ES2281049T3 - Metodos, sistemas y estructura de canal compartido. - Google Patents

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ES2281049T3 ES05021962T ES05021962T ES2281049T3 ES 2281049 T3 ES2281049 T3 ES 2281049T3 ES 05021962 T ES05021962 T ES 05021962T ES 05021962 T ES05021962 T ES 05021962T ES 2281049 T3 ES2281049 T3 ES 2281049T3
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Neil N. Mcgowan
Khaled M. Islam
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Hong Ren
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Abstract

Método de transmisión sobre un enlace descendente en un sistema de comunicaciones de acceso múltiple por división de código, comprendiendo el método la transmisión de tramas de enlace descendente, comprendiendo cada trama una serie de intervalos de tiempo; la asignación hasta un número máximo predeterminado de códigos de Walsh a un canal compartido descendente (268), caracterizado porque el método comprende adicionalmente: la transmisión asignada sobre el canal compartido descendente mediante intervalos de tiempo, de manera que cada intervalo contiene tráfico para un número de usuarios variable desde un intervalo a otro intervalo, en el que, en un intervalo para el que dicho número variable de usuarios es mayor que uno, el tráfico para los diferentes usuarios se transmite respectivamente por medio de diferentes códigos de Walsh asignados al canal compartido descendente; y para cada intervalo, la transmisión de la información que identifica a cada usuario para el que se ha asignado la transmisión en dicho intervalo, sobre por lo menos un canal de identificación de usuario (262) multiplexado por división de códigos con el canal compartido descendente.

Description

Métodos, sistemas y estructura de canal compartido.
La presente invención se refiere a sistemas CDMA que proporcionan tanto funcionalidad de datos como funcionalidad de voz.
Antecedentes de la invención
El acceso múltiple por división de código (CDMA) es una tecnología celular originalmente estandarizada como IS-95, que compite con la tecnología GSM por el dominio del mundo celular. El CDMA emplea tecnología de espectro ensanchado que aumenta la capacidad de los sistemas celulares. El CDMA fue adoptado por la Asociación de la industria de telecomunicaciones (TIA) en 1993. En la actualidad, existen diferentes variaciones, con el CDMA original conocido actualmente como cdmaOne. Por ejemplo, existe en la actualidad el cdma2000 1xRTT y sus variantes como 1xEV-DO y 1xEV-DV y 3xRTT multiportadoras (MC 3x). Éstas se refieren básicamente a variantes de uso de un canal portador de 1,25 MHz. Por ejemplo, el MC 3x utiliza un canal portador de 3,75 MHz. En mayo de 2001 había 35 millones de abonados en sistemas cdmaOne en todo el mundo.
Los esfuerzos de la tercera generación bajo la iniciativa IMT-2000 de la ITU han sido motivados en gran parte por la necesidad de aumentar las velocidades de datos soportadas en canales inalámbricos. La demanda de altas velocidades de transmisión de datos no las han podido reunir los sistemas de segunda generación dado que estos sistemas se han definido y diseñado únicamente para voz y transmisión de datos de baja velocidad. Velocidades de datos más altas requieren un mayor ancho de banda en el canal de radio para su transmisión.
El estándar cdma2000 es una solución de tercera generación (3G) basada en el estándar IS-95 original. Al contrario que con otros estándares 3G, el cdma2000 es una evolución de un estándar inalámbrico existente. El estándar cdma2000 soporta servicios 3G tal como se definen por la Unión internacional de telecomunicaciones (ITU) para el IMT-2000. Las redes 3G distribuirán servicios inalámbricos con mejor rendimiento, mayor rentabilidad y significativamente mayor contenido. Esencialmente, el objetivo es acceder a cualquier servicio, en cualquier lugar, en cualquier momento desde un terminal inalámbrico, es decir, servicios móviles verdaderamente convergentes.
