ES2331618T3 - Metodo y disposicion para asignar un canal dedicado en un sistema de comunicaciones celular. - Google Patents
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Abstract
Un método (300, 400) para asignar un canal de comunicación dedicado en un sistema de comunicaciones celular que consta de: determinar una jerarquía para una pluralidad de canales de comunicación designados como canales dedicados; seleccionar (320, 330, 340, 420, 430, 440) un canal de comunicación de mayor jerarquía de una pluralidad de canales de comunicación como un canal de comunicación de prueba; llevar a cabo una prueba de viabilidad de asignación del canal de comunicación de prueba; y si el canal de comunicación de prueba pasa la prueba de viabilidad de asignación, asignar el canal de comunicación de prueba; y si el canal de comunicación de prueba no pasa la prueba de viabilidad, determinar si la pluralidad de canales de comunicación incluye algún canal de comunicación no probado; y si la pluralidad de canales de comunicación incluye algún canal de comunicación no probado, seleccionar el próximo canal de comunicación de mayor jerarquía como el canal de comunicación de prueba y continuar con el paso de llevar a cabo una prueba de viabilidad de asignación; y si la pluralidad de canales de comunicación no incluye ningún canal de comunicación no probado, volver a designar un primer canal de comunicación designado como un canal de comunicación compartido, como un canal de comunicación dedicado.
Description
Método y disposición para asignar un canal
dedicado en un sistema de comunicaciones celular.
La presente invención hace referencia a un
sistema de comunicaciones, y en particular (aunque no de forma
exclusiva) a una asignación dinámica de canal en sistemas de
comunicaciones celulares como los sistemas de radio comunicaciones
3GPP (3rd Generation Partnership Project).
En el modo UTRA (radio acceso terrestre
universal para sistemas de comunicaciones móviles) TDD dentro de
3GPP, se admiten tanto los canales dedicados como los compartidos.
Los canales dedicados proporcionan un recurso reservado a un
usuario, a diferencia de los canales compartidos en los cuales un
recurso común es compartido de forma dinámica entre los usuarios.
Los canales dedicados resultan más apropiados para el tráfico de
ancho de banda casi constante, por lo general comunicaciones
habladas o de secuencias de audio/vídeo (streaming). Los canales
compartidos resultan más apropiados para el tráfico intermitente,
por lo general, servicios de paquetes de datos como el tráfico de
Internet.
En el modo UTRA TDD, cuando un canal dedicado
(DCH) es admitido, los recursos físicos (códigos de canal y ranuras
de tiempo) son reservados para su uso exclusivo. Esta reserva suele
denominarse asignación de canal. Se emplean dos formas de
asignación de canal:
- \bullet
- asignación fija de canal (FCA, por sus siglas en inglés)
- \bullet
- asignación dinámica de canal (DCA, por sus siglas en inglés)
En FCA, los códigos y ranuras de tiempo para el
DCH son seleccionados al azar entre aquellos disponibles en la
celda.
En DCA, la asignación de código y ranura de
tiempo es inteligente. La siguiente clasificación de esquemas DCA
es bien conocida, por ejemplo a partir de la publicación de H. Haas
y S. McLaughlin "A dynamic channel assignment algorithm for a
Hybrid TDMA/CDMA -TDD interface using a novel
TS-opposing technique" en IEEE J Sel. Areas
Comms. 19(10) 2001:
- \bullet
- Asignación de canal adaptable al tráfico: basado en la carga de tráfico de las celdas vecinas, un conjunto común de canales (códigos y ranuras de tiempo) es compartido de modo tal que las celdas más cargadas reciban más canales. También podría considerarse aquí la posibilidad de ajustar la división de ranuras de tiempo descendente-ascendente en una o varias celdas. (Se debe tener en cuenta que si la división no es igual en cada celda, surgirán fuentes de interferencia UE-UE (estación remota - estación remota) y Nodo B - Nodo B (estación base - estación base).
- \bullet
- Partición de reutilización: este esquema puede utilizarse cuando un operador tiene una cantidad de portadoras que pueden ser utilizadas con un patrón de reutilización.
- \bullet
- DCA basada en la interferencia: los canales se asignan según las mediciones de potencia de interferencia en el Nodo B o en la UE. Estos esquemas se combinan bien con el método TD-CDMA el cual suele tener un límite de interferencia, y deben ser empleados en una arquitectura descentralizada, proporcionando una baja complejidad algorítmica.
Los esquemas DCA pueden ser centralizados o
descentralizados. Un algoritmo centralizado se ubicaría en el RNC
(controlador de red de radio) y utilizaría mediciones hechas en una
cantidad de Nodos B y UE en su toma de decisiones. Es posible
determinar el impacto de una admisión en una celda en el rendimiento
de conexiones admitidas en la misma y en otras celdas. Es posible
considerar los recursos de una cantidad de celdas de forma
colectiva o agrupada. Un algoritmo de este tipo requiere una
señalización significativa, puede ser computablemente complejo y
podrían no poder escalarse a medida que la cantidad de celdas bajo
el RNC se incremente.
Un algoritmo descentralizado administra
admisiones DCH para una sola celda (por lo general). Está situado
en el RNC, donde se lleva a cabo la admisión, y donde las mediciones
están disponibles. La complejidad se reduce considerablemente, y
las consideraciones de escalado son fáciles de calcular (la
complejidad total para el RNC es proporcional a la cantidad de
celdas bajo del RNC).
También es posible utilizar DCA para reasignar
los recursos de llamadas en curso para permitir la admisión de
nuevas llamadas, o para mejorar su calidad de servicio. Por ejemplo,
un usuario de voz podría estar experimentando un alto nivel de
interferencia en una ranura de tiempo, y el algoritmo DCA podría
reasignarle al usuario otra ranura de tiempo que tenga menores
niveles de interferencia.
La DCA funciona muy rigurosamente con el Control
de Admisión de Llamadas (CAC). La ejecución de un algoritmo CAC es
necesaria cuando los equipos de usuario son respaldados por ciertas
garantías de calidad de servicio. Los usuarios de la clase de
tráfico 3GPP = "Interactivo" sólo esperan recibir un mejor
servicio que los otros usuarios interactivos con una menor
prioridad de gestión de tráfico, mientras que los usuarios de la
clase de tráfico 3GPP = "De fondo" (background) no tienen
expectativas (esto es, en verdad, el mejor esfuerzo). Sin embargo,
los usuarios de la clase de tráfico 3GPP = "conversacional" o
en secuencias de audio/vídeo "streaming" tienen requerimientos
de evitarse los "delays" ("retrasos en el flujo de bits")
y ancho de banda. El CAC necesita equilibrar los requerimientos
conflictivos de la baja probabilidad de bloqueo y de la baja
probabilidad de caída. La caída ocurre cuando una llamada en curso
es finalizada antes de tiempo, y es percibida por los usuarios como
un suceso más inaceptable aún que el bloqueo (cuando el sistema no
permite iniciar una llamada desde un primer momento): la
probabilidad de bloqueo es entonces colocada en un mayor nivel que
la probabilidad de caída. El CAC mantiene la carga de la red por
debajo de un nivel de umbral de modo tal que la probabilidad de
caída sea aceptable.
La carga de la red puede medirse en términos
de:
- \bullet
- número de equipos de usuario admitidos (de cada parámetro de clase de tráfico/calidad de servicio)
- \bullet
- Interferencia del Nodo B (enlace ascendente)
- \bullet
- Potencia de transmisión del Nodo B (enlace descendente)
La interferencia se compone de 2 partes: la
interferencia intracelda que surge de las transmisiones hacia/desde
los equipos de usuario anexadas a la misma celda, y la interferencia
intercelda que surge de las transmisiones hacia/desde los equipos
de usuario anexadas a otras celdas.
El CAC es necesario:
- \bullet
- en nuevos intentos de llamada
- \bullet
- en los handover (transferencias de celdas)
- \bullet
- en la reasignación de canal iniciada por DCA.
