ES2376217A1 - Método y elemento de red en una red de telecomunicaciones celulares para mejorar el rendimiento de la red. - Google Patents

Abstract

Un método y un elemento de red dentro de una red de telecomunicaciones celulares para mejorar el rendimiento de la red, donde la red incluye terminales móviles equipados con una pluralidad de receptores y a los que se los puede utilizar para comunicarse con el elemento de red en un modo MIMO o en un modo Dual Cell. El elemento de red incluye una unidad de toma de decisiones (1) dispuesta para establecer, en dependencia de uno o más parámetros de entrada, el modo MIMO o el modo Dual Cell; y para indicar al terminal móvil que utilice dicho modo determinado. El modo de funcionamiento del terminal móvil puede ser indicado en el momento de establecimiento de la llamada o durante la llamada. Los parámetros de entrada pueden ser parámetros del terminal móvil o parámetros de red.

Description

MÉTODO Y ELEMENTO TELECOMUNICACIONES CERENDIMIENTO DE LA RED

DE LULA RED RES EN PARA UNA MEJ RED ORAR DE EL

�?rea de la invención

La presente invención está comprendida dentro del área de las telecomunicaciones móviles. Más específicamente, la invención hace referencia a un sistema para llevar a cabo una selección dinámica de tecnología HSPA+ (MIMO o DC, Dual Cell) para terminales móviles capaces de admitir tanto conexiones MIMO como conexiones DC. Antecedentes de la invención

El Acceso Descendente de Paquetes a Alta Velocidad (HSDPA, por sus siglas en inglés) es un servicio de datos basado en paquetes en los sistemas de Acceso Múltiple por División de Código de Banda Ancha (W-CDMA, por sus siglas en inglés) de 3ra generación, el cual proporciona una transmisión de datos de alta velocidad (con diferentes tasas máximas teóricas de descarga según la tecnología HSDPA de, por ejemplo, 7.2/10.8/16.2/21.6/28.8/43.2 Mbps sobre un ancho de banda de 5MHz) para admitir servicios multimedia.

Para alcanzar las tasas máximas teóricas de 28.8 Mbps con 3GPP Release 7 y

43.2 Mbps con Release 8 respectivamente, la funcionalidad de Entrada Múltiple Salida Múltiple (MIMO, por sus siglas en inglés) con la modulación 16QAM y 64QAM respectivamente se utiliza en HSDPA, en el cual se implementan múltiples antenas tanto en la estación base (Nodo B) como en las terminales móviles (UE: Equipo de Usuario).

La funcionalidad MIMO básica según lo estandarizado en 3GPP Release 7 requiere (sólo) de dos antenas transmisoras (en el Nodo B) y de dos antenas receptoras (en el UE) que utilicen una portadora común, como muestra la Figura 1, la cual ilustra una configuración de un sistema de diversidad/ MIMO con dos ramificaciones de transmisión RF (lado de UTRAN) y dos antenas receptoras (lado del UE) que funcionan a la misma frecuencia, y donde el procesamiento requerido de banda de base para MIMO es común para ambas ramificaciones RF del lado de UTRAN y del lado del UE. En el lado de UTRAN, los datos transmitidos se dividen en dos flujos de datos y se transmiten a través de dos antenas utilizando la misma fuente de radio (el mismo tiempo, es decir, los códigos del Intervalo de Tiempo de Transmisión (TTI, por sus siglas en inglés) y HSDPA). Los dos flujos de datos son recuperados por el UE a partir de las señales recibidas mediante sus dos antenas. Resulta claro entonces que la funcionalidad MIMO necesita admisión tanto en terminales habilitados para MIMO como en la red.

A fin de implementar MIMO en el Nodo B y transmitir dos flujos de datos paralelos se requieren dos amplificadores de potencia por sector (uno por cada una de las dos antenas). Para no limitar el uso de una portadora completa sólo a MIMO (5MHz), es más eficiente y práctico utilizar la misma portadora que los dispositivos que no están habilitados para MIMO (por ejemplo, las terminales de sucesión HSDPA) con el objetivo de utilizar toda la capacidad disponible.

La tecnología MIMO es un paso importante en la evolución de HSDPA dado que proporciona tasas de datos más altas en enlaces descendentes a la vez que mejora de manera adicional la eficiencia del espectro.

Una técnica conocida para incrementar la capacidad de una red de telecomunicaciones celulares como 2G, HSDPA, LTE, WiFi o WiMAX es integrar dos o más portadoras. A esta metodología se la denomina agrupación de portadoras

o espectros (o DC, Dual Cell). La funcionalidad MIMO (Entrada Múltiple Salida Múltiple) fue estandarizada como parte del conjunto de características de 3GPP Release 7, mientras que Dual Cell (DC) ha sido estandarizada en Release 8 para el funcionamiento HSDPA, pero sólo para HSDPA que no es MIMO. Por lo tanto, un terminal DC Release 8 puede ser operado como DC o como MIMO, pero no como ambos simultáneamente (no obstante, el funcionamiento de DC con MIMO será posible en el Release 9), y de manera correspondiente una celda capaz de admitir DC y MIMO tiene que decidir cuál de estas dos funciones activar para el UE Release 8 (Equipos de Usuario) presente (es decir, funcionamiento con MIMO o funcionamiento con Dual Cell).

La Especificación Técnica (TS, por sus siglas en inglés) 3GPP 25.306 define las categorías UE HSDPA. El siguiente cuadro captura las capacidades del UE hasta el Release 8.