Los recursos a nivel mundial se están dedicando actualmente a desarrollar la tecnología CDMA de tercera generación. El estándar cdma2000 es un modo de la "familia" de acceso de radio de interfaces aéreas, acordado por el Grupo de armonización de operadores para promocionar y facilitar la convergencia de las redes de tercera generación (3G). En otras palabras, el estándar cdma2000 es una solución para operadores inalámbricos que quieren aprovecharse de las dinámicas del nuevo mercado creadas por la movilidad e internet. El estándar cdma2000 es tanto una solución de interfaz aérea como una solución de núcleo de red para distribuir los servicios que los clientes demandan hoy en
día.
El objetivo del estándar cdma2000 era mitigar los riesgos, proteger las inversiones y proporcionar un refuerzo significativo de rendimiento a los operadores a medida que desarrollan sus redes para ofrecer servicios 3G. Las redes basadas en el cdma2000 son compatibles con versiones anteriores de las implementaciones de cdmaOne (IS-95), protegiendo las inversiones del operador en las redes cdmaOne y proporcionando rutas de migración simples y de bajo coste a la próxima generación. Además, las redes cdma2000 ofrecen mejoras en calidad de voz y capacidad de voz, y soportan servicios de datos multimedia y de alta velocidad.
La primera fase del cdma2000 (conocida de diversas maneras tales como 1xRTT, 3G1X o simplemente 1X) ofrece aproximadamente el doble de capacidad de voz del cdmaOne, velocidades medias de transmisión de datos de 144 kbps, compatibilidad con versiones anteriores de redes cdmaOne, y muchas otras mejoras de rendimiento. El estándar cdma2000 1xRTT se puede implementar en espectros existentes o en nuevas asignaciones de espectro. Una red cdma2000 1xRTT también introducirá servicios de voz y datos simultáneos, soporte de datos de baja latencia y otras mejoras de rendimiento. La compatibilidad con versiones anteriores de cdmaOne proporcionada por el cdma2000 asegura además la protección de la inversión.
No obstante, el estándar cdma2000 se está desarrollando para soportar continuamente nuevos servicios en un portador estándar de 1,25 MHz. Por lo que a esto se refiere, la evolución del CDMA2000 más allá del 1xRTT se denomina en la actualidad CDMA2000 1xEV o 1xEV para abreviar. El 1xEV está dividido además en dos etapas: 1xEV-DO y 1xEV-DV. 1xEV-DO representa 1X evolución de datos únicamente. 1xEV-DV representa 1X evolución de datos y voz. Ambas etapas de evolución 1xEV proporcionan servicios avanzados en el cdma2000 utilizando un portador estándar de 1,25 MHz. La evolución del cdma2000 continuará siendo compatible, por tanto, con versiones anteriores de las redes actuales y compatible con versiones posteriores con cada opción de evolución.
El estándar 1xEV-DO se espera que se encuentre disponible para los operadores de cdma2000 durante el año 2002 y proporcionará incluso velocidades de transmisión de datos mayores en sistemas 1X. Específicamente, 1xEV-DO especifica un portador separado para datos, y este portador será capaz de transferir a un portador 1X si se necesitan simultáneamente servicios de voz y de datos. Asignando un portador separado para datos, los operadores serán capaces de suministrar a sus clientes velocidades pico de transmisión de datos superiores a 2 Mbps.
Se prevé que las soluciones 1xEV-DV se encontrarán disponibles aproximadamente en un año y medio o dos años después del 1xEV-DO. Un objetivo del 1xEV-DV es volver a integrar servicios de datos y de voz para cdma2000 en un portador. Es decir, un portador 1xEV-DV debe proporcionar no solamente servicios de voz y de datos a elevada velocidad simultáneamente, sino que también debe ser capaz de suministrar servicios por paquetes en tiempo real.
En resumen, entonces, el estándar cdma2000 1xRTT está optimizado para voz y proporciona servicios básicos de datos por paquetes de hasta 163,2 kbps. Este estándar está siendo comercializado actualmente y se encontrará en el mercado muy pronto, si ya no se lo encuentra. El estándar cdma2000 1xEV-DO está optimizado para datos únicamente y proporciona un servicio de datos eficaz de hasta 2 Mbps. Este estándar se implementará tras el cdma2000 1xRTT. Finalmente, un estándar cdma2000 1xEV-DV propuesto se optimizará tanto para datos como para voz. Proporcionando simultáneamente servicios de datos y de voz, el objetivo de dicho estándar es proporcionar más eficacia de espectro. Por lo tanto, en términos de la trayectoria de evolución de los estándares del cdma2000 para transmisión inalámbrica de datos de alta velocidad, el estándar cdma2000 1xRTT está progresando actualmente hacia un estándar cdma2000 1xEV-DO que, a su vez, está progresando hacia un estándar cdma2000 1xEV-DV optimizado.
