ES2405735B1 - Sistema y método para minimizar interferencias entre nodos de acceso de radio de una red de acceso de radio - Google Patents

Sistema y método para minimizar interferencias entre nodos de acceso de radio de una red de acceso de radio Download PDF

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ES2405735B1 ES201130794A ES201130794A ES2405735B1 ES 2405735 B1 ES2405735 B1 ES 2405735B1 ES 201130794 A ES201130794 A ES 201130794A ES 201130794 A ES201130794 A ES 201130794A ES 2405735 B1 ES2405735 B1 ES 2405735B1
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Quiliano PÉREZ TARRERO
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Abstract

Sistema y método para minimizar interferencias entre nodos de acceso de radio de una red de acceso de radio.#El sistema comprende una pluralidad de nodos de acceso de radio, o células, proporcionando cada una de dichas células un área de cobertura a una pluralidad de equipos de usuario, caracterizado porque cada uno de dichos nodos de acceso de radio se divide en:#- una sección de procesamiento (1) común que realiza una fase de procesamiento principal; y#- una pluralidad de secciones (2a, 2b, 2c) transceptoras remotas, que realizan, cada una, una fase de procesamiento local que complementa dicha fase de procesamiento principal, que están operativamente conectadas a dicha sección de procesamiento común, y que constituyen una subcélula que proporciona una subárea de cobertura, en el que dicha área de cobertura se distribuye en dichas subáreas de cobertura.#El método está dispuesto para llevar a cabo dicha división de nodos de acceso de radio.

Description

SISTEMA Y MÉTODO PARA MINIMIZAR INTERFERENCIAS ENTRE NODOS DE
ACCESO DE RADIO DE UNA RED DE ACCESO DE RADIO
Campo de la técnica
S
La presente invención se refiere, en general, en un primer aspecto, a un sistema
para minimizar interferencias entre nodos de acceso de radio, o células, de una red de
acceso de radio, y más particularmente a un sistema que comprende dividir dichos nodos
de acceso de radio en una sección de procesamiento común y una pluralidad de
secciones transceptoras remotas.
10
Un segundo aspecto de la invención se refiere a un método dispuesto para llevar
a cabo dicha división de nodos de acceso de radio.
Estado de la técnica anterior
Las femtocélulas son pequeñas estaciones base que se instalan en las
15
instalaciones del cliente o de la empresa para proporcionar cobertura de banda ancha
móvil, tal como UMTS o LTE, en un área limitada. Los femtonodos están conectados a la
red principal del operador móvil por medio de una red de acceso de banda ancha fija, tal
como una línea de ADSL o conexión de fibra.
El femtonodo actual integra todas sus funcionalidades dentro de un único
20
receptáculo, desde las antenas que emiten las señales de radio hasta la conexión
Ethernet que soporta la interfaz con la red principal móvil (Iuh en el caso de UMTS, o S1
en el caso de LTE). Este femtonodo de un único receptáculo debe proporcionar la
cobertura completa de un área doméstica o de oficina, y si su cobertura no es suficiente,
debe aumentarse su potencia o deben instalarse más femtonodos.
25
También hay algunas otras soluciones para proporcionar cobertura en interiores
de una manera distribuida. Por ejemplo:
-Técnicas de radio sobre fibra (RoF, Radio On Fibre). En este caso se instala una
única estación base en un edificio, y las señales de radio, antes de su transmisión a
través de las antenas, se convierten en un formato óptico y se transmiten a través de una
30
red de fibra a lo largo del edificio. En el otro extremo de la red de fibra, algunas cabeceras
de radio remotas vuelven a convertir las señales en el formato de radio y las emiten por
medio de antenas.
-Radio sobre medios de cable coaxial. En este caso se instala una única estación
base en un edificio, y las señales de radio se transmiten a través de una red de cable
35
coaxial a lo largo del edificio hasta algunas cabeceras de radio remotas. Estas cabeceras
de radio remotas pueden ser completamente pasivas, o pueden incluir algunos elementos
activos. Algunos ejemplos de soluciones de cable coaxial con elementos activos se
describen en las patentes "W02009149101A1 Remote Distributed Anlenna" y
"US5918154A Communications Systems Employing Antenna Diversity".
S
-Cabeceras de radio remotas conectadas a la estación base por medio de una
interfaz digital. Los principales representantes de esta solución son las normas CPRI y
OBSAI. En ambos casos, las señales 1/0 digitales de la estación base, antes de
convertirse en un formato analógico y convertirse de manera ascendente en
radiofrecuencia, se transmiten digitalmente a través de una red de fibra. En el otro
10
extremo de la red de fibra, algunas cabeceras de radio remotas convierten las señales en
analógicas y realizan la conversión ascendente de frecuencia final, y las emiten por
medio de antenas.
Con respecto a la implementación de un femtonodo, la norma 3GPP no especifica
ninguna arquitectura de referencia para el mismo. Sin embargo, la generación de señales
15
físicas tanto de enlace descendente como de enlace ascendente hace necesario
implementar un conjunto de bloques funcionales.
En el enlace descendente, la carga útil que debe transmitirse al UE pasa a través
del proceso convencional en LTE; una segmentación de bloques de código (15),
codificación de canales (16), adaptación de la tasa de transmisión (17) y concatenación
20
de bloques de código (18). El resultado es un conjunto de palabras de código, y cada
palabra de código es un conjunto de datos de usuario antes de su formateo para la
transmisión de radio.
