calidad de canal de enlace descendente insuficiente, y
probablemente no se pueda mejorar considerablemente la calidad de su
canal dedicado de enlace descendente mediante un incremento en la
potencia de enlace descendente, como lo indica la instrucción TPC.
Por lo tanto, es posible reducir por medio de dicho criterio de
selección la potencia total asignada de enlace descendente, a la
vez que se preserva un número optimizado de equipos de usuario con
una calidad de canal de enlace descendente aceptable dentro de la
zona de cobertura de la estación base.
Aún otro criterio de selección tiene que ver con
una priorización que se puede introducir entre los distintos
equipos de usuario, de tal forma que se lleve a cabo una selección
por medio de una prioridad definida por el operador en el perfil
del usuario. Dicho perfil puede distinguir aparte de usuarios
ordinarios, por ejemplo, entre un tipo de usuario de abono de altas
prestaciones y un tipo de usuario de bajo presupuesto. En caso de
una restricción necesaria de la potencia total asignada de enlace
descendente, aquellos usuarios que sean abonados del tipo de bajo
presupuesto se verán afectados en primer lugar, o al menos en mayor
medida. También se puede definir una priorización, por ejemplo,
para llamadas de emergencia.
Aún otro criterio de selección tiene que ver con
el hecho de que un equipo de usuario puede tener canales
establecidos a distintas estaciones base, por ejemplo, por medio de
un paso automático "blando". En estos casos, un rechazo para
un incremento de potencia para el canal de enlace descendente para
dicho usuario no perjudicará la calidad del servicio, siempre que
ese usuario tenga un mejor canal de enlace descendente que otra
estación base.
La figura 3 describe por medio de un ejemplo
cómo se pueden aplicar dichos criterios de selección para restringir
la potencia total asignada de enlace descendente o para resolver una
congestión. Todos los equipos de usuario
{UE_{1}, ..., UE_{M}} están descritos, por ejemplo, en una matriz de características C_{j} (i) en la que cada una de las filas representa un equipo de usuario UE_{i} (i \in {1, ..., M}) y cada una de las columnas representa un criterio de selección C_{j} (j \in {1, ..., N}). El contenido de dicha matriz indica si un cierto criterio C_{j} (i) para un equipo de usuario UE_{i} es correcto, por ejemplo, C_{j} (i) = 1, o falso, por ejemplo, C_{j} (i) = 0. Con respecto al control de la potencia de enlace descendente, la matriz se puede aplicar para derivar un subconjunto apropiado S de equipos de usuario para el que se rechazará un incremento de potencia de enlace descendente. Entonces, con respecto al control de congestión, la matriz se puede aplicar para evaluar dichos rechazos. Por lo tanto, es evidente que la elección y la sucesión de dichos criterios son definibles en conformidad con las necesidades específicas de un operador de red. Por lo tanto, la red se puede optimizar de acuerdo a una diversidad de aspectos, por ejemplo, el número de equipos de usuario que tienen un canal de enlace descendente asignado desde una estación base, o la calidad del servicio ofrecido a la mayoría de los usuarios dentro de la zona de cobertura.
{UE_{1}, ..., UE_{M}} están descritos, por ejemplo, en una matriz de características C_{j} (i) en la que cada una de las filas representa un equipo de usuario UE_{i} (i \in {1, ..., M}) y cada una de las columnas representa un criterio de selección C_{j} (j \in {1, ..., N}). El contenido de dicha matriz indica si un cierto criterio C_{j} (i) para un equipo de usuario UE_{i} es correcto, por ejemplo, C_{j} (i) = 1, o falso, por ejemplo, C_{j} (i) = 0. Con respecto al control de la potencia de enlace descendente, la matriz se puede aplicar para derivar un subconjunto apropiado S de equipos de usuario para el que se rechazará un incremento de potencia de enlace descendente. Entonces, con respecto al control de congestión, la matriz se puede aplicar para evaluar dichos rechazos. Por lo tanto, es evidente que la elección y la sucesión de dichos criterios son definibles en conformidad con las necesidades específicas de un operador de red. Por lo tanto, la red se puede optimizar de acuerdo a una diversidad de aspectos, por ejemplo, el número de equipos de usuario que tienen un canal de enlace descendente asignado desde una estación base, o la calidad del servicio ofrecido a la mayoría de los usuarios dentro de la zona de cobertura.
