ES2346192T3 - Sistema celular de comunicacion por radio con reutilizacion de frecuencia. - Google Patents
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Abstract
Un método para el uso en un sistema celular de comunicaciones que tiene un primer tipo de canal y un segundo tipo de canal diferente del primer tipo de canal; Caracterizado por Asociar una primera reutilización de las frecuencias para el primer tipo de canal, y Asociar una segunda reutilización de las frecuencias para el segundo tipo de canal, En el que la primera reutilización de las frecuencias es mayor que la segunda reutilización de las frecuencias, y En el que uno de los canales es un canal de acceso múltiple mediante la división de códigos (CDMA).
Description
Sistema celular de comunicación por radio con
reutilización de frecuencia.
La presente invención se refiere a
comunicaciones por radio y, más particularmente, a mejorar la
flexibilidad y los servicios de un sistema de comunicaciones por
radio con Acceso Múltiple mediante División de Códigos.
Para aumentar la capacidad de una red celular de
comunicaciones por radio, pueden emplearse diferentes estrategias
de acceso. Más que asignando una anchura de banda de frecuencias en
particular a una sola comunicación por radio, como en los sistemas
basados en el Acceso Múltiple mediante División de la Frecuencia
(FDMA, en sus siglas en inglés), la multiplexación mediante
división del tiempo puede emplearse como en los sistemas basados en
el Acceso Múltiple mediante la División del Tiempo (TDMA, en sus
siglas en inglés) para aumentar el número de comunicaciones de
usuarios que usan la misma anchura de banda de frecuencias.
Múltiples usuarios transmiten en la misma anchura de banda de
frecuencias, pero en un tiempo diferente. En el Acceso Múltiple
mediante División de Códigos (CDMA, en sus siglas en inglés),
múltiples usuarios comparten la misma anchura de banda de
frecuencias, pero se asigna a cada comunicación por radio un código
de ensanchamiento diferente utilizado por un receptor para extraer
la información deseada.
A medida que evolucionan los sistemas de
comunicaciones por radio móviles basados en CDMA de tercera
generación, como CDMA y CDMA 2000, pueden incorporar principios del
multiplex mediante división del tiempo junto con multiplexación
mediante división de códigos. Por ejemplo, un canal compartido puede
ser empleado, sobre todo, para transmisiones de datos en paquetes
del enlace descendente (desde la estación de base a la estación
móvil), es decir, un Canal de Velocidad Alta Compartido en el
Enlace Descendente (HS-DSCH, en sus siglas en
inglés). Tal canal compartido de alta velocidad en el enlace
descendente corresponde a los códigos de ensanchamiento del enlace
descendente compartidos por los usuarios de móviles sobre la base
multiplexada mediante división del tiempo. Para un intervalo de
tiempo en particular, todo el conjunto de códigos de ensanchamiento
de HS-DSCH es utilizado para la transmisión del
enlace descendente a un solo terminal móvil. En el ejemplo ilustrado
en la figura 1, hay cinco códigos de ensanchamiento (SC, en sus
siglas en inglés) asignados al HS-DSCH que
corresponden a SC_{1}-SC_{5}. El uso de estos
cinco códigos de ensanchamiento se decide sobre la base de las
ranuras de tiempo. Los datos a un primer terminal móvil MT#1 son
transmitidos durante la ranura de tiempo TS1 que emplea los cinco
códigos de ensanchamiento SC_{1}-SC_{5}. En la
ranura de tiempo TS2, los cinco códigos de ensanchamiento son
empleados para transmitir datos al terminal móvil MT#2. En la ranura
de tiempo T3, los cinco códigos de ensanchamiento son utilizados
para transmitir datos al terminal móvil MT#3. Aunque este patrón
puede repetirse, no es necesario que éste sea el caso. Por ejemplo,
las ranuras de tiempo TS4 y TS6 podrían ser utilizadas para enviar
datos a MT#1, y la ranura de tiempo TS5 podría ser utilizada para
enviar datos a MT#2.
Además de compartir recursos que usan
multiplexación mediante división del tiempo, los recursos del canal
de alta velocidad compartido pueden ser compartidos, también, por
los usuarios de móviles que usan la multiplexación mediante la
división de códigos (CDM). Para un intervalo de tiempo dado en CDM,
pueden transmitirse datos a múltiples terminales móviles en
paralelo, usando diferentes subconjuntos de los códigos de
ensanchamiento asignados al canal de alta velocidad compartido
además de la multiplexación mediante la división del tiempo.
Haciendo referencia a la figura 2, durante la ranura de tiempo TS1,
los datos al terminal móvil MT#1 son transmitidos usando los cinco
códigos de ensanchamiento. Sin embargo, durante las ranuras de
tiempo TS2 y TS3, dos códigos de ensanchamiento
SC_{1}-SC_{2} son utilizados para transmitir
datos al terminal móvil MT#2, y los códigos de ensanchamiento
SC_{3}-SC_{5} son utilizados para enviar datos
al terminal móvil MT#3. De manera similar al caso de la TDM pura,
como se ha descrito en el párrafo anterior, este patrón puede o no
puede repetirse. Por ejemplo, las ranuras de tiempo TS4 y TS6
podrían ser utilizadas para asignar los cinco códigos de
ensanchamiento para enviar datos a MT#1, y la ranura de tiempo TS5
podría ser utilizada para enviar datos a MT#1 usando
SC_{1}-SC_{2}, y datos a MT#3 usando
SC_{3}-SC_{5}.
