ES2294132T3 - Asignacion de recursos en sistemas celulares. - Google Patents
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Abstract
Un sistema de comunicación celular (10) que comprende: medios (44) para utilizar tramas (20) de recursos de comunicación (22) en el dominio del tiempo y / o frecuencia, en comunicación hacia y desde unidades móviles; medios (54) para dividir dichos recursos de comunicación (22) dentro de cada una de dichas tramas (20) en por lo menos tres regiones (24, 26, 28); siendo una primera región, una región híbrida (24) en la cual los recursos de comunicación son asignables individualmente para comunicación de enlace ascendente o de enlace descendente; siendo una segunda región, una región dedicada (26) en la cual todos los recursos de comunicación son dedicados en el sistema total para comunicación de enlace descendente; y siendo una tercera región, una región dedicada (28) en la cual todos los recursos de comunicación son dedicados en el sistema total para comunicación de enlace ascendente, caracterizado porque dicha primera región (24) tiene una mayor reutilización que dicha segunda (26) y dichatercera (28) región; y por medios (40) para asignar individualmente dichos recursos de comunicación de dicha primera región (24) para comunicación de enlace ascendente o de enlace descendente sobre una base célula - a - célula; por medio del cual se permite que la asignación en una célula sea independiente de cualquier situación de interferencia relativa a otras células.
Description
Asignación de recursos en sistemas
celulares.
La presente invención se refiere de forma
general a métodos y dispositivos para uso en sistemas de
comunicación celular y, en particular, a métodos y dispositivos
para asignación de recursos de comunicación dentro de tales
sistemas.
En los próximos sistemas de telefonía móvil de
tercera generación, una gran parte de la carga de las redes se
espera que sea tráfico de datos ocasionado por, por ejemplo,
transferencia de archivos, navegación en la web, etc. Además, una
gran parte del tráfico se espera que aparezca en la dirección de
enlace descendente y, de este modo, debe gestionarse un cierto
grado de asimetría de tráfico en las redes. La asimetría puede ser
diferente en diferentes regiones y también puede variar a lo largo
del tiempo.
Entre los sistemas de telefonía móvil de tercera
generación, se afirma que UTRA-TDD soporta
eficientemente el tráfico asimétrico. Sin embargo, el soporte de
diferentes grados de tráfico asimétrico en diferentes células
introducirá más interferencia en el sistema. De este modo, con el
fin de conseguir un equilibrio aceptable entre los requerimientos
fijados por las demandas de tráfico y la interferencia, debe
incluirse algo de flexibilidad en la gestión de los recursos de
radio.
En un futuro cercano se espera que aumente
significativamente el tráfico de datos en las redes móviles. La
carga en las redes, según la argumentación anterior, es posible que
sea asimétrica, como se describió anteriormente, y el grado de
asimetría variará con el tiempo y la posición dentro del sistema
celular.
De este modo, se apreciaría un sistema de
comunicación celular que pueda asignar una cantidad diferente de
recursos para transmisiones de enlace ascendente y enlace
descendente, especialmente si cada célula puede asignar recursos
independientemente para transmisiones de enlace ascendente y enlace
descendente según la demanda de tráfico en cada célula
individual.
En un sistema con asignaciones fijas de enlace
ascendente y enlace descendente no hay forma de adaptar la
asignación de recurso de comunicación a la demanda de tráfico de la
célula específica. Por otra parte, en un sistema en el que los
recursos de enlace ascendente y enlace descendente pueden ser
intercambiados libremente, es posible, en principio, adaptar la
asignación de recursos a la demanda de tráfico en cada célula. Un
ejemplo de un sistema como tal es UTRA-TDD, en el
cual puede llevarse a cabo la asignación del recurso de comunicación
(en este caso, la ranura de tiempo) sobre una base celular.
Para una situación de tráfico uniforme, es
decir, una situación en la que la asimetría enlace ascendente/enlace
descendente es la misma para esencialmente el sistema entero, una
asignación de recursos común para todas las células, es decir,
asignación de recursos global, funciona bien. Sin embargo, para
distribuciones de tráfico no uniforme, una asignación de recursos
global funciona pobremente dado que a menudo produce bloqueo. Por
otra parte, si la asignación de recursos fuera llevada a cabo
totalmente independiente por cada célula, y de este modo se
adaptase a las demandas de cada célula, se minimizaría el bloqueo.
Sin embargo, esta asignación de recursos independiente
célula - a - célula podría, en cambio, tener el inconveniente de causar interferencias incrementadas e impredecibles en términos de interferencias base - a - base y móvil - a - móvil.
célula - a - célula podría, en cambio, tener el inconveniente de causar interferencias incrementadas e impredecibles en términos de interferencias base - a - base y móvil - a - móvil.
En la solicitud de patente internacional WO
00/011888 se describe un sistema en el cual los campos de enlace
descendente y enlace ascendente en cada célula están divididos en
diferentes regiones, basado en la interferencia esperada en cada
región. Una región está dedicada a tráfico de enlace ascendente, una
está dedicada a tráfico de enlace descendente y sólo una región
híbrida tiene un patrón de asignación que puede ser cambiado de vez
en cuando. Los usuarios son asignados a las diferentes regiones
según la calidad de la conexión. Los usuarios con buena calidad son
asignados a una región con interferencia relativamente alta, y
viceversa. La asignación de enlaces malos a las regiones dedicadas
mientras los enlaces buenos son asignados a la región híbrida reduce
posibles interferencias.
Un problema con el sistema descrito en el
documento WO 00/011888 es que tienen que llevarse a cabo mediciones
continuas todo el tiempo cuando tiene lugar la asignación de
recursos de comunicación a diferentes usuarios. Una evaluación como
tal de la calidad del enlace requiere tanto tiempo como recursos
computacionales. Dado que los usuarios se pueden mover dentro de la
célula, las condiciones para los enlaces pueden cambiar en el
tiempo y se llevan a cabo frecuentes reasignaciones. Se alcanza una
alta flexibilidad, pero al precio de un gran esfuerzo de medición y
una alta potencia computacional requerida.
