Reutilización de frecuencia fraccional en redes heterogéneas.

Un método de funcionamiento de una red (20) de acceso radio heterogénea,

la red de acceso radio heterogénea comprendiendo una macrocapa que incluye al menos una macrocélula (22) servida por un nodo de macro estación base (24) y una microcapa que comprende al menos una microcélula (28) servida por un nodo de micro estación base (26), comprendiendo el método:

- dividir un ancho de banda de frecuencia utilizable por la red (20) de acceso radio heterogénea en una porción particionada de frecuencias que es menor que todo el ancho de banda;

- asignar una frecuencia de la porción particionada de frecuencia a un terminal inalámbrico (30) en una región de borde de microcélula (28);

- asignar una frecuencia del ancho de banda de frecuencia a un terminal inalámbrico (30) que está en una región central (M) de la microcélula (28) o al menos dentro de una región central (M) de la macrocélula (22);

- dividir el ancho de banda de frecuencia utilizable por la red (20) de acceso radio heterogénea en múltiples particioens incluyendo una partición primera y una partición segunda;

- dividir las múltiples particiones en múltiples subparticiones;

- asignar una frecuencia de una partición segunda a un terminal inalámbrico (30) en una región de borde de una de las múltiples microcélulas mediante:

asignación de una frecuencia de una subpartición primera de la partición segunda si el terminal inalámbrico (30) está en una región de borde de una microcélula en una macrocélula primera; y

asignación de una frecuencia de una subpartición segunda si el terminal inalámbrico (30) está en una región de borde de una microcélula en una macrocélula segunda;

- asignar una frecuencia de una partición primera a un terminal inalámbrico (30) en una de las múltiples macrocélulas mediante:

asignación de una frecuencia de una subpartición primera de la partición primera si el terminal inalámbrico (30) está en una macrocélula primera e interfiere con cualquier nodo de micro estación base (26);

asignación de una frecuencia de una subpartición segunda de la partición primera si el terminal inalámbrico (30) está en una macrocélula segunda e interfiere con cualquier nodo de micro estación base (26).

Reutilización de frecuencia fraccional en redes heterogéneas

Campo técnico

Esta invención se refiere a las telecomunicaciones, y particularmente a la asignación de recursos en redes de telecomunicaciones.

Antecedentes

En un sistema de radio celular típico, los terminales inalámbricos (también conocidos como estaciones móviles y/o unidades de equipo de usuario (los UE) ) se comunican a través de una red de acceso radio (RAN) con una o más redes de núcleo. La red de acceso radio (RAN) cubre un área geográfica que se divide en áreas de célula, con cada área de célula siendo servida por un nodo de estación base, por ejemplo, una estación base de radio (RBS) , que en algunas redes también puede llamarse, por ejemplo, un "Nodo B" (UMTS) o "eNodoB" (LTE) . Una célula es un área geográfica donde la cobertura de radio es proporcionada por el equipo de la estación base de radio en un sitio de estación base. Cada célula se identifica mediante una identidad dentro de la zona de radio local, que se emite en la célula. Otra identidad que identifica la célula únicamente en toda la red móvil también se transmite en la célula. Las estaciones base se comunican a través de la interfaz aérea que funciona en las frecuencias de radio con las unidades de equipo de usuario (UE) dentro del alcance de las estaciones base.

En algunas versiones de la red de acceso radio, varias estaciones base están conectadas normalmente (por ejemplo, por líneas terrestres o microondas) a un nodo del controlador (tales como un controlador de red de radio (RNC) o un controlador de estación base (BSC) ) que supervisa y coordina diversas actividades de las múltiples estaciones base conectadas al mismo. Los controladores de red de radio están normalmente conectados a una o más redes de núcleo.

