ES2308851T3 - Procedimiento y sistema para comunicaciones moviles. - Google Patents
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Abstract
Un procedimiento para la adjudicación de canales de radio basado en al menos un criterio de señal a interferencia en una red de telecomunicación que comprende al menos un transceptor fijo (BTS), estando dicho transceptor, o transceptores, fijo(s) configurado(s) para mantener conexiones con estaciones móviles (MS) de radio, caracterizado porque el procedimiento comprende las etapas de calcular las primeras estimaciones de señal a interferencia para al menos dos estaciones móviles de radio conectadas con la red, comprendiendo las al menos dos estaciones móviles de radio una primera estación móvil (MS, Móvil) de radio conectada con la red por un primer canal y al menos una segunda estación móvil (otra MS) de radio, calcular una segunda estimación de la señal a interferencia para la primera estación móvil de radio, estimando la segunda estimación de la señal a interferencia la interferencia potencial si la primera estación móvil de radio fuese servida por un segundo canal, calcular una tercera estimación de la señal a interferencia para la(s) segunda(s) estación(es) móvil(es) de radio, estimando la tercera estimación de la señal a interferencia la interferencia potencial si la primera estación móvil de radio fuese servida por el segundo canal, comparar las estimaciones segunda y tercera de la señal a interferencia con el criterio, o criterios, de señal a interferencia, y efectuar la adjudicación de canal para la primera estación móvil (MS, Móvil) de radio basándose en los resultados de la etapa de comparación.
Description
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Procedimiento y sistema para comunicaciones
móviles.
La invención se refiere a un sistema y
procedimiento para comunicaciones móviles, especialmente para la
adjudicación dinámica de un canal de radio en una red de
comunicaciones móviles.
En una red móvil digital, la capacidad de
recibir debidamente y descodificar una señal de radio depende de la
razón C/I entre la potencia de la portadora y la interferencia en el
receptor. Es claro que una C/I demasiado baja tendrá como resultado
la mala calidad o la pérdida total de la conexión de radio. Por otra
parte, la calidad de las comunicaciones por radio no deviene
significativamente mejor para una razón C/I muy alta, ya que el
procedimiento de transmisión está diseñado para afrontar una cierta
magnitud de ruido, de manera tal que, por encima de un cierto nivel
de C/I, una señal recibida pueda ser debidamente demodulada y
descodificada. Sin embargo, una C/I demasiado alta no maximiza la
capacidad de la red. Bien la potencia C de la portadora debería
disminuirse para reducir la interferencia generada a otros
receptores, o bien debería permitirse que sea generada más
interferencia por otros transmisores. Esto proporciona un medio para
obtener más capacidad del espectro de radio disponible.
Consecuentemente, una C/I excesiva se traduce en una pérdida de
capacidad.
La solicitud WO 97/32444 proporciona un
procedimiento para adjudicar canales de frecuencia a las células en
un sistema telefónico celular. La solicitud se refiere a la
adjudicación automática de canales de frecuencia a células en un
sistema telefónico celular. La calidad de la señal del enlace
ascendente se mide en términos del nivel de interferencia del
enlace ascendente. Para canales de frecuencia seleccionados, los
niveles de interferencia del enlace ascendente se miden por medio
de los correspondientes transceptores. De la señal a la
interferencia para la estación de radio se calcula a partir de las
mediciones de la calidad de la señal del enlace ascendente y del
nivel de interferencia del enlace ascendente.
Otra solicitud, US 5 594 949, proporciona un
procedimiento y dispositivo para estimar localmente la interferencia
en canales del enlace descendente, disponibles para una estación
base, a fin de determinar los canales candidatos para nuevas
llamadas. Cuando ha de establecerse una nueva conexión con una
estación móvil, la estación base envía señales a aquellas
estaciones móviles ya conectadas para que hagan mediciones de
interferencia. Estas mediciones se emplean entonces para estimar la
interferencia que una nueva conexión tendrá en el enlace
descendente. La estación base mide la potencia de la señal recibida
de una estación móvil en el canal de control y, basándose en esa
medición, estima la potencia de señal que la estación móvil recibirá
desde la base. Basándose en dichas mediciones de interferencia y
dicha medición de potencia de señal, la estación base BTS calcula
entonces la razón entre portadora e interferencia.
Esto conduce al bien conocido objetivo final de
que C/I debería estar homogéneamente distribuida sobre todos los
receptores en la red en cualquier instante en el tiempo.
Sin embargo, en las redes actuales de GSM
(Sistema Global para comunicación Móvil), este objetivo está lejos
de su realización. Las siguientes frases resumen el statu quo
actual:
- El plan de frecuencias está fijado, es decir, a cada transceptor de estación base (TRX) se le está adjudicando una frecuencia o una secuencia de saltos de frecuencia. Esto impide la adjudicación de un canal, es decir, una frecuencia y una ranura temporal (TS) de TDMA (Acceso Múltiple por División del Tiempo), a una estación móvil (MS), según el criterio de dispersar la C/I. En general, las decisiones de traspaso (HO) y de control de potencia (PC) no se basan sobre la C/I, sino sobre otras magnitudes menos adecuadas, tales como la potencia de campo (PC) y la calidad (entendida como la tasa de errores de bit). Algunas mediciones de C/I pueden ser proporcionadas por las estaciones base BTS, pero están limitadas, y sólo son para la dirección del enlace ascendente (MS a BTS). Para células vecinas, sólo se efectúan mediciones de PC sobre la frecuencia del canal de control (BCCH). Los traspasos se hacen sin conocimiento directo de las condiciones de radio sobre frecuencias no BCCH.
- El salto de frecuencias (FH) proporciona la dispersión estadística de la interferencia sobre el tiempo, pero ninguna gestión activa de la interferencia está actualmente implementada.
En la característica de mejora de capacidad laxa
Infra/Sobre-Cobertura Inteligente (IUO), la
evaluación de la C/I se hace célula a célula, y se promedia sobre
todas las 8 TS de una trama TDMA. Aquí, C/I representa un escenario
del peor caso posible, antes que la C/I efectiva en una MS.
En el concepto convencional de Planificación
Automática de Frecuencia (AFP), el plan de frecuencia fija se
mejora periódicamente según los criterios de C/I. La C/I se calcula
a partir del tráfico en vivo de la red, pero, igual que con la IUO,
la matriz de C/I resultante se refiere a la interferencia entre las
áreas celulares, y no según lo experimentado por las mismas MS.
Además, queda el problema esencial de obtener la enorme magnitud de
datos de mediciones desde el controlador de estación base BSC para
una herramienta externa de AFP. En conclusión, en las redes GSM de
hoy, la C/I no se distribuye homogéneamente sobre los
receptores.
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La solución propuesta de la invención mejora las
redes actuales, completamente dentro del dominio del GSM.
Las ventajas principales son:
- La C/I se determina en cada MS y se rastrea continuamente. Esto permite que la red detecte una C/I insuficiente o excesiva para cada MS y, además, evalúe la distribución general de la C/I del enlace descendente de la red. Se hace posible la gestión local y global de la interferencia.
El traspaso, es decir, los HO y el Control de
Potencia (PC) del enlace descendente, se basan en criterios de C/I.
La red compara los efectos que las potenciales decisiones de
traspasos o del PC del enlace descendente tendrían sobre todas las
MS que serían afectadas por tal decisión. De esta manera, las
decisiones de traspaso y de PC del enlace descendente se basan en
la C/I. Hay menos riesgo de llamadas perdidas debido a la
interferencia.
Debido a tales traspasos basados en C/I, la red
puede aumentar la C/I para las MS con C/I demasiado baja, y
disminuir la C/I para las MS con C/I demasiado alta, y así
homogeneizar la C/I sobre todas las MS, a fin de acercarse tanto
como sea posible a la distribución de C/I más homogénea.
No hay básicamente ninguna planificación de
frecuencia, excepto para el BCCH. Las frecuencias se adjudican,
según se requiera, para la adjudicación de canales y traspasos según
lo determinado por la consideración de la C/I. Cada TS dentro de un
TRX puede adjudicarse a una frecuencia distinta, en lugar de tener
adjudicaciones fijas de frecuencia por TRX. No hay saltos de
frecuencia (FH), es decir, la frecuencia utilizada en un canal no
cambia generalmente de trama a trama.
La lista de células vecinas que cada MS recibe
después de que se realiza cada traspaso se especifica según lo
siguiente. Las MS pueden recibir listas dedicadas de vecinos según
diversos criterios, tales como la C/I, la velocidad, el tráfico, la
caída rápida del campo, etc. Esto hace posible la gestión de
distintas capas de red superpuestas, p. ej., macrocapas y
microcapas, o allí donde se requiere informar de distintos conjuntos
de células vecinas para tomar una decisión óptima de adjudicación
de canal. La dispersión de C/I del canal descendente está
restringida sólo si el tráfico local supera el límite de capacidad
local estricta, dado para cada célula por el número de TRX
instalados. Toda esta dispersión de C/I tiene como resultado
sustanciosas ganancias de capacidad y de calidad. Se espera una
reutilización efectiva de frecuencia de entre 3 y 3,5, sin
sacrificar la calidad. La capacidad y la calidad se equilibran según
el tráfico efectivo.
