ES2858302T3 - Red de acceso por radio distribuida con Fronthaul adaptativa - Google Patents

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Abstract

Un sistema de comunicación por radiofrecuencia para facilitar la comunicación entre un terminal inalámbrico y una red central, el sistema que comprende: una unidad de radio remota, RRU, acoplada a al menos una antena para comunicarse con el terminal inalámbrico, la RRU (230) que comprende circuitos electrónicos para realizar al menos una primera porción de un protocolo de capa física de una red de acceso por radio, RAN, para la comunicación entre el terminal inalámbrico y la red central; y una unidad de banda base, BBU, acoplada a la red central y configurada para realizar al menos un protocolo de capa de enlace de datos de la RAN (200); y un enlace de fronthaul acoplado a la BBU (260) y la RRU (230) y que utiliza un protocolo de fronthaul adaptativo para la comunicación entre la BBU (260) y la RRU (230), en donde la BBU (260) se configura además para: determinar una latencia para el enlace de fronthaul; y omitir al menos una función del protocolo de la capa de enlace de datos en base a la latencia determinada y un requisito de tiempo de respuesta del protocolo RAN; en donde el protocolo de fronthaul adaptativo: se adapta a los cambios en el enlace de fronthaul, una señal de radio recibida por la RRU (230), o una carga desde el terminal inalámbrico acoplado a la RRU; y utiliza un protocolo basado en paquetes con entrega de paquetes no garantizada.

Description

DESCRIPCIÓN
Red de acceso por radio distribuida con Fronthaul adaptativa
Referencia cruzada a las solicitudes relacionadas
La presente solicitud reivindica la prioridad de la Solicitud de Patente Provisional de Estados Unidos Núm. 62/131,337, titulada Methods for Radio-as-a-Service, presentada el 11 de marzo de 2015.
Antecedentes
Campo técnico
El presente tema se refiere a la comunicación inalámbrica. Más específicamente, el presente tema se refiere a una red de acceso por radio (RAN) que usa un protocolo de fronthaul adaptativo.
Técnica anterior
Una red de acceso por radio (RAN) proporciona acceso a una red central para un terminal inalámbrico, tal como un teléfono inteligente. Las RAN han progresado a través de varias generaciones diferentes de tecnología y, a veces, se las denomina "número de generación", como redes 3G o 4G. Un ejemplo de RAN 2G es la Red de acceso por radio GSM (Sistema global para comunicaciones móviles) (GRAN), por ejemplo, las RAN 3G incluyen la Red de acceso por radio EDGE GSM (GERAN) y el Sistema universal de telecomunicaciones móviles (UMTS). Un ejemplo de red 4G es la de Evolución a largo plazo avanzada (LTE-A), que también se conoce como la Red de acceso por radio terrestre universal evolucionada (E-UTRAN) y también puede denominarse simplemente como "LTE" en la presente descripción. Cada RAN se comunica con terminales inalámbricos mediante protocolos de comunicación de radiofrecuencia definidos por la RAN en frecuencias admitidas por la RAN y con licencia de una compañía de comunicaciones o portadora en particular. Las frecuencias se modulan mediante el uso de una variedad de técnicas, en dependencia de la RAN, para transportar información digital que puede usarse para transmisión de voz y/o transferencia de datos.
Cada RAN puede definir su propia estructura de software, pero muchas generalmente se ajustan al modelo de interconexión de sistemas abiertos (OSI) de 7 capas. Las siete capas incluyen una capa más baja, la capa 1, que comúnmente se conoce como la capa física o PHY, que describe la transmisión y recepción de flujos de bits sin procesar a través de un medio físico. La siguiente capa, la capa 2, se conoce como la capa de enlace de datos, pero a menudo se la conoce por el nombre de un protocolo que reside en esa capa, tal como el protocolo de acceso al medio (MAC) o el protocolo punto a punto (p Pp ), que permiten la transmisión de tramas de datos entre dos nodos conectados por una capa física. La tercera capa, conocida como la capa de red, administra una red de múltiples nodos y maneja cuestiones como el direccionamiento, para enviar paquetes de datos entre nodos. El protocolo de Internet (IP) es un protocolo de capa de red de uso común. La siguiente capa, la capa 4, se conoce como la capa de transporte. Los protocolos de transporte comunes incluyen el protocolo de control de transmisión (TCP) y el protocolo de datagramas de usuario (UDP). Los protocolos de transporte gestionan la transmisión de segmentos de datos entre nodos de la red. La capa 5, la capa de sesión, administra las sesiones de comunicación, la capa 6, la capa de presentación, traduce los datos entre un servicio de red y una aplicación, y la capa superior, la capa 7 o la capa de aplicación, proporciona interfaces de programación de aplicaciones (API) de alto nivel para servicios relacionados con la red.
Se proporcionan más detalles de una E-UTRAN como ejemplo. Las especificaciones para la E-UTRAN son desarrolladas y publicadas por el Proyecto de Asociación de 3ra Generación (3GPP). Las especificaciones relacionadas con la E-UTRAN se conocen como especificaciones de la serie 36 y están disponibles para su descarga desde el sitio web de 3GPP en http://www.3gpp.org/DynaReport/36- series.htm. Varias de las especificaciones incluyen información útil para comprender esta descripción, que incluye: “LTE; Acceso por radio terrestre universal evolucionado (E-UTRA); capa física lTe ; Descripción general”, 3GPP TS 36.201 versión 12.1.0 lanzada el 12, 2015-02; “LTE; Acceso por radio terrestre universal evolucionado (E-UTRA); Canales físicos y modulación”, 3GPP TS 36.211 versión 12.4.0 lanzada el 12, 2015-02; “LTE; Acceso por radio terrestre universal evolucionado (E-UTRA) y Red de acceso por radio terrestre universal evolucionado (E-UTRAN); Descripción general; Etapa 2”, 3GPP TS 36.300 versión 12.4.0 lanzada el 12, 2015-02; y “LTE; Acceso por radio terrestre universal evolucionado (E-UTRA); Especificación del protocolo de Control de acceso a medios (MAC)”, 3GPP TS 36.321 versión 12.4.0 lanzada el 12, 2015-02.
En una E-UTRAN, una estación base se conoce como un nodo B mejorado (eNB) y un terminal inalámbrico se conoce como equipo de usuario (UE). Un eNB puede administrar una o más celdas, también llamadas sectores, y es responsable de la transmisión y recepción de señales inalámbricas, así como de la interfaz con la red central, conocida como núcleo de paquete evolucionado (EPC). Proporciona conectividad, es decir, transferencia de datos confiable (siempre que sea posible) y rutas de control a los UE en su área de cobertura. Un eNB se comunica con un UE mediante el uso de un par de frecuencias portadoras, una para enlace ascendente (UL) y una para enlace descendente (DL), si usa Dúplex por división de frecuencia (FDD), o mediante el uso de una sola frecuencia portadora para UL y DL si usa Dúplex por división de tiempo (TDD). El DL usa la modulación de Acceso múltiple por división de frecuencia ortogonal (o Fd m A) de la portadora, y el UL usa el Acceso múltiple por división de frecuencia de portadora única (SC-FDMA), que también se conoce como OFDMA linealmente precodificado (LP-OFDMA). Si bien los dos esquemas de modulación son diferentes, comparten muchas cualidades similares, y el término "OFDM" puede usarse generalmente en la presente descripción para describir cualquiera de los esquemas.
En una implementación tradicional, los eNB son entidades lógicas separadas, conectadas a la misma red central a través de la interfaz S1, que pueden transmitirse a través de una conexión de retorno por cable o inalámbrica. Se puede usar una interfaz X2 opcional para conectar directamente los eNB vecinos. Durante una llamada, puede entregarse un UE a los eNB vecinos, en dependencia de las condiciones de radio y la carga de tráfico. Los traspasos implican, entre otras cosas, una transferencia del "contexto" del UE que se entrega, desde un eNB de origen a un eNB de destino. Dicha transferencia puede ocurrir a través de la interfaz S1 o a través de la interfaz X2, si está disponible. Las funciones del eNB pueden clasificarse ampliamente como funciones de radiofrecuencia (RF) que tratan con señales de radiofrecuencia y operaciones de banda base (BB) que tratan con datos digitales.
Los eNB implementan varias funciones que juntas pueden clasificarse como operaciones de banda base (BB). Las operaciones de banda base incluyen las funciones de capa física (PHY), las funciones de la capa de Control de acceso al medio (MAC), las funciones de la capa de Control de enlace de radio (RLC), las funciones de la capa de Protocolo de convergencia de paquetes de datos (PDCP) y las funciones de la capa de Control de recursos de radio (RRC).
Las funciones de la capa física (PHY) incluyen, entre otras, la transmisión de canales físicos de enlace descendente, como el Canal de control de enlace descendente físico (PDCCH), el Canal compartido de enlace descendente físico (PDSCH) y la Señal de referencia específica de celda (CRS). Las funciones de la capa PHY también incluyen la recepción de canales de capa física de enlace ascendente, como el Canal compartido de enlace ascendente físico (PUSCH), el Canal de control de enlace ascendente físico (PUCCH), el Canal de acceso aleatorio físico (PRACH) y la Señal de referencia de sondeo (SRS). La capa PHY también maneja la sincronización, mediciones de condiciones de radio y otras funciones diversas.
Las funciones de la capa de Control de acceso al medio (MAC) incluyen programación, mapeo de canales de transporte a canales lógicos, mantenimiento de la alineación de tiempo del enlace ascendente, operación de solicitud de repetición automática híbrida (HARQ) y recepción discontinua (DRX). Las funciones de la Capa de control de enlace de radio (RLC) incluyen la concatenación, segmentación, reensamblaje, reordenación y corrección de errores (a través de ARQ). Las funciones de la capa del Protocolo de convergencia de paquetes de datos (PDCP) incluyen la entrega en secuencia de unidades de datos, compresión de encabezados, eliminación de duplicados, cifrado y descifrado, y protección y verificación de integridad. Las funciones de la capa de Control de recursos de radio (r Rc ) incluyen la transmisión de información del sistema, el control de conexión, la movilidad y la configuración y control de medición.
En una implementación tradicional, todas las funciones del eNB se llevan a cabo mediante dispositivos de hardware especializados, equipos de telecomunicaciones dedicados, centros de datos y similares. En estos sistemas tradicionales, todo el eNB se encuentra en una ubicación, lo que permite que el eNB se gestione como una sola unidad. En otra implementación, uno o más eNB se gestionan por el mismo dispositivo de hardware o dispositivos ubicados juntos y las antenas de transmisión y recepción correspondientes a los eNB se distribuyen en una región potencialmente grande. En tal implementación, el grupo de antenas ubicadas juntas puede denominarse Cabezales de radio remotos (RRH), y una interfaz especial conecta el dispositivo de procesamiento con los RRH que administra. Un RRH también puede denominarse como una Unidad de radio remota (RRU) y los términos se usan indistintamente en la presente descripción.
En una implementación, que puede denominarse como una RAN distribuida o Cloud-RAN, un RRH tiene como objetivo tener un factor de forma más pequeño, menor consumo de energía y menores gastos operativos. Para cumplir con este objetivo, el RRH implementa un conjunto mínimo de funciones. En tales implementaciones, el RRH solo puede incluir funciones de radiofrecuencia (RF) como amplificación, filtrado, conversión de frecuencia ascendente y descendente, conversiones de digital a analógico y de analógico a digital, y similares, y el procesamiento de banda base se realiza aún mediante equipos dedicados, que no pueden colocarse con el RRH
Un diagrama de bloques de una RAN distribuida tradicional 100 se muestra en la Figura 1. La RAN 100 incluye una oficina central 102 con una o más unidades de banda base (BBU) 160 que incluyen toda la funcionalidad para la capa PHY y la capa MAC del protocolo RAN. La RAN 100 también incluye múltiples RRU 130 que incluyen funcionalidad de r F y cada una se acopla a una o más antenas 131 para comunicarse con dispositivos UE, tales como teléfonos inteligentes. La interfaz entre una BBU 160 y un RRH 130 se conoce como un enlace de fronthaul 135. Un enlace de fronthaul tradicional 135 puede utilizar un enlace físico por cable, óptico o de radiofrecuencia, pero el enlace fronthaul tradicional es síncrono, de baja fluctuación y generalmente de punto a punto. El enlace de fronthaul 135 puede denominarse como que es de "grado de fibra", lo que indica que es de alta velocidad y baja latencia con una fluctuación mínima. En algunos casos, el enlace de fronthaul 135 usa un protocolo propietario, pero en muchas implementaciones, se usa un protocolo estandarizado, como la Interfaz de radio pública común (CPRI) o la Iniciativa de arquitectura de estación base abierta (OBSAI). Una oficina central 102 puede alojar múltiples BBU 160, que a su vez pueden controlar múltiples RRU 130. Las BBU 160 de la oficina central 102 se acoplan a la red central, o EPC 199, mediante un enlace de retorno 190, que puede utilizar tecnología de red estándar y es mucho más tolerante a los problemas de latencia y fluctuación que el enlace de fronthaul 135.
Un problema clave con una arquitectura de RAN distribuida 100 es la latencia. Las diferentes funciones en la pila de banda base pueden tener diferentes requisitos de latencia de extremo a extremo. Como ejemplo, la HARQ, implementada en la capa MAC, requiere un retardo de extremo a extremo de menos de 4 ms en una implementación LTE FDD (dúplex por división de frecuencia). Esto significa que desde el momento en que un UE transmite un paquete de datos a través del canal PUSCH, hay un tiempo máximo, establecido por la especificación, para que el eNB proporcione una respuesta HARQ correspondiente, por ejemplo, un no reconocimiento (NACK) al UE. La latencia general para realizar una función específica de la pila de banda base, por ejemplo, el procesamiento HARQ de enlace descendente (DL), incluye el tiempo empleado por el UE para realizar la función, el retardo de propagación bidireccional sobre el medio inalámbrico y cualquier retardo de propagación y procesamiento sobre el enlace de fronthaul 135 que conecta las antenas y la BBU 160.
Si la latencia general para realizar una función específica no satisface las restricciones específicas impuestas por el estándar para la función, el sistema puede fallar y la comunicación entre un eNB y un UE no puede mantenerse. Por lo tanto, las restricciones de latencia deben satisfacerse en todas las condiciones operativas. Esto requiere restricciones estrictas, en tiempo real, en el procesamiento de funciones específicas con restricciones de latencia o funciones que tienen un impacto en la línea de tiempo general del sistema. Además, los retardos en la propagación del fronthaul desde las antenas 131 a las BBU 160 también deben tenerse en cuenta dentro de la restricción de latencia general. Para minimizar la latencia adicional introducida por el intercambio de datos entre las BBU 160 y las RRU 130, tradicionalmente se usa un fronthaul de grado de fibra.
El documento US 2012/250740 se refiere a un método y aparato que proporciona compresión de señal OFDM para la transferencia a través de enlaces de datos en serie en un Sistema transceptor base (BTS) de una red de comunicación inalámbrica. Para el enlace ascendente, una unidad de RF del BTS aplica la eliminación del prefijo cíclico OFDM y la transformación de frecuencia OFDM de las muestras de la señal de banda base seguido de la compresión en el dominio de la frecuencia de las muestras de la señal de banda base, resultantes de la conversión analógica a digital de las señales analógicas recibidas seguido de la conversión descendente digital que forma los coeficientes comprimidos. Después de la transferencia a través del enlace de datos en serie, el procesador de banda base aplica la descompresión en el dominio de la frecuencia a los coeficientes comprimidos antes del procesamiento adicional de la señal. Para el enlace descendente, la unidad de RF realiza la descompresión en el dominio de la frecuencia de los coeficientes comprimidos y aplica la transformación de frecuencia inversa OFDM de los coeficientes descomprimidos y la inserción del prefijo cíclico OFDM antes de la conversión ascendente digital y la conversión digital a analógica, generando la señal analógica para su transmisión a través de la antena.
El documento de Niu Huaning y otros titulado “RAN architecture options and performance for 5G network evolution” analiza varias opciones de diseño de arquitectura RAN, desde la Cloud-RAN completamente centralizada hasta la nube periférica completamente distribuida, como candidatos para la evolución de la red 5G. El rendimiento a nivel del sistema se evalúa para cada opción de arquitectura. Los detalles de publicación del documento son los siguientes: Taller de conferencias sobre redes y comunicaciones inalámbricas IEEe 2014 (WCNCW), IEEE, 6 de abril de 2014, páginas 294-298, XP032668353.
El documento US 2012/207206 se refiere a un método para comprimir una señal digital que incluye reducir las redundancias en la señal digital, escalar un bloque de muestras de salida desde la etapa de reducción por un factor de escala y cuantificar las muestras escaladas para producir muestras comprimidas. La señal digital que se comprime puede ser una señal de radiofrecuencia digital.
Breve descripción de las figuras
El alcance de la invención se define por las reivindicaciones adjuntas. Se definen modalidades adicionales en las reivindicaciones dependientes. Las modalidades que no caen dentro del alcance del conjunto de reivindicaciones adjuntas deben interpretarse como modalidades de ejemplo o información de antecedentes, útiles solo para comprender la invención.
Los dibujos adjuntos, que se incorporan y constituyen parte de la especificación, ilustran varias modalidades. Junto con la descripción general, los dibujos sirven para explicar varios principios. En los dibujos:
La Figura 1 es un diagrama de bloques de una red de acceso por radio distribuida tradicional (RAN);
La Figura 2 es un diagrama de bloques de una modalidad de una red de acceso por radio distribuida (RAN);
La Figura 3 es un diagrama de bloques de una modalidad alternativa de una RAN distribuida;
La Figura 4 muestra un diagrama de flujo de datos de una modalidad para una estructura jerárquica para una RAN;
La Figura 5 muestra un diagrama de flujo de datos para una modalidad para recibir datos PUSCH en un eNB de una red E-UTRA;
La Figura 6 muestra un diagrama de flujo de datos para una modalidad para transmitir datos PDSCH desde un eNB de una red E-UTRA;
La Figura 7 es un diagrama de bloques detallado de una modalidad de una RAN distribuida;
La Figura 8 es un diagrama de bloques de una modalidad de circuitos de compresión adaptativa en una RRU; La Figura 9 es un diagrama de bloques de una modalidad de una RRU;
La Figura 10 es un diagrama de bloques de una modalidad alternativa de una RRU;
La Figura 11 es un diagrama que muestra las interacciones BBU/RRU mediante el uso de un protocolo de fronthaul adaptativo;
La Figura 12 es un diagrama de bloques de una modalidad de una BBU;
La Figura 13 es un diagrama que muestra las relaciones de tiempo de las subtramas de la RAN en la BBU y en la señal de RF en una modalidad de una RAN distribuida;
La Figura 14 muestra un diagrama de flujo para una modalidad para facilitar la comunicación entre un terminal inalámbrico y una BBU en una RAN distribuida;
La Figura 15 muestra un diagrama de flujo para una modalidad para comprimir de forma adaptativa información de fronthaul de enlace ascendente en una RRU;
La Figura 16 muestra un diagrama de flujo para una modalidad para facilitar la comunicación entre una BBU y un terminal inalámbrico en una RAN distribuida;
La Figura 17 muestra un diagrama de flujo para una modalidad para facilitar la comunicación entre una RRU y una red central en una RAN distribuida;
La Figura 18 muestra un diagrama de flujo para una modalidad para facilitar la comunicación entre una red central y una RRU en una RAN distribuida;
La Figura 19 muestra un diagrama de flujo para una modalidad para gestionar la latencia de fronthaul en una RAN distribuida;
La Figura 20 muestra un diagrama de flujo para una modalidad para gestionar una RAN distribuida basada en la calidad del enlace de fronthaul;
La Figura 21 es un diagrama que muestra diferentes opciones de particionamiento posibles para modalidades de una RAN distribuida;
La Figura 22 muestra un gráfico del uso del ancho de banda de fronthaul para una RAN distribuida tradicional en comparación con una modalidad de una RAN distribuida;
La Figura 23 es un diagrama de bloques de una modalidad de una RAN distribuida que usa una capa de orquestación;
La Figura 24 es un diagrama que muestra la sincronización de la portadora basada en una señal de enlace descendente;
La Figura 25 es un diagrama que muestra la sincronización de la portadora basada en una señal de enlace ascendente;
La Figura 26 es un diagrama que muestra la sincronización de la portadora basada en una señal de enlace descendente con compensación del retardo de propagación;
La Figura 27 es un diagrama que muestra la sincronización de la portadora basada en una señal de enlace ascendente con compensación del retardo de propagación;
La Figura 28 es un diagrama de flujo de datos de un receptor multibanco con compensación Doppler específica del UE; y
La Figura 29 es un diagrama de flujo de datos de un receptor multibanco con compensación predefinida.
Descripción detallada
En la siguiente descripción detallada, se exponen numerosos detalles específicos a modo de ejemplos con el fin de proporcionar una comprensión completa de las enseñanzas relevantes. Sin embargo, será evidente para los expertos en la técnica que las presentes enseñanzas pueden practicarse sin tales detalles. En otros casos, se han descrito métodos, procedimientos y componentes bien conocidos a un nivel relativamente alto, sin detalles, para evitar oscurecer innecesariamente aspectos de los presentes conceptos. Se usan varios términos y frases descriptivos para describir las diversas modalidades de esta descripción. Estos términos y frases descriptivos se usan para transmitir un significado generalmente acordado a los expertos en la técnica, a menos que se proporcione una definición diferente en esta descripción.
Ahora se hace referencia en detalle a los ejemplos ilustrados en los dibujos adjuntos y discutidos a continuación.
La Figura 2 es un diagrama de bloques de una modalidad de una red de área de radio distribuida (RAN) 200. La RAN 200 representa un sistema de comunicación por radiofrecuencia para facilitar la comunicación entre un terminal inalámbrico y una red central 299. La RAN 200 puede ser cualquier tipo de RAN, pero en al menos algunas modalidades, la RAN 200 es una Red de acceso por radio terrestre universal evolucionada (E-UTRAN), y la red central 299 incluye un Núcleo de paquete evolucionado (EPC). Si bien un sistema E-UTRAN se usa como ejemplo en este documento, los principios, sistemas, aparatos y métodos descritos en la presente descripción pueden aplicarse por un experto a diferentes redes de acceso por radio, que incluyen las redes heredadas como el Sistema universal de telecomunicaciones móviles (UMTS), otras redes contemporáneas como la Interoperabilidad mundial para acceso por microondas (WiMAX) y las redes futuras.
La RAN 200 incluye una unidad de radio remota (RRU) 230 acoplada a al menos una antena 231 para comunicarse con el terminal inalámbrico. En dependencia del sistema, se puede incluir cualquier número de RRU, tal como las tres RRU 230 mostradas en la Figura 2. Las múltiples RRU 230 pueden distribuirse geográficamente y puede haber múltiples RRU 230 en una única ubicación. Una sola RRU 230 puede acoplarse a cualquier número de antenas, aunque muchas instalaciones acoplan dos antenas a cada RRU 230. Una RRU 230 incluye circuitos electrónicos para realizar al menos una primera porción de un protocolo de primer nivel de la RAN 200 para la comunicación entre el terminal inalámbrico y la red central 299.
La RAN 200 también incluye una unidad de banda base (BBU) 260 acoplada a la red central 290 y se configura para realizar al menos un protocolo de segundo nivel de la RAN 200. En algunas modalidades, la BBU 260 también realiza una segunda porción de un protocolo de primer nivel de la RAN 200. En dependencia del sistema, se puede incluir cualquier número de BBU 260, tal como las dos BBU 260 mostradas en la Figura 2. Las múltiples BBU 260 pueden distribuirse geográficamente y puede haber múltiples BBU 260 en una única ubicación, tal como las dos BBU 260 mostradas en el centro de datos 202. Las BBU 260 se acoplan a la red central 299 mediante el uso de un enlace de retorno 290. El enlace de retorno 290 puede ser cualquier tipo de enlace de comunicación, tal como una interfaz S1 en una E-UTRAN, o una red basada en paquetes de protocolo de Internet (IP), en dependencia de la modalidad.
La RAN 200 también incluye un enlace de fronthaul 235 acoplado a la BBU 260 y la RRU 230 y que utiliza un protocolo de fronthaul adaptativo para la comunicación entre la BBU 260 y la RRU 230. En algunas modalidades, el enlace de fronthaul 235 incluye un enlace de comunicación no determinista, donde al menos uno de entre una latencia, un arbitraje, un ancho de banda, una fluctuación, un pedido de paquetes, una entrega de paquetes o alguna otra característica del enlace de comunicación, no puede determinarse con certeza por adelantado. En algunas modalidades, el enlace de fronthaul 235 tiene una latencia de ida y vuelta variable con un máximo que es mayor que un requisito de tiempo de respuesta para al menos un tipo de mensaje enviado por el terminal inalámbrico y procesado por el protocolo de segundo nivel de la RAN 200. En al menos una modalidad, el enlace de fronthaul 235 exhibe una fluctuación superior al requisito de fluctuación máximo de la RAN 200, y en algunas modalidades, el enlace de fronthaul 235 tiene un rendimiento variable con un rendimiento mínimo menor que el rendimiento máximo del terminal inalámbrico. Muchas modalidades utilizan un enlace de fronthaul 235 que incluye una red Ethernet. En algunas modalidades, el protocolo de fronthaul adaptativo comprende un protocolo basado en paquetes con entrega de paquetes en orden no garantizada y/o entrega de paquetes no garantizada, y puede utilizar un protocolo de Internet (IP).
En la modalidad mostrada, al menos una BBU 260 y al menos una RRU 230 se conectan a través de un canal de transporte lógico que puede transportarse a través de un medio físico compartido, el enlace de fronthaul 235. Por ejemplo, un protocolo basado en la detección de colisiones o en la prevención de colisiones, como Ethernet, puede usarse para multiplexar múltiples canales de transporte a través del medio compartido. En una modalidad de este tipo, el coste reducido del enlace de fronthaul 235 puede reducir significativamente el gasto de capital global.
El enlace de fronthaul 235 puede incluir múltiples redes y/o enlaces de comunicación acoplados con dispositivos de red activos, tales como puentes, enrutadores, conmutadores y similares. En algunas instalaciones, el enlace de fronthaul 235 puede incluir un enlace, tal como un enlace de red óptica síncrona (SONET), desde una o más BBU 260 a un dispositivo de red activo remoto, que luego proporciona enlaces locales dedicados a dos o más RRU 230, tales como los enlaces Ethernet 1000Base-T. En esta configuración, el enlace desde el dispositivo de red activo a la BBU 260 es compartido por múltiples RRU. En dependencia de la configuración de la red local de las RRU, porciones adicionales del enlace de fronthaul 235, que se refieren a la ruta de comunicación completa entre una BBU 260 y una RRU 230 también pueden ser compartidas por múltiples RRU y/o múltiples BBU. Por lo tanto, en algunas instalaciones, dos o más unidades de radio remotas 230, cada una acoplada a al menos una antena 231 respectiva, pueden compartir al menos una porción del enlace de fronthaul 235 para comunicarse con la BBU 360. Adicionalmente, en algunas instalaciones dos o más unidades de banda base 260 comparten al menos una porción del enlace de fronthaul 235 para comunicarse con la RRU 230.
Las BBU 260 pueden tener acceso a la red central 299 mediante el uso de un enlace de retorno 290 que puede incluir Internet o una red dedicada de conmutación de etiquetas IP/multiprotocolo (MPLS), a través de un nodo de puerta de enlace adecuado, o directamente. Además, algunas de las BBU 260 pueden ubicarse remotamente en la "nube", es decir, los canales de transporte de datos y control pueden establecerse entre al menos una BBU remota 260 y al menos una RRU 230, y dicho conducto puede enrutarse a través de múltiples medios físicos diferentes, y puede procesarse por múltiples nodos de red intermedios, tales como enrutadores, conmutadores y similares.
Los nodos de red adicionales requeridos por la red para funcionar correctamente, tales como los bloques que pertenecen a la red EPC, la unidad de gestión de movilidad (MME), el servidor de abonado doméstico (HSS) y similares, también pueden ubicarse de forma remota y accesibles a través de canales de transporte transmitidos por la red central 299. En una implementación, al menos uno de tales nodos de red puede estar coubicado con al menos una BBU 260.
En algunas modalidades, puede considerarse una estructura jerárquica, que consta de múltiples niveles caracterizados por diferentes latencias a los puntos finales (RRU) y que se ocupa de diferentes funciones del estrato de acceso (AS) o del estrato de no acceso (NAS).
En un ejemplo de la estructura jerárquica, al menos una RRU puede conectarse, a través de un medio dedicado o compartido, a una BBU cercana que se ocupa de algunas de las funciones PHY, funciones MAC y funciones de la capa superior, o un subconjunto de las mismas. Al menos una de las BBU puede conectarse, a través de un medio dedicado o compartido, a una BBU de “nivel regional” que se encarga de otras/diferentes funciones del AS o del NAS. La unidad de procesamiento de nivel regional puede conectarse a través de un canal de transporte transmitido por un medio dedicado o compartido a BBU adicionales, o puede tener acceso directo a la red central.
Las diversas conexiones fronthaul y de retorno en diferentes niveles pueden tener diferentes características en términos de rendimiento, latencia, confiabilidad, calidad de servicio y similares. Por ejemplo, un fronthaul (que conecta las RRU a BBU cercanas) puede basarse en un retorno de grado de fibra dedicado, mientras que la conexión de las BBU a la red central puede transmitirse a través de un medio compartido mediante el uso del protocolo de Internet (IP).
Las modalidades descritas aquí utilizan un protocolo de fronthaul adaptativo para la comunicación entre la RRU y la BBU. Un protocolo de fronthaul adaptativo proporciona mecanismos para que la BBU y/o RRU reaccionen a los cambios en el entorno, como el fronthaul, la señal de radio, las cargas de los terminales móviles acoplados a las RRU u otras características del sistema, para proporcionar una adaptación elegante a los cambios en lugar de perder la conexión entre la BBU y la RRU si las nuevas condiciones no pueden soportar los parámetros anteriores de la conexión. Por lo tanto, el protocolo de fronthaul adaptativo tiene disposiciones para adaptarse a las condiciones del enlace de fronthaul y la red de radio al cambiar la forma en que se comunican los datos a través del enlace de fronthaul. Las características de un protocolo de fronthaul adaptativo pueden incluir, pero no se limitan a, adaptar una compresión de la información de enlace ascendente de fronthaul y/o información de enlace descendente de fronthaul, adaptar una cantidad de pérdida de datos provocada por la compresión, cambiar un parámetro de la RAN en función de las características del enlace de fronthaul, omitir una función de un protocolo de segunda capa de la RAN en función de las características del enlace de fronthaul, usar información de un protocolo de segunda capa para cambiar los parámetros en el protocolo de primera capa, u otras adaptaciones en cómo se usa el enlace de fronthaul. Dicho protocolo de fronthaul adaptativo permite usar un enlace mucho más rentable, tal como una red de conmutación de paquetes, en el enlace de fronthaul. En algunos casos, esto puede permitir despliegues sin ningún aprovisionamiento especial del enlace de fronthaul al permitir que la información de fronthaul se transmita a través de conexiones estándares de Internet.
