ES2320588T3 - Metodo de comunicacion, estacion base, y terminal de usuario para una red de comunicacion inalambrica. - Google Patents
Metodo de comunicacion, estacion base, y terminal de usuario para una red de comunicacion inalambrica. Download PDFInfo
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Abstract
Un método de comunicación en una red de comunicación inalámbrica (1) que comprende una pluralidad de celdas (2.1, 2.2, 2.3) servidas por las respectivas estaciones base (3), los pasos de: .2.12.22.33 - dividir al menos uno de un ancho de banda de frecuencia (FB) y un intervalo de tiempo (TI) asignado a la comunicación en al menos una primera parte (F1; T1) y una segunda parte (F3; T3); - utilizar la citada primera parte para la comunicación de acuerdo a un primer esquema de reutilización; - utilizar la citada segunda parte para la comunicación de acuerdo a un segundo esquema de reutilización; el método que se caracteriza porque una tercera parte (F0) del ancho de banda (FB) se utiliza para transmisión de radiodifusión a una pluralidad de terminales de usuario (4; 4.1, 4.2, 4-3), en donde la citada tercera parte (F0) del ancho de banda (FB) se divide en al menos un primer y un segundo intervalo de tiempo (TI1, TI1''; TI2, TI2''), en donde dicho primer intervalo de tiempo (TI1, TI1'') se utiliza para radiobúsqueda y comunicación interactiva, y en donde el citado segundo intervalo de tiempo (TI2, TI2'') se utiliza para transmisión de radiodifusión.
Description
Método de comunicación, estación base, y
terminal de usuario para una red de comunicación inalámbrica.
La presente invención se refiere a un método de
comunicación en una red de comunicación inalámbrica que comprende
una pluralidad de celdas servidas por las estaciones base
respectivas.
La presente invención también se refiere a una
estación base y a un terminal de usuario para uso en la red de
comunicación inalámbrica arriba mencionada.
Para los sistemas de comunicación celular
inalámbrica de la técnica actual, se conocen una pluralidad de
esquemas de reutilización tanto con respecto a la frecuencia (en
caso de modulación en el dominio de la frecuencia) como al tiempo
(en el caso de modulación en el dominio del tiempo). Por ejemplo, de
acuerdo a un esquema de reutilización 1, diferentes señales se
transmiten a distintas celdas de red o regiones/sectores de celda
que esencialmente usan la misma frecuencia. Tal planteamiento es más
bien complejo y sufre de rendimiento limitado debido a aspectos de
interferencia. Alternativamente, los sistemas de comunicación
inalámbrica conocidos emplean un esquema de reutilización de orden
más alto, por ejemplo, un esquema de reutilización 3, para eludir
dichos aspectos de rendimiento. Por ejemplo, WiMAX
(Interoperabilidad a nivel Mundial para Acceso de Microondas)
emplea un esquema de reutilización 3 TDD (duplex por división en el
tiempo). No obstante, tales esquemas de reutilización de orden más
alto generalmente sufren de eficiencia espectral limitada.
La EP 1 418 776 A1 propone un método de
reutilización de frecuencia en un sistema de comunicación móvil
OFDM. Los recursos de frecuencia disponibles para cada estación
base se dividen en al menos cuatro grupos de frecuencia y se fija
una distancia de reutilización de frecuencia igual o diferente para
cada uno de los grupos de frecuencia. Los grupos de frecuencia se
asignan secuencialmente a las áreas de celda de cada estación base
de forma que los grupos de frecuencia más bajos están disponibles
para un área de celda próxima y los grupos de recursos de
frecuencias más altas están disponibles para un área de celda
eliminada.
La US 6.985.736 B1 expone una red de radio
celular y un método para aumentar el tráfico que transporta
capacidad en una red celular. El espectro de frecuencia de
funcionamiento de la red celular ha sido dividido de tal forma que
típicamente tanto las frecuencias normales como las frecuencias de
super reutilización se emplean en cada celda. Las frecuencias
normales utilizan un patrón convencional de reutilización de
frecuencia para proporcionar cobertura total sin discontinuidad. Un
patrón de reutilización de frecuencia muy ajustado se utiliza para
las frecuencias de super reutilización para proporcionar capacidad
adicional.
Es el objeto de la presente invención
proporcionar un método del tipo mencionado arriba que permita
rendimiento mejorado de una red de comunicación celular inalámbrica
en términos de eficiencia espectral y/o temporal. Es también un
objeto de la presente invención proporcionar un estación base y un
terminal de usuario que pueda ser utilizado en una red de
comunicación del tipo mencionado arriba para trasladar el
planteamiento inventivo a la práctica.
De acuerdo al primer aspecto de la presente
invención el objeto se alcanza proporcionando un método del tipo
definido arriba, en donde dicho método comprende los pasos de:
- dividir uno de al menos un ancho de banda de
frecuencia y un intervalo de tiempo asignado a la comunicación en
al menos una primera parte y una segunda parte;
- utilizar dicha primera parte para la
comunicación de acuerdo con un primer esquema de reutilización;
- utilizar dicha segunda parte para la
comunicación de acuerdo con un segundo esquema de reutilización.
De acuerdo al segundo aspecto de la presente
invención el objeto se alcanza proporcionando una estación base del
tipo definido arriba, en donde dicha estación base comprende:
- medios para dividir uno de al menos un ancho
de banda de frecuencia y un intervalo de tiempo asignado para la
comunicación en al menos una primera parte y una segunda parte;
- medios para comunicar con una primera
pluralidad de terminales de usuario que utilizan dicha primera parte
de acuerdo con un primer esquema de reutilización;
- medios para comunicar con una segunda
pluralidad de terminales de usuario que utilizan dicha segunda parte
de acuerdo con un segundo esquema de reutilización.
De acuerdo a un tercer aspecto de la presente
invención el objeto se alcanza proporcionando un terminal de
usuario del tipo definido arriba, en donde dicho terminal de usuario
comprende medios para transmitir y recibir señales de
comunicaciones sobre un ancho de banda predefinido, dicho ancho de
banda y/o intervalo de tiempo asignado a la comunicación que se
divide en al menos dos partes, una primera parte de las citadas dos
partes que se usa para la comunicación de acuerdo con un primer
esquema de reutilización, y una segunda parte de las citadas dos
partes que se usa para la comunicación de acuerdo a un segundo
esquema de reutilización.