Una vez generada cada palabra de código (28), pasa por un proceso de
aleatorización (24) de LTE convencional y por el correlacionador de modulación (11). La
25
función del correlacionador de modulación (11) es correlacionar grupos de bits con
símbolos modulados complejos según un esquema de modulación predefinido. El
esquema de modulación puede ser QPSK, 16-QAM o 64-QAM. En la arquitectura
convencional, los segmentos modulados se representan por medio de símbolos
complejos, cuyas partes real e imaginaria se representan por medio de palabras digitales
30
que oscilan desde 8 hasta 14 bits. Éste es el mismo número de bits que se usa en el DAC
que se dispone tras el bloque de IFFT que está incluido en el correlacionador de señales
OFDM (29)
En la arquitectura MU-MIMO de L TE convencional, el resultado de este proceso
de aleatorización (24) y correlacionador de modulación (11) se alimenta al bloque de
35
correlacionador de capas (26), cuya función es dividir una palabra de código entre dos o
más capas, hasta cuatro, y cada capa se alimenta a una antena (12). Tras el bloque de
correlación de capas (26), se realiza una precodificación (27) MIMO (multiple-inpul
multiple-output, múltiples entradas múltiples salidas).
El correlacionador de elementos de recursos (13) se dispone tras el bloque de
S
precodificación (27) MIMO, correlacionando el conjunto de símbolos complejos con un
conjunto de subportadoras, y el correlacionador de señales OFOM (29) realiza la
modulación de señales OFOM por medio de una IFFT.
Finalmente, se añade un prefijo cíclico a la señal OFDM, se realiza una
conversión de digital a analógico (DAC), y se convierte de manera ascendente la señal
10
analógica a radiofrecuencia antes de su transmisión.
En el enlace ascendente, la antena de recepción detecta la señal de enlace
ascendente del terminal de usuario, que se convierte de manera descendente, se
demodula I/Q (23) Y se convierte en un formato digital por medio de un convertidor de
analógico a digital (22). El bloque de eliminación de prefijos cíclicos elimina el prefijo
15
cíclico de la señal SC-FDMA, y los bloques de FFT (20') Y de IFFT (20) realizan la
demodulación SC-FDMA. El decorrelacionador de elementos de recursos (30) extrae los
símbolos modulados del conjunto de subportadoras asignadas. La función del bloque de
decorrelacionador de demodulación (14) es opuesta a la de correlacionador de
modulación (11), es decir convertir símbolos QPSK, 16-QAM o 64QAM en un flujo en
20
serie de palabras digitales binarias que se alimenta a las unidades de desaleatorizador
(19) y decodificaciÓn (19').
-Problemas con las soluciones existentes
El principal problema de las técnicas de radio sobre fibra (RoF) o de radio sobre
25
cable coaxial es que son muy costosas y sólo pueden usarse en edificios muy grandes
que demandan una alta capacidad de radio.
En el caso de las cabeceras de radio remotas conectadas a la estación base por
medio de una interfaz digital, como las normas CPRI o OBSAI, los principales problemas
de esta solución son dos: la tasa de transmisión de datos que debe soportar la red de
30
fibra es alta, con una tasa de transmisión de bits mínima del orden de 300 Mbps, y que es
muy costosa y sólo puede usarse en edificios muy grandes que demandan una alta
capacidad de radio.
El principal problema de los femtonodos actuales es la interferencia que puede
producirse entre los femtonodos y la macrocapa de banda ancha móvil superpuesta, o
entre los propios femtonodos, y se está dedicando mucho esfuerzo a tratarlo [1], [2], [3],
[4].
La interferencia se produce cuando los femtonodos y la macrocapa comparten la
misma banda de frecuencia, lo que es muy común debido a la limitada disponibilidad de
S
ancho de banda. Hay algunos escenarios para el problema de la interferencia:
1. Cuando los femtonodos funcionan en el denominado modo de grupo cerrado de
abonados (CSG, Closed Subscriber Group) [5] [6]. En este caso un equipo de usuario
(UE), es decir un teléfono móvil, que no está incluido en la lista de CSG de un femtonodo,
no podrá acampar en el mismo, y por tanto el UE percibirá la señal del femtonodo como
10
una interferencia que bloquea parcialmente la señal deseada procedente de la capa de
macrocélula.
2. Cuando los femtonodos no funcionan en el modo de grupo cerrado de
abonados y por tanto cualquier UE puede acampar en los mismos, el área de cobertura
de los femtonodos puede solaparse entre ellos, o puede solaparse con el área de
15
cobertura de la capa de macrocélula. En el área de solapamiento, algunos canales físicos
de la señal de banda ancha móvil emitidos por cada femtonodo y que están siempre
presentes, por ejemplo el canal de difusión, interferirán entre sí.
3. Cuando los femtonodos no funcionan en el modo de grupo cerrado de
abonados y por tanto cualquier UE puede acampar en los mismos, el área de cobertura
20
de los femtonodos puede solaparse entre ellos, o puede solaparse con el área de
cobertura de la capa de macrocélula. En el área de solapamiento, los canales que están
dedicados para la comunicación de datos de usuario procedentes de un femtonodo
deseado pueden usarse simultáneamente por otro femtonodo no deseado. En UMTS esto
significa que un código de canalización usado por un femtonodo para comunicar datos a
25
un equipo UE también se usa por un femtonodo del entorno. En L TE esto significa que el
UE notificará el estado del uso de la interfaz de radio por medio de un indicador de
calidad de canal (COI), y que el planificador de asignación de recursos de radio en el
femtonodo que le da servicio intentará afrontar la interferencia de un femtonodo no
deseado, pero no siempre podrá lograrlo.
30
Estos escenarios de interferencia siempre son el resultado de dos limitaciones
fundamentales de los femtonodos actuales:
1. Los femtonodos no pueden comunicarse entre sí o con las macrocélulas, para
coordinar el uso que hace del recurso de radio.
2. La potencia de salida de los femtonodos, que es suficiente para cubrir un área
doméstica o de oficina, es lo bastante alta para proporcionar un área de cobertura que se
solapa con la de las macrocélulas o con otros femtonodos.
S
Descripción de la invención
Es necesario ofrecer una alternativa al estado de la técnica que cubra las lagunas
encontradas en la misma, particularmente en relación con la falta de propuestas que
permitan realmente evitar interferencias entre femtonodos o entre femtonodos y la capa
de macrocélula.