El sistema universal de telecomunicaciones móviles (UMTS) es un sistema de comunicación móvil de tercera generación, que evolucionó a partir del sistema global de segunda generación (2G) para comunicaciones móviles (GSM) . UTRAN es esencialmente una red de acceso radio que usa acceso múltiple por división de código de banda ancha para las unidades de equipo de usuario (los UE) . En un foro conocido como el proyecto asociación de tercera generación (3GPP) , los proveedores de telecomunicaciones proponen y acuerdan estándares para redes de tercera generación y UTRAN específicamente, e investigan la velocidad de datos mejorada y la capacidad de radio. Las especificaciones para el sistema de paquetes evolucionado (EPS) se han completado dentro del proyecto asociación de tercera generación (3GPP) y este trabajo continúa en la próxima 3GPP libera. El EPS comprende la red de acceso radio terrestre universal evolucionada (E-UTRAN) (también conocida como el acceso de radio de evolución a largo plazo (LTE) ) y el núcleo de paquetes evolucionado (EPC) (también conocido como red de núcleo de evolución de arquitectura del sistema (SAE) ) . E-UTRAN / LTE es una variante de una tecnología de acceso de radio 3GPP en la que los nodos de estación base de radio se conectan directamente a la red de núcleo EPC en lugar de a los nodos de controlador de red de radio (RNC) . En general, en E-UTRAN/LTE las funciones de un nodo de controlador de red de radio (RNC) se distribuyen entre los nodos de estaciones base de radio (los eNodeB en LTE) y la red de núcleo. Como tal, la red de acceso radio (RAN) de un sistema EPS tiene una arquitectura esencialmente "plana" que comprende nodos de estación base de radio sin informar a los nodos de controlador de red de radio (RNC) .

En una implementación homogénea con una sola capa de células, los dispositivos transceptores que son sensibles a las interferencias suelen ser también los que causan la interferencia alta a dispositivos de transceptor en células adyacentes. En el enlace ascendente (UL) la razón de esta concurrencia es la siguiente: un dispositivo de transceptor sensible es uno que tiene una alta pérdida de propagación en la estación base de servicio, y por lo tanto la potencia recibida por la estación base de servicio es baja, en particular si el dispositivo de transceptor alcanza su límite de potencia. Un dispositivo de transceptor con alta pérdida de propagación está normalmente en el borde de célula (comúnmente llamado dispositivo de transceptor de borde de célula) , que es donde está también más cerca de las células adyacentes (y las estaciones base adyacentes) . Para estas células adyacentes del dispositivo transceptor (especialmente cuando funciona a su límite de potencia) es normalmente una fuerte interferencia.

Las crecientes demandas en las redes móviles para soportar las aplicaciones de datos en mayores rendimientos y eficiencias espectrales ha impulsado la necesidad de desarrollar redes de 4ª generación (4G) basadas en la multiplexación por división de frecuencias ortogonales (OFDM) incluida la evolución a largo plazo (LTE) 3GPP. Un objetivo clave con respecto al implementación de redes de 4G de OFDM es usar una frecuencia de reutilización de uno (indicado por N=1) , o lo más cercano a la reutilización N=1 como es práctico. Una frecuencia de reutilización de N=1 implica que las estaciones base en las células transmiten en todos los bloques de recursos de tiempofrecuencia disponibles (los RB) simultáneamente. Debido a transmitir limitaciones de potencia en los terminales móviles, la necesidad de mayores rendimientos en las redes de 4G, especialmente cerca del borde de célula, en combinación con la restricción en el presupuesto del enlace de enlace ascendente requerirá la necesidad de 65 tamaños de célula más pequeños que normalmente se implementan para sistema celulares presentes de 2ª generación (2G) y 3ª generación (3G) .

El uso de tamaños de células más pequeñas se puede implementar en un enfoque de división celular homogénea tradicional o en un enfoque más heterogéneo ad hoc en el que las picocélulas o nodos de retransmisión se superponen en una red macrocelular existente. Tanto para un enfoque homogéneo como heterogéneo, el sistema limitado de interferencia resultante para la implementación N=1 no alcanzará la capacidad potencial total que el estándar LTE puede soportar sin la aplicación en la estación base y el terminal móvil de una o más técnicas de mitigación de interferencia y o cancelación viables.