En la publicación "D06: Conceptual studies on
Radio Resource and Qos Management Algorithms" (disponible en la
dirección de Internet
http://www.arrows-ist.upc.es/publications/deliverables/Summary_Arrows-D06.pdf),
se establece la distinción entre DCA y CAC. Un primer algoritmo DCA
descrito en esta aplicación conserva una lista ordenada de ranuras
de tiempo que serían consideradas al realizar una admisión (podría
tratarse de una nueva llamada, una transferencia de celda -un
handover-, o una reasignación). El CAC toma una ranura de tiempo
del principio de esta lista y evalúa si la adición del UE en esta
ranura de tiempo generaría una interferencia aceptable para las
llamadas actuales. De manera adicional, un segundo algoritmo DCA
puede identificar llamadas para la reasignación de una ranura de
tiempo a otra, por ejemplo, para mejorar la calidad de la
comunicación hablada. No obstante, esta publicación no permite la
coexistencia de canales dedicados y compartidos.
\vskip1.000000\baselineskip
Aunque no se ha hecho referencia a la
coexistencia de canales dedicados (administrados por DCA) y canales
compartidos (administrados por un planificador de radio) en el caso
de 3GPP TDD, en el pasado, según el conocimiento de los inventores
en este respecto, hay claramente dos métodos posibles de asignar los
códigos y ranuras de tiempo a canales dedicados y compartidos:
- \bullet
- segregación: las ranuras son utilizadas exclusivamente por los canales dedicados o por los canales compartidos
- \bullet
- combinación: las ranuras admiten tanto los canales dedicados como los canales compartidos al mismo tiempo.
En 3GPP especificación TR 25.922 (disponible en
el sitio web www.3gpp.org) se incluye una discusión de una técnica
DCA basada en la interferencia. El método se basa en mediciones de
interferencia realizadas por el UE y el Nodo B (ranura de tiempo
Potencia de Código de Señal de Interferencia o ISCP, es decir,
interferencia intercelda). El algoritmo está descentralizado y está
ubicado en el RNC. El algoritmo cubre tanto DCA lento como DCA
rápido. El DCA lento implica ajustes en la separación DL/UL (enlace
descendente/enlace ascendente) a través de las celdas. La
separación DL/UL es ajustada para cada celda independientemente de
las otras celdas. El DCA rápido asigna recursos con mayor
velocidad. También se tratan los grupos de código y los grupos de
ranuras de tiempo (en el grupo de código se le asigna a un DCH una
cantidad de códigos en el mismo período de tiempo, mientras que en
un grupo de ranuras de tiempo utilizan un solo código y múltiples
ranuras de tiempo). La reasignación de canales (transferencia
intracelda) puede ser provocada para manejar diferentes condiciones
de interferencia, o para reducir la fragmentación de códigos y
ranuras de tiempo que utiliza un DCH. Las mediciones del UE para
admitir DCA incluyen ISCP, mediciones de pérdida de ruta, medición
de calidad de enlace y valores de potencia de transmisión UE.
En la publicación "D06: Conceptual studies on
Radio Resource and Qos Management Algorithms" mencionada arriba
y en la publicación de M. Haardt et al., "The
TD-CDMA based UTRA TDD Mode", IEEE J Sel Areas
Comms 18(18), agosto de 2000, el algoritmo DCA genera una
lista prioritaria de ranuras de tiempo según la grabación de
registros a corto y largo plazo y la evaluación estadística de
interferencia, en el UE y en el Nodo B. Esto es utilizado por el
CAC. El algoritmo DCA descrito reasigna recursos para minimizar la
cantidad de ranuras de tiempo utilizadas. No obstante, estas
publicaciones no permiten la coexistencia de canales dedicados y
compartidos.
En las publicaciones de Berg, "Maintaining
high capacity for centralised DCA with limited measurements and
signalling", PIMRC 1999, y "Radio resource management in
bunched personal communication systems", PhD Thesis, marzo de
2002, Royal Institute of Technology, Stockholm, se ha evaluado un
algoritmo DCA centralizado que explota el conocimiento de la matriz
de ganancia (la matriz de ganancias de ruta entre los UE y los Nodo
B) y la potencia de transmisión de cada UE. El método asegura que
todos los objetivos SIR se cumplan, o de lo contrario la nueva
llamada no es admitida. La primera de estas publicaciones sugiere
formas de compensar los espacios en la matriz de ganancia,
utilizando valores tomados por otros equipos de usuario en la misma
celda, o configurando un objetivo SIR más alto de lo necesario para
la nueva admisión y permitiendo que el control de potencia ajuste
lo mencionado durante la llamada. Un tercer método descarta el
enfoque de matriz de ganancia y en su lugar admite el UE en la
ranura de tiempo en la cual mide la interferencia mínima. Sin
embargo, dichos cálculos de matriz de ganancia son complejos.
En la publicación de I. Forkel et al.,
"Dynamic channel allocation in UMTS Terrestial Radio Access TDD
systems", VTC 2001, el intento de admisión se realiza en las
ranuras de tiempo DL y UL con la mínima interferencia. La admisión
es permitida si los niveles de interferencia en las 2 direcciones se
encuentra por debajo de sus respectivos valores de umbral (éstos
pueden depender del tipo de servicio). Un esquema más avanzado
permite modificar la asignación de una llamada de voz si la tasa de
error binaria (BER) excede un umbral para una duración dada. El
esquema DCA proporciona ganancias C/I por encima de FCA pero una
mínima mejora en la capacidad de llamada de voz. Además, esta
publicación no permite la coexistencia de canales dedicados y
compartidos, y las métricas de DCA y CAC son en bruto.
En la publicación de I. Forkel & T.
Kriengchaiyapruk, "Management of circuit and packet switched data
in UMTS terrestrial radio access networks", 3G Wireless 2001, un
"método de calificación de ranuras de tiempo" es aplicado
cuando una ranura de tiempo es elegida al azar de un conjunto de
ranuras de tiempo cuya interferencia cae por debajo del umbral, y
tiene suficiente capacidad. En esta técnica se utiliza el grupo de
códigos, de lo contrario el DCA y el CAC serían más complejos y
menos confiables. No obstante, esta publicación no permite la
coexistencia de canales dedicados y compartidos.
A partir de la publicación de la patente
EP0817521, "Asignación dinámica de canales basada en
interferencia", se hace referencia a utilizar listas de
mediciones de interferencia de corto y largo plazo en DL y UL. Los
algoritmos son descentralizados, por celda o por sector.
A partir de la publicación de patente EP0986928,
"Método DCA en una red de radio comunicación celular", se hace
referencia a mantener índices de prioridad basados en las mediciones
periódicas de radio parámetros. Esta publicación está orientada a
una asignación de canales de frecuencia. Sin embargo, esta
publicación no permite la coexistencia de canales dedicados y
canales compartidos y su aplicación en la asignación de ranuras de
tiempo no es clara.
En la publicación de patente EP1063791,
"Método de comunicación CDMA utilizando una asignación dinámica de
códigos de canal, y una estación base ejecutando el método", se
cambia un código de canalización utilizado por un UE en respuesta a
las mediciones de interferencia. No obstante, esta publicación está
restringida a un algoritmo limitado para un sistema FDD (división
de frecuencia duplex).
Se conocen distintas publicaciones sobre el
control de admisión de llamadas para WCDMA, pero a menudo están
orientadas hacia el modo 3GPP FDD (división de frecuencia duplex).
En la publicación de H. Holma y A. Toskala (editores),
"W-CDMA for UMTS", John Wiley, 2000, se
describe un algoritmo basado en la interferencia para el modo FDD.
En el enlace ascendente, la interferencia esperada en el Nodo B
después de la admisión es comparada con un umbral. La dificultad
estriba en estimar cuánta interferencia adicional se genera por la
nueva admisión. Se describen dos soluciones: los métodos
derivativos e integrales que explotan el conocimiento de la forma
de interferencia contra la curva de carga
I=1/(1-\eta) donde \eta es la carga). En
el enlace descendente la potencia de transmisión esperada después
de la admisión es comparada con un umbral. El incremento en la
potencia es estimado mediante un cálculo de bucle abierto. El
algoritmo de enlace descendente es aplicable al modo TDD. El
algoritmo de enlace ascendente no es aplicable al modo TDD dado que
en el modo TDD, el detector del Nodo B elimina la mayor parte de la
interferencia intracelda (por lo tanto agregar otro usuario a una
celda TDD no incrementará la interferencia detectada del Nodo B en
esa celda).
