ES2295431T3 - Metodo y disposicion para control de potencia. - Google Patents
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Abstract
Un método (500, 600) para establecer un nivel de control de potencia en un sistema de comunicación inalámbrico (300), comprendiendo el método las etapas de: obtener información de transmisión procedente de una unidad inalámbrica de abonado; donde el método está caracterizado por: modificar (660) un nivel de control de potencia (445) en respuesta a la mencionada información de transmisión; y modificar un formato de canal de comunicación, en respuesta a la mencionada información de transmisión.
Description
Método y disposición para control de
potencia.
Esta invención se refiere al control de potencia
en un sistema de comunicación inalámbrico. La invención es
aplicable, pero no se limita, al control de potencia en un sistema
de comunicación de acceso múltiple por división de código (CDMA,
code division multiple access), en dúplex por división de tiempo
(TDD, time division duplex) bajo acceso de radio terrestre UMTS
(UTRA, UMTS terrestrial radio access).
Los sistemas de comunicación inalámbricos, por
ejemplo los sistemas de comunicación de telefonía celular o de
radio móvil privada, proporcionan típicamente enlaces de
telecomunicaciones que se disponen entre una pluralidad de
estaciones transceptoras de base (BTS, base transceiver stations),
aludidas como nodos B en relación a los sistemas tipo sistema de
telecomunicaciones móvil universal (UMTS, universal mobile
telecommunication system), y una pluralidad de unidades de abonado,
a menudo aludidas como equipos del usuario (UE) en los sistemas
UMTS.
La conexión de comunicación desde un nodo B
hasta un UE, es aludida generalmente como un canal de comunicación
de enlace descendente. A la inversa, la conexión de comunicación
desde un UE a un nodo B, es aludida generalmente como un canal de
comunicación de enlace ascendente.
En los sistemas de comunicación inalámbricos
basados en UTRA, cada nodo B tiene asociado un área (o célula) de
cobertura geográfica concreta. El área de cobertura está definida
por un rango concreto sobre el cual el nodo B puede mantener
comunicaciones aceptables con los UEs operativos dentro de su célula
de servicio. Con frecuencia estas células se combinan para producir
un área de cobertura extensiva.
En tales sistemas de comunicación inalámbricos
existen métodos para comunicar información simultáneamente, en los
que se comparte recursos de comunicación en una red de comunicación,
por parte de una serie de usuarios. Tales métodos se denominan
técnicas de acceso múltiple. Existe una serie de técnicas de acceso
múltiple mediante las que un recurso de comunicación finito, se
divide en un número de parámetros físicos, como son:
- (i)
- acceso múltiple por división de frecuencia (FDMA), mediante la que se comparte frecuencias utilizadas en el sistema de comunicación,
- (ii)
- acceso múltiple por división de tiempo (TDMA), mediante la que cada frecuencia utilizada en el sistema de comunicación se comparte entre otros usuarios, por medio de dividir el recurso de comunicación (cada frecuencia) en una serie de diferentes períodos de tiempo (segmentos de tiempo, tramas, etc.), y
- (iii)
- acceso múltiple por división de código (CDMA), mediante la que se lleva a cabo la comunicación por medio de utilizar todas las respectivas frecuencias en todos los períodos de tiempo, y el recurso se comparte mediante asignar a cada comunicación un código concreto, para diferenciar señales deseadas respecto de señales no deseadas.
Dentro de tales técnicas de acceso múltiple se
dispone diferentes trayectos dúplex (comunicación direccional
sustancialmente simultánea). Tales trayectos pueden disponerse en
una configuración dúplex por división de frecuencia (FDD), mediante
la que una primera frecuencia está dedicada a la comunicación de
enlace ascendente y una segunda frecuencia está dedicada a la
comunicación de enlace descendente.
Alternativamente, los trayectos pueden
disponerse en una configuración de dúplex por división de tiempo
(TDD), mediante la que un primer período de tiempo se dedica a la
comunicación de enlace ascendente y un segundo período de tiempo se
dedica a la comunicación de enlace descendente, dentro del mismo
canal de frecuencia. Adicionalmente, algunos canales de
comunicación son utilizados para transportar tráfico y otros canales
son utilizados para transferir información de control, tal como
paginación de llamada, entre la estación base y las unidades de
abonado.
Los sistemas de comunicación inalámbrica se
distinguen respecto de los sistemas de comunicación fijos, tales
como la red telefónica conmutada pública (PSTN, public switched
telephone network), principalmente porque las estaciones
móviles/equipos de abonado se mueven entre áreas de cobertura
servidas por diferentes nodos B (y/o diferentes proveedores de
servicio). Así, las estaciones móviles/equipos de abonado se
encuentran con entornos cambiantes de propagación de radio. En
concreto en un contexto móvil, un nivel de señal recibida puede
variar rápidamente debido a efectos de multitrayecto y
desvanecimiento.
La presente invención será descrita con respecto
a la especificación técnica "TS25.224" del Proyecto de
Asociación de 3ª Generación (3GPP), para un sistema de comunicación
inalámbrico basado en el estándar de telecomunicaciones móviles
universales (UMTS). UMTS es un sistema basado en CDMA. Un sistema
CDMA utiliza señalización de espectro ensanchado. Dos categorías de
comunicaciones de espectro ensanchado, son el espectro ensanchado de
secuencia directa (DSSS) y el espectro ensanchado por salto de
frecuencia (FHSS).
En el caso de un sistema de comunicación DSSS,
por ejemplo, el espectro de una señal puede ser ensanchado de la
forma más sencilla mediante multiplicarlo por una señal de banda
ancha generada por código pseudo-aleatorio. Es
esencial que la señal de ensanchamiento se conozca de forma precisa,
de modo que el receptor pueda desensanchar la señal. Un sistema de
comunicación celular que utiliza DSSS, se conoce por lo general como
un sistema de Acceso Múltiple por División de Código de Secuencia
Directa (DS-CDMA), del que se define un ejemplo en
el estándar IS-95 de TIA-EAI.
En el sistema, los usuarios individuales
utilizan las mismas frecuencias de radio y segmentos de tiempo, pero
son distinguibles entre sí mediante el uso de códigos de
ensanchamiento. Así, se asigna múltiples canales de comunicaciones
utilizando una serie de código de ensanchamiento dentro de una parte
del espectro de radio. Cada código único es asignado a un UE,
excepto para canales comunes.
Una característica asociada con la mayoría de
los sistemas de comunicación inalámbricos, que es especialmente
necesaria en un sistema UTRA, permite a los transceptores en el nodo
B y el UE, ajustar su potencia de salida de transmisor para tener
en cuenta la distancia geográfica entre estos. Cuanto más próximo
está el UE al transceptor del nodo B, menor es la potencia que se
requiere para la transmisión del UE y los transceptores del nodo B,
para que la señal transmitida se reciba de forma adecuada por parte
de la otra unidad de comunicación. Esta característica de
"control de potencia" ahorra potencia de la batería en el UE, y
además ayuda a reducir el potencial nivel de interferencia dentro
del sistema de comunicación. Los parámetros iniciales de potencia
para el UE, junto con otra información de control, se determinan
mediante la información proporcionada sobre un canal físico de
baliza, para una célula concreta.
La especificación 3GPP asume un modelo de
llamada de canal compartido de enlace descendente (DSCH), que
permite la implementación de control lento de potencia basado en
informes de medida de canales compartidos de Enlace Descendente
(DL, DownLink) Físico (PDSCHs, Physical Downlink Shared Channels).
En tal esquema, se solicita al equipo del usuario (UE) el envío
esporádico de informes de medida, a partir de los cuales puede
determinarse la actual atenuación promedio por trayecto, entre el
nodo B y el UE. Adicionalmente el UE puede enviar medidas de
potencia de interferencia. Este esquema de control de DL se denomina
"lento", debido al retardo de la UE para realizar la medida y
transportarla a la entidad RNC a través del nodo B, y debido a que
los informes de medida son enviados cada pocos segundos. Los
informes de medida son enviados en separaciones entre mensajes de
control del radioenlace (RLC, radio link control) que típicamente
son utilizados mediante un UE para solicitar la retransmisión de
información (paquetes de datos) recibida con error. Esto contrasta
con el control de potencia de base rápida (de trama o
sub-trama), aplicado típicamente a canales físicos
de enlace descendente dedicado (DPCHs).
Es sabido que el control preciso de potencia es
un elemento vital de los sistemas CDMA, puesto que los códigos de
ensanchamiento no son ortogonales en el enlace inverso. Así,
cualquier error en los niveles de control de potencia (PC)
introduce interferencia que directamente reduce la capacidad de
sistema.
