Procedimiento y sistema para calcular un valor umbral de incremento de ruido térmico (ROT).

Un procedimiento para calcular un valor umbral, RoT_th, de incremento de ruido,

RoT, en un sistema (10) decomunicaciones en el que una pluralidad de terminales de usuario, MS(i), se comunica con una estación basetransceptora, incluyendo dicho procedimiento las etapas de:

a) proporcionar un umbral mínimo, RoT_min, de RoT y un umbral máximo, RoT_max, de RoT,

b) proporcionar un margen de RoT, RoT_margin,

c) adquirir la potencia nominal máxima de transmisión, Pmax(i), de cada terminal de usuario, MS(i), de dichapluralidad de terminales de usuario,

d) detectar la potencia, P(i), transmitida desde cada terminal de usuario, MS(i),

e) calcular, para cada terminal de usuario, MS(i), la diferencia de potencia, DP(i), entre la potencia nominalmáxima de transmisión, Pmax(i), y la potencia transmitida, P(i),

f) procesar la diferencia de potencia calculada DP(i), para cada terminal de usuario, MS(i), el margen de RoT,RoT_margin, y los valores umbral mínimo y máximo, RoT_min, RoT_max, para calcular un valor umbral,RoT_th, de RoT.

Procedimiento y sistema para calcular un valor umbral de incremento de ruido térmico (ROT)

La presente invención versa acerca de un procedimiento y un sistema de comunicaciones para calcular un valor umbral de incremento de ruido térmico (RoT) .

Se usan de forma generalizada sistemas de comunicaciones para proporcionar servicios, tales como voz, vídeo, datos, mensajería, radiodifusión, etc. Estos sistemas pueden ser de acceso múltiple y dar soporte a una pluralidad de usuarios que comparten los recursos disponibles del sistema. Los sistemas de acceso múltiple por división de código (CDMA) , tales como el sistema UMTS y sus evoluciones, HSDPA y HSUPA, o los sistemas por división de frecuencia (FDMA y OFDMA) son ejemplos de estos sistemas.

Un sistema típico de comunicaciones comprende una pluralidad de células, cada una dividida en una pluralidad de sectores. Cada célula contiene un subsistema de estación base, BSS en los sistemas GSM, o un subsistema de red de radio, RNS en los sistemas UMTS, capaces de proporcionar servicios de comunicaciones a cada terminal de usuario (UE) situado en esa célula. Cada subsistema BSS/RNS de estación base comprende una pluralidad de estaciones base transceptoras, BTS en los sistemas GMS y NodosB en los sistemas UMTS, cada una de las cuales es capaz de comunicarse de forma inalámbrica con los terminales de usuario UE situados en los sectores de la célula atendidos por el BSS. Muchos sistemas de comunicaciones, tales como los sistemas GSM o UMTS y sus evoluciones, también comprenden un controlador de red de radio, BSC en los sistemas GSM y RNC en los sistemas UMTS, en comunicación de señales con cada BSS/RNS y una pluralidad de terminales de usuario, cada uno en comunicación de señales con uno o más BTS/NodoB.

La conexión entre los terminales de usuario UE y las BTS está definida por un tramo de enlace descendente, desde la BTS a los terminales de usuario UE, y un tramo de enlace ascendente, desde los terminales de usuario UE a la BTS.

Debería señalarse que los terminales de usuario UE pueden transmitir simultáneamente en el enlace ascendente a la BTS y, así, causar interferencia general en la transmisión procedente de otros terminales UE a la BTS. En particular, la calidad de una señal recibida por una BTS desde un terminal UE depende de diversos factores, incluyendo la potencia transmitida desde el terminal UE, pérdidas en la trayectoria desde el terminal UE hasta la BTS, interferencia generada por otros terminales UE, desfases introducidos en la propia señal debidos a múltiples trayectorias tras el reflejo o la refracción de la señal cuando se encuentran obstáculos, etc.

En consecuencia, la interferencia total en la BTS aumenta cuando aumenta la potencia transmitida desde los terminales UE y cuando aumenta el número de terminales UE.

