ES2301608T3 - Asignacion de canales de frecuencia en una red de microcelulas y macrocelulas wcdma. - Google Patents
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Abstract
Una red de comunicaciones móviles de acceso múltiple por división de código CDMA en la que un área geográfica cubierta por la red se divide en macroceldas y cada macrocelda tiene un nodo, con lo que las comunicaciones desde y hacia un terminal móvil en una macrocelda pueden realizarse a través de su nodo en uno o más de una pluralidad de canales de frecuencia (Frecuencia 1, Frecuencia 3) asignados a la macrocelda, en el que al menos una macrocelda tiene una microcelda definida en su interior que tiene su propio nodo, con lo que las comunicaciones hacia y desde un terminal móvil en una microcelda pueden realizarse a través de su nodo sobre uno o más de una pluralidad de canales de frecuencia (Frecuencia 1, Frecuencia 2) asignados a la microcelda, compartiendo la microcelda al menos un canal de frecuencia (Frecuencia 1) con su macrocelda y compartiendo al menos una de la macrocelda y la microcelda un canal de frecuencia no compartida (Frecuencia 2, Frecuencia 3), estando caracterizada la red por: medios dispuestos para asignar un canal de frecuencia compartida (Frecuencia 1) a una llamada si el canal de frecuencia compartida tiene capacidad suficiente y se dispone para asignar un canal de frecuencia no compartida (Frecuencia 2, Frecuencia 3) a una llamada solo si el o cada uno de los canales de frecuencia compartida tienen una capacidad insuficiente.
Description
Asignación de canales de frecuencia en una red
de microcélulas y macrocélulas WCDMA.
Estrategias de despliegue de microceldas en
redes WCDMA.
La presente invención se refiere a una red de
comunicaciones móviles. En dichas redes, un área geografía a cubrir
por la red se divide en celdas, cada una de las cuales tiene un
nodo. En las redes existentes, los nodos se representan mediante
estaciones base. Las comunicaciones hacia y desde un terminal móvil
en una celda se produce a través de un nodo sobre uno o varios
canales de frecuencia asignados a la celda. Una estación de
transmisor básica (BTS) en una red de acceso múltiple por división
de código de ancho de banda se denomina Nodo B.
Las celdas pueden ser de diferentes tipos. Por
ejemplo, se usan macroceldas en una red para proporcionar una gran
área de cobertura. Actualmente, las microceldas se despliegan en
muchas redes para aumentar la capacidad. Dentro de un área de
cobertura de macrocelda puede haber una o más microceldas
desplegadas como se muestra en la Figura 1.
En las redes de acceso múltiple por división de
código de ancho de banda (WCDMA) se usa la estructura de macro y
microcelda. Un primer grupo de canales de frecuencia se asignan a
las macroceldas y un segundo grupo de canales de frecuencia
diferentes se asignan a las microceldas, de manera que no existe
solapamiento de canales entre las macro y microceldas. Cada celda,
es decir, microcelda o macrocelda, tiene su propio Nodo B. De esta
manera, una persona que llama dentro del área geografía de una
microcelda puede asignarse al Nodo B de la microcelda o al Nodo B de
la macrocelda.
Si las celdas adyacentes tienen un canal de
frecuencia común, un terminal que cruza el límite de la celda
experimentará lo que se denomina transferencia "suave" de un
canal al otro, es decir, el terminal continúa usando la misma banda
de frecuencia. Una transferencia que requiere un cambio de
frecuencia se denomina transferencia "brusca".
Los documentos "New Channel Assignment Methods
for Hot-Spot overlaying CDMA cellular Systems" de
WU J-S (publicado en mayo de 2005),
EP-0-973 353 A (Nippon Telegraph
& Telephone), "Mixed Cell Architecture and Handover" de
Chia STS (publicado el 9 de junio de 1992) y "Channel allocation
and power settings in a cellular system with macro and micro cells
using the same frequency spectrum" de Almgren et al.,
(publicado el 28 de abril de 1996) describen estructuras solapantes
de macrocelda/microcelda para sistemas celulares CDMA con espectros
de frecuencia compartidos.
De acuerdo con la presente invención, como se
define mediante la reivindicación 1, la cobertura de la red mejora
compartiendo canales de frecuencia entre las macro y microceldas,
permitiendo de esta manera que se produzcan transferencias suaves
entre las macro y microceldas.
Adicionalmente, es ventajoso proporcionar un
mínimo de dos frecuencias, una a nivel de macrocelda y una a nivel
de microcelda, que no se comparten.
Los principios detrás de la asignación de canal
son asegurar que:
- 1.
- Se reserva una capacidad suficiente en los puntos calientes donde se localiza un número significativo de usuarios que comparten una frecuencia, es decir, que usan las bandas de frecuencia más eficazmente;
- 2.
