ES2896737A1

ES2896737A1 - Metodo de adaptacion al canal de comunicaciones para servicios urllc

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Publication number: ES2896737A1
Application number: ES202030886A
Authority: ES
Inventors: López Alvaro Medrano; Carmona Miguel Blanco; Fernández Lucía Rey
Original assignee: Top Optimized Tech S L
Current assignee: Top Optimized Tech S L
Priority date: 2020-08-24
Filing date: 2020-08-24
Publication date: 2022-02-25
Also published as: WO2022043596A1; EP4203355B1; CN116210178A; EP4203355A1; US20230361893A1

Abstract

Un método de adaptación al canal de comunicaciones para servicios URLLC configurado para garantizar una fiabilidad en la ejecución de dichos servicios URLLC y que se ejecuta en un sistema de comunicaciones con al menos un nodo transmisor (eNode) y un terminal receptor o móvil donde el terminal móvil o receptor mide la relación entre la señal deseada y la interferencia (SIR) a partir de la señal de referencia recibida en el instante t=i-1 y guarda este valor de SIR (SIRi-1) en una memoria; donde sobre este valor de SIR en el instante t=i-1 (SIRi-1) se determina un valor de CQI (CQIi-1) y se envía al nodo transmisor (eNode), el cual selecciona el formato de modulación y codificación en la siguiente transmisión (MCS{sub,i) en el enlace descendente de acuerdo con ese CQI medido en el instante t=i-1 (CQIi-1); y donde en la recepción en el instante t=i del paquete de datos que envía el nodo transmisor (eNode), el terminal receptor mide la SIR (SIRi) y la guarda en una memoria.

Description

DESCRIPCIÓN

MÉTODO DE ADAPTACIÓN AL CANAL DE COMUNICACIONES PARA SERVICIOS

URLLC

Campo técnico

La presente invención está relacionada con las redes de comunicaciones móviles 5G y más concretamente con los servicios de datos de altas exigencias de retardo y fiabilidad. Más concretamente, la presente invención está relacionada con un método de adaptación al canal de comunicaciones para servicios URLLC i.e. Ultra-Reliable Low-Latency Communications.

Estado de la técnica

La nueva generación de redes móviles supone un reto tecnológi

a las necesidades de velocidad, latencia y fiabilidad exigidas por los nuevos servicios 5G. Dentro de los casos de uso de las redes de nueva generación, se encuentran los servicios de datos de altas exigencias en cuanto al retardo y la fiabilidad, también conocidos como tecnologías URLLC. El organismo encargado de estandarizar las nuevas tecnologías de redes 5G es el 3GPP (3rd Generation Partnership Project) el cual ha tomado como base el estándar actual 4G para definir la nueva arquitectura de 5G. Así, por ejemplo, en 5G se siguen empleando las modulaciones OFDM (Orthogonal Frequency-Division Multiplexing) de la misma manera que se empleaban en LTE (Long Term Evolution) que es la transmisión radio que emplean las redes 4G.

La nueva especificación 5G define la realimentación del estado del canal con los mismos conceptos y nomenclatura que en la tecnología 4G. El terminal móvil reporta hacia el nodo de comunicaciones el estado del canal de comunicaciones, conocido como Channel State Information (CSI) para que éste pueda estimar la calidad del enlace y realizar la planificación de los recursos en la siguiente transmisión hacia el terminal en el enlace descendente. Esta definición se recoge en el documento del 3GPP TS.38.214 y como parte de ese reporte del estado del canal, el terminal móvil determina un indicador de la calidad del canal de comunicaciones conocido como Channel Quality Indicator (CQI).

La precisión del cálculo del estado del canal radio es un factor clave para llevar a cabo la evolución de las redes de comunicaciones inalámbricas hacia los servicios de datos de alta exigencia de retardo y fiabilidad (URLLC). Las nuevas redes 5G se están estandarizando para conseguir retardos de alrededor de 1ms con probabilidades de error de 10-5, i.e. una probabilidad de éxito del 99,999%, mientras que para el estándar en la tecnología 4G las probabilidades de éxito que se manejaban eran del 90% con unos retardos de alrededor de 100 ms.

De manera general, un terminal móvil estima la relación señal deseada - interferencia (denominada en el estado de la técnica como Signal to Interference Ratio o SIR) mediante la medición de la señal de referencia enviada por el nodo (eNode) en el enlace descendente (downlink). Esta señal de referencia es específica de cada celda (Cell Specific Reference Signal o CRS) y permite al receptor móvil la estimación del canal para demodular los datos, para facilitar la movilidad y para las medidas del estado del canal. La estructura de esta señal de referencia es una rejilla tiempo-frecuencia (símbolos-subportadoras) dependiente del número de puertos de antena, en donde se sitúan las señales de referencia a lo largo de la misma.