Además, es sabido que el estándar 3GPP es
especialmente sensible a los desajustes en el control de potencia
de enlace ascendente, debido a los efectos de desvanecimiento rápido
de señal en el canal de comunicación. El desvanecimiento rápido de
señal es un fenómeno conocido y en general indeseable, provocado por
la llegada de la señal al receptor, a través de una serie de
trayectos diferentes. Por lo tanto, para conseguir una capacidad
máxima de enlace ascendente en un sistema CDMA, se requiere bucles
de control rápido de potencia.
Se proporciona un bucle de control de potencia
(PC) interno, para ajustar una potencia de transmisión del UE con
el propósito de contrarrestar el denominado problema de
"cercanía-lejanía". El bucle de control de
potencia interno ajusta la potencia de transmisión de cada conexión,
de forma que la potencia de señal recibida, observada en el nodo B,
es suficiente para satisfacer un requisito de calidad de servicio
(QoS) concreto, de cada conexión concreta; reduciendo de ese modo
la interferencia con otras en el sistema. El bucle de PC interno
ajusta la potencia de transmisión del UE, al objeto de mantener la
relación señal/interferencia (SIR) de la conexión inversa recibida,
tan cerca de ser constante como sea posible.
El umbral predeterminado al que se compara la
medida SIR del bucle interno, se genera por el bucle de control de
potencia externo, conducido por calidad. Este bucle fija un umbral
SIR objetivo que es proporcional a la calidad de servicio (QoS)
requerida para una conexión dada (definida usualmente en términos de
una tasa de error de bits (BER, bit error rate), o de una tasa de
borrado de tramas (FER, frame erasure rate). Este objetivo variará
según cambien las condiciones de propagación, por ejemplo en función
de la velocidad de un UE y de su entorno de propagación específico,
puesto que ambos factores tienen un impacto principal en la SIR
requerida en el nodo B para mantener la QoS deseada.
Por lo tanto es deseable una reducción en la
interferencia, y desde una perspectiva amplia del sistema puede
utilizarse el control de potencia para maximizar la capacidad del
sistema. Si la asignación de potencia entre los usuarios se
gestiona cuidadosamente al objeto de proporcionar una calidad de
señal solo "estrictamente suficiente" en el lado receptor,
entonces será minimizada la potencia de interferencia entre células,
puesto que demasiada calidad equivale de forma efectiva a demasiada
potencia y, por lo tanto, a capacidad reducida.
El control de potencia puede también ser
utilizado desde una pura perspectiva de rendimiento del nivel de
conexión, al objeto de mitigar los trastornos de detección
provocados a través de variaciones temporales en la potencia de
señal recibida, como resultado del canal de propagación de radio
móvil. Si estas variaciones pueden eliminarse a través del control
eficaz de potencia, entonces puede mostrarse que la SIR promedio
requerida en el receptor, necesaria para obtener cierta tasa de
error de bits o de bloques, es menor que la que se requeriría en un
canal con desvanecimiento sin control de potencia.
Así, si todos los usuarios pueden funcionar a
una SIR menor se reduce la interferencia del sistema y se incrementa
de nuevo la capacidad del sistema.
Por lo tanto, el control eficaz de potencia
constituye un aspecto importante del diseño global del sistema,
para despliegues de CDMA de alta capacidad con eficiencia
espectral.
La potencia requerida de un transmisor, para
obtener cierta calidad de conexión de radio (en términos de tasa de
error de bits o de error de bloques) es función de cuatro variables
principales:
- (i)
- la atenuación de trayecto entre el transmisor y el receptor;
- (ii)
- el grado y el rendimiento del esquema de corrección de error (cifrado de canal) utilizado;
- (iii)
- las condiciones de propagación (por ejemplo velocidad, multitrayecto) del canal dominante; y
- (iv)
- la velocidad de transmisión de datos.
El control de potencia se utiliza normalmente
para seguir los cambios en condiciones de propagación de (i)
atenuación de trayecto y de (iii) propagación de canal, puesto que
estos procesos no están bajo el control del operador del sistema.
Sin embargo, el grado de protección de error y la velocidad de
transmisión de datos están bajo control del operador del sistema, y
está afectará a la cantidad requerida de potencia transmitida.
La realización preferida de la presente
invención se describe con relación a la implementación en la
arquitectura de protocolo 100 de la red de acceso por radio UMTS
(UTRAN), de cuyas partes pertinentes se describe una perspectiva
general en relación con la figura 1. El centro de la atención de la
realización preferida de la invención, se refiere a la comunicación
entre la capa de acceso al medio (MAC) (capa 2) 110 y la capa física
(PHY) (capa 1) sobre los canales de transporte, que son los canales
sobre los que se comunica los datos entre la MAC 110 y la PHY. La
arquitectura del protocolo de red de acceso por radio UMTS (UTRAN)
en la capa 2, utiliza el concepto de canales de transporte 140,
142, 144 para controlar el esquema utilizado, de velocidad de
transmisión de bits y corrección de error hacia delante (FEC,
forward error correction).
Los canales de transporte 140, 142, 144 pueden
contener uno o más formatos de transporte 150, 152, 154, 156, 158,
160, que se caracterizan por dos conjuntos de parámetros:
- (i)
- una parte semi-estática, que está asociada con el canal de transporte al que pertenece. Este conjunto de parámetros define el tipo de codificación de canal a ser utilizada, el Intervalo de Tiempo de Transmisión (TTI), el atributo de concordancia de velocidad estática, y la longitud del código de redundancia cíclica (CRC), y
- (ii)
- una parte dinámica, que es específica del formato de transporte. Este conjunto de parámetros define el tamaño del bloque de transporte y el tamaño del conjunto del bloque de transporte, que es igual al tamaño del bloque de transporte multiplicado por el número de bloques de transporte a ser transmitidos dentro del TTI.
Así, todos los formatos de transporte 150, 152,
154, 156, 158, 160 dentro del mismo canal de transporte 140, 142,
144 heredan la misma parte semi-estática, aunque
cada uno de tales formatos 150, 152, 154, 156, 158, 160 puede tener
una parte dinámica diferente. Los formatos de transporte están
identificados mediante etiquetas denominadas indicadoras de formato
de transporte (TFIs).
Puede formarse canales de transporte compuestos
codificados (CCTrCHs, Coded Composite Transport Channels) mediante
multiplexar una o más cadenas de procesamiento de canal de
transporte, dentro de un multiplexor 170 dentro de la capa 1. La
salida multiplexada es mapeada a una cantidad de recursos físicos
180, y de este modo puede multiplexarse múltiples canales de
transporte sobre el mismo recurso físico. Esta combinación de
formatos de transporte (TFIs) se denomina combinación de formato de
transporte (TFC).
El conjunto válido de TFCs (configurado mediante
la capa 3) se denomina un conjunto de combinación de formatos de
transporte (TFCS, Transport Format Combination Set) y se notifica al
MAC 120. Además, el conjunto de TFCs permitidos dentro del
TFCS puede restringirse basándose en factores como:
- (i)
- el límite de perforación (PL), indicado por la capa 3;
- (ii)
- la cantidad de recursos físicos asignado 125; y
- (ii)
- la cantidad de potencia de transmisión necesaria para el TFC.
Capas superiores e inferiores respecto de la
capa MAC 110, pueden imponer estas limitaciones 130. De cualquier
forma, la MAC 110 es informada de las limitaciones 130 del TFCS. La
MAC 110, tanto en el controlador de red radioeléctrica (RNC) como en
el equipo del usuario (UE), es así completamente responsable de la
selección de un TFC de entre el conjunto permitido resultante. La
sección de un TFC de entre este conjunto permitido, se basa
generalmente en la optimización del volumen de datos a ser
transmitido dentro de las limitaciones del recurso físico asignado.
La selección o modificación del TFCS actual es administrada por
capas superiores (L3).
Típicamente, todos los TFCs dentro de un TFCS
necesitan nominalmente la misma calidad de señal para obtener una
tasa de error de bits, o de bloques, dada. La capa 3 adopta
decisiones sobre el TFCS a utilizar, en base a información reunida
a partir de informes de medida u otras métricas. Por tanto el ajuste
de la velocidad de transmisión por unidad de recurso físico, está
controlado principalmente por decisiones en la capa 3, a través de
la selección apropiada del TFCS. Esto se muestra mediante la función
135 de control de selección de la TFC, dentro de la capa MAC, con
la entrada 138 de control de selección de la TFC al formateo del
canal de transporte, dentro de la capa 1.