La gestión de la interferencia se centra en las
condiciones de radio en la MS misma, en lugar de hacerlo según un
promedio por célula. Con respecto a esto, la red puede verse como
una "única célula lógica", con la MS monitorizada a lo largo
de su propia trayectoria a través de la red.
La invención también puede considerarse como una
IUO sumamente mejorada sin planificación, donde las mediciones de
C/I representan ahora el comportamiento efectivo de una MS.
Según un primer aspecto de la invención, se
proporciona un procedimiento para una adjudicación de un canal de
radio en una red de telecomunicación, que comprende transceptores
fijos y estaciones móviles de radio, estando el procedimiento
caracterizado porque comprende las etapas de calcular una estimación
de señal a interferencia para la estación de radio, y efectuar la
adjudicación de canal para una conexión específica de radio con una
estación de radio, basándose en la estimación calculada de señal a
interferencia para la estación de radio.
Según un segundo aspecto de la invención, se
proporciona una red de comunicaciones móviles que comprende un
cierto número de estaciones base, siendo cada estación base capaz de
transmitir señales de radio y de recibir señales de radio desde el
área de una célula asociada, para la comunicación con una estación
móvil en la célula asociada, un controlador de estación base, al
cual se conecta un cierto número de dichas estaciones base, estando
la red caracterizada porque comprende medios para calcular una
estimación de la señal a interferencia para la estación móvil, y
medios para efectuar una adjudicación de canal para una conexión de
radio específica con la estación móvil, basándose en la estimación
calculada de señal a interferencia para la estación móvil.
Según un tercer aspecto de la invención, se
proporciona un controlador de estación base para supervisar un
cierto número de estaciones base conectadas con el controlador de la
estación base, y para supervisar la comunicación con las estaciones
móviles conectadas con una de las estaciones base por una conexión
de radio, estando el controlador de la estación base caracterizado
porque comprende medios para calcular una estimación de señal a
interferencia para la estación móvil, y medios para efectuar la
adjudicación de canal para la conexión de radio con la estación
móvil, basándose en la estimación calculada de señal a interferencia
para la estación móvil.
En la red las razones C/I de las distintas
estaciones móviles MS son determinadas por el controlador de la
estación base BSC. Ya en las redes actuales, la mayoría de los datos
requeridos para calcular la potencia C de la portadora del enlace
descendente y la interferencia I, existe en el BSC. El BSC sabe qué
BTS transmite a qué frecuencia y a qué potencia de transmisión.
La vinculación de esta información con las
mediciones de potencia de campo de cada MS en el canal servidor y
en la frecuencia del BCCH es suficiente para calcular la razón C/I
efectiva y potencial.
No se dispone de un requisito para conocer la
temporización relativa entre las transmisiones de las distintas BTS
en sistemas GSM estándar, donde las BTS operan autónomamente, y
donde sus transmisiones no se sincronizan entre sí. La invención
puede emplearse para alinear las ranuras temporales de distintas BTS
conectadas con un único BSC.
De hecho, la invención brinda la justificación
para implementar la Alineación de Ranuras Temporales.
Se dan ventajas adicionales de la invención para
lograr una red autorreguladora:
- La necesidad de planificación de frecuencia se desvanece en su mayor parte. La AFP deviene innecesaria, ya que las frecuencias no-BCCH no se preadjudican, sino que son adjudicadas de manera verdaderamente dinámica. La restante planificación de frecuencia del BCCH puede automatizarse mucho más fácilmente con la invención en marcha y, probablemente, no requerirá la AFP convencional.
La invención prevalece sobre la IUO. Así, no es
necesario el esfuerzo, bastante complicado y prolongado, de
planificación para la IUO.
La invención funciona sin FH. De esta manera,
toda la planificación vinculada a los FH o a los IFH (saltos de
frecuencia inteligentes), p. ej., la selección de secuencias de
salto y los números de secuencias de salto, no es necesaria.
Los traspasos y el PC del enlace descendente se
simplifican mucho. Hay menos parámetros, y la mayoría de ellos
pueden planificarse y refinarse más fácilmente, ya que se vinculan
más estrechamente con el control de interferencia, la calidad de la
red, el control del tráfico y la capacidad estricta. Los traspasos
convencionales y los procedimientos de PC aún pueden ser requeridos
para afrontar los traspasos entre los BSC y las situaciones
especiales, tales como los problemas del enlace ascendente, pero,
dado que se invocarán mucho más raramente, se reduce la necesidad
de refinar parámetros.
El control de tráfico, es decir, los
desplazamientos dinámicos de capacidad entre células por medio de
traspasos de tráfico, resultan automatizables mucho más fácilmente,
ya que hay una relación directa entre la capacidad laxa y la C/I
deseada, que controla los procesos de traspaso y de PC. Es posible
clasificar a los abonados con distintas velocidades, según las
distintas razones entre portadora e interferencia.
Tomando todo esto en consideración conjunta, la
adjudicación de ranuras temporales, junto con la adjudicación según
la invención, proporcionan un gran avance hacia una Red
Autorregulante, donde la mayoría de los parámetros de red bien son
innecesarios ya, o bien son ajustados automáticamente por la red
según las mediciones y estadísticas recogidas en la red viva.
La Fig. 1 muestra esquemáticamente la red de
telecomunicaciones,
La Fig. 2 muestra la alineación de ranuras
temporales con desplazamientos de tramas conocidos,
La Fig. 3 muestra cómo determinar la C/I en una
red sincronizada,
La Fig. 4 muestra una matriz de BSC en tiempo
real de valores de potencia de transmisión de BTS,
La Fig. 5 muestra una relación entre potencia de
canal BCCH y de canal no-BCCH,
La Fig. 6 muestra una descripción de un BSC.
Una solicitud distinta de patente, titulada
"Network Synchronisation and Method of Synchronisation of a
Network" ["Sincronización de Red y Procedimiento de
Sincronización de una Red"], documento
WO-A-9957826, muestra un
procedimiento en el cual se especifica cómo lograr la alineación de
ranuras temporales en la interfaz aérea. Esta solicitud distinta de
patente revela cómo las transmisiones del enlace descendente desde
un cierto número de estaciones base (BTS) son procesadas por el
controlador de estación base (BSC). El BSC determina entonces
cuánto deben ajustarse las transmisiones de cada estación base para
alinear todas las transmisiones dentro de un marco temporal
significativo y, así, sincronizar la red. Esta solicitud distinta de
patente revela cómo detectar diferencias en el número de trama y en
la ranura temporal entre las estaciones base por la interfaz aérea.
Esto brinda al BSC el conocimiento de las diferencias temporales
entre las transmisiones de cada BTS en cada una de sus 8 ranuras
temporales.
La alineación de ranuras temporales de las
transmisiones de BTS brinda varias ventajas directas, tales como
traspasos sincronizados que eliminan chasquidos audibles. Sin
embargo, la alineación de ranuras temporales proporciona la base
para soluciones adicionales, que aumentan la capacidad de la red,
reduciendo la reutilización de frecuencias.
La Figura 1 muestra esquemáticamente la red de
telecomunicaciones. La red comprende un cierto número de estaciones
base (BTS) 1, 2, 3, etc. Cada estación base BTS tiene un transceptor
de radio capaz de transmitir señales de radio a, y recibir señales
de radio de, el área de una célula asociada 4, 5, 6. Por medio de
estas señales, la estación base puede comunicarse con la estación
móvil 9, que puede estar situada en una célula asociada. Este mismo
terminal 9 de estación móvil incluye un transceptor de radio. Cada
estación base está conectada, mediante un controlador 7 de estación
base (BSC), con un centro móvil de conmutación (MSC), que, a su vez,
está conectado con la red telefónica pública (PSTN) 10, o con otros
centros móviles de conmutación (no mostrados). Por medio de este
sistema, un usuario de la estación móvil puede establecer una
llamada telefónica, o la correspondiente conexión con un destino,
que puede ser un abonado en la PSTN, u otra estación móvil en la red
móvil, o incluso un terminal en la red de ordenadores (no
mostrada).
Las siguientes secciones describen los
requisitos para la invención, para cada uno de los distintos
elementos de red. Todos los requisitos son compatibles con el bien
conocido sistema GSM, y pueden utilizarse con otros sistemas de
comunicación móvil como CDMA, pero los hemos especificado con
respecto al GSM como ejemplo.