Examinando la trayectoria de migración desde el estándar 1xRTT al 1xEV-DO, los expertos en la técnica apreciarán que la tecnología de alta velocidad de datos (HDR) ha servido como tecnología base para el 1xEV-DO. Además, la incorporación del enlace inverso de 1xRTT en el 1xEV-DO, conseguía los objetivos de reutilización de tecnología así como el suministro de una solución efectiva en cuanto a costes.
De manera similar, una elegante evolución desde el 1xEV-DO al 1xEV-DV minimizará las reinversiones y evitará la fragmentación de la industria. Desde este punto de vista, el 1xEV-DV debe ser compatible con versiones anteriores de la familia 1xRTT de estándares y productos. En otras palabras, se deben proteger las inversiones de los clientes y operadores en sistemas CDMA. Debe haber una reutilización máxima siempre que sea posible y el estándar 1xEV-DV debe considerar además posibles evoluciones futuras, tales como voz por paquetes.
Además de lo anterior, cualquier propuesta de 1xEV-DV debe reunir los requisitos del Grupo de desarrollo de CDMA (CDG) y los requisitos de los operadores. Específicamente, el 1xEV-DV debe soportar servicios con diversos atributos QoS, voz y datos simultáneamente en el mismo portador, aumento de la capacidad de voz, más eficacia de espectro en la transmisión de datos por paquetes y escalabilidad en operaciones en modo 3X.
El 1xEV-DO aumenta la capacidad de datos pero no permite voz en el mismo portador y, por lo tanto, no cambia la capacidad de voz de la familia cdma2000. El tráfico de voz debe continuar utilizando el 1xRTT. A fecha de 22 de octubre de 2001, las propuestas de 1xEV-DV han integrado voz y datos pero la voz se controla de la misma manera que en el 1xRTT, de manera que la capacidad de voz no varía.
El documento US 6.888.805 da a conocer el sistema CDMA en el que se pueden transmitir datos a alta velocidad y a baja velocidad.
En la especificación 3GPP "3GTS 25.211" se da a conocer un ejemplo de asignación del PDSCH.
Características de la invención
Un primer aspecto general de la invención da a conocer un método de transmisión a través de un enlace descendente en un sistema de comunicaciones CDMA (acceso múltiple por división de código). El método implica la transmisión de tramas de enlace descendente, comprendiendo cada trama una serie de intervalos de tiempo; para cada intervalo, transmitiendo en un canal compartido descendente, estando adaptado el canal compartido descendente para tener hasta un número máximo predeterminado de coberturas de Walsh, y estando asignado el canal compartido descendente mediante intervalos de tiempo para transportar en algunos intervalos contenido para un único usuario de datos a alta velocidad, en algunos intervalos de tiempo contenido para una serie de usuarios de voz (siendo un usuario de voz, voz o datos de baja velocidad); y transmitiendo un canal de identificación de usuario adaptado para permitir a los usuarios determinar qué intervalos de tiempo contienen su contenido.
Preferentemente, el canal compartido descendente está adaptado, además, para tener asignado en algunos intervalos de tiempo contenido para una serie de usuarios de voz y usuarios únicamente de datos a elevada velocidad.
En algunas realizaciones, el canal de identificación de usuario se transmite en paralelo con el canal compartido utilizando un espacio de código diferente.
Preferentemente, durante cada intervalo de tiempo, el canal compartido descendente se asigna sobre un número de coberturas de Walsh igual al número máximo predeterminado de coberturas de Walsh menos un número de coberturas de Walsh necesario para alojar a los antiguos usuarios a los que se les está dando un servicio durante el intervalo de tiempo.
