Técnicas de control de potencia de transmisión para sistemas de comunicación inalámbricos.
Un metodo (50) de control de la potencia de transmision en un sistema de comunicacion inalambrico multiusuario,
que comprende:
determinar (52) un nivel de potencia de transmision para un transmisor en el sistema de comunicacioninalambrico de acuerdo con un algoritmo teorico de comunicacion, estando el algoritmo teorico decomunicacion basado en una suposicion de los comportamientos de los transmisores en el sistema decomunicacion; y
monitorizar (54) los comportamientos de los transmisores en el sistema de comunicacion usando un algoritmode aprendizaje, comprendiendo la monitorizacion (54), determinar (56) la coherencia entre los comportamientosde los transmisores y el supuesto de los comportamientos.
Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/CA2005/001565.
Solicitante: MCMASTER UNIVERSITY.
Nacionalidad solicitante: Canadá.
Dirección: OFFICE OF RESEARCH CONTRACTS & INTELLECTUAL PROPERTY 1280 MAIN STREET WEST HAMILTON ONTARIO L8S 4L8 CANADA.
Inventor/es: HAYKIN,SIMON.
Fecha de Publicación: .
Clasificación Internacional de Patentes:
- H04B17/00 ELECTRICIDAD. › H04 TECNICA DE LAS COMUNICACIONES ELECTRICAS. › H04B TRANSMISION. › Monitorización; Ensayos (de sistemas de líneas de transmisión H04B 3/46; disposiciones para el seguimiento o ensayo de los sistemas de transmisión empleando ondas electromagnéticas diferentes de las ondas de radio H04B 10/07).
- H04L5/00 H04 […] › H04L TRANSMISION DE INFORMACION DIGITAL, p. ej. COMUNICACION TELEGRAFICA (disposiciones comunes a las comunicaciones telegráficas y telefónicas H04M). › Disposiciones destinadas a permitir la utilización múltiple de la vía de transmisión.
- H04W52/26 H04 […] › H04W REDES DE COMUNICACION INALAMBRICAS (difusión H04H; sistemas de comunicación que utilizan enlaces inalámbricos para comunicación no selectiva, p. ej. extensiones inalámbricas H04M 1/72). › H04W 52/00 Gestión de potencia. › utilizando la velocidad de transmisión o calidad de servicio QoS.
PDF original: ES-2397074_T3.pdf
Fragmento de la descripción:
Técnicas de control de potencia de transmisión para sistemas de comunicación inalámbricos Referencia cruzada a la solicitud relacionada Esta solicitud reivindica el beneficio de la solicitud de patente provisional de Estados Unidos números de serie 60/617.638 y 60/617.639, ambas presentadas el 13 de Octubre de 2004.
Esta solicitud también reivindica el beneficio de, y es una entrada en fase nacional de, la solicitud PCT de número de serie PCT/CA2005/001565, presentada el 13 de Octubre de 2005, que a su vez reivindica el beneficio de las solicitudes de patente provisionales anteriores.
Campo de la invención Esta invención se refiere, en general, a las comunicaciones inalámbricas y, en particular, al control de la potencia de transmisión en sistemas de comunicación inalámbricos.
Antecedentes En el campo de las comunicaciones inalámbricas, la radio cognitiva es vista como un enfoque novedoso para mejorar la utilización de un recurso natural precioso, el espectro electromagnético de la radio.
La radio cognitiva, construida sobre una radio definida por el soporte lógico (software) , se define como un sistema de comunicación inalámbrico inteligente que es consciente de su entorno y usa la metodología de la comprensión por construcción para aprender del entorno y adaptarse a las variaciones estadísticas en los estímulos de entrada, con dos objetivos principales en mente, es decir, la comunicación altamente fiable cuando y donde sea necesaria y la utilización eficiente del espectro radioeléctrico.
Por lo tanto, la consecución de estos objetivos en la radio cognitiva, implica el control del equipo de comunicación de tal manera como para proporcionar comunicaciones fiables mientras se reducen los efectos adversos en otros equipos de comunicación. Sin embargo, las técnicas de comunicación convencionales, explotan, típicamente, los recursos de comunicación disponibles para el beneficio de un equipo de comunicación específico, por ejemplo, un usuario específico sin una consideración importante del impacto sobre otros equipos de comunicación.
Se describen ejemplos de la reasignación de energía, la utilización de recursos inalámbricos y los mecanismos de control del sistema de comunicación digitales, por ejemplo, en los documentos WO 03/063384 A1, WO 03/092231 A1, y U.S 2003/0086514 A1.
Sumario de la invención La invención se define en las reivindicaciones independientes. Algunas realizaciones de la misma se definen en las reivindicaciones dependientes.