En la patente norteamericana US 5.594.720 se
describe un sistema de comunicación celular en el cual una trama de
ranuras está dividida en dos o tres regiones. Cuando se utilizan
tres regiones, dos regiones se dedican al tráfico de enlace
ascendente y enlace descendente, respectivamente, y la tercera
región es una región híbrida en la cual la asignación puede variar.
El sistema descrito está basado en antenas direccionales, y el
patrón geométrico de estas antenas es utilizado para minimizar
cualquier interferencia cocanal.
Un problema con el sistema descrito en el
documento US 5.594.720 es que, con el fin de cambiar el patrón de
asignación en la región híbrida, se requiere información acerca de
las estructuras de célula. De este modo, un cambio de asignación en
la región híbrida tiene que ser llevado a cabo en cooperación con
las células vecinas, lo cual significa que tal control tiene que
ser llevado a cabo en un nivel alto del sistema. Esto da como
resultado una considerable actividad de suministro de datos y
señalización. La posible flexibilidad se reducirá
significativamente en un sistema como tal. Además, esta solución
sólo es operable en sistemas que utilizan antenas direccionales. No
se indican soluciones generales para antenas omnidireccionales.
La patente norteamericana US 6.137.787 describe
un método y un aparato para asignar recursos de comunicación para
al menos un sitio de comunicación en un sistema de comunicación TD
que tiene múltiples patrones de reutilización en el dominio del
tiempo. Una primera pluralidad de sitios de comunicación se comunica
utilizando una primera porción de una trama de tiempo
correspondiente a un primer patrón de reutilización. Una segunda
pluralidad de sitios de comunicación se comunica utilizando una
segunda porción de dicha trama de tiempo correspondiente a un
segundo patrón de reutilización.
La solicitud de patente internacional publicada
WO 97/49258 describe un método para incrementar la capacidad de un
sistema de radiotelefonía celular, en el cuan una célula es un
miembro de más de un grupo de reutilización. Se evalúa el riesgo de
interferencia potencial debido a cada suscriptor llamante. El
suscriptor es asignado a un grupo de reutilización apropiado en el
cual este no provocará interferencias.
Un objetivo de la presente invención es, de este
modo, proporcionar métodos y dispositivos para la asignación de
recursos de comunicación en un sistema de comunicación celular,
capaces de proporcionar un alto grado de flexibilidad de asignación
y reducir la posible interferencia intercelular, simultáneamente. Un
objetivo adicional de la presente invención es hacer posible una
asignación dinámica de enlace descendente y enlace ascendente sobre
una base
célula - a - célula con un riesgo reducido de interferencia intercelular. Otro objetivo más de la presente invención es reducir la necesidad de mediciones, suministro de datos y señalización intercelular, cuando se llevan a cabo los procedimientos de asignación. También es un objetivo adicional de la presente invención proporcionar métodos y dispositivos, los cuales suministran una capacidad total de transmisión comparable con la de los sistemas de la técnica anterior.
célula - a - célula con un riesgo reducido de interferencia intercelular. Otro objetivo más de la presente invención es reducir la necesidad de mediciones, suministro de datos y señalización intercelular, cuando se llevan a cabo los procedimientos de asignación. También es un objetivo adicional de la presente invención proporcionar métodos y dispositivos, los cuales suministran una capacidad total de transmisión comparable con la de los sistemas de la técnica anterior.
Los objetivos anteriores son alcanzados mediante
métodos, dispositivos y sistemas según las reivindicaciones de
patente ajuntas. En términos generales, en un sistema de
comunicación celular que utiliza tramas de recursos de comunicación
en el dominio del tiempo y/o frecuencia, los recursos de
comunicación dentro de cada una de dichas tramas están divididos en
tres regiones. Una primera región tiene una reutilización más alta
en dominio del tiempo y/o frecuencia que una segunda región y que
una tercera región. La primera región es una región híbrida, en la
cual los recursos de comunicación son asignables individualmente
para tanto la comunicación de enlace ascendente como la de enlace
descendente sobre una base célula - a - célula. La segunda región
es una región dedicada, en la cual todos los recursos de
comunicación están asignados de forma fija para comunicación de
enlace descendente. La tercera región también es una región
dedicada, en la cual todos los recursos de comunicación están
asignados de forma fija en la dirección opuesta a la segunda
región.
En realizaciones preferidas, la asignación real
de la región híbrida está basada en la situación del tráfico en
cada célula individual. El patrón de reutilización de la región
híbrida es preferentemente intercambiable sobre una base de sistema
total. El patrón de reutilización es entonces seleccionado
preferentemente a partir de un conjunto predeterminado de patrones
adaptado a los niveles de interferencia intercelular.
Preferentemente, también los bordes entre las regiones son
regulables sobre una base de sistema total. Dado un patrón de
reutilización para las diferentes regiones, las posiciones de borde
son adaptadas basado en, por ejemplo, la situación del tráfico
presente y/o esperada.
La invención, junto con objetivos adicionales y
ventajas de la misma, puede comprenderse mejor haciéndose
referencia a la siguiente descripción tomada en conjunto con los
dibujos adjuntos, en los cuales:
la Figura 1a es un dibujo esquemático que
ilustra la interferencia en el tráfico de enlace ascendente en un
sistema;
la Figura 1b es un dibujo esquemático que
ilustra la interferencia en el tráfico de enlace descendente en un
sistema;
la Figura 1c ilustra una situación en la que dos
estaciones base, cada una dentro de la distancia de interferencia
de la otra, tienen asignaciones diferentes de sus recursos para
comunicación de enlace ascendente y de enlace descendente,
respectivamente;
la Figura 2 es un dibujo esquemático que ilustra
células que interfieren en un sistema celular;
la Figura 3 es una ilustración esquemática de
una trama de recursos de comunicación según la presente
invención;
la Figura 4a es una ilustración esquemática de
la reutilización de diferentes regiones de la trama de la Figura
3;
la Figura 4b es una ilustración esquemática de
la reutilización de diferentes regiones de otra trama;
la Figura 5a es una ilustración de la
distribución espacial de la reutilización en una región híbrida de
la trama de la Figura 4a;
la Figura 5b es una ilustración de la
distribución espacial de la reutilización en una región híbrida de
la trama de la Figura 4b;
la Figura 6a es una ilustración de una trama con
asignación dedicada en el sistema total;
la Figura 6b es una ilustración de una trama
según una realización de la presente invención;
la Figura 7a es una realización de una división
de región según la presente invención;
la Figura 7b es otra realización de una división
de región según la presente invención;
la Figura 7c es otra realización más de una
división de región según la presente invención;
la Figura 8 es un diagrama de bloques de una
realización de una estación base según la presente invención; y
la Figura 9 es un diagrama de bloques de una
realización de un sistema de comunicación celular según la presente
invención.