Las coberturas de Walsh en algunas realizaciones son coberturas de Walsh 16-arias y, en un intervalo de tiempo determinado, una o más de las coberturas de Walsh 16-arias se subdividen adicionalmente para la serie de usuarios de voz, con todas las coberturas de Walsh 16-arias restantes del canal compartido descendente, siendo asignadas a un canal de datos compartido que se pone disponible a un único usuario de alta velocidad a la vez.
Preferentemente, cada intervalo de tiempo tiene una duración de intervalo de 1,25 ms, en el que el contenido del canal de datos compartido para un usuario determinado puede ocupar múltiples intervalos contiguos.
Las realizaciones de la invención se definen en las reivindicaciones adjuntas 1 a 8.
Breve descripción de los dibujos
La invención se describirá a continuación en más detalle mediante un ejemplo con referencia a los dibujos adjuntos, en los que:
la figura 1A es un esquema de red para una realización de la invención;
la figura 2 es un resumen del canal para otra estructura de enlace CDMA descendente, dada a conocer mediante una realización de la invención;
la figura 3 es una estructura de intervalo de tiempo de una estructura de enlace descendente en la que no existen antiguos usuarios;
la figura 4 es una estructura de intervalo de tiempo de una estructura de enlace descendente en la que existen antiguos usuarios;
la figura 5 ilustra un ejemplo de conjunto de códigos de separación de Walsh para las estructuras de enlace descendente de las figuras 3 y 4;
la figura 6 es un diagrama de bloques de un ejemplo de estructura de canal compartido descendente para datos y voz a velocidad completa;
la figura 7 es un diagrama de bloques de un ejemplo de estructura de canal compartido descendente para voz a velocidad no completa;
la figura 8 es un ejemplo de conjunto de parámetros de voz de un canal compartido de enlace descendente;
las figuras 9 y 10 son ejemplos de conjuntos de parámetros de datos de un canal compartido de enlace descendente;
la figura 11 es un diagrama de bloques de un ejemplo de estructura de un canal de identificación de usuario;
la figura 12 es un diagrama de bloques de un ejemplo de estructura de un canal de búsqueda suplementario.
Descripción detallada de las realizaciones preferentes
La figura 1A muestra un esquema de sistema de un ejemplo de sistema inalámbrico en el que se pueden utilizar diversas realizaciones de la invención. Una estación base (BS) (160) se muestra teniendo tres sectores de zonas de cobertura (162), (164), (166). La estación base (160) forma parte de una red inalámbrica de acceso mayor (no mostrada). Se pueden emplear diferentes números de sectores. A modo de ejemplo, se muestran dos terminales inalámbricos (WT) (168), (170) en el sector (162), aunque un sector puede servir a más de dos terminales inalámbricos. Existe un enlace descendente compartido, generalmente indicado por (172), utilizado para las transmisiones desde la estación base (160) a los terminales inalámbricos (168), (170). Cada terminal inalámbrico tiene también un enlace ascendente (174), (176) respectivo dedicado. Tanto el enlace descendente (172) como el enlace ascendente (174), (176) emplean principios de CDMA.
Una realización de la invención da a conocer un diseño de enlace descendente que emplea tecnologías CDMA (acceso múltiple por división de código) en las que la multiplexación por división de código entre la información de control y de datos se emplea sobre el enlace descendente para el servicio a los múltiples usuarios por intervalo de tiempo, que es preferentemente compatible con versiones anteriores de los estándares existentes tales como IS2000A. Esta realización se describirá más adelante con referencia a las figuras 2 a 12. Preferentemente, este diseño puede ser empleado como una parte de enlace descendente de una solución 1XEV-DV. Cualquiera de los diseños de enlace descendente se puede utilizar en combinación con un diseño de enlace ascendente que es preferentemente también adecuado como una solución de enlace ascendente de un 1XEV-DV. El diseño de enlace ascendente es preferentemente similar al del actualmente estandarizado en 1xRTT por ejemplo, pero con algunas mejoras. Esto permite la reutilización significativa del hardware y software
\hbox{existente, mientras que, al mismo  tiempo,
proporciona un excelente rendimiento de datos.}
Preferentemente, para todas las realizaciones, se utiliza una longitud de trama de la capa física de 20 ms tanto para el enlace ascendente como para el enlace descendente. Esto es compatible con el 1xRTT. Ventajosamente, este tamaño de trama permitiría un módem trimodo capaz de soportar el IS-95, el 1XRTT y el 1XEV-DV. También, en la descripción que sigue a continuación, en la que se utilizan los términos "voz" o "usuario de voz", se pretende referirse a cualquier usuario de baja velocidad, es decir, los usuarios que requieren la transmisión de datos de voz propiamente dicha o los usuarios que tienen una velocidad de datos equivalente a la velocidad de datos requerida para la información de voz, es decir, usuarios de datos que requieren una velocidad de datos relativamente baja.