En la publicación de J. Lee y Y. Han,
"Downlink admission control for multimedia services in WCDMA",
IEEE International Symposium on Personal, Indoor and Mobile Radio
Communications (PIMRC) 2002, se describe un simple método de enlace
descendente que utiliza un valor de umbral de potencia de
transmisión.
Existe una gran cantidad de publicaciones donde
el CAC se basa en la estimación interferencia del Nodo B. Difieren
en el método por el cual el incremento de interferencia es
calculado, y también, en el hecho de si el impacto en la celda de
servicio o en las celdas vecinas también está incluido. La
publicación de Kim et al., "SIR-based call
admission control by intercell interference prediction for
DS-CDMA systems", IEEE Comms. Letters,
4(1), 2000, amplía el trabajo de Z. Liu y M. E. Zarki en la
publicación "SIR-based call admission control for
DS-CDMA systems", IEEE J. Sel. Areas Comms., 12,
1994 para basar un algoritmo en "capacidad residual" lo cual
expresa la cantidad de llamadas que pueden ser aceptadas en cada
celda posteriormente a la admisión del usuario en cuestión. La
capacidad residual es calculada para la celda de servicio pretendida
y para todas las celdas vecinas para las cuales el UE es capaz de
realizar mediciones de piloto/señal de referencia. Si la capacidad
residual en mayor o igual a 1 para todas las celdas, entonces la
llamada es admitida. Este método puede resultar útil si las
necesidades de SIR de los equipos de usuario son las mismas y
existen mediciones suficientes disponibles para el algoritmo. La
complejidad es moderada. Sin embargo, este método está limitado por
la restricción de iguales necesidades SIR e incluye inapropiadamente
interferencia intracelda en su funcionamiento.
En la publicación de N. Dimitrou y R. Tafazolli,
"Quality of service for multimedia CDMA", IEEE Comms. Mag.,
julio de 2000, se presenta un algoritmo simple CAC de enlace
ascendente basado en un umbral de interferencia, el cual puede
considerar el impacto en la celda local o en múltiples celdas. Sin
embargo, este algoritmo es relativamente inexacto y poco
sofisticado.
En la publicación de F. Gunnarsson et
al., "Uplink admission control in WCDMA based on relative load
estimates", International conference on comms. 2002, se deriva
una fórmula para la carga relativa (enlace ascendente) en una celda
como una función del objetivo SIR de servicio, la ganancia de ruta
entre cada UE y su sitio de servicio, y la ganancia de ruta entre
el UE y la celda en cuestión. El algoritmo CAC calcula la nueva
carga relativa en cada celda que seguiría a una admisión, y compara
estos valores con un umbral. La carga relativa en la celda j
es:
donde
- \quad
- i es el número de móvil, que va de 1 a M, en el sistema,
- \quad
- CTIR_{i} es el valor objetivo de la portadora para la relación de interferencia total para el móvil i y su sitio de servicio, k,
- \quad
- g_{ij} es la ganancia de ruta del móvil i a la celda j,
- \quad
- g_{ik} es la ganancia de ruta del móvil i a su sitio de servicio, celda k.
\vskip1.000000\baselineskip
Una llamada es admitida siempre que la carga
relativa sea menor que el umbral para cada celda considerada. Los
autores reivindican que las mediciones de la ganancia de ruta son
más exactas que aquellas mediciones de ruido o interferencia en el
Nodo B (como se utiliza en la publicación de Kim et al.,
"SIR-based call admission control by intercell
interference prediction for DS-CDMAsystems",
mencionada arriba). Si un móvil está demasiado lejos para ser capaz
de medir la señal de referencia de una celda, no es incluido en el
cálculo de carga relativa para esa celda. La carga de medición es
minimizada confiando en mediciones iniciales y posteriormente en
aquellas disponibles en la transferencia de celda. Los equipos de
usuario del centro de celda ofrecen pocas mediciones (ninguna
transferencia de celda) pero su distribución de interferencia es
menor a la de los equipos de usuario en el borde de la celda. Este
enfoque puede ser utilizado para múltiples servicios (el valor CTIR
es modificado apropiadamente). Este documento considera FDD donde
la interferencia intracelda no puede ser cancelada y no es
directamente aplicable a TDD para la celda de servicio.
Por lo tanto, aunque se conocen numerosos y
diferentes algoritmos para la asignación de canales, éstos no son
óptimos para todas las condiciones y sistemas. En particular, los
esquemas conocidos de asignación de canales no son idóneos para los
sistemas de comunicaciones que incluyan tanto canales de
comunicación compartidos como canales de comunicación
dedicados.
La EP 1 087 630 A describe una arquitectura DCA
clásica sobre la asignación/reasignación de un canal dedicado
(representado por una ranura o código) que es dedicado a un solo
usuario. La EP 1 087 630 A describe un mecanismo por el cual un uso
de canales dedicados es monitoreado por un controlador y reasignado
para admitir cualquier llamada nueva que requiera un canal de
comunicación. Cuando existe una llamada entrante la unidad fija
(estación base) intenta encontrar una combinación de
código(s)/ranura(s) de tiempo no utilizados que
cumplirá con las necesidades de calidad de servicio que la llamada
entrante requiere.
Si esto no es posible, la unidad intenta asignar
la nueva llamada a código(s)/ranura(s) de tiempo que
ya estén en uso: el o los usuarios incumbentes de dichos recursos
son movidos a otros recursos (por medio de un procedimiento de
transferencia de celda).
Así, un sistema mejorado resultaría de gran
utilidad y, en particular, sería beneficioso contar con un sistema
que permita incrementar la flexibilidad, mejorar el rendimiento,
mejorar la utilización de canales compartidos y dedicados y/o
mejorar la adecuación de una variedad de sistemas de comunicaciones
incluyendo los sistemas de comunicaciones TDD.
En consecuencia, la presente invención pretende
mitigar, aliviar o eliminar de forma preferente una o más de las
desventajas mencionadas arriba de manera individual o en cualquier
combinación.
Según un primer aspecto de la presente
invención, se proporciona un método de asignación de un canal de
comunicación dedicado en un sistema de comunicaciones celular como
se reivindica en la reivindicación 1.
Según un segundo aspecto de la presente
invención, se proporciona un aparato de asignación de un canal de
comunicación dedicado en un sistema de comunicaciones celular como
se reivindica en la reivindicación 19.
La presente invención podría permitir una
asignación de canal mejorada en sistemas de comunicaciones celular
y podría, en particular, permitir una asignación mejorada de canales
de comunicación compartidos y dedicados. La invención podría, de
manera adicional o alternativa, permitir una implementación
eficiente y de baja complejidad.
A continuación, se describirá un esquema de
asignación dinámica de canales para redes de radio comunicación TDD
con canales dedicados y compartidos coexistentes, que incorpora la
presente invención, sólo a modo de ejemplo, en referencia a uno o
varios dibujos anexos en los cuales:
la Fig. 1 muestra un diagrama de bloques
esquemático que ilustra un sistema de radio comunicaciones 3GPP en
el cual puede utilizarse la presente invención;
la Fig. 2 muestra un diagrama de bloques
esquemático que ilustra la asignación de ranuras de tiempo de una
trama TDD en el sistema de la Fig. 1, que incorpora la presente
invención;
la Fig. 3 muestra un diagrama de bloques
esquemático que ilustra el flujo CAC de enlace ascendente en el
sistema de la Fig. 1, que incorpora la presente invención;
la Fig. 4 muestra un diagrama de bloques
esquemático que ilustra el flujo CAC de enlace descendente en el
sistema de la Fig. 1, que incorpora la presente invención; y
la Fig. 5 muestra un diagrama de bloques
esquemático que ilustra la asignación de ranuras a DCH y DSCH en el
sistema de la Fig. 1, que incorpora la presente invención.
La siguiente ejecución preferente de la presente
invención se describirá en el contexto de un sistema de red de
radio acceso UMTS (UTRAN) funcionando en modo TDD. No obstante, se
apreciará que la invención es aplicable a muchos otros sistemas de
comunicaciones.