Categoría HS-DSCH

Cantidad máxima de códigos HS-DSCH recibidos Cantidad máxima de bits de un bloque de transporte HS-DSCH recibidos dentro de un TTI Funcionamiento de modulaciones MIMO y Dual Cell admitidas Caudal máximo

Categoría 1

5 7298 QPSK, 16QAM (MIMO no admitido) 3,6

Categoría 2

5 7298 3,6

Categoría 3

5 7298 3,6

Categoría 4

5 7298 3,6

Categoría 5

5 7298 3,6

Categoría 6

5 7298 3,6

Categoría 7

10 14411 7,2

Categoría 8

10 14411 7,2

Categoría 9

15 20251 10,1

Categoría 10

15 27952 14,0

Categoría 11

5 3630 QPSK (MIMO o DC no admitidos) 1,8

Categoría 12

5 3630 1,8

Categoría

15 35280 QPSK, 16QAM, 64QAM

17,6

13

(MIMO o DC no admitidos)

Categoría 14

15 42192 21,1

Categoría 15

15 23370 QPSK, 16QAM MIMO admitido 23,4

Categoría 16

15 27952 28,0

Categoría 17

15 35280 QPSK, 16QAM, 64QAM 17,6

23370

QPSK, 16QAM MIMO admitido 23,4

Categoría 18

15 42192 QPSK, 16QAM, 64QAM 21,1

27952

QPSK, 16QAM MIMO admitido 28,0

Categoría 19

15 35280 QPSK, 16QAM, 64QAM MIMO admitido 35,3

Categoría 20

15 42192 42,2

Categoría 21

15 23370 Dual Cell QPSK, 16QAM 23,4

Categoría 22

15 27952 28,0

Categoría 23

15 35280 Dual Cell QPSK, 16QAM, 64QAM 35,3

Categoría 24

15 42192 42,2

Las categorías de UE 15 a 20 tienen capacidad MIMO con hasta 42 Mbps de tasa de transferencia en la capa física sin ninguna codificación de capa física, pero no Dual Cell. Las categorías UE 21 a 24 definen los UE con capacidad Dual Cell que también pueden tener capacidad MIMO. El UE señalará su categoría a la red y ésta proporcionará una indicación a la red acerca de si tiene capacidad DC o no, independientemente de si se está utilizando DC dentro de las celdas en las que el UE se encuentra.

Los UE MIMO del Release 8 utilizan sólo 1 portadora WCDMA de 5 MHz, mientras que los UE con capacidad Dual Cell utilizan 2 portadoras contiguas (espectro de10 MHz).

Los UE de las categorías 21 a 24 pueden admitir tanto MIMO como DC, pero es la red quien debe decidir cuál de estas dos funcionalidades debería operar, es decir configurar una pero no la otra.

En otras palabras, habrá Nodos B funcionando tanto con MIMO como con DC activos dentro de la misma celda. Se utilizará MIMO para aquellos UE que no admitan DC; DC será utilizado por los UE que admitan sólo DC, pero para los UE que admitan tanto la capacidad DC como la MIMO, se deberá establecer una regla eficiente a fin de decidir qué tecnología debería emplearse para cada uno de estos UE al entrar en el sistema. Estas reglas no han sido especificadas por 3GPP. Se debe tener presente que en el Release 9 HSPA evoluciona hacia el uso conjunto de una Portadora Dual y MIMO para las conexiones de datos. Siguiendo a la evolución de estas capacidades 3GPP en el tiempo, una celda UTRAN podía admitir MIMO (Release 7), después DC o MIMO por usuario (Release 8) para terminar con capacidades totales de DC MIMO (Release 9), permitiendo el uso conjunto de ambas capacidades para una conexión de usuario único.

La presente invención supera los problemas descritos proporcionando un método para asignar de manera automática a un UE tanto con capacidad MIMO como DC (pero no simultáneamente) la mejor tecnología a utilizar (MIMO o DC), según el contexto en términos de condiciones y tráfico de radio. De esta manera el usuario final obtendría el mejor rendimiento posible. Por lo tanto, la invención incrementa el caudal de datos admitido por un terminal móvil de banda ancha y aumenta la capacidad de la red en cuestión.

No resulta novedoso que en el área de la telefonía móvil se utilicen con frecuencia numerosas abreviaciones y acrónimos. A continuación se presenta un glosario de acrónimos/ términos utilizados en la presente especificación: 3GPP The 3rd Generation Partnership Project (Proyecto de Asociación de 3ra

Generación)

CPICH

Canal Piloto Común

CQI

Indicador de Calidad del Canal

DC

Dual Cell

HSDPA

Acceso Descendente de Paquetes a Alta Velocidad

KPI

Indicadores Clave de Rendimiento

MAC-d

Control de Acceso Medio-dedicado

MIMO

Entrada Múltiple Salida Múltiple

QAM

Modulación de Amplitud en Cuadratura

QPSK

Modulación por Desplazamiento de Fase en Cuadratura

RNC

Controlador de la Red de Radio

SPI

Indicador de Prioridad de Programación

SRNC

Controlador de la Red de Radio de Servicio

TTI

Intervalo de Tiempo de Transmisión

UE

Equipo de Usuario

WCDMA

Acceso Múltiple por División de Código de Banda Ancha

Descripción de la invención

La invención hace referencia a un elemento de red en una red de telecomunicaciones celulares para mejorar el rendimiento de la red según la reivindicación 1, y a un método correspondiente según la reivindicación 9. Las realizaciones preferentes del elemento de red y del método se definen en las reivindicaciones dependientes.

La red incluye al menos un terminal móvil equipado con una pluralidad de receptores y que puede ser utilizado para comunicarse con el elemento de red en un modo MIMO o en un modo Dual Cell. El elemento de red incluye una unidad de toma de decisiones dispuesta para: -determinar, en dependencia de al menos un parámetro de entrada, un modo de funcionamiento de entre los siguientes modos:

-

modo MIMO;

-

modo Dual Cell; -ordenar al terminal móvil que utilice dicho modo determinado.

En una realización preferente uno o más del, al menos un, parámetro de entrada es un parámetro de red. En este caso, el parámetro de entrada puede corresponder, por ejemplo, a los códigos de potencia y HSDPA disponibles a través de las frecuencias portadoras relevantes o a la cantidad de terminales móviles que se comunican con el elemento de red utilizando MIMO, y a la cantidad de terminales móviles que se comunican con el elemento de red utilizando Dual Cell.