Se deriva un conjunto S de equipos de usuario
para el que se rechazará un incremento de potencia de enlace
descendente combinando de manera lógica dichos criterios, o una
selección de los mismos, en cierto orden. Esto se lleva a cabo en
conformidad con las necesidades del operador. En el ejemplo en
conformidad con la figura 3, se aplican los siguientes criterios:
usuario de bajo presupuesto (C_{1}), consumo alto de potencia
(C_{2}), servicio de calidad de transmisión mínima garantizada
(C_{3}), servicio telefónico (C_{4}), y tipo de abono de altas
prestaciones (C_{5}). El número de usuarios seleccionados se
evalúa con respecto a la cantidad total de potencia que se
corresponde con un decremento de potencia en un paso de potencia
para los canales seleccionados de enlace descendente. En un primer
paso, se seleccionan aquellos equipos de usuario que vayan a ser
rechazados para un incremento de potencia de enlace descendente que
cumplen el primer criterio de selección C_{1}. Si este número es
demasiado alto, dicho número se puede reducir por medio de la
selección de los equipos de usuario que cumplan varios criterios.
Esta reducción se continúa hasta que haya seleccionados un número
apropiado de equipos de usuario. Por lo tanto, mediante la
aplicación de los criterios C_{1} y C_{2}, el subconjunto
seleccionado S = {UE_{2}} solo contiene un equipo de usuario para
una restricción de potencia de enlace descendente. Asimismo, si el
número de equipos de usuario seleccionado es demasiado bajo, dicho
número se puede incrementar mediante la selección de aquellos
equipos que cumplan al menos uno de varios criterios. Por lo tanto,
mediante la aplicación de los criterios C_{1} o C_{3}, se
selecciona el subconjunto S = {UE_{1}, UE_{2}, UE_{3}} para
una restricción de potencia de enlace descendente. De manera
alternativa, si el número de equipos de usuario seleccionados es
demasiado alto, se puede obtener un subconjunto apropiado mediante
la selección aleatoria o cíclica de entre estos equipos de usuario.
Los equipos de usuario seleccionados se marcan en una rejilla
horaria que contiene entradas de estado para cada equipo de usuario
y para cada intervalo de tiempo. Para el ejemplo mencionado
anteriormente, UE_{1}, UE_{2} y UE_{3} se marcan con un 0,
que indica que sus solicitudes para un incremento de potencia de
enlace descendente han sido rechazadas. Para otros equipos de
usuario, por ejemplo, UE_{4}, puede estar indicada la instrucción
TPC. Esta rejilla horaria se utiliza luego como base para las
medidas de control de la congestión y la admisión.
Para reducir los requerimientos del
almacenamiento de datos y de la capacidad de cálculo para mantener
dicha rejilla horaria, se puede llevar a cabo un análisis
estadístico suficiente mediante la obtención de un valor medio del
número de instrucciones TPC rechazadas cuando se considera un número
de intervalos de tiempo:
Aquí, el número medio de instrucciones TPC
rechazadas \overline{N}_{0}(t_{k}), como se ha
calculado para el intervalo de ventana temporal (t_{k},
t_{k+1}), se expresa por medio de un término ponderado que
representa el valor estimado previo de dicho número estimado del
intervalo de tiempo precedente y un término
N_{0}(t_{k}), que representa el número de instrucciones
TPC rechazadas dentro del intervalo de tiempo actual (t_{k},
t_{k+1}).
Mediante el control de la potencia de enlace
descendente, como se ha descrito anteriormente, se garantiza que el
total de la potencia asignada de enlace descendente de la estación
base permanezca por debajo de la potencia máxima permitida de
enlace descendente, P_{máx}. Sin embargo, en un siguiente paso se
deben analizar las consecuencias del control de la potencia de
enlace descendente. Una restricción de la potencia total asignada
de enlace descendente puede depender posiblemente de una congestión
en la red que vaya a ser resuelta. Aquí, una congestión implica que
la potencia total asignada de enlace descendente P_{out} no es
suficiente para mantener a un nivel suficiente todos los canales de
enlace descendente asignados. Por otra parte, un sistema que en la
actualidad no está limitado en potencia de enlace descendente puede
indicar que se pueden admitir usuarios adicionales para entrar en
el sistema.
La figura 2c hace referencia a unas medidas de
control de congestión en conformidad con el método de la presente
invención. Esto se corresponde con el bloque 24 en la figura 2a.
