ES2248879T3 - Control de potencia de transmision para sistemas de comunicaciones conmutados en paquetes. - Google Patents
Control de potencia de transmision para sistemas de comunicaciones conmutados en paquetes.Info
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Abstract
La invención descrita es un sistema de comunicaciones por conmutación de paquetes en el que una estación se comunica con al menos un usuario sobre un canal de comunicación de enlace descendente, estando dividido el canal de comunicaciones de enlace descendente en una pluralidad de tramas y cada trama incluye una pluralidad de paquetes de datos. Cada paquete datos está dirigido a un usuario predeterminado e incluye la información de control de la potencia de transmisión para dicho usuario. Se facilita un campo de información de control de la potencia de transmisión extendido en al menos un paquete de datos en cada trama que incluye la información de control de potencia de transmisión para al menos otro usuario del sistema de comunicación.
Description
Control de potencia de transmisión para sistemas
de comunicaciones conmutados en paquetes.
Esta invención se refiere a sistemas de
comunicación y, más particularmente, a un método y un sistema para
el control rápido de potencia de bucle cerrado en comunicaciones de
Acceso Múltiple por División de Código de Banda Ancha
(W-CDMA).
Tradicionalmente, el tráfico de usuarios en un
sistema de CDMA está conmutado mediante circuito y, una vez que se
ha establecido una llamada, la conexión se mantiene a lo largo de
la duración de la petición de servicio. Un Canal Dedicado de
Tráfico (DTCH) se asigna a cada usuario activo tanto para el enlace
ascendente como para el enlace descendente y cada DTCH está
caracterizado por un único código de extensión. A lo largo de toda
la sesión, el DTCH es usado exclusivamente por el usuario
activo.
El método de conmutación mediante circuito es
sólido y tiene como resultado una alta capacidad de sistema
soportando un control de potencia de
macro-diversidad (traspaso suave). En sistemas CDMA
de multi-servicio de banda ancha, se necesita
soportar un tráfico extremadamente repentino ajustando la velocidad
de datos y, por consiguiente, el factor de extensión y el código de
extensión. Sin embargo, la necesidad de ajustar rápidamente el
código de extensión conduce a algoritmos altamente complejos de
asignación de códigos.
Otro método popular para acomodar servicios
repentinos es a través de datos de conmutación en paquetes. ETSI
UMTS W-CDMA y ARIB W-CDMA proponen
usar el Canal de Acceso Aleatorio (RACH) y el Canal de Acceso
Directo (FACH) para transmitir infrecuentes datos repentinos en
paquetes. La ventaja de tal esquema es un tiempo rápido de
configuración, puesto que no se requiere un canal dedicado. Sin
embargo, este mecanismo de transmisión usa sólo un control de
potencia de bucle abierto, y no se soporta la
macro-diversidad.
En la solicitud de patente número EP 98303327.5
"Sistema de Comunicación de Acceso Múltiple por División de
Tiempo", con número de publicación EP 0940936, se describía la
multiplexación de muchos usuarios de datos repentinos en paquetes
en el mismo DTCH de enlace descendente. El esquema de multiplexación
combinaba muchos de los beneficios de los esquemas anteriormente
mencionados, concretamente asignación de código de complejidad
baja, macro-diversidad y traspaso suave y baja
sobrecarga de control asociada. Además, el esquema proporciona un
control limitado de potencia de bucle cerrado. La medida en que se
puede conseguir el control rápido de potencia de bucle cerrado
depende de la configuración de columna de radio ya que cuantas más
ventanas temporales estén asignadas a un usuario en una columna de
radio, mejor será el control de potencia cerrado. Sin embargo, en
el peor de los casos, en el que sólo se asigna una ventana temporal
en una columna a un usuario, la potencia de bucle cerrado se
ralentiza y de este modo hay un impacto significativo en el
rendimiento.
El documento WO 94/06217 divulga otro sistema de
transmisión de paquete de enlace descendente con información de
control de potencia en cada paquete, mientras que el documento EP
0847147 divulga un canal común de control de potencia.
Existe, de este modo, una necesidad de un control
rápido de potencia de bucle cerrado para mantener el rendimiento de
la transmisión de datos en paquetes.
De acuerdo con un primer aspecto de la invención,
se proporciona un sistema de comunicaciones de conmutación en
paquetes que comprende un canal de comunicación de enlace
descendente sobre el que una estación se comunica con al menos un
usuario, estando dividido dicho canal de comunicación de enlace
descendente en una pluralidad de columnas, incluyendo cada columna
una pluralidad de paquetes de datos, estando dirigido cada paquete
de datos a un usuario predeterminado e incluyendo información de
control de potencia de transmisión para dicho usuario, y
caracterizado porque al menos un paquete de datos en cada columna
incluye información de control de potencia de transmisión para al
menos algún otro usuario del sistema de comunicación.