La Figura 3 es un diagrama de bloques de una modalidad alternativa de una RAN distribuida 300. Si las restricciones de latencia en el enlace de fronthaul pueden relajarse mediante el uso de ciertas técnicas para mitigar los impactos negativos de la latencia, pueden usarse diferentes arquitecturas de sistemas y redes para una RAN 300. Tales arquitecturas alternativas pueden ofrecer menores gastos capitales y/u operativos, mayor flexibilidad, mejor confiabilidad a través de la redundancia y similares.
La RAN 300 incluye múltiples BBU 360 en un centro de datos 310 que se acoplan a múltiples RRU 330 a través de un enlace de fronthaul no determinista compartido 335. Cada RRU 330 se acopla a al menos una antena 331 para comunicarse con terminales inalámbricos o equipo de usuario (UE). Las BBU 360 en el centro de datos 310 se acoplan a una red 390 para proporcionar acceso a una red central 399, tal como un EPC de una E-UTRAN. La red 390 puede ser parte de la red central 399 en algunas modalidades, o puede ser una red administrada privada o la Internet pública, en dependencia de la modalidad. En algunas instalaciones, el enlace de fronthaul 335 puede acoplarse a la red 390 mediante un equipo de red activo, como el enrutador 320. En algunas modalidades, el enlace de fronthaul 335 puede ser parte de la red 390.
En algunas modalidades, la RAN distribuida 300 puede denominarse como una Cloud-RAN 300 que incluye una BBU 361 acoplada a la red 390 y una RRU 340 con la antena 341 acoplada a la red 390. En algunos casos, una RRU 330 en el enlace de fronthaul 335 puede acoplarse con la BBU 361. Entonces, en al menos una modalidad, el enlace de fronthaul incluye al menos un dispositivo de red activo 320, al menos un primer enlace de comunicación físico 335 acoplado entre la RRU 330 y el al menos un dispositivo de red activo 320, y al menos un segundo enlace de comunicación físico 390 acoplado entre el al menos un dispositivo de red activo y la BBU 361. La red 390 puede tener otros dispositivos acoplados a ella, distintos de las BBU y las RRU, tales como el servidor 380 y el ordenador cliente 381. Por lo tanto, en algunas modalidades, el enlace de fronthaul, que incluye la red 390, se configura para transportar información de enlace ascendente de fronthaul desde la RRU 330 a la BBU 361, información de enlace descendente de fronthaul desde la BBU 361 a la RRU 330, y otra información entre al menos otros dos dispositivos 380, 381 acoplados al enlace de fronthaul.
En la Figura 2 y la Figura 3 las flechas que conectan diferentes bloques de edificios pueden representar medios físicos (por ejemplo, una fibra óptica o cables de cobre de par trenzado), o datos lógicos y/o conductos de control, por ejemplo, basados en el protocolo de Internet (IP). Estas conexiones lógicas pueden transmitirse a través de un medio físico dedicado o compartido. Además, los bloques necesarios para la funcionalidad de red correcta, por ejemplo, enrutadores, conmutadores, puertas de enlace y similares, pueden estar presentes, aunque no se representan explícitamente en las figuras anteriores.
La Figura 4 muestra un diagrama de flujo de datos de una modalidad para una estructura jerárquica 400 para una RAN. La estructura 400, o pila, incluye varias capas diferentes para realizar varias funciones para habilitar las funciones de la RAN. Cada capa puede incluir cualquier combinación de circuitos electrónicos especializados, circuitos programables especializados, procesadores de propósito general, otros tipos de circuitos, microprograma y software. La pila de software 400 tiene una estructura generalmente jerárquica con módulos en un nivel que generalmente se comunican con módulos directamente encima y debajo del mismo, aunque la comunicación de alguna información y/o control puede eludir uno o más niveles. En general, puede haber más instancias de un módulo de nivel inferior que un módulo en la siguiente capa superior, aunque esto no es fijo y varias modalidades pueden tener cualquier número de instancias de cualquier nivel en la pila 400. Generalmente, un módulo de nivel superior puede incluir una modalidad más centrada en software, mientras que los módulos de nivel inferior pueden depender más de circuitos electrónicos específicos de la aplicación, aunque cualquier módulo puede tener cualquier combinación de hardware y software, en dependencia de la modalidad. Esto se debe a requisitos de tiempo generalmente más estrictos en los niveles inferiores en comparación con los niveles superiores, lo que puede requerir una solución más centrada en el hardware en algunos casos.
En el nivel más bajo están las funciones de RF 410. Puede haber cualquier número de bloques de funciones de RF 410 que se acoplan respectivamente a cualquier número de antenas 411. Las funciones de RF incluyen, pero no se limitan a, transmisión y/o recepción y sintonización de RF, amplificación de RF y/o control de ganancia, conversión ascendente de frecuencia, conversión descendente de frecuencia, filtrado, conversión analógica a digital y conversión digital a analógica. Las funciones de RF 410 pueden comunicarse con las otras funciones de capa física (PHY) de bajo nivel 410 para intercambiar datos y/o información de control. En algunas modalidades, la comunicación usa muestras digitales de banda base, que pueden representarse por un valor único, o por un par de valores en fase y en cuadratura (IQ), que pueden denominarse como un valor complejo o muestra compleja de banda base. En algunas modalidades, la comunicación entre las funciones de RF 410 y las funciones de PHY de bajo nivel 420 puede usar una interconexión propietaria, pero en otras modalidades puede usarse una interconexión estándar como CPRI u OBSAI.
La función de PHY de bajo nivel 420 incluye una funcionalidad definida por un protocolo de primera capa, tal como un protocolo de capa física, de una RAN. Un módulo de función PHY de bajo nivel 420 puede soportar uno o más módulos de funciones de RF 410 y puede estar coubicado con sus módulos de funciones de RF asociados 410. La función de PHY de bajo nivel 420 con una función de RF asociada 410 puede denominarse como un punto de acceso. La división exacta entre las funciones de PHY de bajo nivel 420 y las funciones de PHY de alto nivel 440 puede variar entre arquitecturas RAN y entre modalidades, pero en algunas modalidades, las funciones de PHY de bajo nivel 420 reciben información en el dominio de la frecuencia generada por las funciones de PHY de alto nivel 440 y convierten la información en el dominio de la frecuencia en las muestras de banda base en el dominio del tiempo para las funciones de RF 410. Las funciones de PHY de bajo nivel 420 pueden incluir circuitos para transformadas de Fourier para convertir información en el dominio de la frecuencia en información en el dominio del tiempo, y/o circuitos para transformadas de Fourier inversas para convertir información en el dominio del tiempo en información en el dominio de la frecuencia. Las funciones basadas en Fourier pueden utilizar cualquier algoritmo apropiado que incluye, pero no se limita a, una transformada discreta de Fourier (DFT), una transformada rápida de Fourier (FFT), una transformada discreta de Fourier inversa (IDFT), una transformada rápida de Fourier inversa (IFFT), o cualquier otro tipo de algoritmo basado en Fourier que pueda usarse apropiadamente. Las funciones de PHY de bajo nivel 420 pueden usar un protocolo de fronthaul adaptativo para comunicarse con las funciones de PHY de alto nivel 440 y utilizar un enlace de fronthaul no determinista para esa comunicación. Las funciones de PHY de bajo nivel 420 pueden incluir circuitos para realizar acciones relacionadas con el protocolo de fronthaul adaptativo, como compresión y/o descompresión de datos, monitoreo del enlace de fronthaul y monitoreo de señales de radio, y pueden comunicarse con las funciones de PHY de alto nivel 440 sobre el monitoreo.
Las funciones de PHY de alto nivel 440 incluyen aquellas funciones definidas por el protocolo de la primera capa de la RAN, por ejemplo, la capa física, que no están incluidas en las funciones de PHY de bajo nivel 420. La lista de funciones incluidas puede variar de acuerdo con el protocolo RAN y la modalidad, pero puede incluir funcionalidades tales como multiplexación, demultiplexación, modulación, demodulación, codificación y/o decodificación. En algunas modalidades, puede haber una correspondencia uno a uno entre un módulo de PHY de bajo nivel 420 y un módulo de PHY de alto nivel 440, pero en muchas modalidades, un módulo de PHY de alto nivel 440 puede soportar dos o más módulos de PHY debajo nivel 420. También puede haber modalidades, en las que un único módulo de PHY de bajo nivel 420 comunica información a dos o más funciones de PHY de alto nivel 440, tales como situaciones en las que dos terminales inalámbricos están en el mismo canal recibidos por un único módulo de función de RF 410 que se alimenta a un único módulo de PHY de bajo nivel 420, pero los datos de un terminal inalámbrico se envían a un módulo de funciones de alto nivel 440 mientras que los datos del otro terminal inalámbrico se envían a un módulo de funciones de alto nivel 440 diferente.
Las funciones de pila de RAN 470 incluyen otras capas de protocolo por encima del primer nivel, tales como un protocolo de segundo nivel, o de capa de enlace de datos, y pueden variar de acuerdo con el protocolo RAN y la modalidad. En al menos una modalidad para una Red de acceso por radio terrestre universal evolucionada (E-UTRAN), el protocolo de primer nivel utiliza un protocolo de capa física (PHY) de Acceso por radio terrestre universal evolucionado (E-UTRA) y el protocolo de segundo nivel utiliza un protocolo de control de acceso al medio (MAC) E-UTRA. Las funciones de pila RAN 470 pueden incluir otras funcionalidades, tales como capas correspondientes a una capa de red, una capa de transporte y/o una capa de sesión. Continuando con el uso de E-UTRAN como ejemplo, el módulo de funciones de pila de RAN 470 también puede incluir una o más de la capa de control de enlace de radio (RLC), la capa de protocolo de convergencia de paquetes de datos (PDCP) y la capa de control de recursos de radio (RRC).
Las funciones de alto nivel 480 pueden variar de acuerdo con la RAN y la modalidad, pero pueden incluir funciones relacionadas con protocolos de nivel superior, tal como la capa de presentación y la capa de aplicación, y pueden incluir funciones como la asignación de canal, la asignación de tono, la programación u otras funciones, tal como la funcionalidad que puede definirse por una de las capas del protocolo RAN. En algunas modalidades, puede incluirse una capa de protocolo RAN en la función de alto nivel 480 en lugar de las funciones de pila de RAN 470. Las funciones de alto nivel 480 pueden ser una función de nivel regional. Las funciones de la red central 490 proporcionan acceso a otros recursos en la red central, el EPC en E-UTRAN, así como también recursos fuera de la red central, tal como Internet.
La modularidad mostrada en la pila 400 es solo un ejemplo y pueden usarse muchas otras opciones de partición en las modalidades. En algunas modalidades, uno o más de los bloques pueden dividirse en dos o más bloques, y en otras modalidades, dos o más de los bloques mostrados pueden fusionarse en un solo bloque. En una modalidad particular, las funciones de RF 410 y las funciones de PHY de bajo nivel 420 se combinan en una unidad de radio remota (RRU), y las funciones de PHY de alto nivel 440 y al menos una porción de las funciones de pila de RAN 470 se incluyen en una unidad de banda base (BBU). La RRU puede ser gestionada y su funcionamiento controlado por la BBU. La BBU puede configurar la RRU a través de unidades de protocolo (PU) de gestión y operación (MaO) adecuadas. Cada MaO PU puede configurar uno o más parámetros. A continuación se muestra una lista no exhaustiva de parámetros para un ejemplo de RRU:
• Frecuencia central y ancho de banda, por separado para UL y DL
■ Vectores cuando se admite la agregación de portadoras
• Frecuencia de muestreo
• Filtros de transmisión y recepción, tanto en el dominio analógico como en el dominio digital (si está presente y si es configurable)
• Tamaño de FFT, longitud de prefijo cíclico (CP) (patrón de longitudes de CP, si es diferente para diferentes símbolos)
• Operaciones tales como eliminación de DC, cambios de frecuencia y similares que se aplicarán a las muestras transmitidas y/o recibidas
• Mapeo de antenas lógicas a antenas físicas, junto con la matriz de precodificación lineal correspondiente
• Parámetros AGC
• Constelaciones predefinidas para la transmisión (para cada constelación, se proporciona un conjunto de números complejos que definen la ubicación de cada punto de la constelación)
Las operaciones de gestión incluyen
• Características de consulta de la RRU
• Consultar el registro de RRU, eventos recientes, estadísticas (por ejemplo, tiempo de actividad)
• Consultar la información GPS de la RRU, siempre que esté presente (por ejemplo, ubicación precisa)
• Reiniciar la RRU
• Empujar la actualización de SW a la RRU
• Poner la RRU en modo inactivo (es decir, apagar la cadena de TX y/o RX)
La RRU también usa las MaO PU con fines de diagnóstico (informes de errores, registro y estadísticas) y para informar a la BBU sobre las capacidades de las RRU, tales como
• Número de antenas físicas
• Bandas y anchos de banda admitidos
• Frecuencia de muestreo preferida, precisión del oscilador
• Cantidad de memoria instalada disponible para memorias intermedias, capacidades de HW y similares
• Versión de HW y SW
Muchos otros parámetros pueden incluirse en las modalidades de una RRU que la BBU puede leer y/o escribir para gestionar y controlar el funcionamiento de la RRU.
La Figura 5 muestra un diagrama de flujo de datos para una modalidad para recibir datos PUSCH en un eNB de una red E-UTRA; una porción de un receptor eNB 500 se muestra para ilustrar la recepción de datos (es decir, PUSCH). La recepción de diferentes canales físicos, por ejemplo, PUCCH, puede compartir la mayoría de los bloques de edificios descritos para el receptor PUSCH.
El bloque de funciones de RF 510 procesa adecuadamente una señal de RF de una antena 511 para obtener muestras de banda base (BB). Tal procesamiento de RF puede incluir amplificación, conversión descendente, filtrado, control automático de ganancia (AGC), conversión de analógico a digital (ADC) y similares. A continuación, las muestras de BB en el dominio del tiempo pueden procesarse adicionalmente - tal procesamiento puede incluir escalado, desrotación, filtrado, eliminación del prefijo cíclico (CP), conversión de serie a paralelo y similares. El bloque amplificador 513 puede ajustar una ganancia o desplazar un nivel de DC y desplazar la frecuencia para propósitos tales como compensación de desplazamiento Doppler, en el bloque de desplazamiento de frecuencia 515. Las señales de diferentes antenas receptoras pueden procesarse de forma independiente.
Las muestras de BB en el dominio del tiempo pueden transformarse en muestras en el dominio de la frecuencia mediante una transformada discreta de Fourier (DFT) 520, que puede implementarse mediante el uso de un algoritmo de transformada rápida de Fourier (FFT) o cualquier otro algoritmo apropiado. Para cada ejecución de las DFT (por ejemplo, una por antena), pueden asignarse diferentes tonos a diferentes bloques de procesamiento, en dependencia de la asignación de tonos para el símbolo SC-FDMA. Esto se maneja por los bloques de demultiplexación 530, 532. Como ejemplo, todos los tonos que pertenecen a un PUSCH específico pueden alimentarse a una cadena de procesamiento por PUSCH. El demultiplexor 530 recibe los datos en el dominio de la frecuencia del bloque DFT 520 en base a la señal de RF recibida en la antena 511 y selecciona los tonos asignados al PUSCH particular para enviar 535. El demultiplexor 532 acepta los datos en el dominio de la frecuencia 525 relacionados con otra antena, y selecciona los tonos para que envíe 535 el PUSCH particular. Los datos en el dominio de la frecuencia seleccionados combinados 535 se envían luego a una cadena de procesamiento que puede incluir estimación de canal, ecualización, demodulación 540 y decodificación 550 para el PUSCH. Los bits decodificados y otra información pueden alimentarse a la capa MAC 570 para un procesamiento adicional que luego envía su salida 565 a protocolos de nivel superior para el procesamiento adicional.
En una implementación alternativa, todos los tonos que pertenecen a al menos un PUSCH pueden alimentarse a un solo bloque de procesamiento que puede realizar conjuntamente la estimación, ecualización, demodulación y decodificación de canal, para todos los PUSCH coprogramados en un conjunto dado o bloques de recursos (RB). El procesamiento conjunto puede incluir al menos uno de estimación de canal conjunta, ecualización conjunta, demodulación y decodificación conjunta, cancelación iterativa de secuencia de referencia, cancelación iterativa de tonos de datos, turboecualización, turboestimación de canal y similares.
Los bloques de procesamiento del receptor descritos anteriormente pueden implementarse con hardware dedicado, o como componentes de software ejecutados en ordenadores de propósito general o similares. Además, pueden implementarse diferentes bloques mediante dispositivos, ordenadores o centros de datos dedicados o de propósito general, en diferentes ubicaciones físicas. Por ejemplo, el procesamiento de RF puede ubicarse junto con las antenas, mientras que otros bloques de procesamiento pueden ubicarse de forma remota (con respecto a las antenas), por ejemplo, en un centro de datos remoto, que también puede denominarse oficina central.
La Figura 6 muestra un diagrama de flujo de datos para una modalidad para transmitir datos PDSCH desde un eNB de una red E-UTRA. La porción del transmisor eNB 600 que se muestra en la Figura 6 enfatiza la transmisión del canal de datos compartido (PDSCH). Las unidades de datos 665 se procesan por la capa MAC 670 y luego se codifican 650 y se modulan 640 por separado para cada PDSCH, y las muestras en el dominio de la frecuencia correspondientes pueden mapearse adecuadamente en dependencia de la asignación de tonos del PDSCH por los multiplexores 630, 632. Puede incluirse un multiplexor separado para cada antena para seleccionar las muestras en el dominio de la frecuencia de PDSCH separados asignadas a tonos de una frecuencia portadora. El multiplexor 630 para la antena cero 611 recibe las muestras en el dominio de la frecuencia del modulador PDSCH 640 así como también las muestras en el dominio de la frecuencia del segundo PDSCH 637 y un tercer PDSCH 639 y multiplexa selectivamente los tonos asignados a su salida que se envía a la IDFT 620. El multiplexor 632 para la antena uno recibe las muestras en el dominio de la frecuencia del modulador PDSCH 640 así como también las muestras en el dominio de la frecuencia de otros moduladores PDSCH (no mostrados) para multiplexar selectivamente sus tonos asignados a su salida 625.
Los tonos en el dominio de la frecuencia se transforman luego en muestras de banda base en el dominio del tiempo a través de una transformada discreta de Fourier inversa (IDFT), por ejemplo, implementada mediante el uso de un algoritmo de transformada rápida de Fourier inversa (IFFT), y las muestras en el dominio del tiempo así obtenidas pueden estar sujetas a procesamiento adicional, por ejemplo, escalado 613, rotación, adición de CP y similares. Estas muestras de BB pueden procesarse adicionalmente mediante una unidad de procesamiento de RF 610 que puede incluir conversión de digital a analógico (DAC), amplificación, filtrado y similares, y luego se transmiten como una señal de RF desde la antena 611.
En una implementación alternativa, múltiples PDSCH coprogramados en el mismo intervalo (por ejemplo, PDSCH dedicado a diferentes usuarios), pueden procesarse conjuntamente antes del mapeo y la IDFt . El procesamiento conjunto puede incluir formación de haz lineal conjunta, formación de haz no lineal conjunta y similares.
Los bloques de procesamiento del transmisor descritos anteriormente pueden implementarse con hardware dedicado, como componentes de software ejecutados por ordenadores de propósito general o similares. Además, pueden implementarse diferentes bloques mediante dispositivos, ordenadores o centros de datos dedicados o de propósito general, en diferentes ubicaciones físicas. Por ejemplo, el procesamiento de RF puede ubicarse junto con las antenas, mientras que otros bloques de procesamiento pueden ubicarse de forma remota (con respecto a las antenas), por ejemplo, en un centro de datos remoto.
La Figura 7 es un diagrama de bloques detallado de una modalidad de una RAN distribuida 700. La RAN 700 incluye una unidad de radio remota (RRU) 730 acoplada a al menos una antena 711, y una unidad de banda base (BBU) 760 acoplada a la red central 790. Un enlace de fronthaul 735 se acopla a la BBU 760, a través de los circuitos de interfaz 764, 766 y la RRU 730. El enlace de fronthaul utiliza un protocolo de fronthaul adaptativo para la comunicación entre la BBU 760 y la RRU 730. La RRU 730 incluye los circuitos electrónicos 710 para realizar al menos una primera porción de un protocolo de primer nivel de una red de acceso por radio (RAN) 700 para la comunicación entre el terminal inalámbrico 701 y la red central 790. La BBU 760 se configura para realizar al menos un protocolo de segundo nivel de la RAN 700 en el bloque de procesamiento del protocolo de nivel inferior 770. La RAN 700 proporciona al terminal inalámbrico 701 acceso a la red central 790 a través de una señal de RF enviada entre la antena 702 del terminal inalámbrico 701 y la antena 711 de la RRU 730. La BBU 760 puede acoplarse a la red central 790 a través de un sistema informático que proporciona un procesamiento de protocolo de nivel superior 780, tal como capas adicionales de la pila 400 mostrada en la Figura 4.
En modalidades, los circuitos electrónicos 710 de la RRU 730 incluyen circuitos receptores, mostrados como los circuitos transceptores 712, para recibir una señal de radiofrecuencia desde la al menos una antena 711 y convertir la señal de radiofrecuencia recibida en muestras digitales de banda base. Los circuitos electrónicos 710 también incluyen los circuitos de compresión adaptativa 726 para comprimir de forma adaptativa las muestras digitales de banda base en información de enlace ascendente de fronthaul basada en la información recibida desde la BBU 726 a través del enlace de fronthaul 735, y los circuitos de interfaz 734, 736 para enviar la información de enlace ascendente de fronthaul a la BBU 760 a través del enlace de fronthaul 735 mediante el uso del protocolo de fronthaul adaptativo. En algunos sistemas, la compresión adaptativa realizada por los circuitos de compresión adaptativa 726 tiene pérdidas. La BBU 760 puede incluir un bloque de descompresión adaptativa de enlace ascendente 746 para descomprimir los datos de enlace ascendente recibidos desde la RRU 730.
La BBU 760 puede configurarse para enviar información en el dominio de la frecuencia a través del enlace de fronthaul 730 a la RRU 730. La información en el dominio de la frecuencia puede incluir un descriptor de mapa de tonos que describe un conjunto de tonos que usará la RRU 730 para generar una señal de radiofrecuencia para su transmisión al terminal inalámbrico 701, y datos que identifican símbolos de modulación para los tonos del conjunto de tonos, y tiempos asociados con los símbolos de modulación. Esta representación de la información en el dominio de la frecuencia es una forma de compresión adaptativa realizada por el bloque de compresión adaptativa de enlace descendente 744.
En los sistemas, los circuitos electrónicos 710 de la RRU 730 pueden incluir los circuitos de descompresión adaptativa de enlace descendente 724 que tienen circuitos de expansión para generar muestras complejas en el dominio de la frecuencia basadas en los datos que identifican los símbolos de modulación para los tonos, circuitos de transformada de Fourier inversa para crear muestras de banda base complejas en el dominio del tiempo a partir de las muestras complejas en el dominio de la frecuencia. Los circuitos electrónicos 710 también pueden incluir circuitos transmisores, mostrados como los circuitos transceptores 712, para convertir las muestras de banda base complejas en el dominio del tiempo en una señal de radiofrecuencia para enviar al terminal inalámbrico a través de la al menos una antena 711 en los momentos asociados con los símbolos de modulación.
En varias modalidades, la RRU 730 puede incluir una memoria intermedia 733 para retener los datos de enlace descendente recibidos irregularmente desde el enlace de fronthaul 735 para permitir que se proporcione un flujo constante de información para una señal de radiofrecuencia enviada al terminal inalámbrico 701. Un tamaño de la memoria intermedia 733 puede adaptarse en base a un indicador de calidad de fronthaul o información recibida de la BBU 760. La RRU 730 puede incluir una memoria intermedia 737 para retener los datos de enlace ascendente enviados irregularmente para el enlace de fronthaul 735 para permitir que se reciba un flujo constante de información desde una señal de radiofrecuencia enviada por el terminal inalámbrico. Un tamaño de la memoria intermedia 737 puede adaptarse en base a un indicador de calidad de fronthaul o información recibida de la BBU 760. La BBU 760 también puede incluir una memoria intermedia de enlace ascendente 767 y/o una memoria intermedia de enlace descendente 763.
En algunos sistemas, la BBU 760 puede determinar un indicador de la calidad del enlace de fronthaul y cambiar dinámicamente uno o más parámetros de la RAN 700 en base al indicador. El indicador de la calidad del enlace de fronthaul puede determinarse basándose, al menos en parte, en la información recibida por la BBU 760 desde la RRU 730. La información recibida por la BBU 760 desde la RRU 730 puede incluir información de estado de la memoria intermedia de la RRU, indicaciones de desbordamiento de la memoria intermedia de la RRU, indicaciones de subdesbordamiento de la memoria intermedia de la RRU, información sobre una señal de radiofrecuencia recibida o cualquiera de sus combinaciones. En algunos sistemas, el indicador de la calidad del enlace de fronthaul se determina basándose, al menos en parte, en una latencia del enlace de fronthaul 735, un ancho de banda del enlace de fronthaul 735, errores en el enlace de fronthaul 735, paquetes no entregados en el enlace de fronthaul 735, paquetes fuera de orden en el enlace de fronthaul 735, desbordamientos de la memoria intermedia de la BBU, subdesbordamientos de la memoria intermedia de la BBU o cualquiera de sus combinaciones. El uno o más parámetros de la RAN 700 pueden incluir tamaño de asignación en el dominio de la frecuencia, esquemas de modulación y codificación, número de usuarios, número de concesiones, patrón de subtrama utilizable, anticipación de la programación con respecto a un índice de tiempo al que se refiere, o cualquiera de sus combinaciones. En al menos una modalidad, el indicador de la calidad del enlace de fronthaul incluye una latencia del enlace de fronthaul, y el uno o más parámetros de la RAN incluyen un parámetro ra-ResponseWindowSize en un protocolo MAC de una red E-UTRA.
La Figura 8 es un diagrama de bloques de una modalidad de los circuitos de compresión adaptativa 800 en una RRU. Las muestras en el dominio de la frecuencia (FD) pueden transmitirse en al menos una conexión de enlace descendente (DL) (es decir, de la BBU a la RRU) y/o en al menos una conexión de enlace ascendente (UL) (es decir, de la RRU a la BBU). Cada una de las conexiones utiliza recursos de ancho de banda en el enlace de fronthaul. Para reducir la utilización del ancho de banda, la muestra FD puede comprimirse de forma adaptativa mediante el uso de los circuitos de compresión adaptativa 800. Los circuitos de compresión adaptativa 800 mostrados son para datos de UL, pero muchas de las mismas técnicas podrían usarse para datos de DL f D. Los circuitos de compresión adaptativa 800 podrían usarse como los circuitos de compresión adaptativa 726 en la Figura 7.
Una forma de comprimir de manera adaptativa los datos FD es descartar los tonos de la modulación OFDM subyacente que no se usan durante un bloque de tiempo particular. En modalidades, los circuitos de compresión adaptativa 800 incluyen los circuitos de transformada de Fourier 810 para convertir las muestras digitales de banda base 805 en la información en el dominio de la frecuencia 815 para un conjunto de tonos recibidos, y los circuitos selectores 820 para comprimir de forma adaptativa la información en el dominio de la frecuencia 815 en la información de enlace ascendente de fronthaul 845 al descartar la información relacionada con al menos un tono del conjunto de tonos recibidos identificados en base a la información recibida desde la BBU. Esto genera información a partir de un conjunto de tonos reportables 825. En las modalidades, el al menos un tono se incluye en un conjunto de tonos que pueden recibirse identificados en base a la información de configuración recibida desde la BBU y se excluye de un subconjunto de tonos identificados por un descriptor de mapa de tonos recibido desde la BBU.
En modalidades, los circuitos selectores 820 pueden adaptarse para descartar la información relacionada con un primer conjunto de tonos no reportados, que se incluyen en un conjunto de tonos que pueden recibirse y el conjunto de tonos recibidos, pero que se excluyen de un primer conjunto de tonos, de la primera información en el dominio de la frecuencia asociada con un primer período de tiempo, y descartar la información relacionada con un segundo conjunto de tonos no reportados, que se incluyen en el conjunto de tonos que pueden recibirse y el conjunto de tonos recibidos, pero que se excluyen de un segundo conjunto de tonos, de la segunda información en el dominio de la frecuencia asociada con un segundo período de tiempo. La información recibida desde la BBU incluye la primera información, recibida antes del primer período de tiempo, que identifica el primer conjunto de tonos asociados con el primer período de tiempo, la segunda información, recibida antes del segundo período de tiempo, que identifica el segundo conjunto de tonos asociados con el segundo período de tiempo, y la información de configuración, recibida antes del primer período de tiempo y el segundo período de tiempo, que identifica el conjunto de tonos que pueden recibirse. La información en el dominio de la frecuencia 815 incluye la primera información en el dominio de la frecuencia y la segunda información en el dominio de la frecuencia.
Otra forma de comprimir los datos FD es mediante el uso de un nivel de cuantificación dinámica. Las muestras FD se generan con precisión finita. La representación de las muestras de UL FD y las muestras de DL FD puede realizarse a diferentes niveles de cuantificación o anchos de bits. Por ejemplo, el ancho de bits de UL FD puede ser mayor (es decir, basado en un nivel de cuantificación más pequeño) que el ancho de bits de DL FD, lo que refleja el hecho de que se espera que las muestras de UL FD tengan un mayor intervalo dinámico porque se ven afectadas por el desvanecimiento que ocurre en el canal de radio.