En otra realización preferente, uno o más del, al menos un, parámetro de entrada es la indicación de calidad del canal informada por el terminal móvil. El, al menos un, parámetro de entrada también puede ser cualquiera de los siguientes:

-el tipo de caracterización de tráfico de datos PS del usuario, en particular si es a ráfagas o mediante un modo “no a ráfagas”; -la cantidad de usuarios por portadora para un tipo de servicio dado; -la prioridad de QoS, o calidad de servicio, asignada al usuario. Para determinar el modo de funcionamiento del terminal móvil, la unidad de

toma de decisiones está configurada de manera preferente para: -calcular el caudal esperado obtenido con el modo MIMO y el caudal esperado obtenido con el modo Dual Cell, según las frecuencias determinadas correspondientes; -establecer el modo MIMO como el modo de funcionamiento para el terminal móvil cuando el caudal esperado con el modo MIMO sea mayor al caudal esperado con el modo Dual Cell, y establecer el modo Dual Cell como el modo de funcionamiento cuando el caudal esperado con el modo MIMO sea inferior al caudal esperado con el modo Dual Cell. La unidad de toma de decisiones está dispuesta de forma preferente para

establecer el modo de funcionamiento del terminal móvil, y para dar indicaciones al terminal móvil en consecuencia, en al menos una de las siguientes situaciones: en el establecimiento de la llamada o durante la llamada.

Según otro aspecto de la presente invención, se proporciona un método para

operar una red de telecomunicaciones celulares para mejorar el rendimiento de la red. El método consta de: -obtener al menos un parámetro de entrada; -establecer, en dependencia del, al menos un, parámetro de entrada, un modo de funcionamiento para el terminal móvil de entre los siguientes modos:

• modo MIMO;

• modo Dual Cell; -ordenar al terminal móvil que utilice dicho modo determinado. El método puede constar adicionalmente de establecer, utilizando la

información de la categoría HSDPA del terminal móvil, si el terminal móvil puede ser utilizado para comunicarse con el elemento de red en un modo MIMO o en un modo Dual Cell.

El paso de determinación del modo de funcionamiento de un terminal móvil consta preferentemente de:

-

calcular el caudal esperado obtenido con el modo MIMO y el caudal

esperado obtenido con el modo Dual Cell, según las frecuencias determinadas

correspondientes;

-

establecer el modo MIMO como el modo de funcionamiento para el

terminal móvil cuando el caudal esperado con el modo MIMO sea mayor al

caudal esperado con el modo Dual Cell, y establecer el modo Dual Cell como

el modo de funcionamiento cuando el caudal esperado con el modo MIMO

sea inferior al caudal esperado con el modo Dual Cell.

Los pasos de determinar el modo de funcionamiento del terminal móvil y de

dar órdenes al terminal en consecuencia, se llevan a cabo de manera preferente en al menos una de las siguientes situaciones: en el establecimiento de la llamada o durante la llamada.

Breve descripción de los dibujos

A continuación se describen de forma muy breve una serie de dibujos que permiten un mejor entendimiento de la invención y que están expresamente relacionados con una realización de tal invención, los cuales se presentan como ejemplo no limitativo de la misma.

La Figura 1 muestra la disposición de transmisor y receptor requerida para MIMO.

La Figura 2 muestra, a modo de ejemplo, un gráfico de la potencia TX transmitida en la transmisión HS y su desviación estándar, utilizados como parámetros de entrada en la invención.

La Figura 3 ilustra un ejemplo de ganancia MIMO dependiendo del CQI del terminal móvil.

Descripción de una realización preferente de la invención

Cuando un UE es capaz de admitir tanto la tecnología MIMO como la DC, existe la necesidad de decidir cuál es la mejor tecnología a utilizar.

Cuando al menos 2 portadoras están disponibles y una celda admite la activación de MIMO y DC al mismo tiempo, y cuando un usuario entrante con un UE Release 8 que puede admitir tanto MIMO como DC (es decir, no simultáneamente) establece una conexión, existe la necesidad de decidir si la experiencia será optimizada proporcionando MIMO o proporcionando Dual Cell.

Para comparar el rendimiento de MIMO y DC con un UE Release 8, el rendimiento HSDPA con 15 códigos y la modulación 16QAM o 64QAM (cualquiera que sea la modulación disponible en la portadora MIMO para las transmisiones HSDPA) se toma como configuración de referencia de portadora única. La ganancia de rendimiento en términos de caudal de usuario de MIMO (debido a la mayor eficiencia espectral) con respecto a la referencia de portadora única 64QAM es de aproximadamente el 20/30% en condiciones de radio malas a regulares, y de alrededor del 50/60% en buenas condiciones de radio. Estas condiciones de radio, que pueden expresarse en términos de CQI, son enviadas por el UE al Nodo B.

La tecnología DC consta de utilizar 2 portadoras en forma simultánea para un usuario dado, con la capacidad de usar hasta 30 códigos HSDPA (15 códigos por portadora) empleando QPSK, 16QAM o 64QAM. La ganancia de eficiencia del espectro de DC es ligeramente mejor que la del 64QAM debido a las ganancias de programación de la portadora, es decir, por tener la posibilidad de seleccionar de manera TTI la portadora que mejor equilibra las condiciones de radio y la disponibilidad de recursos.

El DC proporciona grandes ventajas en comparación con el caso de portadora única dado que un UE puede recibir un caudal adicional utilizando la capacidad disponible en las frecuencias de las 2 portadoras. Considerando F1 como la primera frecuencia portadora utilizada para los servicios R99 y F2 como la frecuencia portadora utilizada para los servicios HSPA, la ganancia DC es altamente influenciada por la cantidad de carga de F1, por el factor de ráfagas (burstiness) de la carga (variación alta versus variación baja), dado que una carga a ráfagas proporciona numerosos TTI (Intervalos de Tiempo de Transmisión) no usados con mucha potencia disponible para utilizar.

A modo de ejemplo, en la actualidad en casi todas las implementaciones 3G donde se utilizan 2 portadoras, la primera portadora ya está asignada para usar con el tráfico de voz R99, y por lo tanto la carga puede ser tal que los recursos potenciales disponibles para DC en F1 sean más o menos escasos dependiendo de si el sitio considerado es urbano, suburbano o rural. Además, al compartir una frecuencia portadora entre el Release ’99 y los servicios HSPA, la potencia HSPA máxima a veces se limita para no afectar la calidad de la voz y los KPI relacionados, por ejemplo la tasa de llamadas interrumpidas debido a fallos de traspaso después del impacto de la potencia HDSPA sobre CPICH Ec/No según lo percibido por el UE. En esta situación, si la carga de F1 es bastante alta, el caudal adicional estaría limitado.

