ES2317925T3 - Metodos y sistemas de combinacion de ratio maxima dirigida para trafico de datos a alta velocidad. - Google Patents

Abstract

Un procedimiento de transmisión de datos desde una pluralidad de estaciones móviles a una estación base comprendiendo una matriz de antena, comprendiendo el procedimiento: la selección de una primera estación móvil, siendo la primera estación móvil la primera en una cola de datos; el cálculo de las correlaciones cruzadas de los vectores respuesta de una matriz de antena de estación base de la primera estación móvil y de los vectores de respuesta de la matriz de antena de estación base de otras estaciones móviles seleccionadas; la selección de una o más de las estaciones móviles en base a las estaciones móviles que tengan correlaciones cruzadas menores que un umbral predeterminado; y la transmisión de datos de manera simultánea desde las estaciones móviles durante una siguiente duración de paquete de datos.

Description

Métodos y sistemas de combinación de ratio máxima dirigida para tráfico de datos a alta velocidad.

Campo técnico

La presente invención se refiere a, y encuentra utilidad en, sistemas de comunicaciones de información inalámbricos y, de manera más particular, proporciona velocidades de datos aumentadas en un sistema de comunicaciones inalámbrico mediante el uso de técnicas para reducir la interferencia.

Antecedentes

Las transferencias de datos digitales a alta velocidad a través de la denominada "Internet" se han convertido en omnipresentes en la sociedad moderna. Al mismo tiempo, el mundo ha experimentado una explosión en la tecnología de las comunicaciones inalámbricas. En países bien desarrollados como en los Estados Unidos, las comunicaciones inalámbricas, en particular los servicios de telefonía celular, han proliferado como accesorios a la red troncal de comunicaciones por cable. En países menos desarrollados, el servicio de comunicaciones inalámbricas está siendo desarrollado como un medio de comunicaciones primario. Ha surgido una necesidad de proporcionar un servicio inalámbrico de datos digitales a velocidades de datos efectivas que no dejan de crecer.

Los sistemas de telecomunicaciones radio inalámbricos hacen posible que muchas estaciones móviles o abonados se conecten a sistemas de telefonía por línea de cable terrestre y/o proveedores de servicio de Internet digital que hacen posible el acceso a la red troncal de información digital de la Red Mundial ("World Wide Web").

Las interfaces radio inalámbricas convencionales incluyen acceso múltiple por división de frecuencia (FDMA), acceso múltiple por división de tiempo (TDMA) y acceso múltiple por división de código (CDMA), y mejoras en los mismos.

La transferencia de paquetes de datos digitales se diferencia de la transferencia de información de voz digital.

Los patrones de comunicación de voz full-dúplex (simultáneos bidireccionales) implican que los datos transferidos entre la estación base y un móvil en particular son en tiempo real y sustancialmente iguales en ancho de banda. Se ha notado que un retardo total de 200 ms (aproximadamente 2 kbit de datos digitales para la mayoría de vocóders de voz) representa una latencia intolerable dentro de un canal de voz. Por otra parte, para las transferencias de paquetes de datos a alta velocidad, las estaciones móviles parecen ser mucho más tolerantes a los retardos o a las latencias de transferencia de datos, siendo encontradas latencias de hasta 10 segundos en sistemas de datos inalámbricos actuales. Mientras que dichos retardos parecen ser tolerados por la estación móvil, los retardos atribuibles a velocidades de transferencia de datos efectivas relativamente bajas son sin embargo no deseables.

Son conocidas las tecnologías de matrices de antena adaptables usadas en el intento de optimizar la capacidad de salida de datos. Ejemplos de procedimientos de acceso múltiple por diversidad espacial que emplean matrices de antenas adaptables se describen en las patentes de los Estados Unidos números 5.471.647 y 5.634.199 de Gerlach et al.; un artículo de M. C. Wells titulado: "Aumento de la capacidad de radio celular GSM usando antenas adaptables" ("Increasing the capacity of GSM celular radio using adaptive antennas"), IKE(UK) Proc. sobre Com., Vol. 143, nº 5, octubre de 1996, pág. 304-310; y un artículo de S. Anderson, B. Hagerman, H. Dam, U. Forssen, J. Karlsson, F. Kronestedt, S. Mazur y K. Molinar, titulado: "Antenas adaptables para sistemas GSM y TDMA" ("Adaptive Antennas for GSM and TDMA Systems"), IEEE Personal Communications, junio de 1999, pág. 74-86.

Una solución propuesta, conocida como "CDMA/HDR" usa técnicas conocidas para medir la velocidad de transferencia de datos del canal para llevar a cabo el control del canal, y para mitigar y suprimir la interferencia de canal. Una aproximación de este tipo se describe de manera más particular en un documento de Paul Bender, Peter Black, Matthew Grob, Robert Padovani, Nagabhushana Sindhushayana y Andrew Viterbi, titulado: "CDMA/HDR: Un Servicio de Datos Inalámbrico de Alta Velocidad de Ancho de Banda Eficiente para Usuarios en Movimiento" ("CDMA/HDR: A Bandwidth Efficient High Speed Wireless Data Service for Nomadic Users"), publicado por Qualcomm Corporation.

Otra solución propuesta es la norma provisional TIA/EIA, TIA/EIA/IS-2000-2 publicada por la Asociación de la Industria de las Telecomunicaciones en agosto de 1999. La TIA/EIA/IS-20002 es la norma de capa física para sistemas de espectro expandido cdma2000, también parte de la serie de normas cdma2000. Los sistemas de espectro expandido cdma2000 soportan comunicaciones tanto de voz como de datos.

En los sistemas cdma2000 y en muchos de los sistemas de comunicaciones personales de nueva generación, se introduce un piloto dedicado en el enlace inverso. La señal de piloto dedicado de enlace inverso es una señal de espectro expandido no modulada usada para ayudar a la estación base a detectar una transmisión de estación móvil. La señal de piloto dedicado de enlace inverso se integra en la estación base y se usa para al menos dos propósitos: control de la potencia de enlace inverso y demodulación coherente de las señales de enlace inverso.

Se usa un mecanismo de control de la potencia de enlace inverso para asegurar que todos los pilotos dedicados recibidos en la estación base tengan las mismas relaciones de señal a interferencia más ruido (SINR). Aunque los pilotos dedicados recibidos tengan las mismas SINR, las potencias de transmisión de estos pilotos dedicados desde diferentes estaciones móviles pueden ser diferentes. Las potencias de transmisión de piloto dedicado dependen de la SINR de piloto requerida en la estación base y de los canales de propagación radio.

Se usa un mecanismo de demodulación coherente para aumentar la sensibilidad del receptor de la estación base. Es de conocimiento común que en la mayoría de los casos la demodulación coherente proporciona una sensibilidad de receptor aproximadamente 3 dB mejor que la demodulación no coherente. La sensibilidad del receptor de estación base se ve aumentada además por medio del uso de métodos de combinación de relación máxima (MRC).

La Figura 1A muestra una estación base típica que implementa la demodulación coherente y mecanismos de combinación de relación máxima. Las señales recibidas desde una pluralidad de elementos receptores 10 se transmiten al correspondiente de los receptores analógicos 12. Después del procesado, las señales analógicas se convierten en señales digitales por medio de conversores analógico-a-digital (ADC) 14. Los demoduladores coherentes 18 procesan entonces las señales provenientes de los ADC 14 y de la circuitería de integración de la señal piloto 16. Las salidas de los demoduladores 18 se transmiten entonces a un combinador de relación máxima 19 para sacar una señal seleccionada.

Aunque un mecanismo de combinación máxima con múltiples elementos de antena puede aumentar la sensibilidad del receptor de la estación base, no proporciona cancelación de la interferencia. (En sistemas de comunicaciones personales de alta capacidad, la capacidad de salida de datos está limitada normalmente por la interferencia, que está compuesta de interferencia entre celdas y de interferencia intra celdas). Por otra parte, los algoritmos estándar de cancelación de interferencia, por ejemplo, un algoritmo de inversión de matriz directo, requieren una gran cantidad de cálculos numéricos, haciendo que los sistemas sean impracticables o caros de construir. De esta manera, ha surgido una necesidad hasta ahora no resuelta de un procedimiento más eficiente y práctico para el envío de datos a una estación base por medio de una pluralidad de estaciones móviles a las que se da servicio sin provocar una interferencia inaceptable unas con otras.

Por el documento US-A-6.064.662 se conoce un sistema y un procedimiento para optimizar la eficiencia espectral usando rodajas de código de tiempo-frecuencia.

Por el documento EP-A1 0 915 592 se conoce un procedimiento para admitir nuevas conexiones en base al uso de prioridades en un sistema de acceso múltiple para redes de comunicaciones.

Sin embargo, aún existe una necesidad en la técnica de sistemas y procedimientos para optimizar la capacidad de salida de datos sin la implementación explícita de los algoritmos de cancelación de interferencia de la técnica anterior.

