ES2590357T3 - Procedimiento para la transmisión de datos en un sistema móvil y las estaciones de radio para ello - Google Patents

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Abstract

Un procedimiento para transmitir una pluralidad de flujos de datos desde una estación principal (100) a una estación secundaria (200) en una pluralidad de haces de transmisión, procedimiento que comprende: en la estación secundaria, la medición de la calidad de canal correspondiente a cada haz de transmisión, estando el procedimiento caracterizado por comprender además la señalización de la estación secundaria, a una primera velocidad, a la estación principal, en un primer indicador, de un informe de CQI representativo de la calidad de los haces, y la señalización a una segunda velocidad, mayor que la primera velocidad, en un segundo indicador, de múltiples flujos de datos que se pueden transmitir en los haces de transmisión; en la estación principal, la transmisión de los flujos de datos en base a los indicadores primero y segundo.

Description

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DESCRIPCION
Procedimiento para la transmision de datos en un sistema movil y las estaciones de radio para ello CAMPO DE LA INVENCION
La presente invencion se refiere a un procedimiento para transmitir datos en un sistema de telecomunicaciones moviles, a una estacion principal y una estacion secundaria asociada.
Esta invencion es, por ejemplo, relevante para las redes moviles como el UMTS, y especialmente para sistemas de radio con terminales que tengan una pluralidad de antenas.
ANTECEDENTES DE LA INVENCION
Los siguientes documentos del 3GPP (Proyecto de asociacion de 3a generacion) contienen detalles acerca de la terminologfa utilizada en la presente solicitud de patente. Los documentos estan a disposicion del publico para su descarga desde
www.3gpp.org.
a) Informe Tecnico del 3GPP 25.876 V1.8.0 (2005-10) "Antenas de multiples entradas y multiples salidas (MIMO) en UTRA", en particular, para una formacion de antenas de transmision doble (D-TxAA).
b) Memoria descriptiva tecnica del 3GPP 25.212 "Multiplexado y codificacion de canal (FDD)", en particular, para los formatos de canal HSSCCH y DPCCH.
c) Memoria descriptiva tecnica del 3GPP 25.214 "Procedimientos de capa ffsica (FDD)", en particular, para senalizacion de informacion de retroalimentacion (FBI) desde el UE a la BS, que comprende ponderaciones de antena preferidas para una BS, a utilizar en el enlace descendente para la formacion de haces de bucle cerrado. Tambien para la "modalidad de bucle cerrado 1", que es otro nombre para el esquema de formacion de haces de bucle cerrado "TxAA" especificado en el UMTS.
En el 3GPP, una propuesta denominada D-TxAA para formacion de antenas de transmision doble, esta siendo debatida para el uMtS como una forma de aumentar la velocidad maxima de transferencia de bits. Esto se obtiene a partir de un esquema existente de diversidad de transmision de bucle cerrado (modalidad 1 de la TxAA), donde el terminal movil envfa senales a los indicadores de red de ponderaciones complejas que debenan aplicarse a las senales de cada una de dos antenas de transmision. En la D-TxAA, se transmiten dos flujos de datos diferentes utilizando vectores de ponderacion ortogonales, estando un vector de ponderacion basado en los transmitidos desde el terminal movil, y obteniendose el otro vector de manera determinista a partir del primero.
Para el funcionamiento de la D-TxAA, se puede suponer lo siguiente:
- Se transmiten canales piloto ortogonales desde cada antena de Nodo B.
- No se dispone de canales piloto especializados (es decir, formados por haces) (suponiendo que se utiliza el canal ffsico especializado fraccionario (F-DPCH), que no lleva bits piloto).
- La informacion sobre retroalimentacion (FBI) para el primer haz es obtenida por el UE y transmitida al Nodo B, indicando el vector de formacion de haces deseado.
- El primer haz se transmite utilizando un libro de codigos restringido de cifrado y descifrado de vectores de ponderacion (por ejemplo, el libro de codigos de cifrado y descifrado utilizado actualmente para la TxAA de modalidad 1).
- La identidad del vector de ponderaciones de antena para el primer haz se senaliza al UE en el canal de control compartido de alta velocidad (HS-SCCH).
