MÉTODO PARA MINIMIZAR LA INTERFERENCIA INTERCELULAR EN UNA IMPLEMENTACIÓN DE LTE.

Un método para minimizar la interferencia intercelular en una implementación de LTE.

En el método de la invención, un dispositivo de usuario detecta interferencias de al menos un único interferente dominante de una estación base vecina, estando dotado dicho dispositivo de usuario de al menos dos antenas y estando conectado dicho dispositivo de usuario a una estación base principal, y está caracterizado porque comprende la realización del siguiente mecanismo:

- introducir un patrón de espacios de transmisión para determinados elementos de recurso en la función de mapeo de elementos de recurso para los símbolos complejos de PDSCH desconectando la transmisión de dicha estación base principal para dichos determinados elementos de recurso;

- calcular, dicho dispositivo de usuario, características de canal de dicho único interferente dominante por medio de dichos determinados elementos de recurso; y

- emplear dicho cálculo para cancelar al menos parcialmente dicho único interferente dominante.

Método para minimizar la interferencia intercelular en una implementación de LTE

Campo de la técnica La presente invención se refiere, en general, a un método para minimizar la interferencia intercelular en una implementación de LTE, en el que un dispositivo de usuario detecta interferencias de al menos un único interferente dominante de una estación base vecina, estando dotado dicho dispositivo de usuario de al menos dos antenas y estando conectado dicho dispositivo de usuario a una estación base principal, y más particularmente a un método que comprende introducir un patrón de espacios de transmisión para determinados elementos de recurso en la función de mapeo de elementos de recurso para los símbolos complejos de PDSCH desconectando la transmisión de dicha estación base principal para dichos determinados elementos de recurso, calcular características de canal de dicho único interferente dominante por medio de dichos determinados elementos de recurso y emplear dicho cálculo para cancelar al menos parcialmente dicho único interferente dominante.

Estado de la técnica anterior

La evolución a largo plazo (LTE) es la siguiente etapa en sistemas 3G celulares, que representa básicamente una evolución de las normas de comunicaciones móviles reales, tales como UMTS y GSM [2]. Se trata de una norma 3GPP que proporciona rendimientos globales de hasta 50 Mbps en enlace ascendente y de hasta 100 Mbps en enlace descendente. Usa un ancho de banda ajustable a escala desde 1, 25 hasta 20 MHz para satisfacer las necesidades de operadores de redes que tienen diferentes asignaciones de ancho de banda. También se espera que la LTE mejore su eficacia espectral en redes, permitiendo que las empresas de telecomunicaciones proporcionen más servicios de datos y voz sobre un ancho de banda dado.

La LTE-Avanzada (LTE-A) , una evolución de LTE, está normalizándose en LTE Release 10 y en adelante. Su objetivo es cumplir los requisitos de IMT-Avanzada, cuyas capacidades van más allá de las de IMT-2000 e incluye tasas de transmisión de datos pico mejoradas para soportar servicios y aplicaciones avanzados (100 Mbps para una movilidad alta, y 1 Gbps para una movilidad baja) [5].

El acceso múltiple por división de frecuencia ortogonal (OFDMA) se especifica como el esquema de acceso múltiple de enlace descendente en LTE y LTE-A de 3GPP, que divide el ancho de banda disponible en múltiples bandas de frecuencia ortogonales estrechas [3]. Por tanto, no hay ISI (interferencia entre símbolos) dentro de los límites de la célula. Para el enlace ascendente, se define el acceso múltiple por división de frecuencia de portadora única (SC-FDMA) , que puede considerarse similar a OFDMA pero con una transformada discreta de Fourier (DFT) adicional, que ensancha los símbolos antes de la modulación y consigue una relación entre potencia pico y promedio (PAPR) inferior, mejorando así la eficacia de los amplificadores de potencia. Tanto OFDMA como SC-FDMA permiten que la estación base (conocida como eNodoB) asigne diferentes bloques de tiempo y frecuencia a los usuarios en una célula.

Puesto que el espectro radioeléctrico se ha considerado durante mucho tiempo como el recurso más escaso, los esquemas de gestión de recursos de radio (RRM) avanzados que pueden aumentar la capacidad de red de OFDMA y reducir los costes de implementación se han demandado enormemente. La necesidad de un algoritmo de RRM de este tipo se vuelve incluso más aguda en la actualidad, ya que el número de abonados continúa experimentando un crecimiento sin precedentes globalmente y la cantidad del volumen total de tráfico aumenta sin cesar.

Un enfoque convencional para mejorar la eficacia espectral es reutilizar la misma banda de frecuencia en múltiples áreas geográficas o células. Sin embargo, se incurrirá inevitablemente en interferencia intercelular (ICI) , cuando los equipos de usuario (UE) en células adyacentes compartan el mismo espectro. Puesto que ICI es el mayor problema de limitación de rendimiento en redes celulares inalámbricas, un buen esquema de gestión de la interferencia que pueda mitigar la ICI es una parte central de la RRM.