De acuerdo con un aspecto amplio de la invención, se proporciona un método de control de la potencia de transmisión en un sistema de comunicación inalámbrico multiusuario. El método implica la determinación de un nivel de potencia de transmisión para un transmisor en el sistema de comunicación inalámbrico de acuerdo con un algoritmo teórico de comunicación. El algoritmo teórico de comunicación se basa en una suposición de los comportamientos de los transmisores en el sistema de comunicación. El método implica también la monitorización de los comportamientos de los transmisores en el sistema de comunicación usando un algoritmo de aprendizaje.
En algunas realizaciones, el algoritmo teórico de comunicación comprende un procedimiento water-filling (de llenado con agua) iterativo que representa los niveles de potencia de transmisión determinados del transmisor y otros transmisores en el sistema de comunicación.
En algunas realizaciones, el procedimiento water-filling iterativo consiste en inicializar una distribución de potencia de transmisión a través de n transmisores, realizar un water-filling del transmisor para determinar un nivel de potencia de transmisión para una velocidad de transmisión de datos de destino del transmisor sometido a una restricción de potencia del transmisor y a un nivel de interferencia, comprendiendo el nivel de interferencia un ruido de fondo más, o niveles de potencia de transmisión inicializados, o niveles de potencia de transmisión determinados previamente para los otros transmisores, determinar si una velocidad de transmisión de datos del transmisor es mayor o menor que una velocidad de transmisión de datos de destino del transmisor, y si es así, ajustar el nivel de potencia de transmisión determinado del transmisor, determinar si no se satisface una velocidad de transmisión de datos de destino de al menos uno de los n transmisores mediante un nivel de potencia de transmisor ajustado 65 respectivo para al menos un transmisor, y repetir la operación de realización de un water-filling cuando no se satisface la velocidad de transmisión de datos de destino de al menos uno de los n transmisores.
En algunas realizaciones, las operaciones de realización, determinación de si una velocidad de transmisión de datos de un transmisor es mayor o menor que una velocidad de transmisión de destino, y ajuste se repiten para cada uno de los otros transmisores.
En algunas realizaciones, determinar si no se satisface la velocidad de transmisión de datos de destino de al menos uno de los n transmisores comprende determinar si no se satisfacen las velocidades de transmisión de datos de destino de todos los n transmisores, y repetir la operación de realización del water-filling comprende repetir la operación de realización del water-filling cuando no se satisfacen las velocidades de transmisión de datos de destino de todos los n transmisores.
En algunas realizaciones, ajustar comprende la reducción del nivel de potencia de transmisión determinado del transmisor cuando la velocidad de transmisión de datos del transmisor es mayor que la velocidad de transmisión de datos de destino del transmisor.
En algunas realizaciones, en el que la velocidad de transmisión de datos del transmisor es menor que la velocidad de transmisión de datos de destino del transmisor, ajustar comprende determinar si el aumento del nivel de potencia de transmisión determinado del transmisor violaría un límite del nivel de interferencia, y aumentar el nivel de potencia de transmisión determinado del transmisor cuando el aumento del nivel de potencia de transmisión determinado del transmisor no violaría un límite de nivel de interferencia.
En algunas realizaciones, el límite del nivel de interferencia comprende un límite de temperatura de interferencia.
En algunos realizaciones, determinar si no se satisface la velocidad de transmisión de datos de destino de al menos uno de los n transmisores comprende determinar si la velocidad de transmisión de datos difiere de la velocidad de transmisión de datos de destino mediante una cantidad predeterminada.
En algunas realizaciones, monitorizar comprende determinar si los comportamientos de los transmisores son consistentes con el supuesto de los comportamientos, y el método comprende además generar una alerta cuando el comportamiento de uno o más de los transmisores no es coherente con el supuesto.
En algunas realizaciones, el método comprende además tomar la acción correctiva que afecta a uno o más de los transmisores sensibles a la alerta.
En algunas realizaciones, el método comprende además detectar al menos un agujero del espectro, y determinar
comprende determinar un nivel de potencia de transmisión del transmisor para la transmisión dentro de al menos un agujero del espectro.
En algunas realizaciones, el método comprende además predecir la disponibilidad posterior de al menos un agujero del espectro, y repetir las operaciones de determinación y monitorización cuando se predice que al menos un agujero del espectro dejará de estar disponible.
En algunas realizaciones, el método comprende además detectar un agujero del espectro adicional, detectar un aumento en la interferencia en al menos un agujero del espectro, y repetir las operaciones de determinación y monitorización para controlar los niveles de potencia de transmisión del transmisor para la transmisión dentro del
agujero del espectro adicional sensible a la detección de un aumento en la interferencia en al menos un agujero del espectro.
