BRPI0100361B1 - método e aparelho de comunicação de link ascendente entre uma estação móvel e uma estação base de um sistema de comunicação sem fio - Google Patents
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Abstract
<b>método e aparelho de comunicação de link ascendente entre uma estação móvel e uma estação base de um sistema de comunicação sem fio<d> técnicas aperfeiçoadas de sincronização de temporização e de controle de acesso para uso em um sistema sem fio multiplexado de divisão de freqüência ortogonal (ofdm) ou outro tipo de sistema de comunicação sem fio. de acordo com a invenção, um sistema de controle de acesso e de sincronização de link ascendente é provido no qual as estações móveis transmitem certos sinais de temporização e de acesso em intervalos dedicados em uma seqüência de link ascendente. controle de acesso é implementado ilustrativamente como um processo de dois estágios no qual uma estação móvel determinada transmite primeiro um sinal genérico de acesso de link ascendente em um dos intervalos. se esse acesso for aceito, a estação base transmite uma confirmação de acesso contendo correções iniciais de energia e de temporização, junto com atribuições iniciais de canal no qual a estação móvel pode iniciar um processo de estabelecimento de chamada. para re-sincronização, estações móveis transmitem sinais de sincronização de temporização nos intervalos dedicados de temporização e de acesso. a estação base mede o tempo de chegada dos sinais, e envia de volta correções apropriadas de temporização. a invenção dessa forma garante que seja mantida a ortogonalidade entre as estações móveis.
Description
MÉTODO E APARELHO DE COMUNICAÇÃO DE LINK ASCENDENTE ENTRE UMA ESTAÇÃO MÓVEL E UMA ESTAÇÃO BASE DE UM SISTEMA DE
COMUNICAÇÃO SEM FIO
Pedido correlato [001] A presente invenção é relacionada à invenção descrita no Pedido de Patente US M° do Dossiê La roxa 14-7-3-3, depositado simultaneamente com o presente no nome dos inventores R. La rola et a.l, e intitulado "Signal Construction, Detection and Est imation for Uplink Timing Synchronizâtion and Access Control in a Muiti-Access Wireless Communication System", incorporado aqui como referência.
Campo da invenção [002] A presente invenção se refere genericamente a sistemas de comunicação sem fio e mais específicamente a técnicas para implementar sincronização de temporizaçâo de link ascendente e controle de acesso em um sistema de comunicação sem fio de acesso múltiplo.
Fundamentos da invenção [003] Multiplexação de divisão de frequência ortogonal (OFDM) foi proposta recentemente como um esquema de acesso múltiplo para uso nos sistemas celulares sem fio da próxima geração. Um problema critico na concepção desses sistemas é a exigência de sincronização de temporização estrita e controle de acesso. Embora técnicas de sincronização de temporização e de controle de acesso tenham sido extensivamente estudadas e muitas das tais técnicas sejam conhecidas na técnica, a sincronização e controle de acesso em um ambiente de múltiplos usuários de GFDM apresenta vários desafios singulares não resolvidos adequadamente pelas técnicas convencionais. [004] Por exemplo, ao contrário de outros sistemas de múltiplos usuários, estações móveis nos sistemas OFDM geralmente não podem ser sincronizadas individualmente. Portanto, para manter ortogonalidade em-célula e evitar interferência entre símbolos (ISI) , transmissão OFDM freqüentemente exige que todos os caminhos de sinal de todas as estações móveis cheguem em uma estação base determinada sincronizados dentro de uma extensão cíclica especificada do período de amostragem da estação base. Conseqüentemente, sincronização de temporização OFDM necessita de alguma forma de coordenação e realimentação entre os usuários em uma célula. [005] Adicionalmente, uma vez que erros de sincronização OFDM devem ser absorvidos na extensão cíclica observada acima, erros de sincronização devem ser muito menores do que o período de símbolo. Contudo, essa precisão de temporização de símbolo fracional é difícil de obter a partir de símbolos de dados OFDM regulares. Isso se deve ao fato de que símbolos de dados OFDM compreendem normalmente tons discretos modulados linearmente cujos períodos podem ser tão amplos quanto o período de símbolo. Avaliar de forma precisa a temporização a partir de sinais de banda estreita pode ser difícil. [006] Portanto, há necessidade de técnicas aperfeiçoadas de sincronização de temporização e de controle de acesso para uso em sistemas OFDM.