Cuando se reduce la cantidad de protección de
error en las transmisiones, se incrementa la velocidad de
información disponible, puesto que es necesario transmitir menos
bits de paridad (o redundancia). Sin embargo, cuando se debilita el
esquema de protección, se incrementará la energía recibida por bit
(E_{b}) relativa a la densidad espectral de ruido en el receptor
(N_{0}), requerida para conseguir cierta tasa de error. Así, se
incrementa también la potencia de transmisión requerida, lo que es
conocido como una reducción en la ganancia de codificación.
La potencia de la señal recibida (S) es:
donde R es la velocidad de
información en
bits/s.
La potencia de ruido (N) es:
donde W es el ancho de banda del
receptor en
Hz.
Así, la relación de señal recibida frente
potencia de ruido, es simplemente:
A partir de la ecuación [3] puede verse que la
relación requerida de señal recibida frente a ruido, para conseguir
cierta E_{b}/N_{0}, se incrementa linealmente con la velocidad
de transmisión de bits R (dado un ancho de banda W fijo, del
sistema). Sin embargo, la E_{b}/N_{0} requerida para conseguir
cierta tasa de error de bloques es función del tipo y de la
cantidad de codificación utilizada, y de las condiciones
preponderantes del canal de propagación.
Así, cuando se aplica menos protección de error
a la señal, se incrementa la potencia de transmisión requerida, por
dos razones:
- (i)
- la ganancia de codificación es menor (se requiere E_{b}/N_{0} superior para una tasa de error dada); y
- (ii)
- se incrementa la velocidad de información (R), digamos desde 100 kbits/s a 200 kbits/s.
Por lo tanto, la selección apropiada de la
velocidad de transmisión (TFCS) está fuertemente acoplada con el
esquema de control de potencia, puesto que tanto el control directo
de potencia como la selección del TFCS afectarán a la potencia
transmitida, y por tanto a la capacidad del sistema. Puesto que la
potencia es el recurso compartido en sistemas CDMA, el TFCS debe
administrarse con precisión junto con el control de potencia, para
maximizar la capacidad del sistema.
Cuando el nodo B transmite a plena potencia,
muchos UEs en localizaciones de célula favorables verán grandes
valores de señal portadora frente a ruido más interferencia (C/(N +
1)), lo que tiene como resultado una calidad excesiva (demasiado
buena) para esos UEs. La calidad excesiva es indeseable desde una
perspectiva de la capacidad de la red, puesto que implica que se
está introduciendo interferencia innecesaria en el sistema o, a la
inversa, que se obtiene una velocidad de transmisión de datos
inferior a la óptima, para la potencia de transmisión que se está
utilizando.
Para reducir esta calidad excesiva puede
utilizarse dos mecanismos:
- (i)
- reducir la potencia transmitida a los UEs que funcionan con C/I excesiva (utilizar control de potencia de enlace descendente). En este caso, la velocidad de transmisión de datos por código permanecerá idéntica para el UE. El objetivo de calidad para el enlace se sigue manteniendo, aunque se reduce la cantidad de interferencia a otras células, y
- (iii)
- disminuir la ganancia de procesamiento disponible para tales UEs, mediante incrementar la velocidad de bits por código. Esto se consigue mediante reducir la cantidad de protección por corrección anticipada de errores (FEC) aplicada a los datos, antes de la transmisión. Con este propósito puede utilizarse una serie de TFCSs teniendo, cada uno, grados variables de protección FEC. En este caso la velocidad de transmisión de datos al UE se incrementa, se sigue consiguiendo el objetivo de calidad, pero no se reduce la cantidad de interferencia generada, puesto que no se ha reducido la potencia de transmisión.
Esta conexión entre el control de potencia y la
sección del formato de transporte, se ilustra en la figura 2, donde
se realiza una selección del formato de transporte a partir de una
serie de formatos de transporte variables 230, 240, 250, en base a
la relación disponible de portadora frente a interferencia (C/I)
210. La C/I requerida para los niveles de velocidad baja 230,
velocidad media 240 y velocidad alta 250, dejan correspondientemente
varios niveles de atenuación 235, 245 que pueden impartirse sobre
los formatos de transporte utilizando control de potencia. Como se
muestra a modo de ejemplo, para un formato de transporte de
velocidad alta 250 no hay espacio para que la atenuación por
control de potencia 220 consiga una reducción en C/I 210.
Así, para proporcionar un formato de transporte
que sirva para una transmisión de datos 215 de un paquete a ser
transmitido, como se muestra, se seleccionará el formato de
transporte de velocidad media 240, puesto que este distribuye la
velocidad de transmisión de datos superior para la C/I disponible
245. El formato de transporte 250 de velocidad superior no está
disponible, mientras que el formato de transporte de velocidad
inferior proporciona una velocidad de transmisión de datos 30
inferior a la óptima, para la C/I disponible 235. El inventor de la
presente invención ha detectado que el control lento de potencia
basado en informes de medida, está por abajo de lo adecuado para
canales compartidos.
En general, para sistemas compartidos basados en
datos de paquetes es preferible por tanto mantener plena potencia
de transmisión o casi, desde el nodo B, mientras se maximiza la
velocidad de transmisión de datos para cada usuario, puesto que las
aplicaciones conducidas por volumen de datos, tales como navegación
web y transferencia de archivos, utilizan todas beneficios a partir
de todos los demás usuarios recibiendo la mejor velocidad de
transmisión de datos posible, en cualquier momento temporal
concreto. Esto se debe a que el recurso de canal físico es libre, y
puede ser utilizado por otros usuarios.
En resumen, las especificaciones 3GPP asumen un
modelo de llamada en canal compartido de enlace descendente (DSCH),
que permite la implementación de control lento de potencia basado en
informes de medida, de canales compartidos de enlace descendente
(DL) físico (PDSCHs). En semejante esquema, se solicita al equipo de
usuario (UE) el envío de informes de medida, desde los que puede
determinarse la actual atenuación promedio de trayecto, entre el
nodo B y el UE. Adicionalmente, el UE puede enviar medidas de
potencia de interferencia. Este esquema de control de potencia de
DL se denomina "lento", debido al retardo en el UE para
realizar la medida y transportarla a la entidad RNC, a través del
nodo B.
Puesto que el esquema de PC es relativamente
lento, proporciona una solución menos que óptima en PDSCHs. Esto
tiene como resultado una interferencia incrementada y un uso menos
que óptimo, del recurso de comunicación disponible.
El documento WO 01/89 097 describe un mecanismo
para efectuar cambios de velocidad de transmisión en redes de
comunicación.
Por lo tanto, en general existe la necesidad de
una disposición de control de potencia y un método de funcionamiento
mejorados y, en concreto, de una disposición y un método para el
control de potencia mejorado de enlace descendente, para canales
compartidos en un sistema UTRA-TDD, donde pueda
paliarse las desventajas mencionadas.
\vskip1.000000\baselineskip
De acuerdo con un primer aspecto de la presente
invención, se proporciona un método para configurar un nivel de
control de potencia, como se reivindica la reivindicación 1.
De acuerdo con un segundo aspecto de la presente
invención, se proporciona una unidad de comunicación inalámbrica
como la reivindicada en la reivindicación 21.
De acuerdo con un tercer aspecto de la presente
invención, se proporciona un sistema de comunicación inalámbrico
como el reivindicado en la reivindicación 23.
De acuerdo con un cuarto aspecto de la presente
invención, se proporciona un controlador de red de radio como el
reivindicado en la reivindicación 25.
De acuerdo con un quinto aspecto de la
invención, se proporciona un medio de memoria que almacena
instrucciones que pueden implementarse por procesador, como se
reivindica la reivindicación 28.
En las reivindicaciones dependientes se
reivindica otros aspectos de la invención.
En resumen, se describe un método y un aparato
para establecer un nivel de control de potencia, una velocidad de
transmisión de enlace descendente, o un formato de canal de
transporte, en un sistema de comunicación inalámbrico. El método y
el aparato utilizan información de transmisión, preferentemente
información de solicitud de retransmisión, obtenida desde una
unidad de abonado inalámbrica; determina una velocidad de
transmisión de enlace descendente o un nivel de control de
potencia, en base a la información de transmisión; y modifica un
nivel de control de potencia de enlace descendente, y selecciona un
formato de canal de comunicación en respuesta a la información
de
transmisión.
transmisión.