Resumen de la invención

Esta tarea se resuelve por medio de las características del procedimiento de la reivindicación 1 y por medio de las características con relación al sistema de la reivindicación 16. Se hace referencia a los modos de realización preferidos en las subreivindicaciones.

La presente invención está dirigida a un sistema y a un procedimiento en el que las transmisiones de los sistemas inalámbricos, tales como estaciones móviles, están controladas para reducir las interferencias y por lo tanto para proporcionar velocidades de datos promedio más altas.

De esta manera, el procedimiento inventivo de la transmisión de datos desde una pluralidad de estaciones móviles a una estación base comprende las características de seleccionar una primera estación móvil, siendo la primera estación móvil la primera en una cola de datos; el cálculo de las correlaciones cruzadas de vectores de respuesta de matriz de la primera estación móvil y vectores de respuesta de matriz de otras estaciones móviles seleccionadas; la selección de una o más de las estaciones móviles en base a las estaciones móviles que tienen correlaciones cruzadas menores que un umbral predeterminado; y la transmisión de manera simultánea de las estaciones móviles seleccionadas durante una siguiente duración de paquete de datos.

Un sistema mejorado para proporcionar comunicación inalámbrica de datos a alta velocidad usa de manera adicional una circuitería de correlación cruzada que recibe señales desde una matriz de antenas en comunicación con las estaciones móviles de la mencionada pluralidad de estaciones móviles, en el que la mencionada circuitería de correlación cruzada determina un vector de respuesta de matriz para las estaciones móviles de la mencionada pluralidad de estaciones móviles y hace una correlación cruzada de los vectores de respuesta de matriz de las estaciones móviles de la mencionada pluralidad de estaciones móviles para proporcionar por lo tanto información de correlación cruzada a la mencionada circuitería de programación para su uso en las mencionadas comunicaciones de programación con respecto a la mencionada pluralidad de estaciones móviles.

De acuerdo con un modo de realización preferido, se minimiza la interferencia entre celdas a través de técnicas que emplean velocidades de datos de enlace inverso promedio impares con respecto a las estaciones móviles. De manera adicional o alternativa, un modo de realización preferido proporciona interferencia entra celdas minimizada a través de técnicas que emplean la selección de estaciones móviles que tengan una baja correlación entre sus vectores de respuesta de matriz. Una o más estaciones seleccionadas pueden transmitir de manera simultánea durante una duración de paquete con una mínima interferencia entre celdas. La interferencia entre celdas también se puede reducir permitiendo a las estaciones móviles con una inferior potencia de transmisión transferir a una velocidad de datos promedio en el tiempo más alta que las estaciones móviles con una potencia de transmisión más alta.

En un modo de realización, las estaciones móviles se dividen en dos grupos, un grupo de velocidad de datos promedio en el tiempo superior y un grupo de velocidad promedio en el tiempo inferior. Las estaciones móviles del grupo de velocidad promedio en el tiempo superior, de manera preferible, transmiten datos más a menudo que el grupo de velocidad promedio en el tiempo inferior, con cada una de las estaciones móviles de cada grupo transmitiendo a su máxima velocidad de datos instantánea. El grupo de velocidad promedio en el tiempo superior también tiene, de manera preferible, estaciones móviles con potencia de transmisión inferior. Esto minimiza la interferencia entre celdas.

En otro modo de realización de la presente invención, se selecciona una primera estación móvil en una cola de datos para la transmisión durante un siguiente intervalo de tiempo, aunque una estación móvil seleccionada para la transmisión durante el siguiente intervalo de tiempo se puede seleccionar de acuerdo con otros criterios, tales como una estación móvil que tenga una cantidad más grande de datos en cola, una estación móvil que tenga un retardo mayor asociado con los datos en cola, una estación móvil que tenga un atributo de canal de comunicaciones particular asociado con la misma, y/o similares. Las correlaciones cruzadas de vectores de respuesta de matriz entre la primera estación móvil con otras estaciones móviles en el mismo grupo de velocidad de datos se calculan de manera preferible, en las que cada una de las correlaciones cruzadas está asociada a dos estaciones móviles. De manera preferible, las estaciones móviles que tengan correlaciones cruzadas con la primera estación móvil que sean menores que un umbral predeterminado se agrupan en un primer grupo.

Si hay estaciones móviles en este primer grupo, se selecciona de manera preferible la estación móvil correspondiente a la correlación cruzada más baja como la segunda estación móvil para la transmisión, junto con la primera estación móvil, durante el siguiente intervalo de tiempo. Si existen estaciones móviles adicionales en el primer grupo, se calculan de manera preferible las correlaciones cruzadas entre la segunda estación móvil y el resto de las estaciones móviles del primer grupo. Si hay al menos una correlación cruzada menor que el umbral predeterminado, la estación móvil correspondiente a la correlación cruzada más baja se selecciona de manera preferible como la tercera estación móvil para transmisión, junto con la primera y la segunda estaciones móviles, durante el siguiente intervalo de tiempo.

Sin embargo, si no existen correlaciones cruzadas menores que el umbral o si no existen estaciones móviles adicionales en el primer grupo, se calculan preferiblemente las correlaciones cruzadas entre la segunda estación móvil y las estaciones móviles en el otro grupo de velocidad de datos así como las correlaciones cruzadas entre la primera estación móvil y las estaciones móviles del otro grupo de velocidad de datos. Las correlaciones cruzadas calculadas son analizadas de manera preferible para determinar qué estaciones móviles, en caso de existir, tienen correlaciones cruzadas con respecto a cada una de la primera estación móvil y la segunda estación móvil que se encuentran por debajo del umbral predeterminado. De acuerdo con un modo de realización preferido, si no hay estaciones móviles que tengan ambas correlaciones cruzadas menores que el umbral predeterminado, solamente se seleccionan las dos estaciones móviles para la transmisión durante el siguiente intervalo de tiempo. Sin embargo, si existe al menos una estación móvil que tenga ambas correlaciones cruzadas menores que el umbral, se selecciona de manera preferible una tercera estación móvil para la comunicación simultánea durante el siguiente intervalo de tiempo. De manera preferible, si hay más de una estación móvil que tenga ambas correlaciones cruzadas por debajo del umbral, las correlaciones cruzadas para cada estación móvil se suman y se selecciona la estación móvil que tiene las correlaciones cruzadas combinadas más bajas como la tercera estación móvil para la transmisión durante el siguiente intervalo de tiempo.

Si no hay estaciones móviles en el primer grupo, se calculan de manera preferible las correlaciones cruzadas entre la primera estación móvil con las estaciones móviles de un segundo grupo de velocidad de datos. Las estaciones móviles del segundo grupo de velocidad de datos que tengan correlaciones cruzadas menores que el umbral predeterminado se agrupan de manera preferible en un segundo grupo. De acuerdo con un modo de realización preferido, si no hay estaciones móviles en el segundo grupo, solamente se selecciona la primera estación móvil para la transmisión durante el siguiente intervalo. Sin embargo, si hay una o más estaciones móviles en el segundo grupo, se selecciona de manera preferible la estación móvil correspondiente a la correlación cruzada más baja como la segunda estación móvil para la transmisión, junto con la primera estación móvil, durante el siguiente intervalo de tiempo. De acuerdo con un modo de realización preferido, si solamente hay una estación móvil en el segundo grupo, solamente se seleccionan las dos estaciones móviles para la transmisión durante el siguiente intervalo de tiempo.

Sin embargo, si hay dos o más estaciones móviles en el segundo grupo, se calculan de manera preferible las correlaciones cruzadas entre la segunda estación móvil seleccionada y el resto de las estaciones móviles del segundo grupo. Las estaciones móviles del segundo grupo que tengan correlaciones cruzadas con respecto a la segunda estación móvil seleccionada menores que el umbral predeterminado se agrupan de manera preferible en un tercer grupo. De acuerdo con un modo de realización preferido, si no hay estaciones móviles en el tercer grupo, no se seleccionan estaciones móviles adicionales para la transmisión durante el siguiente intervalo de tiempo. Sin embargo, si existe al menos una estación móvil en el tercer grupo, se selecciona la estación móvil correspondiente a la correlación cruzada más baja como la tercera estación móvil para la transmisión, junto con la primera y la segunda estaciones móviles, durante el siguiente intervalo de tiempo.

De acuerdo con modos de realización alternativos de la invención, se seleccionan estaciones móviles adicionales, como a través de la repetición de los patrones de agrupación indicados con anterioridad, según se desee. Cada una de las estaciones móviles seleccionadas se transmite de manera preferible a y/o desde durante el siguiente intervalo de tiempo, de acuerdo con la presente invención.