De esta manera, la presente invención alcanza
rendimientos de cobertura mejorados. Por ejemplo, si una parte
significativa de la cobertura tiene una relación señal a ruido (SNR)
baja dicha parte puede ser cubierta por un esquema de reutilización
de orden más alto mientras que otras partes de la cobertura emplean
un esquema de reutilización de orden más bajo. A partir de aquí
también se referirá a esto como "esquema de reutilización
dual".
En otra realización de la presente invención el
citado primer esquema de reutilización es un esquema de
reutilización 1 y el citado segundo esquema de reutilización es un
esquema de reutilización 3, como en el estándar
Wi-MAX, para mejorar el rendimiento en los bordes
críticos (periferia) de las celdas de red.
Como ya se sugirió arriba, en otra realización
del método de acuerdo con la presente invención el último además
comprende cubrir una primera región o sector de una celda dada que
usa el citado primer esquema de reutilización por ejemplo,
reutilización 1, y cubrir una segunda región o sector de una celda
dada que usa el citado segundo esquema de reutilización, por
ejemplo, reutilización 3. Por ejemplo, dicha primera región puede
ser identificada con el centro de la celda, mientras que dicha
segunda región puede ser identificada con los bordes de celda o
periferia. De esta forma, los efectos de las interferencias se
reducen, en particular en los bordes críticos de la celda, donde
tiene que usarse potencia aumentada u otros medios para propósitos
de comunicación.
Preferentemente, las citadas primera y segunda
regiones o sectores de celda no son fijos sino variables con
respecto al tráfico, forma y tamaño. En este contexto y en otra
realización del método de acuerdo con la presente invención la
última además comprende realizar una transferencia de un terminal de
usuario entre las citadas primera y segunda partes basada en al
menos una característica de transmisión relacionada, y una relación
señal a ruido más interferencia (SINR) particular o una relación
portadora a interferencia (C/l), en donde dicha característica se
determina por el terminal de usuario. En otras palabras, la
transferencia entre una parte del ancho de banda de frecuencia o
intervalo de tiempo asignado para la comunicación y otra parte de
dicho ancho de banda de frecuencia o intervalo de tiempo se gobierna
por un conjunto de mediciones realizadas por el terminal de
usuario. Dado que -geográficamente hablando- dichas partes se
materializan en forma de regiones o sectores de celda, esto
efectivamente conduce a unas primera y segunda regiones o sectores
de celda que no son fijas sino variables con respecto a la forma y
el tamaño.
En una realización correspondiente de un
terminal de usuario de acuerdo con la presente invención, la última
además comprende medios para determinar al menos una característica
de transmisión relativa respectiva para decidir una transferencia
entre la citada primera y la citada segunda parte.
Para añadir capacidad de radiodifusión eficiente
para eficiencia espectral mejorada, en una realización adicional
del método de acuerdo con la presente invención la última comprende
utilizar una parte tercera del ancho de banda para transmisión de
radiodifusión a una pluralidad de terminales de usuario. Esta parte
del recurso de tiempo de frecuencia se usa de manera síncrona por
todas las celdas y sectores para transmitir la misma señal (SFN -
red de frecuencia única). Adicionalmente, esta transmisión
únicamente de radiodifusión, es decir, transmisión sincronizada es
capaz de hacer frente a la cuestión de las interferencias en la
periferia de la celda. La presente invención propone dividir un
recurso dado en una pluralidad de partes independientes (por
ejemplo, tres partes) que pueden comprender una pluralidad
"bloques de construcción". Por ejemplo, en un dominio de
frecuencia puro el ancho de banda disponible puede ser dividido en
cinco bandas, en donde una parte (que comprende, por ejemplo, una
banda de frecuencia) se utiliza para comunicación punto a punto de
acuerdo a un primer esquema de reutilización (por ejemplo,
reutilización 1), en donde otra parte (que comprende, por ejemplo,
otras tres bandas de frecuencia) se utiliza para comunicación punto
a punto de acuerdo a otro esquema de reutilización (por ejemplo,
reutilización 3), y en donde la parte restante (es decir, la quinta
banda de frecuencia) se utiliza para radiodifusión de red de
frecuencia única.
Si están disponibles bastantes bandas de
frecuencia, de acuerdo con una realización adicional del método de
acuerdo con la presente invención la citada tercera parte utilizada
para transmisión de radiodifusión es diferente, por ejemplo,
espectralmente distinta de las citadas primera y segunda partes. En
otras palabras: Con referencia al ejemplo dado arriba, la
radiodifusión de red de frecuencia única tiene lugar en la citada
frecuencia que constituye la citada tercera parte del ancho de
banda disponible. No obstante, si el número de bandas de frecuencia
disponibles está limitado, como por ejemplo en caso de las licencias
WiMAX de la técnica actual, entonces de acuerdo con una realización
adicional del método de acuerdo con la presente invención la citada
tercera parte (o quinta banda de frecuencia) puede al menos
parcialmente superponerse (es decir, en términos de su posición
espectral) con al menos una de las citadas primera y segunda
partes.
Para mantener la capacidad de demodulación de
portadora única para terminales de usuario, es decir, para mantener
terminales de usuario simples y baratos, una realización adicional
del método de acuerdo con la presente invención comprende dividir
la citada tercera parte del ancho de banda en al menos un primer y
un segundo intervalo de tiempo y utilizar el citado primer
intervalo de tiempo para radiobúsqueda y comunicación interactiva y
el citado segundo intervalo de tiempo para transmisión de
radiodifusión. De esta manera, alguna comunicación es posible aún y
es posible recibir una llamada cuando se recibe transmisión de
radiodifusión. No se requiere capacidad del terminal de usuario de
dos portadoras en este contexto. En particular, utilizando este
planteamiento algún tráfico de voz puede ser fácilmente manejado.