La figura 1 ilustra una arquitectura conocida de
canal de transporte, para un sistema de comunicación UTRA
TDD-CDMA.
La figura 2 ilustra una asociación conocida
entre control de velocidad y formato de transporte, para un sistema
de comunicación UTRA TDD-CDMA.
La figura 3 muestra un diagrama de bloques, de
un sistema de comunicación adaptado para soportar los diversos
conceptos inventivos de una realización preferida de la presente
invención.
La figura 4 muestra un diagrama de bloques, de
la arquitectura de una disposición de comunicación RNC - nodo B -
UE, dispuesta de acuerdo con diversos conceptos inventivos de una
realización preferida de la presente invención;
la figura 5 muestra un diagrama de estado de
transmisiones de enlace descendente, adaptado según la realización
preferida de la presente invención; y
la figura 6 muestra un diagrama de flujo, de una
operación de control de potencia sobre el canal compartido de
enlace descendente, de acuerdo con la realización preferida de la
presente invención.
En suma, las realizaciones preferidas de la
presente invención se refieren a un esquema de control de potencia
y/o un esquema para modificar una velocidad de transmisión, para su
uso en canales compartidos de enlace descendente, en un entorno de
desvanecimiento no rápido. El concepto de adaptación de velocidad se
utiliza para ofrecer la mejor velocidad de transmisión de datos
posible para todos los usuarios, en cualquier momento concreto. En
particular, la información basada en RLC procedente de un UE, que
indica con frecuencia una tasa de fallo de transmisiones de datos
de paquete, se utiliza para seleccionar un formato de transporte. El
formato de transporte se utiliza para proporcionar una ventana de
nivel de potencia, con control de potencia y/o adaptación de
velocidad, utilizados para optimizar niveles de transmisión dentro
de tal ventana, o ventanas.
Así, cuando un equipo de usuario se mueve dentro
de una célula provocando que los niveles de portadora frente a
interferencia del UE cambien rápidamente, se utiliza transmisión
frecuente desde el UE para seleccionar continuamente un formato de
transporte óptimo, con control de potencia de DL y/adaptación de
velocidad utilizados como proceso de ajuste fino dentro de cada
formato de transporte, para optimizar suplementariamente los niveles
de portadora frente a interferencia. La adaptación de velocidad se
implementa mediante modificar un formato de transporte. La
invención está dirigida a incrementar la capacidad global de canales
compartidos de enlace descendente, en UTRA TDD. Estos canales están
típicamente asignados a, y son esporádicamente utilizados por,
usuarios en el sistema, y por tanto los requisitos para el control
de potencia son algo diferentes respecto de aquellos para los
canales físicos dedicados.
En el contexto de la presente invención, se
describe el uso de un conjunto de combinación de formatos de
transporte, aplicable a sistemas de comunicaciones basados en un
UMTS. Está dentro de la previsión de la invención que el término
"formato de transporte", en este contexto, abarque ciertos
atributos de una portadora que se refieren a la capa 1 de un
sistema de comunicación. También está dentro de la previsión de la
invención, que el ajuste fino de los niveles de portadora frente a
interferencia, pueda llevarse a cabo mediante control de potencia
y/o adaptación de velocidad, y/o cualesquiera otros medios conocidos
por aquellas personas cualificadas en el arte. En adelante, debe
considerarse que la expresión "control de potencia" abarca la
totalidad de tales operaciones.
En referencia ahora la figura 3, se muestra un
bosquejo de un sistema 300 de comunicación telefónica basada en
celular, de acuerdo con una realización preferida de la invención.
En la realización preferida de la invención, el sistema 300 de
comunicación telefónica basada celular es compatible con un interfaz
aéreo UMTS, y contiene elementos de red capaces de funcionar sobre
este. En concreto, la invención se refiere a la especificación del
Proyecto de Asociación de 3ª Generación (3GPP) para el estándar de
acceso múltiple por división de código en banda ancha (WCDMA)
relativo al interfaz de radio UTRAN (descrito en la serie
especificaciones 3G TS 25.xxx).
Una pluralidad de terminales de abonado (o
equipos de usuario (UE) en nomenclatura UMTS) 312, 314, 316
comunican sobre conexiones de radio 318, 319, 320, con una
pluralidad de estaciones transceptoras base, aludidas bajo la
terminología UMTS como nodos B 322, 324, 326, 328, 330, 332. El
sistema comprende muchos otros UEs y nodos B, que no se muestran
por claridad.
El sistema de comunicación inalámbrico, en
ocasiones aludido como dominio de red del operador de red, está
conectado a una red externa 334, por ejemplo a la red Internet. El
dominio de red del operador de red (descrito con referencia tanto a
un sistema UMTS de 3ª generación, como a un sistema GSM de 2ª
generación) incluye:
- (i)
- una red central, en concreto un nodo de soporte GPRS de pasarela (GGSN) 344 y/o al menos un nodo de soporte GPRS de servicio (SGSN); y
- (ii)
- una red de acceso, en concreto:
- (ai)
- un controlador de red de radio (RNC) 336-240 GPRS (o UMTS); o
- (aii)
- un controlador de estaciones base (BSC) en un sistema GSM y/o
- (bi)
- un nodo B 322-232 GPRS; o
- (bii)
- una estación transceptora base (BTS) en un sistema GSM.
El GGSN/SGSN 344 es responsable del interfaz
GPRS (o UMTS) con una red de datos pública conmutada (PSDN), tal
como la red Internet 334 o una red telefónica pública conmutada
(PSTN) 334. Una SGSN 344 lleva a cabo una función de enrutamiento y
tunelización para tráfico dentro de, digamos, una red central GPRS,
mientras que una GGSN 344 conecta con redes de paquete externas, en
este caso las que acceden al modo GPRS en el sistema.
Los nodos B 322-2302 están
conectados a redes externas a través de controladores de estación
base, aludidos bajo terminología UMTS como estaciones de
controlador de red de radio (RNC), incluyendo los RNCs 336, 338,
340 y los centros de conmutación móvil (MSCs) tales como el MSC 342
(por claridad, no se muestra los otros) y SGSN 344 (por claridad,
no se muestra los otros).
Cada nodo B 322-332 contiene una
o más unidades transceptoras, y a través de un interfaz I_{ub}
comunica con el resto de la infraestructura de sistema basada en
célula, tal como se define en la especificación UMTS.
Cada RNC 336-240 puede controlar
uno o más nodos B 322-332. Cada MSC 342 proporciona
una pasarela a la red externa 334. El centro de operaciones y
administración (OMC) 346 está conectado operativamente a RNCs
336-340 y a nodos B 322-232 (por
claridad, se muestran solo con respecto al nodo B 326). El OMC 346
administra y gestiona secciones del sistema de comunicación
telefónica celular 300, tal como comprenden las personas
cualificadas en el arte.
En la realización preferida de la invención, una
o más RNCs 336, 338, 340 y/o correspondientes nodos B
322-332, han sido adaptados para proporcionar
control de potencia de enlace descendente, mediante seleccionar y
utilizar un conjunto de combinación de formatos de transporte
(TFCS) apropiado. En concreto, la realización preferida de la
presente invención describe un mecanismo para adaptar control de
potencia de DL utilizando estadísticas de error de DL, y/o informes
de medida sobre atenuación de trayecto e interferencia. Con tal
información otro RNC más, por ejemplo el RNC 336, es capaz de
adoptar una decisión sobre si incrementa o disminuye la velocidad
de transmisión de datos, y/o ajusta una ganancia o un atenuador en
una cadena transmisora, para reflejar un control de potencia de una
comunicación al UE 312, a través de cambiar el conjunto de
combinación de formatos de transporte (TFCS).
La función 348 de selección de control de
potencia de DL y del TFCS indica al nodo B 322, sobre el interfaz
I_{ub}, el TFCS seleccionado y el correspondiente control de
ganancia para las transmisiones al UE 312. En respuesta a esta
indicación, el nodo B 322 ajusta un elemento 445 de ganancia
variable, que fija los niveles de control de potencia de sus
transmisiones inalámbricas.
En esta realización, los diversos componentes
dentro del RNC 336 se llevan a cabo en forma de componentes
integrados. Por supuesto, en otras realizaciones pueden realizarse
en forma discreta, o con una mezcla de componentes integrados y
componentes discretos, o por supuesto de cualquier otra forma
apropiada.