- El segundo haz se transmite utilizando un vector de fase determinista que normalmente es ortonormal al vector para el primer haz.
- La informacion de calidad de canal (CQI) es senalizada periodicamente por el UE al Nodo B, lo cual permite al Nodo B obtener una velocidad diferente para cada uno de los dos haces.
- La CQI indica la velocidad (o tamano de paquete) que puede transmitirse con exito (o con una determinada probabilidad de exito) utilizando un nivel de potencia y un recurso de codigo de referencia (siendo los valores de referencia conocidos tanto por la red como por el terminal movil)
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- Las transmisiones en los dos haces se componen de palabras de codigo individuals con velocidades potencialmente diferentes.
Para que el Nodo B determine la cantidad de palabras de codigo que se pueden transmitir simultaneamente, necesita informacion acerca de cuantos y que haces pueden dar soporte a la transmision de una palabra de codigo. Normalmente, esto se hace mediante la presentacion de informes de CQI, que tambien incluye informacion sobre la velocidad soportable para cada palabra de codigo. Sin embargo, los informes de CQI frecuentes dan como resultado una carga de senalizacion alta. Puede utilizarse una velocidad reducida de informes de CQI, pero el Nodo B entonces reaccionara mas lentamente a los cambios en el rango del canal, lo cual dara como resultado transmisiones fallidas de palabras de codigo en los haces que no puedan dar soporte a la transmision, o capacidad desperdiciada cuando no se utilicen haces que podnan dar soporte a una transmision.
La solicitud de patente internacional n° WO2006/070478 divulga un aparato de transmision que utiliza una pluralidad de antenas para formar una pluralidad de haces de transporte. Se seleccionan los haces de transporte que tienen una baja correlacion entre los mismos y una excelente calidad de recepcion. La solicitud de patente internacional n° WO2006 /126655 divulga un procedimiento de transmision de radio en el que se mejora la exactitud de la deteccion de flujos en la D-TxAA. Se incluye una parte de conmutacion de modalidad de transmision que conmuta los destinos de salida de los flujos de entrada primero y segundo, de acuerdo a los entornos de propagacion de los haces de canal de MIMO primero y segundo.
La solicitud de patente internacional n° WO2007/072414 divulga un sistema en el que una primera estacion de radio supervisa un canal en busca de una indicacion de un paquete de datos transmitido y mide la calidad del canal, y cuando la calidad medida cae por debajo de un umbral de calidad, reduce la proporcion de tiempo dedicado a supervisar el canal, mediante la introduccion o el aumento de los penodos de tiempo cuando no se lleva a cabo ninguna supervision y, posteriormente, aumenta el tiempo empleado en la supervision cuando se recupera la calidad.
SUMARIO DE LA INVENCION
Es un objeto de la invencion proponer un procedimiento de senalizacion de recursos disponibles rapidamente sin causar demasiada sobrecarga.
Otro objeto de la invencion es proponer un procedimiento que permita utilizar todos los recursos disponibles en cualquier momento.
Con este fin, segun la invencion, se propone un procedimiento para transmitir datos desde una estacion principal a una estacion secundaria, en una pluralidad de flujos de datos, procedimiento que comprende:
en la estacion secundaria, la medicion de la calidad de los flujos de datos, y la senalizacion, a una primera velocidad, a la estacion principal, en un primer indicador, de un informe de CQI representativo de la calidad de los flujos de datos, y la senalizacion a una segunda velocidad, mayor que la primera velocidad, en un segundo indicador, de una cantidad de datos que pueden transmitirse en los flujos de datos;
en la estacion principal, la transmision de los flujos de datos en base a los indicadores primero y segundo.
Segun la invencion, un indicador de rango rapido se senaliza desde la estacion, o equipo de usuario (UE), secundario a la estacion principal o Nodo B, para permitir el ajuste rapido del numero de palabras de codigo simultaneamente transmitidas, sin necesidad de que la CQI se transmita cada sub-trama. El indicador solo puede indicar el numero de flujos de datos disponibles que pueden dar soporte a una palabra de codigo. Asf, el tamano de este indicador se reduce e, incluso si este indicador se envfa con mucha frecuencia (en cada trama o sub-trama), no ocasiona demasiada sobrecarga.