En otro modo de realización, se selecciona de manera preferible una primera estación móvil en la cola de datos para la transmisión durante una siguiente ranura de tiempo, como con el modo de realización anterior. Sin embargo, en contraste con el modo de realización anterior, la correlación cruzada de los vectores de respuesta de la matriz de la primera estación móvil y todas las otras estaciones móviles se calcula y se compara de manera preferible con un umbral predeterminado. De acuerdo con este modo de realización, todas las estaciones móviles con correlaciones cruzadas por debajo del umbral son candidatas para la selección. De manera preferible, si no existen tales estaciones móviles, solamente se selecciona la primera estación móvil para la transmisión durante la siguiente ranura de tiempo. Sin embargo, si hay una tal candidata, esta candidata se selecciona de manera preferible como la segunda estación móvil que, junto con la primera estación móvil seleccionada, transmite durante el siguiente intervalo de tiempo.

Si hay más de una candidata para la selección, las correlaciones cruzadas de todas las candidatas se calculan y se comparan de manera preferible con el umbral predeterminado. Si una o más correlaciones cruzadas se encuentran por debajo del umbral, se seleccionan de manera preferible el par de estaciones móviles que tienen el promedio combinado más pequeño de potencia de transmisión como la segunda y la tercera estaciones móviles para la transmisión, junto con la primera estación móvil, durante el siguiente intervalo de tiempo. Sin embargo, si no hay correlaciones cruzadas por debajo del umbral, la estación móvil del grupo de candidatas que tenga la potencia de transmisión más baja se selecciona de manera preferible como la segunda estación móvil y solamente la primera y la segunda estaciones móviles transmitirán durante el siguiente intervalo de tiempo.

En otro modo de realización adicional, cada una de un total de N estaciones móviles tiene un vector de respuesta de medida asociado V. En contraste con modos de realización anteriores, que seleccionaban un número variable de estaciones móviles para cada intervalo de tiempo (por ejemplo, 1, 2, 3, etc. estaciones móviles), se seleccionan de manera preferible un número fijo L (como 3) de estaciones móviles de acuerdo con este modo de realización para cada uno de los K intervalos de tiempo de comunicación. Se crea de manera preferible una lista en la que las estaciones móviles que se desean para una selección previa están incluidas más veces que otras estaciones móviles. Se seleccionan de manera preferible L estaciones móviles de la lista, como de manera aleatoria, y se calcula de manera preferible una función de coste por medio de la suma de las correlaciones cruzadas de los vectores de respuesta de las L estaciones móviles seleccionadas. De acuerdo con un modo de realización preferido, si el valor de la función de coste es menor que el umbral, estas L estaciones móviles se eligen para comprender la primera ranura de tiempo. Estas L estaciones móviles son eliminadas preferiblemente de la lista. Sin embargo, si el valor de la función de coste es mayor o igual que el umbral, se seleccionan de manera preferible otras L estaciones móviles de la lista y se calcula de manera preferible su función de coste. De acuerdo con un modo de realización preferido, este proceso se repite hasta que se calcula una función de coste que sea menor que el umbral, en cuyo momento, las L estaciones móviles asociadas se seleccionan y se eliminan de la lista.

Si, después de repetir la selección de la estación móvil y el proceso de cálculo de la función de coste un número predeterminado de veces M sin obtener una función de coste que sea menor que el umbral, preferiblemente se selecciona y se elimina de la lista el conjunto de estaciones móviles que tengan la función de coste con el valor más pequeño de entre el conjunto de M grupos. Estos pasos se repiten de manera preferible hasta seleccionar K grupos de L estaciones móviles para las K ranuras de tiempo de comunicación.

Por consiguiente, se proporciona una ventaja técnica de la presente invención en que la optimización de la salida de datos se proporciona por medio de la selección de sistemas de comunicaciones inalámbricas particulares para la comunicación durante un intervalo de tiempo, en el que cada uno de dichos sistemas se hace funcionar de manera preferible a una velocidad de datos máxima instantánea, sin una implementación explícita de algoritmos de cancelación de la interferencia.

Breve descripción de los dibujos

Para una comprensión más completa de la presente invención, se hace referencia ahora a las siguientes descripciones tomadas en conjunción con los dibujos que se acompañan, en los que:

La Figura 1A muestra una estación base típica que implementa una demodulación coherente y mecanismos de combinación de relación máxima;

La Figura 1B muestra una estación base adaptada de acuerdo con un modo de realización preferido de la presente invención;

La Figura 2 muestra una cola de datos ilustrativa en períodos de tiempo sucesivos para un modo de realización de la presente invención;

Las Figuras 3A y 3B son partes de un diagrama de flujo que ilustra un modo de realización de la presente invención;

La Figura 4 muestra una cola de datos ilustrativa en períodos de tiempo sucesivos para el modo de realización de las Figuras 3A y 3B;

La Figura 5 es un diagrama de flujo que ilustra otro modo de realización de la presente invención; y

La Figura 6 muestra una cola de datos ilustrativa en períodos de tiempo sucesivos para el modo de realización de la Figura 5.

En las que el uso de números de referencia iguales o similares en diferentes figuras indica elementos iguales o similares.

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Descripción detallada

Los modos de realización preferidos de la presente invención minimizan la interferencia entre celdas a través de velocidades de datos de enlace inverso promedio impares experimentadas por las estaciones móviles y minimizan la interferencia intra celda sin una implementación explícita de un algoritmo de cancelación de la interferencia, a través de la elección de las estaciones móviles que tengan una baja correlación entre sus vectores de respuesta de matriz, maximizando así la capacidad de salida de datos de enlace inverso. Los vectores de respuesta de matriz del modo de realización preferido proporcionan información con respecto a una señal de comunicaciones inalámbrica recibida en o proporcionada a elementos de antena de una matriz de antena, como una matriz de antena que tenga una pluralidad de elementos de antena dispuestos en una geometría predeterminada adecuada para su uso en la conformación del haz por medio de la aplicación de ponderación de conformación del haz (fase y/o amplitud) con respecto a las señales de elementos de antena de la matriz.

Para una velocidad de datos de enlace inverso instantánea dada, tal como en sistemas cdma2000, HDR y GSM por ejemplo, diferentes estaciones móviles en diferentes localizaciones y condiciones de movimiento (por consiguiente, diferentes canales de propagación radio) tienen diferentes potencias de transmisión. Cuanto peores sean los canales de propagación radio (es decir, cuanto más alta sea la atenuación de potencia en el canal) más alta será la potencia de transmisión de la estación móvil.

Un procedimiento para minimizar la interferencia entre celdas de acuerdo con la presente invención es permitir que las estaciones móviles de potencia de transmisión más baja transfieran una velocidad de datos promedio en el tiempo más alta que las estaciones móviles de potencia de transmisión más alta. Por ejemplo, por medio de la asignación de más ranuras de tiempo en un intervalo de tiempo de transmisión a las estaciones móviles de potencia de transmisión más baja que transmiten a una velocidad de datos instantánea máxima y asignando menos ranuras de tiempo en el intervalo de tiempo de transmisión a las estaciones móviles de potencia de transmisión más alta que transmiten a una velocidad de datos instantánea máxima, a las estaciones móviles de potencia de transmisión más baja se les proporcionará una velocidad de datos promedio en el tiempo más alta mientras que a las estaciones móviles de potencia de transmisión más alta se les proporcionará una velocidad de datos promedio en el tiempo más baja.

De acuerdo con un modo de realización preferido de la presente invención, una velocidad de datos promedio en el tiempo más alta es N veces la de una velocidad de datos promedio en el tiempo más baja, y la velocidad de datos instantánea para cada una de las estaciones móviles se mantiene en un posible máximo, M, donde N podría estar entre aproximadamente 3 y aproximadamente 9, mientras que M podría estar entre aproximadamente 150 kbps para cdma2000 y 300 kbps para HDR, por ejemplo. Para una N y M dadas, con el fin de minimizar la potencia de transmisión global de las estaciones móviles global de acuerdo con un modo de realización preferido de la presente invención, las estaciones móviles se dividen de manera preferible en grupos, tales como un grupo de velocidad de datos promedio en el tiempo más alta de estaciones móviles asociadas con la velocidad de datos promedio en el tiempo más alta y un grupo de velocidad de datos promedio en el tiempo más baja de estaciones móviles asociadas con la velocidad de datos promedio en el tiempo más baja. De manera preferible, las agrupaciones de estaciones móviles se seleccionan para conseguir un nivel de potencia de transmisión promedio más bajo con respecto al número total de estaciones móviles que están transmitiendo, por ejemplo, estaciones móviles que requieren un nivel de potencia de transmisión más alto están asociadas con el grupo de velocidad de datos promedio en el tiempo más bajo y las estaciones móviles que funcionan con un nivel de potencia de transmisión más bajo están asociadas con el grupo de velocidad de datos promedio en el tiempo más alto con la delineación entre los dos grupos siendo una función de minimización de la potencia promedio asociada con las transmisiones de las estaciones móviles.

Si se permite transmitir a todas las estaciones móviles solamente a la velocidad de datos instantánea más alta, entonces las anteriormente mencionadas estaciones móviles de velocidad de datos promedio en el tiempo más alta transmitirán N veces más a menudo, o N veces más largo que las antes mencionadas estaciones móviles de velocidad de datos promedio en el tiempo inferior. Por consiguiente, se debería apreciar que en tal modo de realización, la relación de las velocidades de datos promedio en el tiempo del anteriormente mencionado grupo de velocidad de datos promedio en el tiempo superior y el grupo de velocidad de datos promedio en el tiempo inferior es N.

