PROCEDIMIENTO Y SISTEMA PARA TRANSMISIÓN MEJORADA EN REDES DE COMUNICACIÓN MÓVILES.

Procedimiento y sistema para transmisión mejorada en redes de comunicación móviles.

Un procedimiento y sistema de transmisión para su uso en una estación base de una red de comunicación móvil. Proporciona una técnica sencilla y eficaz que mejora el rendimiento de soluciones de la técnica anterior para equipos de usuario MIMO (especialmente en escenarios de condiciones de radio malas o medias).

Procedimiento y sistema para transmisión mejorada en redes de comunicación móviles Campo de la invención La presente invención se refiere a comunicaciones inalámbricas y, más específicamente, a un sistema y procedimiento de transmisión mejorada para redes de comunicación móviles.

Antecedentes de la invención El procedimiento y sistema de transmisión mejorada propuesto en la presente invención, es especialmente útil en redes móviles 3GPP, aunque puede usarse también en redes que usan cualquier tecnología de transmisión inalámbrica, incluyendo: redes que usan tecnología de acceso de radio 2G (GSM, GPRS, EDGE, etc.) , tecnología 3G (UMTS, HSDPA, HSUPA, etc.) , LTE (evolución a largo plazo) 4G, así como WIMAX.

Una técnica usada con frecuencia para mejorar el rendimiento de, por ejemplo, redes inalámbricas 3G es la tecnología de acceso por paquetes de enlace descendente de alta velocidad (HSDPA, del inglés High-Speed Downlink Packet Access) . HSDPA es un servicio de datos basado en paquetes en sistemas W-CDMA (acceso múltiple por división de código de banda ancha) de tercera generación (3G) , que proporciona transmisión de datos de alta velocidad (con diferentes tasas de descarga, por ejemplo 7, 2/10, 8/16, 2/21, 6/28, 8/43, 6 Mbps en un ancho de banda de 5 MHz) para soportar servicios multimedia.

HSDPA comprende diversas versiones con diferentes velocidades y características de datos. En la tabla 5.1a de la versión release 9 de 3GPP TS 25.306, se muestran las velocidades máximas de diferentes clases de dispositivo y la combinación de características que soportan.

Para conseguir tasas pico aún mayores (es decir 28, 8 Mbps con 3GPP Release 7 y 43, 6 con Release 8) se usa la características MIMO (del inglés multiple input, multiple output, múltiples entradas múltiples salidas) en HSDPA. Y es en sistemas que usan técnicas MIMO en los que esta invención va a aplicarse preferiblemente.

En sistemas MIMO, tanto el transmisor como el receptor están dotados de múltiples antenas con el fin de mejorar el comportamiento o rendimiento del sistema, por ejemplo, el rendimiento real global (“throughput”) para el usuario de las redes. La técnica MIMO básica según está normalizada en 3GPP Release 7 se basa en dos antenas transmisoras 11, 12 en el Nodo B (o en una entidad de red análoga tal como un eNodo B o una BTS) y dos antenas de recepción (en el equipo de usuario UE, del inglés user equipment) . En el transmisor, los datos pueden dividirse en uno o dos flujos de datos (bloque de transporte primario 13 y opcionalmente bloque de transporte secundario 14) y transmitirse a través de las dos antenas usando el mismo recurso de radio (es decir, mismo intervalo de tiempo de transmisión y códigos HSDPA) . Tanto el bloque de transporte primario como el secundario puede ser, por ejemplo, canales HS-DSCH.

Si sólo se transmite el bloque (13) de transporte primario, se denomina transmisión MIMO de flujo único y si se transmiten ambos bloques (13, 14) de transporte, se denomina transmisión MIMO de flujo doble. En términos generales, el planificador de la estación base puede decidir transmitir uno o dos bloques de transporte a un UE en un TTI (intervalo de tiempo de transmisión, del inglés time transmission interval) en la celda servidora, pero en algunos sistemas o escenarios el modo de flujo doble no es posible, por ejemplo, cuando los usuarios tienen malas condiciones radio que conducen a ratios bajas de señal a interferencia más ruido y sólo se usa transmisión de flujo único.