Un contexto típico en el cual se necesita decidir la selección de MIMO o DC es el siguiente:

•

Frecuencias portadoras N disponibles en la celda.

•

MIMO admitido en una de las frecuencias portadoras.

•

Release ’99 y HSDPA (terminales no MIMO de portadora única) también son admitidos.

Según una realización preferente de la invención, se le asignará MIMO a un UE en una condición específica de radio (CQI) cuando el caudal esperado (THMIMO) sea mayor que el caudal esperado con DC (THDC), lo que puede expresarse como:

THMIMO > THDC (1)

El primer paso es seleccionar las frecuencias portadoras más adecuadas para utilizar con MIMO o con DC:

•

Para MIMO, la frecuencia portadora menos cargada habilitada para MIMO será la más adecuada, la cual se puede denominar FM.

•

Para DC cuando existen más de 2 portadoras, se seleccionarán las 2 frecuencias portadoras menos cargadas que admitan DC. La frecuencia portadora menos cargada será FM; a la otra se le llamará FDC2.

Entonces, el caudal esperado con DC (THDC) puede expresarse como el caudal esperado en FM sin MIMO (TH(FM)NO_MIMO) más el caudal adicional esperado que el UE puede recibir utilizando también FDC2 como parte de DC (ΔTH(FDC2)DC). Entonces, THDC puede expresarse como:

THDC = TH(FM)NO_MIMO+ ΔTH(FDC2)DC (2)

Por lo tanto, al UE se le asignará MIMO cuando el caudal esperado en FM con MIMO (TH(FM)MIMO) sea mayor que THDC como se lo expresó anteriormente:

TH(FM)MIMO > TH(FM)NO_MIMO+ ΔTH(FDC2)DC (3)

El caudal esperado en FM con MIMO TH(FM)MIMO puede expresarse como:

TH(FM)MIMO= caudal esperado en FM sin MIMO*(1 + Ganancia MIMO) (4)

Dado que el caudal esperado en FM sin MIMO puede expresarse como TH(FM)NO_MIMO, y la Ganancia MIMO como GMIMO, la fórmula anterior se expresa como:

TH(FM)MIMO = TH(FM)NO_MIMO ·(1 + GMIMO) (5)

Por lo tanto, es preferible utilizar MIMO en lugar de DC si:

TH(FM)NO_MIMO ·(1 + GMIMO) > TH(FM)NO_MIMO+ ΔTH(FDC2)DC (6)

Cada uno de los elementos arriba mencionados son funciones de CQI y ocupaban Potencia TX en FM por otro tráfico y también por las características del tráfico, que, a través de la implementación del programador, se convertirán en una variación específica de la potencia transmitida.

La condición anterior es evaluada como una función en el CQI experimentada por el UE en FM y FDC2. TH(FM)NO_MIMO (CQI) puede ser modelada como una función de los recursos disponibles para la transmisión HSPA en los Códigos de la celda, es decir la Potencia TX disponible para HS (denominada “Plibre”). Por consiguiente,

TH(FM)MIMO = TasaM�?XHS (CQI, Plibre para HS, código disponible para HS) (7)

donde TasaM�?XHS representa el caudal que se alcanzaría con HSDPA en un nivel dado de CQI, una potencia dada disponible para HSDPA y una cantidad dada de códigos HSDPA disponibles.

En simulaciones se ha observado que la ganancia de Dual Cell con respecto a Portadora Única está relacionada con la posibilidad de que existan recursos libres para la transmisión en FDC2 dado que el programador puede aprovechar cualquier TTI libre o código libre por TTI en FDC2 para transmitir paquetes de un UE DC.

El caudal esperado en una transmisión DC puede expresarse como la cantidad promedio de caudal que puede alcanzarse en ambas portadoras:

THDC = TasaM�?XHS (CQI en FM, Plibre para HS en FM, código disponible para HS en FM) + TasaM�?XHS (CQI en FDC2, Plibre para HS en FDC2, código disponible para HS en FDC2). (8)

Por lo tanto, la condición para seleccionar MIMO antes que DC en el próximo TTI sería:

TasaM�?XHS (CQI en FM, Plibre para HS en FM, código disponible para HS en FM)·(1 + GMIMO(CQI)) > TasaM�?XHS (CQI en FM, Plibre para HS en FM, código disponible para HS en FM) + TasaM�?XHS (CQI en FDC2, Plibre para HS en FDC2, código disponible para HS en FDC2) (9)

Es posible simplificar la fórmula anterior. Mientras que la fórmula de arriba permitiría una elección perfecta en base al TTI, existe la necesidad de sugerir un cálculo que no necesite ejecutarse en cada TTI, y que, basado en la carga promedio y el uso HSDPA en las celdas, sea capaz de predecir las condiciones futuras de la celda y proponer una decisión apropiada para aplicar en el momento de establecer la llamada o, en ocasiones, durante la llamada.

En una primera simplificación de la fórmula, puede suponerse que TasaM�?XHS es directamente proporcional a la cantidad de potencia disponible para HS como así también a la cantidad promedio de códigos disponibles para HSDPA (es decir, quitando los códigos utilizados para el tráfico de Release ‘99 y por la transmisión HSDPA existente). Entonces:

TasaM�?XHS = Alfa(CQI) * (Plibre para HS) * (códigos HS libres/15) (10)

donde Alfa(CQI) es un factor que representa el caudal que se alcanzaría con 15 códigos y la potencia total HSDPA disponible para un CQI dado. Esto puede simularse u obtenerse mediante pruebas experimentales y es posible expresarlo como una función o una tabla de valores de 0 a 30 para abarcar todo el rango de CQI. El CQI es el Indicador de Calidad del Canal y es un parámetro definido en los estándares 3GPP (TS 25.214). Debe notarse que la definición de CQI puede variar según la categoría de UE HSDPA, por lo que Alfa(CQI) será diferente dependiendo de la categoría de UE que se esté evaluando. Existirán entonces diferentes tablas para diferentes categorías de UE.