Por ejemplo, supóngase que hay un total de K estaciones móviles en una celda particular o un sector particular de una celda, todos los cuales tienen datos para transmitir. La potencia de transmisión requerida para transmitir la velocidad de datos instantánea más alta para la estación móvil k-ésima se puede denotar como P_{k}. Sin perder generalidad, se puede suponer que P_{1} \leq P_{2} \leq ... \leq P_{K}. Después de dividir las K estaciones móviles en dos grupos de velocidad de datos diferentes, por ejemplo, el anteriormente mencionado grupo de velocidad de datos promedio en el tiempo más alto y el grupo de velocidad de datos promedio en el tiempo más bajo, y permitiendo solamente que una estación móvil transmita a la vez, la potencia de transmisión de las estaciones móviles promedio global viene dada a continuación por la ecuación (1).

1

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Se debería apreciar que en la ecuación (1), J está entre 1 y K, inclusive, y define las estaciones móviles del grupo de velocidad de datos promedio en el tiempo más alto y las estaciones móviles del grupo de velocidad de datos promedio en el tiempo más bajo. Como se ha tratado con anterioridad, J se selecciona de manera preferible de forma que AP (la potencia promedio) sea mínima para un P_{K} dado. Por medio de la reducción de la potencia promedio asociada con las K estaciones móviles, se minimiza la interferencia entre celdas de acuerdo con la presente invención.

Los modos de realización preferidos de la presente invención proporcionan comunicaciones de capacidad de datos aumentada. Por ejemplo, de acuerdo con un modo de realización preferido, se permite a múltiples estaciones móviles, tales como múltiples estaciones móviles de las anteriormente mencionadas K estaciones móviles de una celda o de un sector de una celda, transmitir datos de manera simultánea para proporcionar de este modo un aumento de la capacidad de datos por encima de la asociada con la estación móvil descrita con anterioridad en un momento de transmisión. Sin embargo, se debería apreciar que, si se permite a más de una estación móvil de dicha celda o sector transmitir de manera simultánea a una estación base, las transmisiones de estas otras estaciones móviles provocarán probablemente interferencia intra celda.

La implementación explícita de un algoritmo de cancelación de la interferencia, tal como un algoritmo de inversión de matriz dirigido, puede ayudar a reducir la interferencia intra celdas por medio de la eliminación de las componentes de la señal interferente de una señal recibida. Sin embargo, dichos algoritmos de cancelación de interferencia requieren típicamente gran capacidad de procesamiento y por ello difíciles y/o caros de implementar.

Por consiguiente, los modos de realización preferidos de la presente invención minimizan de manera proactiva la interferencia intra celdas permitiendo que solamente aquellas estaciones móviles que tengan bajas correlaciones entre sus vectores de respuesta de matriz transmitan datos al mismo tiempo. Por ejemplo, modificando la arquitectura del receptor que implementa un algoritmo de combinación de relación máxima (MRC), como el que se muestra en la Figura 1A, los modos de realización preferidos de la presente invención pueden funcionar para identificar aquellas estaciones móviles que tengan una baja correlación de vector de respuesta de matriz y controlar la comunicación de forma que solamente aquellas estaciones móviles que tengan una correlación de vector de respuesta de matriz por debajo de un umbral predeterminado transmitan simultáneamente. En la presente, se hace referencia a la minimización de la interferencia intra celdas de esta manera como MRC dirigida (DMRC). En la Figura 1B se muestra una estación base adaptada de acuerdo con un modo de realización preferido de la presente invención que tiene estimadores de correlación cruzada 101 acoplados al programador 102 para implementar DMRC de acuerdo con la presente invención.

El siguiente ejemplo ilustra una implementación de modo de realización preferido de DMRC, con un número máximo de 3 estaciones móviles que transmiten de manera simultánea. Suponiendo que K=5, J=3, N=3 y todas las 5 estaciones móviles tienen flujos de datos continuos para ser transmitidos a la velocidad de datos instantánea máxima, entonces la cola de datos de estas 5 estaciones móviles puede asemejarse a la cola de datos 200 que se muestra en la Figura 2. De manera específica, la cola de datos 200 muestra 11 paquetes de datos U, asociados con 5 estaciones móviles, las estaciones móviles 1-5. La duración de los paquetes de datos U mostrados en la Figura 2 están en el orden de 50 ms de acuerdo con un modo de realización preferido, aunque otras duraciones de paquetes de datos e incluso paquetes de datos de duraciones variables se pueden acomodar de acuerdo con la presente invención.

Los designadores de paquetes de datos de la Figura 2 son en formato Uki, en donde k es un índice de estación móvil e i es un índice de paquete. De manera más específica, la estación móvil 1 tiene paquetes de datos U11, U12 y U13 asociados con la misma, la estación móvil 2 tiene paquetes de datos U21, U22 y U23 asociados con la misma, la estación móvil 3 tiene paquetes de datos U31, U32 y U33 asociados con la misma, la estación móvil 4 tiene el paquete de datos U41 asociado con la misma, y la estación móvil 5 tiene el paquete de datos U51 asociado con la misma. Por consiguiente, el primer paquete de datos de la cola de datos 200 en espera de ser transmitido es el paquete de datos U11 de la estación móvil 1 con el índice de paquete de 1. Se debería apreciar, sin embargo, que los paquetes de datos de la cola 200 son a modo de ejemplo y la presente invención no está limitada al número ilustrado de estaciones móviles para las que están en cola los paquetes de datos, el número ilustrado de paquetes de datos está en cola o la distribución ilustrada de paquetes de datos entre las estaciones móviles.

Supóngase que las correlaciones cruzadas entre los vectores de respuesta de la matriz normalizada de las 5 estaciones móviles a modo de ejemplo (ARV), tal como se puede determinar usando los estimadores de correlación cruzada 101 de la Figura 1B, son como se muestra en la Tabla 1 siguiente.

TABLA 1

2

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En la que los valores de correlación cruzada de la Tabla 1 se dan en dB (20 veces el logaritmo en base 10 del módulo complejo de las correlaciones cruzadas ARV normalizadas).

Por ejemplo, el vector de respuesta de matriz de cada una de las estaciones móviles se puede medir por medio de la integración de su piloto dedicado de enlace inverso durante un intervalo de integración específico, que puede variar desde una fracción de un milisegundo a unas pocas decenas de milisegundos. El vector de respuesta de matriz de cada estación móvil puede estar de manera preferible normalizado, como respecto a una magnitud de vector unitario, para la correlación cruzada. Cada combinación de vectores de respuesta de matriz de dos estaciones móviles puede ser sometida entonces a una correlación cruzada para proporcionar valores de correlación como los que se muestran en la Tabla 1.

Con el fin de que múltiples estaciones móviles transmitan de manera simultánea datos a alta velocidad a las estaciones base de acuerdo con un modo de realización preferido de la presente invención, las señales transmitidas de manera simultánea de las estaciones móviles no deberían provocar una interferencia excesiva o intolerable unas con respecto a las otras. La correlación cruzada de vector de respuesta de matriz de la presente invención proporciona una indicación del nivel de interferencia asociado con la transmisión simultánea por cada combinación de estaciones móviles. Por ejemplo, si la correlación cruzada es menor que un umbral predefinido, tal como -10 dB o algún otro valor determinado que esté asociado con un nivel aceptable de interferencia, entonces se puede hacer funcionar a las estaciones móviles de acuerdo con la presente invención para transmitir de manera simultánea datos a alta velocidad, como bajo el control del programador 102 de la Figura 1B.

Un procedimiento de un modo de realización preferido para determinar estaciones móviles que puedan transmitir de manera simultánea datos de enlace inverso en la siguiente duración de paquetes (por ejemplo, ranura de tiempo de trama) se muestra en el diagrama de flujo de las Figuras 3A y 3B. Con el fin de comprender más fácilmente los conceptos presentados por los diagramas de flujo a modo de ejemplo de las Figuras 3A y 3B, además de las suposiciones con respecto al modo de realización a modo de ejemplo tratado con anterioridad, también se supone que el entorno de propagación radio es estático de forma que la correlación de todos los vectores de respuesta de matriz son estáticas como se muestra en la Tabla 1. Sin embargo, se debería apreciar que en implementaciones particulares, como el entono altamente móvil de las comunicaciones de telefonía celular, los vectores de respuesta de matriz cambiarían de manera apreciable con el tiempo. Por consiguiente, en tal modo de realización, el diagrama de flujo de las Figuras 3A y 3B podría retornar de manera periódica a los pasos de correlación cruzada ilustrados, como cada duración de paquete, cada trama de transmisión o cada supertrama de transmisión, para actualizar las correlaciones cruzadas de acuerdo con esto.