En la presente invención, se utiliza "recurso
de comunicación" para denominar cualquier unidad de comunicación
reservable utilizada para comunicación, como una ranura de tiempo,
frecuencia, código, o cualquier combinación de los mismos. De este
modo, una ranura de tiempo es un recurso de comunicación en el
dominio del tiempo y una banda de frecuencia es un recurso de
comunicación en el dominio de la frecuencia. Además, un recurso
normalmente puede ser reutilizado varias veces en todo un sistema,
lo cual hace a la utilización del recurso, fuertemente conectada a
la ubicación geográfica. Ejemplos de sistemas que utilizan estos
conceptos son DECT (TDD FD - TDMA),
UTRA - FDD (FDD CDMA), UTRA - TDD (TDD TD - CDMA) y GSM (FDD FD - TD - MA).
UTRA - FDD (FDD CDMA), UTRA - TDD (TDD TD - CDMA) y GSM (FDD FD - TD - MA).
Un sistema de comunicación celular comprende
típicamente una serie de células que cubren una cierta área
geográfica. En el interior de cada célula, una estación base
conduce las operaciones de comunicación con varias estaciones
móviles. Con el fin de cubrir completamente un área, tiene que
existir una cierta superposición de las áreas de las células, e
incluso donde la potencia de la señal desde una estación base es
demasiado baja para una comunicación fiable, pueden originarse
perturbaciones. La Figura 1a ilustra dos estaciones base BS1 y BS2.
Están presentes dos estaciones móviles MS1 y MS2 en el área, en la
vecindad de las estaciones base. En este momento, BS1 maneja la
comunicación hacia MS1 y MS2 está conectada por medio de BS2.
Ciertos recursos de comunicación, tales como, por ejemplo, las
ranuras de tiempo, son asignados para tráfico de enlace ascendente
y ciertos otros recursos son asignados para tráfico de enlace
descendente. Esta asignación es constante en un sistema celular
tradicional e igual para cada célula. Como se ilustra en la Figura
1a, MS1 se comunica en un recurso asignado para comunicación de
enlace ascendente con la estación base BS1 y MS2 se comunica de una
forma similar con BS2. Las señales enviadas desde MS2 también pueden
ser detectadas como una señal de interferencia MBI por BS1. La
interferencia MBI es una denominada interferencia móvil - a -
base.
La Figura 1b ilustra un caso similar en el cual
el tráfico de enlace descendente es enviado en un cierto recurso
asignado desde BS1 y BS2 hacia MS1 y MS2, respectivamente. También
aquí es posible una interferencia BMI ya que las señales desde, por
ejemplo, BS2 pueden ser detectadas también por MS1, siendo una
interferencia base - a - móvil.
Tales interferencias base - a - móvil y móvil -
a - base son bien conocidas y tratadas por los sistemas presentes
de maneras bien conocidas.
La Figura 1c ilustra una situación en la que dos
estaciones base, cada una dentro de la distancia de interferencia
de la otra, tienen diferentes asignaciones de sus recursos para la
comunicación de enlace ascendente y de enlace descendente,
respectivamente. Por este motivo, estarán presentes nuevas
situaciones de interferencia. En el caso ilustrado, MS1 se comunica
con BS2 en un cierto recurso que está asignado para comunicación de
enlace ascendente en el interior de la célula de BS1. Sin embargo,
el mismo recurso está asignado para la comunicación de enlace
descendente en la célula de BS2, por lo cual BS2 puede enviar
señales a MS2 en exactamente el mismo recurso. Aquí están presentes
dos nuevos tipos de interferencia. Se produce una interferencia base
- a - base BBI cuando, por ejemplo, BS1 recibe señales desde BS2 y
se produce una interferencia móvil - a - móvil MMI cuando, por
ejemplo, MS2 capta señales desde MS1. Estas interferencias sólo
ocurren cuando la asignación de recursos es diferente en células
unas dentro de la distancia de interferencia de las otras.
Una interferencia base - a - base BBI
normalmente es estática, en el sentido de que la potencia de la
señal desde la estación base BS2 es típicamente constante o, por lo
menos, dentro de un cierto rango de potencia dinámica y las
condiciones de transmisión hacia BS1 son normalmente bastante
constantes, ya que las estaciones base están geográficamente fijas
unas con respecto a otras. Las interferencias pueden ser medidas y/o
precalculadas. Sin embargo, dado que la potencia de transmisión de
una estación base es típicamente mucho mayor que desde una estación
móvil y que esa línea de visión a menudo está presente entre
estaciones base, la señal de interferencia BBI puede incluso
dominar sobre la señal de enlace ascendente real. Puede ser posible
llevar a cabo compensaciones para interferencias como tales debido
al funcionamiento conocido.
Una interferencia móvil - a - móvil MMI es más
rara, debido a que la potencia de transmisión de una estación móvil
es típicamente mucho menor que para una estación base. Para que la
interferencia sea perceptible, las estaciones móviles tienen que
estar situadas geográficamente cerca unas de otras. De este modo, la
MMI tiene normalmente menos impacto sobre el desempeño del sistema
total en el sentido de que sólo se produce con una probabilidad
baja. Sin embargo, dado que dependen de las ubicaciones relativas de
las estaciones móviles, las interferencias MMI no son constantes en
el tiempo pero bastante estocásticas, lo cual significa que, cuando
ocurren, estas son extremadamente difíciles de compensar y, por lo
tanto, bastante intensas.