Un objetivo de los esquemas ARQ de protocolo de enlace de radio (RLP) de redes inalámbricas de acceso es proporcionar una calidad de enlace de radio mejorada implementando un mecanismo de retransmisión para todos los servicios y aplicaciones. Estas realizaciones de la invención dan a conocer un mecanismo ARQ nuevo para servicios de voz en sistemas de comunicación inalámbricos por paquetes.
Existen dos tipos de servicios que se pueden proporcionar. Un tipo de servicio proporciona servicios sensibles al retraso, como servicios de voz. El otro tipo de servicio proporciona servicios no sensibles al retraso, tales como servicios de datos.
Para los servicios de voz, tal como se describirá a continuación, una estación base puede enviar señales a múltiples terminales inalámbricos en un intervalo de tiempo, recibiendo cada terminal inalámbrico un paquete durante el intervalo. En respuesta a esto, los múltiples terminales inalámbricos enviarán una señal ARQ de vuelta a la estación base para indicar si se han recibido o no los paquetes correctamente. Para servicios de datos a alta velocidad, un único usuario recibirá datos durante un intervalo de tiempo determinado.
Enlace descendente - implementación de control multiplexado por división de código
Una realización de la invención da a conocer un diseño de enlace descendente en el que el control es multiplexado con datos utilizando la multiplexación de código. Esta realización se describirá a continuación con referencia a las figuras 2 a 12. El desglose del nuevo canal para el enlace descendente se muestra en la figura 2.
Los canales descendentes comprenden:
el canal piloto descendente (F-PICH) (250);
el canal descendente de sincronización (F-SYCH) (252);
el canal TDPICH (254);
el canal de búsqueda suplementario (F-SPCH) (258);
el canal de búsqueda rápida 1 (256);
el canal de búsqueda rápida 2 (257);
el canal descendente de búsqueda (F-PCH) (260);
el canal de identificación de usuario (F-UICH) (262);
el canal compartido descendente de control de potencia (F-SHPCCH);
el canal común explícito de indicación de velocidad de datos (CEDRICH) (266); y
el canal compartido (SHCH) (268).
Preferentemente, el canal piloto (250), el canal de sincronización (252), el canal TDPICH (254), los canales de búsqueda rápida (256), (257) y el canal de búsqueda (260) tienen la misma estructura de canal que los canales correspondientes tal como se definen por la IS2000A. Además, preferentemente, el canal compartido de control de potencia (264) tiene una estructura similar al CPCCH (canal común de control de potencia) estipulado por la IS2000A, con las diferencias descritas más adelante. Cada uno de los canales que no están basados en la IS2000A son descritos en detalle más adelante.
Operación del enlace descendente
El enlace descendente utiliza la multiplexación por división de código dentro de la multiplexación por división de tiempo en un nuevo canal compartido (SHCH). El SHCH permite la asignación flexible de intervalos de tiempo e intervalos de tiempo con múltiples usuarios de voz y hasta un usuario de datos. La transmisión en enlace descendente está organizada en tramas de 20 ms. Cada trama está compuesta de dieciséis intervalos de tiempo de 1,25 ms. Cada intervalo de tiempo comprende 1.536 chips.