Para un tráfico más grande (por ejemplo, datos) puede ser realizado
el salto de frecuencia entre los distintos canales o bandas de
frecuencia.
El esquema de reutilización dual inventivo
también puede ser aplicado a menor escala a la citada tercera parte
del ancho de banda disponible, es decir, la parte utilizada para la
transmisión de radiodifusión:
- dividiendo dicho primer intervalo de tiempo en
al menos una primera subparte y una segunda subparte con respecto a
una frecuencia y tiempo;
- utilizando dicha primera subparte para la
comunicación de acuerdo a un primer esquema de reutilización; y
- utilizando dicha segunda subparte para la
comunicación de acuerdo a un segundo esquema de reutilización.
De esta manera, el esquema de reutilización dual
de acuerdo con la presente invención se reproduce efectivamente a
menor escala, es decir, con respecto a la transmisión de
radiodifusión.
Otras ventajas y características de la presente
invención pueden ser obtenidas de la siguiente descripción de las
realizaciones preferentes dadas por medio del ejemplo solamente con
relación a los dibujos adjuntos. Las características mencionadas
arriba así como abajo pueden ser usadas de acuerdo con la presente
invención tanto individualmente como en conjunción. Las
realizaciones descritas no tienen que ser consideradas como una
enumeración exhaustiva sino más bien como ejemplos con respecto a un
concepto general subyacente de la presente invención.
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La Fig. 1 es un diagrama esquemático de una red
de comunicación celular inalámbrica que es operada siguiendo un
método de acuerdo con la presente invención;
La Fig. 2A es un diagrama esquemático para
ilustrar una primera realización del método de acuerdo con la
presente invención en caso de modulación en el dominio de la
frecuencia;
La Fig. 2B es un diagrama esquemático para
ilustrar una segunda realización del método de acuerdo con la
presente invención en caso de modulación en el dominio del
tiempo;
La Fig. 3 es un diagrama esquemático para
ilustrar una realización del método inventivo en el caso de
capacidad de radiodifusión adicional;
La Fig. 4 es un diagrama esquemático para
ilustrar una realización del método inventivo que incluye capacidad
de comunicación interactiva y de radiodifusión en una portadora
común;
Las Fig. 5A, 5B son diagramas esquemáticos para
ilustrar otras realizaciones del método de acuerdo con la presente
invención;
La Fig. 6B es un diagrama esquemático para
ilustrar una realización ejemplar del método de acuerdo con la
presente invención en caso de un número limitado de portadores
disponibles;
La Fig. 7 es un diagrama de temporización para
ilustrar una realización del método de acuerdo con la presente
invención;
La Fig. 8 es un diagrama de bloques esquemático
de una realización de una estación base de acuerdo con la presente
invención; y
La Fig. 9 es un diagrama de bloques esquemático
de una realización de un terminal de usuario de acuerdo con la
presente invención.
\vskip1.000000\baselineskip
La Figura 1 muestra un diagrama esquemático de
una red de comunicación celular inalámbrica que se opera siguiendo
un método de acuerdo con la presente invención. Una red de
comunicación inalámbrica 1 comprende una pluralidad de celdas 2.1,
2.2, 2.3, ... que se sirven por las respectivas estaciones base 3.
En las realizaciones ejemplares de la Figura 1, una estación base 3
sirve una pluralidad de celdas adyacentes 2.1 - 2.3. No obstante, la
presente invención no está limitada a tal configuración. En
particular, cada celda de radio 2.1 - 2.3 puede ser servida por su
propia estación base. Adicionalmente, las combinaciones de estas dos
configuraciones básicas pueden ser también realizadas.
Alternativamente, las celdas 2.1 - 2.3 en la
Figura 1 pueden ser consideradas como que constituyen una celda de
red única junto con su estación base asociada 3. No obstante, a
través de la presente descripción la primera nomenclatura como se
definió arriba se utiliza para describir la red de comunicación
celular inalámbrica 1.
Una pluralidad de terminales de usuario
(móviles) 4.1, 4.2, 4.3 se ubican dentro de una red de comunicación
inalámbrica 1 y utilizan recursos de la red de comunicación
inalámbrica 1 para propósitos de comunicación.
De acuerdo con la presente invención, para
aumentar el rendimiento de la red de comunicación inalámbrica 1, se
emplea un esquema de reutilización dual de frecuencia. Como se puede
recoger de la Figura 1 una región que está esencialmente ubicada en
el centro de cada celda de red 2.1 - 2.3 se opera de acuerdo a un
primer esquema de reutilización con respecto a la frecuencia y/o al
tiempo, en particular un esquema de reutilización 1, para
comunicación con un terminal de usuario, por ejemplo, el terminal de
usuario 4.3 en caso de la celda de red 2.3. En el diagrama
esquemático de la Figura 1, estas regiones se etiquetan por medio de
números de referencia 2.1a, 2.2a y 2.3a, respectivamente.
En este contexto, reutilización 1 significa que
la misma frecuencia (o gama de frecuencias, es decir, obtenida) o
intervalo de tiempo se utiliza para la comunicación dentro de las
regiones 2.1a - 2.3a. Notar que utilizar la misma frecuencia de
comunicación (frecuencia de reutilización 1) o intervalo de tiempo
no implica necesariamente utilizar la misma señal en todas las
citadas regiones 2.1a - 2.3a. De hecho, reutilización 1 implica
utilizar distintas señales en distintas regiones mientras se emplea
una frecuencia de comunicación única (gama de frecuencia) o
intervalo de tiempo.
Como se explicará con detalle más abajo, no se
necesitan ser fijadas una forma y tamaño de dichas regiones 2.1a -
2.3a de reutilización 1 con respecto al tiempo pero pueden variar de
acuerdo con las condiciones de comunicación dentro de las celdas de
red 2.1 - 2.3.
La reutilización 1 se usa preferentemente dentro
de la parte central de la celda de red 2.1 - 2.3 debido a las
potencias de transmisión más bajas posibles, que limitan de esta
manera los efectos de la interferencia.