La Figura 2 es un dibujo esquemático de un
sistema celular 10. Varias células 12 están dispuestas para cubrir
(la mayor parte de) una cierta área geográfica. (Sólo está numerado
un elemento de cada tipo con el fin de aumentar la legibilidad de
la figura). Cada célula 12 tiene una cierta cobertura, dependiendo
de las potencias de transmisión y/o de las condiciones de
transmisión, indicada esquemáticamente por el borde de la elipse.
Cada célula 12 tiene una estación base 14 (sólo se ilustra una).
Cada una de las estaciones de base está dentro de la distancia de
interferencia con varias de las otras estaciones base. Para la
célula con la estación base 14 ilustrada hay cuatro células que
hacen interferencia, marcadas con sombreado. Cuando se analizan las
células "circundantes" que hacen interferencia, la palabra no
debería, por lo tanto, ser considerada en un sentido puramente
geográfico, sino más como una combinación de condiciones de
transmisión y relaciones espaciales. La cuestión importante es si
las células pueden interferir unas con otras.
Ahora se asume que todas las células del sistema
tienen aproximadamente la misma situación de tráfico, en particular
la misma relación entre tráfico de enlace ascendente y de enlace
descendente. Ciertos recursos de comunicación en, por ejemplo, una
trama, pueden entonces estar dedicadas al tráfico de enlace
ascendente y otros pueden estar dedicados al tráfico de enlace
descendente. Esta división entonces puede ser similar a través del
sistema total. En tal caso, sólo habrá riesgos de interferencia base
- a - móvil y móvil - a - base, lo cual puede manejarse de manera
convencional.
Se asume en cambio, sin embargo, que las células
en una parte del sistema tienen una gran demanda de tráfico de
enlace descendente, pero que las células en otra parte del sistema
tienen una gran demanda de tráfico de enlace ascendente. Si se usa
una división constante en el sistema total entre recursos de
comunicación de enlace ascendente y de enlace descendente, habrá un
bloqueo considerable de tráfico en algún lugar del sistema. En
cambio, si se permite una asignación local de célula de los recursos
de comunicación, aparecerá un gran riesgo de las interferencias más
difíciles de manejar, la interferencia móvil - a - móvil y la
interferencia base - a - base.
Según la presente invención, los recursos de
comunicación dentro de cada trama utilizada por el sistema de
comunicación están divididos en varias, por lo menos dos, regiones.
Los recursos de comunicación para los cuales está presente un alto
riesgo de interferencia están situados en una primera región. Otros
recursos de comunicación para los cuales está presente un menor
riesgo de interferencia, están situados en por lo menos una segunda
región. Entonces, a la región con los recursos de comunicación con
mayor riesgo de interferencia se le da una mayor reutilización que
a la segunda región, con el fin de reducir la probabilidad de
interferencia. La mayor reutilización se proporciona en el dominio
del tiempo, frecuencia o código, o una combinación de los mismos,
por ejemplo, en ranuras de tiempo y bandas de frecuencia o en
códigos de ensanchamiento y ranuras de tiempo.
Más abajo se describe una realización
ejemplarizadora, tomada a partir de un sistema UTRA - TDD. Sin
embargo, la invención no está limitada a un sistema como tal, sino
que también puede ser aplicada a otros sistemas de comunicación
celular que utilicen tramas de recursos de comunicación en el
dominio del tiempo o la frecuencia, o una combinación de los
mismos. La invención es particularmente adecuada para manejar
interferencias que aparecen en asignación adaptable de enlace
ascendente/enlace descendente pero, en su definición más amplia,
puede ser también utilizada en otras aplicaciones.
En la Figura 3 se ilustra una trama 20 de un
sistema UTRA - TDD. En este caso, la trama 20 comprende 15 ranuras
de tiempo 22. La trama está dividida en tres regiones, una región
dedicada de enlace descendente 26, una región dedicada de enlace
ascendente 28 y una región híbrida 24. En la región dedicada de
enlace descendente 26, todas las ranuras de tiempo 22 están
asignadas sólo para comunicación de enlace descendente, es decir,
comunicación desde la estación base a la unidad móvil. Esta
asignación es hecha en el sistema total, es decir, todas las
células del sistema tienen la misma asignación para las ranuras de
tiempo en la región dedicada 26. En la región dedicada de enlace
ascendente 28 todas las ranuras de tiempo 22 están asignadas sólo
para comunicación de enlace ascendente, es decir, comunicación
desde la unidad móvil a la estación base. Asimismo, esta asignación
es realizada en el sistema total. Finalmente, en la región híbrida
24, las ranuras de tiempo 22 están asignadas individualmente en
cualquier dirección, es decir, para tráfico de enlace ascendente o
de enlace descendente, independiente de las otras ranuras de tiempo
22 de la región híbrida 24. La asignación de la región híbrida 24
es realizada, al contrario que la de las regiones dedicadas, sobre
una base célula - a - célula, es decir, cada célula puede tener su
propio patrón de asignación.
Según la presente invención, la región híbrida
24 tiene una reutilización más alta que las dos regiones dedicadas
26, 28. En las regiones dedicadas, la interferencia intercelular
está limitada a la interferencia móvil - a - base y
base - a - móvil y, por lo tanto, es posible aplicar una reutilización relativamente baja (por ejemplo, reutiliza-
ción = 1) de los recursos. En la región híbrida, la interferencia intercelular también podría incluir interferencia
móvil - a - móvil y base - a - base. Esta interferencia normalmente es intensa y degrada el desempeño del sistema. Sin embargo, la interferencia intercelular puede reducirse incrementando la reutilización. De este modo, en la región híbrida se aplica reutilización a la célula y los recursos asignados de reutilización pueden ser utilizados por la célula de una manera flexible, ya sea en la dirección de enlace ascendente o en la de enlace descendente. En la región híbrida, cada célula adapta los recursos asignados de reutilización a las demandas de tráfico instantáneas y locales.
base - a - móvil y, por lo tanto, es posible aplicar una reutilización relativamente baja (por ejemplo, reutiliza-
ción = 1) de los recursos. En la región híbrida, la interferencia intercelular también podría incluir interferencia
móvil - a - móvil y base - a - base. Esta interferencia normalmente es intensa y degrada el desempeño del sistema. Sin embargo, la interferencia intercelular puede reducirse incrementando la reutilización. De este modo, en la región híbrida se aplica reutilización a la célula y los recursos asignados de reutilización pueden ser utilizados por la célula de una manera flexible, ya sea en la dirección de enlace ascendente o en la de enlace descendente. En la región híbrida, cada célula adapta los recursos asignados de reutilización a las demandas de tráfico instantáneas y locales.
