METODO Y SISTEMA PARA ASIGNAR DINAMICAMENTE PORTADORAS EN UNA RED MIMO UTILIZANDO S-CPIH.

Método y sistema para asignar dinámicamente portadoras en una red MIMO utilizando S-CPICH.

Un método y un sistema para asignar dinámicamente portadoras a terminales en un escenario de red WCDMA, con al menos una de las portadoras utilizando MIMO con P-CPICH y S-CPICH o STTD. El método propone una política para distribuir terminales en la red teniendo en cuenta la interferencia derivada de S-CPICH y de la transmisión MIMO, para exponer a interferencia los terminales solo cuando sus rendimientos no se vean afectados significativamente. Así, se necesita un criterio para determinar si un terminal dado es vulnerable a la interferencia provocada por una portadora utilizando S-CPICH o STTD en función de ciertos parámetros, por ejemplo un servicio solicitado o las condiciones de radio en un momento dado. Por consiguiente, el método propuesto incluye una etapa en la que se evalúa tal criterio antes de asignar tráfico a portadoras candidatas. La invención también se refiere a un sistema que implementa este método en una red WCDMA.

Método y sistema para asignar dinámicamente portadoras en una red MIMO utilizando S-CPICH.

Campo de la invención

La presente invención pertenece al campo de las telecomunicaciones móviles. Más en concreto, trata de sistemas UMTS que soportan el protocolo HSDPA y técnicas MIMO.

Antecedentes de la invención

HSDPA es un servicio de datos basado en paquetes, en los sistemas W-CDMA de tercera generación, que proporciona transmisión de datos a alta velocidad (hasta 8-10 Mbps en un ancho de banda de 5 MHz en la Versión 6 de 3GPP) en CDMA, para soportar servicios multimedia. Este sistema es una evolución de los sistemas WCDMA Versión 99.

Es sabido que la tecnología MIMO juega un papel importante en la evolución del HSDPA, sobre todo debido a que ofrece incrementos significativos en las velocidades de transmisión de datos de enlace descendente (hasta 28 Mbps en la capa física) . Esto se especifica en el proyecto de asociación de tercera generación (3GPP, 3rd Generation Partnership Project) y es parte del estándar móvil 3G. En resumen, la tecnología MIMO está basada en el uso de varias antenas tanto en el transmisor con el receptor, para mejorar el rendimiento de la comunicación, y en técnicas de diversidad que dividen la información en dos flujos de bits a transmitir y recibir por diferentes antenas de nodos B y UEs.

Usualmente MIMO permite dos flujos de datos paralelos a la misma potencia de transmisión (TX) , que se transmiten simultáneamente en el enlace descendente (DL) . Así, esto requiere dos amplificadores de potencia (PAs) que transmiten en dos canales independientes, y la disponibilidad de un piloto de diversidad. Por lo tanto, cada canal ha de tener su propio piloto asociado para permitir la estimación de canal y para un control de potencia apropiado.

Una vez que MIMO está activado en el sistema, un uso eficiente de recursos de radio requiere que los PAs utilicen la misma cantidad de potencia incluso cuando hay presente tráfico no MIMO. Por esta razón, la introducción de MIMO ha estado siempre asociada y acoplada con la activación de técnicas de diversidad TX, a saber TSTD y STTD y/o CLTD, a ser aplicadas y utilizadas para todos los canales transmitidos en una célula, es decir a ser utilizadas transmitiendo datos a terminales existentes de Versión 99 y del legado de HSDPA. Tales técnicas garantizan que los PAs están igualados.

Entre las mencionadas técnicas de diversidad, MIMO se planeó en particular para ser introducida con el uso de STTD para el funcionamiento sin interrupciones de todos los servicios heredados. STTD utiliza STBC (space-time block code, código de bloques espacio-temporal) para explotar la redundancia en las múltiples versiones transmitidas de la señal, es decir las dos antenas transmiten la misma información pero cada una utiliza un esquema de codificación diferente. Esto es un requisito obligatorio y del que por lo tanto se asume que está soportado por todos los terminales.

Hay otros posibles enfoques para garantizar el equilibrio de potencia. Una forma es el mapeo de antena virtual (VAM, Virtual Antenna Mapping) , que selecciona de forma adaptativa el número de antenas desde las que transmitir, así como el mejor subconjunto de antenas para el modo de transmisión seleccionado. VAM mejora el equilibrio de potencia respecto de los dos PAs en la región de baja SNR (signal to noise ratio, relación señal-ruido) . Este concepto se especifica en el MIMO UTRA Extensión 25 876, versión 1.80.