Una cuestión con respecto al canal de alta
velocidad compartido en el enlace descendente es cómo ofrecer
calidad de servicio satisfactoria a todos los terminales móviles en
la célula. Las condiciones del canal de radio varían dramáticamente
y bastante rápidamente. Puede ser ventajoso no intentar ajustar la
potencia de transmisión en el canal de alta velocidad compartido en
el enlace descendente para compensar las condiciones del canal que
varían rápidamente. (Todavía puede ser deseable ajustar la potencia
de transmisión por otras razones, por ejemplo, para variar la
fracción de la capacidad total de la célula del enlace descendente
asignada para la transmisión del canal de alta velocidad compartido
en el enlace descendente). En vez del ajuste de la potencia de
transmisión, el esquema de modulación y/o de codificación utilizado
en el canal de alta velocidad compartido en el enlace descendente
puede variarse para adaptar la transmisión del canal de alta
velocidad compartido en el enlace descendente a las condiciones del
canal que varían. Esto se denomina codificación y modulación
adaptativa (AMC). Variando el esquema de modulación y/o de cifrado,
puede variarse la velocidad de los datos del canal de alta
velocidad compartido en el enlace descendente. Para los terminales
móviles que experimentan condiciones favorables, por ejemplo, el
terminal móvil está cerca de la estación de base, pueden utilizarse
una modulación de orden más elevado, por ejemplo, 16 QAM, y una
codificación de velocidad más elevada, por ejemplo, R=3/4. De
manera similar, para los terminales móviles que experimentan
ubicaciones menos favorables, por ejemplo, el terminal móvil está
cerca del límite de la célula, podrían usarse una modulación de
orden menor, por ejemplo, QPSK, y una codificación de menor
velocidad, por ejemplo, R=1/4. Por tanto, a los terminales móviles
que experimentan ubicaciones favorables pueden ofrecerse velocidades
de transmisión de datos más elevadas, es decir, calidad de servicio
(QoS, en sus siglas en inglés) más elevada, mientras a los
terminales móviles que experimentan ubicaciones menos favorables
pueden ofrecerse velocidades de transmisión de datos más bajas, es
decir, menor calidad de servicio.
Cada terminal móvil que puede recibir datos en
paquetes del enlace descendente en el canal de alta velocidad
compartido en el enlace descendente (HS-DSCH, en sus
siglas en inglés) puede comunicar, también, con la estación de base
usando un par de canales físicos dedicados asociados del enlace
ascendente (UL, en sus siglas en inglés) y del enlace descendente
(DL, en sus siglas en inglés), es decir, el UL DPCH y el DL DPCH.
Los canales físicos dedicados asociados del enlace ascendente y del
enlace descendente corresponden a códigos de ensanchamiento
dedicados del enlace ascendente y del enlace descendente. En
contraste con un enfoque basado en AMC para el canal de alta
velocidad compartido, el control de potencia "rápido" se
emplea, habitualmente, en los sistemas de CDMA existentes para
controlar la potencia de transmisión de señales de CDMA. El control
de potencia rápido debe ser utilizado, también, para controlar la
potencia de transmisión en los canales dedicados, incluyendo los
canales dedicados del enlace descendente asociados con el canal de
alta velocidad compartido en el enlace descendente, para compensar
las condiciones del canal que varían rápidamente. Ese control de
potencia rápido es ejecutado en la práctica, usualmente, de manera
gradual, usando órdenes de control de potencia pequeñas,
incrementales (+/-). La orden de control de potencia que controla la
potencia de transmisión del canal dedicado del enlace descendente
es portada en el canal dedicado del enlace ascendente y
viceversa.
Además de llevar las órdenes de control de
potencia para los canales dedicados del enlace descendente, un
canal dedicado del enlace ascendente puede ser utilizado para la
señalización de control relacionada con el canal de alta velocidad
compartido en el enlace descendente, por ejemplo, para estimaciones
de la calidad del canal del enlace descendente. Tales estimaciones
de la calidad del HS-DSCH pueden utilizarse, por
ejemplo, por la estación de base para seleccionar la modulación y/o
el esquema de codificación del canal de alta velocidad compartido
en el enlace descendente. El canal dedicado del enlace ascendente
puede llevar, también, otros tipos de servicio, tales como de voz.
De manera similar, el canal dedicado del enlace descendente puede
llevar otros servicios, tales como de voz, así como información de
señalización del enlace descendente relacionada con el canal de
alta velocidad compartida del enlace descendente. Por ejemplo, tal
señalización de control puede indicar que los datos para un
terminal móvil específico que se está transmitiendo en el canal de
alta velocidad compartido junto con la información sobre
determinados parámetros de transmisión tales como un esquema de
modulación y/o de cifrando que se va a usar en el canal de alta
velocidad compartido. La figura 3 ilustra un enfoque en el que cada
uno de los cuatro terminales móviles
(MT_{1}-MT_{4}) es asignado a sus propios
canales de señalización dedicados del enlace ascendente y del enlace
descendente. Sin embargo, todos los terminales móviles pueden usar
un único canal de datos compartido en el enlace descendente, donde
la compartición puede alcanzarse usando la multiplexación realizada
mediante división del tiempo y/o la multiplexación mediante
división de códigos, como se ha descrito más arriba. La figura 4
ilustra estos canales compartidos y dedicados con etiquetas más
específicas. En vez de transmitir toda la señalización del enlace
descendente relacionada con el canal de alta velocidad compartido
en un canal dedicado en el enlace descendente asociado, algo de la
señalización del enlace descendente puede ser transmitida en un
canal de señalización compartido asociado (no ilustrado en las
figuras
3 y 4).
3 y 4).