La fórmula anterior quedaría definida como:

Alfa (CQI en FM) * Plibre para HS (FM) * (promedio de códigos HS libres en FM /15) * (1 + GMIMO (CQi)) > Alfa (CQI en FM) * Plibre para HS (FM) * (promedio de códigos HS libres en FM /15) + Alfa (CQI en FDC2) * Plibre para HS (FDC2) * (promedio de códigos HS libres en FDC2/15) (11)

Por consiguiente:

Alfa (CQI en FM) * Plibre para HS en FM * (promedio de códigos HS libres en FM /15) * GMIMO (CQI FM) > Alfa (CQI en FDC2) * Plibre para HS en FDC2 * (promedio de códigos HS libres en FDC2/15) (12)

En una segunda simplificación de la fórmula, puede suponerse que el CQI promedio en las 2 portadoras será el mismo para el UE, es decir Alfa (CQI en FM) = Alfa (CQI en FDC2).

Por lo tanto, se seleccionará MIMO si:

Plibre para HS en FM * (promedio de códigos HS libres en FM /15) * GMIMO (CQI

FM) > Plibre para HS en FDC2 * (promedio de códigos HS disponibles en FDC2/15)

(13)

Desde un punto de vista práctico, el RNC en el establecimiento de llamada decidirá si el UE utilizará DC o MIMO. Cualquiera de las fórmulas de arriba, o cualquier otra fórmula similar o equivalente, debe ser aplicada por lo tanto basándose en la información disponible en el RNC al momento del establecimiento de la llamada.

Las fórmulas antes mencionadas pueden ejecutarse más tarde durante la llamada después de que se haya transmitido una cantidad de paquetes para poder evaluar mejor las condiciones de radio (por ejemplo, el CQI) y reevaluar la disponibilidad de recursos.

Por consiguiente el procedimiento preferido sería llevar a cabo una primera selección al momento del establecimiento de la llamada basándose en las fórmulas descritas con anterioridad, y después, durante la llamada, evaluar las condiciones y proceder con la reconfiguración si así fuera necesario.

En el momento del establecimiento de la llamada es probable que la información CQI no esté disponible (a menos que se haya utilizado HSPA en el estado cell_FACH), por lo que se puede suponer un nivel CQI basándose en otra información disponible como CPICH Ec/NO, CPICH RSCP, y la Potencia Portadora Transmitida que permite contar con una estimación de las condiciones de radio. Una solución es definir un parámetro de nivel RNC que represente las condiciones de radio estimadas del usuario con, por ejemplo, 3 niveles básicos (mala, media, buena) y utilizar este parámetro como información para las fórmulas asignando un valor CQI a cada nivel de condición de radio (por ejemplo: 15 para mala, 21 para media, 26 para buena). Con esta metodología es posible utilizar este parámetro para deducir la tecnología más eficiente a emplear en el establecimiento de llamada, o deducir el mejor valor para este parámetro basándose en los cálculos actuales disponibles en el establecimiento de llamada.

Otra alternativa en el momento del establecimiento de la llamada es efectuar una selección entre MIMO o DC basada en un parámetro de nivel RNC predeterminado, y entonces llevar a cabo una selección de la tecnología más apropiada en base a las fórmulas expresadas anteriormente después del establecimiento de la llamada.

Para poder realizar una (re)selección de tecnología más apropiada entre MIMO y DC después del establecimiento de llamada, se pueden utilizar dos tipos de activación:

1) Temporizadores: llevan a cabo una reevaluación después de un

determinado tiempo de conexión y/o de manera periódica, como por ejemplo

cada 10 minutos.

2) Disponibilidad de recursos en las frecuencias portadoras: el RNC

monitorea la potencia y los códigos disponibles para HSDPA y decide forzar

una reevaluación. Esto puede implementarse mediante la metodología de

activación por eventos para ahorrar señalización.

La probabilidad de obtener un TTI libre o una cantidad de códigos en Enlace descendente durante la transmisión HSDPA podría calcularse mediante la desviación estándar de la Potencia TX transmitida. La desviación estándar de la potencia transmitida HSDPA (como se muestra en el ejemplo de la Figura 2) junto con la potencia promedio de transmisión podría ser aprovechada en las fórmulas anteriores. Por ejemplo:

PLibre para HS = Mín(Potencia libre promedio + ½ * Desviación estándar de potencia, PotenciaMáxHS) (14)

donde PotenciaMáxHS es la potencia máxima disponible para HS. Esto permite tener en cuenta el factor de ráfagas (burstiness) del tráfico al seleccionar entre DC y MIMO.

La ganancia MIMO (versus la referencia HSPA de portadora única) podría proporcionarse como un valor único establecido mediante un parámetro o una tabla de referencia por CQI. En este caso, la decisión debería tomarse sabiendo que el CQI promedio es en el momento de la evaluación. Tal vez podría establecerse primero con DC o MIMO, y después efectuar una reconfiguración de la tecnología seleccionada. Por ejemplo, es posible aproximar la ganancia MIMO como función del CQI como se representa en la Figura 3.

Existen otros criterios posibles para seleccionar entre MIMO o DC al establecer la llamada o durante la llamada:

o Cantidad de usuarios que están usando actualmente MIMO o DC en el sistema.

o Característica del tráfico de un usuario específico.

La selección entre el funcionamiento con MIMO y el funcionamiento con DC puede basarse en la cantidad usuarios presente en la/s celda(s) en un punto en el tiempo, por ejemplo equilibrando la cantidad de llamadas en DC y la cantidad de llamadas en MIMO. Por ejemplo, en el caso de que existan 4 llamadas en MIMO y 2 llamadas en DC, la próxima será en DC. Ésta es la solución más simple, fácil de implementar y que permite la optimización del rendimiento si se selecciona MIMO, además del equilibrio entre portadoras y una mayor eficiencia de utilización de frecuencias si se selecciona la funcionalidad DC.