Como puede obtenerse además de la ilustración de
la Figura 1, se emplea un esquema de reutilización distinto en
conexión con las regiones periféricas 2.1b, 2.2b, 2.3b de las celdas
de red 2.1 - 2.3, respectivamente. En la Figura 1, esto se ilustra
por medio de distintos sombreados. En esta realización particular,
un esquema de reutilización de frecuencia/tiempo 3 se emplea en las
regiones periféricas 2.1b - 2.3b de las celdas de red 2.1 - 2.3. En
otras palabras: Cada una de las citadas celdas de red 2.1 - 2.3
utiliza una frecuencia (gama de frecuencia; portadora) o intervalo
de tiempo en su región periférica respectiva 2.1b, 2.2b, 2.3b que es
distinta de una frecuencia o intervalo de tiempo utilizado para
propósitos de comunicación en la región periférica de cualquier
otra de dichas celdas de red 2.1 - 2.3. Dado que la región
periférica de una celda de red dada requiere potencia mejorada para
propósitos de comunicación, este planteamiento limita efectivamente
los efectos de la interferencia.
La transferencia de un terminal de usuario 4.1 -
4.3 entre las regiones de reutilización 1, 2.1a - 2.3a y las
regiones de reutilización 3, 2.1b - 2.3b puede ser gobernada por las
mediciones de la relación señal a interferencia más ruido (SINR) o
portadora a interferencia (C/l) realizadas por un terminal de
usuario respectivo 4.1 - 4.3. Este aspecto se explicará con más
detalle más abajo y conduce a variar la forma y/o el tamaño de las
distintas regiones 2.1a - 2.3a; 2.1b-2.3b en la
Figura 1.
De acuerdo con la presente invención, unir la
reutilización 1/reutilización 3 como ejemplo para el esquema de
reutilización dual inventivo puede ser realizado tanto en el dominio
de la frecuencia (compárese con la Figura 2A) o en el dominio del
tiempo (compárese con la Figura 2B). No obstante, como se apreciará
por una persona experta en la técnica la presente invención no está
en modo alguno limitada a realizaciones con dos esquemas de
reutilización distintos.
La Fig. 2A muestra un diagrama esquemático para
ilustrar una primera realización del método de acuerdo con la
presente invención en caso de modulación en el dominio de la
frecuencia. En la Figura 2A, la frecuencia se indica como f. Los
sombreados se utilizan de acuerdo con el diagrama de la Figura 1.
Con relación a la Figura 2A, un ancho de banda de frecuencia FB
asignado para comunicación se divide en una primera parte F1 y una
segunda parte F3, en donde la citada primera parte F1 se usa para
comunicación en las regiones centrales 2.1a - 2.3a de la Figura 1,
es decir, de acuerdo a un esquema de reutilización de frecuencia 1,
y en donde la segunda parte F3 se utiliza en las regiones
periféricas 2.1b - 2.3b de la Figura 1, es decir, de acuerdo a un
esquema de reutilización de frecuencia 3. Los bloques individuales
(sombreados) C1 - C4 en la Fig. 2A indican distintas gamas de
frecuencia o portadoras.
Con referencia de nuevo a la Figura 1, esto
significa que se utilizan distintas frecuencias dentro de las
regiones periféricas 2.1b - 2.3b mientras que se utiliza una
frecuencia común dentro de las regiones centrales 2.1a - 2.3a. La
comunicación en todas de las citadas frecuencias puede ocurrir al
mismo tiempo.
La Fig. 2B muestra un diagrama esquemático para
ilustrar una segunda realización del método de acuerdo con la
presente invención en caso de modulación en el dominio del tiempo.
En la Figura 2B, el tiempo se indica como t. Como se recoge del
diagrama esquemático de la Figura 2B, un intervalo de tiempo TI
asignado a la comunicación se divide en una primera parte T1 y una
segunda parte T2. Como se indica por los distintos sombreados en la
Figura 2B, que corresponde a los sombreados usados en la Figura 1,
dicha primera parte T1 se utiliza para comunicación de acuerdo al
citado primer esquema de reutilización dentro de las regiones
centrales 2.1a - 2.3a de la red de comunicación 1 en la Figura 1, y
la segunda parte T3 se utiliza para comunicación de acuerdo a un
segundo esquema de reutilización dentro de las regiones periféricas
2.1b - 2.3b de la red de comunicación 1. En otras palabras, durante
un primer intervalo de tiempo (común) S1, que constituye dicha
primera parte T1, la comunicación es posible dentro de las regiones
centrales 2.1a - 2.3a, y durante intervalos de tiempo posteriores
sucesivos S2 - S4, que constituyen dicha segunda parte T3, la
comunicación es posible dentro de las regiones periféricas
respectivas 2.1b - 2.3b de la red de comunicación 1.
Como se ha descrito hasta el momento, todas las
portadoras C1 - C4 (en el caso de la Figura 2A) y todos los
intervalos de tiempo S1 - S4 (en el caso de la Figura 2B) se
utilizan para funcionamiento clásico, es decir, interactivo y
bidireccional.
Para añadir capacidad de radiodifusión, es
decir, uso síncrono de una señal común en diferentes puntos o
regiones de la red de comunicación, pueden ser aplicadas otras
realizaciones de la presente invención.
La Fig. 3 muestra un diagrama esquemático para
ilustrar una realización del método inventivo en el caso de
capacidad de radiodifusión adicional. La Figura 3 ilustra una
extensión de la modulación en el dominio de la frecuencia de
acuerdo con la Figura. 2A, en donde el ancho de banda de frecuencia
FB disponible ha sido dividido en cinco partes (gamas de frecuencia
o portadoras) C0 - C4. Como puede obtenerse de los sombreados
empleados en la Figura 4, como antes una primera parte F1 del
espectro se usa para comunicación de reutilización 1, y una segunda
parte F3 del espectro se utiliza para comunicación de reutilización
4. Una tercera parte F0 del espectro, que comprende la portadora C0
y que es distinta espectralmente de las citadas primera y segunda
partes F1 y F3, se utiliza para transmisión de radiodifusión, es
decir, transmitir la misma señal en distintos puntos o regiones de
la red de comunicación de la manera síncrona. A esta característica
también se refiere como una red de frecuencia única (SFN). La
capacidad de radiodifusión requiere sincronización precisa de las
distintas estaciones base, por ejemplo, la estación base 3 de la
Figura 1. Las señales GPS (sistema de posicionamiento global)
Galileo o señales de red de retorno con el protocolo adecuado pueden
ser usadas para este propósito.