Dichas medidas se aplican para determinar y resolver una congestión
para equipos de usuario a los que la estación base ha asignado un
canal de enlace descendente. Se determina una congestión mediante
el análisis de un número de criterios de congestión, en el bloque
241, para los equipos de usuario para los que se haya rechazado un
incremento de potencia asignada de enlace descendente. Dichos
criterios de congestión aplican los criterios de selección como se
ha descrito anteriormente y definen los valores de umbral superior
para el número de equipos de usuario dentro de dicho subconjunto
que cumple dicho criterio. Se determina una congestión para la
ventana temporal momentáneo, en el bloque 242, si se cumple un
criterio o varios criterios de congestión. En el ejemplo en
conformidad con la figura 3, un criterio de control de congestión
posible podría ser, por ejemplo, determinar que ninguno de los
equipos de usuario en el subconjunto seleccionado S debe cumplir el
criterio C_{5}, o sea, un usuario de que tenga un abono de tipo
de altas prestaciones. En el ejemplo, este criterio se salta porque
el equipo de usuario seleccionado UE_{3} es un usuario que tiene
un abono de tipo de altas prestaciones. Por lo tanto, en este
ejemplo una congestión se determina para la presente ventana
temporal.
Si se han determinado las congestiones para una
sucesión de ventanas temporales lo suficientemente grande, el
método en conformidad con la presente invención proporciona medidas
apropiadas para resolver estas congestiones. Se puede observar el
número de congestiones subsiguientes, por ejemplo, mediante un
contador de congestión de ventana temporal \tau. Si dicho
contador excede un primer valor umbral \tau_{1}, en el bloque
243, el método en conformidad con el ejemplo de realización
preferido de la invención pone en marcha las medidas preliminares
de control de congestión, en el bloque 244. Si dicho contador excede
un segundo valor umbral \tau_{2} (\tau_{2} >
\tau_{1}), en el bloque 245, se ponen en marcha las medidas de
control apropiadas para resolver la congestión. Como alternativa,
que no está mostrada de manera explícita en la figura, en vez de
definir \tau como el número de ventanas temporales sucesivas que
tienen una congestión, \tau también se puede definir como el
número de ventanas temporales dentro de un cierto periodo de
tiempo.
Las medidas preliminares de control de
congestión, en el bloque 244, preparan a la estación base para
resolver una congestión. Mediante la definición del valor umbral
\tau_{1}, que indica el número de ventanas temporales que
tienen congestiones determinadas, se evita que las congestiones
transitorias fuercen al sistema sin causa para los recursos
asignados para una resolución de la congestión. Son ejemplos de
medidas de control de congestión preliminares seguirle la pista a
cada uno de los distintos equipos de usuario, por ejemplo, por medio
del almacenamiento de los rechazos de instrucciones TPC recibidas
para un incremento de potencia de enlace descendente, recogiendo
parámetros de canal de radio, o mediante el contacto de las
estaciones base colindantes para obtener así información acerca de
su carga del sistema y acerca de si algunos de sus equipos de
usuario de la estación base también tienen una conexión establecida
con una estación base colindante.
Si el número de congestiones excede del segundo
valor umbral \tau_{2}, se deben iniciar las medidas apropiadas
para resolver la congestión. Esto se lleva a cabo, por ejemplo,
mediante la aplicación de criterios de selección, como se han
descrito anteriormente, seleccionando un número de equipos de
usuario, en el bloque 246, y desconectando la conexión con la
estación base de estos equipos de usuario seleccionados, en el
bloque 247. En un ejemplo de realización preferido, se seleccionan
los equipos de usuario que además tengan una conexión establecida
con otra estación base. Sin embargo, son aplicables también otros
criterios de selección. Finalmente, cuando se ha resuelto una
situación de congestión, las medidas de congestión preliminares se
desactivan, en el bloque 248. El contador de congestiones se
reinicia en un valor de inicio si se ha resuelto la congestión o si
el número de congestiones no excede del valor umbral
\tau_{2}.
La figura 2d hace referencia a las medidas de
control de admisión en conformidad con el método de la presente
invención. Esto se corresponde con el bloque 25 en la figura 2a. Si
la estación base en ese momento no tiene limitada la potencia de
enlace descendente, esto puede indicar que la estación base es capaz
de dar servicio a otros equipos de usuario adicionales. Sin
embargo, se debe considerar atentamente esta aceptación para evitar
que un nuevo equipo cause de manera inmediata una congestión. Por lo
tanto, para una admisión de un equipo de usuario, en el bloque 251,
se requiere que la estación base no tenga limitada la potencia de
enlace descendente, al menos en ese intervalo de tiempo presente,
o, de manera alternativa, para un cierto número de intervalos de
tiempo precedentes. Además, se requiere que la potencia total
asignada de enlace descendente para el intervalo de tiempo presente
esté por debajo de un cierto nivel umbral de admisión P_{adm}, en
el bloque 252, que está definido por un cierto margen por debajo
del nivel máximo de potencia permitido de enlace descendente. Dicho
margen debería ser seleccionado lo suficientemente amplio como para
que pueda soportar al menos un equipo de usuario adicional. Por lo
tanto, es evidente que el tamaño del margen se puede definir por
parte del operador dependiendo de la cantidad de potencia que esté
dispuesto a asignar el operador como el mínimo para un equipo de
usuario nuevo. Además, dicho margen se puede ajustar, por ejemplo,
con respecto al rendimiento del sistema.