En una implementación, la representación de precisión finita del UL FD puede usar diferentes niveles de cuantificación para diferentes condiciones de los enlaces de radio entre las RRU relevantes y los UE relevantes, o para diferentes condiciones de los enlaces entre las RRU relevantes y las BBU relevantes, o similar. Pueden usarse estrategias de nivel de cuantificación dinámica similares en transmisiones de DL FD. Por ejemplo, las muestras FD pueden transmitirse con un nivel de cuantificación que varía en función de la relación de señal a ruido de radio (SNR), lo que refleja el hecho de que puede tolerarse un mayor ruido de cuantificación en las muestras FD a medida que disminuye la SNR de radio. De manera similar, las muestras FD pueden transmitirse con un nivel de cuantificación que varía en función del esquema de modulación de PHY y/o la tasa de código de PHY, lo que refleja el hecho de que puede tolerarse más ruido de cuantificación en las muestras FD en presencia de esquemas de modulación de PHY de orden bajo y/o tasas de código de PHY bajas (por ejemplo, las transmisiones QPSK de tasa 0,3 pueden ser más robustas al ruido de cuantificación que las transmisiones 64QAM de tasa 0,8). Alternativamente o además, las muestras FD pueden transmitirse con un nivel de cuantificación que varía en función del número de usuarios coprogramados o del número de flujos MIMO espaciales, lo que refleja el hecho de que el ruido de cuantificación puede ser más perjudicial en el caso de múltiples flujos espaciales coprogramados. Además, las muestras FD pueden transmitirse con un nivel de cuantificación que se adapta al ancho de banda del enlace de fronthaul disponible entre la RRU y la BBU, ya sea de forma estática o dinámica. Por ejemplo, cuando el enlace de fronthaul se comparte con otros, las muestras FD pueden transmitirse con un nivel de cuantificación mayor (pocos bits por muestra) a medida que disminuye el ancho de banda disponible en el enlace compartido.
Las muestras FD pueden tener diferentes representaciones, por ejemplo, diferentes anchos de bits y similares, en diferentes tonos del grupo de tonos del mismo símbolo. Por ejemplo, si diferentes canales físicos con diferentes SINR, formatos de modulación, tasas de código o similares, se multiplexan en el mismo símbolo, las muestras FD correspondientes a diferentes canales pueden tener diferentes representaciones.
En algunas modalidades, la cuantificación puede realizarse como parte de la operación de transformada de Fourier. Entonces, en algunos sistemas, los circuitos de compresión adaptativa 800 incluyen los circuitos de transformada de Fourier 810 para convertir las muestras digitales de banda base 805 en la información en el dominio de la frecuencia 835 con un nivel de cuantificación determinado dinámicamente en base a la información recibida desde la BBU o determinada por la RRU basada en estimaciones de la energía de radiofrecuencia recibida, el ruido de radiofrecuencia recibido, la calidad de la señal, el esquema de modulación, el esquema de codificación o cualquiera de sus combinaciones. La información recibida de la BBU puede determinarse por la BBU, basándose en una relación de señal a ruido de radio, un esquema de modulación de capa física, una tasa de código de capa física, un ancho de banda disponible del enlace de fronthaul o cualquiera de sus combinaciones.
Otro método para comprimir de forma adaptativa los datos es usar un formato de exponente compartido para los datos. En algunas modalidades, se usa una representación de coma flotante real o compleja de las muestras f D. Por ejemplo, puede usarse una representación de coma flotante de mantisa/exponente (por ejemplo, ver estándar IEEE 754), y un grupo de N muestras de valores complejos puede representarse típicamente mediante el uso de una mantisa y un exponente para cada dimensión compleja, lo que da un total de 2N mantisas y 2N exponentes. Al utilizar un formato de exponente compartido, puede usarse un exponente común o compartido para representar el conjunto completo de los 2N números de valor real, lo que asocia las 2N mantisas con ese exponente común, ahorrando así el ancho de banda de (2N-1) representaciones de exponentes. Tenga en cuenta que, cuando los 2N números de valor real tienen intervalos similares, el ruido de cuantificación para el formato de exponente compartido y el ruido de cuantificación para la representación de exponente individual descrita pueden considerarse similares. Esta representación puede usarse, por ejemplo, para muestras FD que se espera que tengan una energía similar, tal como muestras Fd del mismo bloque de recursos LTE, o muestras de recursos de radio que están cerca en una dimensión de radio adecuada (por ejemplo, tiempo, frecuencia, espacio), o que pertenecen al mismo canal físico, o similares. Pueden usarse estrategias similares en transmisiones de DL FD y para representaciones de coma flotante FD de valor real.
Entonces, en algunos sistemas, los circuitos de compresión adaptativa 800 incluyen los circuitos de transformada de Fourier 810 para convertir las muestras digitales de banda base 805 en la información en el dominio de la frecuencia 815 que comprende al menos una primera muestra en el dominio de la frecuencia que tiene un formato de coma flotante y una segunda muestra en el dominio de la frecuencia que tiene el formato de coma flotante. Los circuitos formateadores 840 pueden incluirse para comprimir la información en el dominio de la frecuencia 815, en base a la información recibida desde la BBU, en un formato de exponente compartido que incluye un valor de mantisa para la primera muestra en el dominio de la frecuencia, un valor de mantisa para la segunda muestra en el dominio de la frecuencia y un único valor de exponente compartido para la primera muestra en el dominio de la frecuencia y la segunda muestra en el dominio de la frecuencia. La información de enlace ascendente de fronthaul 845 incluye entonces la información en el dominio de la frecuencia en el formato de exponente compartido. La información de enlace ascendente de fronthaul 845 también puede incluir valores de mantisa adicionales para las muestras en el dominio de la frecuencia adicionales asociadas con el valor de exponente compartido único.
La Figura 9 es un diagrama de bloques de una modalidad de una unidad de radio remota (RRU) 900 para su uso con una unidad de banda base (BBU) en una red de acceso por radio distribuida (RAN). La RRU 900 incluye los circuitos de conversión 900 con una interfaz analógica de radiofrecuencia 911 y una interfaz digital de banda base 919. La RRU 900 también incluye los circuitos de transformación 920 con una interfaz de banda base 921 acoplada a la interfaz digital de banda base 919 de los circuitos de conversión 910, y una interfaz de fronthaul 929. La RRU 900 también incluye los circuitos de interfaz 940 acoplados a un enlace de fronthaul 950 y a la interfaz de fronthaul 929 de los circuitos de transformación 920, y adaptados para comunicarse a través del enlace de fronthaul 950 mediante el uso de un protocolo de fronthaul adaptativo. Los circuitos de control 990 se acoplan a los circuitos de interfaz 940, los circuitos de transformación 920 y los circuitos de conversión 910. En algunas modalidades, la RRU 900 se configura para realizar al menos una porción de un protocolo de capa física (PHY) de la RAN, en donde la RAN comprende una Red de acceso por radio terrestre universal evolucionada (E-UTRAN).
Los circuitos de conversión 910 también incluyen los circuitos receptores 913 para recibir una señal de radiofrecuencia desde un terminal inalámbrico a través de la interfaz analógica de radiofrecuencia 911 y convertir la señal de radiofrecuencia recibida en muestras digitales de banda base, mediante el uso de un convertidor analógico a digital 917, enviado a través de la interfaz digital de banda base 919 a los circuitos de transformación 920. Los circuitos de transformación 920 incluyen los circuitos de compresión adaptativa 930 para comprimir de forma adaptativa las muestras digitales de banda base en información de enlace ascendente de fronthaul bajo el control de los circuitos de control 990, y enviar la información de enlace ascendente de fronthaul a los circuitos de interfaz 940 a través de la interfaz de fronthaul 929. Los circuitos de interfaz 940 incluyen los controladores de enlace de fronthaul 942 para enviar la información de enlace ascendente de fronthaul a través del enlace de fronthaul 950 a la BBU.
Los circuitos de control 990 se configuran para recibir información desde la BBU a través del enlace de fronthaul 950 a través de los circuitos de interfaz 940 y controlar los circuitos de compresión adaptativa 930 en base a la información recibida. Los circuitos de compresión adaptativa 930 pueden realizar cualquier tipo de compresión, en dependencia de la modalidad, pero en algunas modalidades, la compresión adaptativa tiene pérdidas.
Los circuitos de control 990 pueden usar la información recibida desde la BBU para determinar los tonos para reportar y/o los tonos para descartar como parte de la compresión adaptativa. En algunas modalidades, los circuitos de control 990 se configuran para identificar tonos reportables en base a un descriptor de mapa de tonos recibido desde la BBU y proporcionar los tonos reportables a los circuitos de compresión adaptativa 930. Los circuitos de compresión adaptativa 930 pueden incluir los circuitos de transformada de Fourier 932, para convertir las muestras digitales de banda base en información en el dominio de la frecuencia para un conjunto de tonos recibidos. Los circuitos de transformada de Fourier 932 pueden ser una FFT, una DFT o alguna otra forma de transformada de Fourier. Los circuitos de compresión adaptativa 930 también incluyen los circuitos para seleccionar información 934 relacionada con los tonos reportables de la información en el dominio de la frecuencia para incluirla en la información de enlace ascendente de fronthaul, en donde los tonos reportables son un subconjunto del conjunto de tonos recibidos y al menos un tono del conjunto de tonos recibidos no se incluye en los tonos reportables. En algunas modalidades, las muestras digitales de banda base incluyen pares de muestras en fase y en cuadratura en puntos discretos en el tiempo, y la información en el dominio de la frecuencia incluye muestras complejas para el conjunto de tonos recibidos.
En al menos una modalidad, los circuitos de control 990 identifican un primer conjunto de tonos reportables en base a un primer descriptor de mapa de tonos incluido en la información recibida desde la BBU, y proporcionan el primer conjunto de tonos reportables a los circuitos de compresión adaptativa 930. Los circuitos de control 990 también identifican un segundo conjunto de tonos reportables en base a un segundo descriptor de mapa de tonos incluido en la información recibida desde la BBU y proporcionan el segundo conjunto de tonos reportables a los circuitos de compresión adaptativa 930. En tales modalidades, los circuitos de compresión adaptativa incluyen los circuitos de transformada de Fourier 932 para convertir las muestras digitales de banda base en información en el dominio de la frecuencia para un conjunto de tonos recibidos, los circuitos para seleccionar 934 la primera información relacionada con el primer conjunto de tonos reportables en la información en el dominio de la frecuencia asociada con un primer período de tiempo que se incluirá en la información de enlace ascendente de fronthaul, y los circuitos para seleccionar 934 la segunda información relacionada con el segundo conjunto de tonos reportables en la información en el dominio de la frecuencia asociada con un segundo período de tiempo que se incluirá en la información de enlace ascendente de fronthaul. El primer conjunto de tonos reportables y el segundo conjunto de tonos reportables son subconjuntos diferentes del conjunto de tonos recibidos.
En algunas modalidades, los circuitos de selección 934 se configuran para descartar un subconjunto de la información en el dominio de la frecuencia relacionada con al menos un tono del conjunto de tonos recibidos, e incluyen un subconjunto restante de la información en el dominio de la frecuencia relacionada con los tonos del conjunto de tonos recibidos distintos del al menos un tono, en la información de enlace ascendente de fronthaul, bajo el control de los circuitos de control 990, que se configuran para identificar el al menos un tono en base a la información recibida desde la BBU. El al menos un tono se incluye en un conjunto de tonos que pueden recibirse identificados en base a la información de configuración recibida desde la BBU y se excluye de un subconjunto de tonos identificados por la información recibida desde la BBU. En modalidades, los circuitos de selección 934 se configuran por los circuitos de control 990 para descartar la información relacionada con un primer conjunto de tonos no reportados de la primera información en el dominio de la frecuencia asociada con un primer período de tiempo, y descartar la información relacionada con un segundo conjunto de tonos no reportados de la segunda información en el dominio de la frecuencia asociada con un segundo período de tiempo. El primer conjunto de tonos no reportados se incluye en un conjunto de tonos que pueden recibirse y el conjunto de tonos recibidos, pero se excluye de un primer conjunto de tonos, y el segundo conjunto de tonos no reportados se incluye en el conjunto de tonos que pueden recibirse y el conjunto de tonos recibidos, pero se excluye de un segundo conjunto de tonos. En tales modalidades, la información recibida desde la BBU incluye un primer descriptor de mapa de tonos, recibido antes del primer período de tiempo, que identifica el primer conjunto de tonos asociados con el primer período de tiempo, un segundo descriptor de mapa de tonos, recibido antes del segundo período de tiempo, que identifica el segundo conjunto de tonos asociados con el segundo período de tiempo, y la información de configuración, recibida antes del primer período de tiempo y el segundo período de tiempo, que identifica el conjunto de tonos que pueden recibirse, donde la información en el dominio de la frecuencia comprende la primera información en el dominio de la frecuencia y la segunda información en el dominio de la frecuencia.
En algunas modalidades, los circuitos de compresión adaptativa 930 incluyen los circuitos de cuantificación 936 para cuantificar la información en el dominio de la frecuencia de los circuitos FFT 932 para generar la información de enlace ascendente de fronthaul a un nivel de cuantificación determinado dinámicamente por los circuitos de control 990 en base a las mediciones o estimaciones de la energía de radiofrecuencia recibida, el ruido de radiofrecuencia recibido, la calidad de la señal, el esquema de modulación, el esquema de codificación, un ancho de banda de fronthaul disponible o cualquiera de sus combinaciones. Los circuitos de interfaz 940 pueden incluir una memoria intermedia de enlace ascendente 944 para almacenar temporalmente la información de enlace ascendente de fronthaul después de que se genere hasta que se envíe a través del enlace de fronthaul 950. Los circuitos de control 990 pueden determinar el ancho de banda de fronthaul disponible basándose, al menos en parte, en una cantidad no enviada de la información de enlace ascendente de fronthaul almacenada en la memoria intermedia 944. En algunas modalidades, los circuitos de cuantificación 936 generan la información de enlace ascendente de fronthaul a un nivel de cuantificación determinado dinámicamente por los circuitos de control 990 basándose, al menos en parte, en una determinación del ancho de banda de fronthaul disponible. Los circuitos de control 990 pueden determinar un nivel de cuantificación basándose, al menos en parte, en la información recibida desde la b Bu , y proporcionar dinámicamente el nivel de cuantificación a los circuitos de compresión adaptativa 930 para generar la información de enlace ascendente de fronthaul, mediante el uso de los circuitos de cuantificación 936, en un nivel de cuantificación. En modalidades, la información recibida desde la BBU puede determinarse por la BBU, basándose en una relación de señal a ruido de radio, un esquema de modulación de capa física, una tasa de código de capa física, un ancho de banda disponible del enlace de fronthaul o cualquiera de sus combinaciones.
En algunas modalidades, los circuitos de transformada de Fourier 932 convierten las muestras digitales de banda base en información en el dominio de la frecuencia en un formato de coma flotante que tiene al menos una primera muestra en el dominio de la frecuencia y una segunda muestra en el dominio de la frecuencia. Los circuitos de compresión adaptativa 930 incluyen los circuitos formateadores 938 para comprimir la información en el dominio de la frecuencia en la información en el dominio de la frecuencia de exponente compartido que comprende un valor de mantisa para la primera muestra en el dominio de la frecuencia, un valor de mantisa para la segunda muestra en el dominio de la frecuencia y una valor de exponente compartido único para la primera muestra en el dominio de la frecuencia y la segunda muestra en el dominio de la frecuencia. La información de enlace ascendente de fronthaul incluye la información en el dominio de la frecuencia de exponente compartido. La información de enlace ascendente de fronthaul también puede incluir valores de mantisa adicionales para las muestras en el dominio de la frecuencia adicionales asociadas con el valor de exponente compartido único.
En algunas modalidades, los circuitos de transformada de Fourier 932 convierten las muestras digitales de banda base en información en el dominio de la frecuencia en un formato de coma flotante que tiene al menos una primera muestra compleja en el dominio de la frecuencia y una segunda muestra compleja en el dominio de la frecuencia. Los circuitos de compresión adaptativa 930 incluyen los circuitos formateadores 938 para comprimir la información en el dominio de la frecuencia en la información en el dominio de la frecuencia de exponente compartido que incluye dos valores de mantisa para la primera muestra compleja en el dominio de la frecuencia, dos valores de mantisa para la segunda muestra compleja en el dominio de la frecuencia, y un único valor de exponente compartido tanto para la primera muestra compleja en el dominio de la frecuencia como para la segunda muestra compleja en el dominio de la frecuencia. La información de enlace ascendente de fronthaul incluye la información en el dominio de la frecuencia de exponente compartido. La información de enlace ascendente de fronthaul también puede incluir valores de mantisa adicionales para las muestras complejas en el dominio de la frecuencia adicionales asociadas con el valor de exponente compartido único.
Los circuitos de control 990 pueden configurarse para monitorear la información comunicada por los circuitos de interfaz 940 y comunicar un indicador de calidad del enlace de fronthaul a la BBU, basándose, al menos en parte, en la información monitoreada, a través del enlace de fronthaul 950. En algunas modalidades, los circuitos de interfaz 940 incluyen una o más memorias intermedias 944, 946 para almacenar temporalmente los datos comunicados en el enlace de fronthaul 950. Los circuitos de interfaz 940 pueden configurarse para proporcionar información con respecto a una cantidad de datos almacenados en la una o más memorias intermedias 944, 946 a los circuitos de control 990 para usarla para determinar el indicador de calidad del enlace de fronthaul. La información comunicada por los circuitos de interfaz 940 a los circuitos de control 990 para usarla para determinar el indicador de calidad del enlace de fronthaul puede incluir indicaciones de desbordamiento de la memoria intermedia, indicaciones de subdesbordamiento de la memoria intermedia, información de error del enlace de fronthaul, latencia del enlace de fronthaul, información de identidad de paquetes o cualquiera de sus combinaciones. Los circuitos de control pueden configurarse para determinar la información de paquetes faltantes o la información de paquetes fuera de orden en base a la información de identidad de paquetes comunicada por los circuitos de interfaz 940 y generar el indicador de calidad del enlace de fronthaul, basado, al menos en parte, en la información de paquetes faltantes o la información de paquetes fuera de orden. Alternativamente, o además, los circuitos de control 990 pueden configurarse para monitorear la información comunicada por los circuitos de conversión 910 y comunicar un indicador de calidad del enlace de fronthaul a la BBU, basado, al menos en parte, en la información monitoreada, a través del enlace de fronthaul. La información comunicada por los circuitos de conversión 910 a los circuitos de control 990 para usarla para determinar el indicador de calidad del enlace de fronthaul puede incluir información sobre una señal de radiofrecuencia recibida.
En modalidades, los circuitos de interfaz 940 incluyen los receptores de enlace de fronthaul 942 para recibir información de enlace descendente de fronthaul a través del enlace de fronthaul 950 desde la BBU y proporcionar la información de enlace descendente de fronthaul a la interfaz de fronthaul 929. Los circuitos de transformación en tales modalidades pueden incluir los circuitos de expansión 922 para generar muestras en el dominio de la frecuencia, bajo el control de los circuitos de control 990, en base a la información de enlace descendente de fronthaul recibida a través de la interfaz de fronthaul 929, y los circuitos de transformada de Fourier inversa 924 para crear muestras de banda base en el dominio del tiempo, bajo el control de los circuitos de control 990, a partir de las muestras en el dominio de la frecuencia generadas por los circuitos de expansión 922 y proporcionar las muestras en el dominio de la frecuencia a la interfaz de banda base 921. Los circuitos de conversión también pueden incluir un convertidor digital a analógico 917 y los circuitos transmisores 915 para convertir las muestras de banda base en el dominio del tiempo en una señal de radiofrecuencia para enviar al terminal inalámbrico. Las muestras en el dominio de la frecuencia pueden incluir muestras complejas en el dominio de la frecuencia, y las muestras en el dominio del tiempo pueden incluir pares de datos en cuadratura y en fase.
La información de enlace descendente de fronthaul recibida puede incluir un descriptor de mapa de tonos que describe un conjunto de tonos que se usarán para generar la señal de radiofrecuencia para su transmisión al terminal inalámbrico, un conjunto de descriptores de símbolos de modulación y datos en el dominio de la frecuencia que identifican un descriptor de símbolo de modulación del conjunto de descriptores de símbolos de modulación que se usarán para un tono del conjunto de tonos durante un período de tiempo particular. Los circuitos de control pueden configurarse para recibir el descriptor de mapa de tonos y el conjunto de descriptores de símbolos de modulación y configurar los circuitos de expansión 922 para expandir los datos en el dominio de la frecuencia en muestras en el dominio de la frecuencia basándose en el descriptor de mapa de tonos y el conjunto de descriptores de símbolos de modulación. En modalidades, los circuitos de transformación 920 pueden incluir una ruta de derivación 928 que acopla la interfaz de fronthaul 929 a la interfaz de banda base 921 bajo el control de los circuitos de control 990 para permitir que los circuitos de control 990 enruten pares de datos en el dominio del tiempo en fase y en cuadratura incluidos en la información de enlace descendente de fronthaul a través de la ruta de derivación 928 de los circuitos de transformación 920.
La información del enlace descendente de fronthaul puede incluir información en el dominio de la frecuencia de valor real, información compleja en el dominio de la frecuencia y/o pares de datos en el dominio del tiempo en fase y cuadratura, y los pares se asocian con períodos de tiempo particulares. Los circuitos de transformación 920 pueden incluir los circuitos de formato 938 para gestionar diferentes tipos de datos. La información de enlace descendente de fronthaul puede incluir un primer valor de mantisa, un segundo valor de mantisa y un valor de exponente compartido, y los circuitos de formato 938 pueden configurarse para generar un primer valor de muestra que tiene el primer valor de mantisa y el valor de exponente compartido, y un segundo valor de muestra que tiene el segundo valor de mantisa y el valor de exponente compartido. La información de enlace descendente de fronthaul puede incluir un primer valor de mantisa, un segundo valor de mantisa, un tercer valor de mantisa, un cuarto valor de mantisa y un valor de exponente compartido, y los circuitos de formato 938 pueden configurarse para generar una primera muestra compleja en el dominio de la frecuencia con una primera parte real que tiene el primer valor de mantisa y el valor de exponente compartido, y una primera parte imaginaria que tiene el segundo valor de mantisa y el valor de exponente compartido, y una segunda muestra compleja en el dominio de la frecuencia con una segunda parte real que tiene el tercer valor de mantisa y el valor de exponente compartido, y una segunda parte imaginaria que tiene el cuarto valor de mantisa y el valor de exponente compartido.
En algunas modalidades, el enlace de fronthaul 950 incluye un enlace de comunicación no determinista y los circuitos de interfaz 940 pueden configurarse para empaquetar la información de enlace ascendente de fronthaul recibida desde la interfaz de fronthaul 929 de los circuitos de transformación 920 en paquetes de enlace ascendente de fronthaul y enviar los paquetes de enlace ascendente de fronthaul a través del enlace de fronthaul 950 a la BBU. Los circuitos de interfaz 940 también pueden configurarse para formatear los paquetes de enlace ascendente de fronthaul para que sean compatibles con un protocolo de Internet (IP) bajo el control de los circuitos de control 990.
En varias modalidades, los circuitos de interfaz 940 pueden incluir una memoria intermedia 946 para contener datos de enlace descendente recibidos de forma irregular desde el enlace de fronthaul 950 para permitir que se proporcione un flujo constante de información para una señal de radiofrecuencia enviada al terminal inalámbrico, con un tamaño de la memoria intermedia 946 adaptado en base a un indicador de calidad del enlace de fronthaul o la información recibida desde la BBU. Alternativamente o además, los circuitos de interfaz pueden incluir una memoria intermedia 944 para contener datos de enlace ascendente enviados irregularmente para el enlace de fronthaul 950 para permitir que se reciba un flujo constante de información desde una señal de radiofrecuencia enviada por el terminal inalámbrico, con un tamaño de la memoria intermedia 944 adaptado en base a un indicador de calidad del enlace de fronthaul o la información recibida desde la BBU.
La Figura 10 es un diagrama de bloques de una modalidad alternativa de una RRU 1000. La RRU 1000 puede proporcionar una implementación de la RRU 900 de la Figura 9. La RRU 1000 incluye un subsistema de procesamiento 1020 que incluye al menos un procesador 1024, 1028 y al menos una memoria de ordenador tangible 1022, 1026 acoplada al menos al un procesador 1024, 1028. La al menos una memoria de ordenador tangible 1022, 1026 contiene las instrucciones 1023, 1027 ejecutables por el al menos un procesador 1024, 1028, para realizar la acción asociada con los circuitos de transformación 920, la acción asociada con los circuitos de interfaz 940 y la acción asociada con los circuitos de control 990. El subsistema de procesamiento 1020 incluye al menos una porción de los circuitos de transformación 920, al menos una porción de los circuitos de interfaz 940 y al menos una porción de los circuitos de control 990. La RRU 100 también incluye los circuitos de conversión 1010 para comunicarse con un terminal inalámbrico mediante el uso de la antena 1011.
En algunas modalidades, el subsistema de procesamiento 1020 puede incluir una CPU de propósito general 1028 y un procesador de señal digital (DSP) 1024 con varias tareas divididas entre los procesadores 1024, 1028, tal como hacer que el DSP 1024 realice las operaciones de FFT e IFFT y hacer que la CPU 1028 proporcione funcionalidad de control. En otras modalidades, el subsistema de procesamiento 1020 puede solo incluir el DSP 1024 y puede no incluir la CPU 1028. En tales modalidades, el DSP 1024 puede proporcionar funcionalidad de control o la funcionalidad de control puede proporcionarse por otros circuitos. En otras modalidades, el subsistema de procesamiento 1020 puede solo incluir la CPU 1028 y no incluir el DSP 1024. En tales modalidades, la CPU 1028 puede realizar funciones de procesamiento de señales tales como una o más de FFT, IFFT, selección, cuantificación, compresión adaptativa, expansión, formateo y similares. O pueden proporcionarse circuitos dedicados para algunas de las funciones de procesamiento de señales de modo que la CPU 1028 pueda proporcionar la funcionalidad de control general. Otras modalidades pueden tener cualquier número de procesadores de cualquier tipo, en dependencia de la modalidad.
Entonces, en algunas modalidades de la RRU 1000, los circuitos de compresión adaptativa incluyen un procesador de señal digital (DSP) 1024 y una memoria tangible 1022 acoplada al DSP 1024 con la memoria tangible 1022 que contiene las instrucciones 1023, ejecutables por el DSP 1024, para realizar una transformada de Fourier para convertir las muestras digitales de banda base en información en el dominio de la frecuencia para un conjunto de tonos recibidos, y una compresión de la información en el dominio de la frecuencia al descartar la información relacionada con al menos un tono del conjunto de tonos recibidos en la información en el dominio de la frecuencia para generar la información de enlace ascendente de fronthaul bajo el control de los circuitos de control. Los circuitos de control, que pueden incluir el DSP 1024, la CPU 1028 y/u otros circuitos, se configuran para identificar el al menos un tono en base a la información recibida desde la BBU y proporcionar el al menos un tono al DSP. En algunas modalidades, las instrucciones 1023 son ejecutables por el DSP 1024 para realizar una transformada de Fourier para convertir las muestras digitales de banda base en información en el dominio de la frecuencia y generar la información de enlace ascendente de fronthaul en base a la información en el dominio de la frecuencia a un nivel de cuantificación que se controla dinámicamente por los circuitos de control. Los circuitos de control se configuran para determinar el nivel de cuantificación basándose, al menos en parte, en la información recibida desde la BBU, y proporcionar dinámicamente el nivel de cuantificación al DSP.
La Figura 11 es un diagrama que muestra las interacciones BBU/RRU mediante el uso de un protocolo de fronthaul adaptativo. Las modalidades descritas en la presente descripción se basan en el intercambio de mensajes a través de enlaces de fronthaul, que pueden ser enlaces de fronthaul de protocolo de Internet (IP) arbitrarios. Esta comunicación puede denominarse Fronthaul sobre IP (FIP). En la forma más simple, los mensajes FIP se intercambian entre una unidad de banda base (BBU) y una unidad de radio remota (RRU), pero en general pueden utilizarse más BBU y/o más RRU en el sistema. Cada BBU puede transmitir mensajes y/o puede recibir mensajes mediante el uso de FIP, y también puede hacerlo cada RRU.
Los dos protocolos de capa de transporte más comunes sobre IP, conocidos como protocolo de control de transmisión (TCP) y protocolo de datagrama de usuario (UDP), son deficientes para su uso en los sistemas descritos en la presente descripción. En particular, algunas de las características de TCP (por ejemplo, los nodos que reconocen la recepción adecuada y envían un mensaje "ACK" al remitente) hacen que el protocolo sea ideal para aplicaciones sin tolerancia a la pérdida de datos en el fronthaul, pero no adecuado para aplicaciones en las que la latencia baja es crítica mientras que la pérdida ocasional de datos es aceptable, tal como las que se describen en la presente descripción. Por otro lado, el UDP habría sido adecuado para FIP en términos de latencia, pero el UDP no ofrece ninguna forma de recuperación/corrección de errores comunes de fronthaul, tales como pérdida de datos, entrega fuera de orden y duplicación, por lo que deberían agregarse capas de protocolo adicionales para utilizar el UDP.
El FIP se usa para apuntar al rendimiento de baja latencia, con una latencia tan baja como el UDP (es decir, la latencia mínima posible a través de IP) al tiempo que proporciona características más avanzadas para la detección/corrección de errores de fronthaul, así como también otras características de particular interés para una RAN distribuida, tal como la sincronización a subnivel de milisegundos entre las frecuencias de reloj de los nodos. Cabe mencionar que existen otros protocolos de capa de transporte para aplicaciones de baja latencia, pero se encontró que ninguno cumplía con los requisitos de baja latencia y sincronización precisa de la frecuencia de reloj.
Entre otras cosas, el FIP es responsable de transferir muestras de banda base entre la BBU y la RRU. Las técnicas de compresión se usan para reducir los requisitos de rendimiento de fronthaul. El FIP define las comunicaciones entre la BBU y la RRU, que incluye la gestión y operación (MaO) de las RRU, el intercambio de datos e instrucciones entre la BBU y la RRU, y similares. Las características de FIP son similares a las que ofrece CPRI, pero con requisitos de ancho de banda mucho menores.
El FIP asume una RAN distribuida basada en OFDMA o SC-FDMA, donde los conceptos de "tonos" y "símbolos" (ya sea símbolos OFDMA o símbolos SC-FDMA, denominados generalmente como símbolos OFDM o simplemente "símbolos") están claramente definidos, aunque también ofrece la transferencia de muestras en el dominio del tiempo sin procesar, por ejemplo, para el soporte de canales físicos no basados en OFDM o tecnologías de acceso por radio heredadas (RAT). La Figura 11 muestra una representación de la interacción de la BBU básica 1160 con la r Ru 1130. El FIP proporciona un protocolo para una variedad de servicios que se proporcionarán al sistema de RAN distribuida.
Para los datos de enlace descendente de fronthaul, el FIP definió las Unidades de protocolo de datos descendentes (DDPU) 1142 que se envían desde la BBU 1160 a la RRU 1130. Una DDPU 1142 incluye instrucciones y datos que la RRU 1130 necesita para realizar la transmisión de muestras de RF.
Para los datos de enlace ascendente de fronthaul, el FIP define un mecanismo para que la BBU 1160 envíe instrucciones a la RRU 1130 que controlan la transmisión de datos de enlace ascendente de fronthaul, así como también un mecanismo para que la RRU 1130 envíe datos e instrucciones a la BBU 1160. Las instrucciones para codificar y transferir los datos de enlace ascendente de fronthaul se incluyen en las instrucciones descendentes para unidades de protocolo de enlace ascendente (DUPU) 1144 que se envían desde la BBU 1160 a la RRU 1130. Una DUPU 1144 incluye las instrucciones que necesita la RRU 1130 para realizar el muestreo y la codificación de muestras de enlace ascendente (UL).