El sistema puede incluir un paquete nulo de
usuario, no dirigido a ninguno predeterminado, que incluye
información de control de potencia de transmisión para al menos un
usuario del sistema de comunicación.
De acuerdo con un segundo aspecto de la
invención, se proporciona un método de comunicación de conmutación
en paquetes entre una estación y al menos un usuario, que comprende
proporcionar un canal de comunicación de enlace descendente sobre el
que dicha estación se comunica con dicho al menos un usuario,
dividir dicho canal de comunicación de enlace descendente en una
pluralidad de columnas, incluyendo cada columna una pluralidad de
paquetes de datos, dirigir cada paquete de datos a un usuario
predeterminado, incluir en cada paquete de datos información de
control de potencia de transmisión para dicho usuario, y
caracterizado porque al menos un paquete de datos en cada columna
incluye información de control de potencia de transmisión para al
menos algún otro usuario del sistema de comunicación.
El sistema usa un campo de Control de Potencia de
Transmisión Extendido (ETPC) que contiene información de control de
potencia de transmisión de paquetes para los otros usuarios del
sistema de comunicaciones de conmutación en paquetes. Esto permite
un control muy rápido de potencia de bucle cerrado, ya que la
información de control de potencia se actualiza una vez en cada
columna, incluso una vez en cada paquete, para la transmisión de
paquetes sobre un único canal físico compartido dedicado de
tráfico. Existe, de este modo, una significativa mejora de la
capacidad.
capacidad.
De este modo, se proporciona un esquema para
multiplexar muchos usuarios de datos repentinos en paquetes en un
único Canal Dedicado de Tráfico (DTCH) físico. Este esquema tiene
ventajas tanto sobre esquemas de paquetes de acceso aleatorio como
sobre esquemas de transmisión de circuito virtual de usuario único
por código para datos repentinos en paquetes. La invención
simplifica la asignación de código de extensión ortogonal, mientras
que mantiene la mayoría de los beneficios de transmisión de
circuito virtual (por ejemplo traspaso suave, ganancia de diversidad
y control de potencia de bucle cerrado).
Una realización de la invención se describe, a
modo de ejemplo, con referencia a las siguientes figuras, en las
que:
la figura 1 ilustra una estructura de canal DTCH
de enlace descendente de la técnica anterior;
la figura 2 ilustra otra estructura de canal DTCH
de enlace descendente de la técnica anterior;
la figura 3 ilustra una transmisión en serie de
canal DTCH de enlace descendente de la técnica anterior;
la figura 4 ilustra una transmisión en paralelo
de canal DTCH de enlace descendente de la técnica anterior;
la figura 5 ilustra una estructura de UPF de la
técnica anterior;
la figura 6 ilustra una repetición de patrón de
UPF de la técnica anterior;
la figura 7 ilustra un símbolo de control de
potencia de transmisión de la técnica anterior;
la figura 8 ilustra un mecanismo de control de
potencia de transmisión de acuerdo con la invención;
la figura 9 ilustra otro mecanismo de control de
potencia de transmisión de acuerdo con la invención;
la figura 10 ilustra otro mecanismo de control de
potencia de transmisión de acuerdo con la invención;
la figura 11 ilustra todavía otro mecanismo de
control de potencia de transmisión de acuerdo con la invención.
En la etapa de inicialización, una estación móvil
(MS) adquiere la sincronización de ventana temporal y columna y
también necesita realizar una identificación de
grupo-código y una identificación de
código-cifrado. Después de que el código de cifrado
se haya identificado, se puede detectar el Canal Físico de Control
Común (CCPCH) primario, y se puede leer la información de BCCH
específica de sistema y de celda. El Canal de Acceso Aleatorio
(RACH) será conocido por la MS.
Para una transmisión iniciada de datos repentinos
en paquetes de la MS, la MS realiza un procedimiento de petición de
acceso aleatorio. Basada en la recepción exitosa de la petición de
acceso aleatorio desde una MS, la Estación de Base (BS) informa a
la MS sobre un DTCH en el que se han de transmitir los datos en
paquetes. Para una transmisión iniciada de datos repentinos en
paquetes de la BS, la BS simplemente llama al usuario o usuarios e
indica el DTCH en el que se han de transmitir los datos en paquetes
y la MS reconoce la configuración del DTCH. En ambos casos, las MS
están informadas por la BS sobre el número de la ventana temporal
en la columna de DTCH asignada a ellas. En otras palabras, cada MS
conoce el lugar de la ventana temporal (si hay alguna) en la
columna de DTCH para recibir paquetes.