La estructura del intervalo de tiempo del enlace descendente depende de si el servicio va a ser proporcionado a antiguos usuarios de IS95/1xRTT. Una estructura descendente de intervalo/código se muestra en la figura 3 para el caso en el que se asume que no existen usuarios de IS95/1xRTT. Efectivamente, existen 16 subcanales de espacio de código con longitud de Walsh 16.
La estructura del intervalo de tiempo contiene los siguientes canales: el canal descendente piloto (F-PICH) (250) que tiene una longitud de Walsh de 64 chips, el canal descendente de sincronización (F-SYCH) (252) que tiene una longitud de Walsh de 64 chips, el canal TDPICH (254) que tiene una longitud de Walsh de 128 chips, el canal de búsqueda suplementario F-SPCH (258) que tiene una longitud de Walsh de 128 chips. La estructura de intervalo de tiempo tiene canales de búsqueda rápida (256), (257), teniendo cada uno una longitud de Walsh de 128. Los canales (250), (252), (254), (256), (257) y (258) ocupan colectivamente de forma eficaz un Walsh de 16 espacios de código. La estructura del intervalo de tiempo también tiene el canal descendente de búsqueda (F-PCH) (260) que tiene una longitud de Walsh de 64 chips y el canal de identificación de ocho usuarios (UICH) (262), teniendo cada uno 8 subcanales y un código de Walsh de 512 chips, para un total de 64 subcanales UICH. Si se necesita una capacidad adicional del canal de identificación de usuario, entonces se pueden asignar códigos de Walsh adicionales permitiendo espacio de código. También se puede tomar espacio del canal compartido, si es necesario. La estructura del intervalo de tiempo comprende, además, tres canales descendentes compartidos de control de potencia (F-SHPCCH) (264), teniendo cada uno 24 subcanales y una longitud de Walsh de 128 chips, dando lugar a un total de capacidad de 72 bits de control de potencia por intervalo de tiempo, dado que, para cada uno de los tres canales de código, los 24 bits de control de potencia se pueden multiplexar por división de tiempo y son transmitidos. Preferentemente, dos de los bits de control de potencia son utilizados por el canal de actividad ascendente (RA), que son utilizados para retransmitir instrucciones de actividad ascendente y se pueden utilizar para el control de la velocidad del enlace ascendente. Se debe observar que los seis bits del FSPCCH se utilizan preferentemente para el canal de acceso avanzado descrito en la solicitud codependiente del solicitante. Si se necesitan subcanales de control de potencia adicionales, entonces se puede asignar espacio de código extra para este propósito. La estructura del intervalo también tiene un canal común explícito de indicación de velocidad de datos (CEDRICH) (266) que tiene cuatro códigos de Walsh de longitud 512 chips. Los canales (260), (262), (264) y (266) ocupan de manera eficiente colectivamente un Walsh de 16 espacios de código. Finalmente, el canal compartido (SHCH) (14), que ocupa 14 espacios de código de Walsh 16. Se proporciona un desglose detallado, a modo de ejemplo, de la separación de Walsh en la tabla de la figura 5.
En el caso en que existan usuarios (antiguos) de IS95/1xRTT que necesiten ser soportados, la estructura del intervalo de tiempo de la figura 3 se adapta fácilmente para permitir esto. Un subconjunto de la capacidad del canal (268) compartido se puede utilizar para estos usuarios antiguos. Un ejemplo se muestra en la figura 4 para el caso en el que se asume que existen usuarios de IS95/1xRTT. La estructura del intervalo de tiempo es la misma que la de la figura 3 hacia abajo hasta el canal compartido. La estructura del intervalo de tiempo de la figura 3 tiene dos canales de voz 1xRTT (270), (272), teniendo cada uno una longitud de Walsh de 128, un canal de datos 1xRTT (272) que tiene una longitud de Walsh de 32 y un canal de voz IS95 (276) que tiene una longitud de Walsh de 64, ocupando estos antiguos canales colectivamente un Walsh de 16 espacios de código que se tomó de la capacidad anteriormente asignada al canal compartido dejando un canal compartido (SHCH) (278) menor que ocupa 13 espacios de código de Walsh en lugar de 14, como era el caso del canal compartido de la figura 3. Dependiendo del número de usuarios antiguos en un momento determinado, el tamaño del canal compartido (278) puede disminuir, potencialmente hasta cero, o aumentar de nuevo hasta los 14 espacios de código de Walsh máximos asignados nominalmente.
