ES2300778T3 - Metodo y arquitectura para redes de comunicacion inalambricas que utilizan reemision cooperativa. - Google Patents
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Abstract
Un método de generar una clave de acceso para usar por un dispositivo de usuario final, UE, para acceder a un servidor distante; que comprende: enviar una petición de acceso desde el UE al servidor distante; crear una identidad temporal para el UE; enviar a un nodo de autenticación en la red doméstica de UE detalles de la petición de acceso; en el nodo de autenticación o el servidor distante, generar un impulso de interrogación (challenge), de Protocolo de Transferencia de Hipertexto, (HTTP), Digest usando un algoritmo capaz de generar claves de acceso de usuario final, incluyendo detalles de la identidad temporal del UE; en el UE, generar una clave de acceso basada en el impulso de interrogación de HTTP Digest, estando dicha clave de acceso asociada con la identidad del servidor distante y la identidad del UE; y almacenar la clave de acceso y la identidad temporal del UE en el UE.
Description
Método y arquitectura para redes de comunicación
inalámbricas que utilizan reemisión cooperativa.
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La presente invención se refiere a comunicación
inalámbrica soportada por reemisor, con el fin de mejorar el
rendimiento de la comunicación. En particular, la invención se
refiere a redes inalámbricas que utilizan reemisión cooperativa.
Una fuerza impelente fundamental en el
desarrollo de las redes y sistemas de comunicación
inalámbricos/celulares radica en proporcionar, a parte de muchos
otros aspectos, una cobertura o soporte incrementado de velocidades
de transmisión de datos más altas, o bien una combinación de ambos.
Al mismo tiempo, el aspecto de los costes de construcción y
mantenimiento del sistema es de gran importancia y se espera que
llegue a serlo aún más en el futuro. A medida que se incrementan
las velocidades de transmisión de datos y/o las distancias de
comunicación, el problema de un consumo de batería incrementado
constituye otra cuestión digna de consideración.
Hasta tiempos recientes, la principal topología
de las redes inalámbricas ha permanecido esencialmente sin cambios,
incluyendo las tres generaciones existentes de redes celulares. La
topología estaba caracterizada por la arquitectura celular con las
estaciones de base de radio fijas y las estaciones móviles como
entidades de transmisión y de recepción de las redes, de tal manera
una comunicación típicamente implicaba únicamente estas dos
entidades. Una solución alternativa a las redes viene ejemplificada
por las bien conocidas redes de múltiples saltos ("multihop"),
en las que, típicamente, en un contexto inalámbrico, una
comunicación implica una pluralidad de entidades de transmisión y
de recepción en una configuración de reemisión. Tales sistemas
ofrecen posibilidades de pérdidas en el recorrido o camino
significativamente reducidas entre las entidades (reemisores) en
comunicación, lo que puede beneficiar a los usuarios de terminal a
terminal (ETE
-"end-to-end").
Se ha puesto la atención recientemente en otro
tipo de topología que tiene muchas características y ventajas en
común con las redes de múltiples saltos pero que está limitada a
sólo dos (o unas pocas) repeticiones de salto. En contraste con las
redes de múltiples saltos, la topología anteriormente mencionada
aprovecha aspectos de paralelismo y adopta también elementos de los
sistemas avanzados de antenas. Estas redes, que utilizan el nuevo
tipo de topología, tienen como denominador común la cooperación
entre múltiples estaciones. Esto figura en la literatura de
investigación reciente con varios nombres, tales como reemisión
cooperativa, diversificación cooperativa, codificación cooperativa,
matrices o conjuntos ordenados de antenas virtuales, etc. En la
presente solicitud, se pretende que el significado de las
expresiones "reemisión cooperativa" y "esquemas/métodos
cooperativos" abarque todos los sistemas y redes que utilicen la
cooperación entre múltiples estaciones, así como los
esquemas/métodos utilizados en estos sistemas, respectivamente. En
la referencia [1] se proporciona una visión global exhaustiva de
los esquemas de comunicación cooperativos. Pueden desplegarse
diversos formatos para una señal repetida. Una señal puede ser
descodificada, modulada de nuevo y remitida, o de forma alternativa,
sencillamente amplificada y remitida. Lo primero se conoce como
reemisión regenerativa o con
descodificación-remisión, en tanto que lo último se
conoce como reemisión con amplificación y remisión, o no
regenerativa. Tanto la reemisión regenerativa como la no
regenerativa son bien conocidas, por ejemplo, por las soluciones
tradicionales de múltiples saltos y de repetidor, respectivamente.
En la referencia [2] se tratan diversos aspectos de las dos
soluciones.
Los beneficios generales de la reemisión
cooperativa en comunicación inalámbrica pueden resumirse como
mayores velocidades de transmisión de datos, interrupción del
servicio reducida (debido a las diferentes formas de
diversificación), vida de la batería incrementada, cobertura
extendida o aumentada (por ejemplo, para celulares).
Se han sugerido diversos esquemas y topologías
que se sirven de la reemisión cooperativa, como modelos teóricos
dentro del campo de la teoría de la información, o como sugerencias
para redes reales en unos pocos casos como, por ejemplo, sistemas
de ensayo de laboratorio. Se encuentran ejemplos en la referencia
[1], páginas 37-39 y 41-44. Los
diversos esquemas de cooperación pueden dividirse basándose en qué
entidades tienen datos que enviar, a quién y quién coopera. En las
Figuras 1a-f (técnica anterior) se ilustran
esquemáticamente diferentes topologías que muestran dónde se genera
el tráfico, quién es el receptor y el recorrido o camino para las
transmisiones por radio.
El canal de reemisor clásico, que se ilustra en
la Figura 1a, consiste en una fuente que desea comunicarse con un
destino mediante el uso de reemisores. El reemisor recibe la señal
transmitida por la fuente a través de un canal con ruido, la
procesa o trata y la remite al destino. El destino observa una
superposición de la fuente y de la transmisión del reemisor. El
reemisor no tiene ninguna información que enviar; de aquí que el
propósito del reemisor sea maximizar la velocidad de transmisión
total del flujo de información desde la fuente al destino. El canal
de reemisor clásico se ha estudiado en las referencias [1], [7] y en
[3], habiéndose incorporado en ésta última la diversificación en el
receptor. El canal de reemisor clásico, en su forma con tres
estaciones, no saca provecho en absoluto de estaciones múltiples de
reemisor y, por tanto, no proporciona las ventajas anteriormente
expuestas.
Una solución más prometedora, el canal de
reemisor en paralelo, se ilustra en la Figura 1b, en la que, en
unos sistemas inalámbricos que emplean repetidores (tales como una
estación de base celular con repetidores de soporte) con cobertura
solapada, un receptor puede beneficiarse del uso de señales
superpuestas que se reciben desde múltiples repetidores. Esto es
algo que sucede automáticamente en los sistemas cuando los
repetidores están ubicados unos cerca de otros. Recientemente,
estudios teóricos sobre información han tratado este caso. Un caso
particular de interés es el de Schein, referencias [4] y [5]. Schein
ha llevado a cabo un estudio teórico sobre la información en una
red orientada a la cooperación, con cuatro nodos, es decir, con un
transmisor, un receptor y tan sólo dos reemisores intermedios. Se
estudia un canal de valor real con una pérdida de propagación igual
a uno. Cada reemisor emplea reemisión no regenerativa, es decir,
amplificación pura. Gracias a la suposición simplificadora de la
pérdida de propagación de valor real, las señales se suman
coherentemente en la antena receptora. Con restricciones de la
potencia de reemisor individual, Schein también indica que pueden
seleccionarse factores de amplificación para maximizar la SNR
[relación entre señal y ruido
-"Signal-to-Noise Ratio"], si
bien no deduce la expresión explícita para los factores de
amplificación. Una de las estaciones envía con su potencia máxima,
en tanto que la otra envía con alguna otra potencia, más pequeña. La
desventaja de los esquemas de Schein es que se trata sólo de un
análisis teórico sobre información, limitado a tan sólo dos
estaciones de reemisor, deducido en un canal de valor con ganancia
uno (y que, por tanto, desprecia suposiciones de propagación
fundamentales y realistas), por lo que carece de los medios y los
mecanismos para hacer que el método sea fiable en la práctica. Por
ejemplo, no se tratan en absoluto los aspectos de los protocolos,
los mecanismos de control de la potencia y RRM, la complejidad y la
información inicial o de encabezamiento. Por lo que respecta al
tratamiento de únicamente dos estaciones de reemisor, no se toman en
consideración ni se saca provecho de las ganancias de antena
significativamente superiores ni de los beneficios de la
diversificación que se obtendrían de un número superior de
reemisores.
El concepto de Canal de Acceso Múltiple con
Reemisor (también conocido como Canal de Acceso Múltiple con
realimentación generalizada) ha sido investigado por diversos
investigadores en los últimos tiempos y se ilustra esquemáticamente
en la Figura 1c. El concepto implica que dos usuarios cooperan, es
decir, intercambian la información que cada uno desea transmitir,
y, subsiguientemente, cada usuario envía no sólo su propia
información sino también la información de otros usuarios a un
receptor. El beneficio de hacer esto es que la cooperación
proporciona una ganancia en la diversificación. Existen
esencialmente dos esquemas que se han investigado: la
diversificación cooperativa y la diversificación cooperativa
codificada. Se da cuenta de los estudios, por ejemplo, en la
referencia [1]. Por lo que respecta a la diversificación, se han
sugerido diversas formas, tales como la diversificación de
Alamouti, la diversificación de receptor, y la diversificación
basada en la combinación coherente. Típicamente, los esquemas y
topologías investigados se fundamentan en la descodificación de los
datos antes de su transmisión. Esto significa, adicionalmente, que
las estaciones han de estar ubicadas en proximidad para cooperar y
excluye, por tanto, la cooperación con reemisores más distantes,
así como el gran número de reemisores potenciales en caso de que
pudiera formarse un grupo a gran escala. Una desventaja adicional de
estos esquemas es que es bastante improbable tener estaciones
ubicadas próximas entre sí y que transmitan concurrentemente. Estas
desventajas indican que la topología investigada es de menor interés
práctico. El canal de emisión o radiodifusión con reemisión,
ilustrado en la Figura 1d, es esencialmente el inverso de la
topología ilustrada en la Figura 1c, y, en consecuencia, comparte
las mismas serias desventajas.
Una extensión adicional de la topología
ilustrada en la Figura 1c es el denominado canal de interferencia
con reemisión, que se ilustra en la Figura 1e, en el que se
consideran dos receptores. Éste se ha estudiado en las referencias
[8] y [1], pero sin cooperación entre los receptores y, por tanto,
sin aprovecharse de las posibilidades alcanzadas potencialmente por
el reemisor cooperativo.
Otra topología de la que se ha informado, que se
ilustra esquemáticamente en la Figura 1f, se refiere en ocasiones
como Canal de Conjunto Ordenado de Antenas Virtual, y se describe,
por ejemplo, en la referencia [9]. En este concepto, se supone una
expansión de anchura de banda (significativa) entre una estación en
comunicación y nodos de reemisor adyacentes, y, por tanto, pueden
transferirse señales que no interfieren a través de recursos
ortogonales, lo que permite que sea retenida información de amplitud
y de fase. Con esta arquitectura, se habilita con un único receptor
de antena la comunicación de MIMO (Múltiples Entradas y Múltiples
Salidas -"Multiple Input Multiple Output") (pero también otros
métodos de codificación espacio-temporal). La
topología puede ser utilizada de forma equivalente para la
transmisión. Una suposición general es que las estaciones de
reemisor están cerca del receptor (o del transmisor). Esto limita
la probabilidad de encontrar un reemisor así como el número total
de posibles reemisores que se pueden utilizar. Una limitación
práctica significativa es que se necesita una expansión de anchura
de banda muy grande para retransmitir señales, a través de canales
sin interferencias, al receptor para su procesamiento.
La reemisión cooperativa tiene algunas
similitudes superficiales con el concepto de Diversificación de
Transmisión (también conocido como Diversificación de Transmisión
con Realimentación Rica, TDRF -"Transmit Diversity with Rich
Feedback"), según se describe en la referencia [10] y se ilustra
esquemáticamente en la Figura 1g. Es esencial para el concepto que
un transmisor con antenas situadas en posiciones fijas, por ejemplo,
en una estación de base de un sistema celular, descubra los
parámetros de canal (que hacen posibles efectos de desvanecimiento
y fase aleatoria) desde cada elemento de antena hasta la antena
receptora y utilice esta información para garantizar que una señal
(carente de ruido), tras su ponderación y ajuste de fase en el
transmisor, sea enviada y se sume coherentemente en la antena
receptora, con lo que se maximiza la relación entre señal y ruido.
Si bien la diversificación de transmisión, con un canal
perfectamente conocido e implementada en una estación de base fija,
proporciona beneficios significativos en el rendimiento, existen
también limitaciones prácticas por lo que respecta al número de
elementos de antena que se pueden implementar en un solo dispositivo
o en un único emplazamiento de antena. En consecuencia, existe un
límite en el grado de ganancia en el rendimiento que se puede
obtener. Una desventaja para la diversificación de transmisión
orientada a la estación de base radica también en que los objetos
grandes situados entre el transmisor y el receptor provocan elevadas
pérdidas en el recorrido o camino.