En referencia primero a la Fig. 1, se considera
convenientemente que un sistema típico y estándar de red de radio
acceso UMTS (UTRAN) 100 consta de: un dominio de equipo
terminal/usuario 110; un dominio de red de radio acceso terrestre
UMTS 120; y un dominio de red central 130.
En el dominio de equipo terminal/usuario 110, el
equipo terminal (TE) 112 es conectado a un equipo móvil (ME) 114 a
través de la interfaz R cableada o inalámbrica. El ME 114
también se conecta a un módulo de identidad de servicio de usuario
(USIM) 116; el ME 114 y el USIM 116 juntos son considerados como un
UE (UE) 118. El UE 118 comunica datos con un Nodo B (estación base)
122 en el dominio de red de radio acceso 120 a través de la
interfaz inalámbrica Uu. Dentro del dominio de red de radio
acceso 120, el Nodo B 122 se comunica con un controlador de red de
radio (RNC) 124 a través de la interfaz lub. El RNC 124 se
comunica con otro RNC (no se muestra) a través de la interfaz
lur. El Nodo B 122 y el RNC 124 juntos forman el UTRAN 126.
El RNC 124 se comunica con un nodo de servicio GPRS en servicio
(SGSN) 132 en el dominio de red central 130 a través de la interfaz
lu. Dentro del dominio de red central 130, el SGSN 132 se
comunica con un nodo de entrada de admisión GPRS (GGSN) 134 a
través de la interfaz Gn; el SGSN 132 y el GGSN 134 se
comunican con un servidor de registro de localización de origen
(HLR) 136 a través de la interfaz Gr y de la interfaz
Gc respectivamente. El GGSN 134 se comunica con la red de
datos públicos 138 a través de la interfaz Gi.
Por lo tanto, los elementos RNC 124, SGSN 132 y
GGSN 134 son proporcionados convencionalmente como unidades
discretas y separadas (en sus respectivas plataformas de
software/hardware) divididas en el dominio de red de radio acceso
120 y en el dominio de red central 130, como se muestra en la Fig.
1.
El RNC 124 es el elemento UTRAN responsable del
control y asignación de recursos para numerosos Nodos B 122; por lo
general, alrededor de 50 a 100 Nodos B pueden ser controlados por un
RNC. El RNC también proporciona una transferencia confiable de
tráfico de usuario por medio de las interfases de aire. Los RNC se
comunican entre sí (a través de la interfaz lur) para
soportar la transferencia de celda y una macrodiversidad.
El SGSN 132 es el elemento de red central UMTS
responsable del control de sesión y de la interfaz para el HLR. El
SGSN mantiene un registro de la ubicación de un UE individual y
llevar a cabo funciones de seguridad y control de acceso. El SGSN
es un gran controlador centralizado para muchos RNC.
El GGSN 134 es el elemento de red central UMTS
responsable de concentrar y tunelizar los datos de usuario dentro
de la red central de paquetes hasta el destino final (por ejemplo,
un proveedor de servicios de Internet o ISP).
Un sistema UTRAN de este tipo y su operación se
describe de manera más completa en los documentos de
especificaciones técnicas de 3GPP 3GPP TS 25.401, 3GPP TS 23.060 y
en documentos relacionados, disponibles en el sitio web de 3GPP en
www.3gpp.org, y no necesitan ser descritos en mayor detalle
aquí.
En algunas ejecuciones, como se describe en
mayor detalle a continuación, la presente invención se basa en
ejecutar diferentes algoritmos cooperativos DCA y CAC para un
sistema TDD en el cual las ranuras de tiempo son utilizadas de
manera individual por canales dedicados o compartidos únicamente (se
aplica la segregación de ranuras de tiempo). En otras palabras, no
existen ranuras de tiempo en las cuales puedan coexistir los
canales dedicados y los canales compartidos. Por razones de
conveniencia, se hará referencia a los algoritmos como DCA1, DCA2 y
CAC. Además de los algoritmos en sí mismos, las ejecuciones
descritas también incluyen la gestión dinámica de la asignación de
ranuras de tiempo al uso de canales dedicados o compartidos, en
respuesta a las necesidades de tráfico. Por lo tanto, las
ejecuciones descritas pueden permitir una utilización mejorada de
los canales de comunicación compartidos y dedicados proporcionando
en consecuencia una utilización de recursos más eficiente e
incrementando la capacidad del sistema de comunicaciones celular
como un todo.
La asignación de ranuras de tiempo de la trama
TDD 200 se muestra en la Fig. 2. En esta figura, las ranuras de
tiempo de enlace ascendente 210, que son utilizadas para los canales
compartidos son etiquetadas como "USCH", las ranuras de tiempo
de enlace descendente 220, que son utilizadas para los canales
compartidos son etiquetadas como "DSCH", las ranuras de tiempo
de enlace ascendente 230, que son utilizadas para canales dedicados
son etiquetadas como "UL_DCH", las ranuras de tiempo de enlace
descendente 240 que son utilizadas para canales dedicados, son
etiquetadas como "DL_DCH". La figura también muestra 3 tipos de
ranuras de tiempo que son requeridas para soportar la operación
TDD: Una ranura de tiempo "BCH" 250 es utilizada para
transmitir información, una ranura de tiempo
"S-CCPCH" 260 es utilizada para reenviar
información de acceso y la ranura de tiempo "RACH" 270 es
utilizada para el acceso aleatorio por el UE.
Debe tenerse en cuenta que las ranuras DL DCH
240 no necesitan ser continuas, como se ve en la figura, sino que
pueden estar diseminadas con los elementos DSCH 220 (de manera
similar para el enlace ascendente).
Debería tenerse en cuenta que se asume que la
división entre DL y UL es fija e igual en todas las celdas en la
siguiente descripción, pero se comprenderá que muchos aspectos de la
invención son aplicables a una división dinámica entre las dos
direcciones.
También se notará con posterioridad que el uso
de ranuras de tiempo particulares, mostrado en la figura, se
proporciona sólo a modo de ejemplo, y que también es posible una
disposición diferente de ranuras (incluyendo el uso de múltiples
divisiones entre el enlace descendente y el enlace ascendente).
La cantidad mínima de ranuras DCH para cada
dirección es cero, y la cantidad máxima
(n_{DL\_DCH\_MAX}/n_{UL\_DCH\_MAX}) es una función de la
cantidad de ranuras DL/UL (n_{DL}/n_{UL}) (establecida por una
función de operaciones y mantenimiento (OAM), donde la función OAM
es un dispositivo -por lo generar una computadora- que le permite a
un operador configurar los parámetros para la operación de red) y la
admisión de tráfico en canales compartidos con garantías de
retraso. Esto se puede explicar de la siguiente manera: Los canales
compartidos pueden ser portadores de tráfico de voz o de secuencias
de audio/vídeo (streaming) que posean garantías de delays (retrasos
en el flujo de bits). Con el fin de garantizar la convivencia todas
estas garantías, una o más ranuras deberían ser aseguradas para los
canales compartidos. Por supuesto, esta cantidad
(n_{DSCH\_RESERVED}/n_{USCH\_RESERVED}) fluctuará según el
tráfico admitido en los canales compartidos de esta naturaleza, y
podría ser cero. Por lo tanto:
Además, en las ejecuciones descritas, la
cantidad de ranuras de tiempo DCH en cualquier momento, y en una
celda dada, es controlada por los algoritmos DCA y CAC, como se
describe a continuación. Esencialmente, el algoritmo ajusta la
cantidad para acomodar la carga de tráfico en los canales dedicados,
pero sujeto a la cantidad máxima
(n_{DL\_DCH\_MAX}/n_{UL\_DCH\_MAX}). La cantidad inicial de
ranuras DL y UL DCH debería ser cero. Por lo tanto, los algoritmos
aseguran que, de ser posible, la cantidad de canales DCH es
automáticamente ajustada en respuesta a los requerimientos de
tráfico para los canales dedicados.
Se apreciará que las ejecuciones explotan el
hecho de que el receptor TDD basado en detector multiusuario
elimina la interferencia intracelda y que la interferencia
intercelda es dominante.
Los algoritmos DCA1, DCA2 y CAC en los cuales se
basa la ejecución descrita de la presente invención, se describen a
continuación en mayor detalle.