Sistemas basados en CDMA están desplegados,
habitualmente, en una correspondencia uno a uno entre las
frecuencias portadoras del enlace ascendente y del enlace
descendente (f_{DL, \ 1} <-> f_{UL, \ 1}; f_{DL, \ 2}
<-> f_{UL, \ 2}, etc.). Sin embargo, es probable que, en el
futuro, más espectro sea asignado al enlace descendente en
comparación con el asignado al enlace ascendente ya que habrá
mayores volúmenes de tráfico del enlace descendente que de tráfico
del enlace ascendente, por ejemplo, servicios de multimedia de alta
velocidad como descarga de información de páginas web a un terminal
móvil. La figura 5 ilustra el espectro de frecuencia como
trapezoides con múltiples portadoras del enlace descendente
(f_{DL, \ 1}; f_{DL, \ 2}) que comparten una sola portadora del
enlace ascendente (f_{UL}). Diferentes portadoras del enlace
descendente pueden soportar diferentes tipos de servicios. Como se
ilustra en la figura 6, una portadora del enlace descendente puede
llevar solamente voz (f_{DL, \ 1}), y una portadora del enlace
descendente puede llevar solamente datos en paquetes (f_{DL, \
2}). Ambas portadoras del enlace descendente podrían compartir la
misma portadora del enlace ascendente (f_{UL}) para llevar una
variedad de información del enlace ascendente que incluiría voz del
enlace ascendente, datos en paquetes del enlace ascendente,
señalización de control del enlace ascendente asociada con
transmisión de alta velocidad del enlace descendente, el etc. Una
razón para separar diferentes tipos de servicios en diferentes
portadoras es que los diferentes servicios pueden tener
características muy diferentes. Como ejemplo, un servicio de voz
puede ser más sensible a las interferencias si se compara con un
servicio de datos en paquetes. Por tanto, una portadora de datos en
paquetes puede estar cargada con más tráfico en comparación con el
caso en que la portadora esté llevando, también, servicios de
voz.
La reutilización de las frecuencias es una
característica que define a los sistemas celulares. En la
reutilización de las frecuencias, las mismas frecuencias portadoras
son utilizadas en múltiples áreas, geográficamente diferentes, para
las cuales el sistema proporciona cobertura. Perceptiblemente, estas
áreas están separadas unas de otras por una distancia suficiente,
de modo que cualquier interferencia co-canal o del
canal adyacente es menor que un umbral concreto. La figura 7A
muestra un sistema celular con una reutilización de las frecuencias
de uno, es decir, la misma frecuencia portadora f_{1} es
utilizada en todas las células. Este es el caso de los sistemas
celulares basados en el CDMA, como el CDMA 2000 o el CDMA de banda
ancha. Una reutilización de la frecuencia de uno significa que toda
la banda de frecuencias disponible está disponible en cada célula.
Toda la banda de frecuencias disponible está representada
simbólicamente en la figura 7A como f_{1}. Sin embargo, esa banda
de frecuencias podría ser dividida en, por ejemplo, tres
sub-bandas f_{1}, f_{2} y f_{3} y, en ese
caso, cada célula transmite sobre las tres
sub-bandas.
El problema de una reutilización de las
frecuencias de uno es el nivel elevado de interferencias entre las
células, es decir, interferencias que se originan desde las células
vecinas. Para reducir las interferencias entre las células, los
sistemas celulares de FDMA y de TDMA utilizan, habitualmente, una
reutilización de las frecuencias superior a uno, lo que significa
que las células vecinas usan diferentes frecuencias portadoras. La
figura 7B muestra un ejemplo de una reutilización de las frecuencias
igual a tres. Ambos ejemplos de la figura 7A y de la figura 7B
están simplificados de alguna manera, en el sentido de que el enlace
ascendente y el enlace descendente usan habitualmente frecuencias
portadoras diferentes. Así, f_{1} puede ser interpretado como un
par de frecuencias [f_{UL,i}, f_{DL,i}].
El documento de Harridan K. et al.,
"Performance analysis of a CDMA/FDMA celular communication system
with cell splitting" ("Análisis del funcionamiento de un
sistema de comunicaciones celulares de CDMA/FDMA con división de
células"), COMPUTER AND COMMUNICATIONS, 1997. PROCEEDINGS, SECOND
IEEE SYMPOSIUM ON ALEXANDRIA, EGIPTO, 1-3 DE JULIO
DE 1997, LOS ALAMITOS, CA, EEUU, IEEE COMPUT. SOC, EEUU, 1Julio1997
(1997-07-01), páginas
545-550, XP010241411 ISBN:
0-8186-7852-6
describe una reutilización de las frecuencias en la que una célula
es dividida en varias regiones, en la que cada región está asociada
con anchos de banda específicos.
Para un sistema de CDMA que emplea un canal de
alta velocidad compartido en el enlace descendente, una
reutilización de las frecuencias de uno conduce a variaciones
grandes de la calidad del canal, (medida, por ejemplo, en términos
de relación entre la señal y la interferencia (SIR, en sus siglas en
inglés)), entre ubicaciones diferentes en una célula. Variaciones
mayores de la calidad del canal pueden ser resultado de niveles más
elevados de interferencia en el enlace descendente que puedan estar
presentes en la célula, especialmente cerca del límite de la
célula. Como se ha descrito más arriba, usando modulación y/o
codificación adaptativas, la velocidad de transmisión de datos en
el canal de alta velocidad compartido en el enlace descendente
depende de la calidad del canal, por ejemplo, la SIR detectada.
Así, con una reutilización de las frecuencias igual a uno, puede
haber variaciones grandes en los servicios del canal de alta
velocidad compartido en el enlace descendente, ofrecidos a
diferentes terminales móviles, dependiendo de su ubicación en la
célula. Los terminales móviles cerca del emplazamiento de la célula
y lejos del límite de la célula pueden experimentar relaciones
entre la señal y la interferencia elevadas en el enlace descendente,
lo que permite velocidades de transmisión elevadas en el
HS-DSCH. Los terminales móviles cerca del límite de
la célula pueden experimentar relaciones entre la señal y la
interferencia más bajas en el enlace descendente, lo que permite
solamente velocidades de transmisión bajas en el canal del enlace
descendente. Una reutilización de las frecuencias mayor que uno
tiene como resultado una interferencia entre células en el límite de
la célula menor, mejora la calidad del canal y, por consiguiente,
permite velocidades de transmisión de datos perceptiblemente más
elevadas en el límite de la célula sobre el canal de alta velocidad
compartido en el enlace descendente.