Sumário da invenção [007] A invenção proporciona técnicas aperfeiçoadas de sincronização de temporização e de controle de acesso particularmente adequadas para uso no canal de link ascendente de um sistema sem fio de acesso múltiplo de multiplexação de divisão de freqüência ortogonal (OFDM). De acordo com a invenção, estações móveis transmitem certos sinais de temporização e de acesso em intervalos dedicados de temporização e acesso. Os intervalos de temporização e acesso podem ocorrer regularmente dentro de um fluxo de dados de link ascendente, e toda transmissão de dados de link ascendente pode ser suspensa durante esses intervalos. A suspensão da transmissão de dados permite que sejam usados sinais de acesso e de temporização de banda larga, pré-especifiçados. [008] Mais especificamente, o uso de intervalos de acesso e de temporização dedicados de acordo com a invenção permite que sincronização de temporização, e controle de acesso, sejam separados das comunicações de dados. Essa separação permite que temporização e acesso utilizem sinalização que é diferente daquela da comunicação de dados, e elimina interferência entre essas comunicações. Por exemplo, podem ser alocadas aos sinais de temporização, e de acesso, larguras de banda mais amplas do que aos sinais de dados de modo que a temporização da estação móvel pode ser avaliada mais facilmente a partir dos sinais de temporização e de acesso. Além disso, mediante uso de intervalos dedicados de temporização e acesso, "novas" estações móveis, isto é, estações móveis tentando um acesso inicial a uma determinada estação base, que geralmente não são de temporização sincronizada ou de energia controlada, não interrompe o tráfego de dados durante suas tentativas de acesso. [009] Em uma modalidade ilustrativa, cada estação base em um sistema sem fio OFDM sincroniza sua temporização de link descendente e de link ascendente. Os links descendentes e os links ascendentes de estações base diferentes não precisam ser sincronizados. Uma estação móvel desejando acesso de link ascendente com uma estação base inicia com uma sincronização de temporização de loop aberto mediante sincronização de sua temporização de transmissão com o link descendente recebido. Essa sincronização de link descendente de loop aberto automaticamente sincroniza o link ascendente de modo a estar compreendida no retardo de propagação de ida e volta entre a estação base e a estação móvel. [0010] Após sincronização de loop aberto, a estação móvel pode tentar acessar um canal de link ascendente e aperfeiçoar a sincronização de link ascendente. Com esse propósito, a estação móvel seleciona um sinal de um conjunto designado de sinais de acesso pré-especificados, e transmite o sinal selecionado em qualquer dos intervalos de temporização e de acesso. Em cada intervalo de temporização e de acesso, a estação base procura a presença de um ou mais dos sinais de acesso. Se o sinal de acesso for detectado e o acesso for concedido, a estação base pode transmitir uma confirmação em um canal reservado de link descendente. A confirmação pode conter atribuições de canal de link ascendente e de link descendente iniciais junto com correções de energia e temporização inicial. A estação móvel pode então começar a inicialização da chamada nos canais atribuidos. [0011] Uma característica importante da invenção é que os sinais de acesso podem ser feitos genéricos no sentido de que nem a estação móvel nem o serviço sendo solicitado são identificados no próprio sinal de acesso. Toda identificação e inicialização de chamada são realizadas em canais atribuidos após a confirmação ser concedida. Vantajosamente, esse procedimento de dois estágios mantém a transmissão em um conjunto de intervalos de acesso aleatório e de temporização e acesso assincrono em um minimo. Adicionalmente, o uso de sinais genéricos de acesso em intervalos designados reduz o espaço de busca para a estação base. [0012] Após a aquisição de canal inicial e sincronização de temporização, as estações móveis continuam a realizar re-sincronização pela duração de sua conexão com a mesma estação base. Para re-sincronização, as estações móveis transmitem sinais de re-sincronização de temporização predeterminados para a estação base nos intervalos de temporização e acesso. A estação base mede o tempo de chegada do sinal, e envia correções de temporização apropriadas para a estação móvel. A re-sincronização continua permite que as estações móveis monitorizem desvios de clock e mudanças no retardo de propagação da estação móvel até a estação base. [0013] Em geral, as estações móveis não precisam re- sincronizar a cada intervalo de temporização e de acesso. Conseqüentemente, apenas um número limitado de estações móveis precisa ser re-sincronizado em cada intervalo. A redução do número de estações móveis sincronizadas em cada intervalo permite que as estações móveis utilizem sinais de temporização com largura de banda mais ampla, enquanto também libera largura de banda adicional para sinais de acesso.
Descrição resumida dos desenhos [0014] A figura 1 mostra um arranjo exemplar de intervalos de temporização e acesso em uma modalidade ilustrativa da invenção; A figura 2 mostra um sistema de acesso e sincronização de link ascendente de estação móvel de acordo com a invenção; e A figura 3 mostra um sistema de acesso e sincronização de link ascendente de estação base de acordo com a invenção.
Descrição detalhada da invenção [0015] A presente invenção será ilustrada abaixo em conjunto com um sistema exemplar de comunicação sem fio de acesso múltiplo baseado em multiplexação de divisão de freqüência ortogonal (OFDM). Deve ser entendido, contudo, que a invenção não é limitada ao uso com qualquer tipo especifico de sistema de comunicação sem fio. [0016] Técnicas de construção, detecção e avaliação de sinal, adequadas para uso em conjunto com a presente invenção são descritas no Pedido de Patente US citado acima N° do Dossiê Laroia 14-7-3-3.