Se debería notar que la siguiente descripción describe la selección de tres o menos estaciones móviles. Sin embargo, tal modo de realización es para propósitos ilustrativos y no está destinado a ser limitador con respecto al número de estaciones móviles que se pueden seleccionar para la transmisión simultánea de acuerdo con la presente invención. De esta manera, se pueden seleccionar más de tres estaciones móviles utilizando los aspectos de la presente invención.

En el paso 300 de la Figura 3A, las estaciones móviles ya han sido de manera preferible identificadas con grupos de velocidad de datos, tal como el grupo de velocidad de datos más alta y el grupo de velocidad de datos más baja tratados con anterioridad. En el modo de realización de la Figura 3A, la primera estación móvil que tiene datos en la cola de datos es seleccionada de manera preferible como la primera estación móvil para la transmisión de datos durante el siguiente intervalo de tiempo en el paso 300. La estación móvil seleccionada y su correspondiente grupo de velocidad de datos, por ejemplo, el grupo de velocidad de datos 1 que puede ser uno de los anteriormente descritos grupos de velocidad de datos promedio en el tiempo más alta o grupo de velocidad de datos promedio en el tiempo más baja, por ejemplo, son identificados de manera preferible.

En el paso 302, se calculan las correlaciones cruzadas entre la primera estación móvil y las restantes estaciones móviles en el grupo de velocidad de datos 1. Las estaciones móviles en el grupo de velocidad de datos 1 que tienen correlaciones cruzadas menores que un umbral predefinido CCt, son seleccionadas como estaciones móviles de un nuevo grupo, por ejemplo, el grupo A candidato de transmisión simultánea, en el paso 304.

Si hay estaciones móviles en el grupo de velocidad de datos 1 que tengan correlaciones cruzadas menores que CCt, es decir, estaciones móviles para el grupo A de candidatas de transmisión simultánea, como se determina en el paso 306, la estación móvil del grupo A con la correlación cruzada más baja se selecciona como la segunda estación móvil para la transmisión de datos durante el siguiente intervalo de tiempo en el paso 308, es decir, se seleccionan la primera y la segunda estaciones móviles para la transmisión simultánea. Si hay estaciones móviles adicionales en el grupo A, como se determina en el paso 310, las correlaciones cruzadas de la segunda estación móvil con el resto de las estaciones móviles del grupo A se calculan en el paso 312. En el paso 314, la correlación cruzada más baja calculada en el paso 312 se selecciona y se compara con el umbral CCt del paso 314. Si esta correlación cruzada es menor que el CCt, la estación móvil correspondiente con la correlación cruzada se selecciona como la tercera estación móvil para la transmisión de datos durante el siguiente intervalo de tiempo en el paso 326, es decir, la primera, la segunda y la tercera estaciones móviles se seleccionan para la transmisión simultánea. En el paso 328, las tres estaciones móviles seleccionadas son notificadas para prepararse para transmitir datos durante la siguiente duración de
paquetes.

Sin embargo, si, como se determina en los respectivos pasos 310 ó 316, no hay otras estaciones móviles en el grupo A o la correlación cruzada seleccionada en el paso 314 es mayor o igual que el CCt, se calculan las correlaciones cruzadas de la segunda estación móvil con las estaciones móviles de otro grupo de velocidad de datos, por ejemplo, el grupo de velocidad de datos 2 que puede ser el otro de los anteriormente descritos grupo de velocidad de datos promedio en el tiempo más alta o grupo de velocidad de datos promedio en el tiempo más baja, por ejemplo, y se calculan en el paso 318 las correlaciones cruzadas de la primera estación móvil con las estaciones móviles en este otro grupo de velocidad de datos. Después de seleccionar los usuarios de este otro grupo de velocidad de datos que tiene correlaciones cruzadas con respecto al primer usuario y al segundo usuario cada una de ellas menor que CCt como el grupo C en el paso 320, se determina si hay algún usuario en el grupo C en el paso 322. Si no hay usuarios en el grupo C, solamente las dos primeras estaciones móviles seleccionadas determinadas en los pasos 300 y 308 se eligen para transmitir datos durante el siguiente intervalo de tiempo, en el paso 324, y estas dos estaciones móviles son notificadas para que se preparen para la transmisión de datos durante la siguiente duración de paquete. Sin embargo, si hay usuarios en el grupo C, las correlaciones cruzadas con respecto al primer usuario y al segundo usuario para cada usuario del grupo C se suman y el usuario del grupo C con las correlaciones cruzadas sumadas más bajas se selecciona en el paso 325. La estación móvil seleccionada en el paso 325 se selecciona como la tercera estación móvil para la transmisión de datos durante el siguiente intervalo de tiempo en el paso 326. Estas tres estaciones móviles son entonces notificadas en el paso 328 para que se preparen para la transmisión de datos durante la siguiente duración de paquete.

Si, después de seleccionar la primera estación móvil en el paso 300, no hay otras estaciones móviles en el grupo de velocidad de datos 1 que tengan correlaciones cruzadas menores que el umbral CCt, se calculan en el paso 330 de la Figura 3B las correlaciones cruzadas de la primera estación móvil con las estaciones móviles de otro grupo de velocidad de datos, por ejemplo, el grupo de velocidad de datos 2, por ejemplo. Todas las estaciones móviles del grupo de velocidad de datos 2 que tengan correlaciones cruzadas menores que el umbral CCt se seleccionan como estaciones móviles de un nuevo grupo, por ejemplo, el grupo B de candidatos de transmisión simultánea, en el paso 332. Si no hay estaciones móviles en el grupo B, como se determina en el paso 334, solamente se ordena a la primera estación móvil, en el paso 336, que transmita datos durante el siguiente intervalo de tiempo. Sin embargo, si hay estaciones móviles en el grupo B, se selecciona la estación móvil que tenga la correlación cruzada más baja, en el paso 338, como la segunda estación móvil para la transmisión de datos durante el siguiente intervalo de tiempo. Si ésta es la única estación móvil del grupo B, como se determina en el paso 340, se ordena en el paso 342 a las dos estaciones móviles seleccionadas para que se preparen para transmitir datos durante la siguiente duración de
paquetes.

Si hay más de una estación móvil en el grupo B, se calculan en el paso 344 las correlaciones cruzadas de la segunda estación móvil (seleccionada en el paso 338) con el resto de las estaciones móviles del grupo B. La correlación cruzada más baja como entre la segunda estación móvil y las estaciones móviles del grupo B se selecciona en el paso 346 y se compara con el umbral CCt en el paso 348. Si esta correlación cruzada es mayor o igual a CCt, solamente se eligen las dos primeras estaciones móviles seleccionadas determinadas en los pasos 300 y 338 para transmitir datos durante el siguiente intervalo de tiempo, paso 350, y se ordena a la primera y a la segunda estaciones móviles que se preparen para transmitir datos durante la siguiente duración de paquete. Sin embargo, si esta correlación cruzada es menor que CCt, la estación móvil correspondiente a esta correlación cruzada se selecciona en el paso 352 como la tercera estación móvil para la transmisión de datos durante el intervalo de tiempo. Se ordena entonces, en el paso 354, a las tres estaciones móviles seleccionadas que se preparen para la transmisión de datos durante la siguiente duración de paquete.

Después de que las estaciones móviles seleccionadas (una, dos o tres en este ejemplo) hayan acabado de transmitir durante una duración de paquete, sus nuevos paquetes de datos serán añadidos de manera preferible al final de la cola. Por consiguiente, la operación del procedimiento del modo de realización preferido anterior proporcionará comunicación de datos para todas las estaciones móviles mientras se repiten los pasos del procedimiento.

Después de implementar el procedimiento del modo de realización preferido tratado con anterioridad de las Figuras 3A y 3B con 5 estaciones móviles teniendo las características de canal como se expone en la Tabla 1, los datos en cola se muestran en la cola 200 de la Figura 2, y CCt = -10 dB, los datos en cola pueden ser eliminados de la cola para la transmisión como se muestra en la Figura 4, en la que el tiempo progresa a lo largo del eje vertical. Por ejemplo, durante el primer intervalo de tiempo, se transmiten los paquetes de datos U11 y U21 de la cola 200 (sombreados en la Figura 4), dando como resultado la cola 401. Repitiendo los pasos de las Figuras 3A y 3B, los paquetes de datos U12 y U22 de la cola 401 se transmiten durante la segunda duración de paquete. De manera similar, los paquetes de datos U13 y U23 de la cola 402 se transmiten durante la tercera duración de paquete, los paquetes de datos U31 y U24 de la cola 403 se transmiten durante la cuarta duración de paquete, los paquetes de datos U32 y U25 de la cola 404 se transmiten durante la quinta duración de paquete, los paquetes de datos U33 y U26 de la cola 405 se transmiten durante la sexta duración de paquete, los paquetes de datos U41 y U51 de la cola 406 se transmiten durante la séptima duración de paquete, y los paquetes de datos U14 y U26 de la cola 407 se transmiten durante la octava duración de paquete. Por consiguiente, la comunicación de datos necesita que cada una de las estaciones móviles sea servida de acuerdo con el procedimiento del modo de realización preferido mientras la capacidad de datos se incrementa a través de la programación de transmisión simultánea con mínima interferencia intra celda.