\global\parskip1.000000\baselineskip
El documento US 2002039383 describe rutinas de
tratamiento de señales que se han de llevar a cabo en una estación
de reemisor para reducir las interferencias. La estación de reemisor
contiene un filtro digital, un denominado filtro de FIR, cuyos
coeficientes son actualizados basándose en estimaciones del canal de
múltiples caminos entre el transmisor y el receptor.
Una desventaja significativa de la técnica
anterior previamente expuesta es que sólo permite y saca provecho
de la cooperación de unas pocas, típicamente sólo dos, estaciones.
Las topologías y los métodos propuestos en la técnica no aprovechan
al máximo las ventajas previamente anticipadas de una red con
reemisión cooperativa que comprende un número mayor de estaciones
de reemisión. En particular, las topologías y los métodos propuestos
no proporcionan los medios necesarios para aumentar la escala de
las redes. Uno de los problemas es que la información de
encabezamiento de control entre las estaciones implicadas puede
llegar a ser un gran problema cuando están implicados muchos nodos.
En el peor de los casos, se envía más información de encabezamiento
de protocolo que tráfico de datos. Un problema adicional es que los
algoritmos y los medios de tratamiento no están diseñados para
gestionar un gran número de nodos de reemisor o un número creciente
de nodos de reemisor, esto es, no se han afrontado adecuadamente
los aspectos de regulación de escala en grandes redes de reemisores
cooperativos.
Obviamente son necesarios un método, una
topología y un sistema mejorados para una red de reemisión
cooperativa, que puedan ser regulados en escala creciente para
acomodarse a contextos de tráfico realistas y que aprovechen al
máximo las ventajas anteriormente anticipadas de una red con
reemisión cooperativa que comprende un número mayor de estaciones de
reemisión.
El propósito de la invención consiste en
proporcionar un método, un sistema y un aparato que superen las
desventajas de las técnicas anteriores. Esto se consigue por medio
del método según se define en la reivindicación 1, el sistema tal y
como se define en la reivindicación 17, la estación de reemisor
según se define en la reivindicación 24, la estación de base
conforme se define en la reivindicación 26, y la estación móvil
según se define en la reivindicación 27.
El problema se resuelve por medio de una
distribución de capacidad funcional entre estaciones de reemisor,
un transmisor (por ejemplo, una estación de base/estación móvil) y
un receptor (por ejemplo, una estación móvil/estación de base).
En el método para llevar a cabo la comunicación
en una red de comunicación inalámbrica utilizando reemisión
cooperativa de acuerdo con la presente invención, un transmisor, un
receptor y al menos una estación de reemisor se acoplan o conectan
en una sesión de comunicación. La al menos una estación de reemisor
remite señales procedentes del primer enlace entre el transmisor y
la estación de reemisor, al segundo enlace entre las estaciones de
reemisor y el receptor. La estación de reemisor remite la señal con
el uso de un parámetro de transmisión relativo y un parámetro de
transmisión común. El parámetro de transmisión relativo se determina
localmente en cada estación de reemisor y basándose en una
caracterización del primer enlace, o del segundo enlace, o de una
combinación del primer enlace y el segundo, y el parámetro de
transmisión común se determina centralizado y distribuido a cada
estación de reemisor. Preferiblemente, el parámetro de transmisión
común se determina centralizado, por ejemplo, en el receptor, y
distribuido a cada estación de reemisor. El parámetro de transmisión
común está basado, al menos parcialmente, en una medida de la
calidad de comunicación total entre el transmisor y el receptor.
El método puede ser utilizado en el control de
fase, en el control de potencia o en la activación de reemisor, o
bien en cualquier combinación de control de fase, control de
potencia y activación de reemisor.
El sistema está adaptado a la comunicación en
una red de comunicación inalámbrica utilizando reemisión cooperativa
de acuerdo con la presente invención, de tal modo que el sistema
comprende un transmisor, un receptor y al menos una estación de
reemisor, de manera que la estación de reemisor está concebida para
remitir señales desde un primer enlace entre el transmisor y la
estación de reemisor, a un segundo enlace entre las estaciones de
reemisor y el receptor. El sistema tiene una arquitectura o
estructura lógica en la que:
- cada estación de reemisor tiene medios para
llevar a cabo la caracterización de canal y medios para determinar
parámetros de transmisión relativos basándose en la caracterización
de canal, así como medios para adaptar la remisión basándose en un
parámetro de transmisión relativo y en un parámetro de transmisión
común;
- el receptor tiene medios para determinar un
parámetro de transmisión común y medios para radiodifundir o emitir
el parámetro de transmisión común a las estaciones de reemisor;
y
- la arquitectura lógica comprende un primer
bucle de control entre el receptor y las estaciones de reemisor,
destinado a la realimentación del parámetro común desde el receptor
a las estaciones de reemisor.
El sistema puede comprender adicionalmente un
segundo bucle de control entre el receptor y el transmisor,
concebido para suministrar como realimentación los parámetros de
transmisión desde el receptor al transmisor.
\newpage
Gracias a la presente invención, es posible
aumentar la escala (en comparación con las topologías de la técnica
anterior) de la red con el fin de implicar una pluralidad de
estaciones de reemisor en una sesión de comunicación entre un
transmisor y un receptor (tales como una estación de base y una
estación móvil, o viceversa).
Una de las ventajas conseguidas por la presente
invención es que la cantidad de información de encabezamiento de
protocolo que se necesita para la transmisión de datos desde el
transmisor al receptor no se incrementa, al menos
significativamente, con un número creciente de estaciones de
reemisor.
Una ventaja adicional es que la distribución de
la capacidad funcional hace posible aprovechar al máximo las
ventajas anteriormente anticipadas de una red con reemisión
cooperativa que comprende un gran número de estaciones de
reemisión. Al utilizar la invención en un marco de combinación
coherente, la ganancia en capacidad de dirección y la ganancia en
diversificación se incrementan con un número creciente de estaciones
de reemisor. La ganancia en capacidad de dirección ofrece, por sí
misma, una SNR incrementada que puede ser utilizada para la
extensión del alcance y/o la mejora de la velocidad de transmisión
de los datos. La ganancia en diversificación aumenta la robustez de
la comunicación, lo que proporciona una calidad de comunicación más
uniforme a lo largo del tiempo. Si bien la ganancia en capacidad de
dirección y en diversificación puede proporcionarse por medio de
diversas soluciones de antena avanzada tradicionales, en los casos
en que las antenas se colocan bien en el transmisor o bien en el
receptor, la solución propuesta no está generalmente limitada a las
restricciones de espacio físico, según se contempla en las
estaciones de base o en los terminales móviles. De aquí que exista
ciertamente un potencial de uso de un mayor número de reemisores que
el número de antenas en una estación de base o en una estación
móvil, y, por tanto, se ofrezcan unas ganancias en capacidad de
dirección y en diversificación incluso superiores.
Aún una ventaja adicional es que, como la
invención hace posible el uso de una técnica de múltiples saltos,
pueden aprovecharse ciertas ventajas inherentes a la técnica, por
ejemplo, la capacidad de "bordear" objetos de oscurecimiento.
Por ejemplo, las pérdidas por difracción para un camino recorrido
sobre un edificio y que desciende hasta el suelo son, a menudo, en
sistemas celulares, del orden de 30 dB. Con uno o más reemisores en
las posiciones apropiadas, dichas altas pérdidas de camino pueden
ser mitigadas por completo.
En las reivindicaciones dependientes se definen
realizaciones de la invención. Otros propósitos, ventajas y
características novedosas de la invención se pondrán de manifiesto a
partir de la siguiente descripción detallada de la invención, al
considerarse en combinación con los dibujos y las reivindicaciones
que se acompañan.
Las características y ventajas de la presente
invención anteriormente esbozadas se describen más exhaustivamente
después, en la descripción detallada, en combinación con los
dibujos, en los que los mismos números de referencia aluden a
elementos similares en todos ellos, y en los cuales:
las Figuras 1a-g son
ilustraciones esquemáticas de las topologías de algunas técnicas
anteriores que utilizan reemisión cooperativa;
la Figura 2 ilustra esquemáticamente un sistema
celular que utiliza reemisión cooperativa de acuerdo con la presente
invención;
la Figura 3 es un modelo esquemático que se
emplea para describir los parámetros y los términos utilizados en la
presente invención;
la Figura 4 es un diagrama de flujo acerca del
método de acuerdo con la invención;
la Figura 5 es una ilustración esquemática de la
arquitectura o estructura lógica para la red de reemisión
cooperativa de acuerdo con la presente invención;
la Figura 6 es un esquema de señalización acerca
de una realización del método de acuerdo con la invención;
la Figura 7 es un diagrama de flujo acerca de
una realización del método de acuerdo con la invención;
la Figura 8 es una ilustración esquemática de
una realización alternativa de la invención, que utiliza estaciones
de reemisor con múltiples antenas;
la Figura 9 es una ilustración esquemática de
una realización alternativa de la invención, que utiliza la
transmisión directa entre el transmisor y el receptor;
la Figura 10 es una ilustración esquemática de
una MAC proporcionada a modo de ejemplo, con una reemisión
cooperativa basada en combinación coherente de acuerdo con la
invención; y
la Figura 11 ilustra esquemáticamente un ejemplo
de un formato de mensaje de control.
Se describirán a continuación realizaciones de
la invención con referencia a las figuras.
La arquitectura o topología de red inalámbrica
de acuerdo con la invención se ilustra en la Figura 2. La Figura
muestra una celda 205 de la red inalámbrica, que comprende una
estación de base (BS -"base station") 210, una pluralidad de
estaciones de reemisor (RS -"relay stations") 215 y una
pluralidad de estaciones móviles (MS -"mobile stations")
220-223. Como se muestra en la figura, las
estaciones de reemisor 215 están montadas sobre unos mástiles, pero
pueden también estar montadas, por ejemplo, en edificios. Pueden
utilizarse reemisores fijos de manera que se establezcan
condiciones de línea de visión; pueden utilizarse antenas
direccionales orientadas hacia la estación de base con el fin de
mejorar la SNR (relación entre señal y ruido
-"Signal-to-Noise Ratio") o la
supresión de interferencias; y el reemisor fijo puede no estar
fuertemente limitado en la potencia de transmisión debido a que es
posible utilizar, típicamente, la red de suministro de electricidad.
Sin embargo, pueden también utilizarse reemisores móviles, tales
como terminales móviles, ya sea como complemento de los reemisores
fijos, ya sea independientemente de ellos. Las estaciones móviles
221 y 222 son ejemplos de reemisores móviles, es decir, estaciones
móviles que funcionan también, temporalmente, como reemisores. La
estación móvil 220 se encuentra en comunicación activa con la
estación de base 210. La señalización, tal y como se indica con
flechas, es esencialmente simultánea utilizando una pluralidad de
caminos, caracterizados por dos saltos, es decir, a través de una
estación de reemisor 215 ó una estación móvil que actúa como
reemisor móvil 221, 222. La transmisión experimentará
interferencias procedentes de, por ejemplo, celdas adyacentes, y el
efecto de la interferencia variará a través de los diferentes
caminos.
Ha de apreciarse que, si bien la comunicación
basada en el reemisor se utiliza para mejorar las comunicaciones,
puede seguir utilizándose la comunicación directa de BS a MS. De
hecho, puede requerirse alguna señalización básica de baja
velocidad de transmisión entre BS y MS para el establecimiento de un
canal de comunicación soportado por reemisores. Por ejemplo, un
sistema celular funciona de tal manera que la comunicación por busca
puede no utilizar reemisor basado en combinación coherente, ya que
el reemisor hacia los canales de MS no se conoce a priori,
y, en lugar de ello, preferiblemente, se emplea una comunicación
directa de BS a MS durante el establecimiento de la llamada y
procedimientos similares.
La red esbozada en la Figura 2 puede
contemplarse como un desarrollo del "reemisor en paralelo"
previamente explicado. Los medios y métodos necesarios de acuerdo
con la invención precisan llevar a una escala mayor las ideas
teóricas de las que se da cuenta en lo anterior, hasta obtener una
red inalámbrica realista que se describirá adicionalmente más
adelante.
Se constituye un modelo del sistema celular del
mundo real que se ha esbozado en la Figura 2, por medio del modelo
de sistema que se muestra en la Figura 3, el cual se concentra aquí
en un único par de transmisor y receptor, con un número arbitrario
K de estaciones de reemisor. La notación está adaptada a una
estación de base 210 como transmisor 210' y a una estación móvil
220 como receptor 220', si bien no se limita a ello; por ejemplo,
en otro contexto, el transmisor y el receptor podrían ser,
respectivamente, la estación móvil y la estación de base. La
comunicación entre el transmisor 210' y el receptor 220' puede
describirse de forma que comprende dos partes principales: las
transmisiones desde el transmisor 210' a las estaciones de reemisor
215:k, a las que se hace referencia como enlace 1, y las
transmisiones desde las estaciones de reemisor 215:k al
receptor 220', a las que se hace referencia como enlace 2.
El transmisor 210' (BS 220) transmite con una
potencia P_{BS}. Cada estación de reemisor 215:k,
donde k \in {1, 2,..., K} y K es el número total de
estaciones de reemisor, recibe la señal y la retransmite con una
potencia total P_{k}. La potencia de transmisión sumada de
todas las estaciones de reemisor 215:k se denota por
P_{RS}. h_{1,k} es la ganancia de camino compleja
desde la estación de base 210 hasta la estación de reemisor
k215:k, y h_{2,k} es la ganancia de camino
compleja desde la estación de reemisor k hasta la estación
móvil a la que se ha hecho referencia, es decir, que
h_{1,k} y h_{2,k} caracterizan los caminos de
señal individuales. El receptor 220' (MS 220) recibe una señal
total que se denota por C_{r} y experimenta el ruido total
N_{r}.