Además, cuando aumenta la interferencia, el sistema indica al terminal UE individual que aumente la potencia de la señal transmitida para recibir dicha señal con una calidad mínima que sea suficiente para decodificar la comunicación correctamente.

Por otra parte, los terminales UE no puede aumentar la potencia transmitida más allá de su potencia nominal máxima, y el sistema de comunicaciones, para mantener la posibilidad de que todos los terminales UE se comuniquen con la BTS, no puede tolerar un aumento en la interferencia más allá de un límite predefinido. Así, en presencia de una pluralidad de terminales UE, la capacidad del sistema está limitada por la interferencia del tramo de enlace ascendente.

Se proporciona una medida de la interferencia en el tramo de enlace ascendente por medio del parámetro de incremento de ruido térmico (RoT) , definido como la relación entre el ruido total y la interferencia producida por los terminales UE con el ruido térmico en una célula.

Por lo tanto, el parámetro RoT representa una medición fundamental para controlar la carga en el enlace ascendente.

El RNS debe garantizar, por lo tanto, que interferencia total recibida por la BTS que no ponga en peligro la cobertura de la propia célula, establecimiento un límite máximo admisible de interferencia, concretamente un umbral RoT.

El estándar UMTS 3GPP contempla que el controlador de acceso a la red RNC comunique la carga máxima admisible de la célula al NodoB. Esta comunicación tiene lugar mediante el procedimiento de reconfiguración de canales físicos compartidos NBAP. En detalle el RNC indica la potencia total máxima en recepción (Potencia Diana Máxima De Banda Ancha Total Recibida) y, opcionalmente, el ruido de referencia de fondo (Potencia De Referencia De Banda Ancha Total Recibida) en el mensaje de solicitud de reconfiguración de canales físicos compartidos NBAP.

El parámetro RoT representa la relación entre estos dos valores y, según se conoce en la bibliografía, la capacidad del tramo de enlace ascendente tiene una relación logarítmica con el valor RoT, de modo que, cuanto mayor sea el valor RoT permitido, mayor será la capacidad de la célula y el rendimiento máximo atendible desde el NodoB.

Por otra parte, es necesario hacer notar que un aumento en el valor umbral RoT causa una contracción de la cobertura del tramo de enlace ascendente. Inicialmente, la contracción en la cobertura, debida al aumento en interferencia desde los terminales móviles, se compensa por el aumento en potencia de los terminales móviles a través de la funcionalidad conocida del “control rápido de potencia”.

Cuando la potencia que se está usando alcanza la potencia nominal máxima de transmisión para el terminal móvil, ya no es posible dicha compensación y surge la necesidad de llevar a cabo un traspaso a otros sistemas, si están presentes. En ausencia de estas acciones, existe el riesgo de perjudicar la calidad de la comunicación o incluso de no poder continuar la comunicación. Este problema ocurre normalmente en los terminales móviles más alejados de las antenas del NodoB.

De la explicación anterior se sigue que para mantener la carga en el tramo de enlace ascendente por debajo de un nivel preestablecido y evitar la inestabilidad del sistema, resulta fundamental estimar el valor umbral RoT de una manera precisa.

El documento WO 2004/114715 describe un procedimiento y un aparato para la calibración dinámica del umbral RoT en un sistema de comunicaciones inalámbricas. En particular, se hace que el umbral RoT aumente o disminuya dinámicamente tras la detección, por parte de un procesador de umbral RoT de una estación base de radio, de la interrupción de servicio de al menos un terminal UE. El umbral RoT se fija inicialmente en un valor mínimo preestablecido, ROT_MIN, y el procesador de umbral RoT comprueba la presencia de una interrupción de servicio en uno de los terminales UE dados de alta en la estación base de radio, por ejemplo el terminal con el menor flujo de datos transmitidos. Si se detecta una interrupción de servicio, se reduce el umbral ROT en un cierto valor (ROT_DOWNSTEP) y la estación base de radio pone un bit RA a 1 para indicar a todos los terminales que se comunican con la estación base de radio que reduzcan el flujo de datos transmitidos. Sucesivamente, el procesador comprueba si ocurre una interrupción de servicio en otro terminal y, en caso negativo, aumenta el umbral ROT en un valor preestablecido (ROT_UPSTEP) que podría ser menor, por ejemplo, que el decremento ROT_DOWNSTEP para mantener una probabilidad baja de una interrupción de servicio.