Intervalos de temporização e acesso [0017] De acordo com a invenção, estações móveis transmitem certos sinais de temporização e de acesso de banda larga, pré-especifiçados em intervalos designados de temporização e de acesso. Os intervalos de temporização e de acesso ocorrem regularmente dentro de um fluxo de dados de link ascendente, e toda transmissão de dados de link ascendente é suspensa durante esses intervalos. [0018] Os intervalos de temporização e de acesso são dedicados no sentido de que a transmissão de dados de link ascendente regular é suspensa nos intervalos. O uso dos intervalos dedicados permite que os dados e temporização utilizem sinalização diferente, e impedem que novas estações móveis que ainda não foram sincronizadas interfiram com a transmissão sincronizada de dados. [0019] As localizações dos intervalos de temporização e de acesso dentro do fluxo de dados de link ascendente devem ser conhecidas de todas as estações móveis que desejem acesso ou sincronização de link ascendente. Com esse propósito, os intervalos de temporização e de acesso podem ser colocados em localizações fixas, possivelmente periódicas, nos quadros de link ascendente. [0020] A freqüência e o tamanho dos intervalos representam parâmetros básicos de projeto. Intervalos mais freqüentes permitem um número maior de tentativas de acesso e uma taxa maior de re-sincronização. Intervalos maiores permitem sinais de acesso mais longos que podem melhorar a precisão da detecção e da avaliação. Contudo, uma vez que não há transmissão de dados de link ascendente durante os intervalos de temporização e de acesso, o tamanho e a freqüência dos intervalos representam uma despesa direta em relação à largura de banda de dados de link ascendente. [0021] Um sistema de temporização e de acesso utilizando os intervalos dedicados mencionados acima será descrito em conjunto com os seguintes três estágios de comunicação de link ascendente de uma estação móvel: 1) sincronização inicial de loop aberto; 2) sincronização de link ascendente inicial e de acesso e 3) re-sincronização de link ascendente. Cada um desses estágios de comunicação de link ascendente será descrito em detalhe abaixo.
Sincronização inicial de loop aberto [0022] Na sincronização de loop aberto, a estação móvel identifica uma estação base para se comunicar, estabelece sincronização de link descendente, e sincroniza aproximadamente a link ascendente. Especificamente, após conduzir a sincronização de loop aberto, as estações móveis poderão localizar aproximadamente os intervalos de temporização e de acesso. [0023] Uma estação móvel pretendendo acesso começa mediante identificação de se uma portadora está disponível em sua área, e se for o caso, sincroniza o seu receptor para a link descendente a partir de uma estação base apropriada. De acordo com uma modalidade ilustrativa da invenção, a estação móvel inicialmente sincroniza sua temporização de transmissão com a sua temporização de recepção. Além disso, cada estação base na modalidade ilustrativa sincroniza sua temporização de link ascendente e de link descendente. Não há necessidade em um tal sistema de que estações base diferentes sincronizem suas link ascendentes ou link descendentes, uma com a outra. [0024] Um aspecto importante da sincronização inicial de loop aberto é que, após a estação móvel ter sincronizado sua temporização de transmissão e de recepção com a link descendente da estação base, a link ascendente da estação móvel será automaticamente sincronizada inicialmente com a link ascendente da estação base com um erro de no máximo um retardo de propagação de ida e volta. Essa precisão de sincronização de loop aberto não pretende ser suficiente para a transmissão de dados. A mesma destina-se apenas a proporcionar um nivel aproximado de sincronização adequado para começar o procedimento de acesso. Especificamente, uma vez que os intervalos de temporização e de acesso ocorrem em pontos fixos dentro do fluxo de link ascendente, estações móveis que completaram a sincronização de loop aberto serão capazes de localizar os intervalos de temporização e de acesso dentro do retardo de propagação de ida e volta. [0025] O procedimento especifico usado para essa sincronização inicial de link descendente não será descrito em detalhe aqui. É suposto na modalidade ilustrativa que cada estação base transmite constantemente alguma forma de tons piloto de link descendente a partir dos quais as estações móveis podem adquirir a freqüência de portadora, e o símbolo de link descendente e a temporização de quadro. Essa sincronização de link descendente pode ser realizada com loops padrão de sincronização de fase e outros dispositivos de uma maneira convencional, por exemplo, usando técnicas bem conhecidas tais como aquelas descritas em S. Gupta, "Phase-Locked Loops", Proceedings IEEE, Vol. 63, págs. 291-306, fevereiro de 1975; W. Lindsey and C. Chie, "A survey of digital phase-locked loops", Proceedings IEEE, Vol. 69, págs. 410-432, 1981; L. Franks, "Synchronization subsystems: analysis and design", Digital Communications, Satellite/Earth Station Engineering, K. Feher, ed., Prentice-Hall, Englewood Cliffs, NJ, 1981; H. Meyr and G. Ascheid, "Synchronization in Digital Communications", New York, NY: Wiley Interscience, 1990 e J. Proakis, "Digital Communications", New York, NY: Mcgraw-Hill, 3a ed., 1995. [0026] Com o propósito da sincronização de loop aberto, é suposto que qualquer estação móvel, após escutar os pilotos, pode selecionar uma estação base, adquirir a temporização de link descendente da estação base, e sintonizar sua temporização do transmissor de link ascendente com o link descendente sem erros de temporização. [0027] Observe-se que a sincronização de link descendente pode ser conduzida sem ter estações móveis transmitindo quaisquer dados para a estação base. Conseqüentemente, as estações móveis podem manter sincronização de loop aberto, mesmo quando o acesso de canal não é imediatamente exigido, ou após uma utilização do canal ser concluída. Dessa forma, a re-sincronização de loop aberto não precisa ser repetida no caso de múltiplos acessos de canal. Isso reduzirá a latência de acesso para estações móveis transmitindo de forma não freqüente.