Típicamente, en un escenario realista, una BS
situada dentro de una celda se encuentra conectada en comunicación
simultánea con una pluralidad de estaciones móviles. Esto puede
contemplarse considerando que cada comunicación responde al modelo
de acuerdo con la Figura 3. En aras de la claridad, sólo se
considerará en la presente solicitud una sesión de comunicación que
implique una única BS, una única MS y una pluralidad de estaciones
de reemisor. Sin embargo, como será evidente para el experto de la
técnica, la arquitectura y/o método/esquema de la invención son de
fácil aplicación también en el caso de una pluralidad de
comunicaciones simultáneas entre la estación de base y las
estaciones móviles.
Como se constata por parte del experto de la
técnica, en una red de acuerdo con el modelo anterior se necesita
ajustar y, preferiblemente, optimizar un gran número de parámetros
con el fin de aprovechar al máximo las posibilidades y capacidad
ofrecidas por semejante red. Es también aquí, tal y como se ha
explicado anteriormente, donde los sistemas de la técnica anterior
muestran sus desventajas como sistemas de múltiples reemisores, y,
debido a su presumible complejidad, no se exponen. Los parámetros
que es necesario considerar y, preferiblemente, optimizar incluyen,
si bien no se limitan a éstos, la potencia de transmisión de la
estación de base 210 y de cada estación de reemisor 215:k,
considerando las estaciones de reemisor que deberán usarse en la
comunicación, y, si se ha de utilizar la combinación coherente, el
control de fase. Se hará referencia a los parámetros necesarios
para controlar y optimizar la transmisión como parámetros de
transmisión (TP -"transmission parameters"). La optimización
preferida incluye, si bien no está limitada a ello, optimizar las
potencias transmitidas de la estación de base 210 y de las
estaciones de reemisor 215:k, con el fin de obtener una SNR
específica en la estación móvil receptora, que corresponde, a su
vez, con una cierta calidad del servicio o capacidad, por ejemplo,
por lo que respecta al consumo de potencia de las diferentes
entidades en el nivel de interfaz en la celda y las celdas
adyacentes, por ejemplo.
En la arquitectura y el método de acuerdo con la
presente invención, la complejidad de una red que utiliza reemisión
en paralelo con una pluralidad de estaciones de reemisor, se maneja
por medio de una distribución de funciones relativas a la
estimación de canales de radio y a la determinación y optimización
de los parámetros de transmisión.
En el método de llevar a cabo la comunicación en
una red de comunicación inalámbrica que utiliza reemisión
cooperativa de acuerdo con la presente invención, el transmisor
210', el receptor 220' y al menos una estación de reemisor 215 se
conectan en una sesión de comunicación. La al menos una estación de
reemisor 215 remite señales desde el primer enlace entre el
transmisor 210' y la estación de reemisor 215, hacia el segundo
enlace entre las estaciones de reemisor 215 y el receptor 220'. La
estación de reemisor 215 remite la señal con el uso de un parámetro
de transmisión relativo y, opcionalmente, de un parámetro de
transmisión común. El parámetro de transmisión relativo se
determina localmente en cada estación de reemisor 215 y está basado
en una caracterización del primer enlace o del segundo enlace, o
bien de una combinación del primer y del segundo enlaces.
Preferiblemente, el parámetro de transmisión común se determina
centralizado, por ejemplo, en el receptor 220', y se distribuye a
cada estación de reemisor 215. Alternativamente, el parámetro de
transmisión común se conoce a priori en la estación de
reemisor; por ejemplo, es un parámetro fijo ajustado en el momento
de la instalación o un parámetro actualizado en alguna clase de
procedimiento de mantenimiento.
El método de acuerdo con la invención se
describirá con referencia al diagrama de flujo de la Figura 4 y a
la arquitectura o estructura lógica que se ilustra en la Figura 5.
El método de determinar y, posiblemente, optimizar los parámetros de
transmisión comprende las etapas principales de:
400: Enviar señales piloto por los k
caminos del enlace 1;
410: Caracterizar los k caminos de radio
del enlace 1 basándose en las señales piloto recibidas que se han
enviado por el enlace 1;
420: Enviar señales piloto por los k
caminos del enlace 2;
430: Caracterizar los k caminos de radio
del enlace 2 basándose en las señales piloto recibidas que se han
enviado por el enlace 2;
440: Determinar k parámetros de
transmisión relativos, uno para cada estación de reemisor, de tal
modo que el parámetro relativo está basado en una de las
caracterizaciones, o en ambas, de los caminos de radio del enlace 1
y del enlace 2, respectivamente. De forma alternativa, si están en
consideración simultáneamente más de un tipo de parámetros de
transmisión, se determinan k conjuntos de parámetros de
transmisión relativos, un conjunto para cada estación de reemisor,
de tal modo que al menos uno de los parámetros se ajusta basándose
en una de las caracterizaciones, o en ambas, de los caminos de radio
del enlace 1 y del enlace 2, respectivamente;
450: opcionalmente, determinar un parámetro de
transmisión común, o bien un conjunto de parámetros de transmisión
comunes.
470: Utilizar el parámetro de transmisión
relativo y, opcionalmente, el parámetro de transmisión común para
las transmisiones por el enlace 2. Alternativamente, utilizar el
parámetro relativo de cada conjunto de parámetros de transmisión
relativos y, opcionalmente, el parámetro común correspondiente del
conjunto de parámetros comunes para la transmisión por el enlace
2.
Las expresiones "señales piloto" y "envío
de señales piloto" han de interpretarse como el envío de
cualquier clase de símbolos de estimación de canal. Puede
utilizarse también para este propósito la expresión "hola,
mensajes".
Ha de apreciarse que el envío de señales piloto
no tiene por qué producirse en el orden anterior, y que puede
también ser simultánea por el enlace 1 y por el 2.
Como existen dos enlaces, del transmisor al
reemisor (primer enlace) y del reemisor al receptor (segundo
enlace), existen cuatro posibilidades para la(s) estación
(estaciones) que transmite(n) y la(s) estación
(estaciones) que estima(n) el (los) canal(es). Las
cuatro posibilidades se presentan sumariamente en la Tabla 1. El
propósito consiste en ilustrar que es posible adoptar varias
soluciones de implementación diferentes de la invención.
Dado que se ha llevado a cabo la caracterización
del canal en alguna estación, es también un asunto de interés quién
lleva a cabo el tratamiento de la información examinada, esto es, la
determinación de los parámetros de transmisión relativos.
Esencialmente, existen tres posibilidades de elección: el transmisor
210', el receptor 220' ó un conjunto de estaciones de elevo RS 215.
Puesto que son las estaciones de reemisor las que deben llevar a
cabo los ajustes de las transmisiones por el enlace 2, es éste el
lugar preferido para determinar los parámetros de transmisión
relativos. Si una estación de reemisor envía una señal piloto, es
necesario dar cuenta, de vuelta al reemisor, de una representación
de la caracterización del canal. Si una estación de reemisor
recibe, en lugar de ello, una señal piloto, no es necesario dar
cuenta a ninguna parte de la represtación de la caracterización del
canal (lo que corresponde al caso 1). El caso uno es, en muchas
situaciones, la alternativa preferida, puesto que minimiza la
señalización de información de encabezamiento. Sin embargo, existen
muchas posibilidades y la invención no está limitada a ello.
De esta forma, los parámetros de transmisión
relativos son, preferiblemente, determinados en cada estación de
reemisor de una manera completamente distribuida. Sin embargo, cada
uno de los parámetros de transmisión relativos puede necesitar ser
ajustado con el parámetro de transmisión común (etapa 460). Una
posición preferida en la que puede ser determinado el parámetro de
transmisión común, y desde la que puede ser asimismo distribuido,
como se explicará adicionalmente, es el receptor 220' (MS 220).
Esto, la arquitectura lógica de acuerdo con la invención, se
ilustra esquemáticamente en la Figura 5. Cada estación de reemisor
215:k tiene medios para llevar a cabo la caracterización 216
de canal y medios para determinar parámetros de transmisión
relativos 217 basándose en la caracterización de canal (etapas 410,
430 y 440), así como medios para utilizar, 218, los parámetros de
transmisión relativos y el (los) parámetro(s) de transmisión
común (comunes) a la hora de remitir por el segundo enlace. El
receptor 220' tiene medios para realizar una estimación de la
calidad de comunicación total 221 y medios para determinar un
parámetro de transmisión común 222. El parámetro de transmisión
común es distribuido desde el receptor 220' a las estaciones de
reemisor 215:k preferiblemente como una radiodifusión
directa a las estaciones de reemisor 215:k, o,
alternativamente, por medio de, por ejemplo, el transmisor 210'.
Las estaciones de reemisor 215:k reciben el parámetro de
transmisión común y, en combinación con sus parámetros de
transmisión relativos, adaptan su remisión de la señal del enlace 1
(etapa 460) por el enlace 2. Desde un punto de vista lógico, esto
puede describirse como un bucle de control entre el receptor 220' y
las estaciones de reemisor 215:k. Típicamente, existe otro
bucle de control entre el receptor 220' y el transmisor 210', que
regula los parámetros de transmisión del transmisor tales como la
potencia de salida, el modo de modulación, etc. En consecuencia,
una realización preferida de la presente invención comprende dos
bucles lógicos de control: un primer bucle de control 505 entre el
receptor 220' y las estaciones de reemisor 215:k, que
proporciona a las estaciones de reemisor el parámetro de transmisión
común, y un segundo bucle de control 510, que suministra como
realimentación información de transmisión procedente del receptor
220', al
transmisor 210'.
transmisor 210'.
Dadas las anteriores consideraciones, una
realización preferida del método de la invención, ilustrado por el
esquema de señalización de la Figura 6, puede comprender las etapas
de:
600: Enviar señales piloto por los k
caminos del enlace 1, desde el transmisor 210' hasta las estaciones
de reemisor 215:k;
610: Cada estación de reemisor 215:k
estima el canal k del enlace 1, h_{1,k};
620: Enviar señales piloto por los k
caminos del enlace 2, desde el receptor 220' hasta las estaciones de
reemisor 215:k;
630: Cada estación de reemisor 215:k
estima el canal k de 2, h_{2,k};
640: Cada estación de reemisor 215:k
determina uno o un conjunto de parámetros de transmisión relativos,
de tal manera que el parámetro de transmisión relativo está basado
en una de las estimaciones de canal h_{1,k},
h_{2,k} que caracterizan cada camino, o en ambas.
650: El receptor 220' determina un parámetro de
transmisión común, o bien un conjunto de parámetros de transmisión
comunes, basándose en la calidad de comunicación total experimentada
por el receptor, por ejemplo. La determinación se basa,
típicamente, en mediciones de una transmisión previa. Si ésta no
existe, es decir, si se está en una transmisión inicial de una
sesión de comunicación, pueden utilizarse valores iniciales por
defecto de los parámetros de transmisión comunes, o,
alternativamente, la determinación de los parámetros de transmisión
comunes se basa en otra información, por ejemplo, información de
ubicación.
660: El receptor 220' radiodifunde el (los)
parámetro(s) de transmisión común (comunes) a las estaciones
de reemisor 215:k;
670: Cada estación de reemisor 215:k
utiliza su parámetro de transmisión relativo y el (los)
parámetro(s) de transmisión común (comunes) para ajustar las
transmisiones subsiguientes por el enlace 2.
675: El receptor 220' suministra como
realimentación información de control al transmisor 210'.
Las etapas 600-675 se llevan a
cabo al menos una vez para cada sesión y, preferiblemente, más
frecuentemente, con el fin de ajustarse a un canal variante. Las
etapas 600-675 pueden ser realizadas a una velocidad
de hasta una vez por cada trama de la sesión de comunicación entre
la estación de base 210 y la estación móvil 220.
La potencia utilizada en cualquier transmisión
inicial desde las estaciones de reemisor 215 hasta el receptor
220', por ejemplo, una transmisión inicial de señales piloto en la
etapa 620, ha de estar, preferiblemente, limitada, por ejemplo, a
una potencia que proporcione una SNR específica en el receptor,
correspondiente a si sólo estuviesen transmitiendo las estaciones de
reemisor.
La calidad de comunicación utilizada por el
receptor 220' (etapa 650) para determinar los parámetros de
transmisión comunes puede, por ejemplo, ser medida sobre la señal,
el ruido, la proporción de errores en los bits y la proporción de
errores en los paquetes.
El uso de las estimaciones de canal
h_{1,k}, h_{2,k} que caracterizan cada camino,
para determinar los parámetros de transmisión relativos, constituye
una elección preferida en el caso de combinación coherente.
Alternativamente, en caso de que sea más
apropiado con respecto a la técnica de transmisión/diversificación
empleada, tal como la diversificación de Alamouti, pueden utilizarse
otras caracterizaciones del primer y del segundo enlaces, por
ejemplo, la ganancia de camino.