Como se describirá más abajo con referencia a la
Figura 6, de acuerdo con las realizaciones de la presente invención
la citada tercera parte F0 del espectro no necesita ser
espectralmente distinta de las citadas primera y segunda partes F1
y F3, pero puede al menos parcialmente superponerse con al menos una
de las citadas primera y segunda partes.
Proporcionar capacidad de radiodifusión, como se
representa en la Figura 3, elude una desventaja común de los
sistemas de reutilización 3 estándar, por ejemplo, WiMAX, y los
sistemas celulares en general, en donde la radiodifusión de flujos
de audio y vídeo revelan ser ineficientes en términos de potencia y
ancho de banda. Por ejemplo, si un programa de TV se emite en
reutilización 3, utiliza una cantidad significativa de recursos de
radio ya que el contenido debe ser repetido en cada región o sector
de reutilización 3 (ver también la Figura 1), y conduce de esta
manera a ineficiencia de ancho de banda. Adicionalmente, el citado
programa tiene que ser transmitido con una gran cantidad de
potencia debido a los efectos de las interferencias en la periferia
de la celda.
De esta manera, la realización de la Figura 3
comprende transmisión sincronizada para cierta parte F0 del
espectro disponible para todas las regiones de celda y estaciones
base. Para esta parte del espectro y un tiempo de transmisión
(radiodifusión) correspondiente, los terminales de usuario 4.1 -4.3
dentro de la red de comunicación 1 (compárese con la Fig. 1)
combinan transmisiones de todas las estaciones base, por ejemplo,
la estación base 3 (también llamada macrodiversidad). Este
planteamiento suprime efectivamente la interferencia entre varías
regiones o sectores de celda.
Notar que mientras que la Figura 3 ilustra la
inclusión de la capacidad de radiodifusión para la modulación en el
dominio de la frecuencia solamente, un planteamiento similar sería
posible para el caso de modulación en el dominio del tiempo como se
muestra en la Figura 2B, como se apreciará por una persona experta
en la técnica.
Un aspecto con la realización de la Figura 3
resulta del hecho que un terminal de usuario que funciona bajo este
esquema de reutilización de frecuencia requerirá capacidad de dos
portadoras (capacidad dual de desmodulación de frecuencia) para ser
capaz de recibir información de radiodifusión y comunicación
interactiva bidireccional (por ejemplo, una llamada telefónica)
simultáneamente. Esto conduciría a terminales de usuario más bien
caros y de esta manera puede limitar la relevancia práctica del
planteamiento representado en la Figura 3.
Para dirigir este asunto, en una realización
adicional de acuerdo con la presente invención se introduce una
dimensión de tiempo en portadoras de radiodifusión, por ejemplo la
portadora C0 en la Figura 3. Esto se ilustra esquemáticamente en la
Figura 4.
La Figura 4 muestra un diagrama esquemático para
ilustrar una realización del método inventivo que incluye capacidad
de comunicación interactiva y de radiodifusión en una portadora
común. En la Figura 4, se usan los mismos números de referencia que
en la Figura 3 para indicar los mismos o similares elementos. Además
del planteamiento de la Figura 3, de acuerdo con la realización de
la Figura 4 la portadora de radiodifusión C0 se divide en dos
intervalos de tiempo TI1, TI2 con respecto al tiempo t. En otras
palabras: se introduce una dimensión de tiempo en la portadora de
radiodifusión C0. Durante el primer (anterior) intervalo de tiempo
TI1 de la portadora de radiodifusión C0, tienen lugar la
radiobúsqueda de terminales de usuario y las comunicaciones
interactivas (bidireccionales), mientras que durante el segundo
(posterior) intervalo de tiempo TI2 ocurre la radiodifusión
sincronizada de información, como se describió en detalle arriba.
Notar que la radiobúsqueda y las comunicaciones interactivas así
como la radiodifusión son implementadas sobre la misma portadora C0,
superando de esta manera el problema de capacidad de dos portadoras
mencionado arriba.
Para la mejora adicional del rendimiento de la
red de comunicación celular inalámbrica 1 de la Figura 1, otras
realizaciones de acuerdo con la presente invención proponen hacer
utilización adicional de los esquemas de unión de reutilización
1/reutilización 3 ya descritos con referencia a la Figura 1 anexa a
menor escala en conexión con el intervalo de tiempo TI1 de la
portadora de radiodifusión C0 (compárese con la Fig. 4). Este
aspecto se ilustra en las Figuras 5A y 5B anexas.
Las Figuras 5A y 5B muestran diagramas
esquemáticos para ilustrar otras realizaciones del método de acuerdo
con la presente invención. La Figura 5A muestra la portadora de
radiodifusión C0 que tiene intervalos de tiempo TI1 y TI2 como se
describió en detalle arriba con referencia a las Figuras 4. De
acuerdo a la realización de la Figura 5A, el intervalo de tiempo
TI1 se subdivide con respecto a la frecuencia f, es decir, se divide
en una primera subparte F1' y una segunda subparte F3' que
generalmente corresponden a una primera y segunda parte F1, F3
representadas en las Figuras 2A, 3 y 4, respectivamente. La citada
primera subparte F1' comprende la portadora C1\ y una segunda
subparte F3' comprende las portadoras C2' - C4'. En otras palabras:
el intervalo de tiempo TI1 de la portadora de radiodifusión C0, es
decir, el intervalo de tiempo usado para radiobúsqueda y
comunicaciones interactivas utiliza un esquema unido de frecuencia
de reutilización 1/reutilización 2, como se describió en principio
arriba con referencia a las Figuras 1 y 2A anexas.