A partir de la SIR medida en las señales de referencia, el terminal móvil calcula el estado del canal o CQI y lo reporta a la estación base o eNode, para que el planificador del eNode seleccione, teniendo en cuenta ese CQI, el siguiente formato de transmisión de los datos que va a enviar en el enlace descendente, i.e. la modulación y codificación (Modulation and Coding Scheme, MCS). A este procedimiento se le conoce comúnmente como adaptación al enlace o Link Adaptation (LA). Este CQI reportado permite estimar las condiciones del canal de comunicaciones y ajustar la transmisión a la tasa de error deseada (BLER o BLEP). Por tanto, la determinación precisa del CQI es un factor determinante en el rendimiento final del sistema de comunicaciones.

La correspondencia entre el índice de calidad del canal (CQI) y el formato de modulación y codificación se detalla en el apartado 5.2.2 de la especificación TS.38.214 del 3GPP. De acuerdo con dicha especificación, el CQI que selecciona el terminal móvil será el máximo posible que haga que la tasa de error de bloque (BLER) de la comunicación esté por debajo del objetivo. El 3GPP define dos posibles valores de BLER objetivo, el 10% y el 0,001%, este último definido específicamente para los servicios URLLC.

Para determinar dicha correspondencia, se definen unos umbrales de decisión (thresholds) sobre los valores de SIR que calcula el terminal móvil a partir de las señales de referencia. Estos umbrales de decisión que se aplican a la SIR recibida para determinar el CQI se calculan imponiendo una BLER objetivo, del 10% o del 0,001%, sobre las curvas de relación SIR-BLER.

El problema de esta metodología de aplicación de umbrales a la SIR medida para obtener el CQI es que implica la asunción de que la medida de la SIR es determinista y que los umbrales que satisfacen la BLER objetivo son constantes en el tiempo. Sin embargo, la premisa de una SIR determinista no es real, debido a la naturaleza estocástica del canal de comunicaciones inalámbricas, en el que la señal radioeléctrica sufre fenómenos como las variaciones temporales y/o frecuenciales. Además, el terminal móvil cambia su velocidad a lo largo del tiempo. Por tanto, determinar de manera precisa la calidad del canal que se va a obtener en cada momento para un determinado CQI reportado por el receptor resulta una tarea complicada.

Por otro lado, durante el transcurso del tiempo desde que se mide y se determina por parte del terminal móvil el estado del canal de comunicaciones definido por el CQI hasta que el eNode recibe el CQI reportado por el terminal móvil y realiza una nueva planificación y transmisión en el enlace descendente (downlink) el estado del canal de comunicaciones ha cambiado y, por tanto, el CQI que calcula el móvil está desactualizado. A esta imperfección se le denomina CQI obsoleto (outdated CQI) [1].

Para aquellos servicios que usan una BLER objetivo del 10%, en el estado del arte se encuentran diversas soluciones que resuelven estos problemas moviendo los umbrales aplicados sobre la SIR medida para determinar el CQI mediante un algoritmo que tuviera en cuenta si los datos se recibían con error o correctamente [2]. Así, si el dato se recibía correctamente los umbrales se reducían en una cantidad predefinida por un paso de bajada (Sdown) y si se recibía con error los umbrales se incrementaban en otra cantidad definida como paso de subida (Sup). Para satisfacer una determinada BLER objetivo los pasos de subida y de bajada deben estar relacionados por la siguiente ecuación:

Sdown BLER objetivo

Sup 1 — BLER objetivo

Nótese, sin embargo, que cuando la BLER objetivo es muy baja, como es el caso del 0,001% definida en los servicios URLLC, el paso de bajada tiene que ser 10.000 más pequeño que el paso de subida. Esto implica que este algoritmo sería muy lento para responder a los cambios, lo que no lo hace útil para este tipo de servicios.

En el estado del arte se describen algunos métodos para mejorar la precisión en el cálculo del CQI, tanto para tecnología 4G como para tecnología 5G. Así, por ejemplo, US2012/0039207A1 describe como el CQI se usa para controlar uno o más aspectos de la transmisión inalámbrica, se compensa de acuerdo con una función de envejecimiento que depende de la variabilidad del canal. Más concretamente, propone un método para calcular las estimaciones de calidad del canal antiguo para su uso en el control de transmisiones en un enlace de comunicación inalámbrica, comprendiendo dicho método: (a) estimar una variabilidad en la calidad del canal para el enlace de comunicación inalámbrica; y (b) calcular las estimaciones de calidad de canal antiguas correspondientes a las estimaciones de calidad de canal determinadas para el enlace de comunicación inalámbrica ajustando el valor de cada estimación de calidad de canal en una cantidad que depende de la antigüedad de la estimación de calidad de canal y de la variabilidad en la calidad de canal estimada para el enlace de comunicación inalámbrico.

Es decir, en US20120039207A1 se propone calcular la variabilidad del canal para cada móvil, mediante el cálculo previo de la correlación o autocorrelación entre diferentes instantes temporales del canal, y a partir de esta variabilidad se determina un CQI “envejecido” (CQI aged) mediante una transformación que es lineal, aplicando un “retroceso” (back off) al CQI calculado que será mayor cuanta mayor variabilidad tenga el canal. En este documento no se especifica cómo se calcula la correlación o autocorrelación entre dos instantes temporales, mencionando simplemente un procesador CQI que calcula la variabilidad, guardando los CQI y mirando la correlación entre distintos instantes de tiempo. El concepto detrás del documento US20120039207A1 es calcular dos informes de calidad de canal en dos instantes de tiempo y calcular la desviación entre ellos. Los CQI históricos se guardan para ser empleados en la función de decisión del nuevo CQI corregido, así como también medirlo en diferentes subbandas para contar con la variación frecuencial.