Las etapas 650-670 relativas al
parámetro de transmisión común corresponden al primer bucle de
control, y la etapa 675 al segundo bucle de control. Las
necesidades de actualizaciones de los parámetros de transmisión
dependerán de factores relativos al movimiento de la estación móvil
220 y a la velocidad de los cambios en el entorno de radio, pero
también de la técnica de transmisión escogida. Por ejemplo, la
combinación coherente típicamente requiere actualizaciones de canal
complejas y frecuentes debido a los rápidos cambios en la fase
relativa. Se conocen en la técnica métodos para proporcionar un
mecanismo de control rápido y fiable, por ejemplo, el control de la
potencia en sistemas inalámbricos ya existentes, tales como, por
ejemplo, el WCDMA [Acceso Múltiple por División en Código de Banda
Ancha -"Wideband Code Division Multiple Access"].
Como puede comprenderse estudiando las
realizaciones anteriormente descritas de la presente invención, la
cantidad de información de encabezamiento de protocolo que se
necesita para la transmisión de datos desde el transmisor al
receptor, no se incrementa, al menos no significativamente, con el
aumento del número de estaciones de reemisor. La distribución de la
capacidad funcional y los bucles de control eficientes hacen
posible aumentar la escala de la red de reemisores cooperativos de
tal manera que puedan ser utilizados en un contexto realista.
La distribución de la capacidad funcional hace
posible aprovechar al máximo las ventajas previamente anticipadas
de una red con reemisión cooperativa y que comprende un número mayor
de estaciones de reemisión. Al utilizarse la invención en un
montaje de combinación coherente, la ganancia en capacidad de
dirección y la ganancia en diversificación se incrementan al
aumentar el número de estaciones de reemisor. La ganancia en
capacidad de dirección ofrece, por sí misma, una SNR incrementada
que puede utilizarse para la extensión del alcance y/o la mejora de
la velocidad de transmisión de los datos. La ganancia en
diversificación incrementa la robustez de la comunicación,
proporcionando una calidad de comunicación más uniforme a lo largo
del tiempo. Si bien las ganancias en la capacidad de dirección y en
la diversificación pueden proporcionarse mediante diversas
soluciones de antena avanzada tradicionales, en los casos en que las
antenas se colocan bien en el transmisor o bien en el receptor, la
solución propuesta no está generalmente limitada a las restricciones
de espacio físico, según se contempla en las estaciones de base o
en los terminales móviles. De aquí que exista ciertamente un
potencial de uso de un mayor número de reemisores que el número de
antenas en una estación de base o en una estación móvil, y, por
tanto, se ofrezcan unas ganancias en capacidad de dirección y en
diversificación incluso superiores.
Una ventaja inherente de las técnicas de
múltiples saltos, cuyo uso se ha hecho posible por la presente
invención, es la capacidad de "bordear" objetos de
oscurecimiento. Por ejemplo, las pérdidas por difracción para un
camino recorrido sobre un edificio y que desciende hasta el suelo
son, a menudo, en sistemas celulares, del orden de 30 dB.
Más adelante se describen diferentes
realizaciones del método y de la arquitectura de la presente
invención, adaptados para el control y la optimización de la
potencia transmitida, la fase y la activación de estaciones de
reemisor.
Con el fin de implementar la distribución de
capacidad funcional entre las estaciones de reemisor, las estaciones
de base y las estaciones móviles anteriormente descritas, se
necesita un modelo para la interacción de los parámetros de
transmisión relativos y del parámetro de transmisión común. Una
solución analítica se esboza más adelante y el análisis completo se
da en la sección "Obtención detallada". Cada estación de
reemisor k transmite con una potencia total definida por
\vskip1.000000\baselineskip
donde P_{RS} es la
potencia de transmisión sumada para todas las estaciones de
reemisor, a_{k} es un factor de ganancia complejo no
normalizado para la estación de reemisor k \in {1, 2,...,
K}, y K es el número total de estaciones de
reemisor.
En la "Obtención detallada" se muestra que
la SNR de receptor máxima se alcanza (siempre y cuando la señal
recibida, incluyendo el ruido, esté normalizada a la unidad de
potencia en cada reemisor) si
\vskip1.000000\baselineskip
y
si
\vskip1.000000\baselineskip
donde
\vskip1.000000\baselineskip
y
\vskip1.000000\baselineskip
y P_{BS} es la potencia
transmitida de la estación de base, \sigma^{2}_{RS,k} es el
nivel de ruido más interferencia en cualquier estación de reemisor,
\sigma^{2}_{MS} es el nivel de ruido más interferencia en la
estación móvil, h_{1,k} es la ganancia de camino compleja
desde la estación de base hasta la estación de reemisor k,
y, finalmente, h_{2,k} es la ganancia de camino compleja
desde la estación de reemisor k hasta la estación
móvil.
\newpage
Agrupando las expresiones anteriores, puede
demostrarse (véase la Obtención detallada) que una estación de
reemisor k que recibe una señal y_{k} (incluyendo el
ruido) transmitirá la siguiente señal:
El término \Sigma|a_{k}|^{2}
actúa como un factor de normalización de la potencia, que puede
denotarse como \varphi, y se observa que no puede ser determinado
individualmente para cada reemisor. En lugar de ello, se sugiere
aquí que \varphi ha de ser determinado en alguna otra estación
adecuada, y distribuido a los reemisores. 1/\varphi corresponde al
parámetro de transmisión común, y 8 al parámetro de
transmisión relativo para la estación de reemisor k. La SNR
[relación entre señal y ruido
-"Signal-to-Noise Ratio"]
máxima alcanzable bajo limitación de potencias de transmisión de
reemisor sumadas, puede determinarse como
En una inspección más detallada, se observa que
la contribución de SNR de cada reemisor individual a
\Gamma^{(max)}_{Eff} es equivalente a la que sería si cada
estación de reemisor transmitiese, por sí misma, con toda la
potencia de transmisión de reemisor P_{RS}.
Por otra parte, se presenta también la
"obtención de expresiones analíticas", expresiones para una
composición de combinación coherente regenerativa y no
regenerativa. Cuando se estudia la combinación coherente
regenerativa y no regenerativa, una observación interesante es que
una solución regenerativa es, generalmente, inferior a una solución
no regenerativa, debido a que la reemisión regenerativa está, por
necesidad, confinada a una región en torno al transmisor y no puede
sacar provecho de todos los reemisores disponibles de una manera
óptima. En otras palabras, incluso aunque una señal pueda no estar
codificada, puede aún contribuir cuando se emplea la combinación
coherente. En cualquier caso, una combinación del esquema no
regenerativo y el regenerativo se comportará ligeramente mejor que
si sólo se considerase el método no regenerativo. Los mecanismos
para el control de la potencia y de la fase que se exponen en lo
que sigue son independientes y genéricos con respecto a si se emplea
también la reemisión regenerativa.
Como primer ejemplo de implementación, la
arquitectura lógica y el método de acuerdo con la presente invención
están destinados al uso para facilitar la combinación coherente. Un
requisito previo para la combinación coherente es que las señales
estén alineadas en fase en el receptor. Esto se hace posible al
compensar la fase compleja desde el transmisor 210' a la estación
de reemisor 215, así como la fase compleja desde la estación de
reemisor 215 al receptor 220'. En la práctica, en cada estación de
reemisor, la señal recibida, y_{k}, se multiplica por el
factor de fase e^{-j \cdot arg(ak)}, donde
arg{a_{k}} =
-arg{h_{1,k}}-arg{h_{2,k}}.
En consecuencia, la información de fase de canal
explícita o implícita ha de hacerse disponible en cada estación de
reemisor individual. Existen, esencialmente, dos esquemas básicos
que pueden utilizarse para obtener la información de fase: uno
basado en control de bucle cerrado y otro en control de bucle
abierto. Es necesario utilizar el control de bucle cerrado cuando
no se puede aprovechar la reciprocidad de canal, tal como en FDD
(que se utiliza a través de un enlace individual), o cuando se
requiere una alta precisión en el control. El esquema de control de
bucle abierto aprovecha, en lugar de ello, la reciprocidad de canal,
por ejemplo, permitida por TDD (que se utiliza a través de un
enlace individual), con sondeo de canal que opera dentro del tiempo
de coherencia de canal. El control de bucle abierto es generalmente
menos preciso que el control de bucle cerrado, debido a las
asimetrías en las cadenas de transmisión/recepción para un estación.
Las diferencias son la parte esencial del esfuerzo que se pone en
el diseño de los dispositivos físicos o hardware, y siempre pueden
ser compensadas por un diseño mejorado. También, la incorporación
ocasional de ciclos de control de bucle cerrado puede compensar los
errores de bucle abierto estáticos. Sin embargo, en la presente
invención, el error de fase puede ser, en principio, hasta \pm90º,
y seguir combinándose coherentemente (si bien no de forma muy
eficiente) con otras señales reproducidas. En consecuencia, no es
una obligación una precisión absoluta en la fase, aunque
ciertamente se prefiere. Un esquema de control cerrado generalmente
se basa en una señalización explícita, que notifica el resultado de
las mediciones y, por tanto, consume más recursos de comunicación e
incurre en latencia con respecto a un esquema de bucle abierto.
Nótese que esta exposición sobre TDD frente a FDD considera una
técnica de duplicación o dúplex a través de un único enlace en un
cierto instante, por ejemplo, de la estación de reemisor al enlace
receptor, en tanto que es también posible caracterizar la
comunicación global en la red basándose en la división de tiempo y
de frecuencia. Por ejemplo, el enlace uno y el enlace dos pueden
compartir una banda de frecuencias o utilizar bandas diferentes.
Desde el punto de vista de la invención, sin embargo, puede
utilizarse cualquier combinación de esquemas dúplex y de acceso
múltiple, siempre y cuando pueda determinarse información de fase de
canal y utilizarse para la compensación de fase en las estaciones de
reemisor.
Estrechamente asociado con el control de bucle
cerrado y de bucle abierto está el asunto de qué estación envía las
señales piloto, que se ha explicado previamente con referencia a la
tabla 1. Puesto que son las estaciones de reemisor las que han de
llevar a cabo el ajuste de fase, éste es el lugar natural para
determinar arg{a_{k}}. Si una estación de reemisor envía
una señal piloto, se necesita notificar los parámetros de fase (o de
canal) de vuelta al reemisor. Esto corresponde al caso de bucle
cerrado. Si, en lugar de ello, una estación de reemisor recibe una
señal piloto, no necesita notificarse a ninguna parte el parámetro
de fase (o de canal). Esto corresponde al caso de bucle abierto.
Queda claro que, dependiendo de si es necesario enviar información
de fase (es decir, de canal) en un paquete de control, o puede ser
mantenida en la misma estación, ello tiene un impacto en la
eficiencia de los recursos de radio, en el consumo de potencia, así
como en la complejidad de la implementación. En cualquier caso,
como se observa por lo anterior, existe una miríada de posibilidades
y se seleccionarán las más prometedoras. Se expondrá más adelante
una combinación preferida de duplicación y acceso múltiple. Sin
embargo, como se aprecia por parte del experto de la técnica, existe
un gran número de posibilidades y la invención no está limitada a lo
que se especifica más adelante.
El caso 1 (véase la tabla 1), que es del tipo de
bucle abierto y es adecuado para TDD con tiempo de coherencia
"suficiente", ofrece la complejidad de señalización más baja,
al ser necesarias tan sólo dos transmisiones y ser el procesamiento
o tratamiento distribuido en todas las estaciones de reemisor. Aquí,
el transmisor, así como el receptor pretendido, emiten símbolos de
estimación de canal lo suficientemente a menudo o siempre que se
necesite, de tal modo que cada reemisor puede efectuar un
seguimiento de ambos canales (complejos).
Un segundo aspecto importante para la
comunicación eficiente de los recursos, aparte del control de fase,
es el control de la potencia, puesto que proporciona medios para
garantizar una calidad de comunicación satisfactoria. La
arquitectura lógica y el método de acuerdo con la presente invención
se adaptan fácilmente a su uso para un control efectivo de la
potencia. El método de control de potencia está basado en el hecho
de que la SNR efectiva en el receptor se controla con vistas a una
SNR de objetivo o pretendida, \Gamma_{0}, que establece la
deseada calidad del enlace. La SNR de objetivo puede, por supuesto,
cambiar con el tiempo dependiendo de cómo el modo de enlace o el
requisito de QoS cambie con el tiempo. De conformidad con la
arquitectura lógica y con el método de acuerdo con la presente
invención, puede ajustarse la potencia en el transmisor e,
individualmente, en cada reemisor. El control de potencia de
reemisor tiene componente de reemisor común, así como individual.
Con el objetivo de minimizar la potencia sumada, se aborda el asunto
de las minimizaciones de interferencia de acceso múltiple, así como
la minimización del consumo de potencia en los reemisores. Sin
embargo, cuando una MS actúa como transmisor, puede utilizarse
también el control de la potencia como método para minimizar
significativamente el consumo de potencia y la potencia radiada para
la MS, lo que, entre otras ventajas, prolonga la vida de la batería
de la MS.