EL FIP define las Unidades de protocolo de datos ascendentes (UDPU) 1146 que se envían desde la RRU 1130 a la BBU 1160. Una UDPU 1146 incluye datos correspondientes a muestras de UL. Existe una correspondencia uno a uno entre un registro DUPU 1144 y un registro UDPU 1146 porque un registro DUPU 1144 se envía desde la BBU 1160 a la RRU 1130 que define cada registro UDPU 1146 que se enviará desde la RRU 1130 a la BBU 1160.
El FIP también proporciona la inicialización y el mantenimiento de la conexión entre la BBU 1160 y la RRU 1130, que incluye el descubrimiento, el intercambio de capacidades y similares. La gestión de las RRU 1130 por la BBU 1160 también se proporciona en el FIP, que incluye el cambio de parámetros de configuración de la RRU 1130 tales como la frecuencia portadora, el ancho de banda, parámetros de AGC, DAC y ADC, número de antenas activas, mapeo semiestático de antenas lógicas a físicas y similares.
El FIP usa los servicios de capas de protocolo inferiores. Para la gestión y el funcionamiento, puede abrirse una toma TCP/IP entre la BBU 1160 y cada RRU activa 1130, lo que permite que el FIP confíe en la entrega en orden confiable del TCP. Para la DDPU 1142, la DUPU 1144 y la UDPU 1146, el FIP proporciona un protocolo de transporte síncrono sobre el IP.
En general, una RRU puede tener N antenas lógicas y M antenas físicas, donde N y M pueden ser diferentes. El número de antenas físicas es generalmente un parámetro codificado de la RRU, mientras que el número de antenas lógicas lo configura la BBU mediante comandos de gestión definidos en el FIP, junto con el mapeo lineal entre las antenas lógicas y las antenas físicas. Las antenas físicas también pueden apagarse mediante comandos adecuados basados en FIP. Las unidades de protocolo de la capa de aplicación se refieren a antenas lógicas.
Para las transmisiones de enlace descendente (DL), solo los elementos de recursos (RE) no vacíos se asocian a las muestras que se transmiten desde la BBU a la RRU. Por lo tanto, si un número significativo de RE están vacíos, lo que significa que la celda solo está parcialmente cargada, se puede lograr una compresión de datos significativa. El esquema de compresión puede utilizar información sobre qué RE se están usando y cuáles están vacíos. Un RE representa un tono usado para un período de tiempo de símbolo.
Para las transmisiones de enlace ascendente (UL), solo las muestras en el dominio de la frecuencia asociadas a los RE de UL no vacíos deben transferirse de la RRU a la BBU. Debido a que la RRU no sabe cuáles RE se usan y cuáles no, la BBU necesita informar explícitamente a la RRU sobre cuáles r E no están vacíos.
En una modalidad, la BBU genera muestras FD para al menos un intervalo o subtrama y, en base a los canales físicos multiplexados en el intervalo o subtrama, se genera un mapa de RE usados para cada símbolo OFDM que compone el intervalo o subtrama. Algunos canales de PHY pueden asignarse a los mismos RE a través de un conjunto de símbolos OFDM consecutivos (posiblemente todos) en un intervalo o subtrama determinado (por ejemplo, PDSCH), mientras que otros canales de PHY pueden asignarse a diferentes RE en diferentes símbolos OFDM (por ejemplo, CRS). Algunos canales de PHY pueden tener una asignación de RE consecutivos en el dominio de la frecuencia (por ejemplo, PSS y SSS), otros canales de PHY pueden tener una asignación distribuida regularmente con una tasa de inserción fija en el dominio de la frecuencia (por ejemplo, CRS), y aún otros canales de PHY pueden tener una asignación distribuida irregularmente (por ejemplo, PDCCH o PDSCH con asignación de recursos basada en mapas de bits).
La información de control se envía antes, o se multiplexa con, muestras de DL FD enviadas a través del enlace de fronthaul para un intervalo o subtrama. La información de control describe el "mapa" de RE no vacíos que la BBU puede transmitir a la RRU. El mapa puede ser específico para cada antena de TX física o puede ser común en todas las antenas. El número de muestras FD correspondientes al intervalo o subtrama corresponde al número de RE no vacíos en el mapa que se señalan a la RRU. La RRU puede recibir e interpretar el mapa correspondiente al intervalo o subtrama, recibir el flujo de muestras FD correspondientes al intervalo o subtrama y asignar cada muestra FD secuencialmente a los RE no vacíos extraídos del mapa. Las muestras FD pueden estar en el orden de primero el índice de antena PHY TX, segundo las muestras relacionadas en el dominio de la frecuencia (es decir, índice de tono), y tercero las muestras relacionadas en el dominio del tiempo (es decir, índice de símbolos OFDM).
Puede adoptarse una representación adecuada del mapa de asignación para reducir la sobrecarga asociada a la transmisión del mapa por el fronthaul. El mapa puede describirse como un solo conjunto de tonos, o por la unión o intersección de dos conjuntos de tonos, descritos por separado. Cada uno de los conjuntos de tonos puede representar un bloque de tonos consecutivos no vacíos que también ocupan múltiples símbolos OFDM consecutivos en el intervalo o subtrama (por ejemplo, una asignación de PDSCH o una porción del mismo) - descrito por el primer índice de tono, número de tonos consecutivos, primer índice de símbolo OFDM y número de símbolos OFDM consecutivos, o tonos separados igualmente (en el dominio de la frecuencia), que ocupan solo un símbolo OFDM específico (por ejemplo, CRS), descrito por el primer índice de tono, separado entre tonos consecutivos, número de tonos y el índice de símbolos OFDM. El mapa puede describirse mediante un conjunto de descriptores pertenecientes a cualquiera de las categorías anteriores. La RRU puede decodificar los descriptores descritos anteriormente y puede reconstruir un mapa de RE no vacíos en consecuencia.
Al menos un símbolo OFDM del intervalo o subtrama puede caracterizarse por una asignación muy irregular de RE no vacíos. Por ejemplo, la presencia de múltiples PDCCH con desplazamientos pseudoaleatorios de elemento de canal de control (CCE) que se multiplexan en la región de control puede implicar una asignación de RE irregular sobre los símbolos OFDM dedicados al control.
Para tales símbolos OFDM, un mapa de bits completo puede ser una representación más eficiente. Por lo tanto, un descriptor adicional puede incluir el índice de símbolo OFDM y el mapa de bits correspondiente (un bit por tono o grupo de tonos) de RE no vacíos.
En UL, la BBU puede construir un mapa de asignación similar al descrito para DL, para al menos un intervalo o subtrama, en base a decisiones de programación de UL (por ejemplo, tonos usados por asignaciones PUSCH), la presencia de retroalimentaciones periódicas de los UE (por ejemplo, tonos usados por asignaciones PUCCH o SRS), la presencia de oportunidades p Ra CH y similares. La BBU puede proporcionar de antemano el mapa a través del fronthaul a la RRU para cada intervalo o subtrama. La RRU recibe el mapa antes de que las muestras de UL FD puedan entregarse a la BBU. Una vez que la RRU recibe el mapa, puede extraer las muestras de la información en el dominio de la frecuencia generada por la transformada de Fourier correspondiente a los RE no vacíos del intervalo o subtrama y entregar solo esas muestras a la BBU. Dado que la RRU debe esperar a que se reciba el mapa a través del fronthaul, la latencia de UL puede aumentar debido al doble recuento de la latencia del fronthaul. El mapa de UL puede describirse de la misma forma que el mapa de DL, es decir, como un conjunto de al menos un descriptor. Los descriptores pueden describir tonos consecutivos, tonos de espacios regulares, mapas de bits o similares.
En UL o DL o en ambos, la representación comprimida de las muestras FD puede deshabilitarse de forma adaptativa, basándose, por ejemplo, en la carga del sistema (es decir, el porcentaje promedio de RE no vacíos), los requisitos de latencia de UL y similares. Cuando está deshabilitada, las muestras FD correspondientes a todos los RE pueden intercambiarse a través del fronthaul. La BBU puede decidir la deshabilitación en una base por RRU y las RRU pueden informarse mediante una señalización adecuada del plano de control o mediante un encabezado adecuado multiplexado con las muestras FD.
Tanto la DDPU como la DUPU, como se describió anteriormente y se muestra en la Figura 11, utilizan el protocolo de fronthaul sobre IP (FIP) para describir los tonos activos que transmiten muestras distintas de cero. Para obtener una representación adecuadamente comprimida de los tonos, se han desarrollado múltiples representaciones eficientes. Un descriptor de mapa de tonos FIP es un par como sigue:
basicTonemapDescriptor = {tipo, parámetros}
dónde tipo indica el tipo de mapa de tonos entre los que se enumeran a continuación, y parámetros es un conjunto de parámetros cuya interpretación depende del tipo de mapa de tonos.
Se definen los siguientes tipos de mapas de tonos:
• CONTIGUO. Un bloque de tonos contiguos, tanto en el dominio del tiempo como en el dominio de la frecuencia. Se necesitan cuatro parámetros: firstTone, numTones, firstSymbol, y numSymbols. Si alguno de los tonos contiguos definidos de esta manera se encuentra fuera del intervalo de tonos o símbolos válidos, solo se seleccionan los tonos y símbolos válidos.
• PERIÓDICO. Los tonos así definidos son aquellos que satisfacen la siguiente fórmula: k mod P[símbolo]= desplazamiento [símbolo], dónde k es el índice de tono, P [símbolo]denota la periodicidad, en número de tonos, para un símbolo OFDM dado, y desplazamiento [símbolo]denota el desplazamiento correspondiente para el mismo símbolo. Tenga en cuenta que puede definirse un mapa de tonos que abarque varios símbolos al definir varios triples < símbolo, P, desplazamiento > como parámetros.
• LISTA. Para un símbolo dado, define una lista (es decir, un vector) de tonos activos {ki}i. Por lo tanto, los parámetros se definen como un conjunto de triples < símbolo, {k}i >.
• BLOQUE. Para un símbolo dado, define B[símbolo]como el tamaño del bloque. Pueden definirse múltiples bloques de tonos consecutivos a través de una lista del primer tono para cada bloque, de manera que los tonos válidos sean k:, kü 1, ..., kü B -1, k-i, ..., k B - 1, ..., kw-1 1, ..., kw-1 B -1. Por lo tanto, los parámetros se definen como un conjunto de triples < símbolo, B, {k}i >.
Un conjunto de tonos puede describirse como una combinación de uno o más de los descriptores de mapa de tonos básicos discutidos anteriormente, junto con operaciones de conjuntos adecuadas tales como unión, intersección y similares, aplicadas a los conjuntos. En particular, se usa una representación basada en árboles para describir los conjuntos y las operaciones sobre ellos.
tonemapDescriptor = {
basicTonemapDescriptor OR {unaryOperator, tonemapDescriptor} OR {binaryOperator, tonemapDescriptor, tonemapDescriptor}
}
dónde unaryOperator puede ser el siguiente:
• INV. El conjunto activo de tonos es el "inverso" del especificado, es decir, el universo menos el conjunto especificado
y binaryOperator puede ser uno de los siguientes:
• UNIÓN
• INTERSECCIÓN
• MENOS
Los tonos ocupados por un canal físico dado pueden describirse por un tonemapDescriptor, por ejemplo, los tonos CRS pueden describirse fácilmente con un descriptor de tipo PERIÓDICO, PDCCH con un descriptor de tipo BLOQUE MEn Os otro descriptor de tipo PERIÓDICO (para excluir los tonos CRS), y PDSCH con una UNIÓN de descriptores de tipo CONTIGUOS MENOS otro descriptor de tipo PERIÓDICO (para excluir los tonos CRS).
Una entidad compleja, tal como un intervalo o subtrama LTE, puede describirse mediante múltiples descriptores de mapa de tonos. Todas las unidades de protocolo cuya función es describir el mapa de tonos se definen en realidad como una lista de descriptores de mapa de tonos, donde el orden es importante, ya que los descriptores de orden inferior tienen mayor prioridad. Es decir, si un tono se describe simultáneamente como activo por dos descriptores de mapa de tonos independientes, el primero de la lista es el que puede reclamar la propiedad del tono, donde los otros descriptores (si los hay) tendrán que omitir los tonos que ya se describieron por un descriptor anterior.
Algunas señales transmitidas o recibidas pueden representarse mejor por una señal en el dominio del tiempo (es decir, después de la IFFT y la adición de CP en el enlace descendente o antes de la FFT y la eliminación de CP en el enlace ascendente) en lugar de una señal en el dominio de la frecuencia. Ejemplos de señales físicas LTE que pueden representarse mejor en el dominio del tiempo son PRACH (UL), PSS y SSS (DL), y similares. Además, las tecnologías de radio heredadas pueden requerir representación en el dominio del tiempo.
Para representar una señal en el dominio del tiempo, se usa un descriptor diferente de tonemapDescriptor. Un descriptor en el dominio del tiempo FIP define:
• Frecuencia de muestreo. Expresada como un remuestreo de números enteros de la frecuencia de muestreo fundamental de la RRU (obtenida/configurada a través de MoA).
• Filtrado. La señal en el dominio del tiempo puede filtrarse en paso bajo después del remuestreo (en DL) o antes del remuestreo (en UL). Una representación de filtro digital de paso bajo adecuada puede proporcionarse a la RRU en el descriptor. Si no se proporciona un filtro, la RRU puede usar un filtrado de paso bajo predeterminado de su elección.
• Duración. Cuántas muestras (en el dominio remuestreado) transmitir o recibir.
Todos los demás descriptores, tales como el tipo de ecualización, el mapeo de capas, la compresión, la cuantificación y similares descritos a continuación, pueden ser los mismos independientemente de si se usa una representación en el dominio del tiempo o en el dominio de la frecuencia.
Además del mapa de tonos, se debe proporcionar una descripción de la forma en que las muestras complejas asociadas deben cuantificarse, interpretarse y comprimirse, tanto para el enlace descendente (junto con las muestras reales) como para el enlace ascendente (donde las muestras se proporcionarán más tarde por la RRU, siguiendo el formato descrito en la presente descripción). Un descriptor de formato de muestras FIP se define de tal manera que las reglas de cuantificación, el mapeo de antenas y similares se definen de forma clara e inequívoca.
La siguiente información puede proporcionarse en el descriptor de formato de muestra de enlace descendente FIP:
• Mapeo de capas sobre antenas, que puede ser uno de los siguientes
• LINEAL. Mapeo lineal. Las capas L (donde L puede ser 1) se mapean linealmente sobre las antenas Q, donde 1 < Q < N, siendo N el número de antenas lógicas. El descriptor especifica L, el subconjunto (de tamaño Q) de antenas lógicas y la matriz compleja de precodificación lineal de tamaño LxQ.
• SFBC. 2 antenas Alamouti. Se mapean dos muestras complejas consecutivas en el flujo sobre 2 tonos (definidos en el mapa de tonos) y dos antenas lógicas. Las dos antenas se seleccionan del conjunto de N antenas lógicas, y la definición de subconjunto también forma parte del descriptor.
• FSTD. Código de frecuencia espacial de cuatro antenas. Igual que el anterior, pero para cuatro antenas de TX.
• LCDD
• Compresión
• CONSTANTE. El mismo valor complejo se mapea sobre todas las muestras que pertenecen a una capa determinada. Solo se proporciona un valor para cada capa.
• MODULACIÓN. Se supone que el flujo de muestras complejas se obtiene de una operación de mapeo sobre una de las constelaciones predefinidas (que puede establecerse mediante una configuración de MoA). Se proporcionan M bits para cada muestra para cada capa, donde M es el orden de constelación, es decir, el número de bits necesarios para describir un punto de constelación. La constelación que se usará se especifica para cada capa, por lo que puede ser diferente en diferentes capas.
• COMPLEJO. Se define un número complejo para cada muestra de cada capa.
• Cuantificación
La siguiente información puede proporcionarse en el descriptor de formato de muestra de enlace ascendente FIP:
• Selección de antena. Q antenas (donde 1 < Q < N, siendo N el número de antenas lógicas) se seleccionan de entre las N. El descriptor especifica el subconjunto. Las muestras se informan independientemente para todas las Q antenas, sin que se realice ninguna operación específica sobre las muestras.
La Figura 12 es un diagrama de bloques de una modalidad de una unidad de banda base (BBU) 1200 para usar con una unidad de radio remota (RRU) en una red de acceso por radio distribuida (RAN) y acoplada a una red central. La BBU 1200 incluye un procesador 1270, uno o más dispositivos de memoria 1275 acoplados al procesador 1270 y que almacenan las instrucciones 1278 para configurar el procesador 1270, y los circuitos de interfaz 1240 acoplados al procesador 1270 y un enlace de fronthaul 1235. La BBU 1200 también incluye una interfaz 1265 a la red central. El procesador 1270 se configura para realizar al menos un protocolo de segundo nivel de la RAN y comunicarse a través del enlace de fronthaul 1235 con la RRU mediante el uso de un protocolo de fronthaul adaptativo. En algunas modalidades, el procesador 1270 también se configura para realizar una porción de un protocolo de primer nivel de la RAN. En algunas modalidades, la BBU 1200 admite un protocolo RAN que utiliza una Red de acceso por radio terrestre universal evolucionada (E-UTRAN), la red central incluye un Núcleo de paquetes evolucionado (EPC), el protocolo de primer nivel usa un protocolo de capa física (PHY) de Acceso por radio terrestre universal evolucionado (E-UTRA) y el protocolo de segundo nivel usa un protocolo de control de acceso al medio (MAC) E-UTRA.
El procesador 1270 puede realizar una variedad de funciones para gestionar y controlar la RRU. En algunas modalidades, el procesador 1270 se configura para enviar información de configuración a la RRU que identifica un conjunto de tonos que pueden recibirse. El procesador 1270 también puede configurarse para enviar información de tono a la RRU a través del enlace de fronthaul 1235 que identifica al menos un tono, incluido en el conjunto de tonos que pueden recibirse, que puede usarse para identificar la información en el dominio de la frecuencia para descartar durante la creación de la información de enlace ascendente de fronthaul. En algunas modalidades, la información de tono incluye un descriptor de mapa de tonos que describe un conjunto de tonos reportables del conjunto de tonos que pueden recibirse, y el al menos un tono se excluye de un conjunto de tonos reportables. El procesador 1270 también puede enviar información de tono a la RRU a través del enlace de fronthaul 1235 que identifica un conjunto de tonos reportables para usar en la creación de la información de enlace ascendente de fronthaul y la información de tono puede incluir un primer descriptor de mapa de tonos que describe un conjunto de tonos reportables asociados con un primer período de tiempo y un segundo descriptor de mapa de tonos que describe un conjunto de tonos reportables asociados con un segundo período de tiempo.
En algunas modalidades, el procesador 1270 se configura para generar un primer descriptor de mapa de tonos de acuerdo con el protocolo de fronthaul adaptativo. El descriptor de mapa de tonos incluye un tipo base con parámetros, un operador unario y un segundo descriptor de mapa de tonos, o un operador binario con un tercer descriptor de mapa de tonos y un cuarto descriptor de mapa de tonos. La información de tono incluye el descriptor de mapa de tonos. El operador unario puede ser un operador inverso, el operador binario se selecciona de un grupo que consiste de un operador de unión, un operador de intersección y un operador de diferencia, y el tipo base con parámetros se selecciona de un grupo que consiste de un tipo contiguo con parámetros que incluyen un primer tono y un número de tonos, un tipo periódico con parámetros que incluyen un índice de tono y una periodicidad, un tipo de lista con parámetros que incluyen una lista de tonos, y un tipo de bloque con parámetros que incluyen un tamaño de bloque. Estos descriptores de mapa de tonos pueden usarse para datos de enlace ascendente o enlace descendente.
Los datos de enlace ascendente recibidos desde la RRU en el enlace de fronthaul 1235 pueden comprimirse para conservar el ancho de banda. En algunas modalidades, el procesador 1270 se configura para descomprimir de forma adaptativa la información de enlace ascendente de fronthaul recibida desde la RRU a través del enlace de fronthaul 1235 mediante el uso del protocolo de fronthaul adaptativo para crear datos de enlace ascendente de fronthaul descomprimidos, y procesar los datos de enlace ascendente de fronthaul descomprimidos para proporcionar la información apropiada al protocolo de segundo nivel. Una forma en que el procesador 1270 puede descomprimir de forma adaptativa los datos de enlace de fronthaul es determinar un nivel de cuantificación de la información de enlace ascendente de fronthaul y expandir la información de enlace ascendente de fronthaul a un nivel de cuantificación nativo para descomprimir de forma adaptativa la información de enlace ascendente de fronthaul. Un nivel de cuantificación nativo es un nivel de cuantificación consistente con los tipos de datos que generalmente maneja el procesador 1270, tal como un número entero de 32 bits o un número de coma flotante de 64 bits, por nombrar dos ejemplos no limitantes. El procesador 1270 puede enviar información de cuantificación a la RRU a través del enlace de fronthaul 1235 en base a una relación de señal a ruido de radio, un esquema de modulación de capa física, una tasa de código de capa física, un ancho de banda disponible del enlace de fronthaul o cualquiera de sus combinaciones. En algunas modalidades, la información de cuantificación incluye un parámetro de cuantificación para establecer un nivel de cuantificación usado por la RRU.
En otros casos, el procesador 1270 puede recibir información compleja en el dominio de la frecuencia en un formato de coma flotante de exponente compartido durante al menos algunos períodos de tiempo en la información de enlace descendente de fronthaul donde la información de enlace ascendente de fronthaul incluye un primer valor de mantisa, un segundo valor de mantisa, un tercer valor de mantisa, un cuarto valor de mantisa y un valor de exponente compartido. El procesador 1270 puede entonces reconstituir una primera muestra compleja en el dominio de la frecuencia con una primera parte real que tiene el primer valor de mantisa y el valor de exponente compartido, y una primera parte imaginaria que tiene el segundo valor de mantisa y el valor de exponente compartido, y reconstituir una segunda muestra compleja en el dominio de la frecuencia con una segunda parte real que tiene el tercer valor de mantisa y el valor de exponente compartido, y una segunda parte imaginaria que tiene el cuarto valor de mantisa y el valor de exponente compartido. El procesador 1270 también puede reconstituir muestras complejas adicionales en el dominio de la frecuencia mediante el uso de valores de mantisa adicionales de la información de enlace ascendente de fronthaul con el valor de exponente compartido.
Para respaldar el uso eficiente del enlace de fronthaul 1235 para los datos de enlace descendente, el procesador 1270 puede comprimir los datos de manera adaptativa para crear información de enlace descendente de fronthaul para enviar a la RRU a través del enlace de fronthaul 1235 y enviar la información de enlace descendente de fronthaul a la RRU a través del enlace de fronthaul 1235 mediante el uso del protocolo de fronthaul adaptativo. El procesador 1270 puede configurarse para comprimir los datos que incluyen una primera muestra compleja en el dominio de la frecuencia y una segunda muestra compleja en el dominio de la frecuencia en un formato de exponente compartido que comprende dos valores de mantisa para la primera muestra compleja en el dominio de la frecuencia, dos valores de mantisa para la segunda muestra compleja en el dominio de la frecuencia, y un único valor de exponente compartido para la primera muestra compleja en el dominio de la frecuencia y la segunda muestra compleja en el dominio de la frecuencia. La información de enlace descendente de fronthaul incluye la información en el dominio de la frecuencia en el formato de exponente compartido. La información de enlace descendente de fronthaul también puede incluir valores de mantisa adicionales para muestras complejas adicionales en el dominio de la frecuencia asociadas con el valor de exponente compartido único.
El procesador 1270, en algunas modalidades, se configura para enviar información en el dominio de la frecuencia a través del enlace de fronthaul 1235 a la RRU mediante el uso del protocolo de fronthaul adaptativo que incluye un descriptor de mapa de tonos que describe un conjunto de tonos que usará la RRU para generar una señal de radiofrecuencia para su transmisión al terminal inalámbrico, y datos que identifican símbolos de modulación para tonos del conjunto de tonos, y tiempos asociados con los símbolos de modulación.
Además de enviar y recibir datos en el enlace de fronthaul 1235, el procesador 1270 realiza un protocolo de segundo nivel de la RAN. Como parte de realizar el protocolo en un sistema con latencia de enlace de fronthaul, el procesador 1270 puede determinar una latencia para el enlace de fronthaul y omitir al menos una función del protocolo de segundo nivel en función de la latencia determinada y un requisito de tiempo de respuesta del protocolo RAN. La latencia determinada puede basarse en una latencia medida, datos históricos de latencia o valores predeterminados. Una forma en que el procesador 1270 puede omitir una función del protocolo de la segunda capa es determinar un primer tiempo que se espera que se envíe un mensaje desde el terminal inalámbrico, calcular un segundo tiempo para que un mensaje de respuesta se envíe al terminal inalámbrico basado en el primer tiempo y un requisito de tiempo de respuesta del protocolo RAN, y enviar un comando, en un tercer tiempo, a la RRU para programar el mensaje de respuesta que se enviará en el segundo tiempo a través del enlace de fronthaul para omitir la al menos una función del protocolo de segundo nivel, el tercer tiempo se determina en función del segundo tiempo y la latencia determinada para el enlace de fronthaul. El tercer tiempo es antes de un tiempo en el que la BBU recibe y procesa el mensaje. El procesador 1270 puede diferir a un protocolo de nivel superior de la RAN para la recuperación de errores si el mensaje de respuesta se envió incorrectamente en base al mensaje recibido desde el terminal inalámbrico. En al menos una modalidad, el protocolo RAN utiliza una Red de acceso por radio terrestre universal evolucionada (E-UTRAN), el mensaje incluye una transmisión PUSCH y el mensaje de respuesta incluye una respuesta HARQ ACK.
Otra forma en que el procesador 1270 puede omitir una función del protocolo de la segunda capa es enviar un mensaje a la RRU, el mensaje programado para enviarse al terminal inalámbrico en un primer tiempo, calcular un segundo tiempo para que el mensaje se reenvíe al terminal inalámbrico si un mensaje de respuesta del terminal inalámbrico indica que el mensaje no se recibió correctamente, el segundo tiempo se basa en el primer tiempo y el requisito de tiempo de respuesta del protocolo RAN, y determinar, en un tercer tiempo, si reenviar o no el mensaje a la RRU con el mensaje programado para enviarse al terminal inalámbrico en el segundo tiempo para omitir la al menos una función del protocolo de segundo nivel, el tercer tiempo determinado en base al segundo tiempo y la latencia determinada para el enlace de fronthaul. El tercer tiempo es antes de un tiempo en el que la BBU recibe y procesa el mensaje de respuesta. El procesador 1270 puede configurarse para determinar si reenviar o no el mensaje en base a una decisión predeterminada o uno o más mensajes de respuesta recibidos previamente. En al menos una modalidad, el protocolo RAN utiliza una Red de acceso por radio terrestre universal evolucionada (E-UTRAN), el mensaje incluye una transmisión PDSCH y el mensaje de respuesta incluye una respuesta HARQ.
Otra forma en que el procesador 1270 puede omitir una función del protocolo de la segunda capa es configurar el terminal inalámbrico para reenviar periódicamente un mensaje si no se recibe un mensaje de respuesta dentro del requisito de tiempo de respuesta, recibir una primera instancia del mensaje y enviar múltiples versiones de una respuesta para el mensaje al terminal inalámbrico. El terminal inalámbrico acepta al menos una respuesta a las múltiples versiones de la respuesta como una respuesta válida a una segunda instancia del mensaje, la segunda instancia del mensaje que se ha enviado después de la primera instancia del mensaje. En al menos una modalidad, el protocolo RAN utiliza una Red de acceso por radio terrestre universal evolucionada (E-UTRAN), el mensaje incluye un Preámbulo de acceso aleatorio, el terminal inalámbrico se configura para reenviar periódicamente el Preámbulo de acceso aleatorio estableciendo un parámetro preambleTransMax de un protocolo MAC de la E-UTRAN, y las múltiples versiones del mensaje de respuesta incluyen Respuestas de acceso aleatorio con diferentes parámetros t_id y f id del protocolo MAC. El procesador 1270 se configura además para calcular los diferentes parámetros t_id y f id para múltiples instancias del Preámbulo de acceso aleatorio en base a parámetros PRACH.
La BBU 1200 también puede gestionar aspectos de la RAN en base a un indicador de calidad de enlace de fronthaul. El procesador 1270, en algunas modalidades, determina un indicador de la calidad del enlace de fronthaul y cambia dinámicamente uno o más parámetros de la RAN en base al indicador. El indicador de la calidad del enlace de fronthaul puede determinarse basándose, al menos en parte, en la información recibida desde la RRU a través del enlace de fronthaul 1235 y la información recibida desde la RRU puede incluir información de estado de la memoria intermedia de la RRU, indicaciones de desbordamiento de la memoria intermedia de la RRU, indicaciones de subdesbordamiento de la memoria intermedia de la RRU, información sobre una señal de radiofrecuencia recibida o cualquiera de sus combinaciones. En algunas modalidades, el indicador de la calidad del enlace de fronthaul se determina basándose, al menos en parte, en una latencia del enlace de fronthaul 1235, un ancho de banda del enlace de fronthaul, errores en el enlace de fronthaul 1235, paquetes no entregados en el enlace de fronthaul 1235, paquetes fuera de orden en el enlace de fronthaul 1235, desbordamientos de la memoria intermedia de la BBU, subdesbordamientos de la memoria intermedia de la BBU o cualquiera de sus combinaciones. El uno o más parámetros de la RAN que pueden controlarse por la BBU 1200 incluyen el tamaño de asignación en el dominio de la frecuencia, esquemas de modulación y codificación, número de usuarios, número de concesiones, patrón de subtrama utilizable, anticipación de la programación con respecto al índice de tiempo al que se refiere, o cualquiera de sus combinaciones. En al menos una modalidad, el indicador de la calidad del enlace de fronthaul incluye una latencia del enlace de fronthaul, y el uno o más parámetros de la RAN incluyen un parámetro ra-ResponseWindowSize en un protocolo MAC de una red E-UTRA.
La Figura 13 es un diagrama que muestra las relaciones de tiempo de las subtramas de la RAN en la BBU 1360 y en la señal de RF en una modalidad de una RAN distribuida. Debido al uso de un enlace de fronthaul no determinista entre la BBU 1360 y la RRU 1330, la latencia del fronthaul puede ser lo suficientemente larga como para que ya no sea posible cumplir con las restricciones estrictas de la línea de tiempo requeridas por ciertas funciones, por ejemplo HARQ en LTE. La latencia puede aumentar si el enlace de fronthaul usa un medio compartido, o está sujeto a interrupciones temporales que pueden retrasar el intercambio de muestras, o está sujeto al procesamiento por una o más unidades intermedias (por ejemplo, enrutadores) con tiempos de procesamiento impredecibles y similares. El almacenamiento en memoria intermedia de muestras también introduce una latencia adicional, proporcional al tamaño de la memoria intermedia.