Por otro lado, para minimizar el impacto del CQI obsoleto (outdated CQI), en el estado del arte se localiza la propuesta descrita en EP2529589B1 en donde se propone un modelo de predicción del canal para incluir la información de los valores obsoletos de CQI en el algoritmo de planificación del transmisor. Más concretamente, el método descrito en este documento comprende: (a) obtener al menos dos informes de calidad de canal para instancias de tiempo diferentes, cada informe de calidad de canal comprende indicaciones de calidad de canal de al menos dos de la pluralidad de subbandas; (b) estimar una desviación de calidad de canal para al menos una de la pluralidad de subbandas en función de la calidad de canal indicada en al menos dos de los informes de calidad de canal obtenidos más recientes y en base a las indicaciones de calidad de canal obtenidas de al menos dos subbandas; y (c) determinar una indicación de una calidad de canal para al menos una de la pluralidad de subbandas basándose en la desviación de calidad de canal estimada para al menos una de la pluralidad de subbandas.

Es decir, en EP2529589B1 se describe que la función de distribución de probabilidad (Probabilty Distribution Function, PDF) de los valores de CQI condicionada al CQI obsoleto se va a emplear para evaluar la BLER que se está obteniendo en la transmisión y poder realimentar este resultado en la siguiente planificación, de manera que se tenga en cuenta la diferencia entre lo planificado y lo real. En este documento se analiza la mejora propuesta en la planificación para varias velocidades del terminal móvil.

El problema de la metodología expuesta en los documentos anteriores es que tiene como objetivo final la maximización de la tasa de transferencia efectiva (throughput) del sistema de comunicación, pero no asegura que la fiabilidad final sea mejor que la que se consigue con las soluciones descritas en el estado de la técnica. En este sentido, la fiabilidad (reliability) en los nuevos servicios URLLC está relacionada no con conseguir una tasa de transferencia promedio elevada, sino garantizar una tasa de transferencia mínima en todo momento. Por tanto, sigue siendo necesario un método que solvente la falta de fiabilidad para los nuevos servicios URLLC.

En cuanto a otras líneas de mejora de la estimación del CQI, en [1] se explican los requerimientos estrictos de los nuevos servicios de URLLC en cuanto al retardo y la fiabilidad y se proponen tres mejoras para medir y reportar el CQI en el enlace descendente. La primera de ellas se basa en estimar el CQI para diferentes tasas de error objetivo o BLER targets mediante la aplicación de distintos umbrales de decisión sobre los valores de SINR. La segunda es poder configurar la BLER target de acuerdo con la duración del tiempo de intervalo (TTI) y al tiempo de transmisión del Hybrid automatic repeat request o HARQ (RTT). Por último, la tercera propuesta busca reducir el impacto del desajuste del CQI debido a los cambios en el canal de comunicaciones mediante un mapeo de la SINR a CQI basado en la selección del caso peor de las medidas recolectadas del canal (también conocido en terminología inglesa como mapeo m-worst), de manera que se asegure que la BLER target se cumple siempre.

De las propuestas descritas en [1] la más interesante es la tercera de ellas, ya que intenta mejorar el desajuste del CQI, es decir, mejora el CQI obsoleto u “outdated CQI” . El problema de la propuesta descrita en [1] es que no se optimizan los recursos del canal porque, aunque es cierto que la BLER puntual siempre va a ser igual o mejor que el objetivo, el método descrito escoge el CQI más restrictivo y menor de todos los posibles en cada banda sin realizar un ajuste más fino en cada caso.

Explicación de la invención

Es un objeto de la presente invención un método y un aparato de adaptación al canal de comunicaciones que garantice una fiabilidad determinada en servicios URLLC. Este objeto se alcanza con el método de la reivindicación 1 y/o con el sistema de la reivindicación 7 y/o el producto de programa informático de la reivindicación 13. En las reivindicaciones dependientes se describen realizaciones preferidas y/o particulares de la presente invención.

Efectivamente, el problema técnico que resuelve el dispositivo y método objeto de la presente invención está relacionado con garantizar una fiabilidad de acuerdo con un índice propuesto por la presente invención. Dicha fiabilidad no debe confundirse con el concepto de tasa de transferencia efectiva o throughput definida como una tasa "neta”, i.e. una vez descontados los errores. Al contrario que en otras soluciones del estado de la técnica, el objeto de la invención no es garantizar una tasa de transferencia efectiva de forma directa, sino que a través de la satisfacción del índice de fiabilidad es un objeto de la presente invención dar la máxima velocidad que permitan las condiciones a cada terminal móvil.