Se debería apreciar, en el ejemplo ilustrado en la Figura 2, que la entrada de paquetes de datos asociados con estaciones móviles particulares ha sido controlada de acuerdo con un modo de realización preferido de la presente invención. De manera específica, como se ha tratado con anterioridad, es deseable reducir la interferencia entre celdas y, de acuerdo con un modo de realización preferido de la presente invención, la interferencia entre celdas se puede controlar proporcionando una velocidad de datos promedio en el tiempo más alta a las estaciones móviles que transmiten a un nivel de potencia más bajo y proporcionando una velocidad de datos promedio en el tiempo inferior a las estaciones móviles que transmiten a un nivel de potencia más alto. Por consiguiente, aunque cada una de las 5 estaciones móviles se supone que tiene flujos de datos continuos, los paquetes de datos asociados con la estación móvil 1, la estación móvil 2 y la estación móvil 3, cada una de las cuales se ha determinado que está asociada con el grupo de velocidad de datos promedio en el tiempo más alta como se describe en la presente, se colocan en cola 200 tres veces (es decir, N=3) más a menudo que los paquetes de datos asociados con la estación móvil 4 y la estación móvil 5, cada una de las cuales se ha determinado que está asociada con el grupo de velocidad de datos promedio en el tiempo más baja como se describe en la presente. Por consiguiente, el funcionamiento del procedimiento del modo de realización preferido como se describe en la presente que programa la transmisión de datos desde la cola 200 proporciona la minimización de la interferencia entre celdas.

Sin embargo, nótese que la velocidad de datos promedio en el tiempo más alta real puede que no sea 3 veces la velocidad de datos promedio en el tiempo más baja en el modo de realización descrito con anterioridad. Por ejemplo, aunque la estación móvil 4 y la estación móvil 5 están asociadas con el grupo de velocidad de datos promedio en el tiempo más baja, estas estaciones pueden estar dispuestas en una posición u orientación particulares de forma que sus comunicaciones sean compatibles, es decir, sus correlaciones cruzadas estén por debajo de CCt, con muchas o todas las demás estaciones móviles. Por consiguiente, se puede seleccionar dicha estación móvil para las comunicaciones más a menudo de lo que sugeriría en otro caso su grupo de velocidad de datos promedio en el tiempo asociada.

En los entornos de propagación radio en los que es probable que se experimente con los despliegues reales de la presente invención, los vectores de respuesta de matriz (ARV) de las estaciones móviles se espera que cambien con el tiempo. Por consiguiente, también se esperaría que cambiasen las correlaciones cruzadas de los ARV. Por lo tanto, de acuerdo con un modo de realización preferido de la presente invención, justo antes de seleccionar la siguiente combinación de paquete(s) de transmisión de acuerdo con los pasos expuestos anteriormente, las correlaciones cruzadas entre todas las estaciones móviles se actualizan de manera preferible.

Suponiendo que un ARV de cada estación móvil se genera cada milisegundo y que hay L nuevos ARV desde la última actualización, entonces la correlación cruzada (CC) entre la estación móvil i y la estación móvil j se puede definir como se muestra en la siguiente ecuación (2).

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Se debería apreciar que | | es la función módulo complejo y ' es la función transpuesta conjugada compleja. L puede ser aproximadamente la relación de la duración de paquete y el período de integración ARV.

Otro procedimiento de modo de realización preferido para minimizar la interferencia entre celdas y la interferencia intra celda se describe en el diagrama de flujo mostrado en la Figura 5. En el paso 500, la primera estación móvil de la cola se selecciona y se fija como la primera estación móvil para la transmisión de datos. Las correlaciones cruzadas de la primera estación móvil con el resto de las estaciones móviles se calculan en el paso 502. Las estaciones móviles que tienen correlaciones cruzadas menores que un umbral predefinido CCt se seleccionan en el paso 504 como estaciones móviles para un primer grupo de candidatas de transmisión simultánea (grupo A). Si no hay estaciones móviles en el grupo A, como se determina en el paso 506, solamente se le da la orden a la primera estación móvil, en el paso 508, para transmitir datos durante el siguiente intervalo de tiempo. Sin embargo, si hay solamente una estación móvil en el grupo A, como se determina en el paso 510, la única estación móvil se selecciona en el paso 512 como la segunda estación móvil para la transmisión de datos durante el siguiente intervalo de tiempo, es decir, se seleccionan la primera y la segunda estaciones móviles para la transmisión simultánea. Se ordena entonces, en el paso 514, a las dos estaciones móviles seleccionadas que se preparen para transmitir datos durante la siguiente duración de paquete.

Si hay más de una estación móvil en el grupo A, las correlaciones cruzadas entre todas las estaciones móviles del grupo A se calculan en el paso 516. En el paso 518, todos los pares de estaciones móviles que tengan correlaciones cruzadas menores que CCt son seleccionadas como un segundo grupo de candidatas de transmisión simultánea (grupo B). Si no hay pares de estaciones móviles en el grupo B, como se determina en el paso 520, la estación móvil del grupo A que tenga la potencia de transmisión más baja se selecciona en el paso 522, y esta estación móvil se fija como la segunda estación móvil para la transmisión de datos durante el siguiente intervalo de tiempo. Se ordena entonces, en el paso 514, a la primera y a la segunda estaciones móviles seleccionadas que se preparen para la transmisión de datos durante la siguiente duración de paquete. Sin embargo, si existe al menos un par de estaciones móviles en el grupo B, el par que tenga la potencia de transmisión promedio combinada más baja se selecciona, en el paso 524, como la segunda y la tercera estaciones móviles para la transmisión de datos durante el siguiente intervalo de tiempo, es decir, la primera, la segunda y la tercera estaciones móviles son seleccionadas para la transmisión simultánea. Se ordena a las tres estaciones móviles seleccionadas que se preparen para la transmisión de datos durante la siguiente duración de paquete en el paso 526. Después de que las estaciones móviles elegidas hayan acabado de transmitir durante una duración de paquete, sus nuevos paquetes se añaden de manera preferible al final de la cola.

Para ilustrar el funcionamiento de este procedimiento de modo de realización preferido, las suposiciones a modo de ejemplo descritas con anterioridad con respecto al procedimiento de las Figuras 3A y 3B se usan con el procedimiento de la Figura 5, excepto que N es ahora 1. De nuevo, con el fin de simplificar los conceptos que se ilustran en el ejemplo, se supone que el entorno de propagación radio es estático, de forma que la correlación de todos los ARV también es estática como se muestra en la Tabla 1. Sin embargo, las potencias de transmisión de todas las estaciones móviles se tienen en cuenta para determinar qué estaciones móviles pueden transmitir datos de enlace inverso en la siguiente duración de paquete. Los niveles de potencia relativos a modo de ejemplo que se requieren con respecto a las 5 estaciones móviles a modo de ejemplo para transmitir a la velocidad de datos más alta se muestran en la siguiente Tabla 2.

TABLA 2

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Por ejemplo, en HDR, los niveles relativos de las potencias de transmisión de todas las estaciones móviles, como se muestra en la Tabla 2, se pueden estimar a partir del procesado de control de potencia de enlace inverso y del canal de control de velocidad de datos en el enlace inverso.

Se debería apreciar que en implementaciones particulares, tales como el entorno altamente móvil de comunicaciones telefónicas celulares, los canales de propagación radio, y por lo tanto los vectores de respuesta de matriz y/o los niveles relativos de las potencias de transmisión, cambiarían de manera apreciable con el tiempo. Por consiguiente, la información de la Tabla 1 y/o de la Tabla 2 se puede actualizar periódicamente de manera ventajosa. En tal modo de realización, el diagrama de flujo de la Figura 5 podría volver periódicamente a los pasos de correlación cruzada ilustrados y/o redeterminar niveles de potencia, como cada duración de paquete, cada trama de transmisión o cada supertrama de transmisión, para actualizar la información dependiente del funcionamiento de acuerdo con esto. Por ejemplo, los datos tanto de la Tabla 1 como de la Tabla 2 se pueden actualizar aproximadamente cada 5 duraciones de paquete de acuerdo con un modo de realización preferido.