10
Para ello, la presente invención proporciona, en un primer aspecto, un sistema
para minimizar interferencias entre nodos de acceso de radio de una red de acceso de
radio, comprendiendo dicha red de acceso de radio una pluralidad de nodos de acceso
de radio, o células, proporcionando cada una de dichas células un área de cobertura a
una pluralidad de equipos de usuario.
15
A diferencia de las propuestas conocidas, el sistema de la invención, de una
manera característica, comprende además, para distribuir el área de cobertura de una
única célula en muchas células muy pequeñas, dividir dichos nodos de acceso de radio
en:
-una sección de procesamiento común que realiza una fase de procesamiento
20
principal; y
-una pluralidad de secciones transceptoras remotas, que realizan, cada una, una
fase de procesamiento local que complementa dicha fase de procesamiento principal,
que están operativa mente conectadas a dicha sección de procesamiento común, y que
constituyen una subcélula que proporciona una subárea de cobertura, en el que dicha
25
área de cobertura se distribuye en dichas subáreas de cobertura.
Otras realizaciones del método del primer aspecto de la invención se describen
según las reivindicaciones adjuntas 2 a 12, y en una sección posterior correlativa a la
descripción detallada de varias realizaciones.
Un segundo aspecto de la presente invención comprende un método para
30
minimizar interferencias entre nodos de acceso de radio de una red de acceso de radio,
comprendiendo dicha red de acceso de radio una pluralidad de nodos de acceso de
radio, o células, proporcionando cada una de dichas células un área de cobertura a una
pluralidad de equipos de usuario.
A diferencia de las propuestas conocidas, el método de la invención, de una
manera característica, comprende dividir cada uno de dichos nodos de acceso de radio
en:
-una sección de procesamiento común para realizar una fase de procesamiento
S
principal; y
-una pluralidad de secciones transceptoras remotas, para realizar, cada una, una
fase de procesamiento local que complementa dicha fase de procesamiento principal, en
el que cada una de dichas secciones transceptoras remotas constituye una subárea de
cobertura, en el que dicha área de cobertura se distribuye en dichas 5ubáreas de
10
cobertura.
Otras realizaciones del segundo aspecto de la invención se describen según las
reivindicaciones adjuntas 14 y 15, yen una sección posterior correlativa a la descripción
detallada de varias realizaciones.
15
Breve descripción de los dibujos
Las anteriores y otras ventajas y características se entenderán más
completamente a partir de la siguiente descripción detallada de realizaciones, con
referencia a los dibujos adjuntos, que deben considerarse de una manera ilustrativa y no
limitativa, en los que:
20
la figura 1 muestra los bloques funcionales para la generación de señales de
enlace descendente de L TE convencional actual.
La figura 2 muestra los bloques funcionales para la generación de señales de
enlace ascendente de L TE convencional actual.
La figura 3 muestra, según una realización del sistema propuesto en la invención,
25
una única sección de procesamiento y múltiples secciones remotas para proporcionar
cobertura de L TE.
La figura 4 muestra, según una realización del sistema propuesto en la invención,
la sección de procesamiento de femtonodos distribuidos de enlace descendente.
La figura 5 muestra, según una realización del sistema propuesto en la invención,
30
la sección de procesamiento de femtonodos distribuidos de enlace ascendente
La figura 6 muestra, según una realización del sistema propuesto en la invención,
la sección remota completa.
La figura 7 muestra, según una realización del sistema propuesto en la invención,
la sección de procesamiento incrustada dentro de la ONT o el encaminador de ADSL.
35
Descripción detallada de varias realizaciones
El objetivo de esta invención es distribuir el área de cobertura de un único
femtonodo en muchas células muy pequeñas, cada una de ellas tan pequeña como una
habituación individual. De esta manera las posibilidades de que el área de cobertura de
S
un femlonodo se solape con otros femtonodos, o se solape con la capa de macrocélula,
se reducen enormemente. Para ello el femtonodo se divide en dos secciones, una
sección de procesamiento (1) y un conjunto de secciones remotas (2a, 2b, 2c), que están
interconectadas por medio de una red de comunicaciones de baja tasa de transmisión de
bits.
10
La sección de procesamiento (1) realiza todas las funcionalidades de
procesamiento de datos de un femtonodo, desde la capa de control de recursos de radio
(RRC, Radio Resource Contro~ hasta el correlacionador de modulación de la capa física
(PHY), incluyendo el soporte de las interfaces 51 y X2 en LTE, o la interfaz luh en UMT5.
Por otro lado, la sección remota (2a, 2b, 2c) realiza las funcionalidades de capa
15
física incluidas entre el correlacionador de modulación y la antena, incluyendo desde la
modulación de subportadoras hasta la transmisión y la recepción de radiofrecuencia.
Ambas secciones pueden separarse físicamente e interconectarse por medio de
alguna infraestructura de comunicaciones, como una red de comunicaciones de línea de
potencia (PLC) o LAN (Local Area Nefwork, red de área local) de Ethernet. Esta
20
infraestructura de comunicaciones soporta datos digitales como es el caso de la presente
propuesta.
La división del femtonodo en dos secciones se realiza a través del correlacionador
de modulación (11) para garantizar que la tasa de transmisión de bits que va a
transmitirse entre la sección de procesamiento (1) y una sección remota (2a, 2b, 2c) es lo
25
bastante baja, del orden de algunas decenas de Mbps para que la soporte una red PLC o
LAN de Ethernet. Esto es posible gracias al hecho de que antes del correlacionador de
modulación (11 ) los datos se alimentan por medio de palabras de código, representadas
por valores discretos que aún no se han convertido a la escapa completa de los
convertidores de digital a analógico (DAC) (22) posteriores.
30
Una vez realizada la correlación de modulación (11) en la sección remota (2a, 2b,
2c), su va lores de salida, un bloque de símbolos de valor complejo, se representan
entonces mediante palabras digitales con el mismo número de bits (desde 8 hasta 14)
que el DAC (22) que se usará antes de la sección de radio analógica, lo que aumenta
enormemente la tasa de transmisión de bits (desde 8 hasta 14 veces) en la salida del
correlacionador de modulación (11), pero este flujo de datos permanece confinado en el
interior de la sección remota (2a, 2b, 2c).