El motivo de la introducción del concepto de índice de fiabilidad es que como se ha descrito en el estado de la técnica, los mecanismos de adaptación de umbrales no funcionan cuando la BLER objetivo es muy baja (0,001%) como ocurre en los servicios URLLC. Sin embargo, el índice de fiabilidad tal y como se definirá más adelante, permite usar umbrales calculados para satisfacer dicha BLER del 0,001% y a la vez que estos umbrales puedan ser adaptados a las condiciones de cada móvil usando dicho índice que puede ser alto (del orden del 90%, o lo que es lo mismo un 10% de no cumplimiento), lo cual permite una adaptación rápida. Es decir, se resuelve el problema que impedía adaptar los umbrales, o en general la elección del formato de transporte, a las condiciones del usuario de forma rápida y eficaz.

Aunque el método de la invención no es limitante a un tipo de tecnología móvil concreto, la presente invención se aplicará preferentemente en la tecnología 5G, la cual toma como base la tecnología 4G o LTE. Por tanto, la misma metodología de la invención es aplicable de forma equivalente a otras tecnologías radio mediante la adaptación de la terminología.

Gracias a la presente invención es posible paliar la falta de precisión en la estimación del CQI mediante un método que asegura una tasa de éxito del servicio mínima, de manera que se consigue que los datos en una primera transmisión lleguen al receptor cumpliendo la tasa de error objetivo del servicio y no se requieran sucesivas retransmisiones que suponen un empeoramiento de los objetivos de latencia fijados.

El alcance de la presente invención se define por las reivindicaciones, que se incorporan en esta sección por referencia. A lo largo de la descripción y de las reivindicaciones, la palabra «comprende» y sus variantes no pretenden excluir otras características técnicas, componentes o pasos. Para los expertos en la materia, otros objetos, ventajas y características de la invención se desprenderán en parte de la descripción y en parte de la práctica de la invención. Los siguientes ejemplos de uso y figuras asociadas se proporcionan a modo ilustrativo y no limitativo. Además, la presente invención cubre todas las posibles combinaciones de realizaciones particulares y preferidas aquí indicadas.

Breve explicación de los dibujos

A continuación, se pasa a describir de manera muy breve una serie de dibujos y esquemas que ayudan a comprender mejor la invención y que se relacionan expresamente con una realización de dicha invención, que se presenta como un ejemplo no limitativo de ésta.

FIG.1.- Muestra una estructura de red de nueva generación (5G).

FIG.2.- Muestra una rejilla tiempo-frecuencia con la planificación de las señales.

FIG.3.- Muestra un esquema del funcionamiento de los métodos del estado de la técnica. FIG.4.- Muestra un esquema de la determinación de los umbrales de CQI.

FIG.5.- Muestra un esquema de funcionamiento del método de la invención.

Explicación de un modo detallado de realización de la invención

En la figura 1, por ejemplo, se muestra un esquema de la estructura de una red de comunicaciones móviles de nueva generación (5G) tal y como se describen en el estado de la técnica. Dentro de dicha estructura se encuentran, en un extremo de la comunicación, los terminales móviles de usuario a los que se da servicio de voz y datos, mientras que en el otro extremo se encuentra la red de comunicaciones cuyo primer punto de acceso son las estaciones base o nodos de comunicaciones, denominados eNode en la nomenclatura 4G y 5G. La red se compone de múltiples estaciones base o eNodes (en adelante, denominaremos "nodos” a las estaciones base o eNodes para simplificar la notación) cada uno de los cuales da servicio a un conjunto de terminales móviles situados dentro de un área de cobertura. Esta área de cobertura de cada nodo, a su vez, se subdivide en distintas celdas de cobertura, las cuales cubren 360° de área alrededor del nodo y poseen sus propios recursos radio. Estas celdas están representadas como hexágonos en la figura 1.

En la figura 2, en negro, se representan las señales de referencia sobre una rejilla tiempofrecuencia típica de la planificación de recursos en LTE. Para las diferentes transmisiones, la información de datos y de control son multiplexadas en el tiempo y en la frecuencia empleando esta rejilla, la cual tiene unas dimensiones de 1 ms de tiempo y 180 KHz de frecuencia. Estas señales de referencia se emplean posteriormente por el receptor para determinar la calidad del enlace.

En la figura 3 se muestra de manera gráfica el estado de la técnica anterior a la presente invención en cuanto a la metodología de determinación del CQI y la problemática asociada de que el CQI no está actualizado a la calidad real del enlace en el momento en el que el transmisor recibe la realimentación del receptor y realizar una planificación de nuevos datos. Así pues:

- En el instante t = i-1 el terminal móvil (receptor) recibe una señal de referencia, según el patrón mostrado en la figura 2 y la utiliza para estimar la relación señal deseada interferencia (SIRi-i). Aplicando el algoritmo de umbrales, el receptor determina el valor de CQIi-i a partir de la SIR medida y lo envía al nodo (eNode o transmisor).

- En el instante t=i-1+A, el transmisor recibe el valor de CQIi-i reportado por el terminal móvil y determina el formato de modulación y codificación (MCS) de los datos a transmitir en el enlace descendente correspondiente al CQI recibido, es decir, que MCSi=f(CQIi-i). De nuevo, el nodo codifica los datos a transmitir (DATOS(MCSi)) según el formato determinado y los envía al terminal móvil (receptor).