La Fig. 2 muestra la alineación de las ranuras
temporales con los desplazamientos de tramas conocidos. Se requiere
que la red esté sincronizada, lo que significa, en este contexto,
que las transmisiones en ráfaga de las BTS son simultáneas, es
decir, todas las ranuras temporales de las BTS están alineadas entre
sí. Los entornos de tramas TDMA y los números de trama no necesitan
estar sincronizados, pero el BSC debe estar al tanto de las
diferencias entre los entornos de trama y los números de trama entre
todas las BTS (Fig. 2).
Las soluciones para lograr esta sincronización
se describen en detalle en la precitada solicitud de patente
WO-A-9957826. Para la mayor parte de
esta invención, se supone que todas las BTS controladas por el mismo
BSC están sincronizadas de esta manera.
Para un funcionamiento óptimo de la invención,
debería evitarse la aparición de interferencia entre canales en
cualquier punto en la red. La interferencia entre canales se genera
a partir de ráfagas transmitidas en la misma frecuencia, pero en
ranuras temporales adyacentes. Esto depende de la precisión con que
se logre la alineación de ranuras temporales y de la distancia
sobre la cual es significativa la interferencia entre canales, que
a su vez depende de la potencia de transmisión de la BTS. Las
distancias y las potencias de transmisión se escogen de forma tal
que las sedes vecinas más cercanas sean consideradas como
interferentes potencialmente fuertes, y las sedes vecinas detrás de
las más cercanas, como interferentes potencialmente débiles. En
consecuencia, la interferencia significativa entre canales puede
evitarse con una correcta planificación de red, que, como tal, es
conocida para alguien versado en la técnica. La precisión deseada de
la solución citada para la alineación de ranuras temporales es de 5
\mus. La separación entre dos ráfagas en ranuras temporales
sucesivas debe estar, según las especificaciones del GSM, al menos
14 \mus entre los puntos en la rampa de potencia, -6 dB por
debajo de la potencia nominal de transmisión. Por lo tanto, es
seguro suponer que hay interferencia cero entre ráfagas
transmitidas en la misma frecuencia pero en ranuras temporales
adyacentes, si las BTS que están lo bastante cerca para interferir
potencialmente están separadas por al menos 1,5 km. (Observe que 1,5
km corresponden a un retardo de propagación de 5 \mus).
Esta precisión de sincronización corresponde a
un mínimo de alrededor de 0,5 sedes por km^{2} si sólo los
vecinos más cercanos son interferentes potenciales, o a un mínimo de
alrededor de 2 sedes por km^{2} si también las sedes vecinas
detrás de las más cercanas son interferentes potenciales. (Se
entiende que ambos números se refieren a una red regular). En un
área urbana de alta densidad, este requisito ya se satisface para
la macrocapa, para la cual la típica densidad máxima es de alrededor
de 3 sedes por km^{2}.
Se despliega una banda contigua de frecuencia de
BCCH con reutilización laxa.
Básicamente, todas las demás frecuencias no
están asociadas con ningún TRX. De esta manera, no se requiere
ninguna planificación de frecuencia para frecuencias de canales
no-BCCH.
Los límites del BSC son una excepción. A lo
largo de cualquier lado del límite del BSC, los grupos de frecuencia
disjunta se asocian con las células cercanas al límite, de forma
tal que la interferencia, al cruzar cada límite de BSC, es
despreciable para la invención. Esto es similar a la planificación
de frecuencias a lo largo de los límites nacionales, donde no se
permite que las distintas redes que emplean la misma banda de
frecuencias se interfieran entre sí de forma significativa.
No se utilizan ni FH, ni IUO ni IFH. La
invención va más allá de estas soluciones de capacidad actuales y,
por lo tanto, incluye sus ventajas esenciales.
Las distintas capas, p. ej., la macrocapa y la
microcapa, en general, requerirán distintas bandas de frecuencia,
BCCH y no BCCH. Sin embargo, el compartir las bandas de frecuencia
para frecuencias BCCH y no BCCH entre distintas capas no invalida,
generalmente, la solución de la invención. Esto significa que la
invención también funciona en aquellos casos donde las mismas
frecuencias se utilizan en distintas capas de red (es decir, capas
macro-, micro- y pico- celulares).
Dado que los canales en la frecuencia BCCH
también se emplean para la adjudicación inicial de canales, una
frecuencia "segura", o sea, laxamente reutilizada, por célula
podría no ser suficiente para células de capacidad muy alta. Si
ocurre esto, puede adjudicarse a un TRX extra una frecuencia fija,
laxamente reutilizada, de una banda de frecuencias distinta. Esto
corresponde a asignar más de un TRX a la capa regular en IUO.
La BTS, más exactamente, el transceptor de la
BTS, debe ser capaz de cambiar la frecuencia en cada ranura
temporal. Los TRX para el FH sintetizado, típicamente, sólo cambian
su frecuencia cada trama de TDMA, o sea, cada octava ranura
temporal. Sin embargo, pueden especificarse nuevas BTS para
secuencias de FH independientes en cada ranura temporal, por lo que
los requisitos para la invención deberían satisfacerse sin ninguna
modificación de hardware en la BTS.
La BTS debe asignar y desasignar frecuencias
independientemente para cada ranura temporal, según lo dispuesto
por el BSC.
A continuación se describirá qué clase de
desarrollo se requiere en el controlador de estación base BSC,
además de lo que se requiere para la solución básica de
sincronización. Además, al implementar un BSC según la invención,
se necesita la suficiente potencia de procesamiento y almacenamiento
en tiempo real en el BSC. A continuación se describirá un
procedimiento para la estimación dinámica de razones entre potencias
de portadora e interferencias.
Tener una red sincronizada permite al BSC
estimar la C/I según lo experimentado por una MS en el canal
servidor. De manera similar, el BSC puede estimar la C/I potencial
que una MS experimentaría si fuera servida por cualquier otro canal
en una red sincronizada (Fig. 3). Se explica cómo se hace esto con
referencia a la Fig. 3.
A continuación se describirá cómo estimar las
máximas magnitudes potenciales de portadora en las células vecinas.
Dado que las frecuencias BCCH se reutilizan laxamente, hay poca
interferencia en las frecuencias BCCH de las células vecinas más
potentes de una MS que llegan desde otras frecuencias BCCH. Dado que
las frecuencias BCCH se toman de una banda de frecuencia continua,
sólo hay interferencia despreciable de canales adyacentes de
frecuencias no BCCH.
Por lo tanto, las mediciones
S_{BCCH}(c) de potencias de campo (PC) - medidas en dBm -
informadas por una MS para cualquier célula c vecina potente se
aproximan a la máxima potencia de portadora C_{aCCH}(c) que
esta MS experimentaría si fuese servida por esta célula específica.
Debido a que no hay control de potencia (PC) en la frecuencia
BCCH,
C_{BCCH}(c) se aproxima directamente a la magnitud potencial de portadora para cada ranura temporal en la frecuencia BCCH. Para cada canal no BCCH, C_{BCCH}(c) es la máxima potencia de portadora a esperar cuando la BTS está transmitiendo a la máxima potencia.
C_{BCCH}(c) se aproxima directamente a la magnitud potencial de portadora para cada ranura temporal en la frecuencia BCCH. Para cada canal no BCCH, C_{BCCH}(c) es la máxima potencia de portadora a esperar cuando la BTS está transmitiendo a la máxima potencia.
A continuación describiremos cómo estimar la
potencia de interferencia.
En la Fig. 4 el BSC construye una matriz en
tiempo real de los valores de potencia de transmisión de BTS para
todas las frecuencias y todas las ranuras temporales, para todas las
células. La potencia de campo medida del vecino portador de canal
BCCH se utiliza conjuntamente con los valores de potencia de
transmisión de BTS para calcular la contribución de la
interferencia entre canales desde la célula vecina.
En más detalle que en la Fig. 4, el BSC
identifica la célula correspondiente a cada medición de PC de BCCH
informada por una MS, conociendo la frecuencia BCCH y el código de
identificación de estación base, CIEB. Aunque el CIEB y la
frecuencia BCCH, en general, no identifican unívocamente a una
célula, el BSC identifica la célula, no obstante, por otros medios.
Por ejemplo, si el BSC está preprogramado con las ubicaciones
geográficas de todas las BTS, puede escoger, entre todas aquellas
células con el CIEB y la frecuencia BCCH correctos, aquella cuya
BTS está geográficamente más cerca de la BTS servidora.