Además, en esta realización la función 348 de
selección del TFCS de control de potencia se implementa
preferentemente en un procesador de señal digital. Sin embargo,
está dentro de lo previsto por la invención, que la función 348 de
selección del TFCS de control de potencia descrita en las
realizaciones anteriores puede realizarse mediante cualquier forma
apropiada de software, soporte lógico inalterable o equipamiento
físico. La función 348 de selección del TFCS de control de
potencia, puede controlarse mediante datos y/o instrucciones
implementables por procesador, para llevar a cabo los métodos y
procesos descritos, que están almacenados en un medio de
almacenamiento o memoria.
Los datos y/o las instrucciones implementables
por procesador, pueden incluir cualquiera de los siguientes:
- (i)
- algoritmos de velocidad de transmisión y/o de control de potencia;
- (ii)
- ecuaciones de velocidad de transmisión y/o de control de potencia; y
- (iii)
- umbrales de velocidad de transmisión y/o de control de potencia.
La memoria puede ser un componente de circuito
o un módulo, por ejemplo una memoria de acceso aleatorio (RAM) o una
forma de memoria de solo lectura programable (PROM), o un medio de
almacenamiento desmontable tal como un disco, u otro medio
adecuado.
También se prevé que para otros sistemas de
comunicación inalámbricos, puede utilizarse otros criterios y
algoritmos o ecuaciones, para determinar un esquema de control de
potencia y/o una velocidad de transmisión, apropiados. Tales
esquemas seguirán beneficiándose del concepto de utilizar
información de estado o informes de medida, para seleccionar un
formato de transporte que maximice el uso de la velocidad de
transmisión de datos disponible, manteniendo a la vez una
característica de error aceptable.
También está dentro de lo previsto por la
invención, que tal adaptación de los elementos de capa física
(interfaz aéreo) puedan alternativamente ser controlados,
implementados por completo o implementados parcialmente, mediante
adaptar cualquier otro elemento apropiado de un sistema de
comunicación 300. Por ejemplo, elementos implicados en la
determinación o facilitación de niveles de velocidad de transmisión
o control de potencia, tales como controladores de estaciones base,
estaciones transceptoras base (o nodos B), o unidades de
comunicación fijas intermedias (por ejemplo repetidores) en otros
tipos de sistema pueden, en circunstancias apropiadas, adaptarse
para proporcionar o facilitar las características de control de
potencia aquí descritas.
En referencia ahora la figura 4, se ilustra un
diagrama de bloques del sistema con indicaciones de información de
la señalización que pasa entre los diversos componentes, de acuerdo
con la realización preferida de la presente invención.
La información de señalización pasa
predominantemente entre el controlador de red de radio 336 y una o
más UE 312, a través del nodo B 322 que da servicio al respectivo
UE 312. El RNC 336 se muestra, por claridad, estando dividido en
una capa de control del radioenlace (RLC) 405 y una capa de control
de recurso de radio (RRC) 425. De forma similar, por claridad el UE
312 se muestra estando dividido en una capa de control del
radioenlace (RLC) 470 y una capa de control de fuente de radio (RRC)
480, en relación a la información de señalización. Tal disposición
de la comunicación, en capas, es bien conocida en el arte y se
describe en mayor medida con respecto al protocolo OSI de Capa 7,
véase 3GPP TS25.301.
De acuerdo con el actual estándar 3GPP, la
inmensa mayoría de los paquetes enviados sobre un canal de enlace
descendente son enviados 450 desde la capa de RLC 405 del RNC 336,
en un modo de acuse de recibo (AM) de RLC para facilitar la
retransmisión en caso de que el paquete se pierda a través del
interfaz aéreo.
Se solicita al UE 312 el envió de una unidad de
datos de protocolo (PDU) 465 del estado del control del radioenlace
(RLC), que indica qué paquetes han sido recibidos correctamente y
cuáles se han perdido. Tal solicitud se realiza mediante activar el
bit de petición, en el encabezamiento 440 del mensaje de RLC. Así,
después de llevar a cabo una verificación de redundancia cíclica
(CRC) sobre PDUs del canal de tráfico dedicado AM (DTCH), puede
realizarse una determinación de la notificación 475 del bit de
petición. Después, el UE 312 transmite una PDU 465 en respuesta a
la petición iniciada por sus respectivos RNC 336.
A partir de esta información, el RNC 336 es
capaz de estimar la actual tasa de error de bloques, de enlace
descendente (BLER), observada por el UE 312. De acuerdo a las
realizaciones preferidas de la presente invención, tal información
BLER del canal compartido de enlace descendente (DSCH) 410, se
introduce en una función 348 de control de potencia de DL y
selección del TFCS.
Cuando procede, la función de selección 348 de
control de potencia de DL puede decidir complementar tal información
con informes de medida. Así, la función 348 de control de potencia
de DL y selección del TFCS tiene una entrada de control 420 a la
capa RRC 425 del RNC 336. En respuesta a una solicitud procedente de
la función 348 de control de potencia de DL y selección del TFCS,
la capa RRC 425 del RNC 336 puede transmitir una solicitud 490 de
control de medida, a la capa 480 RRC del UE 312. La capa 480 RRC del
UE 312 transmite un informe de medida 485 de vuelta a la capa RRC
425 del RNC 336, que es reenviado 430 a la función 348 de control de
potencia de DL y selección del TFCS.
Así, mediante el uso de estadísticas de error
DSCH junto con informes de medida 485 sobre atenuación de trayecto
e interferencia, el RNC 336 es capaz de adoptar una decisión sobre
si incrementar o disminuir la velocidad de transmisión de datos al
UE 312, mediante modificar el conjunto de combinación de formatos de
transporte
(TFCS).
(TFCS).
La función 348 de control de potencia de DL y
selección del TFCS, indica 435 al nodo B 322, a través del interfaz
I_{ub}, el TFCS seleccionado y el correspondiente control de
ganancia para transmisiones PDSCH al UE 312. En respuesta a esta
indicación, el nodo B 322 ajusta un elemento 445 de ganancia
variable, fijando los niveles de control de potencia de sus
transmisiones inalámbricas.
Las diferencias entre los niveles típicos de
portadora frente a interferencia (C/I) requeridos para cada TFCS,
preferentemente se conocen a priori y están memorizadas en el
RNC, como SIR_{j}. Preferentemente se almacena también dos
variables en el RNC:
- (i)
- el TFCS actual; y
- (ii)
- la actual atenuación por código desde la potencia de referencia de la célula (A_{n}).
El TFCS utilizado actualmente se indica
dinámicamente al UE 312, a través de señalización RRC dentro del
mensaje de asignación de canal compartido físico (PSCHAM, Physical
Shared Channel Allocation Message). Tras una decisión para cambiar
la potencia por código distribuida al UE 312 en una cantidad
\Delta (como resultado de la información de medida recién
recibida, o la información BLER recién determinada), se ejecuta el
siguiente proceso para cada TFCS j-ésimo:
La ecuación [4] calcula eficazmente la
atenuación respecto de la máxima potencia permisible por código
(usualmente igual a una potencia de referencia de célula, o de
canal físico de control común primario (P-CCPCH))
que podría requerirse cuando se conmuta para utilizar el TFCS j,
dados la atenuación actual (An), el TFCS (i) actual, el nivel de
potencia requerido (\Delta) y las diferencias en SIR entre el TFCS
i y el TFCS j.
El TFCS con la menor atenuación positiva
A_{n+1,j}, se selecciona como el TFCS que puede proporcionar una
máxima velocidad de transmisión de datos al UE, a la vez sin que
viole la restricción de potencia máxima por código.
Se prevé que \Delta puede derivarse de varias
formas:
- (i)
- directamente a partir de la capa de RLC, en el RNC que está recibiendo informes de estado de RLC sobre la característica de error de transmisiones en modo acuse de recibo de enlace descendente, o a través de informes de medida BLER enviados al RNC mediante el UE;
- (ii)
- a partir de informes de medidas de atenuación de trayecto e interferencia, enviadas desde el UE al RNC; o
- (iii)
- como una combinación de los dos esquemas anteriores.
Además, los conceptos inventivos de la presente
invención utilizan métodos para manejar la transferencia esporádica
de datos, que es característica de las sesiones de llamada de datos
que utilizan canales compartidos. Las pausas en la transmisión
provocan subsiguientes pausas en la información BLER RLC (u otras
basadas en informes de medida), puesto que hay pocos datos para ser
comunicados, o ninguno. Así, en la invención está previsto que el
control de potencia pueda ser conducido solo mediante informes de
medida basados en atenuación de trayecto e interferencia. Sin
embargo, se hace notar que tales informes de medida consumen
considerables recursos de enlace ascendente, que son malgastados en
ausencia de tráfico de enlace descendente a controlar. Aunque se
sabe que el PC de DL en PSCHAM utiliza tales informes de medida, se
propone aquí utilizar la opción "solo informe de medida", para
ajustar el TFCS (en contraste con el PC) solo cuando hay poco
tráfico para conducir el esquema de PC basado en el
RLC.