La selección entre el funcionamiento con MIMO y el funcionamiento con DC también puede basarse en las características del tráfico del usuario. En una implementación típica 3G de 2 portadoras, donde FDC2 se utiliza principalmente para servicios R99, los beneficios de DC se hacen evidentes cuando la mayoría del tráfico R99 no es voz, porque el tráfico PS (no HSPA) suele ser bastante a ráfagas por naturaleza, es decir, es posible que DC aproveche y utilice los TTI “libres”.

No es suficiente intentar reutilizar las clases QoS existentes para determinar la selección de DC vs. MIMO en el momento del establecimiento de tales conexiones dado que esto no proporcionará el nivel de granularidad necesario durante un punto específico en el tiempo.

A nivel del usuario, para optimizar la capacidad y el rendimiento del usuario, el factor de ráfagas (burstiness) del tráfico de datos del usuario podría categorizarse (continua/por ráfagas) al nivel SRNC monitoreando el control de flujo MAC-d (Control de Acceso Medio-dedicado). Según el factor de actividad calculado para el usuario (periodicidad de la transferencia/solicitud de datos hacia/desde el Nodo B), el SRNC favorecerá el uso de MIMO para el tráfico continuo y el uso de DC para el

5 tráfico a ráfagas.

Por ejemplo, el tráfico de datos continuo puede ser detectado con la cantidad de bytes recibidos durante un margen de tiempo definido: mínimo de bytes acumulativos recibidos (CRB). El valor CRB también será el tamaño mínimo de datos que se desea considerar como tráfico continuo prolongado.

10 Al establecer la llamada, como se menciona anteriormente, se puede utilizar un parámetro para iniciar la llamada de datos como MIMO o como DC por defecto, después de que la categorización del tráfico de datos para el usuario sea actualizada durante la conexión. Tanto el criterio de nivel de celda como el criterio de nivel de usuario pueden

15 utilizarse en el proceso de selección entre MIMO y DC mediante una selección apropiada de umbrales. Por ejemplo, para el tráfico continuo puede utilizarse el algoritmo basado en la carga del nivel de celda, y para el tráfico a ráfagas DC tendría mayor prioridad. Este tráfico a ráfagas es detectado basándose en el factor de actividad. El factor de actividad es el porcentaje del tiempo en el cual el usuario está

20 activo. Si el factor de actividad es muy bajo significa que transmite a ráfagas y en ese caso DC sería más apropiado. La prioridad QoS del usuario también puede ser tenida en cuenta a la hora de decidir por DC o MIMO. Por ejemplo, con un mapeo directo de la prioridad (SPI, es decir Indicador de Prioridad de Programación) en la opción seleccionada, la cual

25 podría combinarse con el algoritmo anterior. La siguiente tabla es un ejemplo:

SPI Elección MIMO / DC

1 Algoritmo de flujo total óptimo 2 Siempre DC … 15 Siempre MIMO Estos criterios pueden ampliarse a fin de abarcar los siguientes puntos: -cuando existen muchos recursos libres en FDC2, la elección MIMO/DC sigue el algoritmo de flujo total óptimo para todos los usuarios. -cuando la cantidad de recursos libres en FDC2 alcanza niveles inferiores a un umbral, entonces sólo los SPI más altos tienen la posibilidad de maximizar el flujo total empleando recursos FDC2 con DC, mientras que todos los demás SPI estarán, por defecto, empleando recursos sólo en FM, utilizando MIMO.

Claims (17)

1. REIVINDICACIONES
2. 1. Un elemento de red en una red de telecomunicaciones celulares para mejorar el rendimiento de la red, donde la red incluye al menos un terminal móvil equipado con una pluralidad de receptores, donde el, al menos un, terminal móvil puede ser utilizado para comunicarse con el elemento de red en un modo MIMO o en un modo Dual Cell, caracterizado porque el elemento de red incluye una unidad de toma de decisiones (1) dispuesta para:

   -

   determinar, en dependencia del, al menos un, parámetro de entrada, un

   modo de funcionamiento entre los siguientes modos: -modo MIMO; -modo Dual Cell;

   -

   ordenar al terminal móvil que utilice dicho modo determinado.

3. 2.

   Un elemento de red según lo reivindicado en la reivindicación 1, en donde uno o más del, al menos un, parámetro de entrada es un parámetro de red.

4. 3.

   Un elemento de red según lo reivindicado en la reivindicación 2, en donde uno o más del, al menos un, parámetro de entrada corresponde a los códigos de potencia y HSDPA disponibles a través de las frecuencias portadoras relevantes.

5. 4.

   Un elemento de red según lo reivindicado en las reivindicaciones 2 a 3, en donde uno o más del, al menos un, parámetro de entrada es la cantidad de terminales móviles que se comunican con el elemento de red utilizando MIMO y la cantidad de terminales móviles que se comunican con el elemento de red utilizando Dual Cell.

6. 5.

   Un elemento de red según lo reivindicado en cualquiera de las reivindicaciones 1-4, en donde uno o más del, al menos un, parámetro de entrada es la indicación de calidad de canal informada por el terminal móvil.

7. 6.

   Un elemento de red según lo reivindicado en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en donde uno o más del, al menos un, parámetro de entrada es alguno de los siguientes:

   -el tipo de caracterización de tráfico de datos PS del usuario, en particular si es a ráfagas o mediante un modo “no a ráfagas”; -la cantidad de usuarios por portadora para un tipo de servicio dado; -la prioridad de QoS, o calidad de servicio, asignada al usuario.

8. 7.

   Un elemento de red según lo reivindicado en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en donde para poder determinar el modo de funcionamiento del terminal móvil, la unidad de toma de decisiones (1) está configurada para:

   calcular el caudal esperado obtenido con el modo MIMO y el caudal esperado obtenido con el modo Dual Cell, según las frecuencias determinadas correspondientes;

   establecer el modo MIMO como el modo de funcionamiento para el terminal móvil cuando el caudal esperado con el modo MIMO sea mayor al caudal esperado con el modo Dual Cell, y establecer el modo Dual Cell como el modo de funcionamiento cuando el caudal esperado con el modo MIMO sea inferior al caudal esperado con el modo Dual Cell.

9. 8.