Aunque permite que el valor umbral RoT cambie dinámicamente y esté optimizado, la técnica anteriormente descrita tiene algunas deficiencias.

De hecho, debería hacerse notar que el valor del umbral RoT disminuye siempre que ocurre una interrupción de servicio en un terminal o, mejor, cuando se pierde la conexión entre la estación móvil de radio y el terminal. Básicamente, el procedimiento descrito en el documento WO 2004/114715 reacciona a la interrupción de servicio de un terminal, pero no es capaz de evitar esta interrupción de servicio.

El documento WO 2005/112485 describe un procedimiento para facilitar la transferencia de enlace ascendente de datos desde un terminal de usuario. El procedimiento contempla determinar periódicamente el nivel RoT, transmitir periódicamente un indicador de nivel RoT desde un NodoB a un terminal de usuario por un primer canal de control, determinar periódicamente un valor medio de carga agrupada de red y transmitir periódicamente un indicador de este valor medio de carga agrupada desde el NodoB al terminal de usuario por un segundo canal de control. El NodoB mide el valor RoT instantáneo y establece el parámetro D de persistencia que ha de enviarse a cada terminal de usuario con el valor -1 si... [Seguir leyendo]

1. Un procedimiento para calcular un valor umbral, RoT_th, de incremento de ruido, RoT, en un sistema (10) de comunicaciones en el que una pluralidad de terminales de usuario, MS (i) , se comunica con una estación base transceptora, incluyendo dicho procedimiento las etapas de:

a) proporcionar un umbral mínimo, RoT_min, de RoT y un umbral máximo, RoT_max, de RoT, b) proporcionar un margen de RoT, RoT_margin, c) adquirir la potencia nominal máxima de transmisión, Pmax (i) , de cada terminal de usuario, MS (i) , de dicha

pluralidad de terminales de usuario, d) detectar la potencia, P (i) , transmitida desde cada terminal de usuario, MS (i) , e) calcular, para cada terminal de usuario, MS (i) , la diferencia de potencia, DP (i) , entre la potencia nominal

máxima de transmisión, Pmax (i) , y la potencia transmitida, P (i) ,

f) procesar la diferencia de potencia calculada DP (i) , para cada terminal de usuario, MS (i) , el margen de RoT, RoT_margin, y los valores umbral mínimo y máximo, RoT_min, RoT_max, para calcular un valor umbral, RoT_th, de RoT.

2. Un procedimiento según se reivindica en la reivindicación 1 en el que dicha etapa f) comprende las etapas de:

-determinar el valor de la diferencia mínima, min (DP (i) -RoT_margin) , entre la diferencia de potencia, DP (i) , calculada para cada terminal móvil, MS (i) , y el margen de RoT, RoT_margin, -comparar dicho valor de la diferencia mínima, min (DP (i) -RoT_margin) , el umbral mínimo, RoT_min, de RoT y el umbral máximo, RoT_max, de RoT, -establecer el valor umbral, RoT_th, de RoT:

al valor umbral mínimo, RoT_min, de RoT si dicho valor de la diferencia mínima, min (DP (i) -RoT_margin) , es inferior al valor umbral mínimo, RoT_min, de RoT, al valor umbral máximo, RoT_max, de RoT si dicho valor de la diferencia mínima, min (DP (i) -RoT_margin) , es superior al valor umbral máximo, RoT_max, de RoT, a dicho valor de la diferencia mínima, min (DP (i) -RoT_margin) , si dicho valor de la diferencia mínima, min (DP (i) -RoT_margin) , se encuentra en el intervalo entre el valor umbral mínimo, RoT_min, de RoT y el valor umbral máximo, RoT_max, de RoT.