La interferencia intercelular es uno de los problemas principales en cuanto a rendimiento para LTE y LTE-A (tal como sucede con otros sistemas de OFDM) . Si el recurso de frecuencia se reutiliza universalmente en cada célula de la red, los usuarios en el borde de célula inevitablemente tendrán la intensidad de señal más débil, y serán los que más padezcan la interferencia intercelular. Una reutilización de frecuencia de uno o cerca de uno implica que las estaciones base en células vecinas pueden transmitir en todos los bloques de recursos de tiempo-frecuencia (PRB) disponibles simultáneamente. Debido a las limitaciones de potencia de transmisión en terminales móviles, la restricción en el presupuesto de enlace ascendente puede implicar la necesidad de tamaños de células más pequeños que los que se implementan típicamente para redes reales, aumentando el coste de implementación de la red.

Para lograr una mitigación de la interferencia hay varias posibles técnicas. Una de las técnicas más estudiadas es la que se conoce como coordinación de la interferencia intercelular (ICIC) . Basándose en las mediciones realizadas por el UE y comunicadas al eNodoB (CQI, atenuación de trayecto, interferencia promedio, etc.) , y en las mediciones realizadas por diferentes nodos de red e intercambiadas entre los mismos a través de una interfaz X2, puede realizarse una mejor asignación de enlace descendente para mitigar las interferencias.

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Una solución sencilla es un sistema de reutilización triple, tal como se mostrará en la figura 1. Tres células vecinas usan bandas de frecuencia ortogonales, cada una igual a un tercio del ancho de banda total. Esto elimina la ICI más fuerte a costa de una eficacia espectral reducida, ya que se usa sólo un tercio del ancho de banda en cada célula [14].

También puede emplearse la reutilización de frecuencia fraccional (FFR) [4]. Consiste en aplicar restricciones en el gestor de recursos y en la potencia de transmisión de una manera coordinada entre las células, de modo que sólo una parte del espectro de frecuencia esté disponible en el borde de célula, que es ortogonal en bordes de célula adyacentes, mientras que todo el espectro está disponible en el centro de célula donde la transmisión tiene una potencia limitada para reducir la interferencia con usuarios de borde de célula. En otros casos, la FFR se consigue reservando para los usuarios de borde de célula una banda primaria con un patrón de reutilización de 1/3, al que se da servicio mediante transmisión de alta potencia, y una banda secundaria para los usuarios de centro de célula con el espectro y la potencia restantes. Esto se ilustrará en la figura 2.

Ambas soluciones en general son complicadas de gestionar, y no existe consenso en cuanto a los beneficios que esta funcionalidad puede proporcionar. Además, un elemento de trabajo está abierto actualmente en 3GPP centrado en una versión mejorada del mecanismo de ICIC (eICIC) .

Una estrategia alternativa es reducir la interferencia intercelular con la ayuda de una transmisión cooperativa. La transmisión y recepción multipunto cooperativa (CoMP) es un marco que se refiere a un sistema en el que varios nodos de antena distribuidos geográficamente cooperan con el objetivo de mejorar el rendimiento de los usuarios a los que se da servicio en el área de cooperación común. La mayoría de los enfoques de CoMP comparten el requisito de necesitar cierta información de planificación que debe compartirse en las estaciones base, por tanto se requieren enlaces de latencia muy baja de modo que la información pueda intercambiarse entre nodos coordinados en milisegundos. Por tanto, las soluciones de CoMP requieren una coordinación estricta para la transmisión y recepción y/o sincronización de tiempo estricta, y por tanto son complejas y constituyen un reto.

También existen otras soluciones para superar la interferencia en el borde de célula. En [11] se propone un método que implica medir la potencia de la interferencia a partir de una o más BS vecinas, determinando información relacionada con la cancelación de interferencia cooperativa para cada BS vecina, y realimentando esa información a la BS de servicio. La BS de servicio proporciona las BS vecinas correspondientes la información relacionada con la cancelación cooperativa relevante. Por tanto este esquema es muy complejo puesto que implica una cooperación estricta entre los eNodoB y capacidades computacionales caras en el UE.

Otros esquemas se basan en receptores de cancelación de interferencia sucesiva (SIC)...

1. Método para minimizar la interferencia intercelular en una implementación de LTE, en el que un dispositivo de usuario detecta interferencias de al menos un único interferente dominante de una estación base vecina, estando dotado dicho dispositivo de usuario de al menos dos antenas y estando conectado dicho dispositivo de usuario a una estación base principal, caracterizado porque comprende la realización del siguiente mecanismo:

-introducir un patrón de espacios de transmisión para determinados elementos de recurso en la función de mapeo de elementos de recurso para los símbolos complejos de PDSCH desconectando la transmisión de dicha estación base principal para dichos determinados elementos de recurso;

-calcular, dicho dispositivo de usuario, características de canal de dicho único interferente dominante por medio de dichos determinados elementos de recurso; y

-emplear dicho cálculo para cancelar al menos parcialmente dicho único interferente dominante.