La Figura 4a ilustra un caso en el que las
regiones dedicadas 26, 28 tienen una reutilización de 1 y la región
híbrida 24, una reutilización de 3. Este patrón de reutilización
está diseñado, en este caso, de forma tal que la primera y la
cuarta ranuras de tiempo de la región híbrida 24 son utilizadas por
un tercio de las células, la segunda y la quinta ranuras de tiempo
24 son utilizadas por otro tercio de las células y, finalmente, la
tercera y la sexta ranuras de tiempo son utilizadas por el tercio
restante de las células. La Figura 5a ilustra esta situación en una
dimensión de bloques de células. Las diferentes células 12 están
ilustradas como hexágonos y el sombreado en cada célula corresponde
a las ranuras de tiempo utilizadas dentro de la región híbrida 24.
Como se puede ver, cada célula está circundada sólo por células que
utilizan diferentes ranuras de tiempo de la región híbrida. Esto
significa que cualquier interferencia
móvil - a - móvil tiene que aparecer entre células que están separadas una distancia unas de otras. Por lo tanto, la probabilidad de interferencia se reducirá significativamente.
móvil - a - móvil tiene que aparecer entre células que están separadas una distancia unas de otras. Por lo tanto, la probabilidad de interferencia se reducirá significativamente.
La Figura 4b ilustra otra configuración de la
trama. En este caso, la región híbrida 24 comprende 7 ranuras de
tiempo y tiene un patrón de reutilización correspondiente a una
reutilización de 7. Por lo tanto, cada célula utilizará sólo una
ranura de tiempo dentro de la región híbrida. La Figura 5b ilustra
el correspondiente patrón de células. Aquí se observa que la
distancia entre células que utilizan la misma ranura de tiempo
dentro de la región híbrida es aún mayor, lo cual disminuye aún más
la probabilidad de interferencia.
En un primer vistazo, podría parecer que los
recursos de comunicación disponibles totales están
significativamente reducidos debido a la alta reutilización en el
dominio del tiempo y/o frecuencia en la región híbrida. Sin
embargo, teniendo en cuenta, por ejemplo, la asignación de códigos
en cada ranura de tiempo, la reducción de la capacidad de
comunicación total es típicamente baja, si es que acaso la hay.
En la Figura 6a se muestra una trama de un
sistema que tiene una asignación de enlace ascendente/enlace
descendente fija a lo largo del sistema entero. En este ejemplo, la
trama comprende 10 ranuras de tiempo, 5 dedicadas a cada dirección.
En cada ranura de tiempo hay la posibilidad de utilizar 16 códigos,
dando de este modo una capacidad teórica total de 80 canales en
cada dirección de comunicación. Sin embargo, existe cierta
interferencia entre los diferentes códigos, dependiendo de, por
ejemplo, la reutilización en el dominio del tiempo o de la
frecuencia. En un caso típico, es posible utilizar 8 de los códigos
30 en cada ranura de tiempo. Por lo tanto, la capacidad real en
cada dirección es de 40 canales.
En la Figura 6b se ilustra una trama según la
presente invención. Aquí, cada región dedicada 26, 28 comprende
cuatro ranuras de tiempo y la región híbrida 24 comprende dos
ranuras de tiempo. Con una reutilización de 2, cada célula puede
utilizar una de las ranuras de tiempo para comunicación en cualquier
dirección. Cada una de las ranuras de tiempo dedicadas puede hacer
uso de 8 códigos 30 (en analogía con lo anterior). Sin embargo, la
ranura de tiempo individual permitida en la región híbrida 24,
dependiendo de la más alta reutilización, no está limitada
equitativamente en el uso de códigos. En un caso típico podrían ser
utilizables 12 códigos en esta ranura de tiempo híbrida. Por lo
tanto, la capacidad real en este ejemplo será de 32 canales en cada
dirección y otros 12 canales que pueden ser asignables en cualquiera
de las direcciones. La disminución total en la capacidad de
transmisión disponible se reduce en este caso
al 5%.
al 5%.
Además, en ciertas situaciones de tráfico, la
capacidad de transmisión útil aún puede aumentar.
Considérense de nuevo las figuras 6a y 6b. Ahora asúmase que en una
primera célula hay una demanda de 44 canales de tráfico de enlace
descendente y 27 canales de tráfico de enlace ascendente. En una
célula vecina, la situación es opuesta; 44 canales de tráfico de
enlace ascendente demandado y 27 canales de tráfico de enlace
descendente demandado. La trama de la Figura 6a no será capaz de
manejar una situación como tal. Aún si el borde entre las regiones
dedicadas se mueve en el sistema total en cualquier dirección, habrá
un mínimo de 8 canales en total que estarán bloqueados. Sin
embargo, con la trama de la Figura 6b, la situación es diferente. En
la primera célula, la ranura de tiempo de la región híbrida está
asignada en la dirección de enlace descendente. Hay entonces 44
(8x4+12) canales disponibles para tráfico de enlace descendente y 32
canales disponibles para tráfico de enlace ascendente, lo cual es
suficiente para alcanzar la capacidad demandada. En la célula
vecina, la asignación de la ranura de tiempo de la célula híbrida es
en dirección opuesta, es decir, para comunicación de enlace
ascendente. Entonces habrá 44 canales disponibles para tráfico de
enlace ascendente y 32 canales disponibles para tráfico de enlace
descendente. Esto significa que, aún si el número máximo absoluto
de canales de comunicación disponibles puede ser un poco menor en un
sistema según la presente invención, la flexibilidad del sistema
hace posible ajustarse a las situaciones de tráfico de forma tal que
el número útil de canales de comunicación en realidad se
aumenta.