- En el instante t=i, el terminal móvil recibe los datos, acompañado de las señales de referencia que ha enviado el transmisor de acuerdo con el CQIi-i, calcula el nivel de SIR y demodula los datos recibidos. De manera paralela, se mide la calidad de la comunicación en términos de BLER a partir de la señal recibida. Por último, se representa en la figura 3 como el terminal móvil (receptor) determina la calidad del canal a partir de la SIR medida y determina el CQIi para enviar al nodo (transmisor) para la siguiente transmisión.

La figura 4 representa la metodología para la determinación de los umbrales que se aplicarán a la SIR por parte del terminal móvil. El terminal móvil emplea internamente un algoritmo de umbrales basado en estas curvas para poder determinar el CQI que se envía al nodo transmisor para la siguiente planificación en el enlace descendente. El objetivo de calidad de la comunicación (BLER objetivo) se representa en la figura mediante la línea horizontal 401 y toma habitualmente el valor del 10% o del 0,001%. El CQI se debe determinar de manera que asegure que la tasa de error será menor a la objetivo para la SIR medida por el terminal móvil o receptor. Por ello, los umbrales de definen como el corte de las curvas SIR-BLER para los distintos CQI con la línea horizontal de la BLER objetivo, y los valores de SIR umbral se obtienen de esas correspondencias.

En la figura 5 se representa un esquema de funcionamiento de la realización preferente del método objeto de la presente invención. Para ello, se muestra un ejemplo de comunicación entre un terminal móvil y un nodo (eNode), es decir, entre el receptor y el transmisor de una comunicación, que son representados como dos extremos de ésta y el intercambio de información entre ellos.

El método objeto de la invención se incluye dentro de un sistema de comunicaciones inalámbricas como el mostrado en la figura 1, donde el terminal móvil o receptor mide la relación entre la señal deseada y la interferencia (SIR) a partir de la señal de referencia recibida en el instante t=i-1 y guarda este valor de SIR (SIR^m) en una memoria. Sobre este valor de SIR (SIR^m) se determina un valor de CQI (CQI^m) y se envía al nodo transmisor, el cual selecciona el formato de modulación y codificación en la siguiente transmisión (MCSi) en el enlace descendente de acuerdo con ese CQI medido (CQI^m). En la recepción en el instante "t” del paquete de datos que envía el nodo transmisor, el terminal receptor mide la SIR (SI Ri) y la guarda en una memoria.

Lo que propone la presente invención es que el terminal móvil o receptor, a partir de la comparativa entre las medidas realizadas procedentes del nodo transmisor en los distintos instantes temporales, calcula un parámetro (ai) que permite determinar la variación experimentada por el canal de comunicaciones entre dichas transmisiones. Así el parámetro de cuantificación de variación del canal de comunicaciones (ai) refleja, precisamente, la diferencia existente entre la calidad del canal tomando como referencia el instante de determinación del CQI mediante las señales de referencia (CQI^m) y el instante en el que el terminal móvil receptor recibe los datos correspondientes a ese CQIm en la siguiente recepción y mide la calidad del canal nuevamente (CQIi).

En una realización preferida de la invención el parámetro de cuantificación de variación del canal de comunicaciones (ai) se define como la diferencia entre los valores de SIR medidos por el terminal móvil receptor para cuantificar la variación experimentada en el canal de comunicaciones. Es decir:

ai = SI Ri — SIRi-i

No obstante, el parámetro de cuantificación de variación del canal de comunicaciones (ai) se puede definir alternativamente con otras diferencias o variaciones temporales, ya que la presente invención no tiene distinción o variación frecuencial a diferencia de otras aproximaciones descritas en el estado de la técnica. Una posible formación del parámetro de cuantificación de variación del canal de comunicaciones (ai) se realizaría mediante el cálculo de la variación del valor CQI, de tal forma que:

ai = CQIi - CQIi-i

El experto en la materia apreciará que otras variaciones sobre esta definición también pueden ser válidas para los propósitos de esta invención, tales como diferencias entre valores promedio o ponderados de medidas de SIR o CQI en distintas bandas de frecuencia, o el uso de valores correspondientes a más de dos instantes de tiempo con coeficientes que los ponderen en caso de que exista incertidumbre acerca de qué instante de medición i-1 es el que origina la determinación de los datos recibidos en i.

Un segundo punto esencial de la presente invención es el cálculo de un margen de corrección mediante una función de transformación cuyos dos parámetros de entrada son el parámetro de cuantificación de variación del canal de comunicaciones (ai) y, por otro lado, la fiabilidad objetivo que se quiere fijar para la comunicación de los servicios ofrecidos. Así pues:

margeni = f (a¿, fiab ilidad objetivo)

La fiabilidad objetivo es el valor que se pretende asegurar con la presente invención para un índice de fiabilidad que se puede definir según la siguiente ecuación:

número de slots (BLER¡ < BLERtnrnpt)

Indice de fiabilidad = --------------;---------------- j — ------- 9

número tota l de slots

Siendo BLERi la tasa de error de bloque instantánea real y BLERtarget es la tasa de error de bloque media objetivo del servicio.