Controle de acesso [0028] Após a sincronização de loop aberto inicial, a estação móvel está pronta para adquirir e definir a sincronização dos canais de link ascendente e de link descendente. Uma estação móvel que pretenda obter um canal de link ascendente transmite um de um conjunto de sinais de acesso designados durante um intervalo de temporização e de acesso. Em cada intervalo de temporização e de acesso, a estação base procura a presença de um ou mais dos sinais de acesso. A detecção de um sinal de acesso indica uma tentativa de acesso a partir de alguma estação móvel. [0029] Após um sinal de acesso ter sido detectado de forma bem-sucedida, a lógica de controle de acesso da estação base determina se o acesso pode ser concedido. Além disso, a estação base pode avaliar o tempo de chegada e a intensidade do sinal recebido. A partir do tempo de chegada, a estação base pode avaliar o erro de temporização inicial da estação móvel. Esse erro de temporização será um erro a partir da sincronização de loop aberto, que é o retardo de propagação de ida e volta entre a estação móvel e a estação base. [0030] Se o acesso for detectado e concedido, a estação base transmite uma confirmação de acesso de volta para a estação móvel em um canal de link descendente reservado. A localização do canal de link descendente para a confirmação deve ser conhecida da estação móvel. A confirmação de acesso também pode conter uma correção de temporização e de energia, atribuições iniciais de canal de link ascendente e de link descendente, e possivelmente outra informação de estabelecimento de chamada. Após receber a confirmação de acesso, a estação móvel pode ajustar sua temporização e energia de acordo e começar a comunicação nos canais atribuídos. [0031] Devido à energia insuficiente ou desvanecimento de canal, o sinal de acesso pode não ser detectado. Além disso, mesmo se detectado, a estação base pode decidir não conceder o acesso se os recursos não estiverem disponíveis. Se o acesso for negado ou não detectado, a estação base pode transmitir uma confirmação negativa ou simplesmente não transmitir qualquer confirmação. [0032] Lógica de controle de acesso e o problema geral de programação de recursos são bem entendidos na técnica e, portanto, não serão descritos aqui em detalhe. Contudo, acessos não devem ser concedidos se a estação base acreditar que a temporização não foi avaliada de forma suficientemente precisa para a estação móvel começar a sincronização de temporização adequada. Uma forma de determinar se a avaliação de temporização é suficientemente precisa é a de verificar se a intensidade de sinal recebido do sinal de acesso é suficientemente elevada. [0033] Observe-se que os sinais de acesso que as estações móveis transmitem são genéricos, no sentido de que a estação móvel ou os serviços solicitados não são identificados no próprio sinal de acesso. Estações móveis conduzem sua identificação, autenticação e qualquer outro estabelecimento de chamada nos canais atribuídos após sua temporização e energia terem sido corrigidos. Esse acesso de dois estágios garante que as estações móveis realizem a inicialização de chamada enquanto sincronizadas em um canal de acesso atribuído, não aleatório, dessa forma reduzindo os recursos e retardos exigidos para inicialização de chamada. Adicionalmente, mediante uso de um conjunto de sinais genéricos nos intervalos de temporização e de acesso, a estação base precisa apenas pesquisar um pequeno grupo de sinais em alguns intervalos específicos, dessa forma simplificando o procedimento de busca para acesso aleatório. [0034] É possível que mais do que uma estação móvel utilizará o mesmo sinal de acesso no mesmo intervalo de temporização e de acesso. Para lidar com tais casos, as estações base e as estações móveis podem usar uma combinação de esquemas de detecção e colisão e/ou recuo aleatório e seleção aleatória de sinais. Na detecção de colisão, a estação base procura a presença de mais do que um dos mesmos sinais de acesso no mesmo intervalo de temporização e de acesso. No caso de ser detectada uma colisão, uma confirmação negativa ou não confirmação pode ser transmitida no canal de difusão. Um sinal de alerta de colisão específico também pode ser enviado. [0035] Estações móveis que não recebem confirmações ou que recebem confirmações negativas, podem tentar outra vez acesso em intervalos subseqüentes de temporização e de acesso. Para reduzir a probabilidade de colisões repetidas em tentativas subseqüentes, cada estação móvel pode selecionar aleatoriamente um novo sinal de acesso a partir do conjunto designado de sinais de acesso. Adicionalmente, de uma maneira similar àquela de uma técnica convencional de acesso múltiplo fatiado ALOHA, as estações móveis podem realizar um recuo aleatório entre tentativas de acesso. [0036] Além de colisões, uma outra razão pela qual as confirmações podem não ser transmitidas pode ser o fato de o sinal de acesso da estação móvel não ter sido recebido com intensidade suficiente. Estações móveis portanto devem aumentar a sua potência de transmissão nas tentativas subseqüentes de acesso. Contudo, no caso onde as estações móveis recebem um alerta especifico de colisão, o aumento de potência pode não ser necessário. [0037] Em