Como consecuencia, este segundo indicador permite tener un control flexible del numero de palabras de codigo asignadas al conjunto de flujos de datos, evitando asf el desperdicio de la capacidad, o problemas de transmisiones.
Otro aspecto divulgado con mayor detalle de aqrn en adelante se refiere tambien a un procedimiento para transmitir una pluralidad de flujos de datos desde una estacion principal a una estacion secundaria en una pluralidad de haces de transmision, procedimiento que comprende:
en la estacion secundaria, la medicion de la calidad de canal correspondiente a cada haz de transmision, y la senalizacion a la estacion principal de una pluralidad de ponderaciones de antena;
en la estacion principal, el calculo de al menos un primer haz de transmision en base a la pluralidad de ponderaciones de antena, y la transmision de los flujos de datos en los haces de transmision, incluyendo el primer haz de transmision.
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Estos y otros aspectos de la invencion resultaran evidentes y se aclararan con referencia a los modos de realizacion descritos posteriormente.
BREVE DESCRIPCION DE LOS DIBUJOS
Ahora se describira la presente invencion en mayor detalle, a modo de ejemplo, con referencia a los dibujos adjuntos, en los que:
- La fig. 1 es un diagrama de bloques de un sistema que comprende una estacion principal y una estacion secundaria de acuerdo a la invencion;
- La fig. 2 es un cronograma que representa el formato de canal segun un modo de realizacion de la invencion. Descripcion detallada de la invencion
La presente invencion se refiere a un sistema de comunicacion 300, segun se representa en la figura 1, que comprende una estacion principal 100, como una estacion base, y al menos una estacion secundaria 200, como una estacion movil. Mas espedficamente, esta invencion se puede aplicar en los sistemas de comunicacion de multiples antenas y, en particular, la posible aplicacion esta prevista en la caractenstica de MIMO que actualmente esta siendo estandarizada para el UMTS, Version 7.
El sistema de radio 300 puede comprender una pluralidad de estaciones principales 100 y/o una pluralidad de estaciones secundarias 200. La estacion principal 100 comprende un medio transmisor 110 y un medio de recepcion 120. Una salida del medio transmisor 110 y una entrada del medio de recepcion 120 estan acopladas a una formacion de antenas 130, que incluye al menos dos antenas, mediante un medio de acople 140, que puede ser, por ejemplo, un circulador o un conmutador de traspaso. Acoplado al medio transmisor 110 y al medio de recepcion 120, hay un medio de control 150, que puede ser, por ejemplo, un procesador. La estacion secundaria 200 comprende un medio transmisor 210 y un medio de recepcion 220. Una salida del medio transmisor 210 y una entrada del medio de recepcion 220 estan acopladas a una antena 230, o a una formacion de antenas, mediante un medio de acople 240, que puede ser, por ejemplo, un circulador o un conmutador de traspaso. Acoplado al medio transmisor 210 y al medio de recepcion 220, hay un medio de control 250, que puede ser, por ejemplo, un procesador. La transmision desde la estacion de radio principal 100 a la estacion secundaria 200 tiene lugar en un primer canal 160 y la transmision desde la estacion de radio secundaria 200 a la primera estacion de radio 100 tiene lugar en un segundo canal 260.
El primer canal 160 tiene lugar en una pluralidad de haces de transmision. Estos haces de transmision pueden ser guiados, para dirigirse a lo largo de al menos una direccion preferida, por la estacion secundaria 200. Para senalizar la calidad de los haces de transmision, se transmiten informes de CQI periodicamente. Normalmente, tales informes de CQI pueden indicar la calidad de los haces, o una velocidad (o tamano de paquete) que puede transmitirse con exito para cada uno de los flujos de datos.
Segun la invencion, un indicador de rango rapido se senaliza desde la estacion secundaria 200 a la estacion principal 100 para permitir el ajuste rapido del numero de palabras de codigo o flujos de datos transmitidos simultaneamente, sin necesidad de transmision de CQI cada sub-trama. Este indicador de rango rapido se codifica con un numero bajo de bits, de forma que la transmision frecuente de este indicador no de lugar a demasiada sobrecarga. Como se ilustra en la figura 2, este indicador se puede transmitir cada sub-trama. Por otra parte, los informes de CQI no pueden ser transmitidos tan a menudo, y podnan transmitirse, por ejemplo, cada cuatro sub- tramas, o incluso con menos frecuencia, de modo que se reduzca la sobrecarga.