En la presente invención es necesario recurrir a una definición del concepto de índice de fiabilidad para complementar el concepto de tasa de error de bloque media objetivo (BLERtarget) del servicio 5G ya que, como se ha expuesto anteriormente, el BLERtarget aunque se cumple en media, no se cumple de manera puntual para todas las transmisiones debido a las imprecisiones en la determinación del CQI y, por tanto, esto hace que la latencia final del sistema de manera puntual no se satisfaga para todos los casos. La presente invención propone asegurar que dicho índice de fiabilidad sea superior a una cierta fiabilidad objetivo para el servicio, mediante la aplicación de un margen de corrección al cálculo del CQI que realiza el terminal móvil antes de reportarlo al nodo transmisor.

Como se ha indicado anteriormente, una corrección al cálculo del CQI basada directamente en los errores de bloque recibidos no es eficaz debido a la tasa de error objetivo tan baja utilizada en los servicios URLLC. Sin embargo, la corrección indirecta a través del índice de fiabilidad que se ha definido permite utilizar una fiabilidad mayor, que permite una corrección eficaz compatible con el uso de tasas de error de bloque objetivo muy bajas.

Si se define el índice de fiabilidad como el porcentaje de bloques o de tiempo que debe satisfacer la BLER mínima establecida para los servicios empleados, la presente invención tendrá el efecto de que, una vez realizada la modificación del estado del canal, y por tanto del CQI que se envía al transmisor, la tasa de error de bloque final del sistema será la objetivo (10% en caso de LTE o menor en los servicios URLLC) en un porcentaje del tiempo determinado por la fiabilidad objetivo fijada.

La medida del índice de fiabilidad se realiza de forma indirecta, ya que la tasa de error de bloque instantánea real no se puede medir directamente. Sin embargo, como se ha descrito en la figura 4, hay una relación directa entre la tasa de error y la SIR recibida o el CQI estimado. Las realizaciones que se van a describir a continuación se basan en la asunción de que si las condiciones en la recepción de los datos (por ejemplo, SIR o CQI) son peores a aquellas bajo las que se determinó el formato de transporte con el que fueron transmitidos, ello implica que la tasa de error de bloque instantánea será superior a la tasa de error de bloque objetivo. Es decir, la invención se basa en que el parámetro definido de cuantificación de variación del canal de comunicaciones (ai) se puede usar como base para el cálculo del índice de fiabilidad, que a su vez es el que permite corregir el CQI para adaptarlo a las condiciones de forma más rápida que con la BLER.

Una primera realización para este paso del cálculo del margen de corrección es su cálculo a partir de la función de distribución del parámetro de cuantificación de variación del canal de comunicaciones (ai). El concepto de índice de fiabilidad tal como se ha definido anteriormente es equivalente en términos estadísticos al de percentil o probabilidad de corte. Concretamente, para garantizar que el canal tiene un índice de fiabilidad superior a una cierta fiabilidad objetivo se tiene que usar un margen basado en el percentil (100% - fiabilidad objetivo) de la distribución de a i.

De acuerdo con esta realización, el cálculo del margen de corrección sobre la SIR o el CQI comprendería los siguientes pasos:

Obtener una pluralidad de valores del parámetro de cuantificación de variación del canal de comunicaciones (ai).

Determinar el percentil n% de la distribución, siendo n = 100% - Fiabilidad Objetivo, y definiéndose el percentil n% como aquel valor bajo el cual se encuentra el n% de la pluralidad de valores obtenidos.

Determinar el margen basado en dicho percentil:

margeni = percentil_ai (100% — fiab ilidad objetivo)

Otra posible realización para este segundo paso de determinar el margen de corrección consiste en un algoritmo que vaya aproximándose de forma iterativa al valor percentil correspondiente a la fiabilidad objetivo descrita en la realización anterior. En concreto, en esta realización se actualiza el valor de la estimación del percentil con cada nuevo valor de a i calculado por el móvil, incrementando o decrementando su valor mediante un paso de subida (Sup) o un paso de bajada (Sdown) respectivamente. La fiabilidad objetivo define la relación entre ambos pasos, que tienen que satisfacer la siguiente expresión:

s._up

= Fiabilidad Objetivo

$ u p ^ d o w n

El proceso iterativo de actualización de margen; se realiza según el siguiente procedimiento:

Si a i > margeni entonces margeni = margeni - Sdown;

Si a i < margeni entonces margeni = margeni Sup;

Este método tiene la ventaja frente al anterior de que no precisa almacenar valores pasados de ai con lo que se reduce el uso de memoria.