3. Un procedimiento según se reivindica en la reivindicación 1 en el que dicha etapa f) incluye las etapas de incrementar o decrementar periódicamente el valor umbral de RoT en el instante t, RoT_th (t) , a partir del valor umbral de RoT en el instante t-1, RoT_th (t-1) , en un valor incremental o decremental predeterminado, deltaStepUp, deltaStepDown.

4. Un procedimiento según se reivindica en la reivindicación 3 en el que dicha etapa f) comprende las etapas de:

-determinar el valor de la diferencia de potencia mínima, min (DP (i) ) , entre los valores calculados de la

diferencia de potencia, DP (i) , -comparar dicho valor mínimo determinado, min (DP (i) , con el margen de RoT, RoT_margin, -incrementar el valor umbral de RoT en el instante t, RoT_th (t) , a partir del valor umbral de RoT en el

instante t-1, RoT_th (t-1) , si dicho valor mínimo determinado, min (DP (i) ) , es mayor que el margen de RoT, RoT_margin, o

-decrementar el valor umbral de RoT en el instante t, RoT_th (t) , a partir del valor umbral de RoT en el instante t-1, RoT_th (t-1) , si dicho valor mínimo determinado, min (DP (i) ) , es menor que el margen de RoT, RoT_margin.

5. Un procedimiento según se reivindica en las reivindicaciones 3 o 4 en el que dicha etapa f) comprende la etapa de:

-establecer el valor umbral en el instante t, RoT_th (t) , de RoT:

al valor menor entre el valor umbral máximo, RoT_max, de RoT y el valor umbral de RoT en el instante t-1, RoT_th (t-1) , aumentado en un valor incremental predeterminado, deltaStepUp, si el valor de la diferencia de potencia mínima, min (DP (i) ) , entre los valores de la diferencia de potencia, DP (i) , es mayor que el margen de RoT, RoT_margin, al valor mayor entre el valor umbral mínimo, RoT_min, de RoT y el valor umbral de RoT en el instante t-1, RoT_th (t-1) , disminuido en un valor decremental predeterminado, deltaStepDown, si el valor de la diferencia de potencia mínima, min (DP (i) ) , entre los valores de la diferencia de potencia, DP (i) , es igual o menor que el margen de RoT, RoT_margin.

6. Un procedimiento según se reivindica en cualquiera reivindicación 1 a 5 en el que dichas etapas d) , e) y f) se repiten a intervalos predeterminados de tiempo para calcular un valor umbral de RoT, RoT_th (t) , en cada instante de tiempo.

7. Un procedimiento para controlar un sistema (10) de comunicaciones en el que una pluralidad de terminales de

usuario, MS (i) , se comunica con una estación base transceptora en comunicación con un controlador (40) de

estaciones base, incluyendo dicho procedimiento las etapas de:

5 -calcular, en dicho controlador (40) de estaciones base, un valor umbral, RoT_th, de incremento de ruido, RoT, según se reivindica en cualquier reivindicación 1 a 6,

g) recibir, en dicha estación base transceptora, una información representativa de dicho valor umbral

calculado, RoT_th, de RoT,

h) controlar la potencia máxima transmisible desde cada terminal de usuario, MS (i) , en función de dicho valor

umbral, RoT_th, de RoT recibido en dicha estación base transceptora.

10 8. Un procedimiento según se reivindica en la reivindicación 7 en el que dicha etapa g) comprende las etapas de:

- proporcionar un valor de referencia de ruido de fondo, Potencia De Referencia De Banda Ancha Total

Recibida en dicho controlador (40) de estaciones base,

- calcular un valor de interferencia máxima admisible desde dicha estación base transceptora, Potencia

15 Diana Máxima De Banda Ancha Total Recibida, en dicho controlador (40) de estaciones base usando la relación siguiente:

en la que

Potencia De Referencia De Banda Ancha Total Recibida (dBm) representa el ruido de fondo de referencia

proporcionado, RoT_th representa el valor umbral de RoT calculado,

20 -transmitir información desde dicho controlador (40) de estaciones base a dicha estación base transceptora, información que comprende dicho valor proporcionado de ruido de fondo de referencia, Potencia De

Referencia De Banda Ancha Total Recibida, y dicho valor de interferencia máxima admisible, Potencia

Diana Máxima De Banda Ancha Total Recibida,

- calcular el valor umbral, RoT_th, de RoT en dicha estación base transceptora usando la relación anterior.