En un modo de realizacion, el indicador de rango rapido esta multiplexado en el tiempo con retroalimentacion de ponderacion de la antena, mediante la observacion de que la relacion entre el tamano del libro de codigos de cifrado y descifrado (y por lo tanto el numero de bits necesarios para la retroalimentacion de ponderacion de la antena) y la longitud de la sub-trama (y por lo tanto el numero de bits de canal ffsico disponibles para la transmision de la retroalimentacion de ponderacion de la antena) puede dar lugar a una o mas posiciones de bits libres que se pueden usar para transmitir el indicador de rango rapido.
De hecho, en RAN1#45 y RAN#32, se acordo que el esquema de MIMO para la Version 7 sena un esquema de MIMO de palabra de codigo doble, basado en la D-TxAA, con las ponderaciones de antena senalizadas en el HS- SCCH.
En lo sucesivo, el termino "haz principal" se utilizara para designar el haz que se forma en base a la retroalimentacion de la estacion secundaria 200. El haz que se forma usando un vector de ponderacion ortogonal al del primer haz se denomina el "haz secundario". Sin embargo, es posible que este haz secundario se forme con la ayuda, en una segunda retroalimentacion, de la estacion secundaria o, por ejemplo, en una medicion espacial del ruido.
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Con la D-TxAA, el haz principal esta configurado de acuerdo a la retroalimentacion desde el UE, de una manera similar a la formacion de haces para la modalidad de bucle cerrado 1. Se puede elegir un criterio para la retroalimentacion de la D-TxAA, de forma que el criterio para el calculo de los bits de retroalimentacion de FBI permitiera la posibilidad de maximizar la SIR recibida. Esto permitina a la estacion secundaria 200 con mas de una antena de recepcion la posibilidad de tener en cuenta las caractensticas espaciales de cualquier interferente fuerte. En el caso de interferencia espacialmente blanca, este cambio no marcana ninguna diferencia, pero sena especialmente util en el caso de que el vector propio mas fuerte del canal desde el Nodo B de servicio coincida con un trayecto fuerte desde una fuente de interferencia. Sin embargo, en una variante de la invencion, es posible elegir la retroalimentacion de modo que se maximice la "potencia recibida". Con el fin de permitir que las estaciones secundarias reutilicen algoritmos existentes, este cambio podna ser optativo, es decir, permitiendo uno de los dos comportamientos para la estacion secundaria (ya sea maximizando la potencia o maximizando la SIR).
En cuanto a la senalizacion de bits de retroalimentacion, con el fin de mantener tanto en comun como sea posible con la existente modalidad de bucle cerrado 1, parece razonable utilizar los bits de FBI del DPCCH para la estacion secundaria 200, para transmitir su informacion de ponderacion de antena preferida a la estacion principal 100 . El hecho de que estos bits no esten codificados y puedan tener una alta tasa de errores debena tener menos impacto que para la modalidad de bucle cerrado 1, ya que la senalizacion de las ponderaciones de antena en el HS-SCCH debena ser mas fiable que cualquier esquema de verificacion de antena implementado en la estacion secundaria.
Algunos cambios, sin embargo, son necesarios en comparacion con la modalidad de bucle cerrado 1. En primer lugar, dado que las ponderaciones de antena se senalizaran en el HS-SCCH en el enlace descendente, puede ser ventajoso que las ponderaciones de antena en el enlace descendente se fijen para la duracion de una sub-trama del HS-DSCH. Esto tambien favorecena la estimacion de canal y la descodificacion en la estacion secundaria.
Esto significa que se dispone de 3 bits de FBI del DPCCH de enlace ascendente por cada TTI del HS-DSCH (o 6, segun el formato de ranura del DPCCH).
Es necesario considerar el uso exacto de estos bits de FBI, y tambien el calculo del vector de fase en el Nodo B. En la modalidad de bucle cerrado 1, se emplea una operacion de promedio para calcular el vector efectivo de ponderacion de formacion de haces, a aplicar en el Nodo B en base a los mensajes de FBI recibidos en dos ranuras consecutivas.