Una estructura de transmisor de enlace descendente genérica para soportar la operación MIMO se muestra en la figura 1. Los bloques de transporte primario y, opcionalmente, secundario se procesan cada uno 15, 16 (codificación y entrelazado de canal) , después se ensanchan y se encripta (17, 18) y a continuación se ponderan mediante pesos (llamados también pesos PCI, del inglés Precoding Control Indication o pesos de precodificación MIMO) w1, w2, w3, w4 y se suman (19, 20) . La codificación, entrelazado y ensanchamiento de canal se realizan como en el modo no MIMO. Los canales resultantes tras la precodificación MIMO (es decir, canal 21 MIMO n.º1 y canal 22 MIMO n.º2) se correlacionan (23, 24) con canales piloto comunes primario y secundario (P-CPICH 25 y S-CPICH 26) respectivamente antes de alimentarse a las antenas físicas primera y segunda respectivamente. Los dos flujos de datos se recuperan por el UE a partir de las señales recibidas a través de sus dos antenas receptoras Rx.

Por tanto, para que la técnica MIMO funcione, tanto la red como los terminales tienen que estar habilitados para MIMO. Con el fin de implantar MIMO y transmitir dos flujos de datos paralelos, se requieren dos amplificadores de potencia por sector (uno para cada una de las dos antenas) . Para no usar una portadora completa sólo para MIMO

(5 MHz) , es más eficaz y práctico usar la misma portadora para dispositivos MIMO que la usada para dispositivos no mimo (por ejemplo, terminales legados/heredados HSDPA, del inglés HSDPA legacy terminals) .

Si el Nodo B planifica un único bloque de transporte (transmisión de flujo único, es decir no se transmite el bloque de transporte secundario) en una celda a un UE en un TTI (intervalo de tiempo de transmisión) , usa sólo el vector de pesos de precodificación (w1, w2) para la transmisión de ese bloque de transporte a través de las dos ramas (esto puede realizarse haciendo los pesos de precodificación w3=w4=0) . Si el Nodo B planifica ambos bloques de transporte en una celda a un UE en un TTI, puede usar dos vectores de precodificación ortogonales (w1, w2) y (w3, w4) , para transmitir los dos bloques de transporte. El vector de precodificación (w1, w2) se denomina vector de precodificación primario que se usa para transmitir el bloque de transporte primario y el vector de precodificación (w3, w4) se denomina vector de precodificación secundario que se usa para transmitir el bloque de transporte secundario, respectivamente.

En la figura 1, se supone que se permiten tanto el modo de flujo único como el de flujo doble. Si sólo se permite el modo de flujo único en dicha estación base, la estructura será la misma pero los bloques correspondientes al bloque de transporte secundario (14, 16, 18 y los pesos de precodificación w3, w4) no existirán.

En una realización a modo de ejemplo, los pesos de precodificación w1 y w3 son números escalares de valor real constantes y los pesos de precodificación w2 y w4 son números escalares de valor complejo variables. Los pesos de precodificación se usan como parte de la cadena de transmisión MIMO definida en 3GPP (véase TS 25.214) y se seleccionan para cada transmisión específica (es decir, para cada equipo de usuario MIMO) por la estación base,