Otra alternativa puede conseguirse mediante un equilibrio de carga entre portadoras, un pseudo-equilibrio mediante una administración de tráfico ad hoc. Puede utilizarse una portadora adicional (teniendo disponible una portadora en el primer PA, y una segunda portadora en un segundo PA) emparejada con un equilibrio de carga entre portadoras.

MIMO transmite en 2 PAs, y por lo tanto necesita canales piloto para habilitar al UE para realizar la estimación de canal. En el caso de STTD, el CPICH primario y el CPICH primario de diversidad son transmitidos respectivamente por cada PA. MIMO con mapeo de antena virtual no necesita CPICH primario de diversidad pero utiliza el S-CPICH (Secondar y Common Pilot Channel, canal piloto común secundario) para que el HSDPA realice la asignación de canal en la segunda transmisión. Este concepto se describe en el estándar 3GPP Versión 7 para la implementación MIMO en WCDMA.

Resumiendo, la transmisión MIMO necesita el uso de dos PAs y la disponibilidad de 2 pilotos diferentes (uno por cada PA) , lo que puede proporcionarse mediante el uso bien de un CPICH de diversidad (con modo de transmisión STTD) o con un S-CPICH (con mapeo de antena virtual) .

Es necesario que las características anteriores se soporten en terminales con MIMO habilitado, así como en la red. Por otra parte, también es importante de los terminales MIMO coexistan con otros terminales tales como los de la Versión 99 y terminales HSDPA. Por consiguiente, se requiere compatibilidad hacia atrás.

Frente a lo esperado, las primeras medidas de experimentos realizados han mostrado la incompatibilidad de ciertos terminales. El problema se produce en relación con la activación de STTD, que disminuye significativamente, tanto en condiciones de radio buenas como medias, el rendimiento de algunas categorías de terminales HSDPA existentes en el mercado. Dependiendo del dispositivo y de las condiciones de radio, se ha encontrado que el STTD degrada el rendimiento de datos para dispositivos datos HSPA heredados, hasta en un 40%.

En concreto, se ha observado que casi todos los terminales HSPA heredados con receptor de tipo 2/3 deshabilitan el ecualizador cuando se emplea STTD. Aparentemente, se trata de un compromiso en la fase de diseño para ahorrar potencia de procesamiento. Este problema ha sido ignorado hasta la fecha puesto que STTD no había sido utilizado anteriormente.

El 3GPP clasifica terminales móviles HSDPA en diferentes categorías, de acuerdo con su capacidad de transmisión de datos. Esto se ilustra en una tabla.

El problema está relacionado con el hecho de que los UEs de categorías 7 y 8 utilizan un receptor de tipo 2 (única antena Rx y ecualizador) o de tipo 3 (doble antena de Rx y ecualizador) con el objeto de incrementar la velocidad máxima del DL en buenas condiciones de radio, pero la utilización de STTD provoca que estos receptores de tipo 2 o de tipo 3 en el UE funcionen como los del tipo 0 o 1 (es decir, receptor rake o antena Rx doble sin ecualizador) , por tanto con menor velocidad máxima asociada.

Como se ha mencionado antes, debido a que el impacto de STTD puede ser significativo como alternativa es posible el uso de un CPICH secundario (S-CPICH) en lugar de STTD. Con S-CPICH se puede proporcionar diversidad a transmisiones MIMO. A este respecto, la transmisión MIMO sobre S-CPICH tiene el efecto ventajoso de no desconectar el ecualizador del UE. Sin embargo, al mismo tiempo es problemática debido a que provoca una nueva interferencia no ortogonal en el sistema. Esta interferencia puede ser tolerable o no, dependiendo a su vez de ciertas circunstancias. Esta importante cuestión se discute después en mayor detalle.

En relación con el hecho de que las caracterizaciones de funcionamiento están en curso y pueden ser diferentes para cada terminal, es por lo tanto deseable que el sistema sea adaptable. Por lo tanto, una solución a este problema requiere tratar con la determinación de qué tipos de tráfico y terminal, y en qué momento de una llamada, hay que ir a la portadora en la que se utiliza el S-CPICH. Además, debería soportar traspasos seguros entre frecuencias (IF HO, inter-frequency handovers) .