Debido a la latencia no despreciable, la BBU 1360 puede experimentar un retardo entre las muestras transmitidas en relación con una referencia de tiempo específica del medio inalámbrico (por ejemplo, una subtrama en terminología LTE) y las muestras recibidas para la misma referencia de tiempo. Por ejemplo, cuando la BBU 1360 está transmitiendo muestras correspondientes a una subtrama de DL a través del fronthaul 1335 a una RRU 1330, puede estar recibiendo muestras desde la misma RRU correspondientes a una subtrama de UL "pasada", donde la cantidad de diferencia de tiempo entre las dos subtramas depende de la latencia total de extremo a extremo entre las dos unidades. En una implementación tradicional con fronthaul dedicado de grado de fibra, o donde las dos unidades están ubicadas conjuntamente, la demora total de extremo a extremo puede ser una fracción de la unidad, es decir la latencia total de extremo a extremo puede ser una fracción de un milisegundo.
Como ilustración, la BBU 1360 se acopla a la RRU 1330 por el enlace de fronthaul 1335 que puede tener una cantidad significativa de latencia en una RAN distribuida y debido al uso de un enlace de fronthaul no determinista 1335. Para ilustrar esta latencia, se muestran un conjunto de subtramas de enlace descendente (DL) 1370 y un conjunto de subtramas de enlace ascendente (UL) 1380 en orden de tiempo creciente a medida que se transmitirían a través de la señal de RF 1390. Por lo tanto, se transmite una primera subtrama de DL 1371 desde la RRU 1330 a un UE al mismo tiempo que se transmite la primera subtrama de UL 1381 desde el UE a la RRU 1330, se transmite una segunda subtrama de DL 1372 desde la RRU 1330 a un UE al mismo tiempo que se transmite la segunda subtrama de UL 1382 desde el UE a la RRU 1330, se transmite una tercera subtrama de DL 1373 desde la RRU 1330 a un UE al mismo tiempo que se transmite la tercera subtrama de UL 1383 desde el UE a la RRU 1330, y se transmite una cuarta subtrama de d L 1374 desde la RRU 1330 a un UE al mismo tiempo que se transmite la cuarta subtrama de UL 1384 desde el UE a la RRU 1330.
Una latencia de enlace ascendente 'u' es el tiempo que tardan los datos de una subtrama de enlace ascendente en transitar desde un UE, propagarse a través de la señal de RF 1390 a la antena 1311, pasar por el procesamiento de la RRU 1330 y viajar a través del enlace ascendente de fronthaul 1335 a la BBU 1360. Una latencia de enlace descendente 'd' es el tiempo que tarda una subtrama de enlace descendente en viajar desde la BBU 1360, transitar por el enlace de fronthaul 1335 hasta la RRU 1330, ser procesada por la RRU 1330 y transmitida desde la antena 1311 para propagarse como una señal de RF 1390 al UE. Las latencias 'u' y 'd' pueden variar con el tiempo. Para ilustrar la latencia, se muestra una subtrama de DL 1378 que se envía por la BBU 1360 en un tiempo particular tü. Al mismo tiempo, se muestra una subtrama de UL 1381 que se recibe por la BBU 1360. Es posible que las dos subtramas no puedan enviarse en el enlace de fronthaul 1335 exactamente al mismo tiempo debido a las limitaciones físicas del enlace de fronthaul 1335, pero conceptualmente, pueden verse como que se envían y reciben de manera simultánea, respectivamente, por la BBU 1360. El tiempo fe también se muestra en la línea de tiempo de las subtramas 1370, 1380 en la señal de RF. Debido a las latencias, la subtrama de DL 1378 que se envía por la BBU 1360 en el tiempo t0 pasará a través de la señal de RF en un tiempo que es 'd' en el futuro. La subtrama de UL 1381 que se recibe por la BBU 1360 en el tiempo t0 pasó a través de la señal de RF en un tiempo que es 'u' en el pasado.
Si la latencia es grande, es posible que algunas funciones con restricciones de latencia estrictas no puedan implementarse directamente, por lo que es necesario encontrar una implementación que cumpla con los requisitos estrictos de la especificación mientras se mantiene una conexión funcional entre la b Bu 1330 y el UE. En algunos casos, una función de la RAN puede omitirse o modificarse de alguna manera en función de la latencia estimada, medida o predicha. Si la latencia no es determinista, el valor de latencia estimado, medido o predicho puede ser una latencia promedio, una latencia máxima, una latencia del 90 % o similar.
Medir la latencia del fronthaul empleado puede implicar medir periódicamente la latencia sobre el fronthaul entre la BBU 1360 y cada RRU 1330 por separado, y promediar las mediciones a lo largo del tiempo. La medición también puede incluir retroalimentación, desde la RRU 1330 a la BBU 1360, el número de muestras pendientes en las memorias intermedias de UL y DL, y tener en cuenta estos números al estimar la latencia.
La predicción de la latencia del fronthaul empleado puede implicar calcular una latencia esperada (por ejemplo, la latencia máxima en el peor de los casos) en base al tamaño de las memorias intermedias de las muestras, el tipo y la calidad del medio de retorno, el número de conexiones simultáneas entre las BBU 1360 y las RRU 1330 que comparten el mismo medio y similares.
A continuación, una serie de características de las redes de acceso por radio LTE (o E-UTRA) con restricciones de línea de tiempo, o donde existe una latencia grande o no determinista entre la BBU 1360 y la RRU 1330 puede afectar significativamente el rendimiento si el sistema no tiene en cuenta tal cuestión. Para cada característica, describimos cómo lidiar con la latencia no determinista y potencialmente grande, así como también los posibles inconvenientes de cada implementación posible. Los expertos en la técnica se darán cuenta de que algunos de los diseños propuestos a continuación pueden aplicarse de manera similar a tecnologías de acceso por radio distintas de LTE.
En LTE, tanto HARQ de DL como UL deben cumplir con una línea de tiempo estricta. En particular, en FDD, un UE responde con un reconocimiento (ACK) o sin reconocimiento (NACK) 4 ms después de la correspondiente transmisión PDSCH en DL. De manera similar, un eNB responde con un ACK/NACK 4 ms después de la correspondiente transmisión PUSCH en UL. En TDD, los requisitos de la línea de tiempo ACK/NACK dependen de la configuración de TDD. A continuación, nos centraremos en los sistemas FDD, aunque la extensión a TDD es sencilla.
Estas restricciones de la línea de tiempo obligan efectivamente a la unidad de procesamiento que realiza la demodulación y decodificación (es decir, el UE para señales de DL y el eNB para señales de UL) para que pueda completar la demodulación y decodificación de una carga útil determinada (PDSCH o PUSCH, respectivamente), determinar la respuesta HARq correspondiente (ACK o NACK) y ensamblar la respuesta HARQ en un paquete de retroalimentación listo para ser transmitido, todo lo anterior en hasta 4 ms desde el inicio de la transmisión de datos a la que se refiere dicha retroalimentación. En escenarios donde la BBU, la RRU y las antenas están ubicadas conjuntamente, el único factor limitante es la energía de procesamiento, mientras que en los escenarios distribuidos descritos anteriormente, la latencia de fronthaul también influye en la latencia general, junto con la latencia debida a la memoria intermedia, si está presente.
Si la latencia de extremo a extremo es tal que la línea de tiempo de procesamiento HARQ no se puede cumplir, por ejemplo, si la latencia de fronthaul es significativa y hace que la latencia 'u' más 'd' exceda los 4 ms, el procesamiento HARQ puede omitirse efectivamente como se describe a continuación.
En UL, la omisión de HARQ se reduce a retroalimentar un ACK, en el tiempo correcto impuesto por la línea de tiempo de HARQ, aunque el PUSCH al que se refiere la retroalimentación HARQ aún no se haya decodificado. Es decir, si el eNB programa una transmisión UL PUSCH para al menos un UE en una subtrama m, si en un tiempo m+4 ms la decodificación de dicha transmisión PUSCH aún no se ha completado, se puede transmitir un ACK dedicado al UE con la suposición de que la transmisión PUSCH finalmente se recibirá con éxito.
En DL, la omisión de HARQ se basa en la suposición de que el UE realimenta un ACK correspondiente a un PDSCH transmitido en el tiempo m al UE, en caso de que la retroalimentación HARQ del UE en el tiempo m+4 aún no se haya recibido cuando es el momento de que el programador de eNB decida si es necesaria una retransmisión o si la transmisión PDSCH original se recibió con éxito. En DL, si la retroalimentación HARQ no se recibe a tiempo y, por lo tanto, el eNB asume el ACK, el eNB puede abstenerse de decodificar la retroalimentación HARQ cuando las muestras BB correspondientes estén finalmente disponibles en el eNB.
Se observa que tal omisión de funciones HARQ puede ser perjudicial para el rendimiento del sistema, y pueden adoptarse estrategias de programación adecuadas, por ejemplo, reducción adecuada del esquema de modulación y codificación (MCS), para limitar la degradación del rendimiento. Además, la tasa de error de paquete (PER) potencialmente aumentada debido a la falta de funciones HARQ efectivas puede compensarse mediante la corrección y recuperación de errores de la capa superior, por ejemplo, realizada en el RLC.
Debido al aumento de latencia, la BBU del eNB puede recibir la información retroalimentada por el UE con un retardo que la hace casi inútil. Al decidir si confiar en la información realimentada por el UE, tal como la información de calidad del canal (CQI) y otra información de estado del canal (CSI), tal como la información de la matriz de precodificación (PMI), por el bien de la programación, puede tenerse en cuenta la latencia de extremo a extremo global medida o estimada.
Si la latencia de extremo a extremo es lo suficientemente grande como para que la CSI esté casi descorrelacionada con la información del canal real para al menos un UE, la retroalimentación de CSI para ese UE puede deshabilitarse por el eNB para el UE, o puede ignorarse. En este caso, la programación de DL puede usar información distinta de la CSI para tomar decisiones de programación, por ejemplo, la energía de señal de referencia recibida (RSRP), la calidad de señal de referencia recibida (RSRQ) y similares.
Cuando se deciden las propiedades de programación para una transmisión PUSCH o PDSCH dada hacia/desde un UE dado, puede tenerse en cuenta la latencia de extremo a extremo. En particular, si la latencia es tal que se ha omitido HARQ como se describió anteriormente, puede adaptarse una programación más conservadora, por ejemplo, al reducir la tasa de código empleada, el orden de modulación y similares.
En UL, un UE puede usar solicitudes de programación (SR) para informar al eNB que el UE tiene datos de UL pendientes para transmitir. El eNB puede responder a una SR recibida desde el UE proporcionando al UE una asignación de UL adecuada. Si la latencia total de extremo a extremo es grande, la SR puede recibirse y decodificarse por la BBU del eNB con un retardo tan grande que la memoria intermedia de UL del UE puede llenarse y puede declararse un fallo de enlace de radio (RLF), haciendo así la comunicación imposible. Para evitar tal escenario, en presencia de una latencia de extremo a extremo medida o estimada grande, el programador de UL puede programar todos los UE conectados a RRC de manera rotatoria proporcionando periódicamente a cada UE una asignación de recursos de UL adecuada, independientemente de si se recibió una SR del UE.
La línea de tiempo PRACH, descrita en la especificación 3GPP “3GPP TS 36.300 versión 12.4.0 lanzada el 12 de febrero de 2015 y “LTE; Acceso de radio terrestre universal evolucionado (E-UTRA); especificación de protocolo de Control de acceso al medio (MAC)”, 3GPP TS 36.321 versión 12.4.0 lanzada el 12 de febrero de 2015, define una línea de tiempo estricta que debe cumplirse para que un procedimiento de acceso aleatorio sea exitoso.
En particular, después de la transmisión de un preámbulo de acceso aleatorio desde un UE, el UE espera una respuesta (indicada como la respuesta de acceso aleatorio (RAR)) desde la celda dentro de una ventana de tiempo especificada. La ventana se define por el parámetro señalado de la capa superior ra-ResponseWindowSize. Si la latencia de extremo a extremo permite que la celda detecte una transmisión de preámbulo y transmita la RAR correspondiente dentro de la ventana, no se necesitan cambios en el procedimiento de acceso aleatorio en comparación con un escenario con latencia de extremo a extremo reducida. El parámetro ra-ResponseWindowSize puede tener que establecerse para que sea lo más grande posible, por ejemplo, igual a 10 subtramas, para presupuestar la latencia de extremo a extremo aumentada.
Si la latencia de extremo a extremo es tan grande que el UE no recibirá la RAR dentro de la ventana, la BBU puede tomar las acciones que se describen a continuación:
• El procedimiento de acceso aleatorio puede configurarse para tener múltiples transmisiones de preámbulo si el UE no recibe la RAR (al ajustar el parámetro RRC prembleTransMax);
• Puede configurarse un número reducido de oportunidades de PRACH o un número de preámbulos seleccionables por los UE para reducir la sobrecarga (ver a continuación);
• Cuando la BBU detecta una transmisión de preámbulo, la transmisión de preámbulo puede haber ocurrido varios ms antes debido a una latencia de extremo a extremo grande, y puede que ya sea demasiado tarde para enviar una RAR correspondiente que pueda decodificarse exitosamente por el UE como asociada a las transmisiones del preámbulo original;
• La BBU puede asumir que el UE sigue transmitiendo preámbulos si se configuran múltiples transmisiones de preámbulo secuenciales a través del parámetro preambleTransMax y la latencia no es tan grande como para que todas las transmisiones de preámbulo permitidas ya se hayan llevado a cabo una vez que la BBU detecta la primera exitosa;
• Por lo tanto, la BBU puede preparar una RAR (que incluye la concesión de UL, el avance de tiempo basado en el tiempo estimado a partir de la transmisión de preámbulo decodificada con éxito, y similares) y transmitir la RAR. Sin embargo, es posible que la RAR no tenga que corresponder con la transmisión del preámbulo decodificado, porque debido a la latencia, es posible que la ventana de respuesta de la RAR ya haya expirado. Por lo tanto, la RAR puede corresponder a una transmisión de preámbulo posterior;
• Por lo tanto, la BBU puede enviar la RAR varias veces, asumiendo diferentes t_id y f id compatibles con los parámetros PRACH (ver 3GPP 36.321, Sección 5.1.4) y asumiendo diferentes identidades de preámbulo compatibles con los parámetros PRACH. Las múltiples transmisiones RAR pueden ocurrir en diferentes subtramas o, al menos en parte, en la misma subtrama. Las múltiples transmisiones RAR pueden incluir concesiones de UL no superpuestas.
• Si al menos una de las múltiples RAR transmitidas corresponde con la al menos una transmisión de preámbulo posterior desde el UE y se recibe dentro de la ventana de respuesta correspondiente a la transmisión de preámbulo, el procedimiento de acceso aleatorio puede proceder correctamente a las siguientes etapas.
Entonces, en algunos sistemas, la BBU se configura para determinar una latencia para el enlace de fronthaul y omitir al menos una función del protocolo de segundo nivel en función de la latencia determinada y un requisito de tiempo de respuesta del protocolo RAN. La latencia determinada puede basarse en una latencia medida, datos históricos de latencia o valores predeterminados. La omisión puede incluir determinar un primer tiempo que se espera que se envíe un mensaje desde el terminal inalámbrico, calcular un segundo tiempo para que un mensaje de respuesta se envíe al terminal inalámbrico basado en el primer tiempo y un requisito de tiempo de respuesta del protocolo RAN, y enviar un comando, en un tercer tiempo, a la RRU para programar el mensaje de respuesta que se enviará en el segundo tiempo a través del enlace de fronthaul, el tercer tiempo se determina en función del segundo tiempo y la latencia determinada para el enlace de fronthaul. El tercer tiempo es antes de un tiempo en el que la BBU recibe y procesa el mensaje. En algunos sistemas, la BBU se configura además para diferir a un protocolo de nivel superior de la RAN para la recuperación de errores si el mensaje de respuesta se envió incorrectamente en base al mensaje recibido desde el terminal inalámbrico. En al menos un sistema donde el protocolo RAN utiliza una Red de acceso por radio terrestre universal evolucionada (E-UTRAN), el mensaje incluye una transmisión PUSCH, y el mensaje de respuesta comprende una respuesta HARQ.
En algunos sistemas, la BBU se configura para enviar un mensaje a la RRU, donde el mensaje se programa para enviarse al terminal inalámbrico en un primer tiempo. Una función de protocolo de segundo nivel puede omitirse al calcular un segundo tiempo para que el mensaje se reenvíe al terminal inalámbrico si un mensaje de respuesta del terminal inalámbrico indica que el mensaje no se recibió correctamente, el segundo tiempo se basa en el primer tiempo y el requisito de tiempo de respuesta del protocolo RAN, y determinar, en un tercer tiempo, si reenviar o no el mensaje a la RRU con el mensaje programado para enviarse al terminal inalámbrico en el segundo tiempo, el tercer tiempo determinado en base al segundo tiempo y la latencia determinada para el enlace de fronthaul. El tercer tiempo es antes de un tiempo en el que la BBU recibe y procesa el mensaje de respuesta. En los sistemas, la determinación de si reenviar o no el mensaje puede basarse en una decisión predeterminada o en uno o más mensajes de respuesta recibidos previamente. En un sistema donde el protocolo RAN utiliza una Red de acceso por radio terrestre universal evolucionada (E-UTRAN), el mensaje puede incluir una transmisión PDSCH y el mensaje de respuesta puede incluir una respuesta HARQ.
En algunos sistemas, la omisión puede incluir configurar el terminal inalámbrico para reenviar periódicamente un mensaje si no se recibe un mensaje de respuesta dentro del requisito de tiempo de respuesta, recibir una primera instancia del mensaje en la BBU y enviar múltiples versiones de una respuesta para el mensaje al terminal inalámbrico. En tales sistemas, el terminal inalámbrico acepta al menos una respuesta a las múltiples versiones de la respuesta como una respuesta válida a una segunda instancia del mensaje, la segunda instancia del mensaje que se ha enviado después de la primera instancia del mensaje. En un sistema donde el protocolo RAN utiliza una Red de acceso por radio terrestre universal evolucionada (E-UTRAN), el mensaje puede incluir un Preámbulo de acceso aleatorio, el terminal inalámbrico puede configurarse para reenviar periódicamente el Preámbulo de acceso aleatorio estableciendo un parámetro preambleTransMax de un protocolo m Ac de la E-UTRAN, y las múltiples versiones del mensaje de respuesta pueden incluir Respuestas de acceso aleatorio con diferentes parámetros t_id y f id del protocolo MAC. En tales sistemas, la BBU puede configurarse además para calcular los diferentes parámetros t_id y f id para múltiples instancias del Preámbulo de acceso aleatorio en base a parámetros PRACH.
La Figura 14 muestra un diagrama de flujo para una modalidad para facilitar la comunicación entre un terminal inalámbrico y una BBU en una RAN distribuida. El diagrama de flujo describe un método 1400 realizado por una unidad de radio remota (RRU), para facilitar la comunicación entre un terminal inalámbrico y una unidad de banda base (BBU) en una red de acceso por radio distribuida (RAN). El método 1400 puede implementarse mediante cualquier combinación de hardware y software, en dependencia de la modalidad. En algunas modalidades, al menos un medio legible por máquina tangible incluye una o más instrucciones que en respuesta a ser ejecutadas en un dispositivo informático hacen que el dispositivo informático lleve a cabo el método 1400.
El diagrama de flujo comienza al facilitar la comunicación de enlace ascendente en una RRU de una RAN a través de un enlace de fronthaul en el bloque 1401 y continúa con la recepción de una señal de radiofrecuencia desde un terminal inalámbrico en el bloque 1402. En algunas modalidades, la RAN comprende una Red de acceso por radio terrestre universal evolucionada (E-UTRAN). En el bloque 1403, la señal de radiofrecuencia se convierte en muestras digitales de banda base mediante el uso de circuitos receptores y un convertidor de analógico a digital. Las muestras digitales de banda base se comprimen de forma adaptativa en el bloque 1404, mediante el uso de circuitos de compresión adaptativa, para crear la información de enlace ascendente de fronthaul. En algunas modalidades, los circuitos de compresión adaptativa incluyen uno o más procesadores, que pueden incluir un procesador de señales digitales. Los métodos de compresión adaptativa 1500 se muestran en la Figura 15, pero la compresión adaptativa pierde la información contenida en las muestras digitales de banda base en algunas modalidades.
En algunas modalidades, el método 1400 continúa mediante el empaquetado de la información de enlace ascendente de fronthaul en paquetes de enlace ascendente de fronthaul en el bloque 1405. En algunas de esas modalidades, los paquetes de enlace ascendente de fronthaul cumplen con un protocolo de Internet (IP). En dependencia de la modalidad, los paquetes pueden almacenarse en la memoria intermedia en el bloque 1406. Esto implica almacenar temporalmente la información de enlace ascendente de fronthaul enviada de manera irregular en una memoria intermedia, ya sea antes o después de que se empaquete, para permitir que se reciba un flujo constante de información desde una señal de radiofrecuencia enviada por el terminal inalámbrico. En algunos casos, el tamaño de la memoria intermedia se basa en un indicador de calidad del enlace de fronthaul o en la información recibida desde la BBU.
En varias modalidades, en el bloque 1407 se determina un indicador de calidad del enlace de fronthaul y el indicador de calidad del enlace de fronthaul se envía a la BBU a través del enlace de fronthaul. El enlace de fronthaul puede monitorearse en el bloque 1471 para capturar la información del enlace de fronthaul y el indicador de calidad del enlace de fronthaul puede determinarse basándose, al menos en parte, en la información de enlace de fronthaul que se captura. Pueden capturarse varios elementos de datos sobre el enlace de fronthaul, que incluyen, pero no se limitan a, una cantidad de datos almacenados en una o más memorias intermedias para los datos del enlace de fronthaul en la RRU, indicaciones de desbordamiento de la memoria intermedia, indicaciones de subdesbordamiento de la memoria intermedia, información de error del enlace de fronthaul, una latencia del enlace de fronthaul, información de identidad de paquetes, información de paquetes faltantes, información de paquetes fuera de orden o cualquiera de sus combinaciones. En algunas modalidades, la señal de radio puede monitorearse en el bloque 1472 al determinar un parámetro de la señal de radio recibida. El indicador de calidad del enlace de fronthaul puede determinarse en el bloque 1407 basándose, al menos en parte, en el parámetro de la señal de radio recibida.
La información de enlace ascendente de fronthaul, que puede estar empaquetada, se envía a través del enlace de fronthaul a la BBU mediante el uso de un protocolo de fronthaul adaptativo en el bloque 1408. El método 1400 termina en el bloque 1409
La Figura 15 muestra un diagrama de flujo para una modalidad para comprimir de forma adaptativa información de fronthaul de enlace ascendente en una r Ru . El diagrama de flujo describe un método 1500 para comprimir de forma adaptativa la información de fronthaul de enlace ascendente y puede usarse para implementar el bloque 1404 del método 1400 mostrado en la Figura 14. El método 1500 puede implementarse mediante cualquier combinación de hardware y software, en dependencia de la modalidad. En algunas modalidades, al menos un medio legible por máquina tangible incluye una o más instrucciones que en respuesta a ser ejecutadas en un dispositivo informático hacen que el dispositivo informático lleve a cabo el método 1500.
El método 1500 comienza en el bloque 1501 e incluye recibir información desde la BBU a través del enlace de fronthaul en el bloque 1502. Los tonos reportables se identifican en el bloque 1503 en base a la información recibida desde la BBU. En dependencia de la modalidad, esto puede incluir reconocer un descriptor de mapa de tonos en la información recibida desde la BBU e identificar los tonos reportables en base al descriptor de mapa de tonos. Los tonos reportables son un subconjunto del conjunto de tonos recibidos y al menos un tono de un conjunto de tonos recibidos no se incluye en los tonos reportables. Por lo tanto, el bloque 1503 también puede incluir identificar al menos un tono basado en información, recibida desde la BBU, que no es reportable.
En el bloque 1504, las muestras digitales de banda base se convierten en información en el dominio de la frecuencia. Esto puede realizarse mediante cualquier método, pero en algunas modalidades se realiza una transformada de Fourier para convertir las muestras digitales de banda base en información en el dominio de la frecuencia para un conjunto de tonos recibidos. Una transformada de Fourier puede ser una transformada discreta de Fourier, una transformada rápida de Fourier o cualquier otra función de Fourier. La transformada de Fourier se puede realizar mediante el uso de circuitos de transformada de Fourier, que pueden incluir cualquier combinación de hardware y software. En algunas modalidades, la información en el dominio de la frecuencia se genera en un formato de coma flotante que puede incluir un único número de coma flotante que representa un número real o dos números de coma flotante que representan un número complejo. La información en el dominio de la frecuencia incluye al menos una primera muestra en el dominio de la frecuencia y una segunda muestra en el dominio de la frecuencia. En algunas modalidades, las muestras digitales de banda base incluyen pares de muestras en fase y en cuadratura en puntos discretos en el tiempo, y la información en el dominio de la frecuencia incluye muestras complejas para el conjunto de tonos recibidos.
Solo se selecciona un subconjunto de la información en el dominio de la frecuencia para incluirlo en la información de enlace ascendente de fronthaul en el bloque 1505. El subconjunto de la información en el dominio de la frecuencia se relaciona con los tonos reportables. Debido a que al menos un tono se incluye en un conjunto de tonos que pueden recibirse identificados en base a la información de configuración recibida desde la BBU y se excluye de un subconjunto de tonos identificados por la información recibida desde la BBU, al menos parte de la información en el dominio de la frecuencia se descarta. Por lo tanto, también se puede pensar que el bloque 1505 descarta un subconjunto de la información en el dominio de la frecuencia que se relaciona con el al menos un tono del conjunto de tonos recibidos e incluye un subconjunto restante de la información en el dominio de la frecuencia en la información de enlace ascendente de fronthaul. El subconjunto restante de la información en el dominio de la frecuencia se relaciona con los tonos del conjunto de tonos recibidos distintos del al menos un tono. Por lo tanto, el método 1500 incluye adaptar la compresión en base a la información recibida desde la BBU.
En una modalidad, el método 1500 incluye recibir un primer descriptor de mapa de tonos desde la BBU a través del enlace de fronthaul, identificar un primer conjunto de tonos reportables basado en el primer mapa de tonos, recibir un segundo descriptor de mapa de tonos desde la BBU a través del enlace de fronthaul, identificar un segundo conjunto de tonos reportables basado en el segundo mapa de tonos, convertir las muestras digitales de banda base en una primera información en el dominio de la frecuencia asociada con un primer período de tiempo y una segunda información en el dominio de la frecuencia asociada con un segundo período de tiempo, seleccionar un subconjunto de la primera información en el dominio de la frecuencia que se relacione con el primer conjunto de tonos reportables que se incluirán en la información de enlace ascendente de fronthaul, y seleccionar un subconjunto de la segunda información en el dominio de la frecuencia que se relacione con el segundo conjunto de tonos reportables que se incluirán en la información de enlace ascendente de fronthaul, en donde el primer conjunto de tonos reportables y el segundo conjunto de tonos reportables son subconjuntos diferentes de un conjunto de tonos recibidos en la primera información en el dominio de la frecuencia y la segunda información en el dominio de la frecuencia.
El método 1500 continúa con la cuantificación de los datos en el dominio de la frecuencia en el bloque 1506. La cuantificación incluye determinar dinámicamente un nivel de cuantificación para la compresión de la información en el dominio de la frecuencia y cuantificar la información en el dominio de la frecuencia en el nivel de cuantificación para crear la información del enlace ascendente de fronthaul. En algunas modalidades, el nivel de cuantificación se basa, al menos en parte, en mediciones o estimaciones de la energía de radiofrecuencia recibida, el ruido de radiofrecuencia recibido, la calidad de la señal, el esquema de modulación, el esquema de codificación, un ancho de banda de fronthaul disponible o cualquiera de sus combinaciones. En algunas modalidades, el nivel de cuantificación se basa, al menos en parte, en una determinación del ancho de banda de fronthaul disponible. En algunas modalidades, el nivel de cuantificación se basa, al menos en parte, en una cantidad no enviada de la información de enlace ascendente de fronthaul almacenada en una memoria intermedia de la RRU. El nivel de cuantificación puede basarse, al menos en parte, en la información recibida desde la BBU a través del enlace de fronthaul y, en algunas modalidades, establecerse por un parámetro de cuantificación recibido desde la BBU a través del enlace de fronthaul. Cualquier información puede incluirse en la información recibida desde la BBU para su uso en la determinación del nivel de cuantificación, que incluye, pero no se limita a, una relación de señal a ruido de radio, un esquema de modulación de capa física, una tasa de código de capa física, un ancho de banda disponible del enlace de fronthaul, o cualquiera de sus combinaciones.
La información en el dominio de la frecuencia se comprime en la información en el dominio de la frecuencia de exponente compartido en el bloque 1507. La información en el dominio de la frecuencia compartida incluye un primer valor de mantisa para una porción real de la primera muestra en el dominio de la frecuencia, un segundo valor de mantisa para una porción real de la segunda muestra en el dominio de la frecuencia, y un único valor de exponente compartido para la primera muestra en el dominio de la frecuencia y la segunda muestra en el dominio de la frecuencia. La información de enlace ascendente de fronthaul puede incluir la información en el dominio de la frecuencia de exponente compartido. En algunas modalidades, la información de enlace ascendente de fronthaul también incluye valores de mantisa adicionales para muestras en el dominio de la frecuencia adicionales asociadas con el valor de exponente compartido único. En al menos una modalidad, la primera muestra en el dominio de la frecuencia y la segunda muestra en el dominio de la frecuencia se representan ambas como números complejos, y la información de enlace ascendente de fronthaul también incluye un tercer valor de mantisa que representa la parte compleja de la primera muestra en el dominio de la frecuencia y un cuarto valor de mantisa que representa una parte compleja de la segunda muestra en el dominio de la frecuencia, con el valor de exponente compartido único usado como un exponente para la parte compleja de la primera muestra en el dominio de la frecuencia y la segunda muestra en el dominio de la frecuencia.
El método 1500 para la compresión adaptativa puede incluir cualquier combinación de a) descartar la información en el dominio de la frecuencia relacionada con los tonos que no están incluidos en un conjunto de tonos reportables, b) cuantificar la información en el dominio de la frecuencia a un nivel de cuantificación por debajo de aquel en el que se generó, y convertir las representaciones de coma flotante en un formato de exponente compartido.
