Estimación de la carga para obtener estabilidad de las células en sistemas de blanqueamiento de interferencias.

Método para la estimación del aumento de ruido en un sistema de comunicaciones inalámbricas,

comprendiendo dicho método las etapas de:

medir (210) la potencia total recibida de banda ancha una pluralidad de veces;

generar (212) una medición de una potencia de célula propia una pluralidad de veces;

calcular (214) una estimación de una medición de ruido de fondo sobre la base de por lo menos una serie de dichas potencias de banda ancha totales recibidas medidas y dichas mediciones generadas de una potencia de célula propia;

estimar (216) una potencia de interferencia de células vecinas para un primer usuario sobre la base de por lo menos una serie de dichas potencias de banda ancha totales recibidas medidas y dichas mediciones generadas de una potencia de célula propia;

caracterizado por

realizar (220) un blanqueamiento de interferencias sobre la base de uno de un GRAKE, y un ecualizador de segmentos para dicho primer usuario;

determinar (222) una potencia de señal útil para dicho primer usuario después del blanqueamiento de interferencias;

deducir (224) un primer factor de compensación del ruido de fondo de usuario sobre la base de pesos de combinación para dicho primer usuario usados en dicho blanqueamiento de interferencias;

obtener (226) una medición de la relación de la potencia de código con respecto a la interferencia para dicho primer usuario; y

calcular (230) una medición del aumento de ruido para dicho primer usuario, basándose por lo menos en dicha potencia de señal útil para dicho primer usuario después del blanqueamiento de interferencias, dicho primer factor de compensación del ruido de fondo de usuario, dicha medición de la relación de la potencia de código con respecto a la interferencia para dicho primer usuario, dicha medición del ruido de fondo y dicha potencia estimada de interferencia de células vecinas.

Estimación de la carga para obtener estabilidad de las células en sistemas de blanqueamiento de interferencias Campo técnico La presente invención se refiere en general a métodos y dispositivos para la estimación de magnitudes relacionadas con la potencia en sistemas de comunicaciones celulares y se refiere, en particular, a métodos y dispositivos del tipo mencionado, destinados a fines para la estabilidad de las células en sistemas de comunicaciones celulares usando blanqueamiento de interferencias.

Antecedentes Los sistemas de telecomunicaciones de Acceso Múltiple por División de Código de Banda Ancha (WCDMA) poseen muchas propiedades atractivas que se pueden usar para el desarrollo futuro de servicios de telecomunicaciones. En particular, el enlace ascendente mejorado del sistema WCDMA es un componente de la solución de banda ancha móvil del WCDMA. En la actualidad, para mantener la estabilidad de una célula WCDMA, posiblemente una célula que está haciendo funcionar un enlace ascendente mejorado, es necesario mantener la carga por debajo de un cierto nivel. Esto se deduce debido a que la mayoría de canales de usuario de enlace ascendente, por lo menos en el WCDMA, está sujeta a un control de potencia. Este control de potencia apunta a mantener el nivel de potencia recibida de cada canal en una cierta relación señal/interferencia (SIR) , con el fin de poder satisfacer requisitos de servicio específicos.

Puesto que la Estación Base de Radiocomunicaciones (RBS) intenta mantener cada canal en su valor de SIR preferido específico, puede ocurrir que un usuario adicional, o tráfico de datos por ráfagas de un usuario existente, eleve el nivel de interferencia, reduciéndose así momentáneamente la SIR para los otros usuarios. La respuesta de la RBS es ordenar un aumento de potencia para la totalidad del resto de usuarios, algo que hace aumente todavía más la interferencia. Normalmente, este proceso permanece estable por debajo de un cierto nivel de carga. En caso de que repentinamente apareciera un canal de alta capacidad, el incremento de la interferencia se hace grande y aumenta el riesgo de inestabilidad, la denominada elevación extrema de la potencia (power rush) . Es por lo tanto necesario planificar canales de enlace ascendente de alta capacidad, como el canal de enlace ascendente mejorado (EUL) del WCDMA, de modo que se pueda garantizar la evitación de la inestabilidad. Para llevar a cabo esto, se debe estimar la carga instantánea en la RBS o cualquier nodo conectado a la misma. Esto permite la valoración del margen de capacidad que queda hasta el punto de inestabilidad.