2. Método según la reivindicación 1, que comprende emplear, dicha estación base vecina y dicha estación base principal, modos de transmisión TM1 o TM7 para al menos dichos determinados elementos de recurso.

3. Método según la reivindicación 1 ó 2, que comprende coordinar las estaciones base que constituyen dicha implementación de LTE para permitir la transmisión en dichos determinados elementos de recurso sólo a dicha estación base vecina y a dicha estación base principal.

4. Método según la reivindicación 3, que comprende realizar dicha coordinación por medio de una interfaz X2.

5. Método según la reivindicación 3 ó 4, en el que dichos determinados elementos de recurso ocupan dos símbolos de OFDM en cada subtrama.

6. Método según la reivindicación 5, que comprende:

-decidir, dicha estación base principal, realizar dicho mecanismo según indicadores de calidad de canal y/o informes de medición enviados desde dicho equipo de usuario a dicha estación base principal; y

-comunicar, dicha estación base principal, dicha decisión a dicho equipo de usuario por medio del canal de control de enlace descendente físico.

7. Método según la reivindicación 6, que comprende además:

-decidir, dicha estación base principal, realizar dicho mecanismo si dicho equipo de usuario está en condiciones de borde de célula; y/o

-volver a un modo de funcionamiento normal de dicha estación base principal si dichos indicadores de calidad de canal no mejoran cuando se realiza dicho mecanismo.

8. Método según las reivindicaciones 6 ó 7, en el que las señales recibidas por dichas al menos dos antenas de dicho equipo de usuario en dichos determinados elementos de recurso corresponden a la siguiente expresión:

r1 = h11i •i + n1;

r2 = h21i •i + n2;

donde r1 y r2 son dichas señales recibidas por dichas al menos dos antenas; i es dicho único interferente dominante; n1 y n2 son términos AWGN recibidos por dichas al menos dos antenas; y h11i y h21i son las componentes de respuesta de frecuencia asociadas a dicho único interferente dominante tal como se observa por dichas al menos dos antenas.

9. Método según la reivindicación 8, en el que la señal recibida por dicho equipo de usuario cuando realiza dicho mecanismo corresponde a la siguiente expresión:

r’ = hef • s + n’

donde r’ es la señal recibida por dicho equipo de usuario cuando realiza dicho mecanismo;

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s es la señal enviada desde dicha estación base principal a dicho equipo de usuario;

n’ es una combinación de términos de ruido de las señales de ruido recibidas por dichas al menos dos antenas de dicho equipo de usuario; hef es un factor complejo de canal eficaz y hef = h11s –f • h21s;

h11s y h21s son las componentes de respuesta de frecuencia asociadas a la señal enviada desde dicha estación base principal tal como se observa por dichas al menos dos antenas; y

f = h11i / h21i.

10. Método según la reivindicación 9, que comprende realizar dicho mecanismo en cada par de antenas cuando dicho equipo de usuario tiene una pluralidad de antenas, con tantos factores complejos de canal eficaces como pares de antenas.

11. Método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores 6 a 10, que comprende ubicar dichos determinados elementos de recurso en el símbolo 2 para la primera ranura de cada subtrama y en el símbolo 3 para la segunda ranura de cada subtrama en caso de usar un prefijo cíclico normal, o en el símbolo 2 para todas las ranuras en caso de usar un prefijo cíclico extendido.

12. Método según la reivindicación 11, que comprende además ubicar dichos determinados elementos de recurso en las siguientes subportadoras: k = 6 • m + (v + vdespl) mod6

donde k es el número de la subportadora;

m = 2 • RBmín, 2 • RBmín +1, …, 2 • (RBmín + NRB) – 1;

RBmin es el número de bloques de recursos mínimo; NRB es el número de bloques de recursos planificados para dicho equipo de usuario; v es igual a 0 para ranuras pares e igual a 3 para ranuras impares; vdespl es el desplazamiento de frecuencia correspondiente de señales de referencia de célula, que viene dado por

NIDcelmod6 donde NIDcel representa la identidad de célula; y mod es el módulo de operación.

13. Método según la reivindicación 12, que comprende aplicar dicho patrón de espacios de transmisión a elementos de recurso no reservados para la transmisión de señales o canales de control regulares.

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Figura 1

Figura 2

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Figura 3

Figura 4

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l = 0 l = 2 l = 0 l = 3

Figura 5

l = 0 l = 2 l = 0 l = 2

Figura 6

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Figura 7