Siguiendo la metodología propuesta en la presente invención se consigue realizar un ajuste sobre el CQI reportado al transmisor para conseguir eliminar el efecto del cambio de las condiciones de canal desde que se realizó el cálculo del CQI por parte del receptor hasta el momento en que el transmisor va a realizar la planificación de los datos en el enlace descendente. El método descrito aplica un margen de corrección sobre el cálculo del CQI determinado por la variación del canal, es conceptualmente equivalente a modificar los umbrales de decisión en la correspondencia SIR-CQI que realiza el receptor cuando mide la señal de referencia y lo reporta al transmisor, haciendo que éstos sean más exigentes. Poner un nivel de exigencia mayor sobre los umbrales de decisión, implicaría que se produce un desplazamiento de éstos hacia valores mayores de SIR, de manera que, para una misma SIR se tenga un CQI menor que anteriormente.

Ejemplo de realización práctica de la invención

Como se ha indicado previamente, en la Figura 5 se representa un esquema de funcionamiento de la realización preferente del método objeto de la invención. Para ello, se muestra un extracto de una comunicación entre el terminal móvil y el nodo (eNode), es decir entre el receptor y el transmisor de una comunicación, que son representados como dos extremos de ésta y el intercambio de información entre ellos. Así, en cada recepción de datos que realiza el receptor móvil en el enlace descendente (downlink), éste realiza los siguientes pasos en el instante i:

realizar una estimación de la relación señal deseada-interferencia recibida (SIRi); guardar el valor SIRi;

determinar el valor de error de SIR, definido como la diferencia entre la SIR del instante [i-1], SIRi-i y el SIR del instante actual [i], SIRi donde ai = SIRi - SIR ^m;

guardar el valor ai;

calcular el margen de corrección aplicando el índice de fiabilidad deseado sobre la estadística, donde margeni = f(a, fiabilidad);

corregir la SIR medida por el terminal en el instante actual, SIRi, aplicando el margen de corrección, margeni, previamente a realizar la determinación del CQI correspondiente a esa SIRi de tal forma que SIRi' = SIRi margeni; y

determinar el CQI correspondiente a esa relación señal deseada-interferencia recibida corregida SIRi ‘, CQIi.

Referencias

[1] Pocovi, G., Shariatmadari, H., Berardinelli, G., Pedersen, K., Steiner, J., & Li, Z. (2018). "Achieving ultra-reliable low-latency communications: Challenges and envisioned system enhancements”. IEEE Network, 32(2), 8-15.

[2] Michiharu Nakamura, Yassin Awad and Sunil Vadgama (2002). „Adaptive Control of Link Adaptation for High Speed Downlink Packet Access (HSDPA) in W-CDMA". Fujitsu Laboratories of Europe Ltd. IEEE Transactions on Communications.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un método de adaptación al canal de comunicaciones para servicios URLLC que se ejecuta en un sistema de comunicaciones con al menos un nodo transmisor (eNode) y un terminal receptor o móvil;

donde el terminal móvil o receptor mide la relación entre la señal deseada y la interferencia (SIR) a partir de la señal de referencia recibida en el instante t=i-1 y guarda este valor de SIR (SIR^m) en una memoria;

donde sobre este valor de SIR en el instante t=i-1 (SIR^m) se determina un valor de CQI (CQI^m) y se envía al nodo transmisor (eNode), el cual selecciona el formato de modulación y codificación en la siguiente transmisión (MCSi) en el enlace descendente de acuerdo con ese CQI medido en el instante t=i-1 (CQI^m);

y donde en la recepción en el instante t=i del paquete de datos que envía el nodo transmisor (eNode), el terminal receptor mide la SIR (SIRi) y la guarda en una memoria; donde el método se caracteriza por que comprende las etapas de:

calcular un parámetro de cuantificación de variación del canal de comunicaciones (ai); calcular un margen de corrección (margeni) en función, al menos, del parámetro de cuantificación de variación del canal de comunicaciones (ai);

corregir la SIR medida por el terminal en el instante t=i (SIRi) aplicando el margen de corrección calculado (margeni,) de tal forma que la SIR corregida en el instante t=i (SIR’i) sea igual a la suma de la SIR en el instante t=i (SIRi) más el margen de corrección (margeni); y

determinar el CQI (CQI’i) correspondiente a esa relación señal deseada-interferencia recibida corregida (SIR’i) en el instante t=i.

2. El método de acuerdo con la reivindicación 1 donde el parámetro de cuantificación de variación del canal de comunicaciones (ai) se define como la diferencia entre los valores de SIR medidos por el terminal móvil receptor para cuantificar la variación experimentada en el canal de comunicaciones de tal forma que a i = SIRi - SIR^m

3. El método de acuerdo con la reivindicación 1 donde el parámetro de cuantificación de variación del canal de comunicaciones (ai) se define como cálculo de la variación del valor CQI, de tal forma que ai = CQIi - CQI^m4

4. El método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3 que comprende calcular un índice de fiabilidad definido como:

número de slots (BLER¡ < BLERtnrnpt)

Indice de fiabilidad = ------------- ;----------------- j — ------- 7 *9

número tota l de slots

siendo BLERi la tasa de error de bloque instantánea real y BLERtarget la tasa de error de bloque media objetivo de un servicio URLLC requerido por el terminal móvil o receptor; de tal forma que el cálculo del margen de corrección (margeni) se realiza mediante una función de transformación cuyos dos parámetros de entrada son el parámetro de cuantificación de variación del canal de comunicaciones (ai) y, por otro lado, una fiabilidad objetivo que se establece para el índice de fiabilidad calculado.