Claims (7)
1. Un método para asignar y controlar la
potencia de enlace descendente en un sistema de telecomunicaciones
que comprenda
una pluralidad de estaciones base (12), cada una
de las cuales proporciona servicios de comunicaciones por medio de
canales de enlace descendente que requieren ciertas porciones de
potencia asignada de enlace descendente,
una pluralidad de equipos de usuario (13a, 13b,
13c, 13d), cada uno de los cuales ocupa un canal de enlace
descendente de al menos una estación base (12) para su uso de dichos
servicios de comunicaciones, y cada uno de los cuales envía dentro
de intervalos de tiempo periódicos comunes solicitudes de potencia a
dicha estación base (12) para ajustar la potencia de transmisión de
su canal de enlace descendente ocupado,
caracterizado porque
lleva a cabo para cada estación base (12) dentro
de dichos intervalos de tiempo los pasos de
acumular (21) en un primer intervalo de tiempo
dichas solicitudes de potencia recibidas para cada uno de los
canales de enlace descendente ocupados,
estimar (221) para el intervalo de tiempo
subsiguiente el nivel de la potencia total asignada de enlace
descendente para la estación base en base a dichas solicitudes de
potencia recibidas para cada uno de los canales de enlace
descendente ocupados,
aceptar (23) dichas solicitudes de potencia
recibidas para todos los canales de enlace descendente y poner en
marcha medidas de control de admisión (25) si dicho nivel de
potencia de enlace descendente estimado está por debajo del nivel
de potencia máximo permitido, en el que dichas medidas de control de
admisión (25) incluyen el paso de aceptar (251) un nuevo equipo de
usuario para la estación base si el nivel de potencia de enlace
descendente estimado está por debajo de un nivel de potencia de
admisión definible por el operador (252),
rechazar (23) dichas solicitudes de potencia
recibidas para un subconjunto seleccionado de canales de enlace
descendente y poner en marcha medidas de control de congestión (24)
si dicho nivel de potencia de enlace descendente estimado excede de
un nivel de potencia máximo de enlace descendente permitido, en el
que dichas medidas de control de congestión (24) incluyen los pasos
de aplicar el número de solicitudes de potencia rechazadas para el
presente y/o un número de intervalos de tiempo precedentes en un
criterio o en una combinación de criterios de congestión definibles
por parte del operador (241), determinando (242) una congestión para
el intervalo de tiempo presente si se cumple un criterio de
congestión o más, y, si el número de congestiones determinadas
subsiguientemente o el número de congestiones dentro de varios
intervalos de tiempo exceden un valor umbral \tau_{2} (245)
dado, seleccionando (246) un subconjunto de canales de enlace
descendente para un número de equipos de usuario y resolver la
congestión desconectando (247) los canales de enlace descendente de
dicho subconjunto seleccionado.
2. Un método, en conformidad con la
reivindicación 1, que comprende además el paso de poner en marcha
(244) las medidas de congestión preliminares si el número de
congestiones subsiguientes o el número de congestiones dentro de un
intervalo de tiempo dado excede un primer valor umbral \tau_{1}
< \tau_{2} (243).
3. Un método, en conformidad con la
reivindicación 1, que comprende además el paso de seleccionar (223,
246) un subconjunto de canales de enlace descendente para un número
de equipos de usuario aplicando un criterio o una combinación de
criterios de selección definibles por el operador.
4. Un método, en conformidad con la
reivindicación 3, que comprende además el paso de aplicar el tipo de
servicio que se solicita desde el equipo de usuario como un
criterio de selección y/o de congestión.
5. Un método, en conformidad con la
reivindicación 3, que comprende además el paso de aplicar la
relación de señal/interferencia de los canales de enlace descendente
como un criterio de selección y/o congestión.
6. Un método, en conformidad con la
reivindicación 3, que comprende además el paso de aplicar una
prioridad definible por el operador de un equipo de usuario como un
criterio de selección y/o congestión.
7. Un método, en conformidad con la
reivindicación 3, que comprende además el paso de aplicar el número
de canales de enlace descendente que están asignados a un equipo de
usuario desde distintas estaciones base como un criterio de
selección.
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