En algunas realizaciones, el método comprende además determinar una posición del transmisor con relación a los otros transmisores en el sistema de comunicación.
En algunas realizaciones, el método comprende además determinar una matriz de pérdida de la ruta multiusuario del entorno de funcionamiento del transmisor en base a la posición determinada del transmisor con relación a los otros transmisores.
En algunas realizaciones, el algoritmo de aprendizaje comprende un algoritmo de aprendizaje de arrepentimiento consciente.
En algunas realizaciones, el algoritmo de aprendizaje comprende un algoritmo... [Seguir leyendo]
Reivindicaciones:
1. Un método (50) de control de la potencia de transmisión en un sistema de comunicación inalámbrico multiusuario, que comprende:
determinar (52) un nivel de potencia de transmisión para un transmisor en el sistema de comunicación inalámbrico de acuerdo con un algoritmo teórico de comunicación, estando el algoritmo teórico de comunicación basado en una suposición de los comportamientos de los transmisores en el sistema de comunicación; y monitorizar (54) los comportamientos de los transmisores en el sistema de comunicación usando un algoritmo de aprendizaje, comprendiendo la monitorización (54) , determinar (56) la coherencia entre los comportamientos de los transmisores y el supuesto de los comportamientos.
2. El método (50) de la reivindicación 1, en el que el algoritmo teórico de comunicación comprende un procedimiento water-filling (de llenado con agua) iterativo, representando el procedimiento water-filling iterativo los niveles de potencia de transmisión determinados del transmisor y otros transmisores en el sistema de comunicación.
3. El método (50) de la reivindicación 2, en el que el procedimiento water-filling iterativo comprende:
inicializar una distribución de potencia de transmisión a través de n transmisores; realizar un water-filling del transmisor para determinar un nivel de potencia de transmisión para una velocidad de transmisión de datos de destino del transmisor sometido a una restricción de potencia del transmisor y a un nivel de interferencia, comprendiendo el nivel de interferencia un ruido de fondo más, o niveles de potencia de transmisión inicializados, o niveles de potencia de transmisión determinados previamente para los otros transmisores; determinar si una velocidad de transmisión de datos del transmisor es mayor o menor que una velocidad de transmisión de datos de destino del transmisor, y si es así, ajustar el nivel de potencia de transmisión determinado del transmisor; determinar si no se satisface una velocidad de transmisión de datos de destino de al menos uno de los n transmisores mediante un nivel de potencia de transmisor ajustado respectivo para al menos un transmisor, y repetir la operación de realización de un water-filling cuando no se satisface la velocidad de transmisión de datos de destino de al menos uno de los n transmisores.
4. El método (50) de la reivindicación 3, en el que las operaciones de realización, determinación de si una velocidad
de transmisión de datos de un transmisor es mayor o menor que una velocidad de transmisión de destino, y ajuste se repiten para cada uno de los otros transmisores, en el que determinar si no se satisface la velocidad de transmisión de datos de destino de al menos uno de los n transmisores comprende determinar si no se satisfacen las velocidades de transmisión de datos de destino de todos los n transmisores, y en el que repetir la operación de realización del water-filling comprende repetir la operación de realización del water-filling cuando no se satisfacen las velocidades de transmisión de datos de destino de todos los n transmisores.
5. El método (50) de la reivindicación 3, en el que el ajuste comprende la reducción del nivel de potencia de transmisión determinado del transmisor en el que la velocidad de transmisión de datos del transmisor es mayor que la velocidad de transmisión de datos de destino del transmisor, y en el que, cuando la velocidad de transmisión de 45 datos del transmisor es menor que la velocidad de transmisión de datos de destino del transmisor, el ajuste comprende:
determinar si el aumento del nivel de potencia de transmisión determinado del transmisor violaría un límite del nivel de interferencia; y aumentar el nivel de potencia de transmisión determinado del transmisor cuando el aumento del nivel de potencia de transmisión determinado del transmisor no violaría un límite de nivel de interferencia.
6. El método (50) de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, que comprende además:
generar una alerta, cuando el comportamiento de uno o más de los transmisores no es consistente con el supuesto.
7. El método (50) de la reivindicación 1, que comprende además:
detectar al menos un agujero del espectro, en el que determinar (52) comprende determinar un nivel de potencia de transmisión del transmisor para la transmisión dentro de al menos un agujero del espectro.
8. El método (50) de la reivindicación 7, que comprende además:
predecir la disponibilidad posterior de al menos un agujero del espectro; y repetir las operaciones de determinación (52) y monitorización (54) cuando se predice que al menos un agujero del espectro deja de estar disponible.