A partir de los ejemplos anteriores se comprende
que los beneficios de la invención, así como la configuración
optimizada concerniente a los bordes de región y patrones de
reutilización, dependerán fuertemente del sistema real y de la
situación del tráfico real. Las condiciones de propagación entre las
células son importantes. Normalmente, estas condiciones de
propagación son casi constantes y una gestión de recursos de radio
podría tener esto en cuenta. Sin embargo, en ciertos casos, puede
ser de interés una monitorización de las condiciones reales de
propagación. La situación del tráfico cambia más rápidamente y es
probablemente de mayor interés en la planificación de la división
de la trama. Por lo tanto, se prefiere que la posición de los bordes
entre las diferentes regiones sea posible de adaptar. Adaptaciones
como tales, sin embargo, típicamente no se llevarán a cabo
frecuentemente, sino que se utilizarán sólo para condiciones que
cambian lentamente. Se espera que no tengan lugar adaptaciones en
los bordes de región más a menudo que unas pocas veces por día y, en
la mayoría de los sistemas, aún menos frecuentemente que eso. Si un
sistema tiene situaciones de tráfico, las cuales son bastante
constantes, pueden llevarse a cabo adaptaciones sobre una escala de
tiempo de meses o incluso años. Las adaptaciones de las regiones,
si las hay, tienen que llevarse a cabo en el sistema total, dado
que todas las células del sistema tienen que seguir la misma
división en las diferentes regiones. Esto también implica que antes
de que pueda tener lugar cualquier adaptación, los recursos de
comunicación que están influenciados por este cambio tienen que
desocuparse a lo largo del sistema entero. De este modo, es más
probable que se produzcan adaptaciones durante períodos de poco
tráfico.
Una argumentación correspondiente es válida
también para el patrón de reutilización real de la región híbrida.
La elección del patrón de reutilización será dependiente básicamente
de los mismos factores que para los bordes de región. En un caso
típico, habrá un conjunto de patrones de reutilización previamente
planificados disponible y, si se cambian los niveles de
interferencia intercelular, por ejemplo, debido a condiciones de
propagación cambiadas radicalmente, se hace una selección entre esos
patrones de reutilización previamente planificados disponibles.
Nótese que también tiene que llevarse a cabo el cambio de los
patrones de reutilización en el sistema total, lo cual involucra de
este modo a todas las células del sistema. Se cree que el cambio de
la reutilización (por ejemplo 1, 2 ó 3) para las regiones puede
llevarse a cabo sobre una escala de tiempo de meses o incluso
años.
En la Figura 7a se ilustra un ejemplo de una
trama según la presente invención. En este ejemplo la región
híbrida es grande y las regiones dedicadas son pequeñas.
Probablemente, este ejemplo es beneficioso para una situación en la
que la situación del tráfico difiere mucho entre diferentes células.
La flexibilidad y dinámica tienen que ser grandes, lo cal se
proporciona mediante la región híbrida grande. En la Figura 7b se
ilustra otro ejemplo. Aquí, la situación del tráfico en las
diferentes células es menos variable, pero en cambio, la demanda de
capacidad media total es alta. En tal caso se prefiere una región
híbrida pequeña, lo cual produce una pérdida baja de capacidad
debido a la alta reutilización.
También pueden ocurrir casos más extremos. La
Figura 7c ilustra un sistema en el cual hay una demanda alta de
recursos de enlace descendente, pero no de recursos de enlace
ascendente. Tiene lugar algo de comunicación de enlace ascendente,
pero la región híbrida puede manejar esta cantidad limitada de
tráfico de enlace ascendente. En un caso como tal puede ser
beneficiosa una división en sólo dos regiones, una región de enlace
descendente dedicada y una región híbrida.
Más arriba se señaló que un cambio en las
extensiones de las regiones y/o en los patrones de utilización
tienen que llevarse a cabo en el sistema total de manera coordinada.
Por el contrario, la asignación de los recursos disponibles de
comunicación en la región híbrida para la célula puede, en cambio,
llevarse a cabo ventajosamente de manera local para cada célula
individual. Dado que se reduce la posible interferencia por medio
de la reutilización incrementada en la región híbrida, las
asignaciones pueden hacerse más o menos independiente unas de
otras. Por lo tanto, es de interés monitorizar la situación de
tráfico local en cada célula, con el fin de ser capaz de
seleccionar una asignación que sea lo más eficiente posible. De este
modo, la adaptación intracelular del patrón de asignación dentro de
la región híbrida se produce normalmente mucho más frecuentemente
que las adaptaciones de la región híbrida misma. Si la situación de
tráfico presente cambia, incluyendo también cambios bastante
rápidos, la asignación puede ser adaptada fácilmente en
consecuencia, dentro de las limitaciones fijadas por la definición
en el sistema total de reutilización y bordes de región híbrida. Es
posible, para la célula, adaptar sus recursos de comunicación
híbridos para tráfico de enlace ascendente o enlace descendente a
las regiones dedicadas adyacentes, para reducir la
interferencia.
La Figura 8 ilustra un diagrama de bloques de
una estación base 14 según una realización de la presente invención.
Sólo se abordan las unidades de interés para la presente invención
y, de este modo, la Figura 8 no debería considerarse como un
diagrama de bloques completo de una estación base. La estación base
14 comprende un asignador de células 40, el cual es un medio para
cambiar la asignación de recursos de comunicación de la región
híbrida entre tráfico de enlace ascendente y de enlace descendente.
Esto se lleva a cabo independientemente de otras estaciones base en
el sistema. Preferentemente, la estación base 14 también comprende
un monitor de tráfico 42, el cual es un medio para monitorizar la
situación de tráfico local de célula. Los resultados de la
monitorización se proporcionan al asignador de célula 40 para
constituir una base para una decisión de un posible cambio de
asignación.