- Siempre hay una frecuencia menos cargada para que los usuarios escapen a ella cuando la calidad de servicio de la red UL (enlace de subida) y DL (enlace de bajada) se deteriora por debajo de los requisitos de QoS (calidad del servicio) del servicio; y
- 3.
- el uso de recursos de Nodo B (por ejemplo, elementos de canal) debido a que la manipulación suave se optimiza expulsando al usuario a otra frecuencia.
De esta manera, otro aspecto de la invención
proporciona un método para asignar frecuencias en un sistema con
micro y macroceldas en el que se usa una frecuencia compartida con
preferencia a una frecuencia no compartida. Típicamente, a una
llamada se le asignará una frecuencia no compartida solo si la
frecuencia compartida o las frecuencias compartidas disponibles
tienen una capacidad insuficiente (por ejemplo, ya están soportando
demasiados clientes) y/o no pueden proporcionar una calidad de
servicio adecuada.
Preferiblemente, una llamada que usa una
frecuencia no compartida se moverá a una frecuencia compartida tan
pronto como una frecuencia compartida quede disponible.
Se entenderá que una "llamada" podría ser
cualquier clase de comunicación, no necesariamente una llamada de
voz.
\newpage
A continuación se analizarán algunos algoritmos
para aumentar la capacidad en la red y reducir el área de
transferencia suave.
Ahora se describirá una realización de la
invención únicamente a modo de ejemplo y con referencia a los
dibujos adjuntos, en los que:
La Figura 1 ilustra el despliegue de una
microcelda dentro de una macrocelda e incluye un gráfico de sus
niveles de señal respectivos;
La Figura 2 ilustra la asignación de canales de
frecuencia entre macro y microceldas en un realización de la
invención; y
La Figura 3 es un diagrama de flujo que ilustra
un posible algoritmo de asignación de frecuencia.
Supongamos que se usan 3 frecuencias dúplex de
división de frecuencia (FDD) para hacer funcionar la red
WCDMA.
WCDMA.
La red se dividirá en macroceldas y microceldas.
El área de cobertura de una macrocelda se muestra sombreada en gris
y el círculo blanco en su interior representa el área de cobertura
de una microcelda. La línea de puntos representa el área de
transferencia suave entre la macro y microcelda. Las microceldas se
desplegarán en puntos calientes. La asignación de frecuencias de
las microceldas y las macroceldas será como se muestra en la Figura
2.
Como se observa en la Figura 2, hay un mínimo de
dos frecuencias 2 y 3 no compartidas en las macro y microcapas. Se
anticipa que en primer lugar la se utilizará por los usuarios la
frecuencia compartida 1. Después, cuando se cargue la "frecuencia
1", se utilizará la frecuencia 2 de la microcapa. La
"frecuencia 3" se mantendrá hasta el final para asegurar que
los usuarios puedan escapar por cuestiones de calidad en la
"frecuencia 1" y en la "frecuencia 2".
La idea de la presente invención es asignar una
frecuencia compartida y, en la realización preferida, un
mínimo de dos frecuencias, una en la microcapa y una en la
macrocapa no compartida. La Figura 3 explica el algoritmo
seguido cuando un usuario quiere acceder a la red. A los usuarios se
les asignará una de las frecuencias 1, 2 y 3 de acuerdo con las
etapas del diagrama de flujo de la Figura 3.
La Figura 3 es un algoritmo de establecimiento
de llamada que se usará cuando una persona que quiere llamar dentro
de la cobertura geográfica de una microcelda quiere acceder a la
red. El controlador de radio de red conoce la carga de cada
frecuencia, que es directamente proporcional al número de usuarios
de cada frecuencia. Como puede observarse a partir del diagrama de
flujo, la frecuencia compartida 1 se usa preferentemente respecto a
las frecuencias no compartidas 2 y 3. Si la frecuencia 1 no está
disponible, a la persona que llama se le asignará la frecuencia 2 a
través del Nodo B de la microcelda, y si la frecuencia no está
disponible, a la persona que llama se le asignará la frecuencia 3
mediante el Nodo B de la macrocelda.
La transferencia suave es una característica
esencial que debe tener la red WCDMA. La transferencia suave puede
explicarse de la siguiente manera. Cuando la transferencia se mueve
de un área de cobertura de una celda al área de cobertura de la
celda vecina, la transferencia comienza usando ambos sitios para la
misma llamada, hasta que el nuevo nivel de señal de la celda es
mucho más fuerte que el antiguo. Después el usuario abandona la
antigua celda. Como la transferencia usa ambas celdas
simultáneamente, esto significa que está utilizando elementos de
canal en ambas celdas para la misma llamada. Esto reduciría la
capacidad del hardware disponible en la red. Siempre es deseable
minimizar el área de transferencia suave para aumentar la capacidad
de hardware disponible en la red.
Como se ha explicado anteriormente, la
"frecuencia 1" se usa en capas de macro y microcelda. Es
posible que haya un gran número de usuarios en la transferencia
suave (SHO) entre las macro y microceldas. El siguiente algoritmo
se propone para optimizar el uso de una transferencia suave entre
las macro y microceldas (Referencia a la Figura 1).