En el nivel más alto, el problema del control de
la potencia puede definirse como:
Encontrar
\hskip0,5cm{P_{BS}, P_{k}}, \forallk \in {1, 2,..., K};
\hskip0,5cmtal que
\hskip0,5cm\Gamma^{(max)}_{eff} = \Gamma_{0}
Esto se lleva a cabo, preferiblemente, bajo
ciertas limitaciones, tales como la minimización de P_{RS}
= \SigmaP_{k}, y con P_{BS} fijo, si bien pueden
considerarse también otras restricciones, por ejemplo, la
minimización de la potencia de transmisión total P_{RS} +
P_{BS}, o tener en cuenta la ubicación de la generación de
interferencias inducida por reemisor. En lo que sigue, se supondrá
la minimización de P_{RS} = \SigmaP_{k}, con la
adaptación fija (o relativamente lenta) de P_{BS}. Es éste
un objetivo de diseño razonable en el enlace descendente, pero para
el enlace ascendente puede ser de mayor interés minimizar la
potencia del transmisor. Sin embargo, si los reemisores son móviles
y están basados en la potencia de unas baterías, la potencia sumada
de los reemisores y del transmisor puede ser minimizada.
Ésta es la función básica del control de
potencia. Desde el punto de vista práctico, el cometido global de
controlar la potencia en una red de reemisor cooperativo en general,
y con combinación coherente en particular, es utilizar conocimiento
previo de la potencia utilizada P_{BS} y P_{k}, y
actualizar estos parámetros para satisfacer la calidad de
comunicación deseada.
El control de potencia comparte muchos de sus
rasgos con el control de fase, ya que la ganancia de los enlaces
puede ser estimada de diversas maneras, dependiendo del bucle
cerrado/abierto, de TTD/FDD, de aspectos de la distribución del
control... Por tanto, también aquí puede contemplarse una gama de
implementaciones alternativas. En lo que sigue, similarmente a la
explicación del control de fase, se supone que el transmisor y el
receptor emiten señales de estimación de canal, y que puede
suponerse la reciprocidad en la ganancia de canal, si bien la
invención no está limitada a ello.
El control de potencia que aquí se propone tiene
tanto un componente distribuido para cada estación de reemisor,
como el parámetro de transmisión relativo y un componente común a
todos los reemisores: el parámetro de transmisión común. El esquema
funciona como sigue: a través de la estimación de canal, y con el
conocimiento de la potencia utilizada para enviar la señal piloto,
cada estación de reemisor puede determinar su ganancia de camino
respectiva hacia el transmisor y el receptor, respectivamente,
aunque también pueden estimarse, al mismo tiempo, niveles de
interferencia y de ruido. Basándose en una medición de la ganancia
de camino y en información sobre P_{RS} y
\sigma^{2}_{MS}, es posible determinar \Gamma_{MS,k}.
Posiblemente también basándose en la ganancia de camino, en el
ruido con estimaciones de interferencia y el conocimiento de
P_{BS}, o simplemente por mediciones directas de la SNR en
cualquier señal recibida, es posible determinar la SNR en la
estación de reemisor, \Gamma_{RS,k}. Basándose en esto, pueden
determinarse los niveles de potencia de transmisión relativos en
cada estación de reemisor, de una manera completamente distribuida.
Sin embargo, cada nivel de potencia de transmisión relativo
necesita ser regulado en escala con el factor de normalización
\varphi con el fin de garantizar que la potencia de transmisión
sumada es idéntica, o al menos cercana, a la potencia de
transmisión sumada P_{RS}. Ésta es la parte de control de
potencia común. Si \varphi es demasiado pequeño, entonces se
envía más potencia que la P_{RS} óptima, y, por tanto,
existe una asignación de potencia relativa más adecuada para la
potencia de transmisión empleada. Lo mismo es válido cuando
\varphi es demasiado grande. Por tanto, es importante para una
inversión o empleo óptimo de los recursos controlar \varphi de
tal manera que la potencia pretendida P_{RS} sea el nivel de
potencia sumada que es transmitido por los reemisores. N. B., no es
un problema significativo desde el punto de vista del rendimiento
que \varphi sea un tanto pequeño como para sólo mejorar la SNR
efectiva, puesto que el impacto relativo del ruido interno del
receptor es reducido.
Haciendo referencia ahora a la arquitectura
lógica que se ilustra en la Figura 5, el factor de normalización,
al ser un parámetro de transmisión común, es, preferiblemente,
determinado, así como distribuido, desde el receptor. Esto debe
contemplarse como una arquitectura lógica, puesto que es también
posible remitir toda la información de control al transmisor, que
la distribuye entonces, por ejemplo, a las estaciones de reemisor.
El primer bucle de control 505 entre el receptor 220' y las
estaciones de reemisor 215:k proporciona a las estaciones de
reemisor la P_{RS}, en tanto que el segundo bucle de
control 510 que va desde el receptor 220' al transmisor 210',
proporciona al transmisor la P_{BS}. Opcionalmente, si el
transmisor tiene una mejor visión de todo el sistema de radio,
incluyendo muchos grupos de enlaces de
TX-RS-RX cooperativos, similar a la
que tendría una estación de base conectada a una red troncal en un
sistema celular, entonces puede incorporar aspectos adicionales que
se propongan optimizar el sistema en su conjunto.
Se proporciona a continuación un método para
implementar el bucle de control en el receptor, suponiendo entonces
que P_{BS} es fija (o se controla lentamente). A partir de
una transmisión, que se produce en un instante denotado por
n, el receptor mide la potencia de la señal de interés,
combinada coherentemente, C_{r}, el ruido inducido por el
reemisor, medido en el receptor, N_{r}, y el ruido interno
del receptor, N_{i}. Basándose en esto, y condicionado a
\Gamma_{0}, el receptor determina P^{(n+1)}_{RS} y
una actualización de un factor de normalización,
\varphi^{(n+1)}. Esto puede escribirse como una relación de
correspondencia a través de una función de objetivo f
como
El receptor distribuye entonces las
actualizaciones, P^{(n+1)}_{RS} y \varphi^{(n+1)}, a
todos los reemisores a través de un mensaje de control de
multi-difusión o difusión múltiple. Para ilustrar
la idea, supóngase que P_{RS} se mantiene fija desde la
transmisión previa, pero que ha de adaptarse el factor de
normalización. En la sección "Obtención detallada" se muestra
que una normalización óptima requiere un equilibrio entre la señal
recibida, C_{r}, y el ruido total recibido, ruido de
interferencia y ruido interno del receptor, N_{r} +
N_{i}, de acuerdo con
Por tanto, incluyendo el factor de normalización
previo \varphi^{(n)}, que es conocido por el receptor, y la
actualización necesaria \varphi^{(n+1)} para equilibrar la
ecuación, la relación se convierte en
que da \varphi^{(n+1)} mediante
la resolución de una simple ecuación de segundo
orden.
Si tanto P_{RS} como \varphi
necesitan ser actualizados, la anterior ecuación de equilibrio, la
relación para la SNR de receptor, \Gamma, puede ser utilizada
conjuntamente con niveles de señal medidos y resolverse para
P_{RS} y \varphi. Es posible utilizar para este
propósito, preferiblemente, técnicas de linealización, tales como la
expansión de Taylor y diferenciales, y resolverla para
\DeltaP_{RS} y \Delta\varphi.
Se aprecia que, para la primera transmisión, el
factor de normalización no se da a priori. Pueden adoptarse
diferentes estrategias para adaptar rápidamente la potencia. Por
ejemplo, puede determinarse inicialmente un límite de potencia de
transmisión superior por cada reemisor, ya que puede hacerse que
estén al corriente de \Gamma_{0} y pueden también determinar su
contribución a SNR (combinación coherente). Si cada reemisor
permanece sobradamente por debajo de su límite superior con algún
factor, la potencia puede hacerse crecer en rampa sucesivamente por
parte del bucle de control, de tal manera que las comunicaciones en
curso no se vean interferidas repentinamente por ello. Esto permite
que bucles de control para otras estaciones de comunicación se
adapten a las nuevas fuentes de interferencia de una manera
controlada y distribuida.
Nótese también que, incluso aunque se produzcan
limitaciones de potencia de transmisión en cualquiera de los
reemisores, el bucle de control de potencia garantiza que la SNR se
maximiza en todas las condiciones.
Otro método, posiblemente más preciso, para
determinar el factor de normalización consiste en determinar el
término |a_{k}| en cada reemisor y, a continuación,
enviarlo al receptor, en el que se calcula
\Sigma|a_{k}|^{2} y se obtiene, por tanto, el
factor de normalización \varphi. Subsiguientemente, \varphi se
distribuye a todos los reemisores, similarmente a la realización
previa. Nótese que la cantidad de señalización puede ser reducida y
mantenida en un nivel aceptable tomando muestras únicamente de un
subconjunto de todos los reemisores, esto es, algunos de los
reemisores más importantes, al objeto de producir una estimación lo
suficientemente buena del término
\Sigma|a_{k}|^{2}. Esto viene motivado
adicionalmente por el hecho de que el término
\Sigma|a_{k}|^{2} no cambiará generalmente mucho a
lo largo de un tiempo corto, incluso en canales en desvanecimiento,
debido a las grandes ganancias de diversificación inherentes a la
invención.
Si bien se ha descrito el control de potencia en
el contexto de la combinación coherente, el esquema de
funcionamiento es también aplicable para el control de potencia en
otros tipos de esquemas de cooperación de reemisores, tales como la
diversificación de transmisión inducida por varios reemisores, tal
como la diversificación de Alamouti. El esquema de funcionamiento
es similar por cuanto que el control de potencia considera
combinaciones de potencia de transmisor, potencia de reemisor
individual y potencia de reemisores sumados. Otro ejemplo de
diversificación de transmisión inducida por reemisores es la
diversificación de retardo (cíclica/lineal). Cada reemisor impone
un retardo aleatorio o lineal controlado (o cíclico) en las señales
retransmitidas y, por tanto, provoca una selectividad adicional en
la frecuencia. La diversificación de retardo es una diversificación
de transmisión bien conocida por la comunicación de CDMA [Acceso
Múltiple por División en Código -"Code Division Multiple
Access"] y de OFDM [Multiplexación por División de Frecuencias
Ortogonales -"Orthogonal Frequency Division Multiplexing"].
Con el fin de hacer un sumario de esta sección,
esta invención sugiere utilizar el control de potencia como un
concepto para asegurar la optimización del rendimiento para la
combinación coherente basándose en la reemisión cooperativa en un
canal realista y, en particular, para optimizar la relación entre
señal y ruido bajo limitaciones de potencia de transmisión de
reemisor sumada. Este concepto de control de potencia no está
limitado a la combinación coherente basada en redes de retardo
cooperativo, sino que también otras redes orientadas al retardo
cooperativo pueden hacer uso del mismo concepto, si bien, en tal
caso, con objetivos de optimización más adecuados para el esquema
que está siendo utilizado. Además, se sugieren las características
básicas para un protocolo basado en el sondeo de canal y en la
estimación de parámetros de ganancia a través tanto del enlace uno
como del enlace dos. Se ha esbozado también una elección de diseño
razonable para el diseño de protocolo (con similitudes con el
control de fase), basada en una baja complejidad, una baja
información de encabezamiento de señalización y un bajo consumo de
potencia total. En particular, se muestra que es posible utilizar la
combinación de los bucles de control de potencia que incluye el
control de la potencia de reemisor y de transmisor. Recientemente
se ha demostrado que el bucle de control para los reemisores puede
ser construido sobre decisiones de control de potencia distribuidas
en cada reemisor, así como una parte de control de potencia común,
en la que se controla conjuntamente todo el conjunto de
reemisores.
reemisores.
En el diagrama de flujo de la Figura 7 se
ilustran las etapas principales de la realización que utiliza el
método y la arquitectura de la invención para un control de potencia
y un control de fase eficientes combinados. El método comprende las
etapas de:
700: Enviar señales piloto por los k
caminos del enlace 1, desde el transmisor 210' a las estaciones de
reemisor 215:k;
710: Cada estación de reemisor 215:k
estima el canal k del enlace 1, h_{1,k}; También se
estiman los niveles de interferencia y de ruido con el fin de
calcular \Gamma_{RS,k}.
720: Enviar señales piloto por los k
caminos del enlace 2, desde el receptor 220' a las estaciones de
reemisor 215:k;
730: Cada estación de reemisor 215:k
estima su canal respectivo del canal k de 2,
h_{2,k};
740: Cada estación de reemisor 215:k
determina parámetros de transmisión relativos basándose en las
estimaciones de canal.
750: El receptor 220' determina un factor de
normalización \varphi.
760: El receptor 220' radiodifunde el factor de
normalización \varphi, P_{RS} y \sigma^{2}_{RS} a
las estaciones de reemisor 215:k.
\newpage
770: Cada estación de reemisor 215:k
utiliza los \varphi, P_{RS} radiodifundidos y los
\Gamma_{MS,k} y \Gamma_{RS,k} localmente determinados, así
como la fase de las estimaciones de canal h_{1,k},
h_{2,k}, para, con la recepción de la señal y_{k},
transmitir la siguiente señal:
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
donde el parámetro
\Gamma_{RS,k} se calcula basándose en la estimación de canal,
P_{BS} y \sigma^{2}_{RS}, y \Gamma_{MS,k} se
calcula basándose en P_{RS} y
\sigma^{2}_{MS}.
Si se está considerando la primera transmisión
al receptor (entonces el bucle de potencia no está al corriente de
la calidad de enlace que está por venir), a modo de ejemplo, el
reemisor puede modificar y aumentar el límite del factor de
normalización \varphi recibido, de tal manera que
\varphi_{k} = c\cdot|a_{k}|^{2},
donde c \leq 1 es enviado desde el receptor o es conocido
a priori.
775: El receptor 220' suministra como
realimentación información de control al transmisor 210'
(P_{BS}).