\vskip1.000000\baselineskip
Este algoritmo identifica la mejor ranura de
tiempo posible para nuevas admisiones (podría tratarse de un nuevo
intento de llamada, una transferencia de celda o una reasignación
durante la llamada). Las ranuras de tiempo posibles se conservan en
una lista ordenada: el algoritmo CAC toma entonces ranuras de tiempo
del comienzo de la lista cuando se debe procesar un nuevo intento
de admisión. Por lo tanto, DCA1 determina una jerarquía para una
pluralidad de canales de comunicación designados como canales DCH.
Para mantener la lista ordenada (en muchas ejecuciones se mantiene
una lista para el enlace ascendente y el enlace descendente), las
mediciones son llevadas a cabo por el UE y el Nodo B, y pasadas
después al algoritmo (en el RNC). Las mediciones pueden ser
utilizadas para determinar los niveles de interferencia y la
jerarquía podría determinarse en respuesta a los niveles de
interferencia.
\vskip1.000000\baselineskip
Cuando debe procesarse un intento de admisión,
el UE en cuestión es instruido para llevar a cabo mediciones ISCP
(potencia de código de señal de interferencia, una medida de
interferencia intercelda) para las actuales (en uso) ranuras de
tiempo DL DCH en la celda de servicio prospectiva del UE (existen
ranuras de tiempo n_{DL\_DCH}).
El UE también mide y reporta el RSCP (potencia
de código de señal recibida) para la celda de servicio prospectiva
(P-CCPCH RSCP en la potencia de código recibida para
un canal de referencia que puede ser recibida en toda la celda). El
UE envía estas mediciones al RNC y el RNC ordena las ranuras de
tiempo en términos de ISCP incrementadas.
\vskip1.000000\baselineskip
Todos los Nodos B bajo el RNC son instruidos
para medir el ISCP para todas las ranuras de tiempo DCH de enlace
ascendente posibles (es decir, en las ranuras n_{UL\_DCH\_MAX}).
En el enlace ascendente, el ISCP es la interferencia intercelda de
enlace ascendente medida en el Nodo B.
En un aspecto de la ejecución descrita de la
presente invención, la métrica para DCA1 de enlace ascendente da
cuenta del dominio de la interferencia intercelda en TDD. Esto se
basa en dos métricas ("métricaA" y "métricaB"), las
cuales se describen a continuación.
El algoritmo mantiene una lista ordenada de
ranuras de tiempo en orden creciente de la métrica, métricaA
(debajo), para cada celda bajo el RNC. Se comprenderá que podría
utilizarse un subconjunto de estas celdas si se requiere facilitar
la complejidad informática. La lista está restringida a las ranuras
de tiempo actualmente en uso por el UL DCH en esa celda, y es
actualizada según nuevos reportes de medición.
donde
t es la ranura de tiempo,
n es el número de celda
j es la celda de servicio
prospectiva,
N es la cantidad de celdas bajo el RNC,
y
ISCP_{n,t} es la interferencia
intercelda en la celda n en la ranura de tiempo _{t}
\vskip1.000000\baselineskip
A continuación se presenta una métrica
alternativa, la métricaB. Esta métrica estima el valor máximo del
ISCP a través del conjunto de celdas bajo el RNC para cada celda
siguiendo la admisión del UE i.
La interferencia esperada en la celda
n\neqj en la ranura de tiempo t luego de la
admisión del UE i en la celda j es:
donde
SIR_{tgt} es el objetivo SIR (radio de
señal a interferencia) para el UE i,
g_{in} es la ganancia de ruta del UE
i móvil a la celda n\neqj, y
g_{ij} es la ganancia de ruta desde el
UE i a la celda j.
\vskip1.000000\baselineskip
La métricaB determina el valor máximo de la
interferencia esperada a través de las celdas:
Las ranuras de tiempo son ordenadas en orden
creciente de métricaB.
\vskip1.000000\baselineskip
DCA2 maneja recursos DCH durante llamadas. Puede
ser utilizado para identificar DCH que deberían ser reasignados de
una ranura de tiempo a otra, por ejemplo, para mejorar la calidad
del servicio de la portadora de radio, o para arreglar la
interferencia de las ranuras y mejorar la probabilidad de futuras
admisiones exitosas (y por lo tanto, maximizando la capacidad del
sistema). DCA2 utiliza la lista de ranuras de tiempo mantenidas por
DCA1 como candidatas para nuevas ranuras a ser usadas. Luego llama a
CAC para chequear que esta ranura de tiempo pueda ser
utilizada.
Por lo tanto, el algoritmo DCA2 puede monitorear
llamadas en curso y determinar que es deseable cambiar una llamada
a otro canal de comunicación en la forma de una ranura de tiempo
diferente. La ranura de tiempo de mayor jerarquía puede entonces
ser utilizada y la viabilidad de utilizar esta ranura de tiempo es
evaluada por el algoritmo CAC como se describirá luego.
Los usos específicos de DCA2 se proporcionan a
continuación:
El RNC es capaz de identificar cuándo un UE está
a punto de entrar en "interrupción" cuando sus necesidades de
calidad de servicio no son satisfechas, mediante los siguientes
medios:
- a)
- ha alcanzado su máxima potencia de transmisión (enlace ascendente). El RNC es capaz de identificar cuando esto ocurre mediante un reporte de medición que es enviado desde el UE al RNC,
- b)
- la tasa de errores de bloqueo se encuentra significativamente por encima del objetivo (a esto se lo llama falla en el enlace radio en 3GPP).
Si esto ocurre, en el arte anterior, el RNC
mueve el UE a una ranura de tiempo diferente (el RNC movería el UE
a una ranura de tiempo donde haya menos interferencia, de modo tal
que el UE pueda transmitir a una potencia inferior para alcanzar
una señal idéntica al índice de interferencia). No obstante, en la
ejecución preferente de la invención, cuando el RNC identifica que
el UE está a punto de entrar en interrupción, difunde las
transmisiones del UE en más ranuras de tiempo de modo tal que la
potencia de transmisión necesaria en cualquier ranura individual se
reduzca.
Como ejemplo de este aspecto, si un UE de
comunicación hablada (utilizando un canal dedicado) fue admitido
cuando no se encontraba en el borde de la celda, y se le otorgaron
dos unidades de recursos físicos en una ranura de tiempo en el
enlace ascendente (como por ejemplo en 3GPP TDD, al UE se le podría
otorgar un solo código SF8 y una ranura de tiempo), se mueve al
borde de la celda y se le otorga una ranura de tiempo adicional con
una sola unidad de recurso físico (como por ejemplo, un código único
SF16 en el caso de 3GPP TDD), y la cantidad de recursos físicos en
la ranura de tiempo original se reduce a una sola unidad (por
ejemplo, en el caso de 3GPP TDD, el código original es reasignado a
SF16). Por consiguiente, moviendo la transmisión de una a dos
ranuras de tiempo la potencia de transmisión del UE en una ranura de
tiempo se divide en dos partes, pero el enlace de datos al UE se
mantiene en la tasa de datos original.
\vskip1.000000\baselineskip
En la ejecución descrita, al finalizar una
llamada, si la liberación de los canales dedicados utilizados por
esa llamada de voz resulta en una nueva ranura de tiempo no
utilizada, esa ranura de tiempo es liberada para su uso por parte
de canales compartidos. Así, sobre la determinación del cese de la
demanda del DCH, el canal de comunicación, en la forma de ranura de
tiempo, es reasignado como una ranura de tiempo compartida. Esto
asegurará una distribución dinámica entre los canales compartidos y
dedicados que coincidirá con los requerimientos de tráfico
actuales. La ejecución descrita podría permitir adicionalmente una
priorización mayor de canales dedicados que de canales compartidos
hasta que la cantidad máxima de canales dedicados sea asignada.
\vskip1.000000\baselineskip
El CAC es llamado cuando existe un nuevo intento
de admisión (nueva llamada, transferencia de celda, reasignación
durante llamada). Toma la ranura de tiempo sugerido por DCA1 y
realiza una prueba para comprobar si la nueva admisión en la ranura
de tiempo sugerida conduciría a una interrupción, o no. Así, el
algoritmo CAC lleva a cabo una prueba de viabilidad de una ranura
de tiempo de prueba para determinar si esta ranura de tiempo es
apropiada para la asignación como el DCH requerido. La ranura de
tiempo de prueba es seleccionada de manera secuencial como la
próxima ranura de tiempo en la lista jerarquizada.