Después de implementar el procedimiento del modo de realización preferido tratado con anterioridad de la Figura 5 con las 5 estaciones móviles que tienen las características de canal como se expone en la Tabla 1 y en la Tabla 2, los datos en cola como se muestran en la cola 200 de la Figura 2, y los datos CCt = -10 dB pueden ser eliminados de la cola para su transmisión como se muestra en la Figura 6, en la que el tiempo progresa a lo largo del eje vertical. Por ejemplo, durante el primer intervalo de tiempo, los paquetes de datos asociados con la estación móvil 1 (los paquetes de datos U11, U12 y U13) y la estación móvil 4 (paquete de datos U41) de la cola 200, como se representan por los bloques de usuario sombreados de la cola 601 de la Figura 6, se transmiten en un primer intervalo de tiempo, dando como resultado la cola 602. Repitiendo los pasos de la Figura 5, los paquetes de datos asociados con la estación móvil 2 y la estación móvil 1 de la cola 602 se transmiten durante un segundo intervalo de tiempo, dando como resultado la cola 603. De manera similar, los paquetes de datos asociados con la estación móvil 3 y la estación móvil 2 se transmiten durante un tercer intervalo de tiempo dando como resultado la cola 604, y los paquetes de datos asociados con la estación móvil 5 y la estación móvil 4 se transmiten durante un cuarto intervalo de tiempo. Por consiguiente, la comunicación de datos necesita que cada una de las estaciones móviles esté servida de acuerdo con el procedimiento del modo de realización preferido mientras la capacidad de datos se aumenta a través de la programación de la transmisión simultánea con mínima interferencia intra celda.

De acuerdo con otro modo de realización preferido de la presente invención, se proporciona un algoritmo para seleccionar grupos de estaciones móviles para la transmisión simultánea. Los miembros de cada grupo están controlados de manera preferible para transmitir durante una misma ranura de tiempo en la que sus señales están separadas por procesado espacial del conformador de haz de la estación base. En contraste con los modos de realización anteriores, que seleccionaban un número variable de estaciones móviles para cada intervalo de tiempo (por ejemplo 1, 2, 3, etc. estaciones móviles), se seleccionan de manera preferible un número fijo L (tal como 3) de estaciones móviles de acuerdo con este modo de realización para cada uno de los K intervalos de tiempo de comunicación.

Por ejemplo, supóngase que hay un total de Nu estaciones móviles, en donde la estación móvil n-ésima tiene un vector de respuesta medido V(n), y hay Ns ranuras de tiempo disponibles para asignación. Se supone que los vectores de respuesta son constantes durante el proceso de selección. El algoritmo del modo de realización preferido selecciona grupos de Ng estaciones móviles (típicamente Ng está en el intervalo de 1 a 4) en el que a cada grupo se le asignará una ranura de tiempo dada.

El algoritmo del modo de realización preferido comienza creando una lista de Ns*Ng estaciones móviles. Cada estación móvil puede ser listada un número diferente de veces, correspondiente a la frecuencia relativa con la que se necesita dar servicio a esa estación móvil. Como un ejemplo específico, considérese el caso en el que hay Nu = 30 estaciones móviles, con un tamaño de grupo de Ng = 3, y en el que 10 de las estaciones móviles necesitan ser servidas dos veces más frecuentemente que las otras 20. El tamaño mínimo de la lista será por lo tanto de 40(2*10+20). El algoritmo se realiza mejor si la lista se hace mayor. De esta manera, un tamaño de lista de 6*40 = 240, por ejemplo, corresponde a Ns = 240/3 = 80 ranuras de tiempo.

Una vez que se ha creado la lista del modo de realización preferido, se seleccionan preferiblemente Ng estaciones móviles de manera aleatoria de la lista. Se calcula de manera preferible una función de coste que comprenda la suma de las correlaciones cruzadas de los vectores de respuesta (Vs) de las estaciones móviles para las Ng estaciones móviles seleccionadas. Por ejemplo, si Ng = 3, la función de coste se calcula de manera preferible como se muestra a continuación en la ecuación (3).

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En la ecuación (3) anterior, n1, n2 y n3 son los números de índice de las estaciones móviles seleccionadas, | | es la función de módulo complejo y ' es la función transpuesta conjugada compleja.

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Si el coste calculado es más pequeño que un valor umbral especificado, las Ng estaciones móviles seleccionadas se eligen como un grupo de acuerdo con el modo de realización preferido. Si el coste calculado es mayor que el valor umbral, se selecciona aleatoriamente otro conjunto de Ng estaciones móviles de la lista, y se calcula su función de coste. Este proceso se repite preferiblemente N veces como mucho (donde N es un valor predeterminado). Si, después de N intentos, no se ha encontrado ningún conjunto de estaciones móviles con un coste lo suficientemente pequeño, el proceso se termina y el conjunto de estaciones móviles con el coste más pequeño de los N conjuntos se elige como un grupo.

Una vez que se ha elegido un conjunto de estaciones móviles como un grupo, estas estaciones móviles se eliminan preferiblemente de la lista. Los anteriores pasos se repiten de manera preferible hasta que la lista esté vacía, por ejemplo, cuando se hayan creado Ns grupos. Cuando la lista está vacía, se crea una nueva lista y los pasos anteriores se repiten de nuevo de manera preferible.

Los modos de realización de la presente invención descritos con anterioridad son meramente ilustrativos y no limitadores. Será pues obvio para los que sean expertos en la técnica que se pueden hacer varios cambios y modificaciones sin salirse del alcance de esta invención en sus más amplios aspectos. Por ejemplo, varias de las realizaciones son descritas con la selección de tres o menos estaciones móviles para la transmisión simultánea. Sin embargo, se pueden seleccionar estaciones móviles adicionales usando la presente invención para reducir la interferencia intra celda en el enlace inverso. De manera similar, los modos de realización preferidos se han tratado aquí con referencia a estaciones móviles, aunque se debería apreciar que la presente invención no está limitada al uso de ninguna forma particular de dispositivo de comunicaciones.

Claims (27)

1. Un procedimiento de transmisión de datos desde una pluralidad de estaciones móviles a una estación base comprendiendo una matriz de antena, comprendiendo el procedimiento: la selección de una primera estación móvil, siendo la primera estación móvil la primera en una cola de datos; el cálculo de las correlaciones cruzadas de los vectores respuesta de una matriz de antena de estación base de la primera estación móvil y de los vectores de respuesta de la matriz de antena de estación base de otras estaciones móviles seleccionadas; la selección de una o más de las estaciones móviles en base a las estaciones móviles que tengan correlaciones cruzadas menores que un umbral predeterminado; y la transmisión de datos de manera simultánea desde las estaciones móviles durante una siguiente duración de paquete de datos.

2. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que la transmisión es la máxima velocidad de datos instantánea de las estaciones móviles seleccionadas.

3. El procedimiento de la reivindicación 1, comprendiendo: la determinación de un número de primeras correlaciones cruzadas menores que un umbral predeterminado.

4. El procedimiento de la reivindicación 3, en el que el número es cero, uno o mayor que uno.

5. El procedimiento de la reivindicación 4, en el que la selección de las estaciones móviles adicionales comprende: la selección de ninguna estación móvil adicional si el número es cero; la selección de una segunda estación móvil si el número es uno; y la selección de una segunda y posiblemente una tercera estación móvil si el número es mayor que uno.

6. El procedimiento de la reivindicación 5, en el que si el número es uno, la segunda estación móvil es la otra estación móvil del primer grupo.

7. El procedimiento de la reivindicación 5, en el que si el número es mayor que uno, la selección de la segunda y posiblemente de la tercera estaciones móviles comprende: el cálculo de las segundas correlaciones cruzadas entre todas las estaciones móviles del primer grupo; la selección solamente de la segunda estación móvil si ninguna de las segundas correlaciones cruzadas es menor que un umbral predeterminado; y la selección de la segunda y de la tercera estaciones móviles de un segundo grupo de estaciones móviles correspondiente a las segundas correlaciones cruzadas menores de un umbral predeterminado si al menos una de las segundas correlaciones cruzadas es menor que el umbral.

8. El procedimiento de la reivindicación 7, en el que si ninguna de las segundas correlaciones cruzadas es menor que un umbral predeterminado, la segunda estación móvil es la estación móvil del primer grupo que tenga la potencia de transmisión más baja.

9. El procedimiento de la reivindicación 7, en el que si al menos una de las segundas correlaciones cruzadas es menor que el umbral, la segunda y la tercera estaciones móviles son el par de estaciones móviles del segundo grupo que tienen las potencias de transmisión promedio combinadas más bajas.

10. El procedimiento de la reivindicación 1 comprendiendo de manera adicional: la división de las estaciones móviles en un primer y un segundo grupos de velocidad de datos; la primera estación móvil siendo la primera en una cola de datos y en el primer grupo de datos; el cálculo de las primeras correlaciones cruzadas entre vectores de respuesta de matriz de la primera estación móvil y el resto de estaciones móviles del primer grupo de velocidades de datos; la comparación de las primeras correlaciones cruzadas con un primer umbral predeterminado; la selección de una segunda estación móvil a menos que todas las primeras correlaciones cruzadas sean mayores o iguales al umbral predeterminado y todas las segundas correlaciones cruzadas entre los vectores de respuesta de matriz de la primera estación móvil y las estaciones móviles del segundo grupo de velocidad de datos son mayores o iguales que el umbral predeterminado; y la transmisión de datos desde las mencionadas estaciones móviles seleccionadas de manera simultánea.

11. El procedimiento de la reivindicación 10, en el que la segunda estación móvil tiene una correlación asociada de las primeras correlaciones que es la más baja de las primeras correlaciones si al menos una de las primeras correlaciones es menor que el umbral predeterminado.