\vskip1.000000\baselineskip
El primer bucle de control, indicado en la etapa
760, puede comprender adicionalmente las sub-etapas
de:
760:1: El receptor mide en el instante n
la calidad de la señal recibida, o, más concretamente, la potencia
de la señal combinada de forma coherente, C_{r}, el ruido
inducido por el reemisor, medido en el receptor, N_{r}, y
el ruido interno en el receptor, N_{i}.
760:2: El receptor determina, basándose en la
medición de la etapa 775:1, y con la condición de un \Gamma_{0}
de objetivo deseado, una actualización de al menos uno de entre el
factor de normalización \varphi^{(n+1)} y la potencia de
reemisor sumada P^{(n+1)}_{RS}.
760:3: El receptor distribuye las
actualizaciones P^{(n+1)}_{RS} y \varphi^{(n+1)} a
todos los reemisores a través de un mensaje de control de difusión
múltiple.
\vskip1.000000\baselineskip
De forma similar, el segundo bucle de control,
indicado en la etapa 775, puede comprender, opcionalmente:
775:1: El receptor actualiza la potencia de
transmisor (BS), P^{(n+1)}_{BS}.
El control de los parámetros de nodo de
reemisor, para un esquema de reemisores cooperativos arbitrario,
puede estar caracterizado, más generalmente, por una función de
objetivo f_{1} de acuerdo con al menos unas primeras
características de enlace, así como con una segunda característica
de enlace, es decir, f_{1}(\Gamma_{RS,k},
\Gamma_{MS,k}).
\vskip1.000000\baselineskip
El método y la arquitectura de la presente
invención pueden ser utilizados, ventajosamente, para decidir qué
estaciones de reemisor 215:k se han de incluir en una
comunicación, ya sea en el establecimiento de la comunicación, ya
sea durante la sesión de comunicación. Como algunos reemisores
experimentan unas condiciones de SNR deficientes en uno de los
enlaces (transmisor-reemisor y
reemisor-receptor) o en ambos, pueden contribuir
muy poco a las mejoras globales en la SNR. Aún así, estos reemisores
pueden, con todo, consumir una potencia significativa debido al
receptor, al transmisor y a las funciones de tratamiento de señal.
Puede ser también de interés tener algunos medios de control para
localizar o ubicar la generación de interferencias de reemisor en
un número menor de reemisores. De aquí que pueda considerarse, por
lo tanto, como derrochador el uso de algunas de las estaciones de
reemisor. En consecuencia, una función deseable consiste en activar
reemisores basándose en criterios predeterminados. Tales criterios
pueden consistir en un umbral inferior preestablecido de SNR
aceptable en uno de los enlaces, en ambos enlaces o en la
contribución a la SNR efectiva. El límite puede ser también
adaptable y controlado por alguna entidad, preferiblemente la
estación receptora, ya que ésta tiene información acerca de la SNR
efectiva en ese momento. El reemisor puede, por tanto, por ejemplo,
conjuntamente con información de control de potencia y símbolos de
estimación de canal, recibir un umbral de SNR de activación de
reemisor, \Gamma_{Activo}, desde el receptor con el que se
compara la contribución de SNR esperada, y si se supera este
umbral, se permite la transmisión, y en caso contrario, no. El
umbral de SNR de activación de reemisor, \Gamma_{Activo},
corresponde a un parámetro de transmisión común, preferiblemente
determinado por el receptor 220' y distribuido a la estación de
reemisor 215. El procedimiento de decisión real, en el que cada
estación de reemisor utiliza parámetros locales (correspondientes a
los parámetros de transmisión relativos), se distribuye a las
estaciones de reemisor de la manera proporcionada por el método y
la arquitectura de la invención. Este ensayo, que se lleva a cabo
preferiblemente en cada reemisor antes de la transmisión, puede, por
ejemplo, formularse de acuerdo con:
\vskip1.000000\baselineskip
aunque pueden utilizarse también
otras condiciones, dependiendo de métodos de reemisor que incluyan
técnicas de diversificación de reemisor alternativas. Por ejemplo,
la condición de activación de reemisor puede, más generalmente,
estar caracterizada como una función de objetivo f_{2} de
acuerdo con f_{2}(\Gamma_{RS,k},
\Gamma_{MS,k}).
Por otra parte, el mensaje radiodifundido que
contiene el \Gamma_{Activo} podría comprender adicionalmente
campos que pueden ser utilizados para precisar reemisores concretos
(por medio de direcciones de reemisor asignadas) que deberán ser
incorporados, o tan sólo se le permite a él ser utilizado, o bien
debe ser excluido, o cualquier combinación de estas situaciones.
Otros métodos para dirigirse a ciertos reemisores pueden estar
basados, por ejemplo, en alcances de direccionamiento. Esto le
permite a uno limitar el número de reemisores implicados según se
desee.
De la anterior explicación y de la expresión
(9), puede apreciarse que el receptor 220' puede, al experimentar
una SNR que se debilita, por ejemplo, debido al movimiento de la MS
[estación móvil], escoger ordenar una potencia de transmisión
incrementada y/o incluir más estaciones de reemisor 215 al rebajar
el umbral \Gamma_{Activo}. Otras condiciones de la calidad de
comunicación, tales como la proporción de errores de paquetes o de
bits, pueden utilizarse también por el receptor para desencadenar
cambios en los parámetros comunes, tales como una regulación de la
escala de potencia de transmisión conjunta para todas las potencias
de los reemisores.
El control de la activación de los reemisores
puede incorporarse al algoritmo de control de potencia y fase que
se ha descrito con referencia a la Figura 7, mediante la
modificación de las etapas 750-770, de tal manera
que:
en la 750: el receptor 220' también determina un
umbral de SNR de activación, \Gamma_{Activo};
en la 760: el receptor 220' también radiodifunde
\Gamma_{Activo} a las estaciones de reemisor 215:k;
en la 770: cada estación de reemisor
215:k determina primeramente si ha de radiodifundir
utilizando el umbral de SNR de activación, \Gamma_{Activo}, por
ejemplo, de acuerdo con la expresión (9).
\vskip1.000000\baselineskip
El sistema de acuerdo con la invención no está
limitado a una configuración concreta por lo que respecta a la
posición y distancias reales entre las estaciones de reemisor y el
transmisor/receptor. Antes bien, la activación de reemisor, por
ejemplo, ofrecida por la invención proporciona una gran flexibilidad
a la hora de hacer frente a un entorno de radio diferente y
variable. Sin embargo, ciertas combinaciones de tecnología de
transmisión y configuración geográfica son particularmente
ventajosas. Puede demostrarse, por ejemplo, que si se utiliza el
sistema de combinación coherente de acuerdo con la invención, es
generalmente mejor (en términos de rendimiento total o,
equivalentemente, de SNR) colocar reemisores entre el transmisor y
el receptor, en lugar de sólo junto al transmisor/receptor.
El método y la arquitectura de acuerdo con la
presente invención pueden adaptarse a otras topologías diferentes
de las anteriormente proporcionadas como ejemplo. La topología de la
Figura 5 puede, por ejemplo, modificarse de manera que incluya
múltiples antenas en cada estación de reemisor, como se muestra en
la Figura 8. El beneficio de hacerlo así es que puede reducirse el
número de estaciones de reemisor a la vez que se sigue obteniendo
una ganancia en la capacidad de dirección total de las antenas
similar. Si cada elemento de antena es separado más que la
distancia de coherencia, se proporciona también una ganancia en la
diversificación. Globalmente, esto puede reducir el coste al tiempo
que proporciona un rendimiento casi idéntico. Sin embargo, la
reducción del número de reemisores puede tener un impacto
perjudicial debido al ensombrecimiento (es decir, el desvanecimiento
normal por obstáculos) y ha de aplicarse cuidadosamente. Desde el
punto de vista de la señal, del tratamiento y del protocolo, cada
antena puede ser tratada como una estación de reemisor
independiente. Otro beneficio de esta solución es, sin embargo, que
es posible compartir los recursos internos y otros. Además, la
reemisión puede ser potencialmente coordinada de forma interna
entre las antenas, con lo que se mitiga la generación de
interferencias hacia receptores no deseados.
La calidad de la comunicación puede mejorarse
adicionalmente al incorporar también la señal directa desde el
transmisor 210' al receptor 220'. Existen al menos dos métodos
principales concebibles para incorporar la señal procedente del
transmisor. La Figura 9 representa la topología cuando se considera
también la transmisión directa desde el transmisor.
En el primer método se requieren dos fases de
comunicación. El receptor combina la señal recibida directamente
desde el transmisor, en la primera fase, con la transmisión de
reemisor, procedente de la segunda fase. Esto es en cierta medida
similar a la combinación basada en el receptor del canal de reemisor
clásico, pero con una reemisión basada en la combinación coherente.
Es posible emplear una combinación de relación máxima o de rechazo
de interferencias.
En el segundo método, la Combinación Coherente
Orientada al Reemisor de Transmisión, únicamente se usa una fase de
comunicación, que se utiliza para la combinación coherente de la
señal directa que va del transmisor al receptor con las señales de
reemisor. Esto puede hacerse posible si los reemisores pueden
transmitir y recibir de forma concurrente, por ejemplo, a través de
antenas independientes. La fase de a_{k} debe entonces
garantizar la alineación de la señal relevada o retransmitida con la
señal directa, como
arg{a_{k}} =
-arg{h_{1,k}}-arg{h_{2,k}}-arg{h_{BS,MS}} +
c_{1}
donde h_{BS,MS} es el
canal complejo desde la estación de base hasta la estación móvil.
Una consecuencia de incorporar la señal directa para la combinación
coherente es que los reemisores han de ajustar de forma adaptativa
su fase con respecto a la señal directa. Puede utilizarse para esto
un bucle cerrado. Similarmente al control de potencia del factor de
normalización, el receptor emite mensajes de control de fase a todo
el grupo de estaciones de reemisor, pero con un incremento o delta
de fase \theta que se ha de restar de la compensación de fase
calculada
(-arg{h_{1,k}}-arg{h_{2,k}}).
Como la estación de base no induce ningún ruido
a través de su transmisión, su potencia de transmisión no necesita
ser ajustada para un rendimiento óptimo, como era necesario para los
reemisores. En lugar de ello, el rendimiento se incrementa
monótonamente con el crecimiento de la potencia de transmisión de la
estación de base. Una opción es, sin embargo, tratar de minimizar
la potencia de transmisión global, la potencia de reemisor sumada y
la potencia de la estación de base. El ajuste de parámetros para
ello es similar al que se ha obtenido en la explicación de la
reemisión regenerativa, suponiendo que se considere la estación de
base como un reemisor. Además de lo anterior, pueden utilizarse
también múltiples elementos de antena en el transmisor,
similarmente a las explicaciones acerca de los reemisores con
múltiples antenas.
La obtención de los parámetros de transmisión
relativos y comunes es también directamente aplicable a la
transmisión de portadora múltiple, tal como la OFDM [Multiplexación
por División de Frecuencias Ortogonales -"Orthogonal Frequency
Division Multiplexing"], al manejar cada
sub-portadora independientemente. Esto incluirá
entonces una normalización de amplitud común, y compensación de
fase y de amplitud de reemisor distribuida por
sub-portadora. Para llevar esto a cabo, se toma el
camino a través de
FFT-tratamiento-IFFT, o bien,
posiblemente, a través de filtración en el dominio del tiempo. El
control de potencia puede enviar un factor de normalización
\varphi y una indicación de potencia de reemisor P_{RS}
en forma de vector con el fin de optimizar el rendimiento por
sub-portadora. Una solución más práctica consiste en
enviar \varphi y P_{RS} como escalares, actuando en
todas las sub-portadoras. En el caso de la
optimización de sub-portadora, el control de
potencia puede entonces tratar de minimizar la potencia de
transmisión total a través de todas las
sub-portadoras para satisfacer la calidad de
comunicación deseada. Esto proporciona entonces una cierta ganancia
de diversificación en el dominio de la frecuencia.
Otro aspecto de la OFDM es que se trata de una
elección preferida para la Combinación Coherente Orientada a
Reemisor de Transmisión que se ha descrito anteriormente. La razón
es que el prefijo cíclico permite una cierta latencia de
transferencia de reemisor corta, de manera que la fase y la amplitud
se modifican a través de un filtro en el dominio del tiempo que
hace posible una transmisión inmediata.
Para transmisiones de portadora única, tales
como el CDMA, y con canales selectivos de frecuencia, es posible
emplear un funcionamiento en el dominio de la frecuencia similar a
la OFDM u, opcionalmente, puede llevarse a cabo la alineación de
fases en el camino de señal más intensa, o bien con un filtro en el
dominio temporal, como se ha explicado para la OFDM.
Para que la combinación coherente funcione, es
importante sincronizar la frecuencia de estación de reemisor con
una fuente común. En un sistema celular, la BS es una fuente
natural, puesto que la precisión de la señal de reloj es
generalmente mejor en la estación de base que en cualquier estación
móvil. Esta función puede sacar provecho de la compensación de
desplazamiento en frecuencia normal según se lleva a cabo en
implementaciones de receptor de OFDM tradicionales, lo que mitiga la
interferencia entre canales.
Sin embargo, los reemisores pueden aprovecharse
opcionalmente del GPS para la sincronización en frecuencia, caso de
estar disponible.