En el ejemplo específico, cada Nodo B envía
reportes de medición al RNC de la potencia de la portadora,
Pcarrier, para todas las ranuras de tiempo DL DCH posibles
(existirán reportes de medición n_{DL\_DCH\_MAX}).
En un intento de admisión, se realizan los
siguientes pasos de admisión de enlace ascendente y/o enlace
descendente.
\vskip1.000000\baselineskip
En la ejecución preferente de la invención, el
diagrama de flujo 300 de la Fig. 3 muestra la secuencia de pasos
para el enlace ascendente CAC. El diagrama de flujo se describe en
términos de terminología 3GPP donde un DCH es un canal dedicado y
un USCH es un canal compartido de enlace ascendente.
Después del inicio, cada ranura de tiempo es
tomada (pasos 310 y 350) a su vez de la lista de DCA1 y se aplican
las pruebas (1) a (3) -pasos 320 a 340-(descritas abajo) a las
ranuras de tiempo hasta encontrar una ranura de tiempo que supere
todas las pruebas. Así, las ranuras de tiempo jerarquizadas son
seleccionadas de manera secuencial como ranuras de tiempo de prueba
en el orden en el cual fueron jerarquizadas. La selección secuencial
continúa hasta que se encuentra una ranura de tiempo que pasa la
prueba de viabilidad. Si no se encuentra ninguna ranura de tiempo
que satisfaga los requerimientos de viabilidad, una ranura de tiempo
designada como USCH es redesignada como DCH. Esta ranura de tiempo
es luego probada y si satisface los requerimientos de viabilidad,
es asignado como el DCH requerido.
Por lo tanto, si todas las ranuras de tiempo
fallan, se adquiere de manera provisoria una nueva ranura de tiempo
para UL DCH si no se ha alcanzado la cantidad máxima de ranuras UL
DCH (n_{UL\_DCH\_MAX}) (paso 360). En un aspecto de la ejecución
preferente de la invención, en dichas circunstancias, la ranura USCH
con la menor cantidad de ranuras de tiempo disponibles es
sacrificado (de manera provisoria) para DCH (paso 370). Seleccionar
la menor cantidad de ranuras de tiempo disponible en un sistema
donde los canales DCH son asignados primero en el marco (cantidades
menores de ranuras de tiempo) y los canales USCH son asignados
últimos en el marco (cantidades mayores de ranuras de tiempo)
permitirá que los canales DCH se agrupen. Se apreciará que en los
sistemas con diferentes configuraciones es posible utilizar otros
criterios de agrupamiento.
Esta política de agrupar las ranuras de tiempo
DCH, al ser aplicada en el o los RNC, apunta a ubicar las ranuras
DCH antes que las ranuras USCH en todas las celdas hasta donde sea
posible. Esto hace que las mediciones de interferencia utilizadas
por DCA1 sean más confiables dado que las ranuras DCH con un ancho
de banda aproximadamente constante son alineadas a través de las
celdas. Las pruebas (2) y (3) (pasos 380 y 390) son entonces
realizadas con esta ranura recientemente liberada (la prueba (1) no
es necesaria dado que no existe ningún recurso DCH en la nueva
ranura). Si alguna de las pruebas falla, se considera que el CAC ha
fallado y la ranura de tiempo adquirida de manera provisional es
devuelta al uso USCH.
Aunque las pruebas (1) a (3) en el diagrama de
flujo de la Fig. 3 se describen a continuación en términos de 3GPP
TDD, se comprenderá que estas pruebas suelen ser aplicables a otros
sistemas TDD Las pruebas son las siguientes:
Prueba (1) Disponibilidad de código
de Acceso Múltiple por División de Código: Verificar el recurso de
código de enlace ascendente en la ranura de tiempo (el RNC debe
asegurar que existe un código CDMA de reserva para ser utilizado
por el UE en el enlace ascendente). Por lo general, es posible
utilizar hasta el 100% del espacio de código, por ejemplo, 8
códigos en SF8, pero este límite puede ser reducido por el OAM.
\newpage
Prueba (2) Disponibilidad de
potencia de transmisión del UE: Calcular la potencia de trasmisión
esperada del UE i a la celda de servicio prospectiva
j de acuerdo con la siguiente fórmula:
donde
SIR_{tgt,i} es el objetivo SIR para el
servicio del UE i,
ISCP_{j,t} es el ISCP medido por el
Nodo B j en la ranura de tiempo t,
g_{ij} es la ganancia de ruta desde el
UE i a la celda j, y
N_{th,j} es la potencia de ruido termal
en el Nodo B j.
\vskip1.000000\baselineskip
Esta es una aproximación: se supone que la
interferencia intracelda es cero, que el SIR coincidirá con el
objetivo, y que la interferencia intracelda no aumentará luego de la
admisión. Es necesario tener en cuenta que la potencia de ruido
termal puede ser medida en el Nodo B (y pasada al RNC a través del
OAM), o podría suponerse el peor valor de caso dentro de la
especificación.
p_{ij} es comparado con la máxima
potencia de trasmisión del UE.
Prueba (3) Aceptabilidad del nivel
de interferencia resultante: Verificar si los niveles de
interferencia intracelda en los sitios de celda serán aceptables
luego de la admisión: cálculo de carga relativa. En la publicación
"Uplink admission control in WCDMA based on relative load
estimates" mencionada con anterioridad, el cálculo de carga
relativa incluye interferencia intracelda e interferencia
intercelda. En este aspecto de la ejecución preferente de la
presente invención, el cálculo de carga relativa da cuenta del hecho
de que no existe interferencia intracelda en el Nodo B luego de que
el Nodo B ha detectado la señal TDD (ver ecuación abajo). La
diferencia es incorporada restringiendo el grupo de términos
incluidos en la suma.
Las entradas de la prueba son:
- -
- Mediciones de ganancia de ruta de cada móvil admitido transmitiendo en una ranura de tiempo t a todas las celdas vecinas (el UE sólo tomará mediciones de los vecinos más sólidos, las ganancias de ruta a otras celdas se considerarán como cero)
- -
- Mediciones de ganancia de ruta de móviles posibles i a todas las celdas vecinas (el UE sólo tomará mediciones de los vecinos más sólidos, es decir del grupo N_{i})
- -
- Cálculo de la carga relativa actual en cada celda n, en la ranura de tiempo t,L ^ _{n,t} como
donde
- m es el número de móvil, que va de 1 a Mt, en el sistema transmitiendo en las ranuras de tiempo t,
- Sn es el subgrupo de los móviles Mt que reciben servicio de la celda n,
- SIR_{tgt,m} es la señal para el objetivo de índice de interferencia para el móvil m,
- g_{mn} es la ganancia de ruta del móvil m a la celda n, y
- g_{mk} es la ganancia de ruta del móvil m a su sitio de servicio, celda k.
\vskip1.000000\baselineskip
El algoritmo utilizado es el siguiente:
- Calcular la nueva carga relativa para todas
las celdas para las cuales están disponibles las mediciones de
ganancia de ruta del UE i (pero sin incluir la celda
j, la celda de servicio prospectiva para el UE UE i),
\foralln \in N_{i}, según la siguiente
fórmula
- Admitir al usuario si L ^ _{n,t \
NEW} \leqL_{max}, \foralln \in
N_{i}.
L_{max} suele ser un parámetro que puede
establecerse en el OAM. El rango típico de valores para L_{max} es
0\leqL_{max}\leq1.
\vskip1.000000\baselineskip
El diagrama de flujo 400 de la Fig. 4 muestra la
secuencia de pasos del enlace descendente CAC de acuerdo con la
ejecución preferente de la presente invención. Es posible notar que
el diagrama de flujo 400 mostrado en la Fig. 4 para el flujo de
enlace descendente CAC es similar al diagrama de flujo 300 para el
flujo de enlace ascendente mostrado en la Fig. 3 y descrito arriba.
El diagrama de flujo de la Fig. 4 se describe en términos de
terminología 3GPP donde un DCH es un canal dedicado y un USCH es un
canal compartido de enlace descendente.