De acuerdo con la Fig. 5B, en analogía con la
realización de la Figura 2B ha sido empleado un esquema basado en
el tiempo de reutilización 1/reutilización 3 unido para subdividir
además el intervalo de tiempo TI1 de la portadora de radiodifusión
C0. De esta manera, el intervalo de tiempo TI1 de la portadora de
radiodifusión C0, es decir, el intervalo de tiempo usado para
radiobúsqueda y comunicaciones interactivas, ha sido subdividido en
una primera subparte T1' y una segunda subparte T3', en donde la
citada primera subparte T1' comprende el intervalo de tiempo SV
para el funcionamiento de reutilización 1, y la citada segunda
subparte T3' comprende los intervalos de tiempo S2' - S4' para el
funcionamiento de reutilización 3, como se explicó en principio con
referencia a las Figuras 1 y 2B anexas.
Las realizaciones de las Figuras 3 a 5B se basan
en dividir un ancho de banda espectral disponible en cinco bandas
(portadora) de frecuencia distintas. No obstante, no todas las
asignaciones de espectro disponibles soportan tal planteamiento.
Por ejemplo, WiMAX (Interoperabilidad a nivel Mundial para Acceso de
Microondas) solamente tiene cuatro bandas, así que usar las cinco
bandas como en las Figuras 3 a 5B no es fácilmente posible. La Fig.
6 anexa muestra una realización de acuerdo con la presente invención
que direcciona específicamente la cuestión mencionada arriba de un
número limitado de bandas de frecuencia disponibles.
La Figura 6B muestra un diagrama esquemático
para ilustrar una realización ejemplar del método de acuerdo con la
presente invención en caso de un número limitado de portadores
disponibles. La Figura 6 ilustra el caso ejemplar de WiMAX, que
ofrece solamente cuatro bandas de frecuencia o portadoras C1 - C4.
Para implementar las modulaciones interactivas y radiodifusión,
durante la transmisión Tx se aplica una solución tiempo x frecuencia
de acuerdo a la presente invención. Notar que en la Figura 6, los
sombreados de los distintos intervalos de tiempo/frecuencia
corresponden a aquéllos usados en conexión con las Figuras 1 a 5B ya
descritas. Como se representa en la Figura 6 (parte Tx) hay cuatro
intervalos t x f SI1 - SI4 para interactividad, que emplean el
esquema de reutilización 1/reutilización 3 unido de acuerdo con las
realizaciones de la presente invención. Esta manera ilustra la
división combinada tanto de un ancho de banda de frecuencia como de
un intervalo de tiempo en el contexto del esquema de reutilización
1/reutilización 3 unido propuesto.
Adicionalmente, como se representa en la Figura
6, asociado con cada intervalo de radiodifusión BS1, BS2, es decir,
equivalente al intervalo de tiempo TI2 previamente descrito, se
proporcionan cuatro intervalos t x f (dentro de los intervalos de
tiempo TI1, TI1') para radiobúsqueda y comunicaciones de voz, como
además se describe arriba con referencia a las Figuras 5A y 5B
anexas. Notar que los citados intervalos de radiobúsqueda y
comunicaciones de voz se proporcionan en la misma portadora como
intervalos de radiodifusión BS1, BS2 respectivos (es decir, los
intervalos de tiempo TI2, TI2'), es decir, en las portadoras C1 y
C2, respectivamente. En la Figura 6, los citados cuatro intervalos
t x f para radiobúsqueda y comunicaciones de voz se indican por
medio de sus respectivas frecuencias C1a - C1d y C2a -C2d,
respectivamente. Las citadas frecuencias C1a - C1d y C2a - C2d,
respectivamente, siguen el mismo patrón de reutilización
1/reutilización 3 unido que se explicó arriba con referencia a las
Figuras 1 y 2A anexas.
Como se puede obtener de la ilustración de la
Figura 6, no se requiere capacidad de dos portadoras simultáneas de
un terminal de usuario. En otras palabras: la desmodulación de
portadora única puede mantenerse para un terminal de usuario dado.
Para cambiar los regímenes, por ejemplo, a o desde la transmisión de
radiodifusión, se realiza un simple cambio de portadora. La misma
técnica (por ejemplo, en forma de salto de frecuencia o canal)
puede ser empleada si un terminal dado requiere radiodifusión
continuada o comunicación bidireccional para cantidades más grandes
de datos.
Durante la recepción (Rx) se emplea un esquema
general de reutilización 1/reutilización 3 unido de acuerdo a las
realizaciones de la presente invención, como puede obtenerse de la
parte más baja de la Figura 6.
Se apreciará por una persona experta en la
técnica, que los citados intervalos t x f para radiobúsqueda y
comunicaciones de voz representados en la Figura 6 podrían ser
alternativamente concebidos en forma de sucesivos intervalos de
tiempo que utilizan una frecuencia portadora común única, como se
explicó arriba con referencia a la Figura 5B anexa.
La ilustración proporcionada por la Figura 6
anexa es equivalente a decir que la citada tercera parte usada para
transmisión de radiodifusión (compárese con la Figura 3) no necesita
ser separada de las citadas primera y segunda partes, que son
usadas dentro del esquema de reutilización 1/reutilización 3 unido
de acuerdo con las realizaciones de la presente invención. Como
puede ser obtenido de la Figura 6, la citada tercera parte también
puede estar al menos parcialmente superpuesta con al menos una de
las citadas primera y segunda partes.
La Figura 7 muestra un diagrama de temporización
para ilustrar una realización del método de acuerdo con la presente
invención. La Figura 7 se propone ilustrar el aspecto de las
transiciones entre regiones de reutilización 1 y reutilización 3
para terminales de usuario que a su vez pueden conducir a formas y
tamaños de las regiones de reutilización respectivas que varían con
el tiempo.
El método de acuerdo con la presente invención
comienza con el paso S100. En el paso 102 sucesivo la comunicación
con un terminal de usuario dado se realiza tanto de acuerdo con un
esquema de reutilización 1 como de acuerdo con un esquema de
reutilización 3, por ejemplo, dependiendo de una ubicación del
citado terminal de usuario dado. Con referencia de nuevo a la
ilustración de la Figura 1, el terminal de usuario ejemplar 4.1
puede ser localizado inicialmente en la región periférica 2.1b de
la celda de red 2.1, tal que a modo de ejemplo la comunicación con
el citado terminal de usuario 4.1 tiene lugar inicialmente en la
adquirida C3 (reutilización 3; compárese con la Figura 2A).