12. El procedimiento de la reivindicación 10, en el que la segunda estación móvil tiene una correlación asociada de las segundas correlaciones cruzadas que es la más baja de las segundas correlaciones de cruce si no hay primeras correlaciones cruzadas menores que el umbral predeterminado y si al menos una de las segundas correlaciones cruzadas es menor que el umbral predeterminado.

13. El procedimiento de la reivindicación 10, comprendiendo de manera adicional la determinación de si se selecciona una tercera estación móvil, en el que la determinación comprende: el cálculo de las terceras correlaciones cruzadas entre los vectores de respuesta de la matriz de la segunda estación móvil y las estaciones móviles del segundo grupo de velocidades de datos; el cálculo de cuartas correlaciones cruzadas entre los vectores de respuesta de la matriz de la primera estación móvil y las estaciones móviles del segundo grupo de velocidad de datos; la determinación de si cualquiera de las estaciones móviles del segundo grupo de velocidad de datos tiene asociadas correlaciones cruzadas con respecto a la primera estación móvil y a la segunda estación móvil por debajo del umbral predeterminado; la suma de las correlaciones cruzadas con respecto a la primera estación móvil y a la segunda estación móvil con cualquier estación móvil del segundo grupo de velocidad de datos que se determine que está por debajo del umbral predeterminado; la selección como la tercera estación móvil de una estación que tenga una suma más pequeña de todas de correlaciones cruzadas con respecto a la primera estación móvil y a la segunda estación móvil.

14. El procedimiento de la reivindicación 10, comprendiendo la determinación de si se selecciona una tercera estación móvil, en el que la determinación comprende: el cálculo de las terceras correlaciones cruzadas entre los vectores de respuesta de matriz de la segunda estación móvil y las estaciones móviles del primer grupo de velocidad de datos que tengan correlaciones cruzadas menores que el umbral predeterminado; y la selección de la tercera estación móvil si al menos una de la primera y al menos una de la tercera correlaciones cruzadas son menores que el umbral predeterminado, la tercera estación móvil teniendo una correlación asociada de las terceras correlaciones cruzadas que es la menor de las terceras correlaciones cruzadas.

15. El procedimiento de la reivindicación 10, comprendiendo de manera adicional la determinación de si se selecciona una tercera estación móvil, en el que la determinación comprende: el cálculo de terceras correlaciones cruzadas entre los vectores de respuesta de matriz de la segunda estación móvil y las estaciones móviles del segundo grupo de velocidad de datos que tengan correlaciones cruzadas menores que el umbral predeterminado; y la selección de la tercera estación móvil si al menos una de la segunda y al menos una de la tercera correlaciones cruzadas son menores que el umbral predeterminado, la tercera estación móvil teniendo una correlación asociada de las terceras correlaciones cruzadas que es la menor de las terceras correlaciones cruzadas.

16. Un sistema para proporcionar comunicaciones inalámbricas de alta velocidad de datos, el mencionado sistema comprendiendo: una circuitería de programador (102) que tiene un algoritmo de control de la comunicación de la estación móvil, en el que la mencionada circuitería de programador (102) identifica estaciones móviles de una pluralidad de estaciones móviles como de un grupo de estaciones móviles de velocidad de datos promedio en el tiempo más alta y otras estaciones móviles de la mencionada pluralidad de estaciones móviles como de un grupo de estaciones móviles de velocidad de datos promedio en el tiempo más baja, y en el que la mencionada circuitería de programador (102) funciona para programar las comunicaciones con respecto a la mencionada pluralidad de estaciones móviles de tal forma que las estaciones móviles del mencionado grupo de velocidad de datos promedio en el tiempo más alta son programadas para la comunicación más a menudo que las estaciones móviles del mencionado grupo de velocidad de datos promedio en el tiempo más baja, la circuitería de correlación cruzada (101) recibiendo señales desde una matriz de antena en comunicación con estaciones móviles de la mencionada pluralidad de estaciones móviles,

en el que la mencionada circuitería de correlación cruzada (101) determina un vector de respuesta de matriz para las estaciones móviles de la mencionada pluralidad de estaciones móviles y hace la correlación cruzada de los vectores de respuesta de matriz de las estaciones móviles de la mencionada pluralidad de estaciones móviles para proporcionar por lo tanto información de correlación cruzada a la mencionada circuitería de programador (102) para su uso en las mencionadas comunicaciones de programación con respecto a la mencionada pluralidad de estaciones móviles.

17. El sistema de la reivindicación 16, comprendiendo de manera adicional: una cola de comunicación acoplada a la mencionada circuitería de programador (102), en el que las estaciones móviles de la mencionada pluralidad de estaciones móviles están representadas en la mencionada cola un número de veces aproximadamente igual a un factor por medio del cual una velocidad de datos del mencionado grupo de velocidad de datos promedio en el tiempo más alta sobrepasa una velocidad de datos del mencionado grupo de velocidad de datos promedio en el tiempo más baja, en el que el mencionado programador (102) funciona para programar las comunicaciones con respecto a la mencionada pluralidad de estaciones móviles a través de la selección de estaciones móviles particulares de la mencionada cola.

18. El sistema de la reivindicación 17, en el que la mencionada circuitería de programador (102) selecciona una primera estación móvil de la mencionada cola para la comunicación durante un intervalo de tiempo posterior e intenta identificar otra estación móvil de la mencionada cola que tenga una misma afiliación a un mismo grupo de velocidad de datos promedio en el tiempo como la mencionada primera estación móvil para la comunicación durante el mencionado intervalo de tiempo posterior, en el que la mencionada identificación de otra estación móvil es una función de la mencionada información de correlación cruzada.

19. El sistema de la reivindicación 18, en el que la mencionada función de la mencionada información de correlación cruzada es una correlación cruzada por debajo de una correlación cruzada de un umbral predeterminado.

20. El sistema de la reivindicación 18, en el que la mencionada circuitería (102) intenta identificar otra estación móvil de la mencionada cola que tenga una afiliación de grupo de velocidad de datos promedio en el tiempo diferente que la mencionada primera estación móvil para la comunicación durante el mencionado intervalo de tiempo posterior si la mencionada función de la mencionada información de correlación cruzada no identificó a una estación móvil de la mencionada cola teniendo una misma afiliación de grupo de velocidad de datos promedio en el tiempo que la mencionada primera estación móvil.

21. El sistema de la reivindicación 16, en el que la mencionada circuitería de programador (102) selecciona una primera estación móvil de la mencionada cola para la comunicación durante un intervalo de tiempo posterior e intenta identificar otra estación móvil de la mencionada cola para la comunicación durante el mencionado intervalo de tiempo posterior, en el que la mencionada identificación de otra estación móvil es una función de la mencionada información de correlación cruzada.

22. El sistema de la reivindicación 21, en el que la mencionada circuitería de programador (102) identifica a todas las estaciones móviles en la mencionada cola teniendo una correlación cruzada con respecto a la mencionada primera estación móvil por debajo de un umbral predeterminado, si existe solamente una estación móvil que tenga una correlación cruzada con respecto a la primera estación móvil menor que un umbral predeterminado, esta estación móvil se selecciona como una segunda estación móvil para la comunicación durante el mencionado intervalo de tiempo posterior, si hay más de una estación móvil que tenga una correlación cruzada con respecto a la primera estación móvil menor que un umbral predeterminado, las correlaciones cruzadas para cada una de las estaciones móviles son analizadas para determinar si hay un par de dichas estaciones móviles que tengan correlaciones cruzadas unas con respecto a otras menores que el mencionado umbral predeterminado.

23. El sistema de la reivindicación 16, en el que la mencionada circuitería de programador (102) selecciona un número predeterminado de estaciones móviles de la mencionada cola como candidatas para la comunicación simultánea y realiza un análisis de coste con respecto a la comunicación simultánea con las mismas.

24. El sistema de la reivindicación 23, en el que si un valor de coste del mencionado análisis de coste se encuentra por debajo de un umbral predeterminado, las mencionadas estaciones móviles seleccionadas son programadas para la comunicación durante un intervalo de tiempo posterior, y en el que si el mencionado valor de coste del mencionado análisis de coste está por encima del mencionado umbral predeterminado, la mencionada circuitería de programador selecciona de nuevo el mencionado número predeterminado de estaciones móviles de la mencionada cola.

25. El sistema de la reivindicación 23, en el que la selección de las mencionadas estaciones móviles de la mencionada cola es sustancialmente aleatoria.

26. El sistema de la reivindicación 23, en el que el mencionado número predeterminado es tres.

27. El sistema de la reivindicación 23, en el que el mencionado análisis de coste se lleva a cabo al menos en parte a través de la ecuación:

6

donde n1, n2 y n3 son números de índice de las estaciones móviles seleccionadas, V es un vector de respuesta de matriz para una estación móvil asociada, | | es una función de módulo complejo, y ' es una función de transpuesta conjugada compleja.