Después del inicio, cada ranura de tiempo es
tomada (pasos 410 y 450) a su vez de la lista de DCA1 y se aplican
las pruebas (1) a (3) -pasos 420 a 440-(descritas abajo) a las
ranuras de tiempo hasta encontrar una ranura de tiempo que supere
todas las pruebas. Si todos las ranuras de tiempo fallan, se
adquiere de manera provisoria una nueva ranura de tiempo para UL
DCH si no se ha alcanzado la cantidad máxima de ranuras UL DCH
(n_{DL\_DCH\_MAX}) (paso 460). En un aspecto de la ejecución
preferente de la invención, en dichas circunstancias, la ranura
DSCH con la menor cantidad de ranuras de tiempo es sacrificado (de
manera provisoria) para DCH (paso 470). Esta política, al ser
aplicada en el o los RNC, apunta a ubicar las ranuras DCH antes que
las ranuras DSCH en todas las celdas hasta donde sea posible. Esto
apunta a alinear el uso DCH entre las celdas por las razones
discutidas arriba para el enlace ascendente CAC (Fig. 3). Las
pruebas (2) y (3) (pasos 480 y 490) son entonces realizadas con
esta ranura recientemente liberada (la prueba (1) no es necesaria
dado que no existe ningún recurso DCH en la nueva ranura). Si
alguna de las pruebas falla, se considera que el CAC ha fallado y la
ranura de tiempo adquirida de manera provisional es devuelta al uso
DSCH.
La Fig. 5 ilustra la asignación de ranuras a DCH
y DSCH según esta característica de la ejecución descrita de la
presente invención, y demuestra cómo las ranuras DCH se mantienen en
las menores cantidades de ranuras. Como puede verse:
- \bullet
- inicialmente, en la etapa 510, todas las ranuras de tiempo (1 a 6) son asignadas para DSCH
- \bullet
- después, en la etapa 520, los usuarios DCH son admitidos en la ranura de tiempo 1
- \bullet
- después, en la etapa 530, más usuarios DCH son admitidos, requiriendo la explotación de las ranuras de tiempo 2 y 3
- \bullet
- después, en la etapa 540, todos los usuarios DCH en la ranura de tiempo 2 finalizan sus llamadas, devolviendo esta ranura de tiempo a DSCH
- \bullet
- después, en la etapa 550, más usuarios DCH son admitidos; si no entran en la ranura de tiempo 1 y/o en la ranura de tiempo 3, la ranura de tiempo 2 es reclamada para DCH
- \bullet
- finalmente, en la etapa 560, cuando todos los usuarios han finalizado sus llamadas, las ranuras de tiempo 1 a 3 son devueltas a DSCH; todas las ranuras de tiempo 1 a 6 son entonces, en la etapa 510, asignadas para DSCH
Las pruebas del diagrama de flujo de la Fig. 4
son descritos a continuación en términos de 3GPP TDD, aunque estas
pruebas suelen ser aplicables a otros sistemas TDD. Es necesario
tener en cuenta que estas pruebas no son novedosas sino que se
incluyen por motivos de ampliación.
Prueba (1) Disponibilidad de código
de Acceso Múltiple por División de Código: Verificar el recurso de
código de enlace descendente en la ranura de tiempo (el RNC debe
asegurar que existe un código CDMA de reserva para ser utilizado
por el UE en el enlace descendente). Por lo general, es posible
utilizar hasta el 100% del espacio de código, por ejemplo, 16
códigos en SF16, pero este límite puede ser reducido por el OAM.
Prueba (2) Disponibilidad de
potencia de transmisión de la estación base: Verificar que la
potencia de transmisión de DPCH no exceda el valor máximo
establecido. Calcular la potencia de trasmisión esperada del UE
i de la celda j en la ranura de tiempo de acuerdo con
la siguiente fórmula:
donde
SIR_{tgt,i} es el objetivo SIR para el
servicio del UE i,
ISCP_{i,t} es el ISCP medido por el UE
i en la ranura de tiempo t,
RSCP_{ij} es el RSCP del
P-CCPCH medido por el UE i a la celda
j,
P_{pccpch} es la potencia de trasmisión
P-CCPCH de la celda j.
\vskip1.000000\baselineskip
Aquellas personas experimentadas en el arte
comprenderán que el RSCP del P-CCPCH es una medición
de la potencia recibida del canal de referencia de transmisión
(P-CCPCH) y que es reportado por el UE al RNC como
una medición. Por lo tanto, el término en el denominador de la
ecuación de arriba se relaciona con la ganancia de ruta del UE
i.
Prueba (3) Disponibilidad de
potencia de transmisión de la estación base: Verificar que el Nodo B
pueda alojar la potencia de trasmisión adicional en la ranura de
tiempo:
donde
- \quad
- P_{max} es establecido por el operador en la función OAM y P_{carrier} es determinado por un reporte de medición común pasado del Nodo B al RNC.
\vskip1.000000\baselineskip
Se comprenderá que la presente invención también
es aplicable a DSCH de alta velocidad, o HS-DSCH,
introducido en el Lanzamiento 5 de 3GPP como una nueva forma de
canal compartido de enlace descendente. En principio, las ranuras
de enlace descendente pueden alojar canales DCH, DSCH y
HS-DSCH juntos. El único impacto en el DCA es que
la cantidad máxima de ranuras DL DCH (n_{DL\_DCH\_MAX}) debe
adecuarse a las necesidades de HS-DSCH que
contienen tráfico de voz o de secuencias de audio/vídeo (de la misma
manera que se discute arriba para el tráfico de voz o de secuencias
de audio/vídeo -streaming- en DSCH).
Se apreciará que el método descrito arriba para
la asignación dinámica de canales para las redes de radio
comunicación TDD con canales coexistentes dedicados y compartidos
puede ser llevado a cabo en software funcionando sobre procesadores
(no mostrados) en el RNC y/o el UE, y que el software puede ser
proporcionado como un elemento de programa informático soportado en
cualquier soporte de datos apropiado (tampoco se muestra) como un
disco magnético u óptico.
También se apreciará que el método descrito
arriba para la asignación dinámica de canales para las redes de
radio comunicación TDD con canales coexistentes dedicados y
compartidos puede llevarse a cabo en hardware de manera
alternativa, por ejemplo en la forma de un circuito integrado (no
mostrado) como un FPGA (campos de matrices de puertas programables)
o un ASIC (circuito integrado de aplicación específica).
Se comprenderá que el esquema para la asignación
dinámica de canales para las redes de radio comunicación TDD con
canales coexistentes dedicados y compartidos descrito arriba tiende
a proporcionar una o más de las siguientes ventajas:
- \bullet
- las métricas del algoritmo de enlace descendente DCA1 y CAC dan cuenta de la interferencia intercelda, la fuente de interferencia más significativa en los sistemas de modo TDD. Esta precisión en el algoritmo conduce finalmente a una mayor capacidad.
\newpage
- \bullet
- la reasignación durante llamadas según DCA2 permite que se mantenga la cobertura y calidad de servicio proporcionada a un usuario cuando un usuario se mueve del centro de la celda al borde de la celda (por ejemplo, una asignación de una única ranura de tiempo SF8 que va a 2 ranuras de tiempo asignadas, cada uno con SF16).
- \bullet
- la separación dinámica entre ranuras de tiempo de canales dedicados y ranuras de tiempo de canales compartidos permite que la red optimice los recursos de radio según el tipo de tráfico. Esto conducirá a una mayor capacidad general cuando la red admita tanto canales dedicados como canales compartidos.
- \bullet
- la alineación de las ranuras DCH a través de muchas celdas mejora la utilidad de las mediciones para DCA/CAC.
Se apreciará que la descripción arriba
mencionada ha descrito para mayor claridad ejecuciones de la
invención con referencia a diferentes unidades funcionales y
procesadores. No obstante, resulta evidente que es posible utilizar
cualquier distribución apropiada de funcionalidad entre diferentes
unidades funcionales o procesadores sin menoscabo de la presente
invención. Por ejemplo, la funcionalidad ilustrada que es llevada a
cabo por procesadores o controladores individuales puede ser
ejecutada por un mismo procesador o controlador. Por lo tanto, las
referencias a unidades funcionales específicas sólo deben tomarse
como referencias a medios apropiados para proporcionar la
funcionalidad descrita en lugar de considerarse indicativas de una
estricta organización o estructura física o lógica.