   Un elemento de red según lo reivindicado en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en donde la unidad de toma de decisiones (1) está dispuesta para determinar el modo de funcionamiento del terminal móvil, y dar indicaciones al terminal móvil en consecuencia, en al menos una de las siguientes situaciones:

   -en el establecimiento de la llamada; -durante la llamada.

10. 9.

    Un método para operar una red de telecomunicaciones celulares a fin de mejorar el rendimiento de la red, donde la red incluye al menos un terminal móvil equipado con una pluralidad de receptores, y donde se puede utilizar el, al menos un, terminal para comunicarse con el elemento de red en un modo MIMO y en un modo Dual Cell, caracterizado porque el método consta de:

    obtener al menos un parámetro de entrada;

    establecer, en dependencia del, al menos un, parámetro de entrada, un modo de funcionamiento para el terminal móvil de entre los siguientes modos:

    -

    modo MIMO;

    -

    modo Dual Cell;

    ordenar al terminal móvil que utilice dicho modo determinado.

11. 10.

    Un método según lo reivindicado en la reivindicación 9, en donde uno o más del, al menos un, parámetro de entrada corresponde a los códigos de potencia y HSDPA disponibles a través de las frecuencias portadoras relevantes.

12. 11.

    Un método según lo reivindicado en cualquiera de las reivindicaciones 9 a 10, que consta adicionalmente de utilizar la información de categoría HSDPA del terminal móvil, ya sea que el terminal móvil pueda ser operado para comunicarse con el elemento de red en un modo MIMO o en un modo Dual Cell.

13. 12.

    Un método según lo reivindicado en la reivindicación 11, en donde uno o más del, al menos un, parámetro de entrada es la indicación de calidad de canal informada por el terminal móvil.

14. 13.

    Un método según lo reivindicado en cualquiera de las reivindicaciones 11 a 12, en donde uno o más del, al menos un, parámetro de entrada es alguno de los siguientes:

    -

    el tipo de caracterización de tráfico de datos PS del usuario, en particular si

    es a ráfagas o mediante un modo “no a ráfagas”; -la cantidad de usuarios por portadora para un tipo de servicio dado; -la prioridad de QoS, o calidad de servicio, asignada al usuario.
15. 14. Un método según lo reivindicado en cualquiera de las reivindicaciones 9 a 13, en donde el paso de establecer el modo de funcionamiento del terminal móvil consta de:

    calcular el caudal esperado obtenido con el modo MIMO y el caudal esperado obtenido con el modo Dual Cell, según las frecuencias determinadas correspondientes;

    establecer el modo MIMO como el modo de funcionamiento para el terminal móvil cuando el caudal esperado con el modo MIMO sea mayor al caudal esperado con el modo Dual Cell, y establecer el modo Dual Cell como el modo de funcionamiento cuando el caudal esperado con el modo MIMO sea inferior al caudal esperado con el modo Dual Cell.
16. 15. Un método según lo reivindicado en cualquiera de las reivindicaciones 9 a 14, en donde los pasos de establecer el modo de funcionamiento para el terminal móvil y dar indicaciones al terminal en consecuencia, son llevados a cabo en al menos una de las siguientes situaciones:

    -en el establecimiento de la llamada; -durante la llamada.

    OFICINA ESPAÑOLA DE PATENTES Y MARCAS

    N.º solicitud: 201030466

    ESPAÑA

    Fecha de presentación de la solicitud: 29.03.2010

    Fecha de prioridad:

    INFORME SOBRE EL ESTADO DE LA TECNICA

    51 Int. Cl. : H04W72/04 (2009.01)

    DOCUMENTOS RELEVANTES

    Categoría

    56 Documentos citados Reivindicaciones afectadas

    Y

    US 2007049218 A1 (GOROKHOV ALEXEI et al.) 01.03.2007, figuras 7,9; párrafos [3,10,11,32,43,62,63,71-73,78,83,84]. 1-15

    Y

    "3rd Generation Partnership Project; Technical Specification Group Radio Access Network; Dual-Cell HSDPA operation; (Release 8)" 3GPP STANDARD; 3GPP TR 25.825, 3RD GENERATION PARTNERSHIP PROJECT (3GPP), MOBILE COMPETENCE CENTRE; 650, route des Lucioles; F-06921 Sophia-Antipolis Cedex; France no. V1.0.0, 1 Mayo 2008, páginas 1-67, XP050369180 Capítulo 1 "Scope"; Capítulo 4.4 "Impact on system operation and procedures"; Capítulo 6.1.2.1 "DC-HSDPA High Level Requirements". 1-15

    Categoría de los documentos citados X: de particular relevancia Y: de particular relevancia combinado con otro/s de la misma categoría A: refleja el estado de la técnica O: referido a divulgación no escrita P: publicado entre la fecha de prioridad y la de presentación de la solicitud E: documento anterior, pero publicado después de la fecha de presentación de la solicitud

    El presente informe ha sido realizado • para todas las reivindicaciones • para las reivindicaciones nº:

    Fecha de realización del informe 16.02.2012

    Examinador B. Pérez García Página 1/5

    INFORME DEL ESTADO DE LA TÉCNICA

    Nº de solicitud: 201030466

    Documentación mínima buscada (sistema de clasificación seguido de los símbolos de clasificación) H04W, H04B, H04L Bases de datos electrónicas consultadas durante la búsqueda (nombre de la base de datos y, si es posible, términos de

    búsqueda utilizados) INVENES, EPODOC, WPI, INSPEC

    Informe del Estado de la Técnica Página 2/5

    OPINIÓN ESCRITA

    Nº de solicitud: 201030466

    Fecha de Realización de la Opinión Escrita: 16.02.2012

    Declaración

    Novedad (Art. 6.1 LP 11/1986)

    Reivindicaciones Reivindicaciones 1-15 SI NO

    Actividad inventiva (Art. 8.1 LP11/1986)

    Reivindicaciones Reivindicaciones 1-15 SI NO

    Se considera que la solicitud cumple con el requisito de aplicación industrial. Este requisito fue evaluado durante la fase de examen formal y técnico de la solicitud (Artículo 31.2 Ley 11/1986).