- 1.
- Transferencia en el área A.
- 2.
- La transferencia se mueve al área B.
- 3.
- El nivel Ec/Io (energía del chip respecto a interferencia total en la celda) de la microcelda aumenta de manera que la transferencia informa del nivel Ec/Io de la nueva celda al RNC (Radio Controlador de Red).
- 4.
- El radiocontrolador de red comprueba el número de usuarios en transferencia suave entre las macro y microceldas en la "frecuencia 1". Si hay más de "K" usuarios, es decir, el número de elementos de canal utilizados en la transferencia suave o la potencia de BTS requerida asignada a los usuarios SHO es mayor que el umbral, se obliga al usuario a cambiar la frecuencia a "frecuencia 2".
- 5.
- El usuario se mueve al área C.
- 6.
- El radiocontrolador de red comprueba la carga de la frecuencia 1, y si hay una capacidad suficiente en la "frecuencia 1", el radiocontrolador de red cambia la frecuencia del usuario de nuevo a la "frecuencia 1".
- 7.
- En el área D, el radiocontrolador de red repite 4.
- 8.
- Cuando el usuario se mueve a la región E, la transferencia usa la "frecuencia 1" en la macrocelda.
El procedimiento anterior asegura que no hay más
de un número máximo de usuarios en transferencia suave asignando
los usuarios a otros canales si la frecuencia compartida está
sobrecargada.
Claims (4)
1. Una red de comunicaciones móviles de acceso
múltiple por división de código CDMA en la que un área geográfica
cubierta por la red se divide en macroceldas y cada macrocelda tiene
un nodo, con lo que las comunicaciones desde y hacia un terminal
móvil en una macrocelda pueden realizarse a través de su nodo en uno
o más de una pluralidad de canales de frecuencia (Frecuencia 1,
Frecuencia 3) asignados a la macrocelda, en el que al menos una
macrocelda tiene una microcelda definida en su interior que tiene su
propio nodo, con lo que las comunicaciones hacia y desde un
terminal móvil en una microcelda pueden realizarse a través de su
nodo sobre uno o más de una pluralidad de canales de frecuencia
(Frecuencia 1, Frecuencia 2) asignados a la microcelda, compartiendo
la microcelda al menos un canal de frecuencia (Frecuencia 1) con su
macrocelda y compartiendo al menos una de la macrocelda y la
microcelda un canal de frecuencia no compartida (Frecuencia 2,
Frecuencia 3), estando caracterizada la red por:
medios dispuestos para asignar un canal de
frecuencia compartida (Frecuencia 1) a una llamada si el canal de
frecuencia compartida tiene capacidad suficiente y se dispone para
asignar un canal de frecuencia no compartida (Frecuencia 2,
Frecuencia 3) a una llamada solo si el o cada uno de los canales de
frecuencia compartida tienen una capacidad insuficiente.
2. Un método para asignar frecuencias en una red
de comunicaciones móvil CDMA en la que un área geográfica cubierta
por la red se divide en macroceldas y cada macrocelda tiene un nodo,
con lo que las comunicaciones hacia y desde un terminal móvil en
una macrocelda pueden realizarse a través de su nodo sobre uno o más
de una pluralidad de canales de frecuencia (Frecuencia 1, Frecuencia
3) asignados a la macrocelda, en el que al menos una macrocelda
tiene una microcelda definida en su interior que tiene su propio
nodo, con lo que las comunicaciones hacia y desde un terminal móvil
en una microcelda pueden realizarse a través de su nodo sobre uno o
más de una pluralidad de canales de frecuencia (Frecuencia 1,
Frecuencia 2) asignados a la microcelda, compartiendo la microcelda
al menos un canal de frecuencia (Frecuencia 1) con su macrocelda y
al menos una de la macrocelda y la microcelda tienen al menos un
canal de frecuencia no compartido (Frecuencia 2, Frecuencia 3)
estando caracterizado el método por:
asignar un canal de frecuencia compartido
(Frecuencia 1) a una llamada si el canal de frecuencia compartida
tiene una capacidad suficiente; y
asignar un canal de frecuencia no compartida
(Frecuencia 2, Frecuencia 3) a una llamada solo si el o cada canal
de frecuencia compartida tienen una capacidad insuficiente.
3. Un método de acuerdo con la reivindicación 2
en el que el o cada canal de frecuencia compartida (Frecuencia 1)
tiene una capacidad insuficiente si no pueden proporcionar una
calidad de servicio adecuada.
4. Un método de acuerdo con las reivindicaciones
2 ó 3 en el que una llamada que usa un canal de frecuencia no
compartida (Frecuencia 2, Frecuencia 3) se mueve a un canal de
frecuencia compartida (Frecuencia 1) tan pronto como haya una
capacidad de canal de frecuencia compartida suficiente.
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