Hay multiples posibilidades para la forma exacta en que se utilizan los bits de FBI y se calcula el vector de fase del haz principal. Por ejemplo:
1. Mantenga la definicion del mensaje de FBI exactamente como en la modalidad de bucle cerrado 1, con una rotacion de n / 2 por ranura, y requiera que el Nodo B calcule las ponderaciones de antena de haz principal como un promedio de 2 ranuras. El libro de codigos de cifrado y descifrado utilizado por el Nodo B se mantendna exactamente igual que en la modalidad de bucle cerrado 1. Dado que la sub-trama del HS-DSCH es de 3 ranuras, esto significa que el (los) bit(s) de FBI en 1 ranura de cada 3 no tendna(n) ninguna utilidad. Por lo tanto, este bit esta disponible para la senalizacion de enlace ascendente. Por ejemplo, se podna utilizar como un "indicador de rango" rapido, para indicar al Nodo B si el segundo haz es capaz de dar soporte a una segunda palabra de codigo o no.
2. Mantenga la definicion del mensaje de FBI exactamente como en la modalidad de bucle cerrado 1, con una rotacion de n / 2 por ranura, pero requiera que el Nodo B calcule las ponderaciones de antena de haz principal como un promedio de 3 ranuras. Esto tendna el efecto de duplicar el tamano del libro de codigos de cifrado y descifrado del Nodo B, y de anadir 1 bit mas a la senalizacion del HS-SCCH.
De hecho, en una variante de la invencion, la estacion secundaria puede senalizar a la estacion principal las ponderaciones complejas para la construccion del haz principal, con la ayuda de una pluralidad de ponderaciones de antena. La estacion principal construye el haz principal deduciendolo a partir de la pluralidad de ponderaciones, por ejemplo, promediando las ponderaciones complejas.
Por ejemplo, la estacion principal puede calcular el principal mediante la obtencion de un promedio de 3 ponderaciones de antena, duplicando asf el tamano del libro de codigos de cifrado y descifrado de la estacion principal, y anadiendo un bit disponible para la senalizacion.
3. Mantenga la definicion del mensaje de FBI exactamente igual que en la modalidad de bucle cerrado 1, con una rotacion de n / 2 por ranura, pero deje el Nodo B libre para utilizar cualquier procedimiento para calcular las ponderaciones de antenas de haz principal. El libro de codigos de cifrado y descifrado de las ponderaciones utilizadas para la formacion de haces podna ser el mismo que el libro de codigos actual de cifrado y descifrado para la modalidad de bucle cerrado 1, o ser extendido mediante entradas adicionales, o ser un libro diferente de codigos de cifrado y descifrado. Esto puede ser incompatible con algunas arquitecturas de Nodo B.
4. Vuelva a definir el uso de los bits de FBI, y utilice la repeticion entre los 3 bits disponibles por sub-trama. Esto minimizana el numero de bits de FBI requeridos por ranura, y obtendna la maxima ventaja de la diversidad temporal.
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Sin embargo, el retardo temporal entre la medicion de fase del CPICH del UE y la aplicacion de las ponderaciones de antena en el HS-DSCH se incremental. Ademas, la restriccion de la rotacion de haces a ± n / 2 entre cada sub- trama del HS-DSCH sena poco probable que se adaptase a las condiciones del canal.
5. Vuelva a definir el uso de los bits de FBI, y utilice un codigo simple para permitir que el UE solicite cualquiera de los 4 posibles vectores de fase. Estos podnan, por ejemplo, codificarse como 0 0 0, 0 1 1, 1 1 0, 1 0 1, con una distancia de 2 bits entre cada palabra de codigo. Esto supera la restriccion de la rotacion de ± n / 2 para la opcion 4, pero todavfa tiene la desventaja de que el retardo temporal es mayor que en las opciones 1 o 2.
Esto se ilustra en el diagrama de temporizacion de la figura 2.
El criterio para el calculo de los bits de retroalimentacion de FBI debena permitir la posibilidad de maximizar la SIR recibida, no la "potencia recibida", como se especifica actualmente en el documento TS25.214 para la modalidad de bucle cerrado 1.