En la solicitud de patente internacional publicada WO 2006/076969 se da a conocer un planteamiento para mejorar la estimación de la carga. Un valor mínimo de una magnitud de potencia, preferentemente una diferencia entre la potencia recibida total instantánea de banda ancha y la suma instantánea de potencias de todos los enlaces usados en la misma célula, se utiliza como estimación de un límite superior del ruido térmico de fondo, sobre cuya base se puede estimar una medición del aumento de ruido. En la solicitud de patente internacional publicada WO 2007/024166 se da a conocer un algoritmo óptimo y flexible para la estimación del aumento de ruido fundamentada en una idea básica similar de valores mínimos.

En el planteamiento mencionado, la carga instantánea se obtuvo a partir de dos mediciones de carga dirigidas a la cobertura y la estabilidad de las células. La medición de la carga para la cobertura se obtuvo mediante el uso de un algoritmo dedicado que estima la elevación sobre el ruido térmico (rise over thermal) (RoT) , a partir de mediciones de la potencia total recibida de banda ancha (RTWP) . La estabilidad de las células se obtuvo mediante el denominado cálculo del factor de carga, aprovechando potencias de canal sujetas a un control de potencia rápido de bucle interno.

Para gestionar velocidades de datos de enlace ascendente crecientes, en el WCDMA se está introduciendo la cancelación de interferencias (IC) . Un procedimiento convencional para llevar a cabo una IC se resume por medio de las siguientes etapas. Se estima un modelo de canal de la fuente de interferencia a cancelar. Esto no provoca ninguna operación adicional, ya que este modelo de canal es necesario de todos modos. La señal transmitida de la fuente de interferencia a cancelar también se decodifica. Esto también es necesario en cualquier caso. A continuación se crea una réplica de la señal recibida de la fuente de interferencia a cancelar, mediante el uso del modelo de canal y la señal decodificada. Esta réplica se puede reconstruir, por ejemplo, como un flujo continuo de segmentos (chips) de IQ. La réplica de la señal interferente se resta posteriormente de la señal recibida del usuario para su decodificación, con la esperanza de reducir así la potencia restante de la fuente de interferencia a niveles de potencia muy bajos.

Evidentemente este procedimiento afecta a la funcionalidad de medición de la carga del EUL WCDMA. Por lo tanto, el planificador debe tener conocimiento de la carga de enlace ascendente instantánea en varios puntos de la señal de la nueva estructura de receptor de CI con el fin de poder utilizar la cantidad total de recursos. A no ser que dichas estimaciones de carga se pongan a disposición, no será posible aprovechar las ganancias de los enlaces en su totalidad, cuando se realice una planificación de los usuarios de EUL. En la solicitud de patente internacional publicada WO 2008/097145, la estimación de la carga con IC de este tipo convencional se gestiona de manera análoga a procedimientos anteriores de estimación del aumento de ruido.

El documento WO2009116905A1 se refiere a un método y una disposición en un sistema de comunicaciones inalámbricas, por ejemplo, una Red de Acceso Terrestre por Radiocomunicaciones UMTS evolucionada, para una planificación y un control de admisión mejorados del enlace ascendente proporcionando una determinación mejorada de magnitudes relacionadas con la potencia, por ejemplo, niveles de interferencia de células vecinas, para tonos específicos, y proporcionando una estimación recursiva de magnitudes relacionadas con el ruido, por ejemplo, estimaciones de la potencia del ruido de fondo, para tonos específicos. El método y la disposición describen una medición de la interferencia de células vecinas para cada subconjunto de tonos a partir de por lo menos una medición del ruido de fondo para cada subconjunto de tonos sobre la base de magnitudes de potencia combinadas de la potencia total de enlace ascendente por cada subconjunto de tonos y la división de dicha medición del ruido de fondo en sub-mediciones de ruido de fondo para cada subconjunto de tonos, dependiendo dicha división del ancho de banda de cada subconjunto de tonos.

El documento US20060229089 describe un control de interferencias en un sistema de comunicaciones inalámbricas. Un procesador determina un parámetro de elevación sobre el ruido térmico sobre la base de una elevación sobre el ruido térmico referente a una relación de energía total con respecto a energía térmica recibida en cada antena de un receptor de redes de acceso. Se determina un factor de reducción de interferencia en relación con una energía de interferencia reducida a partir de la energía total recibida. Se determina una elevación sobre el ruido térmico efectiva basándose en el parámetro de elevación sobre el ruido térmico y el factor de reducción de interferencia.