En el paso S104 consecutivo el terminal de
usuario 4.1 mide una SNR o C/l asociada con la comunicación en su
presente ubicación. En el paso S106 consecutivo se decide si dicha
SNR o C/l está o no por encima de un valor umbral correspondiente.
En el presente caso ejemplar, si la C/l medida por el terminal de
usuario 4.1 está por encima del citado valor umbral, es decir, la
pregunta en el paso S106 se contesta en afirmativo (si; baja
interferencia), entonces el terminal de usuario 4.1 se traslada a la
región central 2.1a de la celda de red 2.1 para la comunicación
sobre la portadora C1 utilizando un esquema de reutilización 1 (paso
S108), como se describe en detalle arriba. Posteriormente, en el
paso S110 la comunicación con el citado terminal de usuario 4.1 se
continúa entonces usando otro esquema de reutilización, es decir,
reutilización 1 en el caso del presente ejemplo. El método
inventivo entonces vuelve al paso S104, como se describió
previamente.
Si la pregunta en el paso 106 se contesta en
negativo (n), es decir, el valor medido no está por encima del
citado umbral, entonces el método continúa con el paso S102. Es
equivalente a decir que no hay cambio en el esquema de
reutilización.
Con referencia de nuevo a la realización de la
Figura 2A, el método ilustrado por medio de la Figura 7 implica
medir la SINR o C/l en dos portadoras distintas, es decir, la
portadora C1 y la respectiva portadora usada de acuerdo con el
esquema de reutilización 3 para la celda de red en cuestión (es
decir, la portadora C3 en el caso del presente ejemplo).
Con referencia de nuevo a la realización de la
Figura 2B, el método ilustrado por medio de la Figura 7 implica
medir los citados valores SINR o C/l en una frecuencia única pero en
momentos diferentes, es decir, durante los intervalos de tiempo S1
y S3 en el caso del presente ejemplo.
Si el terminal de usuario 4.1 en la Figura 1
mide un valor de C/l por encima de dicho valor umbral, entonces
realizando el paso S108 la región central 2.1a de la celda de red
2.1 se agranda efectivamente (cambia en forma y/o tamaño) para
abarcar la ubicación presente del terminal de usuario 4.1.
La Figura 8 muestra un diagrama de bloques
esquemático de una realización de una estación base de acuerdo con
la presente invención. La estación base 3 de la Figura 8 se intenta
utilizar en una red de comunicación serie inalámbrica que comprende
una pluralidad de celdas servidas por las estaciones base
respectivas (compárese con la Figura 1). Para comunicar con una
pluralidad de terminales de usuario en la citada red de comunicación
de acuerdo con las realizaciones de la presente invención, la
estación base 3 comprende medios 3a para dividir al menos uno de un
ancho de banda de frecuencia y un intervalo de tiempo asignado para
una comunicación en al menos una primera parte y una segunda parte,
como se describió en detalle arriba con referencia a las Figuras
anexas. 1 a 7.
Debido a la acción de los medios de división 3a,
los medios de comunicación, es decir, los medios transceptores 3b
de la estación base 3 están subdivididos funcionalmente en medios
3b1 para comunicar con un primer número de terminales de usuario
utilizando la citada primera parte de acuerdo a un primer esquema de
reutilización y los medios 3b2 para comunicar con un segundo número
de terminales de usuario utilizando la citada segunda parte de
acuerdo al segundo esquema de reutilización, como se explicó en
detalle arriba con referencia a las Figuras anexas. 1 a 7.
La estación base 3 además comprende los medios
3c para evaluar las mediciones de SNR o C/l proporcionadas por los
terminales de usuario y para decidir qué esquemas de reutilización
deberían ser usados para la comunicación con un terminal de usuario
dado, como se describió en detalle arriba con referencia a la Figura
7 anexa.
Adicionalmente, la estación base 3 comprende
tanto un receptor GPS 3d para recibir señales GPS que pueden ser
utilizadas para transmisión de radiodifusión sincronizada, como ya
se describió en detalle arriba. Alternativamente, la estación base
3 puede comprender una caja (no mostrada) conectada a la red que
realiza recuperación de frecuencia y tiempo de paquetes recibidos
de acuerdo a un protocolo específico (por ejemplo, IEEE 1588).
La Figura 9 muestra un diagrama de bloques
esquemático de una realización de un terminal de usuario de acuerdo
con la presente invención. La Figura 9 muestra un terminal de
usuario ejemplar como el comprendido, por ejemplo, en la Figura 1,
que por lo tanto se indica utilizando un número de referencia 4
generalizado. El terminal de usuario ejemplar 4 de la Figura 9
comprende medios 4a para recibir y transmitir señales de
comunicación sobre un ancho de banda predefinido, en donde el
citado ancho de banda y/o intervalo de tiempo asignado a la
comunicación se divide en al menos dos partes, como ya se explicó en
detalle arriba. No obstante, como también se explicó en detalle
arriba, un terminal de usuario dado 4 no requiere capacidad de dos
portadoras pero funciona de acuerdo a desmodulación de portadora
única.
El terminal de usuario 4 además comprende medios
4b para determinar al menos una respectiva característica de
transmisión relacionada, por ejemplo, un valor de SINR o C/l, para
transmisión a la estación base 3 (compárese con la Figura 8) para
decidir en un traspaso entre las citadas primera y segunda partes,
es decir, los citados diferentes esquemas de reutilización.