El canal DTCH de enlace descendente está
organizado como se muestra en la figura 1. Una columna de DTCH
consta de 16 ventanas temporales. La primera ventana temporal se
usa para transmitir un Indicador de Paquete de Usuario (UPF) que
indica el lugar de un paquete que está dirigido a un usuario
específico. El resto de las ventanas temporales en la columna se
usarán para transmitir paquetes de usuario.
La información de control (piloto, control de
potencia de transmisión (TPC) e información de velocidad (RI)) se
transmite en un canal físico dedicado de control (DPCCH) y la
información de datos se transmite en un canal físico dedicado de
datos (DPDCH). El DPCCH y el DPDCH están multiplexados en el
tiempo, como se muestra en la figura 1. Mientras que el DPDCH
asignado a cada usuario transporta el paquete de usuario, en cambio
el DPCCH del UPF transporta la información de indicador de paquete
de usuario (UPF).
Una configuración común del DTCH es tal que no
todas las ventanas temporales de columna están rellenadas por
paquetes de usuario, como se muestra en la figura 2. En casos en
los que una columna de DTCH no puede albergar todos los paquetes
activos de cada usuario, se usa más de una columna de DTCH. Este
caso se muestra en la figura 3. Obsérvese que en este caso sólo se
usa un canal DTCH (columnas múltiples, pero sólo un canal de
código). Este esquema se usa cuando el retraso es permisible de
acuerdo con el requisito de calidad del servicio (QoS).
Para conseguir una transmisión de mayor velocidad
de bits se usa un esquema multicódigo para configurar múltiples
DTCH, mostrados en la figura 4.
Un Indicador de Paquete de Usuario (UPF) está
compuesto de 15 campos, que corresponden a al menos 15 ventanas
temporales para paquetes de usuario en una columna.
- UPF = [UPF1, UPF2, UPF3,..., UPF15]
Cada campo de un UPF indica el estado de ventana
temporal (si hay un paquete para el usuario específico o no):
- UPFi = [estado]
donde
Un UPF es simplemente una secuencia de bits de
longitud L y, típicamente, L es igual a 15+1 (incluyendo el primer
bit = 0 permanentemente), ya que al menos 15 usuarios están
designados para recibir datos repentinos en paquetes desde el DTCH.
Tan pronto como una MS recibe un UPF, será capaz de identificar si
hay un paquete contenido en la columna. Si lo hay, puede realizar
la recepción. Se muestra un ejemplo de UPF en la figura 5.
Este patrón de UPF (UPF=6A91H) indica que los
siguientes usuarios tienen paquetes en la columna:
Usuario1, Usuario2, Usuario4, Usuario6, Usuario8,
Usuario11 y Usuario15.
Los siguientes usuarios no tienen paquetes en la
columna:
Usuario3, Usuario5, Usuario7, Usuario9,
Usuario10, Usuario12, Usuario13 y Usuario14.
Obsérvese que UPF0 se establece siempre como 0.
Para hacerlo más sólido, se puede usar la codificación simple o
repetición para obtener una ganancia de diversidad como se muestra
en la figura 6.
La información (Piloto, TPC y RI) de control se
transmite en cada ventana temporal del DTCH, incluso en una ventana
temporal en blanco (sin paquetes de datos rellenados en esa ventana
temporal). Por lo tanto, todavía puede estar retenido un mecanismo
de traspaso suave, así como un control limitado de potencia de bucle
cerrado.
La transmisión de enlace ascendente no está
multiplexada en el tiempo; a cada usuario se le asigna un único
código de extensión, de este modo un código multiplexado. Ya que el
canal de control se transmite continuamente para cada usuario en el
enlace ascendente, la estación de base es capaz de monitorizar
continuamente la potencia recibida. Sin embargo, la BTS está
limitada en el número de símbolos de control de potencia que es
capaz de enviar a cada usuario. De hecho, la BTS sólo transmite un
símbolo de TPC relevante a un usuario individual, durante la
ventana temporal asignada a ese usuario (por ejemplo, Usuario1,
mostrado en la figura 7). Consiguientemente, el usuario puede
recibir tan pocos como un símbolo de TPC por columna en el peor de
los casos, en el que sólo se asigna a un usuario una ventana
temporal en una columna. El control de potencia de enlace
ascendente es limitado, no sólo en la calidad de la información,
sino también en la asiduidad con la que se puede transmitir la
información.
Aunque este esquema tiene ventajas, tanto sobre
la transmisión en un Canal de Acceso Aleatorio (RACH) como sobre
esquemas de usuario único por código para datos repentinos en
paquetes, el control de potencia que es puede reducirse, cuando la
información de control de potencia se actualiza sólo una vez en cada
columna.
