Método para hacer funcionar una red inalámbrica, una red inalámbrica y un dispositivo.

Un método para hacer funcionar una red inalámbrica, en el que al menos un grupo de MIMO,

Entrada Múltiple Salida Múltiple, de diferentes estaciones se construirá por medio de un algoritmo de agrupamiento basándose en una métrica de agrupamiento para proporcionar un grupo de MIMO de diferentes estaciones que pueden direccionarse simultáneamente en espacio mediante una estación base usando técnicas de MIMO y que cumple un nivel definible de calidad de rendimiento y en el que la métrica de agrupamiento está basada en una SINR, Relación Entre Señal a Ruido e Interferencia, experimentada por cada estación en el grupo de MIMO,

que comprende las siguientes etapas:

- Calcular una SNR, Relación Señal a Ruido, que una nueva estación experimentaría sin ninguna interferencia, es decir una SNR que la nueva estación experimentaría cuando la estación base realiza formación de haz de transmisión de único usuario, cuando se añade a un grupo de MIMO ya existente;

- Calcular una estimación de SINR corrigiendo la SNR con la suma de las correlaciones espaciales entre la nueva estación y cada una de las estaciones ya presentes en el grupo de MIMO existente; y

- Usar la estimación de SINR para decidir si la nueva estación puede añadirse al grupo de MIMO existente que cumple el nivel de calidad de rendimiento.

en el que la SNR es una SNRBf, SNRFormación_de_haz, obtenida calculando los pesos de formación de haz correspondientes.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/EP2012/050523.

Solicitante: NEC EUROPE LTD.

Nacionalidad solicitante: Alemania.

Dirección: Kurfürsten-Anlage 36 69115 Heidelberg ALEMANIA.

Inventor/es: CAMPS MUR,DANIEL, PÉREZ COSTA,XAVIER, ZUBOW,ANATOLIJ, MAROTZKE,JOHANNES.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • H04B7/04 ELECTRICIDAD.H04 TECNICA DE LAS COMUNICACIONES ELECTRICAS.H04B TRANSMISION.H04B 7/00 Sistemas de radiotransmisión, es decir, utilizando un campo de radiación (H04B 10/00, H04B 15/00 tienen prioridad). › utilizando una o más antenas independientes espaciadas.
  • H04B7/06 H04B 7/00 […] › en la estación de emisión.
  • H04W72/08 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 72/00 Gestión de recursos locales, p. ej. selección o reserva de recursos inalámbricos o planificación de tráfico inalámbrico. › basado en criterios de calidad.

PDF original: ES-2523134_T3.pdf

 


Fragmento de la descripción:

Método para hacer funcionar una red inalámbrica, una red inalámbrica y un dispositivo

La presente invención se refiere a un método para hacer funcionar una red inalámbrica, en el que se construirá al menos un grupo de MIMO (Entrada Múltiple Salida Múltiple) de diferentes estaciones por medio de un algoritmo de agrupamiento basándose en una métrica de agrupamiento para proporcionar un grupo de MIMO de diferentes estaciones que pueden direccionarse simultáneamente en espacio mediante una estación base usando técnicas de MIMO y cumpliendo un nivel definible de calidad de rendimiento y en el que la métrica de agrupamiento está basada en una SINR (Relación Entre Señal a Ruido e Interferencia) experimentada por cada estación base en el grupo de MIMO. Adicionalmente, la presente invención se refiere a una red y dispositivo inalámbricos conformes.

Los métodos para hacer funcionar una red inalámbrica y redes y dispositivos conformes del tipo anteriormente mencionado se conocen a partir del estado de la técnica. Tales métodos, redes y dispositivos pueden usar técnicas de MIMO conocidas.

Es bien aceptado en la industria y en los círculos académicos que se requieren las novedosas técnicas inalámbricas para hacer frente al aumento exponencial en el tráfico de datos previsto para los próximos años.

Como un ejemplo de técnicas de MIMO conocidas se explicará SDMA (Acceso Múltiple por División Espacial) a continuación para establecer la presente situación de tecnología de red en este sentido. SDMA es una novedosa técnica de capa física que puede usarse para el fin de aumentar capacidad, y se adoptará ampliamente por las tecnologías inalámbricas de 4G. SDMA requiere desplegar varias antenas en la Estación Base (BS), para permitir a la BS transmitir simultáneamente a diferentes estaciones. Lo anterior se consigue dirigiendo diferentes haces espaciales hacia los receptores pretendidos como se representa en la Figura 1. Particularmente, los esquemas de transmisión basados en Acceso Múltiple por División Ortogonal de Frecuencia (OFDMA), combinados con técnicas de SDMA son tecnologías prometedoras clave para aumentar las eficacias espectrales actuales.