Claims (10)
1. Un método de comunicación en una red de
comunicación inalámbrica (1) que comprende una pluralidad de celdas
(2.1, 2.2, 2.3) servidas por las respectivas estaciones base (3),
los pasos de: .2.12.22.33
- dividir al menos uno de un ancho de banda de
frecuencia (FB) y un intervalo de tiempo (TI) asignado a la
comunicación en al menos una primera parte (F1; T1) y una segunda
parte (F3; T3);
- utilizar la citada primera parte para la
comunicación de acuerdo a un primer esquema de reutilización;
- utilizar la citada segunda parte para la
comunicación de acuerdo a un segundo esquema de reutilización;
el método que se caracteriza porque una
tercera parte (F0) del ancho de banda (FB) se utiliza para
transmisión de radiodifusión a una pluralidad de terminales de
usuario (4; 4.1, 4.2, 4-3), en donde la citada
tercera parte (F0) del ancho de banda (FB) se divide en al menos un
primer y un segundo intervalo de tiempo (TI1, TI1'; TI2, TI2'), en
donde dicho primer intervalo de tiempo (TI1, TI1') se utiliza para
radiobúsqueda y comunicación interactiva, y en donde el citado
segundo intervalo de tiempo (TI2, TI2') se utiliza para transmisión
de radiodifusión.
2. El método de la reivindicación 1,
caracterizado porque el citado primer esquema de
reutilización es un esquema de reutilización 1 y porque el citado
segundo esquema de reutilización es un esquema de reutilización
3.
3. El método de la reivindicación 1, que además
comprende cubrir una primera región (2.1a, 2.2a, 2.3a) de una celda
dada (2.1, 2.2, 2.3) usando el citado primer esquema de
reutilización y cubrir una segunda región (2.1b, 2.2b, 2.3b) de una
celda dada (2.1, 2.2, 2.3) usando el citado segundo esquema de
reutilización.
4. El método de la reivindicación 1, que además
comprende realizar un traspaso de un terminal de usuario (4; 4.1,
4.2, 4.3) entre las citadas primera y segunda partes (F1, F3; T1,
T3) basado en al menos una característica de transmisión
relacionada, la al menos una características de transmisión
relacionada que es una relación señal a interferencia más ruido,
SINR, o relación portadora a interferencia, C/l, determinada por el
citado terminal de usuario.
5. El método de la reivindicación 1 que además
comprende:
- -
- dividir el citado primer intervalo de tiempo (TM, TI1') en al menos una primera subparte (F1'; T1') y una segunda subparte (F3'; T3') con respecto a una de la frecuencia (f) y el tiempo (t);
- -
- utilizar la citada primera subparte para la comunicación de acuerdo a un primer esquema de reutilización;
- -
- utilizar la citada segunda subparte para la comunicación de acuerdo a un segundo esquema de reutilización.
6. El método de la reivindicación 1,
caracterizado porque la citada tercera parte (FO) es
diferente de las citadas primera y segunda partes (F1, F3).
7. El método de la reivindicación 1,
caracterizado porque la citada tercera parte (FO) al menos
parcialmente se superpone con al menos una de las citadas primera y
segunda partes (F1, F3).
8. Una estación base (3) para usar en una red de
comunicación inalámbrica (1) que comprende una pluralidad de celdas
(2.1, 2.2, 2.3) servidas por las respectivas estaciones base para
comunicar con una pluralidad de terminales de usuario (4; 4.1, 4.2,
4.3), que comprende:
- -
- medios (3a) para dividir uno de al menos un ancho de banda de frecuencia (FB) y un intervalo de tiempo (TI) asignado para la comunicación en al menos una primera parte (F1; T1) y una segunda parte (F3; T3);
- -
- medios (3b1) para comunicar con una primera pluralidad de terminales de usuario (4; 4.1, 4.2, 4.3) usando la citada primera parte de acuerdo a un primer esquema de reutilización;
- -
- medios (3b2) para comunicar con una segunda pluralidad de terminales de usuario (4; 4.1, 4.2, 4.3) usando la citada segunda parte de acuerdo a un segundo esquema de reutilización, la estación base que se caracteriza por
- los medios para utilizar una tercera parte (FO) del ancho de banda (FB) para transmisión de radiodifusión a un número de terminales de usuario (4; 4.1, 4.2, 4.3), los medios para dividir la citada tercera parte (FO) del ancho de banda (FB) en al menos un primer y un segundo intervalo de tiempo (TI1, TI1'; TI2, TI2'), los medios para utilizar el citado primer intervalo de tiempo (TI1, TI1') para radiobúsqueda y comunicación interactiva y los medios para utilizar el citado segundo intervalo de tiempo (TI2, TI2') para transmisión de radiodifusión.
\newpage
9. Un terminal de usuario (4; 4.1, 4.2,4.3) para
utilizar en una red de comunicación inalámbrica (1) que comprende
una pluralidad de celdas (2.1, 2.2,2.3) servidas por las respectivas
estaciones base (3), el citado terminal de usuario que comprende
medios (4a) para transmitir y recibir señales de comunicación sobre
un ancho de banda predefinido (FB), el citado ancho de banda y/o
intervalo de tiempo (TI) asignado a la comunicación que se divide
en al menos dos partes (F1, F3; T1, T3), una primera parte (F1; T1)
de las citadas dos partes que se utiliza para la comunicación de
acuerdo a un primer esquema de reutilización, una segunda parte (F3;
T3) de las citadas dos partes que se utiliza para comunicación de
acuerdo a un segundo esquema de reutilización, una tercera parte
(F0) del ancho de banda (FB) que se utiliza para transmisión de
radiodifusión a una pluralidad de terminales de usuario (4; 4.1,
4.2, 4.3), la citada tercera parte (F0) del ancho de banda (FB) que
se divide en al menos un primer y un segundo intervalo de tiempo.
(TI1, TI1'; TI2, TI2'), el citado primer intervalo de tiempo (TI1,
TI1') que se utiliza para radiobúsqueda y comunicación interactiva,
y el citado segundo intervalo de tiempo (TI2, TI2') que se utiliza
para transmisión de radiodifusión.
10. El terminal de usuario (4; 4.1, 4.2, 4.3) de
la reivindicación 9, caracterizado por medios (4b) para
determinar al menos una característica de transmisión relacionada
respectiva para decidir un traspaso entre las citadas primera y
segunda partes (F1, F3; T1, T3).
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