La Figura 16 muestra un diagrama de flujo para una modalidad para facilitar la comunicación entre una BBU y un terminal inalámbrico en una RAN distribuida. El diagrama de flujo describe un método 1600, realizado por una unidad de radio remota (RRU), para facilitar la comunicación entre una unidad de banda base (BBU) y un terminal inalámbrico en una red de acceso por radio distribuida (RAN). El método 1600 puede implementarse mediante cualquier combinación de hardware y software, en dependencia de la modalidad. En algunas modalidades, al menos un medio legible por máquina tangible incluye una o más instrucciones que en respuesta a ser ejecutadas en un dispositivo informático hacen que el dispositivo informático lleve a cabo el método 1600.
El método 1600 comienza al facilitar la comunicación de enlace descendente en el bloque 1601 y continúa con la recepción de la información de enlace descendente de fronthaul a través de un enlace de fronthaul desde la BBU mediante el uso de un protocolo de fronthaul adaptativo en el bloque 1602. El método 1600 puede incluir almacenar temporalmente la información de enlace descendente de fronthaul recibida irregularmente en una memoria intermedia en el bloque 1603 para permitir que se proporcione un flujo constante de información para la señal de radiofrecuencia enviada al terminal inalámbrico. En algunas modalidades, el tamaño de la memoria intermedia puede basarse en un indicador de calidad del enlace de fronthaul o la información recibida desde la BBU.
El método 1600 también incluye generar muestras en el dominio de la frecuencia en el bloque 1604, en base a la información de enlace descendente de fronthaul recibida. A veces, las muestras en el dominio de la frecuencia se incluyen directamente en la información de enlace descendente de fronthaul, por lo que generar las muestras en el dominio de la frecuencia incluye seleccionar las muestras en el dominio de la frecuencia a partir de la información de enlace descendente de fronthaul. A veces, la información de enlace descendente de fronthaul recibida incluye un descriptor de mapa de tonos que describe un conjunto de tonos que se usarán para generar la señal de radiofrecuencia para su transmisión al terminal inalámbrico, un conjunto de descriptores de símbolos de modulación y datos en el dominio de la frecuencia que identifican un descriptor de símbolo de modulación del conjunto de descriptores de símbolos de modulación que se usarán para un tono del conjunto de tonos durante un período de tiempo particular. Por lo tanto, las muestras en el dominio de la frecuencia se generan al expandir los datos en el dominio de la frecuencia en las muestras en el dominio de la frecuencia basándose en el descriptor de mapa de tonos y el conjunto de descriptores de símbolos de modulación en el bloque 1605. A veces, se recibe información compleja en el dominio de la frecuencia durante al menos algunos períodos de tiempo en la información de enlace descendente de fronthaul. La información compleja en el dominio de la frecuencia puede estar en un formato de coma flotante comprimido que incluye un primer valor de mantisa, un segundo valor de mantisa, un tercer valor de mantisa, un cuarto valor de mantisa y un valor de exponente compartido. Por lo tanto, el método 1600 puede incluir reconstituir, en el bloque 1606, una primera muestra en el dominio de la frecuencia con una primera parte real que tiene un primer valor de mantisa y un valor de exponente compartido, y una primera parte imaginaria que tiene un segundo valor de mantisa y el valor de exponente compartido. También se reconstituye una segunda muestra en el dominio de la frecuencia con una segunda parte real que tiene un tercer valor de mantisa y el valor de exponente compartido, y una segunda parte imaginaria que tiene un cuarto valor de mantisa y el valor de exponente compartido.
En el bloque 1607, las muestras de banda base en el dominio del tiempo se crean a partir de las muestras en el dominio de la frecuencia. Esto puede hacerse mediante el uso de una transformada de Fourier inversa. Puede usarse cualquier tipo de transformada de Fourier inversa, que incluye una transformada discreta de Fourier inversa (IDFT), una transformada rápida de Fourier inversa (IFFT) o cualquier otro método. En algunas modalidades, las muestras en el dominio de la frecuencia incluyen muestras complejas en el dominio de la frecuencia, y las muestras en el dominio del tiempo comprenden pares de datos en fase y en cuadratura.
A veces, los datos de enlace descendente de fronthaul incluyen muestras en el dominio del tiempo, por lo que en el bloque 1608, pares de datos en el dominio del tiempo en fase y en cuadratura se reciben en la información de enlace descendente de fronthaul. El método también incluye convertir las muestras de banda base en el dominio del tiempo en una señal de radiofrecuencia para enviar al terminal inalámbrico en el bloque 1609, que incluye convertir pares de datos en el dominio del tiempo en fase y en cuadratura en una porción de la señal de radiofrecuencia para enviar al terminal inalámbrico.
La Figura 17 muestra un diagrama de flujo para una modalidad para facilitar la comunicación entre una RRU y una red central en una RAN distribuida. El diagrama de flujo describe un método 1700, realizado por una unidad de banda base (BBU), para facilitar la comunicación entre una red central y una unidad de radio remota (RRU) en una red de acceso por radio distribuida (RAN). El método 1700 puede implementarse mediante cualquier combinación de hardware y software, en dependencia de la modalidad. En algunas modalidades, al menos un medio legible por máquina tangible incluye una o más instrucciones que en respuesta a ser ejecutadas en un dispositivo informático hacen que el dispositivo informático lleve a cabo el método 1700.
El método 1700 comienza al facilitar el enlace ascendente en el bloque 1701 e incluye la comunicación a través del enlace de fronthaul con la RRU mediante el uso de un protocolo de fronthaul adaptativo. Esta comunicación incluye varios tipos de comunicación. La información de configuración se envía a la RRU en el bloque 1702 que identifica un conjunto de tonos que pueden recibirse. Los tonos que pueden recibirse pueden basarse en un tipo de modulación, una frecuencia central, un ancho de banda u otros parámetros de la RAN. El método 1700 también incluye enviar información de tono a la RRU a través del enlace de fronthaul que identifica un conjunto de tonos reportables para usar en la creación de la información de enlace ascendente de fronthaul en el bloque 1703. Esto también puede denominarse como enviar información de tono a la RRU a través del enlace de fronthaul que identifica al menos un tono, incluido en el conjunto de tonos que pueden recibirse, que puede usarse para identificar la información en el dominio de la frecuencia para descartar durante la creación de la información de enlace ascendente de fronthaul. La información de tono puede incluir un descriptor de mapa de tonos que describe un conjunto de tonos reportables del conjunto de tonos que pueden recibirse, y el al menos un tono se excluye de un conjunto de tonos reportables. En al menos una modalidad, la información de tono incluye un primer descriptor de mapa de tonos que describe un conjunto de tonos reportables asociados con un primer período de tiempo y un segundo descriptor de mapa de tonos que describe un conjunto de tonos reportables asociados con un segundo período de tiempo.
Un descriptor de mapa de tonos de una modalidad incluye un tipo base con parámetros, un operador unario y un segundo descriptor de mapa de tonos, o un operador binario con un tercer descriptor de mapa de tonos y un cuarto descriptor de mapa de tonos. El operador unario puede ser un operador inverso. El operador binario se selecciona de un grupo que consiste de un operador de unión, un operador de intersección y un operador de diferencia. El tipo base con parámetros se selecciona de un grupo que consiste de un tipo contiguo con parámetros que comprenden un primer tono y un número de tonos, un tipo periódico con parámetros que comprenden un índice de tono y una periodicidad, un tipo de lista con parámetros que comprenden una lista de tonos, y un tipo de bloque con parámetros que comprenden un tamaño de bloque.
En algunas modalidades, el método 1700 incluye enviar información de cuantificación a la RRU a través del enlace de fronthaul en el bloque 1704. La información de cuantificación puede basarse en una relación de señal a ruido de radio, un esquema de modulación de capa física, una tasa de código de capa física, un ancho de banda disponible del enlace de fronthaul o cualquiera de sus combinaciones. En al menos una modalidad, la información de cuantificación incluye un parámetro de cuantificación para establecer un nivel de cuantificación usado por la RRU.
En el bloque 1705, la información de enlace ascendente de fronthaul se recibe desde la RRU a través del enlace de fronthaul mediante el uso del protocolo de fronthaul adaptativo, que se descomprime de forma adaptativa en el bloque 1706 para crear datos de enlace ascendente de fronthaul descomprimidos. En algunas modalidades, la descompresión adaptativa incluye determinar un nivel de cuantificación de la información de enlace ascendente de fronthaul y expandir la información de enlace ascendente de fronthaul a un nivel de cuantificación nativo para descomprimir de forma adaptativa la información de enlace ascendente de fronthaul. En algunas modalidades, la descompresión adaptativa incluye recibir información compleja en el dominio de la frecuencia en un formato de coma flotante de exponente compartido durante al menos algunos períodos de tiempo en la información de enlace descendente de fronthaul. La información de enlace ascendente de fronthaul incluye un primer valor de mantisa, un segundo valor de mantisa, un tercer valor de mantisa, un cuarto valor de mantisa y un valor de exponente compartido. Se reconstituye una primera muestra en el dominio de la frecuencia con una primera parte real que tiene el primer valor de mantisa y el valor de exponente compartido, y una primera parte imaginaria que tiene el segundo valor de mantisa y el valor de exponente compartido. También se reconstituye una segunda muestra en el dominio de la frecuencia con una segunda parte real que tiene el tercer valor de mantisa y el valor de exponente compartido, y una segunda parte imaginaria que tiene el cuarto valor de mantisa y el valor de exponente compartido. Muestras en el dominio de la frecuencia adicionales pueden reconstituirse mediante el uso de valores de mantisa adicionales de la información de enlace ascendente de fronthaul con el valor de exponente compartido.
Los datos de enlace ascendente de fronthaul descomprimidos se procesan luego para proporcionar la información adecuada al protocolo de segundo nivel. Este procesamiento incluye realizar una porción de un protocolo de primer nivel de la RAN, que incluye los bloques de protocolos de PHY superiores, tales como demultiplexación, demodulación o decodificación. Por lo tanto, un protocolo de segundo nivel de la RAN, tal como el MAC, y un protocolo de PHY superior se realizan en el bloque 1707. En al menos una modalidad, el protocolo RAN usa una Red de acceso por radio terrestre universal evolucionada (E-UTRAN), el protocolo de primer nivel usa un protocolo de capa física (PHY) de Acceso por radio terrestre universal evolucionado (E-UTRA), y el protocolo de segundo nivel usa un protocolo de control de acceso al medio (MAC) E-UTRA.
La Figura 18 muestra un diagrama de flujo para una modalidad para facilitar la comunicación entre una red central y una RRU en una RAN distribuida. El diagrama de flujo describe un método 1800, realizado por una unidad de banda base (BBU), para facilitar la comunicación entre una red central y una unidad de radio remota (RRU) en una red de acceso por radio distribuida (RAN). El método 1800 puede implementarse mediante cualquier combinación de hardware y software, en dependencia de la modalidad. En algunas modalidades, al menos un medio legible por máquina tangible incluye una o más instrucciones que en respuesta a ser ejecutadas en un dispositivo informático hacen que el dispositivo informático lleve a cabo el método 1800.
El método 1800 comienza en el bloque 1801 e incluye realizar al menos un protocolo de segundo nivel de la RAN. Por lo tanto, un protocolo MAC y un protocolo de PHY superior se realizan en el bloque 1802. El método continúa al comprimir los datos de forma adaptativa, tal como la información en el dominio de la frecuencia, para crear la información de enlace descendente de fronthaul para enviar a la RRU a través del enlace de fronthaul en el bloque 1803. En algunas modalidades, la información en el dominio de la frecuencia se comprime en el bloque 1804 mediante el uso de un descriptor de mapa de tonos que describe un conjunto de tonos que usará la RRU para generar una señal de radiofrecuencia para su transmisión al terminal inalámbrico, y datos que identifican símbolos de modulación para tonos del conjunto de tonos, y tiempos asociados con los símbolos de modulación. En algunas modalidades, los datos, que incluyen una primera muestra en el dominio de la frecuencia y una segunda muestra en el dominio de la frecuencia, se convierten en un formato de exponente compartido que incluye dos valores de mantisa para una primera muestra en el dominio de la frecuencia, dos valores de mantisa para una segunda muestra en el dominio de la frecuencia, y un único valor de exponente compartido para la primera muestra en el dominio de la frecuencia y la segunda muestra en el dominio de la frecuencia para comprimir los datos en el bloque 1805 de modo que la información de enlace descendente de fronthaul incluya la información en el dominio de la frecuencia en el formato de exponente compartido. La información de enlace descendente de fronthaul también puede incluir valores de mantisa adicionales para muestras en el dominio de la frecuencia adicionales asociadas con el valor de exponente compartido único.
El método 1800 incluye la comunicación a través del enlace de fronthaul con la RRU mediante el uso de un protocolo de fronthaul adaptativo, por lo que el bloque 1807 incluye enviar la información de enlace descendente de fronthaul a la RRU a través del enlace de fronthaul mediante el uso del protocolo de fronthaul adaptativo. A veces, las muestras en el dominio del tiempo se envían a través del enlace de fronthaul a la RRU en el bloque 1806. La información de enlace descendente se ha enviado en el bloque 1808.
La Figura 19 muestra un diagrama de flujo para una modalidad para gestionar la latencia de fronthaul en una RAN distribuida. El diagrama de flujo describe un método 1900 para gestionar la latencia en el enlace de fronthaul. El método 1900 puede implementarse mediante cualquier combinación de hardware y software, en dependencia de la modalidad. En algunas modalidades, al menos un medio legible por máquina tangible incluye una o más instrucciones que en respuesta a ser ejecutadas en un dispositivo informático hacen que el dispositivo informático lleve a cabo el método 1900.
El método 1900 comienza al gestionar la latencia de fronthaul en el bloque 1901 y una latencia para el enlace de fronthaul se determina en el bloque 1902. En algunos casos, la latencia determinada se basa en una latencia medida, datos históricos de latencia o valores predeterminados. Al menos una función del protocolo de segundo nivel se omite en el bloque 1903 en base a la latencia determinada y un requisito de tiempo de respuesta del protocolo RAN.
Existen varias formas diferentes en que puede omitirse una función de un protocolo de segundo nivel. Una respuesta de mensaje puede enviarse de forma preventiva en el bloque 1904. Esto puede hacerse al determinar un primer tiempo que se espera que se envíe un mensaje desde el terminal inalámbrico y calcular un segundo tiempo para que se envíe un mensaje de respuesta al terminal inalámbrico en función del primer tiempo y un requisito de tiempo de respuesta del protocolo RAN. Se envía un comando, en un tercer tiempo, a la RRU para programar el mensaje de respuesta que se enviará en el segundo tiempo a través del enlace de fronthaul para omitir la al menos una función del protocolo de segundo nivel, el tercer tiempo determinado en función del segundo tiempo y la latencia determinada para el enlace de fronthaul. El tercer tiempo es antes de un tiempo en el que la BBU recibe y procesa el mensaje. En una modalidad, el protocolo RAN utiliza una Red de acceso por radio terrestre universal evolucionada (E-UTRAN), el mensaje incluye una transmisión PUSCH y el mensaje de respuesta incluye una respuesta HARQ ACK.
En algunos casos, la omisión se realiza al determinar si reenviar un mensaje antes de recibir una respuesta en el bloque 1905. Esto incluye enviar un mensaje a la RRU, el mensaje programado para enviarse al terminal inalámbrico en un primer tiempo. Se calcula un segundo tiempo para que el mensaje se reenvíe al terminal inalámbrico si un mensaje de respuesta del terminal inalámbrico indica que el mensaje no se recibió correctamente, el segundo tiempo se basa en el primer tiempo y el requisito de tiempo de respuesta del protocolo RAN. En un tercer tiempo, se determina si se reenviará o no el mensaje a la RRU con el mensaje programado para enviarse al terminal inalámbrico en el segundo tiempo para omitir la al menos una función del protocolo de segundo nivel, el tercer tiempo determinado en base al segundo tiempo y la latencia determinada para el enlace de fronthaul. El tercer tiempo es antes de un tiempo en el que la BBU recibe y procesa el mensaje de respuesta. En algunos casos, esto incluye determinar si reenviar o no el mensaje en base a una decisión predeterminada o uno o más mensajes de respuesta recibidos previamente. En al menos una modalidad, el protocolo RAN utiliza una Red de acceso por radio terrestre universal evolucionada (E-UTRAN), el mensaje incluye una transmisión PDSCH y el mensaje de respuesta comprende una respuesta HARQ.
En una modalidad, la omisión incluye enviar múltiples respuestas dirigidas a mensajes futuros. Para hacer esto, el terminal inalámbrico se configura para reenviar periódicamente un mensaje si no se recibe un mensaje de respuesta dentro del requisito de tiempo de respuesta. La BBU recibe una primera instancia del mensaje y luego envía múltiples versiones de una respuesta para el mensaje al terminal inalámbrico. El terminal inalámbrico acepta al menos una respuesta a las múltiples versiones de la respuesta como una respuesta válida a una segunda instancia del mensaje, la segunda instancia del mensaje que se ha enviado después de la primera instancia del mensaje. En al menos una modalidad, el protocolo RAN utiliza una Red de acceso por radio terrestre universal evolucionada (E-UTRAN), el mensaje comprende un Preámbulo de acceso aleatorio, el terminal inalámbrico se configura para reenviar periódicamente el Preámbulo de acceso aleatorio estableciendo un parámetro preambleTransMax de un protocolo MAC de la E-UTRAN, y las múltiples versiones del mensaje de respuesta comprenden Respuestas de acceso aleatorio con diferentes parámetros t_id y f id del protocolo mA c . La BBU puede configurarse además para calcular los diferentes parámetros t_id y f id para múltiples instancias del Preámbulo de acceso aleatorio en base a los parámetros PRACH.
El método de la reivindicación 1900 también puede incluir diferir a un protocolo de nivel superior de la RAN para la recuperación de errores en el bloque 1907, tal como si el mensaje de respuesta se envió incorrectamente en base al mensaje recibido desde el terminal inalámbrico. La latencia se ha gestionado en el bloque 1908.
La Figura 20 muestra un diagrama de flujo para una modalidad para gestionar una RAN distribuida basada en la calidad del enlace de fronthaul. El diagrama de flujo describe un método 2000 para gestionar la RAN. El método 2000 puede implementarse mediante cualquier combinación de hardware y software, en dependencia de la modalidad. En algunas modalidades, al menos un medio legible por máquina tangible incluye una o más instrucciones que en respuesta a ser ejecutadas en un dispositivo informático hacen que el dispositivo informático lleve a cabo el método 2000.
El método 2000 comienza al gestionar la RAN en el bloque 2001 y determina un indicador de la calidad del enlace de fronthaul en el bloque 2002. En algunos casos, el indicador de la calidad del enlace de fronthaul se determina basándose, al menos en parte, en la información recibida desde la RRU a través del enlace de fronthaul en el bloque 2003. La información recibida desde la RRU comprende la información de estado de la memoria intermedia de la r Ru , indicaciones de desbordamiento de la memoria intermedia de la RRU, indicaciones de subdesbordamiento de la memoria intermedia de la RRU, información sobre una señal de radiofrecuencia recibida o cualquiera de sus combinaciones. En algunos casos, el indicador de la calidad del enlace de fronthaul se basa en mediciones o estimaciones del enlace de fronthaul en el bloque 2004. El indicador de la calidad del enlace de fronthaul puede determinarse basándose, al menos en parte, en una latencia del enlace de fronthaul, un ancho de banda del enlace de fronthaul, errores en el enlace de fronthaul, paquetes no entregados en el enlace de fronthaul, paquetes fuera de orden en el enlace de fronthaul, desbordamientos de la memoria intermedia de la BBU, subdesbordamientos de la memoria intermedia de la BBU o cualquiera de sus combinaciones.
El método 2000 también incluye cambiar dinámicamente uno o más parámetros de la RAN basado en el indicador en el bloque 2005. El uno o más parámetros de la RAN incluyen el tamaño de asignación en el dominio de la frecuencia, esquemas de modulación y codificación, número de usuarios, número de concesiones, patrón de subtramas utilizables, anticipación de la programación con respecto al índice de tiempo al que se refiere, o cualquiera de sus combinaciones. En al menos una modalidad, el indicador de la calidad del enlace de fronthaul incluye una latencia del enlace de fronthaul, y el uno o más parámetros de la RAN incluyen un parámetro ra-ResponseWindowSize en un protocolo MAC de una red E-UTRA. El método concluye en el bloque 2006.
Con la transmisión en el dominio de la frecuencia de elementos de recursos no vacíos (RE) únicamente, es beneficioso que los RE no vacíos tengan una estructura uniforme. Por ejemplo, si los RE no vacíos vienen en pocos bloques de Re consecutivos, es posible que se necesiten menos descriptores para capturar el mapa.
Puede adoptarse una optimización entre capas de la programación para reducir la sobrecarga de transmitir el mapa a través del fronthaul. Por ejemplo, el programador PDSCH puede preferir asignaciones RB consecutivas sobre asignaciones dispersas, a menos que haya una mejora significativa en el rendimiento al usar una asignación dispersa. De manera similar, el programador PDCCh puede esforzarse por minimizar el número de bloques no consecutivos de grupos de elementos de recursos (REG) no vacíos en los símbolos de control, por ejemplo, al optimizar la selección de usuario y los candidatos PDCCH (que controlan ambos los CCE). De manera similar, el programador PUSCH puede intentar minimizar el número de bloques no consecutivos de RE no vacíos.
Es posible que el enlace de fronthaul no proporcione suficiente rendimiento para entregar muestras de enlace ascendente y enlace descendente para todos los RE, por ejemplo, si el fronthaul no se basa en cableado de fibra, o si el medio es compartido y el tráfico aumenta, o similares. No obstante, si el rendimiento promedio de fronthaul es lo suficientemente grande como para transmitir todas las señales de difusión de DL requeridas, por ejemplo, CRS, PSS, SSS, PBCH, SIB1 y similares, la celda puede dejarse activa, a diferencia de la implementación donde las muestras de banda base en el dominio del tiempo se intercambian a través del fronthaul.
Si el rendimiento de fronthaul es limitado, cualquier rendimiento que quede después de la transmisión de muestras en el dominio de la frecuencia correspondientes a las señales de difusión junto con cualquier señalización de control requerida, puede asignarse a canales físicos adicionales, por ejemplo, PDCCH, PDSCH y similares. El programador puede conocer el rendimiento de fronthaul promedio o instantáneo y puede decidir las asignaciones en función del rendimiento. Por ejemplo, incluso con abundante tráfico en cola en el lado del eNB o en el lado del UE, es posible que el programador no cargue todo el ancho de banda debido a la falta de recursos de fronthaul para intercambiar las muestras FD correspondientes. En este escenario, solo una porción de los tonos puede asignarse a los canales físicos, con la porción calculada en función del rendimiento de fronthaul medido o estimado.
Además, el estado de las memorias intermedias de las muestras en la RRU (si las hay) puede usarse para impulsar decisiones de programación. Por ejemplo, si el tamaño de la memoria intermedia del enlace ascendente o el tamaño de la memoria intermedia del enlace descendente o ambos aumentan por encima de un umbral predefinido, puede entregarse una señal adecuada a través del plano de control a la BBU, que puede reaccionar indicando al programador que reduzca las asignaciones de recursos en las siguientes subtramas, hasta que las memorias intermedias se vacíen.
Los aspectos de diversas modalidades se describen con referencia a ilustraciones del diagrama de flujo y/o diagramas de bloques de métodos, aparatos, sistemas y productos de programas informáticos de acuerdo con diversas modalidades descritas en la presente descripción. Se entenderá que varios bloques de las ilustraciones del diagrama de flujo y/o diagramas de bloques, y combinaciones de bloques en las ilustraciones de los diagramas de flujo y/o diagramas de bloques, pueden implementarse mediante instrucciones de programas informáticos. Estas instrucciones de programas informáticos pueden proporcionarse a un procesador de un ordenador de propósito general, ordenador de propósito especial u otro aparato de procesamiento de datos programable para producir una máquina, de modo que las instrucciones, que se ejecutan a través del procesador del ordenador u otro aparato de procesamiento de datos programable, crean medios para implementar las funciones/acciones especificadas en el bloque o bloques del diagrama de flujo y/o diagrama de bloques.
El diagrama de flujo y/o los diagramas de bloques de las figuras ayudan a ilustrar la arquitectura, la funcionalidad y el funcionamiento de posibles modalidades de sistemas, dispositivos, métodos y productos de programas informáticos de diversas modalidades. Con respecto a esto, cada bloque en el diagrama de flujo o los diagramas de bloques puede representar un módulo, segmento o porción de código, que comprende una o más instrucciones ejecutables para implementar la(s) función(ones) lógica(s) especificada(s). También debe tenerse en cuenta que, en algunas implementaciones alternativas, las funciones indicadas en el bloque pueden ocurrir fuera del orden indicado en las figuras. Por ejemplo, dos bloques mostrados en sucesión pueden, de hecho, ejecutarse sustancialmente al mismo tiempo, o los bloques pueden ejecutarse a veces en el orden inverso, en dependencia de la funcionalidad involucrada. También se observará que cada bloque de los diagramas de bloques y/o la ilustración del diagrama de flujo, y las combinaciones de bloques en los diagramas de bloques y/o la ilustración del diagrama de flujo, pueden implementarse mediante sistemas basados en hardware de propósito especial o circuitos que realizan las funciones o acciones especificadas, o combinaciones de hardware de propósito especial, circuitos e instrucciones informáticas.
Estas instrucciones de programas informáticos también pueden almacenarse en un medio legible por ordenador no transitorio, tal como una memoria de ordenador tangible o memoria tangible, que puede dirigir un ordenador, otro aparato de procesamiento de datos programable u otros dispositivos para que funcionen de una manera particular, de manera que las instrucciones almacenadas en el medio legible por ordenador producen un artículo de fabricación que incluye instrucciones que implementan la función/acción especificada en el bloque o bloques del diagrama de flujo y/o diagrama de bloques. Las instrucciones de programas informáticos también pueden cargarse en un ordenador, otro aparato de procesamiento de datos programable u otros dispositivos para hacer que se realicen una serie de etapas operacionales en el ordenador, otro aparato programable u otros dispositivos para producir un proceso implementado por ordenador de manera que las instrucciones que se ejecutan en el ordenador u otro aparato programable proporcionan procesos para implementar las funciones/acciones especificadas en el bloque o bloques del diagrama de flujo y/o diagrama de bloques.
La Figura 21 es un diagrama que muestra diferentes opciones de particionamiento posibles para modalidades de una RAN distribuida. Pueden considerarse diferentes divisiones funcionales entre la BBU y la RRU, es decir, las funciones específicas de la pila de protocolos 2100 pueden ser realizadas por la BBU o la RRU en dependencia del diseño. En algunas modalidades, las BBU 2162 son responsables de generar (lado DL) y decodificar (lado UL) muestras en el dominio del tiempo de banda base. Esto incluye el MAC 2190 y, en algunos casos, capas superiores adicionales de la pila de software, codificación/decodificación 2180, modulación/demodulación así como también procesamiento SRS y procesamiento PRACH 2170, y procesamiento DFT e IDFT 2140. En estas modalidades, la RRUa 2132 es responsable de las operaciones de RF 2110 adaptadas a la transmisión y recepción de señales inalámbricas, así como también el filtrado y la conversión de analógico a digital (ADC) y la conversión de digital a analógico (DAC) 2120.
También son posibles otras opciones de partición en otras modalidades. Cada función puede implementarse mediante hardware dedicado, software que se ejecuta en un procesador de propósito especial tal como un DSP, software que se ejecuta en un procesador de propósito general o una de sus combinaciones. En algunas modalidades, la división de funciones entre la RRU y la BBU puede ser estática, es decir, la división funcional debe diseñarse de antemano y la RRU y la BBU pueden tener que estar equipadas con módulos especiales para soportar funciones específicas. En otras modalidades, al menos una función puede asignarse de manera adaptativa o semiestática a una unidad en dependencia de la disponibilidad de bloques de HW específicos, la disponibilidad de recursos computacionales, el rendimiento de fronthaul (por ejemplo, en términos de latencia, rendimiento y similares), requisitos de rendimiento del sistema, requisitos de consumo de energía, y similares.
Diferentes RRU asociadas con la misma BBU pueden implementar diferentes funciones, en dependencia de los diversos parámetros descritos anteriormente. Por ejemplo, dos o más RRU pueden implementar funciones mínimas y todo el procesamiento de BB para las RRU puede ser realizado por la BBU, mientras que las RRU restantes asociadas a la BBU pueden implementar al menos una de las funciones de BB. En la configuración, las dos o más RRU pueden beneficiarse del procesamiento centralizado, por ejemplo, mediante la adopción de técnicas CoMP.
Mover una función específica de la RRU a la BBU (o viceversa) puede implicar deshabilitar un módulo de HW o SW en la RRU (BBU) y habilitar un módulo de HW o SW correspondiente en la BBU (RRU). Además, mover una función específica de la RRU a la BBU (o viceversa) puede implicar cambiar el formato de los datos que se intercambian a través del fronthaul entre las dos unidades. La decisión de mover una función de al menos una RRU a la BBU o viceversa puede ser tomada por la BBU o una unidad centralizada diferente, y puede requerir una señalización adecuada del cambio y los parámetros asociados a través del fronthaul. En general, proporcionar más funcionalidad en la RRU proporciona menores requisitos de rendimiento de fronthaul, pero es posible que no habilite algunos algoritmos CoMP y puede conducir a una RRU más cara. Proporcionar menos funcionalidad en la RRU puede conducir a una RRU más barata/más simple, un menor consumo de energía general y soporte para CoMP, pero un mayor requisito de rendimiento de fronthaul.
En algunas modalidades, la RRU se divide entre la DFT/IDFT 2140 y el bloque de modulación/demodulación 2170 de modo que la RRUb 2134 incluye las funciones de RF 2110, el filtrado y ADC/DAC 2120 y la DFT/IDFT 2140. En estas modalidades, la BBUb 2164 incluye el MAC 2190, la codificación/decodificación 2180 y el procesamiento de modulación/demodulación 2170.
En una tecnología de radio basada en OFDM, en DL, la última operación a realizar para obtener las muestras de BB en el dominio del tiempo puede ser una IDFT. De manera similar, en una tecnología de radio basada en SC-FDMA, en UL, la primera operación a realizar en las muestras de BB puede ser una DFT. Entonces, con esta partición, las operaciones IDFT y DFT se realizan por la RRUb 2134. Las muestras en el dominio de la frecuencia (FD) se intercambian entre la RRUb 2134 y la BBUb 2164 a través del enlace de fronthaul, junto con un plano de control adicional. El intercambio de muestras en el dominio de la frecuencia proporciona una reducción significativa en la cantidad de datos que se intercambian a través del enlace de fronthaul en comparación con el intercambio de muestras de banda base en el dominio del tiempo.