Cuando se usa SDMA, una BS necesita un algoritmo que decide qué estaciones pueden multiplexarse en espacio. Por ejemplo, si dos estaciones están muy próximas entre sí o sus canales están altamente correlacionados, entonces es imposible para la BS construir haces para transmitir simultáneamente a ambas estaciones usando los mismos recursos de tlempo/frecuencla. Para decidir qué subconjuntos de estaciones pueden direccionarse simultáneamente usando SDMA, una BS requiere un algoritmo de agrupamiento de SDMA.

Un algoritmo de agrupamiento de SDMA puede observarse como que funciona de la misma manera, véase T. F. Maclel, Suboptlmal resource allocatlon for multi-user mimo-ofdma systems, tesis doctoral, Universidad Técnica de Darmstadt:

1- Seleccionar un conjunto de estaciones para formar un grupo de SDMA candidato.

2- Evaluar cómo de bueno es este grupo. Para el fin de evaluar un grupo candidato se requiere una métrica de

agrupamiento.

3- A partir de todos los grupos evaluados seleccionar el que maximiza la métrica de agrupamiento elegida

Por lo tanto un parámetro clave para tener algoritmos de agrupamiento de SDMA de buen rendimiento es tener una buena métrica de agrupamiento, es decir una métrica que pueda capturar de manera fiable las condiciones de interferencia en el grupo. De manera ideal, las mejores métricas de agrupamiento son las que predicen la SINR de cada estación en el grupo de SDMA, véase T. F. Maciel, Suboptimal resource allocation for multi-user mimo-ofdma systems, tesis doctoral, Universidad Técnica de Darmstadt. Tales métricas pueden identificar si un paro conjunto de estaciones interferirán fuertemente entre si cuando están en el mismo grupo de SDMA, y deberían asignarse por lo tanto a diferentes grupos. Se desvelan algoritmos de agrupamiento de SDMA adicionales, por ejemplo, en "A study on a channel allocation scheme with an adaptive array in SDMA", Ohgane et. al., Vehicular Technology Conference, 1997, IEEE 47a, vol. 2, páginas 725-729.

El problema actual en el estado de la técnica que esta invención trata es el hecho de que las métricas de agrupamiento por ordenador basadas en la SINR experimentada por cada estación en un grupo de SDMA es computacionalmente muy caro. La razón es que estas métricas requieren calcular los pesos de formación de haz reales cada grupo de SDMA candidato que la BS usará para transmitirlos al grupo de SDMA. La siguiente fórmula es una manera típica para calcular estos pesos de formación de haz, por ejemplo, la técnica del Mínimo Error Cuadrático Medio, véase F. Gross, Smart antennas for wireless Communications with MATLAB, Professional engineering, McGraw-Hill, 25:

Wb = (Rss + Rnn)'1Hb,

donde lo anterior son matrices y vectores con dimensiones que dependen del número de antenas en la BS. Obsérvese que estas son operaciones caras, por ejemplo para M antenas en la BS la fórmula anterior requiere (M3) operaciones aritméticas. Además, en un sistema de banda ancha, como WiMAX o LTE (Evolución a Largo

Plazo), el canal se hace selectivo en frecuencia y por lo tanto el cálculo anterior tiene que hacerse por bloque de recurso de frecuencia b. Por lo tanto, calcular Wb para cada grupo de SDMA candidato resulta ser muy caro.

Es un objeto de la presente invención mejorar y desarrollar adlclonalmente un método para hacer funcionar una red inalámbrica, una red y dispositivo conformes para permitir un alto nivel de calidad de rendimiento en una red mientras que se reduce la complejidad del método computacional.

De acuerdo con la invención, el objeto anteriormente mencionado se consigue mediante un método que comprende las características de la reivindicación 1, mediante una estación base que comprende las características de la reivindicación 1 y mediante una red inalámbrica que comprende las características de la reivindicación 11.

De acuerdo con la invención se ha reconocido que es posible reducir la complejidad computacional mediante una estimación de la SINR o por medio de usar una estimación de la SINR experimentada por cada estación en un grupo de MIMO. El método inventivo permite el uso de métrica de agrupamiento de MIMO de alta calidad, mientras que al mismo tiempo se evitan operaciones caras. Particularmente, el método de acuerdo con la invención es un método heurístico para estimar la SINR de cada estación en un grupo de MIMO, mientras que evita tener que calcular pesos de formación de haz caros. La invención se basa en el reconocimiento inventivo de que en general las correlaciones espaciales directas entre estaciones son más relevantes para estimaciones de SINR que las indirectas. El método inventivo obtiene estimaciones de SINR para estaciones para fines de agrupamiento de MIMO que no requieren considerar todas las posibles fuentes de interferencia, mientras que consigue un rendimiento próximo al de los mejores métodos disponibles en el estado de la técnica, pero que requiere una complejidad computacional mucho inferior.