RLC.
Por lo tanto, en otra realización de la presente
invención se utiliza la noción de "temporizador estático".
El temporizador estático es puesto a cero y
activado, siempre que el volumen de memoria intermedia RNC de
enlace descendente excede cierto umbral, que indica que se requiere
una cantidad significativa de recursos de enlace descendente.
Cuando se requiere un uso sustancial de un recurso de enlace
descendente, está claro que es deseable utilizar control de
potencia y velocidad para maximizar el rendimiento global. Una vez
que la ocupación de la memoria intermedia RNC cae a un valor igual
o menor que un umbral concreto, o si el número de PDUs de los que
se está informando en de los informes de estado de RLC está por
abajo de cierto nivel durante un período predeterminado, o digamos
de Q ms, se decide que no existe un volumen de datos suficiente para
garantizar transmisiones de potencia/velocidad controlada (lo que
puede requerir el uso significativo de un recurso de enlace
ascendente). Adicionalmente, las estadísticas de error entrante
pueden también ser demasiado infrecuentes o imprecisas para ser
utilizadas. En este escenario, el control de potencia y la
adaptación de velocidad son desactivados, hasta que se determine
que merece la pena reiniciar el procedimiento.
Esto es especialmente útil cuando el sistema se
utiliza para aplicaciones típicas de navegación web. Esto
normalmente se producirá en períodos de actividad de enlace
descendente, durante la descarga de páginas HTTP, seguidos de
períodos de inactividad de enlace descendente (mientras el usuario
procesa la información que hay en pantalla).
De acuerdo con la realización preferida de la
presente invención, para el esquema de control de potencia de
enlace descendente es deseable utilizar una serie de estados
lógicos, como se describe abajo con respecto a la figura 5.
En la figura 5 se muestra un diagrama de estado
500 acorde con la realización preferida de la presente invención.
El diagrama de estado 500 representa un esquema de control de
potencia de enlace descendente, que utiliza tres estados
lógicos:
- (i)
- estado no válido de DLPC - 505;
- (ii)
- estado desactivado de DLPC - 535; y
- (iii)
- estado válido de DLPC - 515.
La transición entre los tres estados está
conducida preferentemente por alguno de una serie de parámetros:
- (i)
- ocupación de memoria intermedia del RLC de DL, y umbrales asociados,
- (ii)
- información del informe de medida procedente del UE, y
- (iii)
- temporizador T_{Q} de "tiempo estático".
Se utiliza un primer estado 505 - un estado
no válido de DLPC - cuando es deseable utilizar ajuste de
control de potencia, pero la información necesaria no se ha reunido
aún, o se ha considerado que ha "caducado". Esto puede ocurrir
tras una pausa apreciable en la transmisión de enlace descendente.
En este estado no válido de DLPC 505, la configuración del
control de potencia inicial debe establecerse primero basándose en
la información de medida llevada a cabo en el UE, como se muestra
en la etapa 510 de transición de estado. La configuración de control
de potencia inicial necesita ser comunicada a la UTRAN, antes de
que se pueda garantizar la asignación de canal compartido de enlace
descendente controlado por potencia/velocidad.
Sin embargo para evitar un incremento de la
latencia del sistema, antes de haberse recibido un informe de
medida puede también garantizarse asignaciones de canal compartido
de enlace descendente. No obstante, estas utilizan preferentemente
el TFCS de baja velocidad, y la atenuación debe fijarse al mínimo
permisible.
Para que el esquema de control de potencia de DL
pase 510 del estado no válido de DLPC 505 al estado
válido de DLPC 515, debe ser extraída del UE la información de
medida. Esto se debe al hecho de que se estima que cualquier
información previa de control de potencia, procedente de una sesión
de canal compartido de enlace descendente (DSCH) con control de
potencia ajustado, no es válida debido a la longitud del período de
tiempo que interviene. La información de medida puede llegar al RNC
como resultado de:
- (i)
- un proceso iniciado por el UE (a través de diversos mensajes UL), o
- (ii)
- una solicitud de informe de medida UTRAN directa, enviada con el propósito explícito de control de potencia de enlace descendente. (a)
Ejemplos de mensajes UL iniciados por UE, en los
que puede contenerse información relevante de informes de medida,
se listan a continuación en la tabla 1.
Los anteriores mensajes de la capa 3 son
ejemplos de mensajes iniciados por el UE, que pueden ser utilizados
para llevar información de medida adicional (RSCP e ISCP).
Cada vez que se recibe información de un informe
de medida desde el UE, y el esquema de control de potencia de DL
está en el estado desactivado de DLPC 535 o en el estado
no válido de DLPC 505, se habilita una transición al estado
no válido de DLPC 505, y se pone a cero y se activa un
temporizador T_{Q}.
En concreto, un mensaje de solicitud de
capacidad, del canal compartido de enlace descendente físico
(PUSHC), desde el UE a la UTRAN, puede contener opcionalmente
potencia de código de señal recibida (RSCP) P-CCPCH,
y una lista de valores de potencia de código de señal de
interferencia (ISCP), para segmentos de tiempo específicos. En este
modelo, un UE que ha estado inactivo durante un período pero ha
mantenido una conexión RRC, envía una solicitud de capacidad PUSCH
al RNC. Podría esperarse que la transmisión de enlace descendente se
produzca en breve, tras esto. Así, incluyendo información de la
RSCP de PCCPCH y la ISCP del segmento de tiempo en los mensajes de
solicitud de capacidad PUSCH, puede habilitarse el control inmediato
de potencia en el DSCH resultante.
En el caso de que haya suficientes datos de
enlace descendente para un UE, para ser enviados a través de un
DSCH, y el proceso de control de potencia está en el estado no
válido de DLPC 505, debe ser enviada una señal de solicitud
explícita de informe de medida al UE, al objeto de iniciar el
proceso de control de potencia de enlace descendente. Para
conseguir esto, debe enviarse un mensaje de control de medida desde
la UTRAN al UE, para recibir un mensaje de informe de medida desde
el UE.
Es destacable que los PDSCHs que no están
ajustados en control de potencia y en velocidad de transmisión,
pueden seguir siendo utilizados durante este periodo usando el TFCS
de menor velocidad disponible con atenuación mínima.
El estado válido de DLPC se retiene en
tanto en cuanto llegué información de estado de RLC relativa a
N>=N_{Q} PDUs, al RNC 336,
donde:
N es un contador; y
N_{Q} es un valor umbral mínimo que sirve para
impedir que el bucle ajuste la potencia a un UE del que no se ha
recibido estadísticas de error PDU fiables en grado suficiente.
Además, el estado no válido de DLPC 505
se mantiene solo si el temporizador T_{Q} no ha expirado. El
temporizador estático, denotado T_{Q}, se utiliza para determinar
la duración de este periodo "muerto" permisible.
Opcionalmente, el temporizador puede ser reiniciado continuamente
para mantener (transición 520) el esquema de control de potencia de
DL en un estado válido de DLPC 515. La puesta a cero del
temporizador T_{Q} puede basarse en un número o frecuencia de
información notificada de PDU, y/o basarse en el volumen y los
umbrales de la memoria intermedia del RLC de DL.
Las transiciones de estado válido de DLPC
515 a estado no válido de DLPC 505, se producen cuando el
temporizador T_{Q} expira. El proceso de informe de medida para la
RSCP del P-CCPCH y la ISCP de segmento de tiempo,
pueden (opcionalmente) finalizarse en este punto, para conservar
recursos físicos de UL. Esto puede llevarse a cabo utilizando por
ejemplo el mensaje RNC de control de medida.
Se utiliza un estado desactivado de DLPC
535, para transmisiones de enlace descendente que utilizan control
de potencia. Si el esquema de control de potencia de DL está en un
estado desactivado de DLPC 535, no se necesita adoptar
ninguna acción para la transición desde el estado desactivado de
DLPC 535 al estado no válido de DLPC 505. Cualquier
transición está basada puramente en un deseo de llevar a cabo una
operación de ajuste de control de potencia, sobre una transmisión
de canal compartido de enlace descendente. Tal indicación de
transmisión puede basarse en el volumen de memoria intermedia del
RLC de DL o, por ejemplo, cuando se transita desde un canal de
acceso rápido (FACH) a un modo DSCH.