Esta tasa de transmisión de bits baja entre la sección de procesamiento (1) y la
sección remota (2a, 2b, 2c) es la principal diferencia con respecto a otras
S
implementaciones que emplean alguna clase de unidades de radio remotas, tales como
CPRI [7] u OBSAI [8], que normalmente requieren tasas de transmisión de bits superiores
a 300 Mbps que muchas redes PLC o LAN de Ethernet no pueden soportar.
Esta invención hace posible conectar muchas secciones remotas (2a, 2b, 2c) a
una única sección de procesamiento (1), y cada sección remota (2a, 2b, 2c) puede
10
disponerse en una ubicación o habitación diferente para proporcionar cobertura de L TE a
su alrededor, tal como se muestra en la figura 1. La potencia de salida de cada sección
remota puede ajustarse individualmente y puede fijarse a valores muy bajos, del orden de
-10 dBm, para proporcionar cobertura a un área muy limitada y evitar el solapamiento con
la cobertura de otras secciones remotas (2a, 2b, 2c). La cobertura limitada de cada
15
sección remota (2a, 2b, 2c) permite reutilizar el espectro de radio en diferentes secciones
remotas, aplicando así el concepto celular de radio a células muy pequeñas.
La arquitectura de la sección de procesamiento (1) y de la sección remota (2a, 2b,
2c) son muy similares a la de un HeNB convencional. La sección de procesamiento (1)
actualiza la arquitectura MIMO de múltiples usuarios (M U-MIMO) convencional, haciendo
20
uso de tantos flujos de datos o cargas útiles como equipos de usuario, dedicando cada
flujo de datos o carga útil a una única antena (12) y por tanto a una única sección remota
(2a, 2b, 2c). En la arquitectura MU-MIMO convencional tal como se define en la
especificación 3GPP (tal como se muestra en la figura 2) son posibles dos palabras de
código, que se correlacionan con hasta cuatro antenas, en una configuración de una a
25
muchas. En esta invención el número de flujos de datos o cargas útiles no está limitado,
al igual que no lo está el número de antenas (12) (equivalente al número de secciones
remotas (2a, 2b, 2c» , y hay una correspondencia de uno a uno entre un flujo de datos o
carga útil y una única antena (12) o sección remota (2a, 2b, 2c) (tal como se muestra en
la figura 3), y una sección remota (2a, 2b, 2c) puede soportar más de un flujo de datos o
30
carga útil.
A lo largo de toda esta descripción de la invención, el concepto de femtonodo
puede aplicarse a un femtonodo de UMTS o HNB (Nodo B doméstico en la terminología
de 3GPP), o a un femtonodo de LTElLTE-A o HeNB (eNodo B doméstico en la
terminología de 3GPP). Sin embargo, la realización preferida de la invención que se
35
describirá en esta solicitud de patente se basará en un HeNB.
También a lo largo de toda esta invención el concepto de recurso de radio se refiere en UMTS a una combinación específica de código de aleatorización y código de canalización usada en un instante dado, y en L TE a un conjunto de subportadoras OFDM usadas en un instante dado.
Esta invención divide el femlonodo en dos secciones, una sección de procesamiento (1) y un conjunto de secciones remolas (2a, 2b, 2c), que están interconectadas por medio de una red de comunicaciones local, por cable o inalámbrica, por ejemplo, pero sin excluir cualquier otra implementación, una red de área local de Ethernet, una red de comunicaciones de línea de potencia o un enlace inalámbrico.
Esta división se realiza para instalar unidades de transmisión de baja potencia, las secciones remotas, en las habitaciones que requieren cobertura de radio UMTS o LTElL TE-A, estando cada sección remota dedicada a proporcionar cobertura únicamente a esa habitación individual, y manteniendo la mayoría de las funcionalidades de procesamiento del femtonodo en la sección de procesamiento (1).
La sección de procesamiento (1) realiza todas las funcionalidades de procesamiento de datos de un femtonodo, desde la capa de control de recursos de radio (RRC) hasta justo antes del correlacionador de modulación (11) de la capa fisica (PHY), incluyendo el soporte de las interfaces 81 y X2.
La sección de procesamiento (1) es básicamente un femtonodo completo, del que se han eliminado los siguientes bloques:
-
en la cadena de transmisión de enlace descendente (la transmisión que va desde el femtonodo hasta el UE), se han eliminado todos los bloques funcionales entre el correlacionador de modulación (11) y la antena de transmisión (12).
-
en la cadena de recepción de enlace ascendente (la transmisión que va desde el UE hasta el femtonodo), se han eliminado todos los bloques funcionales entre la antena
(12) de recepción y el decorrelacionador de demodulación (14) (conversión de símbolos en bits).
Los conceptos de correlacionador de modulación (11) y decorrelacionador de demodulación (14) son convencionales en LTE. El correlacionador de modulación (11) asigna grupos de bits a símbolos modulados complejos según un modo de modulación (por ejemplo QPSK, 16QAM o 64QAM), y el decorrelacionador de demodulación (14) realiza la función opuesta.
La sección de procesamiento (1) de enlace descendente emplea tantos flujos de datos o cargas útiles como equipos de usuario, dedicando cada flujo de datos o carga útil a una única antena (12) y por tanto a una única sección remota (2a, 2b, 2c). En esta
invención el número de flujos de datos o cargas útiles no está limitado, al igual que no lo
está el número de antenas (12) (equivalente al número de secciones remotas (2a, 2b,
2c», y cada flujo de datos o carga útil se dirige a una única antena (12) o sección remota
(2a, 2b, 2c), y más de un flujo de dalos o carga útil pueden dirigirse a una sección remota
S
(2a, 2b, 2c) (tal como se muestra en la figura 4).