Habiendo identificado una célula c informada, el
BSC puede ahora identificar todos los canales adjudicados en esta
célula c (Fig. 4). Para cada canal con frecuencia f y ranura
temporal r, el BSC conoce el nivel de potencia de transmisión
PWA(c, f, r) de la BTS que se utiliza. Un canal con la
frecuencia servidora de la MS y con una ranura temporal transmitida
simultáneamente con la ranura temporal servidora de la MS es un
efectivo interferente entre canales y contribuye a la interferencia
total I en la C/I que afecta a la MS. En las siguientes ecuaciones,
ambas ranuras temporales simultáneas en las BTS y MS se denotan con
r, aunque, de hecho, pueden tener distintos números de ranura
temporal en sus respectivos dominios de tramas TDMA, ya que los
entornos de trama no están sincronizados (pero son conocidos por el
BSC). Cualquier otro canal es un interferente potencial y
contribuye a la interferencia total I en la C/I que la MS
experimentaría si fuese servida por el correspondiente canal de su
célula servidora. De manera similar, pueden identificarse
interferentes potenciales y efectivos de canal adyacente. La
interferencia I_{C}(c,f,r) entre canales en una MS, que
llega desde una célula c vecina a frecuencia f y en la ranura
temporal r, está dada directamente por las mediciones de PC
informadas por la MS para la frecuencia BCCH de la célula, es
decir, C_{BCCH}(c), si se utiliza la potencia máxima de
BTS, es decir, la potencia PWA(c,f_{BCCH}) en el BCCH. Esto
es porque las características de la transmisión física son lo
bastante similares por toda la banda de frecuencia,
independientemente de la frecuencia, ya sea, p. ej., GSM 900, GSM
1804 o GSM 1900. Para redes de banda dual y BCCH único, debe tenerse
en cuenta la distinta atenuación de señal en las dos bandas. Esta
relación es conocida y es actualmente utilizada en la planificación
de cobertura.
Si se reduce la potencia de transmisión de la
BTS interferente (debido al PC), entonces deben corregirse las
mediciones C_{BCCH}(c) de la PC en la frecuencia de BCCH,
hacia un valor menor, a fin de no sobrestimar la interferencia en
la MS. En una aproximación razonable, la diferencia entre la
potencia total y efectiva de transmisión de BTS (en dBm) se resta a
la PC medida (Fig. 5), es decir,
I_{c}(c,f,r) =
C_{BCCH}(c) - (PWA(c,f_{BCCH}) -
PWA(c,f,r)).
Esta aproximación también se emplea en el
cálculo de distribución estándar de potencia de GSM para traspasos
de distribución de potencia y evaluación de candidatos para
traspaso. Además, pero no necesariamente, podrían considerarse
procedimientos de corrección más sofisticados que tengan en cuenta
las características de la propagación no lineal.
Lo siguiente describe refinaciones adicionales
del cálculo de interferencias:
La interferencia de canales adyacentes puede
afrontarse en una de dos maneras.
En una solución, simplemente se aplica una
corrección a la interferencia en la MS según valiese para
interferentes entre canales. La magnitud de esta corrección puede
derivarse bien de los requisitos de GSM (p. ej., - 30 dB), de los
valores típicos generales (p. e.j., -40 dB), o bien de los valores
individuales especificados para cada BTS y preprogramados en el
BSC. En esta solución, sólo hay un valor de interferencia I (y una
C/I) por frecuencia, ranura temporal y MS, para la interferencia
combinada entre canales y de canales adyacentes.
En una solución más sofisticada, el BSC calcula
valores distintos de interferencia I (y las distintas C/I) para la
interferencia entre canales y de canales adyacentes, para cada
frecuencia, ranura temporal y MS. En lugar de aplicar una
corrección, se emplean umbrales inferiores para la evaluación de C/I
y las decisiones de traspaso. Por ejemplo, los umbrales podrían ser
inferiores en 18 dB para la C/I de canales adyacentes que para la
C/I entre canales.
También puede tomarse en cuenta la transmisión
discontinua del enlace descendente (DTX) aplicando otra corrección
a la interferencia. La corrección más natural es la cantidad
relativa de tramas utilizadas para la transmisión, expresadas en
dB. La cantidad relativa de tramas utilizadas para la transmisión o
bien es calculada por el BSC sobre la base del tráfico efectivo, o
bien se utiliza un valor típico; p. ej., -3 dB si sólo alrededor de
la mitad de las ráfagas se transmiten debido a la DTX. De manera
similar, para canales interferentes, en los cuales no todas las
tramas se utilizan para la transmisión (p. ej., voz a media
velocidad, señalización dedicada), pueden calcularse las
correspondientes reducciones de interferencia.
Con el fin de adjudicar un canal que no utiliza
continuamente cada trama TDMA, p. ej., para voz a media velocidad o
señalización dedicada, pueden calcularse las contribuciones a la
interferencia para cada adjudicación potencial de canal. Una
solución alternativa, mucho más sencilla, es utilizar las
contribuciones de interferencia calculadas para un canal completo
como una aproximación estadística. En este punto, el BSC conoce
todas las contribuciones de interferencia I_{C}(c.f,r) en
cada MS, que llegan desde la célula c en la frecuencia f y en la
ranura temporal r.
Para cada MS, el BSC "suma" ahora todas
aquellas contribuciones de interferencia I_{C}(c,f,r) que
llegan desde distintas células, para cada frecuencia y ranura
temporal. Esto da como resultado estimaciones razonables para la
interferencia total I en cada frecuencia f utilizada en las más
potentes células vecinas para cada una de las 8 ranuras temporales,
incluyendo la ranura temporal servidora.
I(f,r)
= I_{C}(c_{1},f,r)\ (+)\ I_{C}(c_{2},f,r)\ (+)
...
Esta "suma" no puede realizarse de una
manera físicamente exacta, ya que esto requeriría el conocimiento de
la serie temporal efectiva de todas las señales interferentes. En
una primera aproximación, sin embargo, la interferencia se suma en
el dominio de amplitud de señal, es decir, se suman matemáticamente
todas las contribuciones de interferencia después de expresarse en
\surdW en lugar de dBm, y el resultado en \surdW se expresa
luego nuevamente en dBm. De esta manera, la operación "(+)" se
define como:
I_{1} (+)
I_{2} = 20\ log\ (10^{\wedge}(I_{1}/20) +
10^{\wedge}(I_{2}/20))
Nuevamente se entiende que pueden emplearse
algoritmos más sofisticados, según se conocen de los modelos de
predicción de propagación por radio. Para aquellas frecuencias f no
BCCH que no se utilizan en ninguna de las células vecinas
informadas, la estimación de interferencia I(f,r) se fija en
un valor mínimo, para todas las ranuras temporales. Para aquellas
frecuencias f no BCCH que son utilizadas por la célula servidora en
una ranura temporal r, la estimación de interferencia I(f,r)
se fija en un valor máximo, excepto, por supuesto, para la ranura
temporal servidora.
A continuación se describirá cómo estimar la
potencia portadora en la célula servidora.
Las mediciones S_{0} de la PC de la MS en el
canal servidor (frecuencia f_{0} y ranura temporal r_{0})
representan el efecto combinado de la señal portadora efectiva
C_{0} y la interferencia efectiva I_{0}, es decir, S_{0} =
C_{0} (+) I_{0}. La interferencia efectiva I_{0} ha sido
calculada antes: I_{0} = I(f_{0}, r_{0}). Por lo
tanto, la potencia portadora efectiva C_{0} puede calcularse
restando I_{0} de S_{0} en el dominio de amplitud de señal.
Para los traspasos intracelulares, es útil una estimación para la
máxima magnitud potencial portadora C_{BCCH}(c_{0}) en la
célula servidora c_{0}. Aunque la C_{BCCH}(c_{0}) no
es medida por la MS, puede deducirse de la potencia efectiva de
transmisión PWA(c_{0},f_{0},r_{0}) y de la potencia de
transmisión de BCCH en la célula servidora, ambas conocidas por el
BSC:
C_{BCCH}(c_{0}) = C_{0}\ +\
(PWA(c_{0},f_{BCCH}) -
PWA(c_{0},f_{0},r_{0}))
En resumen, el BSC conoce, para cada MS a la que
sirve (p. ej., para cada MS que está en el área de una BTS que
controla el BSC), la potencia portadora y la interferencia efectiva
en el canal servidor y, además, las máximas magnitudes potenciales
de portadora y la interferencia potencial para cada frecuencia
empleada en las llamadas más potentes, y para cada una de las 8
ranuras temporales de la MS. Las razones C/I están dadas,
simplemente, por C - I, pero el BSC rastrea C e I
independientemente. Estos cálculos de C e I se realizan para cada
MS toda vez que el BSC recibe un informe de medición, es decir,
generalmente, cada 480 ms, y al menos cada 960 ms.
El BSC mantiene un promedio variable de todas
estas estimaciones, a fin de allanar la dispersión estadística. El
tamaño de la ventana promediadora puede ser un parámetro fijo, o
bien estar determinada por las mismas mediciones, o por otros
criterios. Se espera que el tamaño de la ventana promediadora esté
en la gama de entre 2 y 10 informes de medición, según la carga del
tráfico, la velocidad de la MS, el tamaño de la célula, etc.