La Figura 9 ilustra un diagrama de bloques de un
sistema de comunicación celular 10 según una realización de la
presente invención. Sólo se abordan las unidades de interés para la
presente invención y, de este modo, la Figura 9 no debería
considerarse como un diagrama de bloques completo de un sistema de
comunicación celular. El sistema de comunicación celular 10
comprende un asignador de sistema 44, el cual es responsable de la
asignación en el sistema total de los recursos de comunicación. El
asignador de sistema 44 comprende un medio de control de
reutilización 50, el cual controla los patrones de reutilización de
las diferentes regiones del sistema, en particular, el patrón de
reutilización de la región híbrida. Preferentemente, el medio de
control de reutilización 50 comprende medios de memoria 52 con
patrones de reutilización almacenados, previamente planificados. El
asignador de sistema 44 también comprende un controlador de borde de
región 54, el cual controla la posición de los bordes entre las
diferentes regiones.
El sistema de comunicación celular 10 también
comprende preferentemente medios para obtener o monitorizar el
nivel de interferencia intercelular 46, por ejemplo, medios para
obtener información de la condición de propagación. Este puede ser
un medio de memoria que tiene condiciones de propagación constantes
almacenados en el mismo, o pueden ser medios para obtener
actualizaciones intermitentes de tales condiciones de propagación u
otras condiciones importantes para el nivel de interferencia
intercelular. Un medio 48 de monitorización de la situación del
tráfico obtiene frecuentemente información actualizada acerca de la
situación de tráfico presente por todo el sistema. En esta
realización, el medio 48 de monitorización de la situación del
tráfico está conectado a las diferentes estaciones base, las cuales
informan intermitentemente cada una la situación del tráfico
local.
El asignador de sistema 44, el monitor 46 de
nivel de interferencia intercelular y/o los medios 48 de
monitorización de la situación del tráfico están preferentemente
incluidos en un controlador de red de radio y/o en una unidad de
operación y mantenimiento interna/externa de la red de radio.
En las realizaciones anteriores, los recursos de
comunicación han sido principalmente ranuras de tiempo, es decir,
recursos en el dominio del tiempo. Sin embargo, los recursos de
comunicación también podrían ser recursos en el dominio de la
frecuencia, es decir, bandas de frecuencia o ranuras de frecuencia,
en el dominio del código, es decir, códigos de ensanchamiento, o
combinaciones de ranuras de tiempo, bandas de frecuencia y/o
códigos.
En las realizaciones ilustradas, las regiones en
las tramas consisten en una sección individual de recursos de
comunicación. Sin embargo, las regiones pueden ser definidas en
cualquier configuración y pueden, por ejemplo, comprender secciones
de recursos de comunicación individual diseminadas sobre la trama
entera.
La presente invención ofrece una solución para
manejar tráfico asimétrico en un sistema de comunicación celular.
Por medio de la solución propuesta, cualquier región o célula del
sistema celular puede adaptar rápida y localmente la asignación de
recursos a la demanda de tráfico actual.
Será entendido por aquéllos expertos en la
técnica, que pueden hacerse diversas modificaciones y cambios en la
presente invención sin apartarse del alcance de la misma, el cual
está definido por las reivindicaciones adjuntas.
Claims (27)
1. Un sistema de comunicación celular (10) que
comprende:
- medios (44) para utilizar tramas (20) de recursos de comunicación (22) en el dominio del tiempo y/o frecuencia, en comunicación hacia y desde unidades móviles;
- medios (54) para dividir dichos recursos de comunicación (22) dentro de cada una de dichas tramas (20) en por lo menos tres regiones (24, 26, 28);
- siendo una primera región, una región híbrida (24) en la cual los recursos de comunicación son asignables individualmente para comunicación de enlace ascendente o de enlace descendente;
- siendo una segunda región, una región dedicada (26) en la cual todos los recursos de comunicación son dedicados en el sistema total para comunicación de enlace descendente; y
- siendo una tercera región, una región dedicada (28) en la cual todos los recursos de comunicación son dedicados en el sistema total para comunicación de enlace ascendente,
caracterizado porque
dicha primera región (24) tiene una mayor
reutilización que dicha segunda (26) y dicha tercera (28) región; y
por medios (40) para asignar individualmente dichos recursos de
comunicación de dicha primera región (24) para comunicación de
enlace ascendente o de enlace descendente sobre una base célula - a
- célula;
por medio del cual se permite que la asignación
en una célula sea independiente de cualquier situación de
interferencia relativa a otras células.
2. Un sistema según la reivindicación 1,
caracterizado porque al menos una estación base (14) de dicho
sistema de comunicación celular (10) comprende:
- medios (40) para cambiar la asignación de los recursos de comunicación de dicha primera región (24), los cuales, según la reutilización de dicha primera región (24), están disponibles para dicha estación base (14), independientemente de otras estaciones base (14).
3. Un sistema según la reivindicación 2,
caracterizado porque dicha al menos una estación base (14)
además comprende:
- medios para monitorizar (42) una situación de tráfico local de célula, conectados a dichos medios para cambiar la asignación (40).
4. Un sistema según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 3, caracterizado por:
- medios (54) para cambiar en el sistema total la división de dichas regiones.
5. Un sistema según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 4, caracterizado por:
- medios (50) para cambiar en el sistema total dicha reutilización de dicha primera región (24).
6. Un sistema según la reivindicación 5,
caracterizado porque dichos medios (50) para cambiar en el
sistema total dicha reutilización de dicha primera región, a su vez
comprende medios de memoria (52) para patrones de reutilización
predeterminados.
7. Un sistema según cualquiera de las
reivindicaciones 4 a 6, caracterizado por:
- medios (46) para obtener niveles de interferencia entre células y/o para monitorizar (48) una situación de tráfico presente, conectados a dichos medios (50) para cambiar en el sistema total dicha reutilización de dicha primera región y/o dichos medios (54) para cambiar en el sistema total la división de dichas regiones.
8. Un sistema según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque dicha
reutilización es proporcionada en, por lo menos, el dominio del
tiempo.
9. Un sistema según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque dicha
reutilización es proporcionada en, por lo menos, el dominio de la
frecuencia.
10. Un sistema según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque dicha
reutilización es proporcionada en, por lo menos, el dominio del
código.