La RRUb 2134 se equipa con un hardware adecuado, y software si es necesario, para realizar las (I)FFT a una velocidad que permita mantener la comunicación en el ancho de banda del sistema deseado. En dependencia de la modalidad, la RRUb 2134 puede realizar una transformada discreta de Fourier (DFT), una transformada discreta de Fourier inversa (IDFT), una transformada rápida de Fourier (FFT), una transformada rápida de Fourier inversa (IFFT) o cualquier otra implementación específica de una transformada de Fourier y/o transformada de Fourier inversa. Los términos Transformada discreta de Fourier, Transformada rápida de Fourier y Transformada de Fourier se usan indistintamente a menos que una intención específica sea obvia en el uso de uno u otro término. El tamaño de la FFT es una función del ancho de banda del sistema, factores de sobremuestreo y similares, y puede predefinirse, asignarse estáticamente o asignarse de forma semiestática y dinámica por la BBU. En el último caso, el tamaño de la FFT debe señalizarse por la BBU a la RRU a través del plano de control.
Algunos canales físicos pueden requerir un procesamiento diferente al de otros en la RRU. Por ejemplo, un procesamiento separado adaptado a la decodificación de PRACH puede tener que llevarse a cabo en la RRU, con el procesamiento que incluye al menos uno de un filtrado, DFT o similar, diferente de los empleados para los otros canales. El procesamiento especial solo puede llevarse a cabo en recursos donde puede esperarse una transmisión PRACH, y puede realizarse en paralelo con el procesamiento principal.
En otra modalidad, las funciones de RF 2110, el filtrado y ADC/DAC 2120, la DFT/IDFT 2140 y la modulación/demodulación 2170 se realizan en la RRUc 2136, dejando la BBUc 2166 con las funciones de codificación/decodificación 2180 y el MAC 2910. Esta partición proporciona una compresión adicional de los datos intercambiados a través del enlace de fronthaul.
En otra modalidad, todas las funciones de PHY, las funciones de RF 2110, el filtrado y ADC/DAC 2120, la DFT/IDFT 2140, la modulación/demodulación 2170, y la codificación/decodificación 2180, se implementan por la RRUd 2138, mientras que el MAC 2190 y algunas de las funciones de la capa superior aún pueden realizarse por la BBUd 2168. En esta modalidad, el intercambio de información a través del enlace de fronthaul corresponde al intercambio a través de la interfaz PHY/MAC. Además, es posible que sea necesario intercambiar información y señales de control. Tal información de control puede incluir parámetros e instrucciones necesarios por bloques de capa PHY específicos para realizar sus operaciones. Por ejemplo, un turbo codificador y un bloque de coincidencia de tasas pueden necesitar conocer la tasa de código, la versión de redundancia y similares.
Para la transmisión PDSCH, la capa MAC 2190 genera los bloques de transporte (TB) en forma de un flujo de bits que necesitan ser procesados en la capa PHY. El procesamiento de la capa PHY incluye codificación, modulación, mapeo de capas, procesamiento espacial (por ejemplo, precodificación lineal), mapeo sobre elementos de recursos y similares.
Para la transmisión PDCCH, la capa MAC 2190 proporciona contenido de información de control de enlace descendente (DCI) en forma de un flujo de bits a la capa PHY para su procesamiento. El procesamiento incluye codificación a través de código convolucional de mordedura de cola (TBCC), modulación, procesamiento espacial, mapeo sobre elementos de recursos y similares. Los parámetros necesarios para realizar las operaciones pueden incluir el número y las ubicaciones de los CCE que se usarán para la transmisión del PDCCH, el tamaño del formato DCI y similares.
Para la transmisión CRS, los parámetros necesarios para generar las secuencias CRS y el mapeo correspondiente sobre elementos de recursos se proporcionan a la capa PHY, que lleva a cabo la generación de secuencias, modulación, mapeo sobre puertos de antena y elementos de recursos, y similares.
Para la transmisión PSS y SSS, los parámetros necesarios para generar las secuencias (por ejemplo, la identidad física de la celda) y el mapeo correspondiente sobre los elementos de recursos pueden proporcionarse a la capa PHY, que lleva a cabo la generación de secuencias, modulación, mapeo sobre puertos de antena y elementos de recursos, y similares.
Para la transmisión PHICH, los parámetros necesarios para generar las señales PHICH, por ejemplo, el contenido (ACK/NACK), los elementos de recursos donde mapear los PHICH, y similares, se proporcionan a la capa PHY, que lleva a cabo la generación de secuencias, modulación, mapeo sobre puertos de antena y elementos de recursos, y similares.
Para la recepción PUSCH, la capa MAC 2190 recibe desde la PHY los TB correspondientes a los PUSCH procesados adecuadamente por la capa PHY. El procesamiento incluye la extracción de elementos de recursos, procesamiento espacial, demodulación, desmapeo, decodificación y similares. También puede llevarse a cabo un procesamiento avanzado como la cancelación de interferencias, la demodulación conjunta y similares.
Para la recepción PUCCH, la capa MAC 2190 recibe desde la PHY la información de control de enlace ascendente (UCI) decodificada que se envió en el PUCCH, por ejemplo, respuesta HARQ, información de estado del canal (CSI) y similares. El procesamiento realizado por la capa PHY incluye la extracción de elementos de recursos, procesamiento espacial, demodulación, desmapeo, decodificación y similares. También puede llevarse a cabo un procesamiento avanzado como la cancelación de interferencias, la demodulación conjunta y similares.
Para la recepción SRS, la capa MAC 2190 recibe una o más estimaciones de la respuesta de canal, energía, interferencia, sincronización de tiempo y frecuencia, y similares, para cada SRS en una subtrama determinada. El procesamiento llevado a cabo por la capa PHY incluye la extracción de elementos de recursos asociados a las transmisiones SRS, procesamiento espacial, demodulación y estimación de al menos uno de los parámetros anteriores, y similares. También puede llevarse a cabo un procesamiento avanzado como la cancelación de interferencias, el procesamiento conjunto y similares. Los parámetros necesarios para identificar y demodular cada SRS se proporcionan por el MAC a la PHY.
Para la recepción PRACH, la capa MAC 2190 recibe los preámbulos PRACH detectados (si los hay) para cada oportunidad PRACH, que incluyen el ID del preámbulo, la estimación de temporización y similares. El procesamiento llevado a cabo por la capa PHY incluye la extracción adecuada de señales PRACH (por ejemplo, mediante el filtrado de paso de banda), la correlación con secuencias conocidas, la estimación de energía, la estimación de tiempo y similares. También puede llevarse a cabo un procesamiento avanzado como la cancelación de interferencias, el procesamiento conjunto y similares. Los parámetros necesarios para identificar y demodular PRACH, por ejemplo, ubicaciones (en tiempo y frecuencia) de las oportunidades PRACH, se proporcionan por el MAC a la PHY.
En modalidades, los datos y la información de control intercambiados a través del fronthaul desde la BBU a la RRU pueden incluir:
• Contenido de los bloques de transporte y los parámetros necesarios para codificarlos, modularlos y mapearlos sobre los PD-SCH correspondientes;
• Contenido de la información de control de enlace descendente y los parámetros necesarios para codificarlos, modularlos y mapearlos sobre los PDCCH correspondientes;
• Parámetros necesarios para generar, modular y mapear CRS;
• Parámetros necesarios para generar, modular y mapear PSS y SSS;
• Contenido del Bloque de información maestro (MIB) y los parámetros necesarios para modular y mapear PBCH;
• Parámetros necesarios para desmapear, demodular y decodificar los PUSCH recibidos en una subtrama determinada;
• Parámetros necesarios para desmapear, demodular y decodificar los PUCCH recibidos en una subtrama determinada;
• Parámetros necesarios para identificar los SRS transmitidos en una subtrama determinada y realizar una estimación basada en los SRS;
• Parámetros necesarios para identificar los recursos PRACH y determinar los preámbulos PRACH transmitidos Los parámetros comunes proporcionados a la RRU también incluyen el número de trama del sistema (SFN) y el número de subtrama al que se refiere un determinado conjunto de parámetros, instrucciones o cargas útiles, identidad física de la celda, número de puertos de antena y similares.
Los datos y la información de control intercambiados a través del fronthaul desde la RRU a la BBU pueden incluir: • Para cada PUSCH decodificado por la capa PHY:
• Contenido de los bloques de transporte correspondientes al PUSCH
• Estimaciones de canal correspondientes al PUSCH
• Parámetros de sincronización (por ejemplo, tiempo y frecuencia) correspondientes al PUSCH • Estimaciones de energía, interferencia y ruido correspondientes al PUSCH
• Confiabilidad (por ejemplo, basada en relaciones de posibilidad) correspondiente al PUSCH
• Para cada PUCCH decodificado por la capa PHY:
• Contenido de la información de control de enlace ascendente correspondiente al PUCCH • Estimaciones de canal correspondientes al PUCCH
• Parámetros de sincronización (por ejemplo, tiempo y frecuencia) correspondientes al PUCCH • Estimaciones de energía, interferencia y ruido correspondientes al PUCCH
• Confiabilidad (por ejemplo, basada en relaciones de posibilidad) correspondiente al PUCCH
• Para cada SRS empleado por la capa PHY para realizar mediciones:
• Estimaciones de canal correspondientes al SRS
• Parámetros de sincronización (por ejemplo, tiempo y frecuencia) correspondientes al SRS
• Estimaciones de energía, interferencia y ruido correspondientes al SRS
• Para cada transmisión de preámbulo identificada por la PHY en una oportunidad PRACH:
• Identidad del preámbulo
• Parámetros de sincronización (por ejemplo, tiempo y frecuencia) correspondientes al SRS
• Estimaciones de pérdida de energía y trayectoria correspondientes al SRS
La turbo decodificación de canales PUSCH puede imponer una carga computacional significativa a la RRU, aumentando así el costo, el consumo de energía y el factor de forma, o evitando la implementación definida por software, o similares. Por lo tanto, la turbo decodificación puede moverse de una RRU a una BBU, mientras que todos los demás cálculos permanecen como se discutió anteriormente. En este caso, las comunicaciones entre la RRU y la BBU cambian de la siguiente manera:
• La BBU proporciona a la RRU todos los parámetros necesarios para desmapear y demodular todos los PUSCH, pero no se proporcionan los parámetros necesarios para la decodificación
• La RRU proporciona a la BBU una representación del contenido codificado (es decir, aún no decodificado) y demodulado de los bloques de transporte asociados a cada PUSCH. La representación puede tener la forma de relaciones de probabilidad logarítmicas (LLR) asociadas a cada bit codificado en el bloque de transporte, o una representación equivalente.
La Figura 22 muestra un gráfico 2200 del uso del ancho de banda de fronthaul para una RAN distribuida tradicional en comparación con una modalidad de una RAN distribuida. Se usó un sistema LTE de 20 MHz que usa una arquitectura RAN distribuida tradicional para recopilar los datos tales como el ancho de banda de enlace CPRI 2210. El sistema tradicional usaba un enlace CPRI como el fronthaul, que transmite muestras en el dominio del tiempo de valor real de 15 bits entre la BBU y el RRH. El RRH tenía dos antenas usadas para las operaciones de radio de enlace ascendente y enlace descendente. El ancho de banda utilizado se muestra en función de la utilización de recursos, que va del 0 % (cuando no hay ningún UE conectado al RRH) al 100 % (cuando se usan todos los recursos de radio). Tenga en cuenta que el ancho de banda del enlace CPRI 2210 es una constante independientemente de la utilización de recursos, porque envía muestras en el dominio del tiempo para cada período de muestra, y que el gráfico que se muestra es para una única dirección de comunicación de datos, ya sea de enlace ascendente o enlace descendente.
Un ancho de banda de enlace ascendente de fronthaul adaptativo 2220 y un ancho de banda de enlace descendente de fronthaul adaptativo 2230 también se muestran en el gráfico 2200. Tenga en cuenta que debido a que el enlace descendente de fronthaul adaptativo envía muestras en el dominio de la frecuencia, la utilización del ancho de banda en el enlace de fronthaul entre la RRU y la BBU es aproximadamente proporcional a la utilización de recursos. Incluso a plena carga, los esquemas de fronthaul adaptativos proporcionan una ganancia significativa tanto en el ancho de banda de enlace ascendente 2220 como en el ancho de banda de enlace descendente 2230 en comparación con el ancho de banda de CPRI 2210. Para la medición tomada en el sistema mediante el uso del fronthaul adaptativo, las muestras en el dominio de la frecuencia de valor real se enviaron en un formato de exponente compartido con 11 bits usados para cada valor de mantisa con 5 bits de exponente compartido para todas las muestras en el dominio de la frecuencia en el mismo bloque de recursos LTE.
La Figura 23 es un diagrama de bloques de una modalidad de una RAN distribuida 2300 que usa una capa de orquestación 2320. El protocolo de fronthaul adaptativo usado en el enlace de fronthaul para la comunicación entre una RRU y una BBU de las modalidades puede denominarse como fronthaul sobre IP (FIP). En algunas modalidades, una capa de orquestación 2320 determina, entre otras cosas, la asociación entre las RRU y las BBU, qué RRU están activas o inactivas, los recursos computacionales que se asignarán a cada instancia de BBU, etc. Una instanciación de la capa de orquestación 2320 puede gestionar múltiples BBU 2360, 2361 y múltiples RRU 2331, 2332, 2333, y puede gestionar todos los recursos dentro de una oficina central 2310 en algunas modalidades.
En el sistema de ejemplo 2300, la RRU 2333 es una celda activa, es decir, transmite las señales de DL 2353 y recibe las señales de UL 2343, la RRU 2331 es inactiva de DL/activa de UL porque recibe las señales de UL 2341 pero no transmite, y la RRU 2332 también es inactiva de DL/activa de UL porque recibe las señales de UL 2342 pero no transmite. Una RRU 2331, 2332 en el estado inactiva de DL/activa de UL puede no transmitir señales físicas de DL, o puede transmitir sólo un subconjunto de señales de DL, por lo que puede no aparecer como una celda regular al terminal inalámbrico 2370. Sin embargo, tales RRU 2331, 2332 aún pueden usarse para recibir señales de UL transmitidas por el terminal inalámbrico 2370. El estado de una RRU puede cambiar sobre la marcha por la capa de orquestación 2320 en dependencia del tráfico móvil, las condiciones de radio y similares.
En modalidades, múltiples RRU pueden ser controladas por una sola BBU, que puede realizar una transmisión y recepción multipunto coordinada desde y hacia las múltiples RRU que controla. En otras modalidades, varias BBU comparten los mismos recursos computacionales, por ejemplo, CPU, GPU, servidores y similares físicos o virtuales. La capa de orquestación 2320 asigna recursos a las b Bu en ejecución 2360, 2361, realiza traspasos de terminales entre las BBU 2360, 2361, controla los parámetros de programación de las BBU 2360, 2361 y realiza otras tareas. Estas operaciones pueden activarse por el uso de recursos, tráfico de radio, condiciones de radio, condiciones de interferencia y similares.
Las estaciones base celulares tienen estrictos requisitos de sincronización, necesarios para soportar comunicaciones confiables. En una implementación RAN centralizada típica, todas las RRU conectadas a la misma oficina central pueden mantenerse sincronizadas confiando en la señalización de fronthaul, ya que se supone que un fronthaul, como un enlace CPRI, es síncrono. Los problemas de sincronización surgen cuando un enlace de fronthaul que conecta al menos una BBU con al menos una RRU es asíncrono, como es el caso de un enlace de fronthaul adaptativo que utiliza una red de conmutación de paquetes tal como una red IP. En la siguiente descripción, se usa una red E-UTRAN como ejemplo, pero los conceptos descritos pueden aplicarse a otras RAN.
Dado que en una implementación típica de estación base, el reloj que impulsa el muestreo de la señal de banda base y el reloj usado para muestrear hacia arriba y hacia abajo la señal a la frecuencia portadora empleada (dos frecuencias separadas en el caso de FDD) se derivan de un reloj del sistema principal, el bloqueo del reloj principal permite la sincronización de ambos. La señal de radio transmitida por un eNB que cumple con los estándares se requiere típicamente para cumplir con restricciones muy estrictas en términos de la precisión de la frecuencia portadora. Por ejemplo, el error de frecuencia no puede exceder los 50 ppb (partes por mil millones) para las macroceldas LTE, mientras que las celdas pequeñas de interior tienen requisitos ligeramente relajados, que, para los estándares 3GPP, varían hasta 100 ppb para los Nodos B domésticos (HNB) de la Versión 6 y 250 ppb para los Nodos B domésticos mejorados de la Versión 8 (eHNB). Los requisitos son tan estrictos que los eNB se sincronizan típicamente con GPS, para garantizar una estimación y compensación rápidas de los errores del oscilador.
En escenarios con separación física entre la BBU y la RRU, la BBU típicamente está sincronizada con GPS, mientras que la RRU no lo está. En este caso, para garantizar que la señal emitida por la RRU tenga la precisión deseada, el enlace de fronthaul entre la BBU y la RRU es tradicionalmente un enlace síncrono dedicado de grado de fibra, que esencialmente proporciona a la r Ru la misma precisión de frecuencia relativa disponible en el lado de la BBU. Cuando el enlace de fronthaul entre la BBU y la RRU es asíncrono (por ejemplo, el enlace es un canal de transporte lógico transmitido a través de una red compartida), la sincronización puede basarse en una señal de radio transmitida por un dispositivo diferente, como se describe a continuación - los esquemas pueden indicarse como "asistidos de forma inalámbrica".
Las señales inalámbricas que la RRU puede usar para la sincronización incluyen al menos una de entre una señal de GPS, una señal de difusión transmitida por una estación de TV cercana, una señal de enlace descendente transmitida por una estación base celular cercana (por ejemplo, un eNB LTE), una señal de enlace ascendente transmitida por una unidad de baliza cercana, o cualquiera de sus combinaciones. Una unidad de baliza puede ser un dispositivo de propósito especial equipado con un receptor GPS y un circuito LTE UE y un procesador de banda base, cuyo objetivo es proporcionar la sincronización a las RRU cercanas como se describe a continuación.
En una primera modalidad, la RRU usa una señal de GPS para la sincronización. Esto puede lograrse al proporcionar a la RRU un receptor GPS, desde el cual puede extraerse la precisión de nivel de reloj atómico de grado g Ps .
La Figura 24 es un diagrama que muestra la sincronización de la portadora basada en una señal de enlace descendente 2415, que es una segunda modalidad de un sistema RAN 2400. En la segunda implementación, se usa una señal de enlace descendente (DL) 2415 transmitida por al menos un eNB 2410 cercano para la sincronización. La señal 2415 puede ser al menos una de entre una secuencia de sincronización primaria (PSS), una secuencia de sincronización secundaria (SSS), un canal de difusión físico (PBCH), una señal de referencia específica de celda (CRS) o cualquiera de sus combinaciones. La al menos una señal puede recibirse por la RRU 2430 a través de una cadena receptora de RF dedicada 2432, o al volver a sintonizar periódicamente la cadena receptora existente a la frecuencia usada para la transmisión mediante el al menos un eNB 2410 cercano. En el último caso, es posible que la RRU 2430 no pueda recibir señales de enlace ascendente regulares mientras la cadena receptora se usa para recibir la señal en aras de la sincronización. La configuración y programación de enlace ascendente pueden sintonizarse para minimizar la degradación del rendimiento derivada de saltarse la recepción de las señales de enlace ascendente durante las fases de resintonización. Si la frecuencia portadora usada por el al menos un eNB 2410 para la transmisión es la misma frecuencia portadora empleada por la RRU 2430 para la transmisión de DL, la RRU 2430 puede necesitar apagar la transmisión de DL cuando pretenda recibir la al menos una señal transmitida desde el al menos un eNB 2410 cercano, para evitar interferencias. Si está presente al menos una sincronización de límite de subtrama parcial, es decir, la RRU 2430 y el al menos un eNB 2410 están alineados en la subtrama con un error de temporización reducido, la resintonización puede llevarse a cabo cuando se espera la transmisión de la señal de sincronización (por ejemplo, un PSS), minimizando así la fracción de tiempo que la cadena de DL de la RRU 2430 tiene que estar desconectada. Por el contrario, si la RRU 2430 y el al menos un eNB 2410 son asíncronos, el sintonizador de la RRU 2430 tiene que volver a sintonizarse durante el tiempo suficiente para recibir al menos una transmisión de la señal de sincronización.
La Figura 25 es un diagrama que muestra la sincronización de la portadora basada en una señal de enlace ascendente 2515, que es una tercera modalidad de un sistema RAN 2500. Una señal de enlace ascendente 2515 transmitida por al menos un UE 2570 cercano se usa para la sincronización. El UE 2570 cercano puede ser una unidad de baliza dedicada. La unidad de baliza 2570 puede ubicarse en un área con buena recepción GPS y con buenas condiciones de propagación desde/hacia múltiples RRU 2530. La unidad de baliza 2570 puede tener unos circuitos de UE sincronizados con GPS 2572 y un procesamiento de UE de banda base, posiblemente simplificado (es decir, que carece de algunas características para reducir costes). La unidad de baliza 2570 puede intentar periódicamente el acceso aleatorio en la frecuencia de enlace ascendente usada por las RRU cercanas 2530 para la recepción de UL. Los intentos de acceso aleatorio periódicos pueden apuntar secuencialmente a una RRU 2530 diferente, es decir, el UE integrado en la unidad de baliza 2570 puede asentarse secuencialmente en cada RRU detectable 2530 y realizar al menos un acceso aleatorio para cada RRU 2530 después de asentarse. La pluralidad de RRU detectadas 2530 puede explorarse en forma rotatoria. Pueden asignarse recursos especiales (por ejemplo, identidad de preámbulo, configuración de subtrama, frecuencia central y similares) a la unidad de baliza 2570 para facilitar la distinción de las transmisiones de preámbulo desde la unidad de baliza 2570 y las transmisiones de preámbulo desde los UE regulares. Como alternativa, todas las RRU 2530 en un área determinada pueden compartir un conjunto común de recursos dedicados a las transmisiones de preámbulo desde la unidad de baliza 2570, y todas las RRU 2530 pueden recibir las transmisiones de preámbulo en los recursos compartidos, los recursos compartidos que son diferentes de los recursos PRACH dedicados a las transmisiones de preámbulos desde los UE regulares. Al menos una RRU 2530 puede detectar una transmisión de preámbulo desde la unidad de baliza 2530, interpretarla como una transmisión desde la unidad de baliza 2530 en lugar de un intento de acceso aleatorio desde un Ue regular, y estimar el desplazamiento de frecuencia entre la señal de preámbulo recibida y el oscilador integrado en la RRU 2530. El desplazamiento puede usarse para corregir los errores y las desviaciones del oscilador integrado.
En ambas modalidades descritas anteriormente, la RRU puede realizar todas las operaciones necesarias para adquirir la sincronización de la portadora. Como alternativa, la RRU puede realizar un subconjunto de las operaciones, y las operaciones restantes necesarias para adquirir la sincronización de la portadora pueden realizarse por una BBU asociada. Por ejemplo, la RRU puede equiparse con dispositivos de RF y funciones necesarias para recibir y muestrear la señal de asistencia, mientras que todas las funciones de banda base correspondientes pueden realizarse por la BBU. Entonces, la BBU puede transmitir información a la RRU sobre cómo corregir el error de frecuencia estimado. En este proceso, la BBU puede utilizar uno de los numerosos algoritmos conocidos para proporcionar estimación de errores de frecuencia al procesar señales de referencia, o una versión muestreada de los mismos, como los algoritmos en "Carrier-frequency estimation for transmissions over selective channels", por M. Morelli y U. Mengali, publicado en Transacciones IEEE sobre comunicaciones, vol. 48, núm. 9, págs. 1580-1589, septiembre de 2000, y “ML estimation of time and frequency offset in OFDM systems”, de J. J. van de Beek, M. Sandell y P. O. Borjesson, publicado en Transacciones IEEE sobre procesamiento de señales, vol. 45, núm. 7, págs. 1800-1805, julio de 1997, entre otros. Además, la BBU puede transmitir información a la RRU sobre cómo corregir el error de frecuencia al transmitir comandos simples en la forma "aumentar/disminuir la referencia de frecuencia RRU en N ppb", donde N es la granularidad deseada del proceso de corrección de errores.
La BBU puede pedirle a la RRU que sintonice una frecuencia específica y muestree una señal específica en función de la calidad de la señal de radio. Por ejemplo, la BBU puede pedirle a la RRU que muestree una señal eNB en ambientes interiores con mala recepción de GPS, o que muestree una señal de g Ps en áreas rurales remotas con poca cobertura LTE. La BBU puede decidir dinámicamente qué fuente solicitar, basándose en una métrica adecuada de la calidad de la señal de radio. Por ejemplo, la BBU puede pedirle a la RRU que muestree una señal diferente cuando la señal que se usa actualmente para la sincronización de frecuencia experimenta una degradación en la relación de señal a ruido (SNR). De manera similar, la BBU puede pedirle a la RRU que cambie de señales de referencia LTE a señales de referencia GPS, y viceversa. Los mismos conceptos son válidos para cualquier señal de radio emitida desde una fuente que cumpla con los requisitos de precisión de frecuencia deseados. Pueden emplearse técnicas similares para la selección adaptativa de señales de referencia para ayudar a la sincronización de frecuencia en el lado de la r Ru , sin la intervención de la BBU.
Otro problema de sincronización es la alineación, a través de RRU separadas geográficamente, del límite del símbolo OFDM (SC-FDMA para UL), el límite de la subtrama y el límite de la trama de radio. Lograr esta sincronización entre las RRU cercanas permite algoritmos y técnicas avanzados tales como el Multipunto coordinado (CoMP), la coordinación mejorada de interferencia entre portadoras (eICIC) y similares. Una vez que los relojes maestros de una pluralidad de RRU se sincronizan y cumplen con los requisitos de precisión de la norma, se supone que la frecuencia de muestreo también está sincronizada. Sin embargo, tener osciladores bloqueados no es suficiente para lograr la alineación de símbolo/subtrama/trama de radio entre la pluralidad de RRU. Lograr tal alineación, denotada en la presente descripción como sincronización de tiempo, es importante para habilitar CoMP, eICIC y otras características avanzadas. De manera similar a la sincronización de la frecuencia portadora, la sincronización de tiempo puede lograrse mediante la asistencia de al menos una de una señal de GPS, una señal de sincronización de DL o una señal de sincronización de UL.
En una primera modalidad, la RRU usa una señal de GPS para la sincronización de tiempo. Esto puede lograrse al proporcionar a la RRU un receptor GPS, desde el cual puede extraerse la precisión de nivel de reloj atómico de grado GPS. Los límites de símbolo, subtrama y trama de radio pueden obtenerse a partir del reloj GPS de manera uniforme en la pluralidad de RRU, de modo que, dado que comparten el mismo reloj (obtenido a partir de señales GPS), la alineación de tiempo se garantiza automáticamente con una precisión relacionada al reloj común.
En una segunda modalidad, se usa una señal de enlace descendente transmitida por al menos un eNB cercano para la sincronización. La señal puede ser al menos una de entre una secuencia de sincronización primaria (PSS), una secuencia de sincronización secundaria (SSS), un canal de difusión físico (PBCH), una señal de referencia específica de celda (CRS) o cualquiera de sus combinaciones. Los mismos problemas descritos anteriormente para la sincronización de la frecuencia portadora en la implementación también son válidos para la sincronización de tiempo. La RRU puede intentar detectar la al menos una señal de sincronización de DL. Si la al menos una señal se detecta correctamente, y si se puede extraer una referencia de temporización absoluta de la señal (por ejemplo, un índice de subtrama y un número de trama del sistema), la RRU puede alinear su propia temporización con la referencia extraída de la señal detectada. Los límites de la señal detectada también pueden usarse para alinear la temporización. Por ejemplo, si la señal ocupa un símbolo OFDM, la RRU puede usar la primera muestra de la señal detectada como referencia para determinar los límites del símbolo OFDM. Tenga en cuenta que la precisión de la sincronización en este escenario puede estar limitada por el retardo de propagación entre el eNB cercano y la RRU. Dado que tal retardo de propagación es en general desconocido, la incertidumbre se aplica también a la sincronización de tiempo. Por lo tanto, la alineación de temporización entre la RRU y el eNB puede estar, en el mejor de los casos, dentro del retardo de propagación máximo entre la RRU y el eNB.
En una tercera implementación, se usa una señal de enlace ascendente transmitida por al menos un UE cercano para la sincronización de tiempo. El UE cercano puede ser una unidad de baliza sincronizada con GPS dedicada, como se describió anteriormente. La unidad de baliza puede intentar periódicamente el acceso aleatorio en la frecuencia de enlace ascendente usada por las RRU cercanas para la recepción de UL, y las transmisiones de preámbulo pueden recibirse por las RRU cercanas que pueden usar los límites de la señal recibida para sincronizar su propia temporización. La referencia de tiempo que puede obtenerse de una transmisión de preámbulo recibida incluye un límite de subtrama, ya que los preámbulos se transmiten con alineación de subtrama. En dependencia de la configuración del recurso PRACH, se puede obtener información de referencia de tiempo adicional. Por ejemplo, si una subtrama de cada trama de radio se configura por al menos una RRU para PRACH, y si la RRU detecta un preámbulo transmitido por la unidad de baliza, la RRU también puede usar la señal detectada para determinar una referencia absoluta de un índice de subtrama dentro de una trama de radio, correspondiente a la configuración PRACH. Puede obtenerse una referencia de temporización adicional mediante la asociación adecuada de un índice de preámbulo con información de referencia de temporización. Por ejemplo, el índice de preámbulo puede indicar un número de trama del sistema (SFN). Por ejemplo, la unidad de baliza puede codificar el número de trama del sistema en el identificador de preámbulo como sigue: ID de preámbulo = SFN módulo N, donde N es el número de identificadores de preámbulo disponibles. La unidad de baliza puede entonces elegir un identificador de preámbulo de acuerdo con la fórmula anterior cuando intenta el acceso aleatorio. Las RRU cercanas que detectaron la transmisión del preámbulo pueden extraer el SFN (módulo N) y usar esta información para la sincronización de tramas de radio. La incertidumbre de tiempo adicional derivada de la operación de módulo (debido al número finito de secuencias de firmas para la transmisión del preámbulo) puede resolverse mediante la sincronización de tiempo de red u otros métodos. Un conjunto especial de recursos PRACH puede asignarse a las transmisiones de preámbulo desde la unidad de baliza, para evitar la confusión entre las transmisiones de preámbulo y los intentos de acceso aleatorio desde los UE regulares.