certas circunstâncias, a detecção de colisão pode ser difícil de ser realizada pela estação base. Por exemplo, se a difusão de retardo for grande, cópias do mesmo sinal enviadas por múltiplas estações móveis podem ser confundidas com cópias de multivia a partir de uma estação móvel. Quando as colisões ocorrem e não são detectadas, mais do que uma estação móvel pode começar o segundo estágio de acesso no mesmo canal atribuído. Para detectar esse erro, a estação base e as estações móveis podem realizar dois testes possíveis. [0038] Primeiramente, a estação base pode realizar uma verificação de codificação de detecção de erro nos dados no canal de link ascendente atribuído. Se mais do que uma estação móvel tiver usado o mesmo canal com potência similar, os dados no canal de link ascendente provavelmente serão corrompidos e falharão na verificação. Neste caso, a estação base pode transmitir um sinal orientando todas as estações móveis a interromperem os canais, e as estações móveis podem reiniciar o procedimento de acesso com recuo aleatório apropriado, e seleção aleatória de sinal, descritos previamente. [0039] Como uma verificação adicional, as estações móveis podem transmitir uma identificação única na inicialização de chamada no canal de link ascendente atribuído, e a estação base pode retransmitir a identificação recebida de volta para a estação móvel no link descendente. Uma estação móvel dessa forma pode confirmar que ela é o usuário pretendido dos canais atribuídos. Se mais do que uma estação móvel utilizar o canal, mas um for recebido com potência muito superior, a estação base receberá e realimentará apenas a identificação da estação móvel dominante. Dessa forma, as estações móveis não dominantes não receberão sua identificação e descartarão o canal e reiniciarão o procedimento de acesso com recuo aleatório apropriado e seleção aleatória de sinal como descrito anteriormente.
Re-sincronização [0040] Após adquirir canais iniciais e temporização, as estações móveis precisarão re-sincronizar continuamente para monitorar mudanças no retardo de propagação e desvios de temporização entre a estação móvel e a estação base. Para re-sincronização, uma estação móvel pode transmitir um sinal de re-sincronização de temporização predeterminada para a estação base no intervalo predeterminado de temporização e de acesso. A estação base pode medir o tempo de chegada do sinal, e comunicar uma correção de temporização apropriada de volta para a estação móvel em um canal de link descendente. [0041] Re-sincronização pode usar um subconjunto dos intervalos de temporização e de acesso, que é separado daqueles usados para sincronização de temporização inicial e controle de acesso. Alternativamente, re-sincronização e controle de acesso inicial podem usar os mesmos intervalos de temporização e de acesso mas com conjuntos diferentes de sinais. [0042] A freqüência de re-sincronização precisa apenas ser suficiente para cobrir o desvio de clock máximo possivel e mudança no retardo de propagação de ida e volta. Conseqüentemente, todas as estações móveis não precisarão re-sincronizar em cada intervalo de temporização e de acesso. Mediante re-sincronização apenas de um pequeno número de estações móveis em cada intervalo de temporização e de acesso, cada estação móvel que não re-sincroniza é livre para usar um sinal de largura de banda maior para avaliação de temporização mais precisa. Além disso, o número reduzido de estações móveis re-sincronizando no intervalo de temporização e de acesso libera largura de banda para sinais de acesso, se re-sincronização e controle de acesso inicial utilizarem os mesmos intervalos de temporização e de acesso. [0043] Cada programação de re-sincronização da estação móvel, isto é, atribuição de sinais de re-sincronização de temporização e intervalos de temporização e de acesso, pode ser determinada na inicialização da chamada. Além disso, a estação base também pode solicitar explicitamente uma re-sincronização a partir da estação móvel, se necessário. Neste caso, a estação base envia à estação móvel uma solicitação de re-sincronização no link descendente, junto com a atribuição de um intervalo de temporização e de acesso e um sinal de re-sincronização para a estação móvel realizar a re-sincronização. [0044] A figura 1 ilustra um exemplo de uma programação de re-sincronização simples na qual os intervalos de temporização e de acesso para a re-sincronização da estação móvel ocorrem periodicamente. Cada estação móvel, ao entrar no sistema, é atribuída a um de M grupos. Em cada intervalo de temporização, um grupo específico dos M grupos de estações móveis é sincronizado (como indicado pelas intervalos de temporização de cor preta sólida), enquanto que os outros Μ - 1 grupos suspendem a sua transmissão (como indicado pelas intervalos de temporização sombreadas). Os grupos a serem sincronizados podem ser selecionados, por exemplo, em forma de rodízio, isto é, o grupo 1 é sincronizado no intervalo 1 de temporização, o grupo 2 no intervalo 2, etc., com o ciclo de sincronização se repetindo a cada M intervalos de temporização. Várias outras programações de re-sincronização podem ser usadas em conjunto com a presente invenção, e será evidente àqueles versados na técnica.