Las mediciones son informadas por una MS en un
único informe de medición, y se toman en un periodo temporal de 480
ms. El informe de medición llega a la BTS alrededor de 420 ms
después del final del periodo de medición (para una canal de
velocidad máxima). Debido a este retardo, el BSC, de hecho, debe
mantener una historia de los datos de configuración del canal
requeridos para estimar la C/I, es decir, las adjudicaciones de
canal, las potencias de transmisión de BTS y, posiblemente, el uso
de DTX. Los cambios en la configuración de canal ocurren usualmente
durante un periodo de medición. Las estimaciones de C e I se
calculan para cada configuración de canal que tiene lugar durante
un único periodo de medición, y se ponderan con la fracción de
tiempo, dentro de un periodo de medición, para la cual fueron
válidas las distintas configuraciones de canal.
La magnitud exacta del retardo con el cual
llegan los informes de medición en el BSC no puede ser determinada
por el BSC, ya que la solución de Adjudicación de Ranura Temporal
proporciona sólo sincronización entre las BTS en la interfaz aérea,
pero no entre el BSC y las BTS en la interfaz Abis. Esto no es
relevante si los cambios en los datos de configuración de canal no
ocurren demasiado a menudo, es decir, muchas veces por periodo de
medición. Sin embargo, puede obtenerse, efectivamente, una mejor
aproximación que suponer un retardo fijo de, p. ej., 420 ms. La BTS
sabe cuándo tiene lugar un periodo de medición de las MS dentro de
su propio dominio temporal, ya que tiene que ajustar su propio
periodo de medición para mediciones del enlace ascendente, a fin de
que tenga lugar simultáneamente con el periodo de medición del
enlace descendente de la MS, según las especificaciones de GSM. Por
lo tanto, la BTS puede marcar los resultados de medición que envía
al BSC con una indicación del instante en el tiempo en que ha
acabado un periodo de medición. El tiempo puede indicarse por
número de trama, por ejemplo. Tal marca temporal es compatible con
las especificaciones actuales de GSM, dado que el mensaje Abis
"Resultado de Medición" incluye un campo optativo de datos
"información suplementaria" para datos específicos del
operador.
El BSC puede almacenar ahora la historia de los
datos de configuración de canal, con las referencias temporales
internas al BSC vinculadas con el número de trama recibido, junto
con el último informe de medición. El único retardo desconocido que
queda está ahora dado por el retardo sobre la interfaz Abis, que es
corto, comparado con los 480 ms de un periodo de medición.
Los promedios variables para C e I no se ven
afectados por los traspasos, ya que se refieren a una MS específica
y no a un área celular. No hay necesidad de reiniciar el proceso
promediador después de un traspaso. Los traspasos no causan ninguna
latencia adicional al proceso continuo de evaluación de la C/I.
A continuación se describirá cómo se utilizan
las estimaciones precitadas de la razón C/I para la adjudicación
dinámica de canal.
Primero se describe la adjudicación inicial de
canal:
Para la adjudicación inicial de canal, el BSC no
ha recibido aún ningún dato de mediciones desde la MS y, por lo
tanto, no puede evaluar la C/I potencial de ningún canal. La
adjudicación de un canal no BCCH a la MS presumiría un alto riesgo
de generar interferencia alta, bien en la MS en cuestión o bien en
otras MS. Una solución sencilla es adjudicar siempre un canal en la
frecuencia BCCH toda vez que el BSC no sea capaz de estimar
fiablemente la C/I potencial en la MS. En cuanto hayan llegado
suficientes resultados de mediciones desde la MS al BSC como para
estimar fiablemente la C/I potencial en la MS, el BSC debería
ordenar un traspaso a un canal no BCCH (bien en la misma célula, o
bien en otra). Se prefiere, en cualquier caso, tener tráfico en
canales no BCCH, ya que el PC del enlace descendente no está
disponible en la frecuencia BCCH.
Si no está disponible ningún canal BCCH cuando
se necesita, el BSC podría adjudicar un canal no BCCH a pesar del
alto riesgo de interferencia. Este riesgo debería minimizarse
escogiendo el canal con mínima interferencia potencial, determinada
promediando toda la interferencia potencial de todas las MS en la
célula.
También pueden aplicarse los medios
tradicionales para resolver problemas de congestión de acceso, en el
caso de no tener un canal BCCH libre, es decir, la inclusión en
colas, el reintento dirigido, o los traspasos de alta prioridad
para liberar un canal BCCH.
En segundo lugar, se describen los traspasos
basados en C/I:
Se explican los principios para basar las
decisiones de traspaso en criterios de C/I, posibilitados por la
invención. La detección de ciertas condiciones de C/I se describe en
este documento, basándose en promedios variables y umbrales, como
en los algoritmos de traspaso y PC del GSM estándar. Sin embargo, el
procedimiento según la invención no requiere umbrales
convencionales.
La monitorización continua de las estimaciones
de las C/I efectivas y potenciales permite al BSC no sólo detectar
la necesidad de traspasos, sino que, además, también permite evaluar
la distribución general actual de C/I en una célula y en un área de
BSC entera. El objetivo final es dispersar homogéneamente la C/I
efectiva por una célula y, hasta donde lo permitan la cobertura y
las limitaciones de capacidad estricta, sobre un área de BSC. El
BSC utiliza una gama deseada de C/I para lograrlo. Hay distintos
procedimientos para escoger una gama deseada de C/I. Por
ejemplo:
ejemplo:
- 1.
- El operador escoge una gama deseada fija de C/I para la red, o para células individuales, a fin de mantener cierta calidad. El BSC aplica un bloqueo ligero al tráfico, según lo requerido para mantener la C/I deseada. Los abonados pueden clasificarse como grupos de usuarios, tales como, p. ej., clientes empresariales o privados, y la calidad que recibe el usuario depende de eso.
- 2.
- El operador escoge cómo debería depender la gama deseada de C/I de la carga de tráfico local, a fin de equilibrar semiautomáticamente la calidad y la capacidad.
- 3.
- El BSC fija autónomamente la C/I deseada como el promedio actual de la C/I efectiva en la célula o el área del BSC. Esto maximiza la calidad para la carga dada del tráfico actual.
Sin embargo, la capacidad laxa está limitada por
la capacidad estricta, la cual está dada por el número de TRX
instalados para cada célula. Por lo tanto, la capacidad estricta se
traduce en una C/I deseada mínima. La relación entre los traspasos
y el control de potencia se describirá de la siguiente manera: Con
la invención, los procesos de PC y de traspaso interactúan más
estrechamente y el PC trabaja más efectivamente. Monitorizando la
estimación efectiva de C/I, el BSC puede detectar una necesidad de
PC o de un traspaso para cada MS. Si la C/I cruza un umbral
inferior de C/I, esto dispara un aumento en la potencia de
transmisión de la BTS, si es posible, o bien un traspaso. Si la C/I
cruza un umbral superior de C/I, esto indica una MS con una C/I
innecesariamente alta, y dispara una disminución en la potencia de
transmisión de la BTS, si es posible, o un traspaso. Se determina
si la mejor decisión a tomar es un cambio en la potencia de
transmisión de la BTS, o un traspaso, calculando los efectos
potenciales de ambas posibilidades sobre la MS en cuestión, y sobre
otras MS. El BSC lleva a cabo un procedimiento de evaluación para
candidatos al traspaso y para el PC. Con la invención, hay muchos
más posibles candidatos al traspaso de lo normal. Un candidato al
traspaso está definido por la célula candidata, la frecuencia
candidata y la ranura temporal candidata. Cualquier combinación de
éstas puede cambiar en el traspaso. En principio, es posible un
traspaso a cualquier célula vecina para la cual la MS ha informado
un CIEB válido, cualquier frecuencia entre el conjunto entero de
frecuencias no BCCH, y cualquier ranura temporal. Para ahorrar
tiempo de procesamiento del BSC, no todo candidato al traspaso
puede evaluarse con la misma sofisticación, ya que el número total
de candidatos al traspaso puede ser bastante grande. Por ejemplo,
en un sistema con 20 frecuencias no BCCH y 6 células vecinas
informadas, hay 20 x 6 x 8 - 1 = 959 HO candidatos al traspaso por
MS. Por lo tanto, se descartarán inmediatamente grupos enteros de
candidatos al traspaso, basándose en condiciones sencillas de
umbral. Por ejemplo, si la interferencia potencial en una MS para
una combinación específica de frecuencia y de ranura temporal está
por encima de un cierto umbral, no se considerará ningún traspaso
en esta frecuencia y ranura temporal, independientemente de la
célula candidata al traspaso. En términos generales, los candidatos
al traspaso se evalúan según su C/I potencial. Para cada MS y para
cada candidato al traspaso, el BSC puede estimar cómo afectaría una
decisión de traspaso a la C/I efectiva de la MS en cuestión, y a la
C/I efectiva de todas las otras MS bajo el control del BSC. Los
candidatos al traspaso pueden descartarse, o adjudicárseles
prioridades, según lo determinado por este proceso. Más
específicamente, consideremos una MS m_{0}, actualmente servida
por una célula c_{0} en una frecuencia f_{0} y en una ranura
temporal r_{0}, y una célula c_{1} candidata al traspaso, una
frecuencia candidata f_{1} y una ranura temporal candidata
r_{1}. (Observe que esto incluye traspasos intracelulares, ya que
c_{1} puede ser igual a c_{0}). La máxima C/I potencial de esta
MS después del traspaso está dada por la potencia portadora
C_{BCCH}(c_{1}) y la interferencia I(f_{1},
r_{1}). Si se considera que esta máxima C/I potencial está
demasiado baja, p. ej., por debajo de un umbral inferior deseable
de C/I, este candidato al traspaso se descarta. Si se considera que
esta máxima C/I potencial está demasiado alta, p. ej., por encima
de un umbral superior deseado de C/I, se consideran los efectos
potenciales del PC sobre la MS m_{0} después del traspaso, con los
mismos procedimientos descritos anteriormente. Una potencia de
transmisión de BTS candidata, PWR_{HD} (c_{1}, f_{1}) <
PWA(c_{1}, f_{SCCH}) se calcula de forma tal que la C/I
potencial correspondiente (por debajo del máximo) caiga dentro de la
gama deseada de C/I, preferiblemente cerca del umbral superior
deseado de C/I. Esta C/I potencial está dada por la misma
interferencia I(f_{1},r_{1}) y la potencia portadora
candidata C_{HO}(c_{1}) < C_{BCCH}(c_{1})
calculada en este procedimiento.