Otro planteamiento para limitar el efecto de la interferencia es usar algún tipo de planteamiento para blanquear interferencias, tal como el GRAKE, el GRAKE+ o un ecualizador de segmentos (chip equalizer) . El receptor RAKE es el receptor convencional en sistemas WCDMA, véase, por ejemplo WCDMA for UMTS – Radio Access for Third Generation Mobile Communications, de H. Holma y A. Toskala. Chichester, UK: Wiley, 2001, págs. 27 a 30. El receptor GRAKE+ es una extensión del receptor RAKE en la medida en la que se introduce una etapa adicional que transforma la señal recibida en una que es espectralmente blanca, antes de que se lleve a cabo el procesado RAKE, véase, por ejemplo, "Adaptive generalized Rake reception in DS-CDMA systems”, de L. Fulghurn, D. A. Cairns, C. Cozzo, Y. P. E. Wang y G. E. Bottomley, presentada en la IEEE Trans, Wireless Commun., 2008. La diferencia básica con el GRAKE+ en comparación con el RAKE convencional, es que cada usuario ve un nivel reducido de interferencia, inmediatamente después de la etapa de combinación de pesos. En el GRAKE+, en primer lugar se estima una matriz de covarianza u, u = 1, ..., U, con un orden igual al número de ramas para capturar la interferencia. Los códigos no usados por el usuario... [Seguir leyendo]

1. Método para la estimación del aumento de ruido en un sistema de comunicaciones inalámbricas, comprendiendo dicho método las etapas de:

medir (210) la potencia total recibida de banda ancha una pluralidad de veces;

generar (212) una medición de una potencia de célula propia una pluralidad de veces;

calcular (214) una estimación de una medición de ruido de fondo sobre la base de por lo menos una serie de dichas potencias de banda ancha totales recibidas medidas y dichas mediciones generadas de una potencia de célula propia;

estimar (216) una potencia de interferencia de células vecinas para un primer usuario sobre la base de por lo menos una serie de dichas potencias de banda ancha totales recibidas medidas y dichas mediciones generadas de una potencia de célula propia;

caracterizado por

realizar (220) un blanqueamiento de interferencias sobre la base de uno de un GRAKE, y un ecualizador de segmentos para dicho primer usuario;

determinar (222) una potencia de señal útil para dicho primer usuario después del blanqueamiento de interferencias;

deducir (224) un primer factor de compensación del ruido de fondo de usuario sobre la base de pesos de combinación para dicho primer usuario usados en dicho blanqueamiento de interferencias;

obtener (226) una medición de la relación de la potencia de código con respecto a la interferencia para dicho primer usuario; y

calcular (230) una medición del aumento de ruido para dicho primer usuario, basándose por lo menos en dicha potencia de señal útil para dicho primer usuario después del blanqueamiento de interferencias, dicho primer factor de compensación del ruido de fondo de usuario, dicha medición de la relación de la potencia de código con respecto a la interferencia para dicho primer usuario, dicha medición del ruido de fondo y dicha potencia estimada de interferencia de células vecinas.

2. Método según la reivindicación 1, que comprende:

repetir (240) dichas etapas de estimación, realización, determinación, deducción, obtención y cálculo para una pluralidad de usuarios; y

definir (242) una medición del aumento de ruido del sistema sobre la base de dichas mediciones de aumento de ruido para dicha pluralidad de usuarios.

3. Método según la reivindicación 2, en el que dicha medición del aumento de ruido del sistema se define como una medición máxima del aumento de ruido de dichas mediciones de aumento de ruido para dicha pluralidad de usuarios.

4. Método según la reivindicación 2, en el que dicha medición del aumento de ruido del sistema se define como una medición promedio del aumento de ruido de dichas mediciones de aumento de ruido para dicha pluralidad de usuarios.

5. Método según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que dicha medición de la relación de la potencia de código con respecto a la interferencia se selecciona de C/I y SINR.

6. Método según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en el que dicho primer factor de compensación del ruido de fondo de usuario se deduce como el producto de una matriz transpuesta conjugada de dichos pesos de combinación y dichos pesos de combinación como una aproximación para la potencia del ruido blanco de fondo.

7. Método según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en el que dicho primer factor de compensación del ruido de fondo de usuario se deduce como la traza del producto de una matriz transpuesta conjugada de dichos pesos de combinación, una matriz de covarianza de ruido térmico que representa la correlación debida a la forma espectral del canal de banda ancha completo y dichos pesos de combinación dividido por la traza de dicha matriz de covarianza de ruido térmico, para potencia de ruido coloreado de fondo.