En lo que sigue, se proporciona una realización
de protocolo a modo de ejemplo de la invención, basada en la
suposición de que los reemisores llevan a cabo toda la estimación de
canal necesaria para la reemisión cooperativa basada en combinación
coherente. El esquema se basa en control de fase de bucle abierto
(lo que significa canal recíproco en, por ejemplo, TDD) y en
control de potencia de bucle cerrado. Nótese que únicamente se
expone la señalización de control desde el receptor 220' a las
estaciones de reemisor 215, y el control del receptor al transmisor
no se considera explícitamente. Con todo, ha de comprenderse que el
receptor puede enviar información de control al transmisor en forma
de mensajes de control individuales o como parte de los mensajes de
control de reemisor.
La Figura 10 muestra que los reemisores llevan a
cabo la estimación de canal para ambos enlaces así como de
información de control de potencia de recepción que se obtiene de
una comunicación anterior en el tiempo. Considerando en este ejemplo
la trama n:
a) la(s) estación (estaciones) de
reemisor recibe(n) símbolos 1005 de estimación de canal e
información de control 1010, que están basados en transmisiones
previas;
b) el transmisor envía símbolos 1015 de
estimación de canal y datos 1020 a las estaciones de reemisor;
c) las estaciones de reemisor ajustan la fase y
la amplitud de la señal de datos recibida y la remiten (datos 1025)
concurrentemente al receptor, incluyendo opcionalmente símbolos 1030
de estimación de canal.
El orden de los mensajes puede cambiarse (con
algunas restricciones), pero el funcionamiento del esquema seguirá
siendo el mismo. Por ejemplo, el transmisor puede enviar primero
símbolos de estimación de canal y datos a los reemisores, y a
continuación enviar el receptor el símbolo de estimación de canal e
información de control a los reemisores. De forma subsiguiente, los
reemisores ajustan la fase y la amplitud de la señal de datos
recibida y la remiten concurrentemente al receptor.
Nótese que las duraciones no se han indicado a
escala y que el símbolo de estimación de canal puede, opcionalmente,
no utilizarse por el segundo enlace.
Un mensaje de control adecuado para la
información de control utilizada en el método de acuerdo con la
presente invención, que se ilustra esquemáticamente en la Figura
11, deberá construirse genéricamente, de preferencia, de manera que
sea capaz de controlar, proporcionar soporte y ser extendido o
expandido en una gama de conceptos de reemisor diversos, tales como
la diversificación basada en Alamouti, la diversificación de retardo
cíclico y la combinación coherente, etc. El foco se encuentra aquí,
sin embargo, en las funciones y en el concepto proporcionados
explícitamente en la invención. El primer campo del mensaje de
control 1100 es el campo del concepto de reemisor, 1110, que, en el
sub-campo de modo de reemisor, 1111, establece el
tipo de concepto de reemisor en uso. Con esta información, los
reemisores pueden cambiar de modo de funcionamiento dependiendo de
la situación. Dado que se utiliza la combinación coherente o
similar, el siguiente campo, el campo de control de potencia, 1120,
indica con sub-campos, potencia de reemisor
P_{RS}, 1121, el nivel de ruido más interferencia en la
estación móvil \sigma^{2}_{MS}, 1122, el factor de
normalización \varphi, 1123, así como parámetros de
inicialización de potencia, 1124. Se desea inicialmente que los
parámetros de inicialización de potencia que se pueden utilizar
reciban un nivel de potencia que apunte, por ejemplo, a
\Gamma_{0}. Cuando actúa el bucle de control, este campo puede
ajustarse de tal manera que indique que no se ha de utilizar.
El siguiente campo se refiere al control de
activación de reemisor, 1130. Aquí, es posible, en
sub-campos, establecer un nivel de contribución de
SNR requerida mínimo \Gamma_{Activo}, 1131, pero también
especificar un conjunto de IDs [identificadores] de estaciones de
reemisor que deberán estar activas, 1132.
El último campo, el campo 1140 de control de
fase, puede utilizarse si se desea un desplazamiento o corrimiento
de fase común para todas las estaciones de reemisor, con un
sub-campo que especifica el desplazamiento \theta,
1141. Esto es de utilidad si se desea alinear en fase las señales
de reemisor con una señal directa procedente del transmisor,
siempre y cuando los reemisores remitan directamente la señal
recibida.
En caso necesario, es posible añadir más
funciones o bien complementar las especificidades de cada función,
utilizando y expandiendo la estructura de mensaje de control, y con
el uso de cualesquiera campos reservados. Los campos reservados
1150, 1112, 1125, 1133 y 1142 se encuentran, preferiblemente, en
todos los niveles del mensaje de control. Además de esto, el
mensaje de control (u, opcionalmente, un campo o mensaje
independiente) puede contener también la potencia de transmisión
que se utiliza para el receptor, de tal manera que puede
determinarse la ganancia de reemisor-receptor.
Si bien la invención se ha descrito en relación
con lo que se considera en el presente como las realizaciones más
prácticas y preferidas, ha de comprenderse que la invención no está
limitada a las realizaciones descritas, sino que, por el contrario,
se pretende que cubra diversas modificaciones y disposiciones
equivalentes incluidas en el espíritu y ámbito de las
reivindicaciones que se acompañan.
En el análisis, se supondrá que existen K
estaciones de reemisor arbitrariamente situadas. Cada estación de
reemisor k \in {1, 2,..., K} recibe una señal
compuesta por una versión atenuada de la señal deseada, por
ejemplo, que se ajusta a un modelo de curva Gaussiana compleja
x \sim N(0,1), así como un término de ruido más
interferencia, n_{RS,k}, de acuerdo con
donde h_{1,k} es la
ganancia de camino compleja desde la estación de base hasta la
estación de reemisor k, y P_{BS} es la potencia de
transmisión de la estación de
base.
En el reemisor, y_{k} es (para su
manejabilidad de análisis) normalizada a la potencia unidad, y
multiplicada por un factor complejo que genera la salida
z_{k}. Subsiguientemente, z_{k} se envía a través
del enlace dos, hacia el receptor, y se atenúa a lo largo de su
camino con la ganancia de camino compleja h_{2,k}, donde
se superpone con señales procedentes de otros reemisores, a las que
se añaden ruido e interferencias.
Como se supone que cada reemisor normaliza la
potencia recibida más el ruido a la potencia unidad antes de su
amplificación y el ajuste de su fase, la limitación de potencia de
transmisión en el reemisor puede ser incorporada al análisis al
permitir que cada estación k utilice potencia de transmisión
dada por la expresión:
donde P_{RS} es la
potencia de transmisión total de todas las estaciones de reemisor, y
a_{k} es un factor de ganancia complejo no normalizado para
la estación de reemisor
k.
\vskip1.000000\baselineskip
Para la transmisión de reemisor limitada por la
potencia sumada, la SNR en el receptor (se supone aquí una estación
móvil, MS) puede entonces escribirse como
donde \sigma^{2}_{MS} es el
nivel de ruido más interferencia en la estación
móvil.
\vskip1.000000\baselineskip
Una condición para la combinación coherente es
la alineación en fase de las señales, lo que puede conseguirse
garantizando que
donde c_{1} es una
constante
arbitraria.
\vskip1.000000\baselineskip
La expresión para la SNR efectiva que resulta de
la combinación coherente puede rescribirse entonces como
donde
y
Nótese que \Gamma_{MS,k} es una "SNR
virtual" en el sentido de que sería la SNR en el caso de que la
estación de reemisor k utilizase por sí sola toda la potencia
de transmisión de las estaciones de reemisor sumada.
Se aprecia que la expresión para SNR tiene la
forma
la cual puede transformarse con el
uso
de
lo que conduce
a
\vskip1.000000\baselineskip
Ahora bien, el numerador está limitado
superiormente por la desigualdad o inecuación de
Cauchy-Schwarz:
de donde puede obtenerse una
igualdad para una b_{k} óptima, y la SNR resultante es
entonces
\vskip1.000000\baselineskip
Esto puede expresarse convenientemente en SNRs
como
\vskip1.000000\baselineskip
Mediante identificación o identidad, se observa
que puede obtenerse la máxima SNR si
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
donde Const es una constante
arbitraria que puede ajustarse en uno por
conveniencia.
\vskip1.000000\baselineskip
Desde el punto de vista del control de potencia,
es interesante apreciar que el numerador es exactamente el cuadrado
del denominador para la SNR óptima. Este conocimiento puede ser
utilizado, por tanto, como un objetivo del control de potencia.
\vskip1.000000\baselineskip
Usando la transformación inversa, se obtiene
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
o, expresado en
SNRs:
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
De aquí que un reemisor que recibe una señal
y_{k} pueda determinar z_{k} mediante la
determinación
\vskip1.000000\baselineskip
Si la SNR en una estación de reemisor es lo
suficientemente alta, la señal recibida puede ser descodificada
antes de retransmitir la señal. Para proporcionar un modelo de este
comportamiento, puede decirse que una SNR más grande que un mínimo,
\Gamma_{Descodificación}, es suficiente para descodificar. El
beneficio de hacerlo así es que es posible evitar por completo la
remisión de ruido perjudicial (e interferencia) y, por tanto, el
resultado es una SNR adicionalmente mejorada en el receptor. En este
caso, sin embargo, la señal descodificada ha de ser compensada en
fase únicamente para el segundo salto, esto es:
\vskip1.000000\baselineskip
Ajustando \sigma^{2}_{RS,k} = 0 para esas
estaciones en las expresiones anteriores, puede obtenerse la
magnitud del factor multiplicativo |a_{k}| así como la
contribución a la mejora de la SNR. La combinación de las dos
transmisiones, la carente de ruido (regenerativa) y la ruidosa (no
regenerativa), adopta entonces la forma:
y
y
Nótese que \Gamma_{RS,k} <
\Gamma_{Descodificación} es sólo un modelo útil para evaluar el
rendimiento en un escenario de reemisión no regenerativa y
regenerativa mezcladas. En la práctica, las expresiones de arriba,
es decir, las correspondientes a \Gamma_{RS,k} <
\Gamma_{Descodificación}, se utilizan cuando la señal no es
remitida de una manera no regenerativa, y las expresiones de abajo,
esto es, las correspondientes a \Gamma_{RS,k} >
\Gamma_{Descodificación}, se utilizan cuando la señal no es
remitida de una manera regenerativa.
\vskip1.000000\baselineskip
[1] J. N. Laneman, Cooperative
Diversity in Wireless Networks: Algorithms and Architectures,
Ph.D. Thesis, Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, MA,
agosto de 2002. <Tesis>.
[2] J. N. Laneman y G. W. Wornell,
"An Efficient Protocol for Realizing Distributed Spatial Diversity
in Wireless Ad-Hoc Networks", en Proc. of ARL
FedLab Symposium on Advanced Telecommunications and Information
Distribution (ATIRP-2001), (College Park, MD),
marzo de 2001. <Informe>.
[3] J. N. Laneman y G. W. Wornell,
"Energy-Efficient Antenna-Sharing
and Relaying for Wireless Networks", en Proc. IEEE Wireless
Communications and Networking Conference
(WCNC-2000), (Chicago, IL), septiembre de
2000.
[4] B. Schein y R. Gallagher,
"The Gaussian parallel relay network", en IEEE International
Symposium on Information Theory, ISIT2000, Sorrento, Italia, del
25 al 30 de junio de 2000.
[5] B. Schein, "Distributed
Coordination in Network Information Theory", PhD thesis,
págs. 64-68, MIT, Cambridge, MA, agosto de 2001.
Lippman, Bletsas.
[6] T. M. Cover y A. A. El Gamal,
"Capacity theorems for the relay channel", IEEE Trans.
Inform. Theory, vol. 25, nº 5, págs. 572-584,
septiembre de 1979.
[7] E. V. D. Meulen,
"Three-terminal communication channels",
Advances in Applied Prob-ability, vol. 3,
págs. 120-154, 1971.
[8] A. Sendonaris, E. Erkip, B.
Aazhang, "Increasing CDMA Cell Capacity via
In-Cell User Cooperation", Departamento de
Ingeniería Eléctrica e Informática, Rice University, Poster Titles,
11 de noviembre de 1977.
[9] M. Dohler, E. Lefranc, H.
Aghvami, "Virtual Antenna Arrays for Future Wireless Mobile
Communication Systems", ICT2002, junio de 2002.
[10] G. W. Wornell, V. Poor,
"Wireless Communications: Signal Processing Perspectives"
(Prentice Hall Signal Processing Series), Prentice Hall, 1ª edición
(abril de 1988).
Claims (27)
1. Un método para llevar a cabo una comunicación
en una red de comunicación inalámbrica utilizando reemisión
cooperativa, en el cual un transmisor (210'), un receptor (220') y
al menos una estación de reemisor (215) se acoplan o conectan en una
sesión de comunicación, y dicha al menos una estación de reemisor
(215) remite señales procedentes de un primer enlace entre el
transmisor (210') y la estación de reemisor (215), a un segundo
enlace entre las estaciones de reemisor (215) y el receptor (220'),
caracterizado porque cada una de las al menos una estación de
reemisor (215) remiten la señal con el uso de un parámetro de
transmisión relativo específico para cada estación de reemisor
(215), de tal modo que dicho parámetro de transmisión relativo se
determina localmente en cada estación de reemisor (215), y basándose
al menos parcialmente en una caracterización de las condiciones de
transmisión por radio para esa estación de reemisor (215); y con el
uso de al menos un parámetro de transmisión común, de tal modo que
dicho parámetro de transmisión común se determina centralmente y, al
menos parcialmente, basándose en una medición de la calidad de
comunicación total entre el transmisor (210') y el receptor (220'),
y se distribuye a cada estación de reemisor (215).