Como se muestra, para entrar en el estado no
válido de DLPC 505 el proceso ha de transitar desde el estado
desactivado de DLPC 535 a través del estado no válido de
DLPC 505, al estado válido de DLPC 515 antes de que
pueda llevarse a cabo control de potencia sobre el DSCH. Esto
asegura que se obtiene información de un informe de medida
reciente, al objeto de que pueda realizarse una buena estimación de
la velocidad del formato de transporte inicial y la atenuación
inicial requerida.
El algoritmo de selección del TFCS, utilizado en
la realización preferida de la presente invención, utiliza la
siguiente ecuación:
donde los parámetros utilizados
para determinar el TFCS inicial y la atenuación,
son:
- (i)
- RSCP del PCCPCH - potencia de código de señal recibida, del canal físico de baliza P-CCPCH. Este parámetro se envía como señal por medio de un UE, en un informe de medida.
- (ii)
- ISCP de un segmento de tiempo - potencia de código de señal de interferencia, de un segmento de tiempo específico. Este parámetro es enviado como señal mediante un UE, en un informe de medida.
- (iii)
- SIR_{j} - un SIR objetivo nominal por código, para el TFCS j. Este parámetro es conocido a priori y está memorizado en el RNC.
- (iv)
- K_{PDSCH} - un valor constante que es configurable dentro del RNC. Este parámetro se utiliza para proporcionar un margen prudente del TFCS inicial y los valores de atenuación seleccionados.
Una vez que el RNC conoce los anteriores
parámetros, se chequea cada TFCS para ver si está disponible,
utilizando la ecuación [5].
Entonces se selecciona el TFCS de velocidad
superior (j = i) para el que Avail_{j} es VERDADERO, en la
ecuación [5].
La atenuación inicial utilizada por código (en
relación con la potencia de código de transmisión del
P-CCPCH), se calcula como:
En referencia ahora la figura 6, se ilustra un
diagrama de flujo 600 del esquema de control de potencia de DL,
acorde con la realización preferida de la presente invención. Se
asume que el esquema de control de potencia de DL comenzará en un
estado desactivado de DLPC, como se muestra en la etapa 605.
Si las condiciones operativas cambian de forma que se requiere un
DSCH controlado en potencia, en la etapa 610 se produce una
transición a un estado de DLPC inválido, como se muestra en la etapa
615.
Si se ha recibido un informe de medida reciente
procedente del UE en la etapa 620, el temporizador estático T_{Q}
es reiniciado en la etapa 630. Si no se ha recibido un informe
reciente de medida procedente del UE en la etapa 620, entonces se
transmite un mensaje de control de medida desde la UTRAN al UE, para
solicitar una medida desde el UE, como se muestra en la etapa
625.
Si se ha recibido un informe de medida desde el
UE en la etapa 620, el esquema lleva a cabo una transición al
estado válido de DLPC 670. Se extrae los parámetros
apropiados para calcular la ecuación [4], y se realiza el cálculo
del TFCS del DSCH inicial, a ser utilizado. Además, en la ecuación
[5] se realiza un cálculo del nivel inicial de atenuación a
utilizar, como se muestra en la etapa 635.
Después se realiza una determinación sobre si el
temporizador estático T_{Q} ha expirado, en la etapa 640. Si el
temporizador estático T_{Q} ha expirado en la etapa 640, se
produce una transición del esquema de control de potencia a un
estado desactivado de DLPC, como se muestra en la etapa 610.
Si el temporizador estático T_{Q} no ha expirado en la etapa 640,
en la etapa 645 se realiza una determinación sobre si ha llegado
información de PDU del estado del RLC. Si en la etapa 645 no ha
llegado la información de PDU del estado del RLC, es enviado un
PDSCH en la actual configuración de potencia, como se muestra en la
tapa 650, y el temporizador estático T_{Q} es verificado en un
bucle de vuelta a la etapa 640.
Si en la etapa 645 ha llegado información de PDU
del estado de RLC, se realiza una determinación sobre si N>=NQ
PDUs, en la etapa 655. Si se determina en la etapa 655 que aún no se
satisface N>=NQ PDUs, se envía un canal compartido de enlace
descendente físico (PDSCH) en la actual configuración de potencia,
como se muestra en la etapa 650, y el temporizador estático T_{Q}
es verificado en un bucle de vuelta a la etapa 640.
Si en la etapa 655 se determina que se satisface
N>=NQ PDUs, se lleva a cabo una iteración del bucle de ajuste de
potencia, como se muestra en la tapa 660. La configuración actual de
potencia es entonces actualizada, y se pone a cero el temporizador
estático T_{Q} y los N valores. Después se envía PDSCH a la
configuración de potencia actual, como se muestra la tapa 650, y el
temporizador estático T_{Q} es verificado en un bucle, de vuelta
a la etapa 640. El estado no válido de DLPC 670 se mantiene
entonces hasta que el temporizador estático T_{Q} ha expirado, en
la etapa 640, mediante lo que se produce una transición del esquema
de control de potencia, al estado desactivado de DLPC.
Se comprenderá que el método y la disposición
del control de potencia en bucle abierto descrito arriba,
proporcionan al menos una de las siguientes ventajas:
- (i)
- se selecciona el TFCS que proporciona la máxima velocidad de transmisión de datos al UE, siempre que no viole la restricción de máxima potencia por código,
- (ii)
- la implementación de esta invención permite mantener compatibilidad con los estándares, y
- (iii)
- minimiza la sobrecarga de la transmisión de señales.
Por consiguiente, los mencionados método y
disposición para proporcionar control de potencia, desactivan
sustancialmente al menos los problemas asociados con las
limitaciones de velocidad de actualización, del esquema de PC en un
sistema de comunicación inalámbrico UTRA-TDD
CDMA.
Así, han sido descritos una configuración y un
método para llevar a cabo control de potencia o adaptación de
velocidades de transmisión, en un sistema de comunicación
inalámbrico, donde las mencionadas desventajas asociadas con las
disposiciones del arte previo han sido paliadas sustancialmente.
Si bien se ha descrito arriba implementaciones
específicas y preferidas de la presente invención, es obvio que una
persona cualificada en el arte podría fácilmente aplicar variaciones
y modificaciones de tales conceptos inventivos.
Claims (28)
1. Un método (500, 600) para establecer un nivel
de control de potencia en un sistema de comunicación inalámbrico
(300), comprendiendo el método las etapas de:
- obtener información de transmisión procedente de una unidad inalámbrica de abonado;
- donde el método está caracterizado por:
- modificar (660) un nivel de control de potencia (445) en respuesta a la mencionada información de transmisión; y
- modificar un formato de canal de comunicación, en respuesta a la mencionada información de transmisión.
2. El método para establecer un nivel de control
de potencia acorde con la reivindicación 1, en el que el sistema de
comunicación es un sistema de comunicación inalámbrico basado en
UMTS, que soporta la transmisión entre un controlador de red de
radio y un equipo de usuario, a través de un nodo B, donde la
mencionada etapa de obtener información de transmisión desde una
unidad inalámbrica de abonado se refiere a transmisiones de enlace
descendente a la unidad inalámbrica de abonado, y la información se
calcula mediante el RNC a partir de informes de estado del RLC, de
transmisiones de enlace descendente en modo acuse de recibo.
3. El método para establecer un nivel de
control de potencia de acuerdo con la reivindicación 1 o la
reivindicación 2, en el que el sistema de comunicación utiliza
canales compartidos de enlace descendente, en un entorno de
desvanecimiento no rápido.
4. El método para establecer un nivel de control
de potencia de acuerdo con cualquier reivindicación precedente, en
el que la información de transmisión son solicitudes de
retransmisión procedentes de la unidad inalámbrica de abonado.
5. El método para establecer un nivel de control
de potencia de acuerdo con cualquier reivindicación precedente,
comprendiendo además el método las etapas de:
- obtener datos de informe de medidas, que incluyen una o más de las siguientes etapas:
- obtener una indicación de característica de error, de un enlace de comunicación descendente;
- obtener un informe de medida de atenuación de trayecto de enlace descendente;
- obtener una medida de interferencia de enlace descendente.
6. El método para establecer un nivel de control
de potencia de acuerdo con la reivindicación 5, en el que el
sistema de comunicación es un sistema de comunicación inalámbrico
basado en UMTS, que soporta una transmisión entre un controlador de
red de radio y un equipo de usuario, a través de un nodo B, donde la
mencionada etapa de obtener datos de informe de medida, del enlace
descendente, se lleva a cabo mediante procesar informes de medida
de error señalizados al RNC mediante el UE.