8. Método según la reivindicación 6 ó 7, en el que dicha medición del aumento de ruido para dicho primer usuario se calcula como dicha potencia de señal útil para dicho primer usuario después del blanqueamiento de interferencias dividida por el producto de dicho factor de compensación del ruido de fondo de usuario y dicha medición del ruido de fondo y multiplicada por un factor que depende del inverso de la medición de la relación de la potencia de código con respecto a la interferencia para dicho primer usuario menos una relación entre dicha

potencia estimada de interferencia de células vecinas y dicha medición del ruido de fondo.

9. Método para la planificación de carga en un sistema de comunicaciones inalámbricas, comprendiendo dicho método las etapas de:

estimar una medición del aumento del ruido según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8;

planificar carga de enlace ascendente en dicho sistema de comunicaciones inalámbricas sobre la base de dicha medición estimada del aumento de ruido.

10. Disposición (10) para la estimación del aumento de ruido en un sistema (150) de comunicaciones inalámbricas, que comprende:

un receptor digital (12) ;

un módulo (14) de blanqueamiento de interferencias conectado a dicho receptor digital;

basándose dicho módulo (14) de blanqueamiento de interferencias en uno de un GRAKE, y un ecualizador de segmentos;

estando configurado dicho módulo (14) de blanqueamiento de interferencias para proporcionar blanqueamiento de interferencias para una pluralidad de usuarios en una salida;

un procesador (20) conectado a dicho receptor digital (12) y a dicha salida de dicho módulo (14) de blanqueamiento de interferencias;

estando configurado dicho procesador (20) para medir la potencia total recibida de banda ancha recibida en dicho receptor digital (12) una pluralidad de veces;

estando configurado dicho procesador (20) para generar una medición de una potencia de célula propia una pluralidad de veces;

estando configurado además dicho procesador (20) para calcular una estimación de una medición del ruido de fondo sobre la base de por lo menos una serie de dichas potencias totales recibidas de banda ancha medidas y dichas mediciones generadas de una potencia de célula propia;

caracterizado porque dicho procesador (20) está configurado además para calcular una estimación de una potencia de interferencia de células vecinas para usuarios individuales de dicha pluralidad de usuarios sobre la base de por lo menos una serie de dichas potencias totales recibidas de banda ancha medidas y dichas mediciones generadas de una potencia de célula propia;

dicho procesador (20) está configurado además para determinar una potencia de señal útil para un primer usuario de dicha pluralidad de usuarios después del blanqueamiento de interferencias;

dicho procesador (20) está configurado además para deducir un primer factor de compensación del ruido de fondo de usuario sobre la base de pesos de combinación para dicho primer usuario utilizados en dicho blanqueamiento de interferencias;

dicho procesador (20) está configurado además para obtener una medición de la relación de la potencia de código con respecto a la interferencia para dicho primer usuario;

dicho procesador (20) está configurado además para calcular una medición del aumento del ruido para dicho primer usuario, basándose por lo menos en dicha potencia de señal útil para dicho primer usuario después del blanqueamiento de interferencias, dicho primer factor de compensación del ruido de fondo de usuario, dicha medición de la relación de la potencia de código con respecto a la interferencia para dicho primer usuario, dicha medición de ruido de fondo y dicha potencia estimada de interferencia de células vecinas.

11. Disposición según la reivindicación 10, en la que dicho procesador (20) está configurado además para repetir dicha estimación, realización, determinación, deducción, obtención y cálculo para dicha pluralidad de usuarios y para definir una medición del aumento de ruido del sistema sobre la base de dichas mediciones de aumento de ruido para dicha pluralidad de usuarios.

12. Disposición según la reivindicación 10 u 11, en la que por lo menos dicho procesador (20) está implementado por al menos uno de un circuito integrado de aplicación específica y un procesador de señal digital.

13. Planificador de carga de un sistema (150) de comunicaciones inalámbricas que comprende una disposición

(10) para la estimación del aumento de ruido según cualquiera de las reivindicaciones 10 a 12; estando configurado dicho planificador de carga para planificar carga de enlace ascendente en dicho sistema (150) de comunicaciones

inalámbricas sobre la base de dicha medición estimada del aumento de ruido.

14. Estación base (160) de un sistema (150) de comunicaciones inalámbricas que comprende una disposición (10) para la estimación del aumento de ruido según cualquiera de las reivindicaciones 10 a 12.