\newpage
Si la potencia calculada de transmisión de BTS
candidata PWR_{HD}(c_{1},f_{1}) cae por debajo de la
mínima potencia de transmisión permitida de BTS, debe ser reiniciada
con este mínimo. Entonces, la C/I potencial retomada está por
encima del umbral superior deseado de C/I, y el candidato al
traspaso se descarta, o bien se mantiene con prioridad
inferior.
El impacto potencial de este candidato al
traspaso sobre las otras MS (en otras células) es doble. En primer
lugar, la interferencia I(f_{0},r_{0}) en cada MS m que
recibe con fuerza a la célula servidora c_{0}, y que también es
servida por la frecuencia f_{0} y en la ranura temporal simultánea
r_{0}, disminuiría en I_{C}(c_{0},f_{0},r_{0}). Si
la C/I potencial correspondiente de la MS m_{1} potencialmente
afectada está por encima del umbral superior deseado de C/I,
entonces la prioridad del candidato al traspaso disminuye. Cuando
mayor es la potencia de transmisión de la BTS para m, con respecto a
la potencia de transmisión máxima de la BTS servidora, más se
disminuye la prioridad.
El segundo impacto es que la interferencia
I(f_{1}, r_{1}) aumentaría en cada MS m que recibe a la
célula candidata c con fuerza, y que ya está servida por la
frecuencia candidata f_{1} y en la ranura temporal simultánea
r_{1}. La magnitud de este aumento es calculada por el BSC,
teniendo en cuenta la potencia portadora del BCCH según es recibida
por la MS potencialmente afectada y la diferencia
PWR(c_{1},f_{BCCH}) - PWR_{HO}(c_{1},f_{1})
entre la potencia del BCCH y la potencia candidata para la MS
m_{0}. Si una C/I potencial para la MS m, calculada a partir de
esta interferencia potencial y de su potencia portadora efectiva,
está por debajo del umbral superior deseado de C/I, el candidato al
traspaso se mantiene con prioridad más alta. Si la C/I potencial
para la MS m, calculada a partir de la misma interferencia potencial
y su máxima potencia portadora potencial (en su BTS servidora) en
lugar de su potencia portadora efectiva, está por debajo del valor
superior deseado de C/I, el candidato al traspaso se mantiene con
prioridad menor o se descarta. Cuando más tuviese que aumentar la
potencia portadora de la MS m para mantener su C/I potencial por
debajo del umbral superior deseado de C/I, más se rebaja la
prioridad.
Un procedimiento para el control de potencia que
puede utilizarse en el procedimiento según la invención se describe
en lo que sigue:
- Los efectos de un cambio de potencial en la potencia de transmisión en el canal servidor de una MS m_{0} son estimados por el BSC de manera similar a la de la evaluación de candidato al traspaso. Una potencia de transmisión de BTS candidata para un canal servidor de la MS m_{0} se calcula de forma tal que la correspondiente C/I potencial en m_{0} caiga dentro de la gama de la C/I deseada. Si esta potencia de transmisión de la BTS candidata cae fuera de la gama permitida de la célula servidora para la potencia de transmisión de la BTS, no es posible ningún PC.
Una disminución potencial en la potencia de
transmisión de la BTS siempre es beneficiosa. Se considera entonces
el PC con alta prioridad. En caso de un aumento potencial en la
potencia de transmisión de la BTS, se estima la interferencia
adicional a las otras MS, según lo expuesto para los traspasos. La
prioridad para el PC se disminuye si no se satisface el valor
deseado de C/I para las MS afectadas. Según la prioridad resultante
para el PC y la prioridad de traspaso para el candidato al traspaso
con la más alta prioridad, el BSC decide si es mejor para la
evaluación general de C/I realizar un cambio en la potencia de
transmisión de la BTS o un traspaso.
El traspaso que considera el valor de C/I se
describe a continuación:
El BSC selecciona el destinatario del traspaso
entre los candidatos al traspaso, según las prioridades establecidas
en el procedimiento de evaluación del candidato al traspaso. Dado
que estas prioridades se basaron en los efectos potenciales de un
traspaso sobre la C/I de las MS afectadas, esta selección de
candidato al traspaso homogeneizará la distribución general de la
C/I. El BSC ordena un traspaso sincronizado según los procedimientos
estándar del GSM.
El BSC escoge la potencia inicial de transmisión
de la BTS en el nuevo canal como la potencia de transmisión de la
BTS candidata calculada anteriormente.
El BSC puede incluso escoger la más baja
potencia inicial de transmisión posible de la MS en el nuevo canal.
Esta potencia inicial de transmisión de la MS en el nuevo canal está
dada, aproximadamente, por la potencia de transmisión de la MS en
el viejo canal, modificada por la diferencia en la potencia de
transmisión de la BTS entre el nuevo y el viejo canal. Podría ser
necesario un margen de seguridad si la relación entre las
características de transmisión del enlace ascendente y el enlace
descendente es distinta entre la vieja y la nueva BTS servidora.
Por ejemplo, la nueva BTS servidora podría afianzar la ganancia de
diversidad de la antena receptora. Si cualquier otra MS requiere
una mayor potencia de transmisión en su canal servidor, como efecto
del traspaso y según lo determinado durante la evaluación del
candidato al traspaso, el BSC emite un correspondiente comando de
PC. Después de que se ha ejecutado con éxito un traspaso
intercelular, una MS recibe una nueva lista de vecinos; también
puede enviarse una nueva lista de vecinos después de traspasos
intracelulares. Preferiblemente, esta lista de vecinos no es la
lista universal de células vecinas que se transmite por el BCCH
para procedimientos de modalidad ociosa, sino una lista dedicada de
células vecinas, basada en el entorno local de cada MS. En
traspasos intracelulares, el BSC envía a la MS, según se requiera,
una lista dedicada de células vecinas que se basa en las distintas
características que ha determinado para la MS. Tales características
son estimaciones de C e I para células vecinas específicas, la
ubicación de la MS, la velocidad de la MS, la tasa de cambio de la
velocidad de la MS, la carga de tráfico local, o las relaciones de
capas, o cualquier combinación de las
mismas.
mismas.
Básicamente, lo anteriormente dicho con respecto
a transmitir listas dedicadas de vecinos significa transmitir una
macrolista de vecinos para una MS que se mueve velozmente, y una
microlista de vecinos para una MS que se mueve lentamente. Las
listas específicas de vecinos se envían según las condiciones
específicas de red, tal como en casos de caída potencial de
llamadas debido a una rápida caída del campo.
Los traspasos entre BSC se tratan como en los
sistemas actuales de GSM. Los traspasos basados en C/I prevalecen
sobre los traspasos actuales intra-BSC, debido a la
distribución asignada de potencia, la baja calidad del enlace
descendente, y la baja PC del enlace descendente. El Control de
Potencia basado en la PC del enlace descendente y las gamas
deseadas de calidad no se necesita más. Aunque los traspasos basados
en la C/I del enlace descendente también deberían reunir la mayoría
de las condiciones de traspaso en el enlace ascendente, se mantiene
la necesidad de criterios de traspaso del enlace ascendente, para
enfrentar las problemáticas condiciones de propagación de radio del
enlace ascendente, que no se manifiestan en la evaluación de la C/I
del enlace descendente. El PC del enlace ascendente se mantiene sin
cambios.