e.g Nodo B. Los pesos seleccionados pueden señalizarse por el Nodo B al UE durante la transmisión. En una realización a modo de ejemplo, el UE (equipo de usuario) determina un valor preferido de los pesos de precodificación y los envía al Nodo B (dicha información se denomina indicación de peso de precodificación, PCI de sus siglas en inglés) , junto con la indicación de calidad de canal (CQI, del inglés Channel Quality Indicator) . Basándose en dichos informes de PCI y CQI, el Nodo B decide, por ejemplo: si deben planificarse uno o dos bloques de transporte (es decir, transmisión de flujo único o de flujo doble) , si deben usarse los valores preferidos enviados por el UE para los pesos de precodificación o no, qué tamaño de bloque de transporte y esquema de modulación debe usarse... En términos generales, los pesos definidos se seleccionan por el Nodo B, por ejemplo cada TTI (por ejemplo, 2 ms) para optimizar la transmisión (por ejemplo, seleccionar los pesos que permiten transmitir el mayor rendimiento global para un objetivo de BLER (tasa de errores por bloque) dado) y se seleccionan habitualmente para cada usuario MIMO (es decir, para cada equipo de usuario MIMO) teniendo en cuenta información en los mensajes de enlace ascendente de dicho equipo de usuario MIMO (incluso dichos pesos de precodificación podrían seleccionarse por el equipo de usuario MIMO tal como se indicó anteriormente) .

Al introducir MIMO en un sistema, es indispensable tener dos ramas de transmisión (cadenas de RF) , que incluyen tal vez dos amplificadores (140, 190) de potencia cada uno conectado a la antena física. Para optimizar el uso del recurso de potencia es muy deseable equilibrar la potencia entre los dos amplificadores de potencia. Mientras que los canales MIMO intrínsecamente están perfectamente equilibrados en potencia, todos los demás canales tienen que transmitirse con igual potencia por cada amplificador de potencia. Para ello, pueden...

1. Un procedimiento de operación de un sistema de transmisión de una estación base en una red de comunicación móvil, dando servicio dicha estación base a un primer grupo de equipos de usuario, UEs, de la 5 red de comunicación móvil, comprendiendo el sistema de transmisión una primera rama de transmisión para transmitir una primera señal de radio mediante una primera antena física y una segunda rama de transmisión para transmitir una segunda señal de radio mediante una segunda antena física, en el que se añade un desplazamiento de fase adicional a una de las ramas de transmisión, calculándose dicho desplazamiento de fase teniendo en cuenta la calidad de señal recibida por un subgrupo de los equipos de usuario a los que da servicio la estación base; en el que para los equipos de usuario a los que da servicio la estación base que usan una funcionalidad de múltiples entradas, múltiples salidas, MIMO, denominados equipos de usuario MIMO, dicho sistema de transmisión aplica, a las señales de radio primera y segunda, unos pesos de precodificación MIMO antes de la transmisión, actualizándose el valor de dichos pesos de precodificación MIMO para cada equipo de usuario MIMO, cada determinado periodo de tiempo, basándose en información notificada por dicho equipo de usuario MIMO, comprendiendo el procedimiento las etapas de: a) determinar, por parte de la estación base, la calidad de señal recibida por los equipos de usuario MIMO y b) si la calidad de señal recibida por uno de dichos equipos de usuario MIMO está por debajo de un determinado primer umbral, a los pesos de precodificación MIMO para dicho equipo de usuario MIMO se les asigna un valor fijo y se mantienen en dicho valor fijo hasta que se cumpla un determinado primer criterio de modo que para dicho UE MIMO los pesos de precodificación no se actualizan cada dicho determinado periodo de tiempo en donde, dicho sistema de transmisión usa además la técnica de mapeo de antenas virtuales para equilibrar

la potencia entre las ramas de transmisión.

2. Un procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dicho determinado periodo de tiempo es un intervalo de tiempo de transmisión, TTI, es decir, los pesos de precodificación se 30 actualizan cada TTI.

3. Un procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dicho primer criterio es que la calidad recibida por dicho usuario MIMO está por encima de un determinado segundo umbral.

4. Un procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores 1-2, en el que dicho primer criterio es que se cumpla una de las siguientes condiciones: que la calidad recibida por dicho usuario MIMO esté por encima de un determinado segundo umbral o que el número de equipos de usuario HSDPA activos a los que da servicio la estación base esté por encima de un determinado tercer umbral.

5. Un procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la calidad recibida por un usuario se determina basándose en el indicador de calidad de canal, CQI, notificada por dicho usuario.