    Base de la Opinión.-

    La presente opinión se ha realizado sobre la base de la solicitud de patente tal y como se publica.

    Informe del Estado de la Técnica Página 3/5

    OPINIÓN ESCRITA

    Nº de solicitud: 201030466

    1. Documentos considerados.-

    A continuación se relacionan los documentos pertenecientes al estado de la técnica tomados en consideración para la realización de esta opinión.

    Documento

    Número Publicación o Identificación Fecha Publicación

    D01

    US 2007049218 A1 (GOROKHOV ALEXEI et al.) 01.03.2007

    D02

    "3rd Generation Partnership Project; Technical Specification Group Radio Access Network; Dual-Cell HSDPA operation; (Release 8)" 3GPP STANDARD; 3GPP TR 25.825, 3RD GENERATION PARTNERSHIP PROJECT (3GPP), MOBILE COMPETENCE CENTRE 01.05.2008

17. 2. Declaración motivada según los artículos 29.6 y 29.7 del Reglamento de ejecución de la Ley 11/1986, de 20 de marzo, de Patentes sobre la novedad y la actividad inventiva; citas y explicaciones en apoyo de esta declaración

    Se considera D01 el documento del estado de la técnica anterior más próximo al objeto de la invención. Este documento presenta un sistema y método para aumentar el rendimiento de la red de telefonía móvil. Para ello, se definen las preferencias del usuario y/o se determinan las características del canal del usuario, que se asocian con entradas en el codebook y se le asigna al teléfono móvil un modo de transmisión, que puede ser SDMA, MIMO, etc.

    Siguiendo la redacción de la reivindicación 1, el documento D01 describe un elemento de red (104, 902) de telefonía móvil para mejorar el rendimiento de la red, donde la red incluye al menos un terminal móvil (102, 904) con varias antenas de recepción (906, párrafo 83), donde el terminal (102, 904) puede comunicarse con el elemento de red (104, 902) en un modo MIMO o en otros modos de transmisión; caracterizado porque el elemento de red incluye una unidad de toma de decisiones (500, 914), para: -determinar según un parámetro de entrada (preferencias de usuario, características del canal) un modo de funcionamiento entre los modos MIMO u otros (702, 710). -ordenar al móvil que use ese modo de funcionamiento (704, 712 mediante el asignador 922)

    Como puede apreciarse, ambos documentos buscan el mismo objetivo: aumentar el rendimiento de la red, asignando al móvil del usuario un modo de transmisión entre una serie de modos según las capacidades del móvil del usuario. La diferencia radica en que en la primera reivindicación se especifica que se selecciona entre MIMO y Dual Cell, mientras que en D01 se realiza la elección entre MIMO, SDMA u otros modos, pero no aparece el modo Dual Cell.

    No obstante, el documento D02 describe la especificación técnica de la red de acceso radio, para el funcionamiento de Dual Cell HSDPA (Technical Specification Group Radio Access Network; Dual-Cell HSDPA operation; 3GPP Release 8). Este estándar detalla que los equipos de usuario pueden monitorizar las portadoras del sistema Dual Cell e informar cuando se produzcan eventos en las portadoras y que puede haber equipos de usuario que trabajen con capacidades MIMO y Dual Cell, aunque la activación de un modo de transmisión implique que el otro modo se desactive. Es decir, se elige entre un modo u otro.

    A partir de las características de ambos documentos, se considera que no tiene actividad inventiva para un experto en la materia, emplear un sistema como el descrito en D01 y con un dispositivo móvil como el mostrado en D02, tal que se asigne como modos de transmisión MIMO o Dual Cell. Por tanto, la primera reivindicación no cumple el requisito de actividad inventiva, según el Art. 8 de la Ley 11/1986.

    La segunda reivindicación añade que el parámetro de entrada para asignar el modo de funcionamiento es un parámetro de la red. Las reivindicaciones 3-6 establecen los tipos de parámetros de la red: códigos de potencia y HSDPA disponibles a través de frecuencias portadoras relevantes (R3), cantidad de móviles que se comunican en cada modo (R4), calidad del canal (R5), tráfico del usuario a ráfagas y no ráfagas, cantidad de usuarios por portadora para un servicio, prioridad de QoS o la QoS asignada al usuario (R6).

    Estas reivindicaciones tampoco tienen actividad inventiva ya que en D01 se establece que el criterio para asignar el modo de funcionamiento pueden ser las características del canal del usuario, tales como CQI (indicador de calidad del canal), offset de potencia, fuerza de las señales u otra información de interferencias. Todas estas medidas son parámetros de red y el hecho de utilizar un parámetro de red u otro para determinar qué modo de funcionamiento asignar no se considera que suponga un esfuerzo inventivo para un experto en la materia; estas reivindicaciones tampoco tienen actividad inventiva.

    Informe del Estado de la Técnica Página 4/5

    OPINIÓN ESCRITA

    Nº de solicitud: 201030466

    La séptima reivindicación establece que la unidad de decisión se configura para calcular el caudal esperado con MIMO, el esperado con Dual Cell y para asignar como modo de funcionamiento aquel que tenga mayor caudal esperado. A partir de las mediciones de los parámetros de red que determinan el modo de funcionamiento, se considera que el hecho de decidir dicho modo según el caudal esperado no contribuye al resultado técnico de la invención. Carece de actividad inventiva.

    Igualmente, la octava reivindicación detalla que el modo de funcionamiento del móvil se indica en el establecimiento de la llamada o durante la misma. No se ha indicado ningún efecto técnico diferenciador por el hecho de indicar el modo de funcionamiento en un momento u otro y por tanto, no se considera que contribuya al resultado técnico de la invención.

    Las reivindicaciones 9 -15 describen el método que desarrolla el sistema de las reivindicaciones anteriores para conseguir su objetivo. Análogamente al razonamiento anterior, se considera que dichas reivindicaciones carecen de actividad inventiva por la combinación de D01 y D02.

    En resumen, las reivindicaciones 1-15 no cumplen el requisito de actividad inventiva según el Art. 8 de la Ley Española de Patentes.

    Informe del Estado de la Técnica Página 5/5