En la parte de enlace descendente de la sección de procesamiento (1), la carga
útil que va a transmitirse a los UE pasa por el proceso convencional en LTE, desde la
segmentación de bloques de código (15), codificación de canales (16), adaptación de la
tasa de transmisión (17) y concatenación de bloques de código (18). El resultado es un
10
conjunto de palabras de código, y cada palabra de código es un conjunto de datos de
usuario (28) antes de su formateo para la transmisión de radio. En esta invención cada
palabra de código está dedicada a un único UE, y por tanto las funcionalidades de
precodificación (27) y correlación de capa (26) MU-MIMO no son necesarias. Una vez
que se ha generado cada palabra de código, pasa por el proceso de aleatorización (24)
15
de L TE convencional.
En una arquitectura convencional, la palabra de código aleatorizada se alimentaría
al correlacionador de modulación (11), cuya función es correlacionar grupos de bits con
símbolos modulados complejos según un esquema de modulación predefinido. En esta
invención el correlacionador de modulación (11) está ubicado en la sección remota (2a,
20
2b, 2c). La salida del aleatorizador (24) se alimenta a un bloque de correlacionador de
premodulación (25), que añade algunos bits de información a la salida del aleatorizador
(24), que indican:
-el tipo de modulación que tendrá que aplicarse al segmento en el correlacionador
de modulación (11) en la sección remota (2a, 2b, 2c).
25
-el bloque de recursos inicial en el que se correlacionarán datos en el
correlacionador de elementos de recursos (13) en la sección remota (2a, 2b, 2c).
-el número de bloques de recursos que se reservan para el equipo de usuario
previsto.
Entonces se alimenta la salida del correlacionador de premodulación (25) a la red
30
de comunicaciones local para transmitirse a las secciones remotas (2a, 2b, 2c)
Adicionalmente, también debe enviarse otra información de control a las
secciones remotas (2a, 2b, 2c): el canal de difusión físico (PBCH), el canal de control de
enlace descendente físico (PDCCH), el canal de multidifusión físico (PMCH), el canal
indicador de formato de control físico (PCFICH), y el canal indicador de petición de
35
repetición automática híbrida físico (PHICH). Estos canales tienen una tasa de
transmisión de bits muy inferior, y por tanto la tasa de transmisión de bits total viene
determinada principalmente por la carga útil.
La subsección de enlace ascendente de la sección de procesamiento (1) recibe la
salida del decorrelacionador de demodulación (14) de la sección remota, tras su
S
transmisión a través de la red de comunicaciones local. En LTE los bits de información
corresponderán a los canales PUSCH, PUCCH y PRACH, siendo PUSCH el canal con la
mayor tasa de transmisión de bits y el que determina principalmente la tasa de
transmisión de bits total.
Cada uno de los datos de cada sección remota (2a, 2b, 2c) se desaleatoriza (19) y
10
decodifica (19'), y la salida de cada decodificador (19') se alimenta a los bloques de
enlace ascendente posteriores de un femtonodo convencional, tal como se muestra en la
figura 5.
La sección remota (2a, 2b, 2c) incluye las funcionalidades de femtonodo restantes
que no se incluyen en la sección de procesamiento (1). La arquitectura de la sección
15
remota (2a, 2b, 2c) se mostró en la figura 6.
En el enlace descendente, incluye todas las funciones entre el correlacionador de
modulación (11) y la antena de transmisión (12), realizando la modulación OFDMA de
LTE convencional. El correlacionador de modulación (11) recibe la salida del
correlacionador de premodulación (25) de la sección de procesamiento (1), tras
20
transmitirse a través de la red de comunicaciones local. El correlacionador de modulación
(11) correlaciona los segmentos de datos con subportadoras OFDM, aplica el esquema
de modulación (por ejemplo QPSK, 16 QAM, 64 QAM), Y representa los segmentos
modulados por medio de símbolos complejos, cuyas partes real e imaginaria se
representan por medio de palabras digitales que oscilan desde 8 hasta 14 bits.
25
La salida del correlacionador de modulación (1 1) es un flujo paralelo que se
alimenta al correlacionador de elementos de recursos (13). El correlacionador de
elementos de recursos (13) suma todos los canales comunes que deben transmitirse
desde la sección remota: el canal de sincronización primaria (P-SCH), el canal de
sincronización secundaria (S-SCH), el canal de difusión físico (PBCH), las señales de
30
referencia (RS), el canal de control de enlace descendente físico (PDCCH), el canal
indicador de formato de control físico (PCFICH), y el canal indicador de ARQ híbrida
físico (PHICH).
La salida del correlacionador de elementos de recursos (13) es un flujo paralelo
que se alimenta al bloque de IFFT (20). La salida del bloque de IFFT (20) es un flujo de
35
símbolos OFOM, al que se le añaden prefijos cíclicos (CP) en el bloque de inserción de
CP (21). La salida del bloque de inserción de CP (21) se alimenta a un convertidor de
digital a analógico (DAC o OlA) (22), cuya salida es una señal analógica de frecuencia
intermedia o de banda base. Esta señal analógica se modula en 1/0 (23), se convierte de
manera ascendente a la radiofrecuencia deseada y se emite a través de la antena de
S
transmisión (12).
En el enlace ascendente, la sección remota incluye todas las funciones
convencionales entre la antena de recepción (12) y el decorrelacionador de demodulación
(14), realizando la demodulación SC-FOMA de LTE convencional. Para que las secciones
remotas extraigan satisfactoriamente los datos de la señal de radio de enlace
10
ascendente, la sección de procesamiento (1) debe proporcionar información adicional:
El tipo de modulación en el enlace ascendente.
El bloque de recursos inicial en el que se correlacionarán datos en el enlace
ascendente.
-El número de bloques de recursos reservados para el usuario en el enlace
15
ascendente.
La sección de procesamiento (1) proporcionará toda esta información de control a
través de la red de comunicaciones local.