Las ponderaciones de antena en el enlace descendente se fijan para la duracion de una sub-trama del HS-DSCH.
La definicion basica de los bits de FBI, el promedio en el Nodo B y el libro de codigos de cifrado y descifrado se pueden mantener como en la modalidad de bucle cerrado 1, y el tercer campo de FBI redundante se utiliza como un indicador de rango rapido.
En las presentes memoria descriptiva y reivindicaciones, la palabra "un" o "una" delante de un elemento no excluye la presencia de una pluralidad de tales elementos. Ademas, las palabras "que comprende" no excluyen la presencia de otros elementos o etapas diferentes a los enumerados.
Otras modificaciones resultaran evidentes para los expertos en la tecnica tras la lectura de la presente divulgacion. Tales modificaciones pueden implicar otras caractensticas ya conocidas en la tecnica de las comunicaciones por radio y la tecnica del control de potencia del transmisor, y que pueden usarse en lugar, o ademas, de las caractensticas ya descritas en el presente documento.

Claims (8)

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    REIVINDICACIONES
    1. Un procedimiento para transmitir una pluralidad de flujos de datos desde una estacion principal (100) a una estacion secundaria (200) en una pluralidad de haces de transmision, procedimiento que comprende:
    en la estacion secundaria, la medicion de la calidad de canal correspondiente a cada haz de transmision, estando el procedimiento caracterizado por comprender ademas la senalizacion de la estacion secundaria, a una primera velocidad, a la estacion principal, en un primer indicador, de un informe de CQI representativo de la calidad de los haces, y la senalizacion a una segunda velocidad, mayor que la primera velocidad, en un segundo indicador, de multiples flujos de datos que se pueden transmitir en los haces de transmision;
    en la estacion principal, la transmision de los flujos de datos en base a los indicadores primero y segundo.
  2. 2. El procedimiento de la reivindicacion 1, en el que el segundo indicador indica que haces de transmision, entre la pluralidad de haces de transmision, pueden dar soporte a un flujo de datos.
  3. 3. El procedimiento de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que los haces de transmision se transmiten utilizando vectores de ponderacion ortogonales.
  4. 4. El procedimiento de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende ademas la recepcion en la estacion principal de las caractensticas de un primer haz de transmision, y el calculo de las caractensticas de los otros haces de transmision a partir de las caractensticas del primer haz de transmision.
  5. 5. El procedimiento de la reivindicacion 4, en el que la etapa de recepcion de las caractensticas del primer haz de transmision comprende la recepcion de dos indicaciones de ponderaciones de antena incluidas en dos ranuras respectivas, y en el que el segundo indicador se codifica en una tercera ranura.
  6. 6. El procedimiento de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la primera velocidad es igual a cero.
  7. 7. Una estacion principal (100) que comprende medios para la transmision (110) de una pluralidad de flujos de datos a una estacion secundaria (200) en una pluralidad de haces de transmision, que se caracteriza porque comprende medios para la recepcion (120) de un primer indicador, enviado periodicamente a una primera velocidad, incluyendo dicho primer indicador un informe de CQI representativo de la calidad de los haces, y de un segundo indicador, enviado periodicamente, a una segunda velocidad, mayor que la primera velocidad, siendo dicho segundo indicador representativo del numero de flujos de datos que pueden transmitirse en los haces de transmision; y en la que los medios para la transmision de los flujos de datos estan dispuestos de modo que los flujos de datos se transmitan en base a los indicadores primero y segundo.
  8. 8. Una estacion secundaria (200) que comprende medios de recepcion (220) de una pluralidad de flujos de datos desde una estacion principal, en una pluralidad de haces de transmision, medios para la medicion de la calidad del canal correspondiente a cada haz de transmision, estando la estacion secundaria caracterizada porque comprende medios para la senalizacion (210), a una primera velocidad, a la estacion principal, en un primer indicador, de un informe de CQI representativo de la calidad de los haces, y la senalizacion, a una segunda velocidad, mayor que la primera velocidad, en un segundo indicador, de multiples flujos de datos que se pueden transmitir en los haces de transmision.
    imagen1
    FIG 1
    imagen2
    utilizado como indicador de rango
    Fig. 2 Uso de bits de FBI para la D-TxAA
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