Aunque hay un beneficio en términos de menor
interferencia entre células y, por tanto, servicios mejorados para
los móviles en los límites de las células conseguidos empleando una
reutilización de la frecuencia mayor que uno para un sistema basado
en CDMA, hay ciertas desventajas en usar una reutilización de las
frecuencias mayor que uno en un sistema celular basado en CDMA. Si
el espectro total disponible en el enlace ascendente es más pequeño
que el espectro total disponible en el enlace descendente, según lo
ilustrado en el ejemplo de la figura 6 descrito más arriba, podría
no haber bastante espectro en el enlace ascendente para soportar
una reutilización de la frecuencia mayor que la del enlace
ascendente. Una solución a este problema es usar una reutilización
de la frecuencia igual a la del enlace ascendente, es decir, la
comunicación del enlace ascendente se realiza en la misma
frecuencia portadora f_{UL} para todas las células. Al mismo
tiempo, una reutilización de las frecuencias mayor que uno es
utilizada para el enlace descendente, es decir, la comunicación del
enlace descendente es realizada en diferentes portadoras en células
vecinas. Sin embargo, esta solución causas un problema relacionado
con la transferencia blanda.
La transferencia o la diversidad blanda es
soportada fácilmente en los sistemas de CDMA, en los que la
reutilización de las frecuencias es uno. La transferencia blanda se
utiliza, habitualmente, en un sistema de CDMA con una reutilización
de las frecuencias de uno en el enlace ascendente, para evitar
excesivas interferencias en el enlace ascendente y una pérdida
significativa de su capacidad. En la transferencia blanda, la
transmisión en el enlace ascendente desde una estación móvil es
recibida por múltiples estaciones de base vecinas, por ejemplo,
estaciones de base en un denominado "conjunto activo". Además,
todas las estaciones de base en el conjunto activo transmiten en el
enlace descendente a la estación móvil. Cada una de las órdenes de
control de potencia transmitidas desde todas las estaciones de base
del conjunto activo es tenida en cuenta por la estación móvil
cuando regula su potencia de transmisión en el enlace ascendente.
Las transmisiones desde los móviles en el enlace ascendente tienen
sus potencias controladas, usualmente de manera simultánea, desde
todas las estaciones de base en el conjunto activo, de manera tal
que si cualquiera de las estaciones de base pide una reducción de
potencia, se reduce la potencia de transmisión del terminal móvil.
La potencia de transmisión del terminal móvil aumenta solamente si
todas las estaciones de base del conjunto activo piden un aumento
de la potencia de transmisión. Si se utiliza una reutilización de
las frecuencias igual a uno en el enlace descendente, el terminal
móvil tiene que recibir solamente una única frecuencia portadora
para recibir las señales de órdenes para el control de la potencia
desde todas las estaciones de base del conjunto activo.
Si hay múltiples frecuencias portadoras en un
sistema con una reutilización de las frecuencias mayor que uno para
el enlace descendente, la tarea de recibir órdenes de control de la
potencia desde el conjunto activo de estaciones de base es más
complicada. El terminal móvil debe ser capaz de recibir y procesar
simultáneamente las mismas señales en diferentes portadoras de
frecuencia. Como esto es complicado y requiere un receptor de
múltiples portadoras en los terminales móviles, en la práctica, la
transferencia blanda es más fácil de ejecutar en la práctica cuando
la reutilización de las frecuencias del enlace descendente es uno.
Además, la capacidad de realizar la transferencia blanda asociada
con una reutilización de las frecuencias de uno es beneficiosa para
algunos servicios, como el de voz, en ambos sentidos del enlace
ascendente y del enlace descendente. La transferencia blanda
permite la transferencia sin interrupciones entre estaciones de
base, lo que conduce a una mejora de la calidad del servicio.
La presente invención resuelve estos intereses
enfrentados con respecto a la reutilización de las frecuencias en
un sistema de comunicaciones entre móviles basado en CDMA (aunque no
está limitado a sistemas de CDMA). Los diferentes valores de
reutilización de las frecuencias están asociados con diferentes
canales del sistema de comunicaciones celulares, por ejemplo,
diferentes tipos de canales. Para un tipo de canal de alta velocidad
compartido en el enlace descendente, la reutilización de las
frecuencias puede ser mayor que uno para conseguir velocidades de
transmisión de datos más elevadas. Por otra parte, la reutilización
de las frecuencias puede establecerse en uno para otros tipos del
canal, por ejemplo, para canales dedicados que incluyen canales
dedicados del enlace ascendente y del enlace descendente.
Alternativamente, la reutilización de las frecuencias puede también
ser establecida mayor que uno para canales además de un canal
compartido en el enlace descendente, por ejemplo, uno o más canales
dedicados en el enlace descendente, mientras una reutilización de
las frecuencias de uno se desarrolla para uno o más canales
dedicados en el enlace ascendente. Usar diferentes valores en la
reutilización de las frecuencias reduce la interferencia entre las
células, particularmente en los límites de las células, aunque
todavía se mantienen los esquemas de transferencia blandos
existentes para canales dedicados si uno o más de los canales es un
canal de CDMA.
Los objetos anteriores y otros, las
características y las ventajas de la invención serán evidentes a
partir de la siguiente descripción de las realizaciones preferidas,
de ejemplos no limitativos, así como ilustrados en los dibujos
adjuntos. Los dibujos no están a escala, estando presentes para
enfatizar, en su lugar, la ilustración de los principios de la
invención.
La figura 1 ilustra los principios de la
multiplexación mediante la división del tiempo para un canal de alta
velocidad compartido en un sistema de CDMA.