11. Una estación base (14) para uso en un
sistema de comunicación celular (10) que utiliza tramas (20) de
recursos de comunicación (22) en el dominio del tiempo y/o la
frecuencia;
estando divididos dichos recursos de
comunicación (22) dentro de cada una de dichas tramas (20) en por lo
menos tres regiones (24, 26, 28);
siendo una primera región, una región híbrida
(24) en la cual los recursos de comunicación son asignables
individualmente para comunicación de enlace ascendente o de enlace
descendente;
siendo una segunda región, una región dedicada
(26) en la cual todos los recursos de comunicación son dedicados en
el sistema total para comunicación de enlace descendente; y
siendo una tercera región, una región dedicada
(28) en la cual todos los recursos de comunicación son dedicados en
el sistema total para comunicación de enlace ascendente,
caracterizado porque
dicha primera región (24) tiene una mayor
reutilización que dicha segunda (26) y dicha tercera (28) región; y
por medios (40) para asignar individualmente dichos recursos de
comunicación de dicha primera región (24) para comunicación de
enlace ascendente o descendente sobre una base célula - a -
célula;
por medio de la cual se permite que la
asignación en una célula sea independiente de cualquier situación de
interferencia relativa a otras células.
12. Una estación base según la reivindicación
11, caracterizada por:
- medios (40) para cambiar la asignación de los recursos de comunicación de dicha primera región (24), los cuales, según la reutilización de dicha primera región (24) están disponibles para dicha estación base, independientemente de otras estaciones base (14) en dicho sistema de comunicación celular (10).
13. Una estación base según la reivindicación
12, caracterizada por:
- medios (42) para monitorizar una situación de tráfico local de célula, conectados a dichos medios para cambiar la asignación (40).
14. Una estación base según cualquiera de las
reivindicaciones 11 a 13, caracterizada porque dicha
reutilización es proporcionada en, por lo menos, el dominio del
tiempo.
15. Una estación base según cualquiera de las
reivindicaciones 11 a 14, caracterizada porque dicha
reutilización es proporcionada en, por lo menos, el dominio de la
frecuencia.
16. Una estación base según cualquiera de las
reivindicaciones 11 a 15, caracterizada porque dicha
reutilización es proporcionada en, por lo menos, el dominio del
código.
17. Un método de comunicación en un sistema de
comunicación celular (10) que utiliza tramas (20) de recursos de
comunicación (22) en el dominio del tiempo y/o la frecuencia,
estando divididos dichos recursos de comunicación (22) dentro de
cada una de dichas tramas (20) en por lo menos una primera (24), una
segunda (26) y una tercera (28) región, comprendiendo dicho método
de comunicación las etapas de:
- asignación de los recursos de comunicación en dicha primera región (24), que es una región híbrida, individualmente para comunicación de enlace ascendente o de enlace descendente;
- asignación de todos los recursos de comunicación en dicha segunda región (26) en el sistema total para comunicación de enlace descendente; y
- asignación de todos los recursos de comunicación en dicha tercera región (28) en el sistema total para comunicación de enlace ascendente,
caracterizado por la etapa adicional
de:
- uso de una mayor reutilización de los recursos de comunicación dentro de dicha primera región (24) de cada una de dichas tramas (20) que para los recursos de comunicación dentro de dicha segunda región (26) y dicha tercera región (28) de cada una de dichas tramas (20);
- por medio del cual, dicha etapa de asignación de comunicación dentro de dicha primera región (24) comprende la asignación de los recursos de comunicación en dicha primera región (24), la cual, según la reutilización de dicha primera región (24) está disponible para cada estación base, individualmente para comunicación de enlace ascendente o enlace descendente sobre una base de célula - a - célula;
- por medio del cual se permite que la asignación en una célula sea independiente de cualquier situación de interferencia relativa a otras células.
18. Un método de comunicación según la
reivindicación 17, caracterizado por la etapa adicional
de:
- monitorización de una situación de tráfico local de célula, por medio de la cual dicha etapa de asignación de los recursos de comunicación en dicha primera región (24) está basada en dicha situación de tráfico de célula monitorizada.
19. Un método de comunicación según la
reivindicación 17 ó 18, caracterizado por la etapa adicional
de:
- adaptación de dichas regiones (24, 26, 28) en el sistema total.
20. Un método de comunicación según la
reivindicación 19, caracterizado por la etapa adicional
de:
- obtención de información acerca de los niveles de interferencia entre células (12), por medio de la cual dicha etapa de adaptación de dichas regiones está basada en dicha información.
21. Un método de comunicación según la
reivindicación 19 ó 20, caracterizado por la etapa adicional
de:
- monitorización de una situación de tráfico presente del sistema, por medio de la cual dicha etapa de adaptación de dichas regiones (24, 26, 28) está basada en dicha situación de tráfico del sistema.
22. Un método de comunicación según cualquiera
de las reivindicaciones 17 a 21, caracterizado por la etapa
adicional de:
- adaptación de dicha reutilización de dicha primera región (24) en el sistema total según un patrón de reutilización predeterminado.
23. Un método de comunicación según la
reivindicación 22, caracterizado por la etapa adicional
de:
- obtención de información acerca de las condiciones de propagación entre células (12), por medio de la cual dicho patrón de reutilización predeterminado es seleccionado basado en dicha información.
24. Un método de comunicación según la
reivindicación 22 ó 23, caracterizado por la etapa adicional
de:
- monitorización de una situación de tráfico presente del sistema, por medio de la cual dicho patrón de reutilización predeterminado es seleccionado basado en dicha información de tráfico del sistema.
25. Un método de comunicación según cualquiera
de las reivindicaciones 17 a 24, caracterizado por el
suministro de dicha reutilización en, por lo menos, el dominio del
tiempo.
26. Un método de comunicación según cualquiera
de las reivindicaciones 17 a 25, caracterizado por el
suministro de dicha reutilización en, por lo menos, el dominio de
la frecuencia.
27. Un método de comunicación según cualquiera
de las reivindicaciones 17 a 26, caracterizado por el
suministro de dicha reutilización en, por lo menos, el dominio del
código.
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