Para mejorar la precisión de la alineación de temporización de las segunda y tercera modalidades descritas anteriormente, pueden estimarse o medirse los retardos de propagación entre la r Ru y el eNB (segunda modalidad) o la unidad de baliza (tercera modalidad). Por ejemplo, el retardo de propagación puede estimarse a partir de la distancia geográfica entre los sitios, y el valor estimado (que se supone constante durante toda la vida útil del despliegue) puede usarse para compensar el error de alineación de temporización. En otro ejemplo, el retardo de propagación puede medirse cuando se despliegan los dispositivos, y el valor medido (que se supone constante durante toda la vida útil del despliegue) puede usarse para compensar el error de alineación de temporización.
En una modalidad diferente, el retardo de propagación puede medirse periódicamente de forma autónoma por la red, y el valor medido puede usarse para compensar el error de alineación de temporización hasta que esté disponible una medición actualizada. La medición puede basarse en protocolos de estándar LTE regulares, por ejemplo, en el esquema de avance de tiempo usado por la red LTE para corregir los retardos de propagación y asegurar la alineación de temporización del enlace ascendente.
La Figura 26 es un diagrama que muestra la sincronización de portadora basada en una señal de enlace descendente 2615 con compensación del retardo de propagación en un sistema RAN 2600 similar al sistema 2400 mostrado en la Figura 24. La RRU 2630 de esta modalidad se equipa con un UE integrado 2637 que tiene tanto un receptor de DL como un transmisor de UL (como en un UE regular, aunque posiblemente con capacidades de banda base reducidas), así como también la función RRU 2631. El UE integrado 2637 en la RRU 2630 puede asentarse en al menos un eNB 2610 usado para la sincronización y puede intentar periódicamente un acceso aleatorio adaptado al eNB 2610. Si el eNB 2610 recibe correctamente la transmisión del preámbulo, la respuesta contiene un comando de avance de tiempo, que puede usarse por el UE integrado 2637 para estimar un retardo de propagación y proporcionar a la función de RRU 2631 una sincronización de tiempo corregida desde el reloj 2639.
La Figura 27 es un diagrama que muestra la sincronización de portadora basada en una señal de enlace ascendente 2715 con compensación del retardo de propagación en un sistema RAN 2700 que puede ser similar al sistema 2500 mostrado en la Figura 25. La unidad de baliza 2770 puede equiparse con un UE integrado 2773 que tiene un transmisor de UL y un receptor de DL, y puede tener conexión a la red 2790, por ejemplo, mediante un cable, conectividad inalámbrica o similar. La unidad de baliza 2770 puede intentar un acceso aleatorio como se describió anteriormente, y puede recibir una respuesta de acceso aleatorio (RAR) desde al menos una RRU 2730 en las proximidades. Las respuestas de acceso aleatorio pueden contener información de avance de tiempo, a partir de la cual puede obtenerse una estimación del retardo de propagación entre la unidad de baliza 2770 y la RRU 2730. La información de avance de tiempo o estimaciones de retardo de propagación pueden proporcionarse por la unidad de baliza 2770 a una unidad de control en la red, por ejemplo, una BBU, que puede usar la información para ayudar a la sincronización de temporización para las RRU cercanas.
En algunos casos, existen desplazamientos de frecuencia portadora no despreciables entre al menos una señal recibida por UL (por ejemplo, un PUSCH) y el oscilador local de la RRU. El desplazamiento puede deberse al desplazamiento Doppler derivado de la movilidad de los UE. La degradación del rendimiento puede surgir de estos desplazamientos no despreciables, especialmente cuando las señales transmitidas desde los UE con diferentes desplazamientos se multiplexan en la misma subtrama.
En un intervalo o subtrama dado, una pluralidad de señales de enlace ascendente (por ejemplo, PUSCH, PUCCH, SRS o similares) transmitidas por una pluralidad de UE pueden multiplexarse y pueden tener que ser decodificadas por el eNB. Dado que las señales pueden provenir de diferentes terminales móviles, cada uno con una velocidad y dirección diferentes, cada señal puede verse afectada por un cambio Doppler diferente. De manera similar, los errores de la frecuencia portadora en los osciladores de los terminales pueden contribuir además al cambio de frecuencia general experimentado por cada señal.
Un cambio Doppler que afecta a una señal modulada OFDM o SC-FDMA, como por ejemplo PUSCH, PUCCH, SRS o similares, tiene dos efectos principales.
1) Las variaciones de tiempo de la respuesta al impulso del canal en el dominio del tiempo destruyen la ortogonalidad entre las subportadoras en el dominio de la frecuencia, provocando así interferencia entre portadoras (ICI). La ecualización por tono ya no es óptima debido a la interdependencia entre las subportadoras y, en dependencia de la gravedad de la ICI, la degradación del rendimiento derivada del procesamiento por tono puede ser significativa, por lo que se requiere un procesamiento especial y/o compensación para hacer frente a la ICI o evitarla.
2) Los cambios de canal a través de símbolos OFDM(A) consecutivos, y tales variaciones pueden ser lo suficientemente grandes como para afectar gravemente la calidad de la estimación del canal. Para permitir la estimación del canal, los estándares normalmente proporcionan señales de referencia adecuadas, por ejemplo, la secuencia de referencia de demodulación (DM-RS) que ayuda a la estimación del canal en aras de la demodulación de PUSCH o PUCCH. Las secuencias de referencia pueden ubicarse en símbolos OFDM(A) específicos en un intervalo o subtrama, y otros símbolos pueden no transmitir ninguna señal de referencia en absoluto. Si la estimación de canal se basa únicamente en señales de referencia, pueden ser necesarios algoritmos de interpolación especiales para derivar estimaciones de canal para símbolos que no transmiten señales de referencia. En un escenario que varía rápidamente en el tiempo, la interpolación puede ser inexacta y las estimaciones de canal resultantes pueden no reflejar las realizaciones reales del canal sobre los símbolos que no transmiten señales de referencia. Las estimaciones de canal inexactas pueden afectar el rendimiento general del sistema, por ejemplo, en términos de la confiabilidad de decodificación.
Se ha demostrado a través de simulaciones y pruebas de laboratorio que el segundo efecto mencionado anteriormente tiene un impacto más dramático que el primero en los despliegues típicos de LTE. Es decir, para cambios Doppler cada vez más grandes, la estimación del canal puede convertirse en el principal cuello de botella que afecta el rendimiento general del sistema. La insurgencia de ICI también afecta el rendimiento, aunque su efecto puede ser menos graves que el de las inexactitudes en la estimación del canal. Si se adoptan técnicas de estimación de canal mejoradas para hacer frente a los cambios Doppler, la ICI puede convertirse en la principal causa de degradación del rendimiento.
En una primera modalidad, el eNB puede ignorar los diferentes cambios Doppler que afectan a la pluralidad de señales multiplexadas dentro del intervalo o subtrama, y puede demodular y decodificar la pluralidad de señales asumiendo que los cambios Doppler tienen un impacto insignificante en el rendimiento. La estimación de canal puede llevarse a cabo en símbolos OFDM que transmiten señales de referencia, y puede suponerse que las estimaciones de canal para otros símbolos coinciden con las estimaciones de canal sobre el símbolo más cercano donde está disponible una estimación de canal.
En una segunda modalidad, la ICI debido a los cambios Doppler aún puede ignorarse y suponerse insignificante. La estimación de canal aún puede llevarse a cabo en símbolos que transmiten señales de referencia. Puede llevarse a cabo un filtrado, suavizado, interpolación o similares adecuados para derivar estimaciones de canal para los símbolos OFDM restantes. El filtrado puede basarse en un filtro de Kalman o Wiener, o puede ser una interpolación lineal. El filtrado puede depender de parámetros que, a su vez, pueden depender del cambio Doppler estimado de la señal, si la estimación está disponible.
En una tercera modalidad, la ICI debido a los cambios Doppler aún puede ignorarse y suponerse insignificante. La estimación de canal puede llevarse a cabo en símbolos que transmiten señales de referencia, y las estimaciones de canal para los símbolos restantes pueden obtenerse mediante filtrado, interpolación o similar, o al asumir las mismas estimaciones de canal que el símbolo más cercano que transmite señales de referencia. La demodulación y decodificación pueden realizarse para la señal de interés. Después de la decodificación, pueden tomarse decisiones preliminares para todos o parte de los tonos de todos o parte de los símbolos que no transmiten señales de referencia. Puede llevarse a cabo una nueva estimación de canal, esta vez que incluye señales de referencia y todos los tonos, símbolos y similares para los que se han tomado decisiones preliminares. Las estimaciones de canal se pueden filtrar, suavizar, interpolar o similares, para reducir el impacto del ruido adicional derivado de decisiones imperfectas. La señal se puede demodular y decodificar nuevamente, mediante el uso de las estimaciones de canal actualizadas. Este procedimiento puede llevarse a cabo varias veces, de forma iterativa.
En una cuarta modalidad, el eNB puede estimar y rastrear el cambio Doppler en una base por UE. Si sólo un UE está transmitiendo en un intervalo o subtrama, durante ese intervalo o subtrama, el eNB puede compensar previamente la señal recibida en el dominio del tiempo reduciendo la rotación de la señal para eliminar el cambio Doppler (estimado). Si la estimación del cambio Doppler es lo suficientemente precisa, la ICI puede volverse insignificante después de la precompensación, y puede adoptarse un método de estimación de canal simplificado, por ejemplo, al estimar canales solo en los símbolos que transmiten señales de referencia y obtener las estimaciones de canales faltantes mediante filtrado, interpolación o similar.
Si una pluralidad de UE transmiten en el intervalo o subtrama, y la pluralidad de UE se ve afectada por diferentes cambios Doppler, una única compensación Doppler en el dominio del tiempo puede degradar el rendimiento de la demodulación. En este escenario, pueden compensarse múltiples valores Doppler.
La Figura 28 es un diagrama de flujo de datos de un receptor multibanco 2800 con compensación Doppler específica del UE. Puede llevarse a cabo una pluralidad de FFT, cada FFT 2830, 2831 que opera en una versión diferente de las muestras de entrada de banda base en el dominio del tiempo 2801, cada versión que representa la señal de entrada compensada asumiendo un cambio Doppler correspondiente a un UE multiplexado en el intervalo o subtrama. Las muestras de banda base 2801 se compensan para un primer cambio Doppler creado por el movimiento de un primer UE que envía datos a la RRU mediante el bloque 2810 y luego se convierten de serie a paralelo mediante el bloque 2820. A la salida de la primera FFT 2830, se extraen los tonos 2840 correspondientes a los canales físicos transmitidos por un primer UE, que corresponden a esta ruta de datos específica del receptor, y los tonos 2840 se usan entonces para la demodulación y decodificación 2860 de los canales físicos correspondientes para determinar los datos y el control 2870 enviados por el primer UE. Las muestras de banda base 2801 también se compensan por un cambio Doppler M-1 creado por el movimiento de un UE M-1 que envía datos a la RRU mediante el bloque 2811 y luego se convierten de serie a paralelo mediante el bloque 2821. A la salida de la primera FFT 2831, se extraen los tonos 2841 correspondientes a los canales físicos transmitidos por el UE M-1, que corresponden a esta ruta de datos específica del receptor, y los tonos 2841 se usan para la demodulación y decodificación 2861 de los canales físicos correspondientes para determinar los datos y el control 2871 enviados por el UE M-1.
La Figura 29 es un diagrama de flujo de datos de un receptor multibanco 2900 con compensación predefinida. En el receptor 2900, en lugar de compensar por separado el cambio Doppler correspondiente a cada UE multiplexado en el intervalo o subtrama, el receptor puede elegir un conjunto de valores Doppler, que pueden no estar relacionados con los cambios Doppler experimentados por los UE. Por ejemplo, los valores pueden corresponder a una cuadrícula regular de valores entre un valor mínimo y un valor máximo. Cada uno de los Ue puede asociarse a uno de los valores predeterminados, por ejemplo, en base a estimaciones Doppler, es decir, cada UE puede asociarse al valor predeterminado que coincide más estrechamente con el Doppler real experimentado por el UE. Cada rama incluye compensación de la señal de entrada de banda base en el dominio del tiempo 2901 con un valor Doppler predeterminado 2910, 2919, conversión de serie a paralelo 2920, 2929, FFT 2930, 2939 y extracción de tonos 2940, 2949 correspondientes a canales físicos transmitidos por los UE asociados con el valor Doppler predeterminado. A continuación, los tonos extraídos 2940, 2941 se demultiplexan 2950, 2959 y procesan 2960, 2961, 2969 para determinar los datos enviados por los UE individuales. Si en al menos un intervalo o subtrama al menos uno de los valores Doppler predeterminados no está asociado a ningún UE multiplexado en el intervalo o subtrama, la rama receptora correspondiente al valor Doppler predeterminado puede apagarse.
En otra modalidad, similar a la representada en la Figura 29, al menos uno de los canales físicos puede demodularse y decodificarse por separado mediante una pluralidad de ramas. Los resultados de cada decodificación pueden compararse y se puede seleccionar uno basándose en al menos una de una verificación de CRC, una métrica basada en LLR, una métrica de energía o similar.
La complejidad de los esquemas multibancos representados en la Figura 28 y la Figura 29 es proporcional al número de ramas. El número, a su vez, puede depender del número de UE programados para la transmisión en cada subtrama. Por lo tanto, la reducción del número de UE programados conjuntamente puede reducir la complejidad o mejorar de forma similar el rendimiento para una complejidad dada.
En una modalidad, un programador de UL se diseña para que se tenga en cuenta el cambio Doppler estimado de los UE al determinar las asignaciones de UL. En particular, el programador puede intentar limitar la programación conjunta, en un intervalo o subtrama, solo de los UE que comparten un cambio Doppler estimado similar. En una estrategia de programación basada en métricas, por ejemplo, la programación de equidad proporcional (PF), esto puede lograrse reduciendo adecuadamente la utilidad de aquellas estrategias de programación que consisten en una pluralidad de UE con diferentes cambios Doppler coprogramados en la misma subtrama. La reducción puede ser una función del número de ramas adoptadas en el receptor, es decir, los cambios Doppler compensados (si los hay) y otras entradas de programación, por ejemplo, las relaciones de señal a ruido e interferencia (SINR). Además, las señales periódicas de enlace ascendente como PUCCH, SRS y similares pueden tenerse en cuenta al tomar decisiones de programación. Por ejemplo, si se espera la transmisión de al menos una señal de UL periódica, por ejemplo, un PUCCH, en una subtrama determinada, el programador puede tener en cuenta el cambio Doppler estimado del al menos un UE que se espera que transmita el PUCCH al determinar las decisiones de programación PUSCH en la subtrama.
En otra modalidad, los cambios Doppler estimados pueden tenerse en cuenta al determinar los emparejamientos de usuarios para MU-MIMO. Es decir, si se programan conjuntamente una pluralidad de UE en los mismos recursos o al menos los que se solapan parcialmente, los UE pueden elegirse de modo que su cambio Doppler sea comparable.
Como apreciarán los expertos en la técnica, los aspectos de las diversas modalidades pueden realizarse como un sistema, dispositivo, método o aparato de producto de programa informático. En consecuencia, los aspectos de la presente invención pueden tomar la forma de una modalidad completamente de hardware, una modalidad completamente de software (que incluye firmware, software residente, microcódigo o similares) o una modalidad que combina aspectos de software y hardware que pueden ser todos referidos en general en la presente descripción como "servidor", "circuito", "módulo", "cliente", "ordenador", "lógica" o "sistema." Además, los aspectos de las diversas modalidades pueden tomar la forma de un producto de programa informático incorporado en uno o más medios legibles por ordenador que tienen un código de programa informático almacenado en el mismo.
Puede utilizarse cualquier combinación de uno o más medios de almacenamiento legibles por ordenador. Un medio de almacenamiento legible por ordenador se puede realizar como, por ejemplo, un sistema, aparato o dispositivo electrónico, magnético, óptico, electromagnético, infrarrojo o semiconductor, u otros dispositivos de almacenamiento similares conocidos por los expertos en la técnica, o cualquier combinación adecuada de medios de almacenamiento legibles por ordenador descritos en la presente descripción. En el contexto de este documento, un medio de almacenamiento legible por ordenador puede ser cualquier medio tangible que pueda contener o almacenar un programa y/o datos para su uso por o en conexión con un sistema, aparato o dispositivo de ejecución de instrucciones.
El código de programa informático para llevar a cabo operaciones para aspectos de diversas modalidades puede escribirse en cualquier combinación de uno o más lenguajes de programación, que incluyen un lenguaje de programación orientado a objetos como Java, Smalltalk, C++, o similares, y lenguajes de programación de procedimientos convencionales, como el lenguaje de programación "C" o lenguajes de programación similares. El código de programa informático, si se carga en un ordenador u otro aparato programable, produce un método implementado por ordenador. Las instrucciones que se ejecutan en el ordenador u otro aparato programable pueden proporcionar el mecanismo para implementar algunas o todas las funciones/acciones especificadas en el bloque o bloques del diagrama de flujo y/o diagrama de bloques. De acuerdo con varias implementaciones, el código del programa puede ejecutarse completamente en el ordenador del usuario, parcialmente en el ordenador del usuario, como un paquete de software independiente, parcialmente en el ordenador del usuario y parcialmente en un ordenador remoto o completamente en el ordenador o servidor remoto. En el último escenario, el ordenador remoto puede conectarse al ordenador del usuario a través de cualquier tipo de red, que incluye una red de área local (LAN) o una red de área amplia (WAN), o la conexión puede realizarse a un ordenador externo (por ejemplo, a través de Internet mediante el uso de un proveedor de servicios de Internet). El código de programa informático almacenado en/sobre (es decir, incorporado allí) el medio legible por ordenador no transitorio produce un artículo de fabricación.
El código de programa informático, si lo ejecuta un procesador, provoca cambios físicos en los dispositivos electrónicos del procesador que cambian el flujo físico de electrones a través de los dispositivos. Esto altera las conexiones entre dispositivos, lo que cambia la funcionalidad del circuito. Por ejemplo, si dos transistores en un procesador están conectados para realizar una operación de multiplexación bajo el control del código de programa informático, si se ejecuta una primera instrucción de ordenador, los electrones de una primera fuente fluyen a través del primer transistor a un destino, pero si se ejecuta una instrucción de ordenador diferente, los electrones de la primera fuente no pueden llegar al destino, pero los electrones de una segunda fuente pueden fluir a través del segundo transistor hasta el destino. Entonces, un procesador programado para realizar una tarea se transforma de lo que era antes de ser programado para realizar esa tarea, de manera muy similar a como se puede controlar un sistema de plomería físico con diferentes válvulas para cambiar el flujo físico de un fluido.
Como se usa en esta descripción y en las reivindicaciones adjuntas, las formas singulares "un", "una" y "el/la" incluyen referencias en plural a menos que el contenido indique claramente lo contrario. Así, por ejemplo, la referencia a un elemento descrito como "un tono" puede referirse a un solo tono, tonos o cualquier otro número de tonos. Como se usa en esta descripción y las reivindicaciones adjuntas, el término "o" se emplea generalmente en su sentido que incluye tanto un operador de unión (OR) como un operador de intersección (AND), que también puede denominarse "OR inclusivo" o "y/o" a menos que el contenido indique claramente lo contrario. Como se usa en la presente descripción, el término "acoplado" incluye conexiones directas e indirectas. Además, cuando se acoplan los dispositivos primero y segundo, los dispositivos intermedios, que incluyen los dispositivos activos, pueden ubicarse entre ellos. A menos que se indique lo contrario, todos los números que expresan cantidades de elementos, porcentajes, etcétera, usados en la descripción y las reivindicaciones deben entenderse como modificados en todos los casos por el término "aproximadamente." La interpretación del término "aproximadamente" depende del contexto, pero en ausencia de otras indicaciones, generalmente debe interpretarse como ±10 % de la cantidad, medida o distancia modificada. La recitación de intervalos numéricos por puntos finales incluye todos los números incluidos dentro de ese intervalo (por ejemplo, 1 a 5 incluye 1,2,78, 3,33 y 5). Cualquier elemento en una reivindicación que no indique explícitamente "medio para" realizar una función específica, o "etapa para" realizar una función específica, no debe interpretarse como una cláusula de "medio" o "etapa".
La descripción de las diversas modalidades proporcionadas anteriormente es de naturaleza ilustrativa y no pretende limitar esta descripción, su aplicación o usos. Por lo tanto, se pretende que diferentes variaciones más allá de las descritas en la presente descripción estén dentro del alcance de las modalidades. Tales variaciones no deben considerarse como una desviación del alcance previsto de esta descripción. Como tal, la amplitud y el alcance de la presente descripción no deberían estar limitados por las modalidades ilustrativas descritas anteriormente, sino que deberían definirse únicamente de acuerdo con las siguientes reivindicaciones.

Claims (15)

  1. REIVINDICACIONES
    i . Un sistema de comunicación por radiofrecuencia para facilitar la comunicación entre un terminal inalámbrico y una red central, el sistema que comprende:
    una unidad de radio remota, RRU, acoplada a al menos una antena para comunicarse con el terminal inalámbrico, la RRU (230) que comprende circuitos electrónicos para realizar al menos una primera porción de un protocolo de capa física de una red de acceso por radio, RAN, para la comunicación entre el terminal inalámbrico y la red central; y una unidad de banda base, BBU, acoplada a la red central y configurada para realizar al menos un protocolo de capa de enlace de datos de la RAN (200); y
    un enlace de fronthaul acoplado a la BBU (260) y la RRU (230) y que utiliza un protocolo de fronthaul adaptativo para la comunicación entre la BBU (260) y la RRu (230),
    en donde la BBU (260) se configura además para:
    determinar una latencia para el enlace de fronthaul; y
    omitir al menos una función del protocolo de la capa de enlace de datos en base a la latencia determinada y un requisito de tiempo de respuesta del protocolo RAN;
    en donde el protocolo de fronthaul adaptativo:
    se adapta a los cambios en el enlace de fronthaul, una señal de radio recibida por la RRU (230), o una carga desde el terminal inalámbrico acoplado a la RRU; y
    utiliza un protocolo basado en paquetes con entrega de paquetes no garantizada.
  2. 2. El sistema de la reivindicación 1, la BBU (260) se configura además para realizar una segunda porción del protocolo de la capa física.
  3. 3. El sistema de la reivindicación 1, el enlace de fronthaul
    (a) que comprende un enlace de comunicación no determinista donde al menos uno de entre una latencia, un arbitraje, un ancho de banda, una fluctuación, un orden de paquetes, una entrega de paquetes o alguna otra característica del enlace de comunicación, no puede determinarse con certeza por adelantado; o (b) tiene una latencia de ida y vuelta variable con un máximo que es mayor que el requisito de tiempo de respuesta para al menos un tipo de mensaje enviado por el terminal inalámbrico y procesado por el protocolo de segundo nivel; o
    (c) exhibe una fluctuación que excede el requisito de fluctuación máximo de la RAN (200); o
    (d) tiene un rendimiento variable con un rendimiento mínimo menor que el rendimiento máximo del terminal inalámbrico; o
    (e) que comprende una red Ethernet; o
    (f) que comprende al menos un dispositivo de red activo, al menos un primer enlace de comunicación físico acoplado entre la RRU (230) y el al menos un dispositivo de red activo, y al menos un segundo enlace de comunicación físico acoplado entre el al menos un dispositivo de red activo y la BBU (260).
  4. 4. El sistema de las reivindicaciones 1 a 3, el enlace de fronthaul configurado para transportar información de enlace ascendente de fronthaul desde la RRU (230) a la BBU (260), información de enlace descendente de fronthaul desde la BBU (260) a la RRU (230), y otra información entre al menos otros dos dispositivos acoplados al enlace de fronthaul.
  5. 5. El sistema de las reivindicaciones 1 a 4, los circuitos electrónicos de la RRU (230) que comprenden:
    circuitos receptores para recibir una señal de radiofrecuencia desde la al menos una antena y convertir la señal de radiofrecuencia recibida en muestras digitales de banda base;
    circuitos de compresión adaptativa para comprimir de forma adaptativa las muestras digitales de banda base en información de enlace ascendente de fronthaul basada en la información recibida desde la BBU (260) a través del enlace de fronthaul; y
    circuitos de interfaz para enviar la información de enlace ascendente de fronthaul a la BBU (260) a través del enlace de fronthaul mediante el uso del protocolo de fronthaul adaptativo; y, opcionalmente, la compresión adaptativa tiene pérdidas.
  6. 6. El sistema de la reivindicación 5 cuando depende de la reivindicación 1, los circuitos de compresión adaptativa que comprenden:
    (a) circuitos de transformada de Fourier para convertir las muestras digitales de banda base en información en el dominio de la frecuencia para un conjunto de tonos recibidos; y
    circuitos selectores para comprimir de forma adaptativa la información en el dominio de la frecuencia en la información de enlace ascendente de fronthaul al descartar la información relacionada con al menos un tono del conjunto de tonos recibidos identificados en base a la información recibida desde la BBU (260); o (b) circuitos de transformada de Fourier para convertir las muestras digitales de banda base en información en el dominio de la frecuencia con un nivel de cuantificación determinado dinámicamente por la RRU (230) basado en estimaciones de la energía de radiofrecuencia recibida, el ruido de radiofrecuencia recibido, la calidad de la señal, el esquema de modulación, el esquema de codificación o cualquiera de sus combinaciones; o
    (c) circuitos de transformada de Fourier para convertir las muestras digitales de banda base en información en el dominio de la frecuencia con un nivel de cuantificación determinado dinámicamente en base a la información recibida desde la BBU (260); o
    (d) circuitos de transformada de Fourier para convertir las muestras digitales de banda base en información en el dominio de la frecuencia que comprende al menos una primera muestra en el dominio de la frecuencia que tiene un formato de coma flotante y una segunda muestra en el dominio de la frecuencia que tiene el formato de coma flotante; y
    circuitos formateadores para comprimir la información en el dominio de la frecuencia, en base a la información recibida desde la BBU, en un formato de exponente compartido que comprende un valor de mantisa para la primera muestra en el dominio de la frecuencia, un valor de mantisa para la segunda muestra en el dominio de la frecuencia, y un valor de exponente compartido único para la primera muestra en el dominio de la frecuencia y la segunda muestra en el dominio de la frecuencia;
    en donde la información de enlace ascendente de fronthaul comprende la información en el dominio de la frecuencia en el formato de exponente compartido.
  7. 7. El sistema de la reivindicación 6 cuando depende de la opción (a), en donde el al menos un tono se incluye en un conjunto de tonos que pueden recibirse identificados en base a la información de configuración recibida desde la BBU y se excluye de un subconjunto de tonos identificados por un descriptor de mapa de tonos recibido desde la BBU.
  8. 8. El sistema de la reivindicación 6 cuando depende de la opción (c), en donde la información recibida desde la BBU (260) se determina por la BBU (260), en base a una relación de señal a ruido de radio, un esquema de modulación de capa física, una tasa de código de capa física, un ancho de banda disponible del enlace de fronthaul o cualquiera de sus combinaciones.
  9. 9. El sistema de las reivindicaciones 1 a 8, la BBU (260) configurada para enviar información en el dominio de la frecuencia a través del enlace fronthaul a la RRU (230), la información en el dominio de la frecuencia que comprende:
    un descriptor de mapa de tonos que describe un conjunto de tonos que usará la RRU (230) para generar una señal de radiofrecuencia para su transmisión al terminal inalámbrico; y
    datos que identifican símbolos de modulación para tonos del conjunto de tonos, y tiempos asociados con los símbolos de modulación.
  10. 10. El sistema de las reivindicaciones 1 a 9, en donde la latencia determinada se basa en una latencia medida, datos históricos de latencia o valores predeterminados.
  11. 11. El sistema de la reivindicación 1, la omisión que comprende:
    (a) determinar un primer tiempo que se espera que se envíe un mensaje desde el terminal inalámbrico; calcular un segundo tiempo para que se envíe un mensaje de respuesta al terminal inalámbrico en función del primer tiempo y un requisito de tiempo de respuesta del protocolo RAN; y
    enviar un comando, en un tercer tiempo, a la RRU (230) para programar el mensaje de respuesta que se enviará en el segundo tiempo a través del enlace de fronthaul, el tercer tiempo determinado en función del segundo tiempo y la latencia determinada para el enlace de fronthaul,
    en donde el tercer tiempo es antes de un tiempo en el que la BBU recibe y procesa el mensaje; o
    (b) configurar el terminal inalámbrico para reenviar periódicamente un mensaje si no se recibe un mensaje de respuesta dentro del requisito de tiempo de respuesta;
    recibir una primera instancia del mensaje en la BBU (260); y
    enviar múltiples versiones de una respuesta para el mensaje al terminal inalámbrico;
    en donde el terminal inalámbrico acepta al menos una respuesta a las múltiples versiones de la respuesta como una respuesta válida a una segunda instancia del mensaje, la segunda instancia del mensaje que se ha enviado después de la primera instancia del mensaje.
  12. 12. El sistema de la reivindicación 1, la BBU (260) configurada además para enviar un mensaje a la RRU (230), el mensaje programado para enviarse al terminal inalámbrico en un primer tiempo; la omisión que comprende: calcular un segundo tiempo para que el mensaje se reenvíe al terminal inalámbrico si un mensaje de respuesta del terminal inalámbrico indica que el mensaje no se recibió correctamente, el segundo tiempo se basa en el primer tiempo y el requisito de tiempo de respuesta del protocolo RAN; y
    determinar, en un tercer tiempo, si reenviar o no el mensaje a la RRU (230) con el mensaje programado para enviarse al terminal inalámbrico en el segundo tiempo, el tercer tiempo determinado en base al segundo tiempo y la latencia determinada para el enlace de fronthaul;
    en donde el tercer tiempo es antes de un tiempo en el que la BBU recibe y procesa el mensaje de respuesta (260).
  13. 13. El sistema de las reivindicaciones 1 a 12, la BBU (260) se configura además para:
    determinar un indicador de la calidad del enlace de fronthaul; y
    cambiar dinámicamente uno o más parámetros de la RAN (200) en base al indicador.
  14. 14. El sistema de la reivindicación 13, en donde el uno o más parámetros de la RAN (200) comprenden:
    tamaño de asignación en el dominio de la frecuencia, esquemas de modulación y codificación, número de usuarios, número de concesiones, patrón de subtrama utilizable, anticipación de la programación con respecto a un índice de tiempo al que se refiere, o cualquiera de sus combinaciones; o en donde el indicador de la calidad del enlace fronthaul comprende una latencia del enlace fronthaul, y el uno o más parámetros de la RAN (200) comprenden un parámetro ra-ResponseWindowSize en un protocolo de control de acceso al medio, MAC, de una red E-UTRA.
  15. 15. El sistema de las reivindicaciones 1 a 14, en donde la RRU (230) comprende dos o más unidades de radio remotas, cada una acoplada a al menos una antena respectiva, las dos o más unidades de radio remotas que comparten al menos una porción del enlace de fronthaul para comunicarse con la BBU.
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