La figura 2 ilustra la utilización de la
multiplexación mediante la división de códigos incorporada junto
con la multiplexación mediante la división del tiempo para un canal
de alta velocidad dedicado compartido;
Las figuras 3 y 4 ilustran un canal de alta
velocidad compartido en el enlace descendente con los canales
físicos dedicados asociados en el enlace ascendente y en el enlace
descendente;
Las figuras 5 y 6 ilustran diferentes
asignaciones del espectro de frecuencias para los canales del enlace
ascendente y del enlace descendente;
Las figuras 7A y 7B muestran sistemas celulares
con diferentes esquemas de reutilización de las frecuencias;
La figura 8 ilustra un método de desarrollo de
la reutilización de las frecuencias de acuerdo con una ejecución en
la práctica a modo de ejemplo de la presente invención;
La figura 9 ilustra diagramas de bloques
funcionales simplificados de un controlador de la red de radio
acoplado a la estación de base de radio;
La figura 10 ilustra un diagrama de bloques
funcional simplificado de un equipo de usuario/terminal móvil;
La figura 11 ilustra un diagrama de bloques
funcional simplificado de un sistema celular de comunicaciones por
radio a modo de ejemplo, en el cual la presente invención pueda ser
empleada ventajosamente;
La figura 12 es un diagrama que ilustra un
ejemplo en el que se desarrollan diferentes reutilizaciones de las
frecuencias para canales compartidos y dedicados;
La figura 13 ilustra una situación de
transferencia para el ejemplo de la figura 12 en la que se
desarrollan diferentes reutilizaciones de las frecuencias para los
canales compartidos y dedicados;
La figura 14 es un diagrama que ilustra un
ejemplo en el que se desarrollan diferentes reutilizaciones de las
frecuencias para canales del enlace descendente y del enlace
ascendente; y
La figura 15 ilustra una situación de
transferencia para el ejemplo de la figura 14 en el que se
desarrollan diferentes reutilizaciones de las frecuencias para los
canales del enlace descendente y del enlace ascendente.
\vskip1.000000\baselineskip
En la siguiente descripción, con objeto de
explicación y no de limitación, se exponen detalles específicos,
tales como realizaciones particulares, procedimientos, técnicas,
etc., para proporcionar una comprensión completa de la presente
invención. Sin embargo, será evidente para el experto en la materia
que la presente invención puede ser ejecutada en la práctica en
otras realizaciones que se alejan de estos detalles específicos. En
algunos casos, las descripciones detalladas de métodos bien
conocidos, interfaces, dispositivos y técnicas de señalización
están omitidos para no oscurecer la descripción de la presente
invención con detalles innecesarios. Por otra parte, bloques
funcionales individuales se muestran en algunas de las figuras. Los
expertos en la materia apreciarán que las funciones puedan ser
ejecutadas en la práctica usando circuitos individuales de
hardware, usando software que funciona conjuntamente con un
microprocesador digital convenientemente programado u ordenador de
propósito general, que usa un Circuito Integrado de Aplicación
Específica (ASIC, en sus siglas en inglés), y/o que usa un
Procesador de Señales Digitales (DSP, en sus siglas en inglés).
Un ejemplo de un método de desarrollo de
reutilización de las frecuencias, de acuerdo con la presente
invención, se describe ahora en el contexto del diagrama de flujos
mostrado en la figura 8. Inicialmente, se determina el tipo de
canal (en la etapa S1). Para un primer tipo de canal, por ejemplo,
un canal dedicado o compartido, un canal del enlace ascendente o
del enlace descendente, u otra categoría de canal, se emplea un
valor inferior de reutilización de las frecuencias (etapa S2). En
el ejemplo de un tipo dedicado de canal, puede ser deseable emplear
una reutilización de las frecuencias igual a uno para obtener los
beneficios de la transferencia blanda. Para un segundo tipo de
canal, puede emplearse una reutilización de las frecuencias más
elevada, por ejemplo, una reutilización mayor que uno (etapa S3).
Un valor de reutilización de las frecuencias más elevado es
ventajoso porque reduce las interferencias entre las células y
proporciona un servicio mejor para los terminales móviles
especialmente cerca de los límites de las células.
El ejemplo de método del desarrollo de la
reutilización de las frecuencias ilustrado en la figura 8, puede
ser ejecutado en la práctica en el nodo 1 controlador de la red de
radio, ilustrado en formato de bloque funcional en la figura 9. Por
supuesto, el desarrollo de la reutilización de las frecuencias puede
ser realizado, también, por otros aparatos, dentro de la red de
acceso a la radio, de la red del núcleo, o por algún dispositivo
externo utilizado en la planificación de las células. Este
desarrollo de la reutilización de las frecuencias puede ser
realizado en el establecimiento o en la configuración del sistema.
Por supuesto, esa reutilización puede ser cambiada si cambian los
requisitos o los objetivos. El controlador 1 de la red de radio
incluye un controlador supervisor 2 acoplado a un controlador 4 de
la reutilización de las frecuencias, a un controlador 6 de la
transferencia con diversidad, y a un controlador 8 de los recursos
de la radio. El controlador de supervisión 2 controla el
funcionamiento global del controlador 1 de la red de radio y realiza
las funciones de la interfaz de comunicaciones con otros nodos que
incluyen la estación de base 10 de la radio, otros RNC, y/o nodos de
la red del núcleo. El controlador 4 de la reutilización de las
frecuencias ejecuta en la práctica el desarrollo de la
reutilización de las frecuencias de acuerdo con la presente
invención. El controlador 6 de la transferencia con diversidad
orquesta la transferencia con diversidad para las conexiones entre
móviles. El controlador 8 de los recursos de la radio asigna y
gestiona los recursos de la radio para varias conexiones para las
cuales tiene responsabilidad el controlador 1 de la red de
radio.