25 9. Un producto de ordenador cargable directamente en la memoria de un dispositivo de procesamiento numérico que comprende porciones de código de programa que pueden llevar a cabo el procedimiento según una

cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8 cuando se ejecuta en dicho dispositivo procesador.

10. Un sistema (10) de comunicaciones para calcular un valor umbral, RoT_th, de incremento de ruido, RoT, que

comprende:

30 -una pluralidad de terminales de usuario, MS (i) , -una pluralidad de células (20-26) , cada una de las cuales comprende un subsistema (30-36) de estación

base adaptado para proporcionar servicios de comunicaciones a cada terminal de usuario, MS (i) , situado

en su respectiva célula, comprendiendo cada subsistema de estación base una o más estaciones base

transceptoras,

35 -un controlador (40) de estaciones base en comunicación de señales con cada subsistema (30-36) de estación base,

en el que

dicho controlador (40) de estaciones base comprende:

- medios (42) de almacenamiento diseñados para almacenar un valor umbral mínimo, RoT_min, de RoT, un

40 valor umbral máximo, RoT_max, de RoT y un margen, RoT_margin, de RoT y la potencia nominal máxima de transmisión, Pmax (i) , de cada terminal de usuario, MS (i) , y

- medios (41) de procesamiento para:

- detectar la potencia, P (i) , transmitida desde cada terminal de usuario, MS (i) ,

- calcular, para cada terminal de usuario, MS (i) , la diferencia de potencia, DP (i) , entre la potencia nominal

45 máxima de transmisión, Pmax (i) , y la potencia transmitida, P (i) , -procesar la diferencia de potencia calculada DP (i) , para cada terminal de usuario, MS (i) , el margen de

RoT, RoT_margin, y los valores umbral mínimo y máximo, RoT_min, RoT_max, para calcular un valor

umbral, RoT_th, de RoT.

11. Un sistema (10) de comunicaciones según se reivindica en la reivindicación 10 en el que dichos medios (41) de

procesamiento están diseñados para:

-determinar el valor de la diferencia mínima, min (DP (i) -RoT_margin) , entre la diferencia de potencia, DP (i) , calculada para cada terminal móvil, MS (i) , y el margen de RoT, RoT_margin, -comparar dicho valor de la diferencia mínima, min (DP (i) -RoT_margin) , el umbral mínimo, RoT_min, de RoT y el umbral máximo, RoT_max, de RoT, -establecer el valor umbral, RoT_th, de RoT:

al valor umbral mínimo, RoT_min, de RoT si dicho valor de la diferencia mínima, min (DP (i) -RoT_margin) , es inferior al valor umbral mínimo, RoT_min, de RoT, al valor umbral máximo, RoT_max, de RoT si dicho valor de la diferencia mínima, min (DP (i) -RoT_margin) , es superior al valor umbral máximo, RoT_max, de RoT, a dicho valor de la diferencia mínima, min (DP (i) -RoT_margin) , si dicho valor de la diferencia mínima, min (DP (i) -RoT_margin) , se encuentra en el intervalo entre el valor umbral mínimo, RoT_min, de RoT y el valor umbral máximo, RoT_max, de RoT.

12. Un sistema (10) de comunicaciones según se reivindica en la reivindicación 10 en el que dichos medios (41) de procesamiento están diseñados para incrementar o decrementar periódicamente el valor umbral de RoT en el instante t, RoT_th (t) , a partir del valor umbral de RoT en el instante t-1, RoT_th (t-1) , en un valor incremental o decremental predeterminado, deltaStepUp, deltaStepDown.