La tasa de transmisión de bits estimada entre la sección de procesamiento (1) y
una sección remota (2a, 2b, 2c) será como máximo la tasa de transmisión de bits
20
correspondiente a un flujo codificado modulado en 64QAM y con un uso completo de los
recursos de radio (es decir, todos los códigos de canalización disponibles en UMTS, o
100 bloques de recursos en LTE). Dado que la tasa de transmisión de bits asociada con
la otra información de control es muy inferior (PDCCH, PBCH , PMCH , PHICH, y otros
canales comunes), esto da un máximo de aproximadamente 90 Mbps para LTE,
25
excluyendo otra información de control.
Si se reutilizan recursos de radio, debe ser posible asignar el conjunto completo
de recursos de radio a más de un usuario. En este caso, si a N usuarios se les asignan
simultáneamente los mismos recursos de radio, cada uno con 100 bloques de recursos y
64QAM, la tasa de transmisión de bits total será de aproximadamente 90 x N Mbps.
30
En la práctica, la mayoría de los escenarios supondrán una tasa de transmisión de
bits muy inferior, porque en general no todos los recursos de radio se reservan para un
único usuario.
A continuación se presentan algunas realizaciones de la invención:
35 -Una sección de procesamiento (1) y muchas secciones remotas (2a, 2b, 2c)
Esta realización de la invención se mostró en la figura 1, en la que una sección de
procesamiento (1) está conectada a muchas secciones remotas por medio de una red de
comunicaciones local. Se pretende que esta realización de la invención proporcione
áreas de cobertura muy pequeñas, soportadas por las secciones remotas, reduciendo la
S
interferencia con la capa de macrocélula y con otros femtonodos, y reutilizando los
mismos recursos de radio en diferentes secciones remotas.
-Sección de procesamiento integrada con otras funcionalidades
Esta realización de la invención se mostró en la figura 7, en la que una sección de
10
procesamiento (1) de femlonodos distribuidos está incrustada dentro de otro equipo,
normalmente, pero sin excluir cualquier otra implementación, dentro de una ONT o un
módem ADSL (10). De esta manera, es posible tener la funcionalidad de la sección de
procesamiento (1) Y la funcionalidad de la ONT o del módem (10), integradas dentro de
un único módulo, y al mismo tiempo instalar la sección remota, o secciones remotas, en
15
la ubicación más adecuada para proporcionar cobertura en interiores.
-Secciones remotas sin reutilización de recursos de radio
En esta realización de la invención todas las secciones remotas emiten la misma
señal. De esta manera, la cobertura de radio del femtonodo se distribuye uniformemente
20
a través del área a la que va a darse cobertura, evitando huecos de cobertura y también
evitando áreas de alta potencia radiada que pueden interferir con el funcionamiento de la
capa de macrocélula.
Puesto que todas las secciones remotas emiten la misma señal, se garantiza la
movilidad de los equipos de usuario entre las áreas de cobertura de diferentes secciones
25
remotas, ya que no se necesita ningún procedimiento de traspaso, porque el equipo de
usuario no percibe ninguna diferencia entre las señales de diferentes secciones remotas.
-Secciones remotas con reutilización de recursos de radio
En esta realización de la invención, las secciones remotas pueden emitir
30
diferentes señales. De esta manera, la cobertura de radio del femtonodo se distribuye
uniformemente a través del área a la que va a darse cobertura, evitando huecos de
cobertura y evitando también áreas de alta potencia radiada que pueden interferir con el
funcionamiento de la capa de macrocélula. Por otro lado, los recursos de radio (es decir
la ocupación de un fragmento dado de espectro en un momento dado) pueden
reutilizarse entre diferentes secciones remotas, siempre que no haya huecos de
cobertura entre las secciones remotas que hacen uso del mismo recurso de radio.
En el caso particular de LTE, las secciones remotas emitirán un conjunto de dos
canales de radio diferentes:
S
1. Canales de radio que son comunes a todas las secciones remotas. Son el canal
de sincronización primaria, el canal de sincronización secundaria, el canal de difusión
físico, el canal de multidifusión físico, el canal indicador de formato de control físico, y el
canal indicador de petición de repetición automática híbrida físico. Las secciones remotas
emiten los mismos canales comunes sin diferencia entre ellos. Sin embargo, las señales
10
de referencia de célula en cada unidad remota deben comprender diferentes conjuntos de
subportadoras, según los recursos reservados para cada una de ellas; por tanto cada UE
podrá extraer la información de canal relevante sin interferencia de otras unidades
remotas.
2. Un canal de radio que es específico para cada sección remota , el canal
15
compartido de enlace descendente físico. Este canal físico transporta los datos de
usuario que son específicos para a equipo de usuario. La norma LTE divide el recurso de
radio en los denominados bloques de recursos, en los que cada bloque de recursos
comprende 12 subportadoras (180 KHz) durante una ranura de tiempo (0,5 ms). En esta
realización de la invención, una sección remota de L TE puede usar el mismo bloque de
20
recursos que está usándose por otra sección remota de LTE, siempre que sus áreas de
cobertura no se solapen.
Para reutilizar un bloque de recursos en diferentes secciones remotas, la sección
de procesamiento debe conocer qué sección remota está proporcionando cobertura al
equipo de usuario para entregar el bloque de recursos necesario a esa sección remota.
25
Con este fin, y sin excluir cualquier otra posible implementación, la sección de
procesamiento puede hacer uso de los siguientes procedimientos:
-Forzar al equipo de usuario a enviar señales de referencia de sondeo de enlace
ascendente periódicas, según se define en la especificación TS 36.211 de 3GPP [9], a
intervalos de espectro y tiempo específicos. Las señales de referencia de sondeo se
30
detectan por la sección remota que está dando servicio al equipo de usuario y se envían
a la sección de procesamiento.
-Analizar los mensajes ACKlNACK de enlace ascendente del equipo de usuario,
que se transportan por medio del canal de control común de enlace ascendente físico.