9. El método (50) de la reivindicación 7 o la reivindicación 8, que comprende además:
detectar un agujero del espectro adicional; detectar un aumento en la interferencia en al menos un agujero del espectro; y repetir las operaciones de determinación (52) y monitorización (54) para controlar los niveles de potencia de transmisión del transmisor para la transmisión dentro del agujero del espectro adicional sensible a la detección de un aumento en la interferencia en al menos un agujero del espectro.
10. El método (50) de la reivindicación 1, que comprende además:
determinar una posición del transmisor con relación a los otros transmisores en el sistema de comunicación; y 15 determinar una matriz de pérdida de la ruta multiusuario del entorno de funcionamiento del transmisor en base a la posición determinada del transmisor con relación a los otros transmisores.
11. El método (50) de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, en el que el algoritmo de aprendizaje comprende un algoritmo de aprendizaje de arrepentimiento consciente o un algoritmo de aprendizaje de Lagrangian.
12. El método (50) de la reivindicación 5, que comprende además:
adaptar una estrategia de modulación para la transmisión de datos por el transmisor en el que la velocidad de transmisión de datos del transmisor es menor que la velocidad de transmisión de datos de destino del 25 transmisor y el aumento del nivel de potencia de transmisión determinado del transmisor violaría un límite del nivel de interferencia.
13. El método (50) de la reivindicación 5, en el que determinar si el aumento del nivel de potencia de transmisión determinado del transmisor violaría un límite del nivel de interferencia comprende determinar si el aumento del nivel de potencia de transmisión determinado del transmisor violaría un límite del nivel de interferencia dentro de un agujero del espectro, comprendiendo el método además, cuando la velocidad de transmisión de datos del transmisor es menor que la velocidad de transmisión de datos de destino del transmisor y el aumento del nivel de potencia de transmisión determinado del transmisor violaría un límite del nivel de interferencia dentro del agujero del espectro:
detectar un agujero del espectro adicional; y determinar un nivel de potencia de transmisión adicional del transmisor para la transmisión dentro del nuevo agujero del espectro.
14. Un medio legible por máquina, que almacene instrucciones que, cuando se ejecutan, realizan el método de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13.
15. Un sistema (60) para controlar la potencia de transmisión en un sistema de comunicación inalámbrico multiusuario, que comprende:
una entrada para recibir la información asociada con los comportamientos de transmisión de los transmisores en el sistema de comunicación inalámbrico; y un procesador (66) acoplado funcionalmente a la entrada y configurado para determinar un nivel de potencia de transmisión para un transmisor en el sistema de comunicación inalámbrico de acuerdo con un algoritmo teórico de comunicación, estando el algoritmo teórico de comunicación basado en una suposición de los comportamientos de transmisión de los transmisores en el sistema de comunicación, y para monitorizar los comportamientos de transmisión de los transmisores en el sistema de comunicación usando un algoritmo de aprendizaje, estando el procesador (66) configurado para monitorizar los comportamientos de transmisión de los transmisores determinando la coherencia entre los comportamientos de los transmisores y el supuesto de los 55 comportamientos.
16. El sistema (60) de la reivindicación 15, en el que el procesador (66) está configurado además para implementar una radio cognitiva.
17. El sistema (60) de la reivindicación 15, en el que el algoritmo teórico de comunicación comprende un procedimiento water-filling iterativo, representando el procedimiento water-filling iterativo niveles de potencia de transmisión determinados del transmisor y otros transmisores en el sistema de comunicación.
18. El sistema (60) de la reivindicación 15, en el que el procesador (66) está configurado para inicializar una
distribución de potencia de transmisión a través de los n transmisores; realizar un water-filling del transmisor para determinar un nivel de potencia de transmisión para una velocidad de transmisión de datos de destino del transmisor sometido a una restricción de potencia del transmisor y a un nivel de interferencia, comprendiendo el nivel de interferencia un ruido de fondo más, o niveles de potencia de transmisión inicializados, o niveles de potencia de transmisión determinados previamente para los otros transmisores;
determinar si una velocidad de transmisión de datos del transmisor es mayor o menor que una velocidad de transmisión de datos de destino del transmisor, y si es así, ajustar el nivel de potencia de transmisión determinado del transmisor; determinar si una velocidad de transmisión de datos de destino de al menos uno de los n transmisores no se satisface mediante un respectivo nivel de potencia de transmisor ajustado para al menos un transmisor, y
repetir la operación de realización de un water-filling cuando no se satisface la velocidad de transmisión de datos de destino de al menos uno de los n transmisores.