La estación de base 10 de la radio, también
mostrada en la figura 9, incluye un controlador supervisor 12 que
controla y/o coordina los circuitos 14 de tratamiento de señales y
de la transmisión/recepción de radio, el controlador 16 de la
potencia de transmisión para controlar la potencia de transmisión de
las partes del transmisor del circuito transceptor de la radio, y
las colas 18 de la transmisión para almacenar los paquetes de datos
para ser transmitidos hacia, o recibidos desde, varios terminales de
equipos de usuarios. Además, el controlador de supervisión 12
controla y/o coordina las funciones de un controlador 20 de canal
dedicado y un controlador 24 del canal de datos compartido. El
controlador 20 del canal dedicado establece comunicaciones de
señalización dedicadas con equipos de usuarios/terminales móviles
vía canales de radio físicos dedicados (DPCH, en sus siglas en
inglés). La información de señalización referente a obtener
información del canal de datos de alta velocidad del enlace
descendente, compartido por múltiples terminales de equipo de
usuario, puede ser transmitido, también, sobre canales dedicados
del enlace descendente. La información de señalización del ejemplo
puede incluir:
(1) información que identifica qué datos del
terminal del equipo del usuario serán transmitidos en el canal de
datos compartido de alta velocidad durante un intervalo de tiempo en
particular, (2) un conjunto particular de códigos de ensanchamiento
del canal de datos de alta velocidad compartido, para ser utilizados
para la transmisión de datos a un terminal específico de equipo de
usuario sobre el canal de datos de alta velocidad compartido en el
enlace descendente durante un intervalo de tiempo en particular, (3)
información que identifica un esquema concreto de codificación y/o
de modulación utilizado para la transmisión de datos en el canal de
datos compartido en el enlace descendente a un terminal específico
de equipo de usuario durante cada tiempo correspondiente, y (4) la
numeración de la secuencia para los paquetes de datos que se van a
transmitir a un terminal específico de equipo de usuario sobre el
canal de datos compartido en el enlace descendente durante los
correspondientes intervalos de tiempo. El controlador 22 del canal
de datos compartido es responsable de transmitir paquetes de datos
durante intervalos de tiempo específicos de acuerdo con la
información de señalización correspondiente relevante a ese
intervalo de tiempo actual.
La figura 10 muestra, en formato de bloque
funcional, un equipo de usuario/terminal móvil 30 de ejemplo. Un
controlador supervisor 32 supervisa el funcionamiento del circuito
34 de tratamiento de la señal y transceptor de radio, el nodo 36 de
control de la potencia de transmisión, el controlador 38 del canal
dedicado y un controlador 42 del canal de datos compartido. Estos
bloques en el equipo 30 del usuario tienen funciones similares a las
de la estación de base 10 de la radio, salvo que el controlador 38
del canal dedicado y el controlador 40 del canal de datos
compartido detectan y decodifican las transmisiones del enlace
descendente transmitidas desde la estación de base 10. Una vez que
una indicación positiva es detectada en el canal de señalización
dedicado del enlace descendente, el circuito 34 de tratamiento de
señalización y transceptor de la radio detecta y decodifica los
paquetes de datos en el canal de datos compartido en el enlace
descendente.
Un ejemplo, realización no limitativa, en el
cual la presente invención puede ser empleada es en el contexto de
un Sistema Universal de Telecomunicaciones entre Móviles (UMTS, en
sus siglas en inglés) 100 mostrado en la figura 11. Una red
representativa, con conmutación de circuitos, de núcleo, mostrada
como una nube 112, puede ser por ejemplo la Red Telefónica Pública
Conmutada (PSTN, en sus siglas en inglés) o la Rede Digital de
Servicios Integrados (ISDN, en sus siglas en inglés). Una red
representativa, de conmutación de paquetes, de núcleo, mostrada
como una nube 114, puede ser, por ejemplo, una red de IP similar a
Internet. Ambas redes de núcleo están acopladas a los nodos 16 de
servicio de la red de núcleo correspondientes. La red de conmutación
de circuitos 112, PSTN/ISDN, está conectada a un nodo de servicio
con conmutación de circuitos, mostrado como un Centro de
Conmutación Móvil (MSC, en sus siglas en inglés) 118, que
proporciona servicios de conmutación de circuitos. La red 114 de
conmutación de paquetes está conectada a un nodo 120 del Servicio
General de Radio en Paquetes (GPRS, en sus siglas en inglés)
diseñado para proporcionar servicios mediante conmutación de
paquetes.
Cada uno de los nodos de servicio 118 y 120 de
la red del núcleo conecta con una Red Terrestre de Acceso a la
Radio (UTRAN) 124 del UMTS que incluye uno o más controladores de la
red de radio (RNC) 126. Cada RNC está conectado a una pluralidad de
estaciones de base (BS) 128 y a otros RNC de la UTRAN 122.
Comunicaciones por radio entre las estaciones de base y los
terminales 130 de los equipos de los usuarios se hacen por medio de
una interfaz de radio. El acceso de radio está basado en CDMA de
Banda ancha (W-CDMA) con canales de radio
individuales que se distinguen usando códigos de ensanchamiento. La
CDMA de Banda Ancha proporciona una anchura de banda de radio
amplia para servicios de multimedia que incluyen aplicaciones de
datos en paquetes que tienen requisitos de velocidad de transmisión
de datos/anchura de banda elevados. Un escenario en el cual los
datos de alta velocidad pueden necesitar ser transmitidos en el
enlace descendente desde la UTRAN sobre la interfaz de radio a un
terminal del equipo del usuario es el que se produce cuando el
terminal del equipo del usuario pide información desde un ordenador
conectado a Internet, por ejemplo, a una página de la red. Un canal
de alta velocidad compartido en el enlace descendente
(HS-DSCH) puede ser utilizado para tales
comunicaciones en el enlace descendente. También se muestran Los
canales dedicados del enlace ascendente y del enlace descendente
(DPCH).
Según lo ilustrado y descrito conjuntamente con
la figura 8, la presente invención proporciona el desarrollo de
diferentes valores de reutilización de las frecuencias para
diferentes tipos de canales de radio en un sistema celular de
comunicaciones. En la ejecución práctica del ejemplo del sistema
celular basado en CDMA, como el de la figura 11, una reutilización
de las frecuencias mayor que uno es utilizada para el canal de alta
velocidad compartido en el enlace descendente
(HS-DSCH), y una reutilización de las frecuencias de
uno es utilizada para los canales dedicados DPCH del enlace
descendente (DL) y del enlace ascendente (UL). La figura 12 ilustra
un ejemplo de ejecución en la práctica en el que se desarrollan
diferentes reutilizaciones de las frecuencias para canales
compartidos y para canales dedicados. Hay tres portadoras f_{DL1},
f_{DL2}, y f_{DL3} de la frecuencia del enlace descendente y
una portadora f_{UL} de la frecuencia del enlace ascendente. Para
el HS-DSCH, cada una de las tres portadoras de la
frecuencia del enlace descendente se utiliza solamente en cada
tercera célula que corresponde a una reutilización de la frecuencia
de tres. Por otra parte, cada canal dedicado del enlace descendente
DL DPCH es portado en la misma portadora f_{DL} de frecuencia en
cada célula que corresponde a una reutilización de las frecuencias
de uno. El canal dedicado del enlace ascendente UF DPCH es portado
por la misma portadora f_{UL} de frecuencia en cada célula
también, (una reutilización de las frecuencias igual a uno), aunque
múltiples portadoras del enlace ascendente podrían usarse, también,
en cada célula.