Las técnicas de cancelación y mitigación de interferencia se han investigado e implementado con diferentes grados de éxito en las redes móviles terrestres durante más de veinte años. Los enfoques tradicionales de mitigación de la interferencia entre las señales transmitidas se han centrado tanto en asegurar la ortogonalidad entre las señales transmitidas en el tiempo, frecuencia, así como espacialmente o mediante la eliminación y la cancelación activa de señales de interferencia de la señal deseada si la ortogonalidad entre la señal deseada y interferentes potenciales no se puede lograr. En los primeros sistemas celulares 2G tal ortogonalidad se logró principalmente a través de las asignaciones previamente planificadas estáticas de recursos de radio.

Los sistemas 3G introdujeron técnicas de cancelación de interferencia basados principalmente en una combinación de información ciega reunida en una estación base como el monitoreo del uso del espectro y el intercambio burdo de los indicadores de interferencia tales como el indicador la subida sobre térmico (RoT) empleado en el 3GPP2 lxEV-DO estándar. Normalmente las señales interferentes se han estimado usando la detección ciega y sus estimaciones restadas de las señales deseadas.

Desde una perspectiva de enlace el enlace descendente (DL) permite un análisis más manejable puesto que si se conoce la localización del terminal móvil deseado, las distancias a todas las estaciones base de interferencia potenciales pueden ser fácilmente determinadas basándose en la geometría de la red y, por tanto, una estimación basada en probabilidad de señal a interferencia más ruido (SINR) se puede calcular basándose en las condiciones de desvanecimiento de canal para la señal deseada y las señales de interferencia. Además de ruido blanco gaussiano aditivo (AWGN) , tanto la señal deseada como las señales interferentes experimentarán un ensombrecimiento que normalmente se distribuye de manera log-normal.

El análisis de la interferencia de enlace ascendente (UL) requiere el conocimiento de no sólo la localización del terminal móvil deseado bajo consideración, sino también las localizaciones relativas de todos los terminales móviles de interferencia potenciales, para lo cual tanto las localizaciones de los terminales de interferencia, el número de terminales potenciales, así como su velocidad espacial serán... [Seguir leyendo]

1. Un método de funcionamiento de una red (20) de acceso radio heterogénea, la red de acceso radio heterogénea comprendiendo una macrocapa que incluye al menos una macrocélula (22) servida por un nodo de macro estación base (24) y una microcapa que comprende al menos una microcélula (28) servida por un nodo de micro estación base (26) , comprendiendo el método:

- dividir un ancho de banda de frecuencia utilizable por la red (20) de acceso radio heterogénea en una porción particionada de frecuencias que es menor que todo el ancho de banda;

- asignar una frecuencia de la porción particionada de frecuencia a un terminal inalámbrico (30) en una región de borde de microcélula (28) ;

-asignar una frecuencia del ancho de banda de frecuencia a un terminal inalámbrico (30) que está en una región central (M) de la microcélula (28) o al menos dentro de una región central (M) de la macrocélula (22) ;

- dividir el ancho de banda de frecuencia utilizable por la red (20) de acceso radio heterogénea en múltiples particioens incluyendo una partición primera y una partición segunda;

- dividir las múltiples particiones en múltiples subparticiones;

- asignar una frecuencia de una partición segunda a un terminal inalámbrico (30) en una región de borde de una de las múltiples microcélulas mediante:

asignación de una frecuencia de una subpartición primera de la partición segunda si el terminal inalámbrico (30) está en una región de borde de una microcélula en una macrocélula primera; y asignación de una frecuencia de una subpartición segunda si el terminal inalámbrico (30) está en una región de borde de una microcélula en una macrocélula segunda;

- asignar una frecuencia de una partición primera a un terminal inalámbrico (30) en una de las múltiples macrocélulas mediante:

asignación de una frecuencia de una subpartición primera de la partición primera si el terminal inalámbrico (30) está en una macrocélula primera e interfiere con cualquier nodo de micro estación base (26) ;

asignación de una frecuencia de una subpartición segunda de la partición primera si el terminal inalámbrico (30) está en una macrocélula segunda e interfiere con cualquier nodo de micro estación base (26) .