Glosario

Es bien conocido el uso frecuente que se hace de abreviaturas y acrónimos en el campo de la telefonía móvil. A continuación se proporciona una lista de acrónimos/términos utilizados a lo largo de la presente especificación:

1. Método para asignar dinámicamente portadoras a terminales móviles en una red de telecomunicaciones, con al menos una de las portadoras utilizando MIMO con técnicas de transmisión de diversidad, que comprende las etapas de:

- evaluar condiciones de radio de la red del terminal móvil;

- proveer de una medida de la carga de las portadoras en la red de telecomunicaciones;

- obtener información del tipo de terminal móvil;

- identificar si el servicio solicitado por el terminal móvil es servicio PS;

- determinar si se permite o no al terminal móvil ser asignado a la portadora que utiliza MIMO con diversi

dad en dependencia de las condiciones de radio, la carga y las características del terminal, -asignar la portadora al terminal móvil.

2. Método según la reivindicación 1, caracterizado porque la técnica de transmisión de diversidad es S-CPICH y porque se considera la vulnerabilidad del terminal móvil a interferencias provocadas por S-CPICH.

3. Método según la reivindicación 1, caracterizado porque la técnica de transmisión de diversidad es STTD y porque se considera la degradación del rendimiento terminal móvil asociado con STTD.

4. Método según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque la información del tipo de terminal móvil incluye la capacidad de HO entre frecuencias, para permitir al terminal móvil ser asignado a una portadora diferente durante una llamada.

5. Método según una cualquiera de las reivindicaciones1a4, caracterizado porque las condiciones de red son evaluadas por medio de al menos uno de los siguientes parámetros: -CQI; -Ec/N0;

- RSCP; y combinaciones de éstos.

6. Método según una cualquiera de las reivindicaciones1a5, enelque las condiciones de redes son evaluadas en el establecimiento de llamada y periódicamente durante la llamada.

7. Método según una cualquiera de las reivindicaciones1a6, enelque la información del tipo de UE incluye al menos uno de los siguientes parámetros: IMEI, servicio solicitado, capacidad de HSDPA, categoría de HSDPA, versión 3GPP y suministros de potencia externa.

8. Método según una cualquiera de las reivindicaciones1a7, enelque se implementa una función para evaluar la vulnerabilidad del UE, mediante comparar información obtenida como entradas procedentes de etapas previas, con una tabla que tiene una salida predefinida para cada posible combinación de entradas.

9. Método según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en el que la carga de los PAs se equilibra por medio de la función VAM, con el objeto de distribuir potencia a través de las portadoras.

10. Método según una cualquiera de las reivindicaciones1a9, enelque la carga de los PAsse equilibra mediante una función inteligente RRM.

11. Sistema para asignar dinámicamente portadoras a terminales móviles en una red de telecomunicaciones con al menos una portadora utilizando MIMO con una técnica de diversidad, caracterizado porque comprende: -medios para evaluar condiciones de la red de radio de los terminales móviles; -una unidad de interfaz para obtener información del tipo de un terminal móvil;

- medios para identificar un servicio solicitado por el terminal móvil; -medios para medir la carga de las portadoras;

- una base de datos para almacenar información a partir de los elementos anteriores como entradas;

- un módulo en un RNC configurado para seleccionar y asignar una portadora candidata para un terminal móvil a través de comparar la mencionada base de datos con un criterio preestablecido.

12. Sistema según la reivindicación 11, caracterizado porque la técnica de diversidad usada es S-CPICH y la unidad de interfaz incluye información acerca de la vulnerabilidad del terminal móvil a interferencias provocadas por S-CPICH.

13. Sistema según la reivindicación 11, caracterizado porque la técnica de diversidad usada es STTD y la unidad de interfaz incluye información acerca de la vulnerabilidad del terminal móvil a la degradación del rendimiento asociado con STTD.

14. Sistema según una cualquiera de las reivindicaciones 11 a 13, en el que el criterio se almacena en una base de datos que comprende la siguiente información como entradas; -solicitud de servicio; -soporte MIMO del terminal móvil; -categoría HSPA del terminal móvil; -versión 3GPP del terminal móvil; -condiciones de radio;

- tarjeta de datos o microteléfono para su utilización por el RNC.