Extendiendo el campo de TPC para contener la
información de control de potencia para todos los usuarios en un
canal físico, todos los usuarios de la MS son capaces de recibir
información de TPC en cada ventana temporal, incluso cuando están
parados en la transmisión de enlace descendente. Los usuarios de la
MS pueden entonces ajustar rápidamente su potencia de transmisión de
enlace ascendente en respuesta a cambios en la asignación de
potencia.
Considérese, por ejemplo, una aplicación de
descarga de una imagen de Internet con una velocidad máxima de
transmisión de datos en paquetes de 128 kbps. En una columna de
radio, hay una carga útil de alrededor de 60 bits más 8 bits de
piloto, y 2 bits de TPC (un símbolo) dentro de una ventana temporal
de 0,625 ms. Es factible extender el número de símbolo de cambio de
TPC desde uno de ellos al número de usuarios sobre el canal físico,
mostrado en la figura 8.
Obsérvese que se usaron como ejemplo 8 usuarios
por columna de radio. Obviamente, cuantos menos usuarios por
columna, menor es la sobrecarga y más eficiente es la transmisión
de datos. Por otro lado, cuantos menos usuarios por columna, menos
eficiente es la utilización de código. Por lo tanto, hay un claro
equilibrio entre el número de usuarios multiplexados en una columna
y la eficiencia de utilización de código. Cuando la sobrecarga de
un símbolo de TPC es demasiado grande (por ejemplo, demasiados
usuarios en un canal de código), uno puede considerar hacer uso de
otro canal de código.
Con el mecanismo de control de potencia, la
configuración de columna de radio se puede mostrar como la figura 9
y la figura 10 (usando todavía 8 usuarios por ejemplo). En la
figura 9, el paquete de Usuario4 incluye un campo extendido de TPC
que contiene información de control de potencia para todos los
usuarios en transmisión de enlace ascendente. Además del Usuario4,
cada usuario escucha este campo y recoge su propio símbolo de TPC.
Incluso en una ventana temporal parada en la que no se transmite un
paquete de usuario, se transmite todavía el campo extendido de TPC
usado en combinación con una señal de piloto. Cada usuario recoge
su propia información de TPC incluso cuando el campo de Paquete de
Usuario es nulo. Esto se muestra en la figura 10.
Puesto que no hay problemas de escasez de códigos
en la transmisión de enlace ascendente, se puede asumir que cada
usuario de datos en paquetes puede mantener un DTCH. En cada
ventana temporal de tiempo, los datos en paquetes de usuario están
destinados sólo a un usuario particular. Sin embargo, todos los
usuarios usan los símbolos de piloto. Por lo tanto, la potencia de
transmisión del enlace descendente de los símbolos de piloto debe
ser constante y lo suficientemente alta para que la reciban
apropiadamente todos los usuarios. La porción de datos se puede
ajustar para cada usuario. Cada canal continuo de control de enlace
ascendente de usuario contiene todos los símbolos de control de
potencia de enlace descendente definidos para un Canal Dedicado de
Tráfico. Por consiguiente el enlace descendente puede ajustar
apropiadamente el nivel de potencia de datos de usuario, como se
muestra en la figura 11.
Claims (3)
1. Un sistema de comunicaciones conmutado en
paquetes, que comprende un canal de comunicación de enlace
descendente sobre el que una estación se comunica con al menos un
usuario, estando dividido dicho canal de comunicación de enlace
descendente en una pluralidad de columnas, incluyendo cada columna
una pluralidad de paquetes de datos, estando dirigido cada paquete
de datos a un usuario predeterminado e incluyendo información de
control de potencia de transmisión para dicho usuario, y
caracterizado porque al menos un paquete de datos en cada
columna incluye información de control de potencia de transmisión
para al menos algún otro usuario del sistema de comunicación.
2. Un sistema de comunicaciones conmutado en
paquetes según la reivindicación 1, caracterizado porque
dicha columna incluye un paquete nulo de usuario, no dirigido a
ningún usuario predeterminado, y caracterizado adicionalmente
porque dicho paquete nulo de usuario incluye información de control
de potencia de transmisión para al menos un usuario del sistema de
comunicación.
3. Un método de comunicación conmutada en
paquetes entre una estación y al menos un usuario, que
comprende:
proporcionar un canal de comunicación de enlace
descendente sobre el que dicha estación se comunica con al menos uno
de dichos usuarios,
dividir dicho canal de comunicación de enlace
descendente en una pluralidad de columnas, incluyendo cada columna
una pluralidad de paquetes de datos,
dirigir cada paquete de datos a un usuario
predeterminado,
incluir en cada paquete de datos información de
control de potencia de transmisión para dicho usuario;
caracterizado porque al menos un paquete
de datos en cada columna incluye información de control de potencia
de transmisión para al menos algún otro usuario del sistema de
comunicación.
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
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