Con los traspasos basados en la C/I, el BSC
minimiza la red desde el punto de vista de la interferencia, lo que
también maximiza la capacidad laxa. Hay un equilibrio entre la
capacidad laxa y la calidad, que es controlado por el valor deseado
de C/I. Un mayor valor deseado de C/I lleva a una mayor calidad,
pero también a una capacidad reducida, y viceversa. Los traspasos
de tráfico se llevan a cabo para abordar la carga de tráfico local
según el valor deseado de la C/I, que, a su vez, puede reevaluarse
según la carga de tráfico local.
A continuación se trata el número de células
vecinas basándose en una implementación ejemplar:
- En consecuencia, en una realización preferida, cada estimación de C/I sólo toma en cuenta la interferencia desde las 6 células vecinas más potentes. El BSC escoge la lista de vecinas para hacer el mejor uso de las 6 vecinas más potentes.
- Si hay, en efecto, más de 6 células vecinas significativas, también es bastante probable que el orden relativo cambie con el tiempo. Por ejemplo, células distintas de potencia similar podrían mencionarse como la 6ª célula vecina más potente en distintos momentos. De esta manera, el BSC puede determinar la interferencia en una MS que llega desde más de 6 células vecinas, pero con menos estadísticas que para células continuamente mencionadas entre las 6 más potentes.
- Actualmente, se está estandarizando la Adjudicación de Frecuencia Asistida por Móvil (MAFA). Permitirá suspender temporalmente las mediciones de células de la lista de células vecinas, y medir la PC, en cambio, en otras frecuencias, aunque la mención del CIEB no se requiere aquí. Esto también permite la especificación de vecinas sólo a fin de las estimaciones de C/I, mientras que todas las células candidatas a traspaso deben estar presentes en la lista estándar de vecinas del GSM.
- La característica de las listas de vecinas dedicadas crea una solución ínterin para la MAFA, sin requerir ninguna modificación de la MS.
Sólo se considera la C/I del enlace descendente.
Las mediciones del enlace ascendente, ciertamente, también pueden
evaluarse para las consideraciones de la C/I. En general, la
evaluación exhaustiva de la C/I, según se presenta aquí, debería
ser suficiente para lograr una razonable gestión de la
interferencia, también en la dirección enlace arriba.
No obstante, al menos algunos de los procesos
usuales para tratar el enlace ascendente se requieren para tratar
con problemas especiales, que se manifiestan sólo en la dirección
enlace arriba. Como ya se ha expuesto, la adición correcta de las
contribuciones a la interferencia no es inmediata y, análogamente,
los efectos del PC, DTX, etc., sólo pueden calcularse
aproximadamente.
La inexactitud de las estimaciones de potencia
portadora e interferencia potencial, que provienen de la
interferencia inter-BCCH despreciada, puede
reducirse aumentando el factor de reutilización del BCCH.
El empleo de más frecuencias para el BCCH, y
menos para las transmisiones no BCCH podría traducirse en una mayor
capacidad o calidad general, si esto aumenta significativamente la
exactitud de las estimaciones de C/I.
Aunque el procedimiento para lograr la
sincronización es tolerante a fallos, siempre hay una posibilidad de
que la adjudicación de ranuras temporales pudiera perderse
temporalmente. En este caso, la interferencia que sale y que llega
de la célula no sincronizada no puede evaluarse. Esto es similar al
caso de la adjudicación inicial de canal, y debería tratarse de
forma similar, p. ej., los canales BCCH deberían, preferiblemente,
adjudicarse primero, hasta que se recupera la sincronización.
El procedimiento según la invención puede, en
teoría, aplicarse no sólo a un BSC, sino a la red entera. Sin
embargo, en la práctica, dado que la especificación actual del GSM
no permite la comunicación directa entre los BSC, la realización de
la invención es factible sólo dentro del área de un único BSC. Lo
mismo vale también para la sincronización. Sin embargo, por
supuesto, el procedimiento puede implementarse en cada área de BSC,
cubriendo así la red móvil entera.
En el futuro, esta limitación podría superarse
con la ayuda de una nueva interconexión basada en IP de cualquier
subsistema de estación base (BSS) en desarrollo. Sin embargo, el
intercambio continuo de los datos de configuración de canal entre
los BSC, según se requiere para el cálculo de las estimaciones de la
C/I efectiva y potencial, requiere alta capacidad de tiempo real,
que podría no estar disponible.
En otro caso, el empleo del procedimiento para
la red entera haría necesaria la planificación de frecuencia en los
límites del BSC. Además, alguna coordinación entre los BSC puede
delegarse al sistema de gestión de la red (NMS). Por ejemplo, el
NMS puede reunir estadísticas de C/I de distintos BSC para evaluar
las distribuciones de la C/I por toda la red, y escoger valores
deseados de C/I para cada BSC, o para cada célula.
Las estaciones base (BTS) que no brindan soporte
a la invención no deben necesariamente retirarse de la red. Las BTS
que no permiten adjudicar una frecuencia para cada ranura temporal
aún podrían utilizarse de forma limitada, mientras las frecuencias
puedan readjudicarse a transmisiones no BCCH en cualquier momento y
no requieran llevar temporalmente la BTS fuera de línea. La
determinación de la C/I aún sería posible de la misma manera, pero
la información de interferencia lejana estaría disponible para
muchas menos frecuencias, ya que cada frecuencia de BCCH medida
sólo se refiere a unas pocas otras frecuencias, dadas por el número
de los TRX. La elección entre los candidatos al traspaso se
estrecharía considerablemente, ya que las frecuencias pueden
readjudicarse a los TRX sólo si hay a lo sumo un canal adjudicado en
un TRX.
La adjudicación de canal comprende la
adjudicación de un canal de radio a la conexión entre el transceptor
fijo y la estación de radio, y el canal de radio está definido por
una ranura temporal y, en un sistema FDMA (Acceso Múltiple por
División de Frecuencia) el canal de radio está definido por una
frecuencia portadora.
En otra realización, la invención proporciona un
procedimiento para procesar todas las mediciones de potencia de
campo informadas por la estación móvil (MS), además de estimar las
razones de potencia entre portadora e interferencia (C/I) en cada
MS. Esto se logra teniendo en cuenta la información en el BSC de las
diferencias en tiempo y potencia de transmisión entre las
transmisiones de BTS. Las estimaciones de C/I comprenden la C/I
efectiva que afecta a cada MS, y la C/I potencial que afectaría a
cada MS si una adjudicación de canal específica se llevara a cabo
en una BTS específica a una MS específica, es decir, la asignación
de una frecuencia específica y de una ranura temporal específica.
Estas estimaciones de C/I se utilizan para controlar el proceso de
traspaso y control de potencia, es decir, para determinar cuándo una
MS específica se traspasa por un canal específico en qué BTS, y
para escoger la mínima potencia de transmisión posible de BTS para
cada MS.
Las frecuencias no se adjudican con respecto a
cada TRX, sino con respecto a un TRX y a una ranura temporal
(excepto para el BCCH). Además, las frecuencias adjudicadas
permanecen sin cambios entre trama y trama, es decir, no tiene
lugar ningún salto de frecuencia. Debido a que no hay ninguna
adjudicación fija de frecuencias a células, y debido a que los
traspasos están sincronizados, los traspasos intra- e intercelulares
se asemejan mucho, y la adjudicación de canales resulta
verdaderamente dinámica, basada sólo en la evaluación de la C/I y en
la carga de tráfico actual.
Estas características optimizan las ventajas de
capacidad, posibilitadas por la alineación de ranuras temporales,
ya que hacen posible una reutilización de frecuencias mucho más
estrecha de lo que es posible con las soluciones de capacidad
actuales. Según la específica configuración de red, es posible una
reutilización efectiva de entre 3 y 3,5. Los traspasos se realizan
toda vez que se requiere para allanar el nivel de C/I para la red.
Este proceso de dispersión está limitado por el número de TRX
instalados en cada BTS. Esto se acerca bastante al objetivo final
de la planificación de frecuencia y la adjudicación de canales, que
es mantener la C/I homogéneamente distribuida entre todas las
MS.
La Fig. 6 muestra una posible implementación del
controlador BSC de estación base según la invención. El BSC
comprende medios 20 para calcular (CALC) una estimación de la señal
a interferencia, y medios (ALLOC) 21 para realizar la adjudicación
de canales. En la práctica, estas funciones de cálculo (CALC) y
adjudicación (ALLOC) pueden implementarse como software almacenado
en una memoria (MEM) 22, y que realiza el procedimiento según la
invención, y un microprocesador que controla la función del BSC y
ejecuta programas en la memoria 22. El medio (ALLOC) para adjudicar
canales controla las señales a las BTS y a los MSC (Centros de
Conmutación de Móviles) que, por ejemplo, van a las BTS mediante un
multiplexor (MX) 23.
Se entiende que la invención no se restringe a
lo anteriormente descrito y a las realizaciones ilustradas
ejemplares de la misma, y que pueden hacerse modificaciones dentro
del ámbito de las siguientes reivindicaciones y del conocimiento de
la persona versada en la técnica.