6. Un procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la transmisión MIMO es de flujo doble y la calidad recibida por un usuario MIMO se determina basándose en la combinación del indicador de calidad de canal, CQI, notificado por el usuario MIMO para el primer flujo y del indicador de calidad de canal, CQI, notificado por el usuario MIMO para el segundo flujo.

7. Un procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende la etapa adicional de: c) si se está transmitiendo una transmisión MIMO de flujo doble a dicho usuario MIMO cuya calidad de señal está por debajo de un primer umbral, la transmisión MIMO para dicho usuario MIMO se cambia a un flujo único hasta que se cumpla el primer criterio.

8. Un procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, comprendiendo el procedimiento la etapa adicional de: d) añadir dicho equipo de usuario MIMO cuya calidad de señal está por debajo de un primer umbral, al subgrupo de equipos de usuario cuya calidad de señal recibida se tiene en cuenta para calcular el

desplazamiento de fase adicional y retirar dicho equipo de usuario MIMO de dicho subgrupo cuando se cumple el primer criterio.

9. Un procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el cálculo del desplazamiento de fase adicional comprende las siguientes etapas:

- realizar un barrido de fase, muestreando el rango de fase por etapas dadas de Δθ grados y midiendo, para cada desplazamiento de fase, la calidad recibida por el subgrupo de equipos de usuario;

- seleccionar el desplazamiento de fase que va a aplicarse para la celda en función de la calidad medida y de 5 un criterio de optimización dado; y

- aplicar el desplazamiento de fase seleccionado a una de las ramas de transmisión.

10. Un procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la estación base es un Nodo B y la red de comunicación móvil es una red de comunicación móvil 3G. 10

11. Un sistema de transmisión para su uso en una estación base de una red de comunicación móvil, dando servicio dicha estación base a un primer grupo de equipos de usuario de la red de comunicación móvil, comprendiendo el sistema de transmisión:

- una primera rama de transmisión para transmitir una primera señal de radio mediante una primera antena física y una segunda rama de transmisión para transmitir una segunda señal de radio mediante una segunda antena física,

- medios para añadir un desplazamiento de fase adicional a una de las ramas de transmisión de una de las

antenas físicas, calculándose dicho desplazamiento de fase adicional teniendo en cuenta la calidad de señal recibida por algunos de los equipos de usuario a los que da servicio la estación base,

- medios para ponderar, para los equipos de usuario a los que da servicio la estación base que usan una funcionalidad de múltiples entradas, múltiples salidas, MIMO, denominados equipos de usuario MIMO, antes

de la transmisión de dichas señales de radio primera y segunda mediante pesos de precodificación MIMO, actualizándose dichos pesos de precodificación MIMO para cada equipo de usuario MIMO, cada determinado periodo de tiempo, basándose en información notificada por cada dicho equipo de usuario MIMO,

-un planificador que está configurado para determinar la calidad de señal recibida por los equipos de usuario

MIMO y, si la calidad de señal recibida por uno de dichos UE MIMO está por debajo de un determinado primer umbral, asignar un valor fijo a los pesos de precodificación para dicho UE MIMO y mantener dicho valor fijo para los pesos de precodificación hasta que se cumpla un determinado primer criterio de modo que para dicho UE MIMO los pesos de precodificación no se actualizan cada dicho determinado periodo de tiempo.

en donde, dicho sistema de transmisión usa además la técnica de mapeo de antenas virtuales para equilibrar la potencia entre las ramas de transmisión.

12. Un Nodo B que comprende el sistema de transmisión según la reivindicación 11.

13. Un producto de programa informático que comprende código de programa informático adaptado para realizar el procedimiento según las reivindicaciones 1-10 cuando dicho código de programa se ejecuta en un ordenador, un procesador de señal digital, una disposición de puertas programables en campo, un circuito integrado de aplicación específica, un microprocesador, un microcontrolador o cualquier otra forma de hardware programable.