ES2294132T3 - Asignacion de recursos en sistemas celulares. - Google Patents

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ES2294132T3 ES02724841T ES02724841T ES2294132T3 ES 2294132 T3 ES2294132 T3 ES 2294132T3 ES 02724841 T ES02724841 T ES 02724841T ES 02724841 T ES02724841 T ES 02724841T ES 2294132 T3 ES2294132 T3 ES 2294132T3
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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.
Campo técnico
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.
Antecedentes
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.
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.
Resumen
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.
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.
Breve descripción de los dibujos
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.
Descripción detallada
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).
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.
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.
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%.
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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