Claims (22)
1. Un procedimiento para la adjudicación de
canales de radio basado en al menos un criterio de señal a
interferencia en una red de telecomunicación que comprende al menos
un transceptor fijo (BTS), estando dicho transceptor, o
transceptores, fijo(s) configurado(s) para mantener
conexiones con estaciones móviles (MS) de radio,
caracterizado porque el procedimiento comprende las etapas
de calcular las primeras estimaciones de señal a interferencia para
al menos dos estaciones móviles de radio conectadas con la red,
comprendiendo las al menos dos estaciones móviles de radio una
primera estación móvil (MS, Móvil) de radio conectada con la red por
un primer canal y al menos una segunda estación móvil (otra MS) de
radio, calcular una segunda estimación de la señal a interferencia
para la primera estación móvil de radio, estimando la segunda
estimación de la señal a interferencia la interferencia potencial
si la primera estación móvil de radio fuese servida por un segundo
canal, calcular una tercera estimación de la señal a interferencia
para la(s) segunda(s) estación(es)
móvil(es) de radio, estimando la tercera estimación de la
señal a interferencia la interferencia potencial si la primera
estación móvil de radio fuese servida por el segundo canal,
comparar las estimaciones segunda y tercera de la señal a
interferencia con el criterio, o criterios, de señal a
interferencia, y efectuar la adjudicación de canal para la primera
estación móvil (MS, Móvil) de radio basándose en los resultados de
la etapa de comparación.
2. Un procedimiento según la reivindicación 1,
en el cual la etapa de calcular la primera estimación de señal a
interferencia comprende calcular la primera estimación de señal a
interferencia para todas las estaciones móviles conectadas con la
red.
3. Un procedimiento según la reivindicación 1 o
2, en el cual la etapa de calcular la estimación primera, segunda
y/o tercera de la señal a interferencia comprende hacer una medición
en la estación (MS) de radio.
4. Un procedimiento según la reivindicación 3,
en el cual la etapa de calcular la estimación primera, segunda y/o
tercera de la señal a interferencia se basa en:
medir un nivel de potencia recibida en la
estación (MS) de radio por un canal para el cual se conoce el nivel
de potencia de transmisión, e
información del nivel de potencia de cualquier
canal de radio transmitido por el mismo transceptor (BTS) fijo.
5. Un procedimiento según la reivindicación 4,
en el cual las etapas de calcular la estimación de la señal a
interferencia se llevan a cabo para cada posible canal de radio
entre la estación (MS) de radio y el transceptor (BTS) fijo para el
cual la estación de radio ha informado una medición.
6. Un procedimiento según cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, en el cual dicha red de
telecomunicaciones es una red de telecomunicación móvil que
comprende una pluralidad de estaciones móviles (MS), una pluralidad
de estaciones base (BTS) y al menos un controlador (BSC) de estación
base, que controla a una pluralidad de estaciones base, y el
procedimiento comprende llevar a cabo la etapa de cálculo en el
controlador (BSC) de estación base.
7. Un procedimiento según cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, en el cual la adjudicación de canal
comprende adjudicar un nivel de potencia de transmisión a la
conexión entre el transceptor fijo (BTS) y la estación (MS) de
radio.
8. Un procedimiento según cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, en el cual la adjudicación de canal
comprende adjudicar un canal de radio a la conexión entre el
transceptor fijo (BTS) y la estación (MS) de radio.
9. Un procedimiento según la reivindicación 8,
que comprende utilizar el acceso múltiple por división del tiempo
en las transmisiones entre el transceptor fijo (BTS) y la estación
(MS) de radio, y que define el canal de radio por una ranura
temporal.
10. Un procedimiento según la reivindicación 8,
que comprende utilizar el acceso múltiple por división de
frecuencia en las transmisiones entre el transceptor fijo (BTS) y la
estación (MS) de radio, y que define el canal de radio por una
frecuencia de portadora.
11. Un procedimiento según cualquiera de las
reivindicaciones precedentes 8-10, en el cual,
durante una conexión de radio activa, el procedimiento de
adjudicación causa que la conexión se traspase del primer canal al
segundo canal.
12. Un procedimiento según la reivindicación 11,
en el cual el primer canal es un canal de radio entre una primera
estación base (BTS) y la estación (MS) de radio, y el segundo canal
es un canal de radio entre una segunda estación base (BTS) y la
estación (MS) de radio.
13. Un procedimiento según la reivindicación 11,
en el cual ambos canales, primero y segundo, son canales de radio
entre la estación base (BTS) y la estación (MS) de radio.
14. Un procedimiento según la reivindicación 11,
que comprende conformar una medición de la distribución de la señal
a interferencia sobre una pluralidad de estaciones (BTS) de radio y
utilizar dicha medición como dicho criterio.
15. Un procedimiento según la reivindicación 14,
que comprende fijar una gama deseada para dicha medición.
16. Un procedimiento según la reivindicación 15,
que comprende considerar una situación de la carga de tráfico en la
red al fijar dicha gama deseada.
17. Un procedimiento según cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, que comprende adicionalmente enviar
una lista de células vecinas a las estaciones móviles (MS) de radio,
indicando dicha lista las frecuencias en las que la estación de
radio realizará mediciones, y seleccionar las frecuencias de la
lista basándose en al menos una condición específica de la estación
móvil (MS) de radio.
18. Un procedimiento según la reivindicación 17,
en el cual dicha condición específica comprende la velocidad a la
cual se mueve la estación móvil (MS) de radio.
19. Un procedimiento según la reivindicación 17,
en el cual la red comprende al menos dos capas de red solapadas,
teniendo cada capa distintas gamas de potencia de transmisión de
estación base, y dicha condición particular comprende la capa de
red actual.
20. Un procedimiento según la reivindicación 17,
en el cual dicha condición particular comprende la ubicación actual
de la estación de radio.
21. Una red de comunicaciones móviles que
comprende
un número de estaciones base (BTS 1, 2, 3)
siendo cada estación base (BTS 1, 2, 3) capaz de transmitir señales
de radio a, y recibir señales de radio de, el área de una célula
asociada (4, 5, 6) para la comunicación con una estación móvil (MS
9) en la célula asociada, y al menos un controlador (BSC 7) de
estación base, con el cual están conectadas un cierto número de
dichas estaciones base, caracterizada porque la red comprende
medios de cálculo para calcular las primeras estimaciones de la
señal a interferencia para al menos dos estaciones móviles de radio
conectadas con la red, comprendiendo las al menos dos estaciones
móviles de radio una primera estación móvil (MS, Móvil) de radio
conectada con la red por un primer canal y al menos una segunda
estación (otra MS) móvil de radio medios de cálculo para calcular
una segunda estimación de la señal a interferencia para la primera
estación móvil de radio, estimando la segunda estimación de la señal
a interferencia la interferencia potencial si la primera estación
móvil de radio fuese servida por un segundo canal, medios de cálculo
para calcular una tercera estimación de la señal a interferencia
para al menos una segunda estación móvil de radio, estimando la
tercera estimación de la señal a interferencia la interferencia
potencial si la primera estación móvil de radio fuese servida por
el segundo canal, medios de comparación para comparar las
estimaciones segunda y tercera de la señal a interferencia con el
criterio, o criterios, de la señal a interferencia, y medios de
adjudicación de canal para llevar a cabo la adjudicación de canal
para la primera estación móvil (MS, Móvil) de radio basándose en la
salida de los medios de comparación.
22. Un controlador de estación base para
supervisar un cierto número de estaciones base (BTS) conectadas con
el controlador de estación base y para supervisar la comunicación
con las estaciones móviles que están conectadas con una de las
estaciones base por una conexión de radio, caracterizado
porque el controlador de estación base comprende medios de cálculo
para calcular las primeras estimaciones de la señal a interferencia
para al menos dos estaciones móviles de radio conectadas con la
red, comprendiendo dicha(s) estación(es)
móvil(es) una primera estación móvil (MS, Móvil) de radio
conectada con la red por un primer canal y al menos una segunda
estación (otra MS) móvil de radio, medios de cálculo para calcular
una segunda estimación de la señal a interferencia para la primera
estación móvil de radio, estimando la segunda estimación de la señal
a interferencia la interferencia potencial si la primera estación
móvil de radio fuese servida por un segundo canal, medios de cálculo
para calcular una tercera estimación de la señal a interferencia
para la(s) segunda(s) estación(es)
móvil(es) de radio, estimando la tercera estimación de la
señal a interferencia la interferencia potencial si la primera
estación móvil de radio fuese servida por el segundo canal, medios
de comparación para comparar las estimaciones segunda y tercera de
la señal a interferencia con al menos un criterio de señal a
interferencia, y medios de adjudicación de canal para llevar a cabo
la adjudicación de canal para la primera estación móvil (MS, Móvil)
de radio basándose en la salida de los medios de comparación.
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