La presente invención puede ser implementada en
cualquier forma apropiada que incluya hardware, software, firmware
o cualquier combinación de estos tres elementos. La invención puede
ser implementada de forma opcional, al menos en parte, como
software informático funcionando sobre uno o más procesadores de
datos y/o procesadores de señales digitales. Los elementos y
componentes de una ejecución de la invención pueden ser
implementados de manera física, funcional y lógica de cualquier
manera apropiada. De hecho, la funcionalidad puede ser implementada
en una sola unidad, en una pluralidad de unidades o como parte de
otras unidades funcionales. Como tal, la invención puede ser
implementada en una sola unidad o puede ser distribuida de forma
física y funcional entre diferentes unidades y procesadores.
Aunque la presente invención ha sido descrita en
relación con algunas ejecuciones, no es intención limitarla a la
forma específica establecida aquí. En su lugar, el alcance de la
presente invención sólo se ve limitado por las reivindicaciones
anexas.
Claims (23)
1. Un método (300, 400) para asignar un canal de
comunicación dedicado en un sistema de comunicaciones celular que
consta de:
- \quad
- determinar una jerarquía para una pluralidad de canales de comunicación designados como canales dedicados; seleccionar (320, 330, 340, 420, 430, 440) un canal de comunicación de mayor jerarquía de una pluralidad de canales de comunicación como un canal de comunicación de prueba; llevar a cabo una prueba de viabilidad de asignación del canal de comunicación de prueba; y
- \quad
- si el canal de comunicación de prueba pasa la prueba de viabilidad de asignación, asignar el canal de comunicación de prueba; y si el canal de comunicación de prueba no pasa la prueba de viabilidad, determinar si la pluralidad de canales de comunicación incluye algún canal de comunicación no probado; y si la pluralidad de canales de comunicación incluye algún canal de comunicación no probado, seleccionar el próximo canal de comunicación de mayor jerarquía como el canal de comunicación de prueba y continuar con el paso de llevar a cabo una prueba de viabilidad de asignación; y
- \quad
- si la pluralidad de canales de comunicación no incluye ningún canal de comunicación no probado, volver a designar un primer canal de comunicación designado como un canal de comunicación compartido, como un canal de comunicación dedicado.
\vskip1.000000\baselineskip
2. El método (300, 400) de la reivindicación 1
consta adicionalmente de seleccionar el canal de comunicación
dedicado como el canal de comunicación de prueba y continuar con el
paso de llevar a cabo la prueba de viabilidad de asignación.
3. El método (300, 400) de la reivindicación 1 ó
2 consta adicionalmente de volver a designar el primer canal de
comunicación como un canal de comunicación compartido en respuesta a
una determinación de un cese de demanda para el primer canal de
comunicación como un canal de comunicación dedicado.
4. El método (300, 400) de cualquiera de las
reivindicaciones precedentes donde la redesignación del primer
canal de comunicación está sujeta a una cantidad actual de canales
dedicados que se encuentran por debajo de un umbral máximo.
5. El método (300, 400) de cualquiera de las
reivindicaciones precedentes que consta de llevar a cabo un control
de admisión de llamadas.
6. El método (300, 400) de cualquiera de las
reivindicaciones precedentes que consta de inicializar una
comunicación utilizando el canal de comunicación dedicado
asignado.
7. El método (300, 400) de cualquiera de las
reivindicaciones precedentes que consta de iniciar la asignación
del canal de comunicación dedicado en respuesta a una determinación
de una detección de reconfiguración durante una llamada.
8. El método (300, 400) de cualquiera de las
reivindicaciones precedentes que consta de asignar el primer canal
de comunicación a una llamada actual e incrementar un factor de
difusión asociado con la llamada actual.
9. El método (300, 400) de cualquiera de las
reivindicaciones precedentes donde la jerarquía se define en
respuesta a las señales de interferencia entrecelda asociadas con la
pluralidad de canales de comunicación.
10. El método (300, 400) de cualquiera de las
reivindicaciones precedentes donde la prueba de viabilidad de
asignación consta de probar si un código del tipo Acceso Múltiple
por División de Código está disponible para el canal de
comunicación dedicado.
11. El método (300, 400) de cualquiera de las
reivindicaciones precedentes donde el canal de comunicación
dedicado es un canal de comunicación de enlace ascendente y la
prueba de viabilidad de asignación consta de determinar una
potencia de transmisión del equipo de usuario resultante y probar si
se encuentra por debajo de un umbral de potencia de transmisión
máximo para el equipo de usuario.
12. El método (300) de cualquiera de las
reivindicaciones precedentes donde el canal de comunicación dedicado
es un canal de comunicación de enlace ascendente y la prueba de
viabilidad de asignación consta de determinar un nivel de
interferencia resultante para al menos una celda vecina.
13. El método (400) de cualquiera de las
reivindicaciones precedentes donde el canal de comunicación dedicado
es un canal de comunicación de enlace descendente y la prueba de
viabilidad de asignación consta de determinar una potencia de
transmisión de la estación base resultante y probar si se encuentra
por debajo de un umbral de potencia de transmisión máximo para la
estación base.
14. El método (300, 400) de cualquiera de las
reivindicaciones precedentes donde cada canal de comunicación
corresponde a una ranura de tiempo.
15. El método (300, 400) de cualquiera de las
reivindicaciones precedentes que consta de seleccionar el primer
canal de comunicación de modo tal que las ranuras de tiempo de los
canales de comunicación dedicadas estén agrupadas.
16. El método (300, 400) de cualquiera de las
reivindicaciones precedentes donde el primer canal de comunicación
está designado como un canal compartido de enlace descendente de
alta velocidad.
17. El método (300, 400) de cualquiera de las
reivindicaciones precedentes donde el sistema de comunicaciones
celular incluye un sistema UTRA.
18. El método (300, 400) de cualquiera de las
reivindicaciones precedentes donde el sistema de comunicaciones
celular incluye un sistema 3GPP.
19. Un aparato para asignar un canal de
comunicación dedicado en un sistema de comunicaciones celular, donde
dicho aparato consta de:
- \quad
- medios para determinar una jerarquía para una pluralidad de canales de comunicación designados como canales dedicados; medios para seleccionar un canal de comunicación de mayor jerarquía de una pluralidad de canales de comunicación como un canal de comunicación de prueba;
- \quad
- medios para llevar a cabo una prueba de viabilidad de asignación para el canal de comunicación de prueba; y
- \quad
- medios para, si el que canal de comunicación de prueba pasa la prueba de viabilidad de asignación, asignar el canal de comunicación de prueba; y
- \quad
- medios para, si el canal de comunicación de prueba no pasa la prueba de viabilidad, determinar si la pluralidad de canales de comunicación incluye algún canal de comunicación no probado; y
- \quad
- medios para, si la pluralidad de canales de comunicación incluye algún canal de comunicación no probado, seleccionar el próximo canal de comunicación de mayor jerarquía como canal de comunicación de prueba y continuar con el paso de llevar a cabo una prueba de viabilidad de asignación; y
- \quad
- medios para, si la pluralidad de canales de comunicación no incluye ningún canal de comunicación no probado, volver a designar un primer canal de comunicación designado como un canal de comunicación compartido, como un canal de comunicación dedicado.
\vskip1.000000\baselineskip
20. El método de la reivindicación 19 consta
adicionalmente de seleccionar el canal de comunicación dedicado
como canal de comunicación de prueba y continuar con el paso de
llevar a cabo la prueba de viabilidad de asignación.
21. El aparato de la reivindicación 19 ó 20
consta adicionalmente de medios para volver a designar el primer
canal de comunicación como un canal de comunicación compartido en
respuesta a una determinación de un cese de demanda para el primer
canal de comunicación como un canal de comunicación dedicado.
22. El aparato de cualquiera de las
reivindicaciones 19 a 21 incluye medios para inicializar una
comunicación utilizando el canal de comunicación dedicado
asignado.
23. El aparato de cualquiera de las
reivindicaciones 19 a 22 donde cada canal de comunicación
corresponde a una ranura de tiempo.
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