Los mensajes ACKlNAC K [10] se detectan por la sección remota que está dando servicio
35
al equipo de usuario y se envían a la sección de procesamiento.
-
Analizar los mensajes COI (indicador de calidad de canal) de enlace ascendente
[11] del equipo de usuario, que se transportan por medio del canal de control común de enlace ascendente físico. Los mensajes cal se detectan por la sección remota que está dando servicio al equipo de usuario y se envían a la sección de procesamiento.
-
Analizar las señales de referencia de demodulación de enlace ascendente del equipo de usuario, que se transportan por medio del canal de control común de enlace ascendente físico y el canal compartido de enlace ascendente físico. Las señales de referencia de demodulación se detectan por la sección remota que está dando servicio al equipo de usuario y se envían a la sección de procesamiento.
Para garantizar la movilidad de un equipo de usuario entre secciones remotas, la sección de procesamiento hace uso de cualquiera de los procedimientos que se han descrito para detectar la ubicación real del equipo de usuario en cualquier instante dado. Cuando el equipo de usuario se mueve del área de cobertura de una sección remota a la de otra sección remota, la sección de procesamiento detecta la sección remota a través de la cual está recibiéndose la información de enlace ascendente (por ejemplo señales de referencia de sondeo, mensajes ACK/NACK, mensajes COI, señales de referencia de demodulación) desde el equipo de usuario, y así determina la sección remota que proporciona cobertura a ese equipo de usuario. Una vez que la sección de procesamiento determina qué sección remota recibe los datos de enlace ascendente del equipo de usuario, enviará en el enlace descendente a esa sección remota los bloques de recursos del canal compartido de enlace descendente físico que están dirigidos a ese equipo de usuario específico.
Las ventajas de esta invención son las siguientes:
Las posibilidades de que el área de cobertura del femtonodo distribuido se solape con la de otros femtonodos se reducen enormemente debido a la baja potencia emitida desde cada sección remota. Esto reduce el nivel global de interferencia detectado por los femtonodos y por un equipo de usuario, aumentando la capacidad de la red de radio.
-
Las posibilidades de que el área de cobertura del femtonodo distribuido se solape con la de la capa de macrocélula se reducen enormemente debido a la baja potencia emitida desde cada sección remota. Esto reduce el nivel global de interferencia detectado por los femtonodos y por un equipo de usuario, aumentando la capacidad de la red de radio. En particular, reduce el nivel de interferencia detectado por un equipo de usuario al que está dando servicio la macrocapa y que no está conectado a un femtonodo cercano porque no está autorizado a conectarse al mismo.
-Los recursos de radio pueden reutilizarse entre diferentes secciones remotas, ya
que sus áreas de cobertura
no se solapan, lo que mejora la capacidad y la eficiencia
espectral del femlonodo.
-Cuando no hay ningún equipo de usuario conectado a una sección remota, esta
S
sección remota puede emitir únicamente los canales de radio comunes y no el canal
compartido de enlace descendente físico, reduciendo así el nivel de interferencia.
-La interconexión entre la sección de procesamiento y las secciones remotas
puede soportarse por una red PLC o de Ethernet de bajo rendimiento, gracias a la baja
tasa de transmisión de bits que requiere, a diferencia de otras soluciones como CPRI u
10
OBSAI que requieren tasas de transmisión de bits superiores a 300 Mbps.
Un
experto en la técnica podrá introducir cambios y modificaciones en las
realizaciones descritas sin apartarse del alcance de la invención tal como se define en las
reivindicaciones adjuntas.
15
SIGLAS 3GPP
ACKlNACK
ADC ADSL CP CPRI CQI
DAC
FFT
HNB
HeNB
IFFT
LTE
LTE-A OBSAI
OFDM
OFDMA
ONT
PBCH
PCFICH
PDCCH
PHICH
PLC
PRACH
P-SCH 3rd Generation Partnership Project; proyecto de asociación de tercera generación Acknowledge / Nol Acknowledge message; mensaje de acuse de recibo I no acuse de recibo Analog lo Digital Gonverter, convertidor de analógico a digital Asymmetric Digital Subscriber Une; línea de abonado digital asimétrica Cyclic Prefix; prefijo cíclico Common Pub/ic Radio Interface; interfaz de radio pública común Channel Quality Indicator, indicador de calidad de canal Digital to Analog Converter, convertidor de digital a analógico Fast Fourier Transform; transformada rápida de Fourier Home Nade B; Nodo B doméstico Home evo/ved Node B; Nodo B evolucionado doméstico Inverse Fast Fourier Transform; transformada rápida de Fourier inversa Long Term Evolution; evolución a largo plazo Long Term Evolution Advanced; evolución a largo plazo avanzada Open Base Station Architecture Interface; interfaz de arquitectura de estación base abierta Orthogonal Frequency Division Multiplexing; multiplexación por división de frecuencia ortogonal Orthogonal Frequency Division Multiple Access; acceso múltiple por división de frecuencia ortogonal Optical Network Termination; terminación de red óptica Physical Broadcast Channel; canal de difusión físico Physical Control Format Indicator Channel; canal indicador de formato de control físico Physical Downlink Control Channel; canal de control de enlace descendente físico Physica/ Hybrid ARQ Indicator Channe/; canal indicador de ARQ híbrida físico Power Une Comunications; comunicaciones de línea de potencia Physica/ Random Access Channe/; canal de acceso aleatorio físico Primary Synchronization Channe/; canal de sincronización primaria
PUCCH
PUSCH
5
QAM QPSK
10
RS SC-FDMA S-SCH UE UMTS
15
Physica/ Upfink Control Channe/; canal de control de enlace ascendente físico
Physical Uplink Shared Channel; canal compartido de enlace ascendente físico Quadrature Amplitude Modulation; modulación de amplitud en cuadratura Quadrature Phase Shift Keying; modulación por desplazamiento de fase en cuadratura Reference Signa/s; señales de referencia Single Carrier Frequency Division Multip/e Access; acceso múltiple por división de frecuencia de una única portadora Secondary Synchronization Channel; canal de sincronización secundaria User Equipment; equipo de usuario Universal Mabile Telecommunication System; sistema de telecomunicación móvil universal
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layer procedures. 8.3 UE ACKlNACK procedure
[11]
3GPP TS 36.213, Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA); Physical
layer procedures. 7.2UE procedure tor reporting channel quality indication (Cal)
20

Claims (14)

  1. REIVINDICACIONES
    1.