5. El método de acuerdo con la reivindicación 4 que comprende obtener una pluralidad de valores del parámetro de cuantificación de variación del canal de comunicaciones (ai); determinar el percentil n% de la distribución, siendo n = 100% - Fiabilidad Objetivo, y definiéndose el percentil n% como aquel valor bajo el cual se encuentra el n% de la pluralidad de valores obtenidos; y determinar el margen de corrección (margen) basado en dicho percentil:

margeni = percentil_ai (100% — fiab ilidad objetivo)

6. El método de acuerdo con la reivindicación 5 donde el margen de corrección (margeni) se calcula de forma iterativa al valor percentil correspondiente a la fiabilidad objetivo, de tal forma que se actualiza el valor de la estimación del percentil con cada nuevo valor del parámetro de cuantificación de variación del canal de comunicaciones (ai) calculado por el móvil, incrementando o decrementando su valor mediante un paso de subida (Sup) o un paso de bajada (Sdown) respectivamente, de tal forma que la fiabilidad objetivo define la relación entre ambos pasos, que tienen que satisfacer la siguiente expresión:

5, _up

= Fiabilidad Objetivo

Sup Sdown

y donde el proceso iterativo de actualización de margeni se realiza según el siguiente procedimiento:

Si a i > margeni entonces margeni = margeni - Sdown;

Si ai < margeni entonces margeni = margeni Sup.

7. Un sistema de comunicaciones con al menos un nodo transmisor (eNode) y un terminal móvil o receptor;

donde el terminal móvil o receptor está configurado para medir la relación entre la señal deseada y la interferencia (SIR) a partir de la señal de referencia recibida en el instante t=i-1 y guardar este valor de SIR (SIRi-i) en una memoria; y donde, además está configurada para determinar un valor de CQI (CQIi-i) sobre el valor de SIR en el instante t=i-1 (SIRi-i) y enviar el valor de CQI (CQI^m) al nodo transmisor (eNode); y donde el nodo transmisor (eNode) está configurado para seleccionar el formato de modulación y codificación en la siguiente transmisión (MCSi) en el enlace descendente de acuerdo con ese CQI medido en el instante t=i-1 (CQI^m);

y donde en la recepción en el instante t=i del paquete de datos que envía el nodo transmisor (eNode), el terminal receptor mide la SIR (SIRi) y la guarda en una memoria;

y donde el terminal móvil o receptor comprende al menos uno o más procesadores y uno o más programas en el que dichos programas están almacenados en una o varias memorias y configurados para ejecutarse mediante el o los procesadores, caracterizado porque los programas incluyen instrucciones para:

8. El sistema de acuerdo con la reivindicación 7 donde el parámetro de cuantificación de variación del canal de comunicaciones (ai) se define como la diferencia entre los valores de SIR medidos por el terminal móvil receptor para cuantificar la variación experimentada en el canal de comunicaciones de tal forma que a i = SIRi - SIR^m

9. El sistema de acuerdo con la reivindicación 7 donde el parámetro de cuantificación de variación del canal de comunicaciones (ai) se define como cálculo de la variación del valor CQI, de tal forma que ai = CQIi - CQI^m

10. El sistema de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 7 a 9 donde los programas comprenden instrucciones para:

calcular un índice de fiabilidad definido como:

número de slots (BLER¡ < BLERtnrnpt) Indice de fiabilidad = ------------- ;----------------- j — ------- 9

número tota l de slots

11. El sistema de acuerdo con la reivindicación 10 que comprende obtener una pluralidad de valores del parámetro de cuantificación de variación del canal de comunicaciones (ai); determinar el percentil n% de la distribución, siendo n = 100% - Fiabilidad Objetivo, y definiéndose el percentil n% como aquel valor bajo el cual se encuentra el n% de la pluralidad de valores obtenidos; y determinar el margen de corrección (margen) basado en dicho percentil:

margeni = percentil_ai (100% — fiab ilidad objetivo)

12. El sistema de acuerdo con la reivindicación 11 donde el margen de corrección (margeni) se calcula de forma iterativa al valor percentil correspondiente a la fiabilidad objetivo, de tal forma que se actualiza el valor de la estimación del percentil con cada nuevo valor del parámetro de cuantificación de variación del canal de comunicaciones (ai) calculado por el móvil, incrementando o decrementando su valor mediante un paso de subida (Sup) o un paso de bajada (Sdown) respectivamente, de tal forma que la fiabilidad objetivo define la relación entre ambos pasos, que tienen que satisfacer la siguiente expresión:

5, _up

= Fiabilidad Objetivo

Sup Sdown

Si ai > margeni entonces margeni = margeni - Sdown;

Si ai < margeni entonces margeni = margeni Sup.

13. Un producto de programa informático que con instrucciones configuradas para su ejecución por uno o más procesadores que, cuando son ejecutadas hacen que el sistema de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 7 a 12 lleve a cabo el método según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6.