Implementação de estação base e de estação móvel [0045] Exemplos de arranjos específicos de elementos de processamento adequados para implementar a modalidade ilustrativa descrita acima da presente invenção serão descritos agora com referência às figuras 2 e 3. Deve ser entendido que esses são exemplos apenas, e muitos outros arranjos poderíam ser usados. [0046] A figura 2 mostra um sistema 100 de sincronização e de acesso de link ascendente de estação móvel. O sistema 100 reside em uma estação móvel, e é responsável pela aquisição de canal e sinalização de sincronização de temporização para aquela estação móvel. O sistema 100 também ajusta o clock de simbolo de link ascendente com base nas medições de deslocamento de temporização a partir de uma estação base. O sistema 100 compreende uma unidade 102 de inserção de sinal de sincronização, um banco de dados 104 de sinal de acesso e de temporização, uma unidade 106 de avanço de tempo variável, e uma unidade 110 de ajuste de clock offset. [0047] A unidade 102 de inserção de sinal de sincronização insere os sinais de acesso e de temporização na seqüência de dados de transmissão (TX) . A localização dos intervalos é indicada pelo indicador de intervalo de acesso e de temporização, que se supõe neste exemplo ser derivado da temporização de link descendente. Os sinais de acesso e de temporização são armazenados no banco de dados 104 de sinais de acesso e de temporização. [0048] A temporização de link ascendente da estação móvel é derivada na unidade 106 de avanço de tempo variável e unidade 110 de ajuste de clock offset. O clock de simbolo de recepção (RX) é uma entrada para a unidade 106 de avanço de tempo variável, e é derivada da link descendente de estação base. A unidade 106 de avanço de deslocamento de temporização variável gera o clock TX mediante avanço do clock RX por um deslocamento de tempo variável. O clock TX tem a mesma freqüência que o clock RX, mas é deslocado em tempo para garantir que os dados da estação móvel cheguem na estação base no tempo desejado. [0049] A unidade 110 de ajuste de clock offset seleciona o deslocamento de temporização com base nas estimativas de erro de temporização recebidas da estação base. O circuito 110 de ajuste de clock offset pode tentar filtrar estimativas de erros espúrios devido à estimativa inadequada na estação base, ou alteração do sinal de realimentação. [0050] Para adquirir um canal de link ascendente, a estação móvel transmite um sinal de acesso em qualquer intervalo de temporização e de acesso, usando a unidade 102 de inserção de sinal de sincronização. Os intervalos de temporização e de acesso nesse exemplo ocorrem periodicamente em tempos que podem ser determinados a partir do quadro de link descendente e de temporização de simbolo. Em cada tentativa de aquisição, o sinal de acesso é selecionado aleatoriamente de um grupo de sinais que são comuns a todas as estações móveis e conhecidos por todas as estações base. O conjunto de sinais de acesso é armazenado no banco de dados 104 de sinais de acesso e de temporização. Cada estação base varre os intervalos de acesso e de temporização no sentido de sinais de acesso para determinar se qualquer estação móvel enviou uma solicitação de acesso para um canal de link ascendente. [0051] Se um acesso for detectado e se o acesso for concedido, a estação base transmite uma confirmação de acesso em um canal de sinalização reservado no link descendente junto com uma atribuição de canal de link ascendente, uma correção de energia e de temporização inicial, e qualquer outra informação de estabelecimento de chamada. Após ser concedido a uma estação móvel um canal de link ascendente, e continuamente durante seu uso do canal, a estação móvel transmite periodicamente certos sinais e sincronização de temporização para estação base. Os sinais de sincronização de temporização são inseridos pela unidade 102 de inserção de sinais de sincronização na seqüência de dados TX nos intervalos de acesso e de temporização designados. São atribuídos a cada estação móvel, conectada à estação base, um sinal de temporização único, e um intervalo de temporização no qual a mesma transmite. A atribuição de intervalo e o sinal podem ser fornecidos pela estação base à estação móvel durante o estabelecimento de chamada. [0052] A estação base avalia o tempo de chegada do sinal de sincronização de temporização para determinar o erro de temporização entre o tempo de chegada, desejado e o tempo de chegada real da transmissão da estação móvel. O erro de temporização estimado é comunicado de volta para a unidade 110 de ajuste de clock offset da estação móvel através da link descendente. A unidade 110 de ajuste de clock offset ajusta o deslocamento de temporização através da estimativa de erro de temporização. O clock TX é avançado a partir do clock de símbolo RX pelo deslocamento de temporização na unidade 106 de avanço de tempo variável para garantir que os dados da estação móvel cheguem na estação base no momento desejado. A unidade 110 de ajuste de clock offset também pode tentar filtrar estimativas de erro espúrio de temporização devido à estimativa inadequada na estação base, ou corrupção do sinal de realimentação. [0053] A figura 3 mostra um sistema 120 de sincronização e de acesso de link ascendente da estação base. O sistema 120 da estação base reside em cada estação base do sistema sem fio e é responsável pela detecção de solicitações e acesso e avaliação do deslocamento de temporização a partir do sinal de sincronização. Os dados dos intervalos de acesso e de temporização são primeiramente removidos da seqüência de dados RX em uma unidade 122 de remoção de dados de intervalo de acesso de temporização. Uma unidade 125 de avaliação de potência e retardo de sinal varre os dados em cada intervalo no sentido da presença de sinais de acesso. Os sinais de acesso a serem procurados podem ser pré-armazenados em um banco de dados 128 de sinais de acesso e de temporização. A presença de um sinal de acesso indica uma solicitação de acesso de link ascendente a partir de uma estação móvel, e a detecção de uma solicitação de acesso no elemento 130 de detecção pode ser