7. El método para establecer un nivel de control
de potencia de acuerdo con la reivindicación 5 o la reivindicación
6, en el que el sistema de comunicación es un sistema de
comunicación inalámbrico basado en UMTS, que soporta una transmisión
entre un controlador de red de radio y un equipo de usuario, a
través de un nodo B, donde la mencionada etapa de obtener un informe
de medida de atenuación de trayecto de enlace descendente, o un
informe de medida de interferencia de enlace descendente, es
señalizada desde el UE al RNC, y/o donde la mencionada etapa de
obtener una característica de error del enlace descendente se lleva
a cabo mediante el procesamiento de informes de medida de error,
señalizados al RNC mediante el UE.
8. El método para establecer un nivel de control
de potencia de acuerdo con cualquier reivindicación precedente,
comprendiendo el método además la etapa de:
- poner en memoria intermedia los datos a ser transmitidos,
- donde la mencionada etapa de modificación se lleva a cabo si los mencionados datos en memoria intermedia exceden un valor umbral.
9. El método de establecer un nivel de control
de potencia de acuerdo con cualquier reivindicación precedente,
comprendiendo además el método las etapas de:
- llevar a cabo una transmisión de enlace descendente en un formato de canal de comunicación de velocidad mínima y/o una atenuación de control de potencia mínima, antes de determinar una velocidad de transmisión de enlace descendente o un nivel de control de potencia en base a la mencionada información de transmisión.
10. El método de establecer un nivel de control
de potencia acorde con cualquier reivindicación precedente, en el
que la mencionada etapa de obtener información de transmisión
incluye una o más de las siguientes etapas:
- obtener información de transmisión procedente de una unidad inalámbrica de abonado, cuando la mencionada unidad inalámbrica de abonado determina transmitir un mensaje de enlace ascendente; u
- obtener datos de informe de medida, tras una solicitud de informe de medida.
11. El método de establecer un nivel de control
de potencia de acuerdo con la reivindicación 10, comprendiendo
además el método las etapas de:
- activar un temporizador para observar un período de tiempo desde la obtención de un informe de medida previo;
- iniciar una solicitud para un informe de medida, en respuesta al mencionado período de tiempo excediendo un umbral; y
- reinicializar el mencionado temporizador tras la recepción de un informe de medida.
12. El método de establecer un nivel de control
de potencia de acuerdo con cualquier reivindicación precedente,
comprendiendo además el método las etapas de:
- aplicar un estado no válido y un estado válido, para el mencionado uso de un formato de canal de comunicación;
- donde:
- un estado válido habilita la operación de modificación de un nivel de control de potencia de enlace descendente, en respuesta a la mencionada información de transmisión, mediante modificar un formato de canal de comunicación; y
- un estado no válido inhabilita la transmisión de datos de informe de medida, de forma que no pueda tener lugar ninguna modificación del mencionado control de potencia.
13. El método de establecer un nivel de control
de potencia de acuerdo con la reivindicación 12, cuando depende de
la reivindicación 10 o la reivindicación 11, comprendiendo además el
método la etapa de:
- conmutar entre un estado válido y un estado no válido, en respuesta a un valor del temporizador.
14. El método de establecer un nivel de control
de potencia de acuerdo con la reivindicación 12 o la reivindicación
13, comprendiendo además el método la etapa de:
- aplicar un estado válido, cuando se cumple una o más de las siguientes condiciones:
- el número de paquetes de datos a ser transmitidos sobre un canal de enlace descendente excede un umbral;
- el mencionado período de tiempo del mencionado temporizador no ha expirado; y
- se ha recibido información de transmisión fiable.
15. El método de establecer un nivel de control
de potencia de acuerdo con cualquier reivindicación precedente, en
el que el mencionado sistema de comunicación inalámbrica soporta un
canal de comunicación inalámbrico compartido de enlace descendente,
en funcionamiento por ráfagas.
16. El método de establecer un nivel de control
de potencia de acuerdo con la reivindicación 15, en el que el
mencionado sistema de comunicación es un sistema de comunicación
basado en UMTS, y un nodo B ajusta un elemento de ganancia variable
que controla un nivel de control de potencia en respuesta a la
mencionada información de transmisión.
17. El método de establecer un nivel de control
de potencia de acuerdo con la reivindicación 15, en el que el
mencionado formato de canal de comunicación es un conjunto de
combinación de formatos de transporte, y la mencionada etapa de
determinar un nivel de control de potencia en base a la mencionada
información de transmisión, incluye la etapa de calcular un conjunto
de combinación de formatos de transporte, con la menor atenuación
positiva tal que el conjunto de combinación de formatos de
transporte pueda proporcionar la máxima velocidad de transmisión de
datos a una unidad de abonado.
18. El método para establecer un nivel de
control de potencia de acuerdo con cualquier reivindicación
precedente, en el que al menos un parámetro se extrae de la
mencionada información de transmisión y/o de los mencionados datos
de informe de medida.
19. El método de establecer un nivel de control
de potencia de acuerdo con la reivindicación 18, en el que el
mencionado al menos un parámetro, se utiliza para determinar el
formato inicial del canal de comunicación y/o una atenuación de
control de potencia, e incluye al menos uno de los siguientes:
- (i)
- una potencia del código de señal recibida, de un canal físico de baliza;
- (ii)
- una potencia de código de señal de interferencia, de un segmento de tiempo concreto;
- (iii)
- una relación de señal objetivo nominal frente a interferencia por código, para al menos un formato de canal de comunicación;
- (iv)
- un valor constante utilizado para proporcionar un margen prudente de un formato inicial de canal de comunicación, y/o un valor de atenuación seleccionado.
20. El método de establecer un nivel de control
de potencia de acuerdo con la reivindicación 18 o la reivindicación
19, en el que el mencionado al menos un parámetro se determina para
un parámetro de comunicación de enlace descendente, y los
respectivos formatos de canal de comunicación se calculan para
determinar si un formato seleccionado está disponible y satisface
el determinado al menos un parámetro, y donde se selecciona el
mencionado formato de canal de comunicación de velocidad superior
que satisface el determinado al menos un parámetro.
21. Una unidad de comunicación inalámbrica,
adaptada para incorporar las etapas del método de cualquiera de las
reivindicaciones precedentes 1 a 20.
22. La unidad de comunicación inalámbrica acorde
con la reivindicación 21, en la que la mencionada unidad de
comunicación es un nodo B, o es para ser utilizada en una
disposición de control de potencia de enlace descendente.
23. Un sistema de comunicación inalámbrico,
adaptado para incorporar las etapas del método de cualquiera de las
precedentes reivindicaciones 1 a 20.
24. El sistema de comunicación inalámbrico
acorde con la reivindicación 23, en el que el mencionado sistema de
comunicación es un sistema de comunicación inalámbrico
UTRA-TDD CDMA.
25. Un controlador de red de radio (336, 338,
340), que comprende:
- medios para obtener datos de informe de medida desde una unidad inalámbrica de abonado; y
- caracterizado porque comprende además
- medios para determinar una velocidad de transmisión de enlace descendente o un nivel de control de potencia, en base a los mencionados datos de informe de medida;
- donde el controlador de red de radio (336, 338, 340) está caracterizado por:
- medios para modificar una velocidad de transmisión de enlace descendente o un nivel de control de potencia (445), en respuesta a los mencionados datos de informe de medida, mediante modificar un formato de canal de comunicación.
26. El controlador de red de radio (336, 338,
340) acorde con la reivindicación 25, en el que los medios para
obtener datos de informe de medida incluyen medios para obtener una
indicación de característica de error, de un enlace de comunicación
de enlace descendente; y/o para obtener un informe de medida de la
atenuación de trayecto de enlace descendente, y/o para obtener una
medida de interferencia de enlace descendente.
27. El controlador de red de radio (336, 338,
340) acorde con la reivindicación 25 o la reivindicación 26, que
comprende además un procesador acoplado operativamente a los medios
para obtener datos de informe de medida, donde el procesador
calcula una velocidad de transmisión de enlace descendente o un
nivel de control de potencia, a partir de informes de estado del
RLC, de transmisiones de enlace descendente en modo acuse de
recibo.
28. Un medio de almacenamiento que almacena
instrucciones implementables por procesador, para controlar que un
procesador lleve a cabo el método de cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 20.
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