La figura 13 ilustra una situación de
transferencia blanda en la que un terminal móvil está desplazándose
desde la célula #1 hacia la célula #2. El canal de alta velocidad
compartido en el enlace descendente (HS-DSCH) es
transmitido solamente en la frecuencia portadora f_{DL,1} en la
célula #1 y solamente en la frecuencia portadora f_{DL,2} en la
célula #2. Por otra parte, un canal dedicado del enlace descendente
DL DPCH asociado con el terminal móvil puede ser transmitido en
cualquier frecuencia portadora f_{DL,1} o f_{DL,2} en ambas
células #1 y #2. Cuando el terminal móvil está bien dentro de la
célula #1, es decir, recibe el HS-DSCH en su
frecuencia portadora correspondiente en la célula #1, f_{DL,1}
(véase la flecha en negrita), y el canal del enlace descendente
dedicado a este terminal móvil es portado también en la frecuencia
f_{DL,1}. A medida que el terminal móvil se desplaza hacia el
límite entre las células #1 y #2 y entra en la transferencia blanda
con la célula #2, el canal dedicado del enlace descendente DL DPCH
de célula #2 asociado con esta conexión móvil es portado en esta
misma frecuencia f_{DL,1} que corresponde a la célula #1. Sin
embargo, cuando el terminal móvil se desplaza más hacia el interior
de la célula #2, como se muestra en el fondo de la figura 13,
empieza a recibir el canal de alta velocidad compartido en el enlace
descendente HS-DSCH en la frecuencia portadora
f_{DL,2} que corresponde a la célula #2 (véase la flecha en
negrita). El canal dedicado en el enlace descendente asociado con
esta conexión móvil es portado, ahora, en la frecuencia portadora
f_{DL,2} dedicada del enlace descendente de la célula #2. Puesto
que en este ejemplo solamente hay una frecuencia dedicada en el
enlace ascendente, la figura 13 muestra comunicaciones en el enlace
ascendente para ambas células en f_{UL}.
Otro ejemplo de ejecución en la práctica es
descrito ahora, conjuntamente con las figuras 14 y 15, en las
cuales se desarrollan diferentes usos de las frecuencias para tipos
de canales del enlace descendente y del enlace ascendente. En la
figura 14, una reutilización de la frecuencia mayor que uno es
utilizada para los canales del enlace descendente que incluye ambos
canales compartidos, como el HS-DSCH, así como
canales dedicados, tales como el enlace descendente DPCH. Una
reutilización de las frecuencias igual a uno se utiliza solamente
para el canal del enlace ascendente correspondiente al UL DPCH en la
figura 14. Una vez más, se suponen tres portadoras del enlace
descendente (f_{DL,1}, f_{DL,2} y f_{DL,3}) y una portadora
del enlace ascendente f_{UL} con fines solamente
ilustrativos.
La figura 15 ilustra un terminal móvil que se
desplaza desde la célula #1 hacia la célula #2 en un escenario de
transferencia blanda. En estas células, el canal de alta velocidad
compartido en el enlace descendente HS-DSCH es
transmitido solamente en la frecuencia portadora f_{DL,1} en la
célula #1 y en solamente una frecuencia portadora f_{DL,2} en la
célula #2. Lo mismo se produce también para el canal dedicado del
enlace descendente DL DPCH ilustrado. Por otra parte, las
comunicaciones del enlace ascendente desde el terminal móvil están
comunicadas en todas las células en f_{UL}. Cuando el terminal
móvil está bien dentro de la célula #1, es decir, recibe el
HS-DSCH, el DL DPCH en la frecuencia portadora
f_{DL,1}. A medida que el terminal móvil se acerca al límite de
la célula y entra en la transferencia blanda con la célula #2, el
canal compartido en el enlace descendente y el canal dedicado del
enlace descendente son llevados, eventualmente, por la portadora de
frecuencia f_{DL,2} para la célula #2. Véase el conmutador de
flechas sólidas a discontinuas. La portadora del enlace ascendente
permanece en la misma f_{UL}.
La presente invención consigue menos
interferencias entre las células y servicios mejorados para los
móviles en los límites de las células, mediante el empleo de una
reutilización de las frecuencias mayor que uno para uno o más
canales tales como el canal de HS-DSCH descrito más
arriba. Esto es particularmente beneficioso porque un canal del
enlace descendente tan "grande" usa una cantidad significativa
de potencia total del enlace descendente transmitida desde cada
célula. La reducción de las interferencias entre las células
conseguida por la presente invención permite velocidades de
transmisión de datos más elevadas en el límite de la célula. Por
otra parte, otros tipos de canales, como los canales dedicados,
pueden emplear, todavía, transferencia blanda y recibir los
beneficios de la misma usando una reutilización de las frecuencias
de uno. Si el segundo ejemplo de ejecución práctica mostrado en las
figuras 14 y 15 es ejecutado en la práctica, donde el canal
dedicado del enlace descendente también emplea una reutilización de
las frecuencias mayor que uno, se reducen más las interferencias
entre las células del enlace descendente. La transferencia blanda
puede emplearse, todavía, en uno o más canales dedicados del enlace
ascendente. Por lo tanto, cada estación de base en el conjunto
activo solo tiene que transmitir en una única frecuencia. Sin
embargo, para el segundo ejemplo de ejecución práctica, el terminal
móvil debe ser capaz de recibir, simultáneamente, los canales
dedicados del enlace descendente que transmiten diferentes
frecuencias portadoras, por ejemplo, f_{DL,1} y f_{DL,2}, lo que
significa que debe emplearse un receptor de múltiples
portadoras.