2. El método de la reivindicación 1, que comprende además:

- asignar una frecuencia de la partición segunda a un terminal inalámbrico (30) en una de las múltiples macrocélulas si el terminal inalámbrico (30) está en una macrocélula (22) y no interfiere sustancialmente con ningún nodo de micro 45 estación base (26) .

3. El método de la reivindicación 2, que comprende además asignar una frecuencia al terminal inalámbrico (30) en una de sus múltiples macrocélulas mediante:

asignación de una frecuencia de una subpartición primera de la partición segunda si el terminal inalámbrico (30) está en una macrocélula primera y no interfiere sustancialmente con ningún nodo de micro estación base (26) ;

asignación de una frecuencia de una subpartición segunda de la partición segunda si el terminal inalámbrico (30) está en una macrocélula segunda y no interfiere sustancialmente con ningún nodo de micro estación base (26) .

5.

4. El método de la reivindicación 1, en el que en el ancho de banda de frecuencia la subpartición primera de la partición primera está separada de la subpartición primera de la partición segunda por al menos la subpartición segunda de la partición primera.

5. El método de la reivindicación 1, en el que en el ancho de banda de frecuencia la subpartición primera de la partición primera está separada de la subpartición primera de la partición segunda por al menos la subpartición segunda de la partición primera.

6. Un nodo de estación base (BS) de una red (20) de acceso radio heterogénea, la red (20) de acceso radio 65 heterogénea comprendiendo una macrocapa que incluye al menos una macrocélula servida por un nodo de macro estación base (24) y una microcapa que incluye al menos una microcélula (28) servida por un nodo de micro 24

estación base (26) , en el que la red (20) de acceso radio heterogénea comprende múltiples macrocélulas y múltiples microcélulas dentro de cada una de las múltiples macrocélulas, en el que el ancho de banda de frecuencia utilizable por la red (20) de acceso radio heterogénea se divida en múltiples particiones y las múltiples particiones se debiden en múltiples subparticiones, en el que una partición primera se asocia con las múltiples macrocélulas y una partición segunda se asocia con las múltiples microcélulas, en el que el nodo de estación base sirve a una macrocélula particular (22) que comprende las múltiples microcélulas, comprendiendo el nodo de estación base:

- un localizador de terminal configurado para obtener una indicación de la localización de un terminal inalámbrico (30) en una célula servida por el nodo de estación base;

- un programador configurado para usar la indicación de la localización para asignar al terminal inalámbrico (30) una frecuencia del ancho de banda de frecuencia utilizable por la red (20) de acceso radio heterogénea, estando el programador configurado para asignar una frecuencia a partir de una porción particionada de frecuencia del ancho de banda de frecuencia si el terminal inalámbrico (30) está en una región de borde de la célula servida por el nodo de estación base, siendo la porción particionada menos de la totalidad del ancho de banda de frecuencia, y en el que el programador se configura además para asignar al terminal inalámbrico (30) una frecuencia de la partición segunda si el terminal inalámbrico (30) interfiere con una macrocélula que no sea la macrocélula particular (22) y no interfiere con una microcélula (28) ;

en el que el programador se configura además para asignar al terminal inalámbrico (30) una frecuencia de una seleccionada de las subparticiones de la partición segunda, y en el que la seleccionada de las subparticiones de la partición segunda se asocia con la macrocélula particular (22) .