2. El método de acuerdo con la reivindicación 1,
en el cual cada parámetro de transmisión relativo se basa en una
caracterización de un recorrido o camino de radio del primer
enlace.
3. El método de acuerdo con la reivindicación 1,
en el cual cada parámetro de transmisión relativo se basa en una
caracterización de un camino de radio del segundo enlace.
4. El método de acuerdo con las reivindicaciones
2 y 3, en el cual el parámetro de transmisión relativo se basa en
una combinación de la caracterización de un camino de radio del
primer y del segundo enlaces.
5. El método de acuerdo con la reivindicación 4,
en el cual dicho al menos un parámetro de transmisión común se
determina en el receptor (220') y se difunde de forma múltiple a
cada estación de reemisor (215).
6. El método de acuerdo con cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 5, de tal manera que el método se utiliza bien
para control de fase, bien para control de potencia, bien para
activación de reemisor o bien para cualquier combinación de control
de fase, control de potencia y activación de reemisor.
7. El método de acuerdo con la reivindicación 6,
en el cual el al menos un parámetro de transmisión común comprende
un umbral de activación de reemisor, que se difunde de forma
múltiple desde el receptor (220') a las estaciones de reemisor, y
dicho umbral de activación de reemisor especifica condiciones que
deben satisfacer las estaciones de reemisor para estar activas en la
remisión de la señal por el segundo enlace.
8. El método de acuerdo con la reivindicación 7,
en el cual la condición de reemisor comprende un parámetro que
caracteriza el primer enlace, o el segundo enlace, o bien una
combinación del primer enlace y el segundo
enlace.
enlace.
9. El método de acuerdo con la reivindicación 7,
en el cual el parámetro común difundido de forma múltiple comprende
una especificación de qué estaciones de reemisor han de ser
activadas o desactivadas.
10. El método de acuerdo con la reivindicación
6, de tal manera que el método comprende las etapas de:
- caracterizar los caminos de radio del primer y
del segundo enlaces mediante el uso de señales piloto;
- determinar, en cada estación de reemisor, al
menos un parámetro de transmisión relativo que esté basado, al menos
parcialmente, en una o ambas caracterizaciones de canal de cada uno
de los caminos de estaciones de reemisor de los primer y segundo
enlaces;
- determinar en el receptor al menos un
parámetro de transmisión común;
- radiodifundir dicho parámetro de transmisión
común a las estaciones de reemisor;
- utilizar en cada estación de reemisor el
parámetro de transmisión relativo a la respectiva estación de
reemisor y el parámetro de transmisión común en la remisión de la
señal por el segundo enlace.
11. El método de acuerdo con la reivindicación
6, de tal manera que el método comprende las etapas de:
- enviar señales piloto (600, 700) por los k
caminos del enlace 1, desde el transmisor (210'') a las estaciones
de reemisor (215:k), y por (620, 720) los k caminos del enlace 2,
desde el receptor (220'') a las estaciones de reemisor (215:k);
- estimar (610, 710), en cada estación de
reemisor (215:k), el canal k del enlace 1, h_{1,k}, y (630, 730)
el canal k del enlace 2, h_{2,k};
\newpage
- determinar (640, 760), en cada estación de
reemisor (215:k), el parámetro de transmisión relativo o un conjunto
de parámetros de transmisión relativos, de tal manera que el
parámetro relativo está basado en una o en ambas estimaciones de
canal h_{1,k}, h_{2,k} que caracterizan cada camino;
- determinar (650, 750), en el receptor (220'),
el parámetro de transmisión común o un conjunto de parámetros de
transmisión comunes, basándose en la calidad de comunicación total
experimentada por el receptor;
- radiodifundir (660, 760), por parte del
receptor (220'), el (los) parámetro(s) de transmisión común
(comunes) a las estaciones de reemisor (215:k);
- utilizar (670, 770), en cada estación de
reemisor, el parámetro de transmisión relativo de la estación de
reemisor respectiva y el (los) parámetro(s) de transmisión
común (comunes) para adaptar las transmisiones subsiguientes por el
enlace 2.
12. El método de acuerdo con la reivindicación
11, de tal manera que el método comprende, adicionalmente, la etapa
de suministrar como realimentación (675, 775) información de control
desde el receptor (220') al transmisor (210').
13. El método de acuerdo con la reivindicación
11 ó la reivindicación 12, en el cual la etapa de utilizar el
parámetro de transmisión relativo de la estación de reemisor
respectiva y el (los) parámetro(s) de transmisión común
(comunes) para adaptar las transmisiones subsiguientes por el enlace
2, comprende transmitir, con la recepción de la señal y_{k}, la
señal (770):
donde los parámetros
\Gamma_{RS,k} y \Gamma_{MS,k} son los parámetros de
trasmisión relativos determinados localmente basándose en las
estimaciones de canal h_{1,k}, h_{2,k}, P_{BS} es la potencia
transmitida del transmisor, \sigma^{2}_{RS} es el nivel de
ruido e interferencia en la estación de reemisor, P_{RS} es la
potencia de transmisión sumada desde todas las estaciones de
reemisor, \sigma^{2}_{MS} es el nivel de ruido en cada
receptor, y donde el factor de normalización \varphi es un
parámetro común basado en la calidad de comunicación total
experimentada por el receptor (220') y radiodifundido desde el
receptor
(220').
14. El método de acuerdo con la reivindicación
11 ó la reivindicación 12, en el cual las etapas de determinar,
radiodifundir y utilizar (650-670,
750-70) el parámetro de transmisión común
representan un primer bucle de control, y la etapa de suministrar
como realimentación (675, 775) al transmisor representa un segundo
bucle de control desde el receptor (220') a las estaciones de
reemisor (215:k) y al transmisor (210'), respectivamente.
15. El método de acuerdo con la reivindicación
14, en el cual el primer bucle de control comprende adicionalmente
las etapas subordinadas o sub-etapas de:
- medir (760:1), por parte del receptor, en el
instante n, la calidad de la señal recibida, C_{r}, el ruido
inducido por reemisor, N_{r}, y el ruido interno en el receptor,
N_{i};
- determinar (760:2), por parte del receptor,
basándose en la medición anterior y en un \Gamma_{0} de objetivo
de SNR deseado, una actualización de al menos uno de entre el factor
de normalización, \varphi^{(n+1)}, y la potencia de reemisor
sumada, P^{(n+1)}_{RS};
- distribuir (760:3), por parte del receptor,
las actualizaciones P^{(n+1)}_{RS} y \varphi^{(n+1)} a todos
los reemisores a través de un mensaje de control de difusión
múltiple.
16. El método de acuerdo con la reivindicación
14, en el cual el segundo bucle de control comprende adicionalmente
la sub-etapa de actualizar, por parte del receptor,
la potencia de transmisor P^{(n+1)}_{BS}.
17. Un sistema destinado a la comunicación en
una red de comunicación inalámbrica que utiliza reemisión
cooperativa, de tal modo que el sistema comprende un transmisor
(210'), un receptor (220') y al menos una estación de reemisor
(215), de tal modo que la estación de reemisor (215) está destinada
a remitir señales desde un primer enlace entre el transmisor (210')
y la estación de reemisor (215), a un segundo enlace entre las
estaciones de reemisor (215) y el receptor (220'),
caracterizado porque el sistema tiene una arquitectura lógica
en la que:
- al menos una estación de reemisor (215) tiene
medios para llevar a cabo una caracterización (216) de canal y
medios para determinar parámetros de transmisión relativos (217)
basándose en la caracterización de canal, así como medios para
adaptar (218) la remisión basándose en un parámetro de transmisión
común y en un parámetro de transmisión relativo;
- el receptor (220') tiene medios para
determinar un parámetro de transmisión común (222) basándose, al
menos parcialmente, en una medición de la calidad de comunicación
total entre el transmisor (210') y el receptor (220'), y medios para
distribuir el parámetro de transmisión común a las estaciones de
reemisor; y
- la arquitectura lógica comprende un primer
bucle de control entre el receptor (220') y las estaciones de
reemisor (215), destinado a suministrar como realimentación el
parámetro común desde el receptor (220') a las estaciones de
reemisor (215).
18. El sistema de acuerdo con la reivindicación
17, que comprende adicionalmente un segundo bucle de control (510)
entre el receptor (220') y el transmisor (210'), destinado a
suministrar como realimentación los parámetros de transmisión desde
el receptor (220') al transmisor (210').
19. El sistema de acuerdo con la reivindicación
17 ó la reivindicación 18, en el cual cada estación de reemisor
(215) está destinada a llevar a cabo la caracterización de canal en
su camino de radio del primer enlace.
20. El sistema de acuerdo con la reivindicación
7 ó la reivindicación 18, en el cual cada estación de reemisor (215)
está destinada a llevar a cabo la caracterización de canal en su
camino de radio del segundo enlace.
21. El sistema de acuerdo con la reivindicación
19 y la reivindicación 20, en el cual cada estación de reemisor
(215) está destinada a basar la determinación del parámetro de
transmisión relativo en una combinación de la caracterización de un
camino de radio del primer y del segundo enlaces.
22. El sistema de acuerdo con cualquiera de las
reivindicaciones 17 a 21, de modo que el sistema está destinado a
utilizar el parámetro de transmisión relativo y el parámetro de
transmisión común, bien para el control de fase, bien para el
control de potencia, bien para la activación de reemisor, o bien
para cualquier combinación del control de fase, el control de
potencia y la activación de reemisor.
23. El sistema de acuerdo con la reivindicación
17, en el cual la arquitectura lógica comprende una estructura de
mensaje de control destinada a controlar la señalización en el
primer bucle de control, comprendiendo la estructura de mensaje de
control al menos uno, o una selección de, los campos:
- un campo de concepto de reemisor (1110), que
especifica el tipo de concepto de reemisor;
- un campo de control de potencia (1120), que
proporciona los parámetros de transmisión comunes utilizados por las
estaciones de reemisor (215) para determinar una potencia adecuada
para la remisión por el segundo
enlace;
enlace;
- un campo de control de activación de reemisor
(1130), que especifica el umbral de activación de reemisor y/o que
especifica las estaciones de reemisor (215) que se han de
activar/desactivar;
- un campo de control de fase (1140), que
proporciona los parámetros de transmisión comunes utilizados por las
estaciones de reemisor (215) para alinear en fase las señales que se
han de remitir por el segundo enlace.
24. Un estación de reemisor (215), destinada a
utilizarse en una red de comunicación inalámbrica que utiliza
reemisión cooperativa, de tal manera que la estación de reemisor
(215) está destinada a remitir señales desde un primer enlace entre
un transmisor (210') y la estación de reemisor (215), a un segundo
enlace entre la estación de reemisor (215) y el receptor (220'),
estando la estación de reemisor (215) caracterizada porque
tiene medios para llevar a cabo una caracterización de canal (216) y
medios para determinar parámetros de transmisión relativos (217)
basándose en la caracterización de canal, así como medios para
adaptar (218) la remisión, basándola al menos parcialmente en el
parámetro de transmisión relativa y en un parámetro de transmisión
común previamente recibido por la estación de reemisor, estando el
parámetro de transmisión común basado, al menos parcialmente, en una
medición de la calidad de comunicación total entre el transmisor
(210') y el receptor (220').
25. La estación de reemisor (215) de acuerdo con
la reivindicación 24, que comprende adicionalmente medios para
activar/desactivar la estación de reemisor (215), y los medios para
activar/desactivar son sensibles al parámetro de transmisión
relativo y/o al parámetro de transmisión común.
26. Una estación de base (210) destinada a ser
utilizada en una red de comunicación inalámbrica que emplea
reemisión cooperativa, de tal manera que la estación de base (210)
comprende un receptor (220'), y la red comprende al menos una
estación de reemisor (215) que está destinada a remitir señales
desde un primer enlace entre un transmisor (210') y una estación de
reemisor (215), a un segundo enlace entre las estaciones de reemisor
(215) y un receptor (220'), estando la estación de base (210)
caracterizada porque el receptor (220') tiene medios para
determinar un parámetro de transmisión común (222) y medios para
distribuir el parámetro de transmisión común a las estaciones de
reemisor (215), y en la cual el parámetro de transmisión común está
basado, al menos parcialmente, en una medida de la calidad de
comunicación total entre el transmisor (210') y el receptor (220')
de la estación de
base (210).
base (210).
\newpage
27. Una estación móvil (220) destinada a ser
utilizada en una red de comunicación inalámbrica que emplea
reemisión cooperativa, de tal manera que la estación móvil (220)
comprende un receptor (220'), y la red comprende al menos una
estación de reemisor (215) que está destinada a remitir señales
desde un primer enlace entre un transmisor (210') y una estación de
reemisor (215), a un segundo enlace entre las estaciones de reemisor
(215) y el receptor (220'), estando la estación de base (210)
caracterizada porque el receptor (220') tiene medios para
determinar un parámetro de transmisión común (222) y medios para
distribuir el parámetro de transmisión común a las estaciones de
reemisor (215), y en la cual el parámetro de transmisión común está
basado, al menos parcialmente, en una medida de la calidad de
comunicación total entre el transmisor (210') y el receptor (220')
de la estación móvil (220).
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