En una realización preferida el agrupamiento de MIMO podría ser un grupo de SDMA. En realizaciones preferidas adicionales el grupo de MIMO podría ser un grupo de MU-MIMO (MIMO Multiusuario). En todos los casos el método propuesto e inventivo podría usarse para estimar la SINR de los flujos de datos en el respectivo sistema de MIMO.

En una realización preferida adicional la SNR es una SNRet (SNRFormac¡ón_de_haz) obtenida calculando los pesos de formación de haz correspondientes. Obsérvese que calcular estos pesos de formación de haz, SNRBf, es más sencillo que calcular los pesos requeridos para el SDMA, es decir Wb.

Con respecto a un proceso computacional muy eficaz y sencillo la etapa de corregir la SNR podría comprender

donde X = E|t/,|2 es la suma de las correlaciones espaciales entre la nueva estación y cada una de las estaciones en el grupo de MIMO y A es un valor constante que puede obtenerse mediante simulaciones para casos de uso genérico. Por lo tanto, de manera Intuitiva si hay una alta correlación espacial entre la nueva estación o las nuevas estaciones y las otras estaciones en el grupo entonces X será alta y la SINR estimada será pequeña, con el resultado de que el agrupamiento no se recomienda. Obsérvese que es conocido a partir del estado de la técnica, que la correlación espacial entre las estaciones / y j puede calcularse mediante un producto escalar sencillo entre los vectores de canal espacial de las estaciones, es decir hi y hj. Estos vectores de canal se conocen en la Estación Base de cualquier tecnología... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Un método para hacer funcionar una red inalámbrica, en el que al menos un grupo de MIMO, Entrada Múltiple Salida Múltiple, de diferentes estaciones se construirá por medio de un algoritmo de agolpamiento basándose en una métrica de agrupamiento para proporcionar un grupo de MIMO de diferentes estaciones que pueden direccionarse simultáneamente en espacio mediante una estación base usando técnicas de MIMO y que cumple un nivel definible de calidad de rendimiento y en el que la métrica de agrupamiento está basada en una SINR, Relación Entre Señal a Ruido e Interferencia, experimentada por cada estación en el grupo de MIMO,

que comprende las siguientes etapas:

- Calcular una SNR, Relación Señal a Ruido, que una nueva estación experimentaría sin ninguna interferencia, es decir una SNR que la nueva estación experimentaría cuando la estación base realiza formación de haz de transmisión de único usuario, cuando se añade a un grupo de MIMO ya existente;

- Calcular una estimación de SINR corrigiendo la SNR con la suma de las correlaciones espaciales entre la nueva estación y cada una de las estaciones ya presentes en el grupo de MIMO existente; y

- Usar la estimación de SINR para decidir si la nueva estación puede añadirse al grupo de MIMO existente que cumple el nivel de calidad de rendimiento.

en el que la SNR es una SNRBf, SNRFormac¡ón_dejiaz, obtenida calculando los pesos de formación de haz correspondientes.

2. Un método de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el grupo de MIMO es un grupo de SDMA, Acceso Múltiple por División Espacial.

3. Un método de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el grupo de MIMO es el grupo MU-MIMO, grupo de MIMO Multi Usuario.

4. Un método de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 3, en el que el cálculo de las correlaciones espaciales entre cada par de estaciones se realizará únicamente una vez y se considera para evaluar diferentes grupos de MIMO.

5. Un método de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 4, en el que el algoritmo de agrupamiento es un FFA, Algoritmo de Primer Ajuste, BFA, Algoritmo de Mejor Ajuste o CBA, Algoritmo de agrupamiento Basado en Grupo.

6. Un método de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 5, en el que la estación base calcula la suma de las correlaciones espaciales entre la nueva estación y cada una de las otras estaciones ya presentes en el grupo de MIMO existente.

7. Un método de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 6, en el que la estación base calcula la estimación de SINR.

8. Un método de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 7, en el que la SNR o la SNRBfSe calculará para cada estación.

9. Un método de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 8, en el que una suma parcial de las correlaciones espaciales se actualizarán cuando una nueva estación se une un grupo de MIMO.

1. Una estación base que comprende medios para llevar a cabo el método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1-9.

11. Una red inalámbrica que comprende una estación base de acuerdo con la reivindicación 1.


 

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