    Sistema para minimizar interferencias entre nodos de acceso de radio de una red de acceso de radio, comprendiendo dicha red de acceso de radio una pluralidad de nodos de acceso de radio, o células, proporcionando cada una de dichas células un área de cobertura a una pluralidad de equipos de usuario, caracterizado porque cada uno de dichos nodos de acceso de radio se divide en: -una sección de procesamiento (1) común que realiza una fase de procesamiento principal; y -una pluralidad de secciones transceptoras remotas (2a, 2b, 2c), que realizan, cada una, una fase de procesamiento local que complementa dicha fase de procesamiento principal, que están operativamente conectadas a dicha sección de procesamiento común, y que constituyen una subcélula que proporciona una subárea de cobertura, en el que dicha área de cobertura se distribuye en dichas subáreas de cobertura.
  2. 2.
    Sistema según la reivindicación 1, en el que dicha sección de procesamiento (1) común y dichas secciones transceptoras remotas (2a, 2b, 2c) están conectadas por medio de una red de comunicaciones de baja tasa de transmisión de bits.
  3. 3.
    Sistema según la reivindicación 1, en el que dicha red de acceso de radio es una red de acceso de radio L TE o UMTS.
  4. 4.
    Sistema según la reivindicación 1, en el que cada una de dichas secciones transceptoras remotas (2a, 2b, 2c) comprende al menos una antena (12) transceptora de baja potencia y una unidad electrónica local para al menos acondicionar señales de radiofrecuencia recibidas y que deben emitirse y realizar dicha fase de procesamiento local.
  5. 5.
    Sistema según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que dicha fase de procesamiento local comprende las funcionalidades de capa física incluidas entre el correlacionador de modulación (11) y la transmisión de radiofrecuencia en comunicación de enlace descendente, y las funcionalidades de capa física incluidas entre el correlacionador de demodulación (14) y la recepción de radiofrecuencia en comunicación de enlace ascendente.
  6. 6.
    Sistema según la reivindicación 5, en el que cada una de dichas unidades electrónicas locales comprende los siguientes bloques: correlacionador de modulación (11) y demodulación (14), correlacionador de elementos de recursos (13), bloque de transformada rápida de Fourier inversa (20), bloque de inserción
  7. 7.
  8. 8.
  9. 9.
  10. 10.
  11. 11.
  12. 12.
  13. 13.
    (21)/eliminación (31) de prefijos ciclicos, convertidor AlD (32) Y D/A (22), bloques de modulación (23) y demodulación (33) I/Q. Sistema según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que dicha sección de procesamiento (1) común realiza funcionalidades de procesamiento de dalos entre la capa de control de recursos de radio y el correlacionador de modulación
    (11) de la capa fisica. Sistema según la reivindicación 7, en el que dicha sección de procesamiento (1) común emplea tantos flujos de datos como equipos de usuario y dedica cada flujo de datos a una de dichas secciones remotas (2a, 2b, 2c). Sistema según la reivindicación 7, en el que dicha sección de procesamiento (1) común comprende los siguientes bloques: segmentación de bloques de código (15), codificación de canales (16), adaptación de la tasa de transmisión (17), concatenación de bloques de código (18), memoria intermedia circular (28), aleatorización(24), correlacionador de premodulación (25), desaleatorización (19) y decodificación (19'). Sistema según la reivindicación 9, en el que dicho bloque de correlacionador de premodulación (25) añade la siguiente información al flujo de datos: -tipo de modulación que va a aplicarse en dicha sección transceptora remota; y -el número de recursos de radio reservados para un equipo de usuario. Sistema según la reivindicación 10, en el que dichos recursos de radio son bloques de recursos, y dicho bloque de correlacionador de premodulación (25) añade además el bloque de recursos inicial en el que se correlacionarán los datos en dicha sección transceptora remota con el flujo de datos. Sistema según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dichos nodos de acceso de radio son femtonodos. Método para minimizar interferencias entre nodos de acceso de radio de una red de acceso de radio, comprendiendo dicha red de acceso de radio una pluralidad de nodos de acceso de radio, o células, proporcionando cada una de dichas células un área de cobertura a una pluralidad de equipos de usuario, estando el método caracterizado porque comprende dividir cada uno de dichos nodos de acceso de radio en: -una sección de procesamiento (1) común para realizar una fase de procesamiento principal; y -una pluralidad de secciones transceptoras remotas (2a, 2b, 2c), para realizar, cada una, una fase de procesamiento local que complementa dicha fase de
    procesamiento principal,
    en el que cada una de dichas secciones transceptoras
    remotas (2a, 2b, 2c) constituye una subcélula que proporciona una subárea de
    cobertura, en el que dicha área de cobertura se distribuye en dichas subáreas de
    cobertura.
    5
    14. Método según la reivindicación 13, en el que dichas secciones transceptoras
    remotas
    (2a, 2b, 2c) emiten la misma señal de radiofrecuencia permitiendo
    distribuir
    uniformemente dicha área de cobertura entre dichas 5ubáreas de
    cobertura y evitando un procedimiento de traspaso entre dichas subcélulas.
  14. 15.
    Método según la reivindicación 13, en el que dichas secciones transceptoras
    10
    remotas (2a, 2b, 2c) emiten diferentes señales de radiofrecuencia permitiendo
    distribuir
    uniformemente dicha área de cobertura entre dichas subáreas de
    cobertura
    y reutilizando los recursos de radio entre dichas secciones
    transceptoras remotas.
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