13. Un sistema (10) de comunicaciones según se reivindica en la reivindicación 12 en el que dichos medios (41) de procesamiento están diseñados para:

-determinar el valor de la diferencia de potencia mínima, min (DP (i) ) , entre los valores calculados de la

diferencia de potencia, DP (i) , -comparar dicho valor mínimo determinado, min (DP (i) , con el margen de RoT, RoT_margin, -incrementar el valor umbral de RoT en el instante t, RoT_th (t) , a partir del valor umbral de RoT en el

instante t-1, RoT_th (t-1) , si dicho valor mínimo determinado, min (DP (i) ) , es mayor que el margen de RoT, RoT_margin, o

-decrementar el valor umbral de RoT en el instante t, RoT_th (t) , a partir del valor umbral de RoT en el instante t-1, RoT_th (t-1) , si dicho valor mínimo determinado, min (DP (i) ) , es menor que el margen de RoT, RoT_margin.

14. Un sistema (10) de comunicaciones según se reivindica en las reivindicaciones 12 o 13 en el que dichos medios (41) de procesamiento están diseñados para:

-establecer el valor umbral en el instante t, RoT_th (t) , de RoT:

al valor menor entre el valor umbral máximo, RoT_max, de RoT y el valor umbral de RoT en el instante t-1, RoT_th (t-1) , aumentado en un valor incremental predeterminado, deltaStepUp, si el valor de la diferencia de potencia mínima, min (DP (i) ) , entre los valores de la diferencia de potencia, DP (i) , es mayor que el margen de RoT, RoT_margin, al valor mayor entre el valor umbral mínimo, RoT_min, de RoT y el valor umbral de RoT en el instante t-1, RoT_th (t-1) , disminuido en un valor decremental predeterminado, deltaStepDown, si el valor de la diferencia de potencia mínima, min (DP (i) ) , entre los valores de la diferencia de potencia, DP (i) , es igual o menor que el margen de RoT, RoT_margin.

15. Un sistema (10) de comunicaciones según se reivindica en cualquiera reivindicación 10 a 14 en el que dichos medios (41) de procesamiento están diseñados para calcular un valor umbral de RoT, RoT_th (t) , en cada instante de tiempo.

16. Un sistema (10) de comunicaciones según se reivindica en cualquiera reivindicación 10 a 15 en el que dicha estación base transceptora está diseñada para:

-recibir, de dicho controlador (40) de estaciones base, una información representativa de dicho valor umbral, RoT_th, de incremento de ruido, RoT, calculado por los medios (41) de procesamiento del controlador (40) de estaciones base,

-controlar la potencia máxima transmisible desde cada terminal de usuario, MS (i) , en función de dicho valor umbral, RoT_th, de RoT recibido.

17. Un sistema (10) de comunicaciones según se reivindica en la reivindicación 16 en el que:

-dichos medios (42) de almacenamiento están diseñados para almacenar un valor de referencia de ruido de

fondo, Potencia De Referencia De Banda Ancha Total Recibida, -dichos medios (41) de procesamiento están diseñados para: -calcular un valor de interferencia máxima admisible desde dicha estación base transceptora, Potencia Diana Máxima De Banda Ancha Total Recibida, usando la relación siguiente:

en la que Potencia De Referencia De Banda Ancha Total Recibida (dBm) representa el ruido de fondo de referencia almacenado en los medios (42) de almacenamiento, RoT_th representa el valor umbral de RoT calculado,

5 -- transmitir información a dicha estación base transceptora, información que comprende dicho valor proporcionado de ruido de fondo de referencia, Potencia De Referencia De Banda Ancha Total Recibida, y dicho valor de interferencia máxima admisible, Potencia Diana Máxima De Banda Ancha Total Recibida, dicha estación base transceptora está diseñada para:

10 -recibir dicha información procedente de dicho controlador (40) de estaciones base y -calcular el valor umbral, RoT_th, de RoT usando la relación anterior.