19. El sistema (60) de la reivindicación 18, en el que el procesador (66) está configurado además para determinar si no se satisface la velocidad de transmisión de datos de destino de al menos uno de los n transmisores determinando si no se satisfacen las velocidades de transmisión de datos de destino de todos los n transmisores, y repetir la operación de realización del water-filling cuando no se satisfacen las velocidades de transmisión de datos de destino de todos los n transmisores.
20. El sistema (60) de la reivindicación 18,
en el que el procesador (66) está configurado para ajustar el nivel de potencia de transmisión determinado reduciendo el nivel de potencia de transmisión determinado del transmisor cuando la velocidad de transmisión de datos del transmisor es mayor que la velocidad de transmisión de datos de destino del transmisor, y en el que el procesador (66) está configurado además para determinar si el aumento del nivel de potencia de transmisión determinado del transmisor violaría un límite del nivel de interferencia, cuando la velocidad de transmisión de datos del transmisor es menor que la velocidad de transmisión de datos de destino del transmisor; y aumentar el nivel de potencia de transmisión determinado del transmisor cuando el aumento del nivel de potencia de transmisión determinado del transmisor no violaría un límite de nivel de interferencia.
21. El sistema (60) de una cualquiera de las reivindicaciones 15 a 20, en el que el procesador (66) está configurado además para generar una alerta, cuando el comportamiento de uno o más de los transmisores no es consistente con el supuesto.
22. El sistema (60) de la reivindicación 15, en el que el procesador (66) está configurado además para detectar al
menos un agujero del espectro, y para determinar un nivel de potencia de transmisión determinando un nivel de 35 potencia de transmisión del transmisor para la transmisión dentro de al menos un agujero del espectro.
23. El sistema (60) de la reivindicación 22, en el que al menos un agujero del espectro comprende un pluralidad de agujeros del espectro, y en el que el procesador (66) está configurado para determinar un nivel de potencia de transmisión determinando un conjunto de niveles de potencia de transmisión que comprenden múltiples niveles de potencia de transmisión para la transmisión dentro de los respectivos agujeros del espectro de la pluralidad de agujeros del espectro.
24. El sistema (60) de la reivindicación 22, en el que el procesador (66) está configurado además para predecir la disponibilidad posterior de al menos un agujero del espectro, y para repetir las operaciones de determinación y 45 adaptación cuando se predice que al menos un agujero del espectro dejará de estar disponible.
25. El sistema (60) de la reivindicación 22, en el que el procesador (66) está configurado además para detectar un agujero del espectro adicional, detectar un aumento en la interferencia en al menos un agujero del espectro, y repetir las operaciones de determinación y adaptación para controlar los niveles de potencia de transmisión del transmisor
para la transmisión dentro del agujero del espectro adicional sensible a la detección de un aumento en la interferencia en al menos un agujero del espectro.
26. El sistema (60) de la reivindicación 15, en el que el procesador (66) está configurado además para determinar una posición del transmisor con relación a los otros usuarios, y determinar una matriz de pérdida de la ruta 55 multiusuario del entorno de funcionamiento del transmisor en base a la posición determinada del transmisor con relación a los otros transmisores.
27. El sistema (60) de una cualquiera de las reivindicaciones en 15 a 26, en el que el algoritmo de aprendizaje comprende un algoritmo de aprendizaje de arrepentimiento consciente o un algoritmo de aprendizaje de Lagrangian. 60
28. El sistema (60) de la reivindicación 20, en el que el procesador (66) está configurado además para adaptar una estrategia de modulación para la transmisión de datos por el transmisor cuando la velocidad de transmisión de datos del transmisor es menor que la velocidad de transmisión de datos de destino del transmisor y el aumento del nivel de potencia de transmisión determinado del transmisor violaría un límite del nivel de interferencia.
29. El sistema (60) de la reivindicación 20, en el que el procesador (66) está configurado para determinar si el aumento del nivel de potencia de transmisión determinado del transmisor violaría un límite del nivel de interferencia determinando si, el aumento de nivel de potencia de transmisión determinado del transmisor violaría un límite del nivel de interferencia dentro de un agujero del espectro, y en el que el procesador (66) está configurado además para detectar un agujero del espectro adicional y determinar un nivel de potencia de transmisión adicional del transmisor para la transmisión dentro del agujero del espectro adicional, cuando la velocidad de transmisión de los datos del transmisor es menor que la velocidad de transmisión de datos de destino del transmisor y el aumento del nivel de potencia de transmisión determinado del transmisor violaría un límite del nivel de interferencia dentro del agujero del
espectro.
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