enviada para a lógica de controle de acesso da estação base como mostrado. [0054] O sistema 120 de sincronização e de acesso também avalia o tempo de chegada de cada sinal de sincronização de temporização. Como com os sinais de acesso, os sinais de temporização também podem ser pré-armazenados no banco de dados 128. As estimativas de tempo de chegada dos sinais de sincronização de temporização são usadas para determinar o erro entre o tempo de chegada, desejado e o tempo de chegada real da transmissão da estação móvel. Uma estimativa de retardo e uma estimativa de potência a partir da unidade 125 de estimativa de potência e de retardo de sinal são transmitidas para as estações móveis. As atribuições dos sinais de temporização para as estações móveis podem ser armazenadas em um banco de dados atualizado pela lógica de controle de acesso. Informação de tal banco de dados pode ser usada para garantir que os erros de temporização medidos possam ser enviados de volta para as estações móveis corretas no link descendente. [0055] A modalidade descrita acima é apenas ilustrativa. Modalidades alternativas podem ser implementadas, por exemplo, com uma forma de detecção de colisão adequada para controlar tráfego de dados. Além disso, as suposições feitas acima com relação à análise da modalidade ilustrativa têm o propósito de simplicidade e clareza de ilustração, e não se destinam a limitar o escopo da invenção. A invenção pode, evidentemente, ser implementada em sistemas nos quais essas suposições não se aplicam. Além disso, muitos tipos, arranjos e configurações diferentes de elementos de processamento outros do que aqueles descritos aqui podem ser usados para implementar a invenção. Essas e outras modalidades alternativas dentro do escopo das reivindicações anexas serão facilmente evidentes àqueles hábeis na técnica.
Claims (28)
1. Método de comunicação de link ascendente entre uma estação móvel e uma estação base de um sistema de comunicação sem fio, o método caracterizado por compreender as etapas de: transmitir pelo menos um de um sinal de acesso de link ascendente e um sinal de sincronização de temporização de link ascendente da estação móvel para a estação base em um intervalo especifico de um conjunto de intervalos recorrentes nos quais a transmissão de dados de link ascendente regular de pelo menos uma estação móvel adicional para a estação base é pelo menos parcialmente suspensa.
2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o sistema sem fio compreende um sistema multiplexado por divisão de freqüência ortogonal (OFDM).
3. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o conjunto de intervalos de ocorrência periódica compreende um conjunto de intervalos de tempo que são sincronizados com uma link descendente estabelecido entre a estação base e a estação móvel.
4. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a estação base em resposta a um sinal genérico de acesso de link ascendente atribui um canal de link ascendente para a estação móvel e subseqüentemente transmite informação de sincronização e de controle de potência para a estação móvel, de tal modo que a estação móvel inicia um processo de estabelecimento de chamada através do canal atribuído de link ascendente.
5. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a sincronização de link ascendente é conduzida de uma forma grupo a grupo em que cada uma de uma pluralidade de estações móveis é atribuída a um dos M grupos, e em cada um de pelo menos um subconjunto dos intervalos, cada uma das estações móveis em um grupo específico dos M grupos de estações móveis transmite um sinal de sincronização de temporização de link ascendente, enquanto cada uma das estações móveis nos outros Μ - 1 grupos suspende a transmissão de link ascendente, e em que o ciclo de sincronização de link ascendente se repete a cada M intervalos.
6. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que pelo menos um subconjunto de uma pluralidade de estações móveis ajusta seus tempos de transmissão de link ascendente de tal modo que os mesmos são recebidos sincronizados na estação base.
7. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que temporização de link descendente e de link ascendente são sincronizadas na estação base, e a estação móvel inicialmente sincroniza com o link descendente da estação base, de tal modo que a estação móvel é inicialmente sincronizada com um erro de temporização de no máximo um retardo de propagação de ida e volta.
8. Método, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que a estação móvel obtém a sincronização inicial antes de adquirir um canal de link ascendente, e permanece sincronizada desta maneira mesmo quando o acesso não seja exigido imediatamente.
9. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que, para obter acesso, a estação móvel transmite, em um intervalo de acesso e de temporização, um de um conjunto de sinais designados de acesso que são comuns e conhecidos de todas as estações móveis tentando acessar a estação base.
10. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que em cada um dos vários intervalos de temporização e de acesso, a estação base procura a presença de um sinal de acesso transmitido para determinar se uma estação móvel está tentando acesso, e após detectar um acesso, utiliza lógica de controle para determinar se o acesso pode ser concedido.
11. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que em resposta a um sinal de acesso detectado de forma bem-sucedida, a estação base é configurada para difundir uma confirmação ou uma confirmação negativa em um canal de link descendente conhecido de cada uma das várias estações móveis, em que a confirmação contém uma atribuição de canal de link ascendente e/ou de link descendente para a estação móvel iniciar um processo de estabelecimento de chamada.
12. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a estação base é operativa para estimar a potência do sinal recebido e o tempo de chegada de um sinal de acesso da estação móvel, de tal modo que se o acesso for concedido, a estação base pode enviar informação de correção de temporização e de potência inicial na confirmação de acesso.
13. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o acesso pode ser negado se o sinal de acesso não tiver sido recebido com intensidade suficiente para garantir que a avaliação de temporização tenha um nivel desejado de precisão.
14. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a estação móvel é operativa para realizar operações de identificação, autenticação e de iniciação de processo de estabelecimento de chamada nos canais atribuídos de link ascendente e de link descendente após os níveis de potência e temporização terem sido corrigidos através de interação com a estação base.
15. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a estação base realiza uma operação de detecção de colisão para detectar uma situação na qual mais do que uma estação móvel transmitiu o mesmo sinal de acesso no mesmo intervalo de temporização e de acesso, e adicionalmente em que se uma colisão for detectada, o acesso pode ser negado, e a estação base transmite um sinal de alerta de colisão específico em um canal de link descendente conhecido de várias estações móveis.
16. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que, em resposta a uma confirmação negativa ou falta de uma confirmação, a estação móvel é operativa para transmitir um sinal de acesso em um intervalo posterior de temporização e acesso.
17. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que para reduzir a probabilidade de colisões repetidas, cada uma das diversas estações móveis é operativa para selecionar sinais subseqüentes de acesso de um conjunto de sinais de acesso de uma maneira que é independente dos sinais de acesso anteriores selecionados por uma estação móvel especifica.
18. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que várias estações móveis são operativas para utilizar um procedimento de back-off aleatório para determinar o tempo entre tentativas subseqüentes de acesso, e para transmitir sinais subseqüentes de acesso em uma potência superior no caso de uma falha de uma tentativa de acesso anterior.
19. Método, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que a detecção de colisão não é realizada, ou quando a detecção não é totalmente confiável, a estação base é operativa para realizar um teste de confiabilidade nos dados associados aos canais atribuídos para determinar se mais do que uma estação móvel tentou usar o canal.
20. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a estação móvel é operativa para enviar uma identificação única como parte de um processo de estabelecimento de chamada, e a estação base é operativa para retransmitir a identificação única de volta para a estação móvel em um link descendente de modo que a estação móvel pode confirmar que a mesma é o usuário pretendido do canal.
21. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que para monitorar deslocamentos em temporização e para aperfeiçoar sincronização inicial, a estação móvel é operativa para re-sincronizar continuamente por todo um periodo no qual ela está conectada à estação base.
22. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a estação móvel é operativa para re-sincronizar mediante transmissão de um sinal de re-sincronização de temporização predeterminado em um intervalo designado de temporização e de acesso, e adicionalmente em que a estação base é operativa para medir o tempo de chegada do sinal, e distribuir uma correção apropriada de temporização de volta para a estação móvel em uma link descendente.
23. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que em cada um de diversos intervalos de temporização e de acesso, apenas um subconjunto designado de um conjunto de estações móveis conectadas à estação base transmite sinais de re-sincronização, de modo a permitir que as estações móveis usem sinais de banda mais larga para re-sincronização do que seria de outra forma possível, e para liberar largura de banda adicional para os sinais de acesso.
24. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que é atribuída à estação móvel uma programação de re-sincronização compreendendo uma seqüência de intervalos e sinais de re-sincronização para uso durante um processo de estabelecimento de chamada, e adicionalmente em que a programação de re-sincronização garante que re-sincronização de temporização é suficientemente freqüente para cobrir um clock offset máximo e mudança no retardo de propagação de ida e volta entre re-sincronizações sucessivas.
25. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a estação base é operativa para solicitar uma re-sincronização adicional para uma estação móvel especifica se a estação base determinar que uma tal re-sincronização é exigida.
26. Aparelho para uso em um sistema de comunicação sem fio, o aparelho caracterizado por compreender: um sistema de sincronização e de acesso de link ascendente da estação móvel operativo para transmitir pelo menos um de um sinal de acesso de link ascendente e um sinal de sincronização de temporização de link ascendente para uma estação base do sistema em um intervalo especifico de um conjunto de intervalos recorrentes nos quais a transmissão regular de dados de link ascendente de pelo menos uma estação móvel adicional para a estação base é pelo menos parcialmente suspensa.
27. Método de comunicação de link ascendente entre uma estação móvel e uma estação base de um sistema de comunicação sem fio, o método caracterizado por compreender a etapa de: receber na estação base pelo menos um de um sinal de acesso de link ascendente e um sinal de sincronização de temporização de link ascendente transmitido da estação móvel em um intervalo especifico de um conjunto de intervalos recorrentes nos quais a transmissão regular de dados de link ascendente de pelo menos uma estação móvel adicional para a estação base é pelo menos parcialmente suspensa.
28. Aparelho para comunicação de link ascendente entre uma estação móvel e uma estação base de um sistema de comunicação sem fio, o aparelho caracterizado por compreendendo: meios para receber na estação base pelo menos um de um sinal de acesso de link ascendente e um sinal de sincronização de temporização de link ascendente transmitido da estação móvel em um intervalo especifico de um conjunto de intervalos recorrentes nos quais a transmissão regular de dados de link ascendente de pelo menos uma estação móvel adicional para a estação base é pelo menos parcialmente suspensa.
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