Aunque la presente invención ha sido descrita
con respecto a ejemplos particulares de las realizaciones, los
expertos en la materia reconocerán que la presente invención no está
limitada a esas realizaciones específicas descritas e ilustradas en
este documento. Pueden usarse, también, diferentes formatos,
realizaciones, adaptaciones, además de los mostrados y descritos,
así como muchas modificaciones, variaciones y disposiciones
equivalentes, para ejecutar en la práctica la invención. Aunque la
presente invención está descrita en relación con ejemplos
preferidos de realizaciones, debe entenderse que esta descripción es
solamente ilustrativa y ejemplar de la presente invención. Los
ejemplos de realizaciones descritos más arriba suponen que se
emplearía regularmente considerable anchura de banda sobre el
enlace descendente. Sin embargo, puede emplearse una reutilización
de las frecuencias mayor que uno, en los canales del enlace
ascendente también, si se desea. Por otra parte, aunque la
invención está descrita en el contexto de los canales de CDMA, la
invención puede emplearse con otros tipos de canales de acceso. Por
ejemplo, la presente invención puede ser aplicada a los canales de
acceso por multiplexación mediante la división ortogonal de la
frecuencia (OFDM, en sus siglas en inglés). En un sistema celular
híbrido, el canal de datos de alta velocidad compartido en el enlace
descendente podría ser un canal de OFDM, aunque los canales
dedicados podrían ser canales de tipo de CDMA. Por consiguiente, se
tiene la intención de que la invención esté limitada, solamente,
por el alcance de las reivindicaciones adjuntas a este
documento.
Claims (19)
1. Un método para el uso en un sistema celular
de comunicaciones que tiene un primer tipo de canal y un segundo
tipo de canal diferente del primer tipo de canal;
Caracterizado por
Asociar una primera reutilización de las
frecuencias para el primer tipo de canal, y
Asociar una segunda reutilización de las
frecuencias para el segundo tipo de canal,
En el que la primera reutilización de las
frecuencias es mayor que la segunda reutilización de las
frecuencias, y
En el que uno de los canales es un canal de
acceso múltiple mediante la división de códigos (CDMA).
\vskip1.000000\baselineskip
2. El método de la reivindicación 1, en el que
el primer tipo de canal es un canal compartido y el segundo tipo de
canal es un canal dedicado.
3. El método de la reivindicación 2, en el que
el canal compartido es un canal del enlace descendente y el segundo
tipo de canal incluye un canal dedicado del enlace descendente
asociado con el canal compartido en el enlace descendente.
4. El método de la reivindicación 2, en el que
el segundo tipo de canal incluye, también, un canal dedicado del
enlace ascendente, asociado con el canal compartido en el enlace
descendente.
5. El método de la reivindicación 2, en el que
el primer tipo de canal es un canal de alta velocidad compartido en
el enlace descendente.
6. El método de la reivindicación 1, en el que
el primer tipo de canal es un canal del enlace descendente y el
segundo tipo de canal es un canal del enlace ascendente.
7. El método de la reivindicación 6, en el que
el primer tipo de canal incluye múltiples canales del enlace
descendente y el segundo tipo de canal incluye un canal del enlace
ascendente asociado con múltiples canales del enlace
descendente.
8. El método de la reivindicación 1, en el que
el primer tipo de canal es un canal no configurado para usar
transferencia blanda, y el segundo tipo de canal es un canal que
está configurado para usar transferencia blanda.
9. El método de la reivindicación 1, en donde el
otro de los canales primero y segundo es un canal de multiplexación
mediante división ortogonal de la frecuencia (OFDM).
10. Un nodo de control (1) para el uso en un
sistema celular de comunicaciones por radio, que tiene un primer
tipo de canal y un segundo tipo de canal diferente del primer tipo
de canal, caracterizado por que comprende:
Una memoria (4) configurada para almacenar los
valores de reutilización de las frecuencias para diferentes tipos
de canales, incluyendo los tipos de canales primero y segundo, y
Un controlador (4) configurado para asociar una
primera reutilización de las frecuencias con el primer tipo de
canal y una segunda reutilización de las frecuencias con el segundo
tipo de canal,
En el que la primera reutilización de las
frecuencias es mayor que la segunda reutilización de las
frecuencias, y en el que uno de los canales primero y segundo es un
canal de acceso múltiple mediante la división de códigos
(CDMA).
\vskip1.000000\baselineskip
11. El nodo de control de la reivindicación 10,
en el que el nodo de control es un controlador (1) de la red de
radio acoplado a una o más estaciones de base.
12. El nodo de control de la reivindicación 10,
en el que el primer canal no es un canal configurado para usar
transferencia blanda, y el segundo canal es un canal que está
configurado para usar transferencia blanda.
13. El nodo de control de la reivindicación 10,
en el que el primer tipo de canal es un canal compartido y el
segundo tipo de canal es un canal dedicado.
14. El nodo de control de la reivindicación 13,
en el que el primer tipo de canal es un canal de alta velocidad
compartido en el enlace descendente.
15. El nodo de control de la reivindicación 10,
en el que el primer tipo de canal es un canal del enlace descendente
y el segundo tipo de canal incluye un canal dedicado del enlace
ascendente.
16. El nodo de control de la reivindicación 15,
en el que el segundo tipo de canal incluye un canal dedicado del
enlace descendente.
17. El nodo de control de la reivindicación 10,
en el que el primer tipo de canal incluye un canal del enlace
descendente y el segundo tipo de canal incluye un canal del enlace
ascendente.
18. El nodo de control de la reivindicación 17,
en el que el primer tipo de canal incluye múltiples canales del
enlace descendente y el segundo tipo de canal incluye un canal del
enlace ascendente.
19. El nodo de control de la reivindicación 10,
en el que el otro canal, distinto de los canales primero y segundo,
es un canal de multiplexación mediante división ortogonal de la
frecuencia (OFDM).
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