Canal compartido de enlace descendente (SHCH)
El canal compartido (268) es un canal muy flexible. El canal compartido, en este ejemplo, puede tener hasta 14 códigos de Walsh 16-arios.
En una realización, cada intervalo de tiempo del SHCH de 1,25 ms se puede asignar en base a la TDM para una combinación de usuarios de voz más un único usuario de datos, o para un único usuario de datos de alta velocidad.
La asunción que se toma es que el usuario de datos de alta velocidad no necesita un suministro de tráfico en tiempo real. Para un usuario determinado, es aceptable esperar hasta que se ha acumulado suficiente información para llenar un intervalo de tiempo completo para el usuario y/o esperar hasta que el canal de este usuario determinado sea bueno.
En una realización, el SHCH tiene un ancho de banda fijo. En otra realización, el SHCH tiene un ancho de banda igual a un ancho de banda máximo menos un ancho de banda necesario para suministrar a los antiguos usuarios de voz y de datos a baja velocidad. Más específicamente, en esta realización, el espacio en el canal compartido (268) se puede tomar cuando se necesite para soportar los canales antiguos de datos y de voz, reduciendo de esta manera el tamaño del canal compartido (268).
Nominalmente, el canal compartido se asigna en una base de 1,25 ms. No obstante, para usuarios de datos de alta velocidad, se pueden permitir periodos de asignación más largos de 1,25, 2,5 y 5 ms.
Un intervalo de tiempo de SHCH para datos únicamente tiene 14 códigos de Walsh 16-ario disponibles asignados a datos de un único usuario. De manera alternativa, si algunos de los códigos de Walsh 16-arios del SHCH se han asignado para tráfico antiguo, entonces un SHCH para datos únicamente utiliza preferentemente todos los códigos de Walsh 16-arios de SHCH restantes.
Un intervalo de tiempo híbrido de SHCH tiene los 14 códigos de Walsh 16-arios disponibles (o cualquier número que esté disponible tras suministrar a los usuarios antiguos) divididos entre uno o más usuarios de voz hasta un usuario de datos. Los usuarios de voz pueden soportar todos los códigos de Walsh 16-arios de SHCH.
Un número de esquemas de codificación y modulación diferentes son soportados preferentemente para usuarios de voz tal como se representa en la figura 8, incluyendo velocidad completa, mitad, un cuarto y un octavo. Voz a velocidad completa utiliza la codificación en Turbo y puede utilizar tanto uno como los dos códigos de Walsh 16-arios de SHCH, dependiendo de la estimación de canal (CHE) alimentada de nuevo a la estación base y otros factores. Voz a velocidades media, un cuarto y un octavo utiliza la codificación convolucional y utiliza únicamente un código de Walsh 16-ario de SHCH. El terminal inalámbrico debe distinguir ciegamente entre las cinco posibilidades basándose en conseguir el CRC correcto. La ganancia por usuario de voz también se ajusta basándose en el CHE.
Un número de esquemas de codificación y modulación diferentes también son soportados para los usuarios de datos de alta velocidad tal como se representa en las tablas de las figuras 9 y 10. También se pueden soportar otras velocidades. Los usuarios de datos adaptan la codificación y modulación basándose en la estimación de canal (CHE) cada 1,25 ms. Debido a que el tamaño de la parte del canal compartido que puede estar dedicado a un usuario de alta velocidad varía como función de cuántos usuarios antiguos y de voz también se han asignado en el mismo intervalo de tiempo, se necesitan muchas velocidades de datos eficaces diferentes.
En la figura 6 se muestra una estructura preferente de canal compartido descendente para un único usuario de datos de alta velocidad, que es el mismo que el de un único usuario de voz de velocidad completa, en la que se asume que el usuario tiene N códigos de Walsh. El único usuario de datos de alta velocidad puede tener hasta todos los N=14 códigos de Walsh, mientras que el usuario de voz tendrá o uno o los dos códigos de Walsh. Los paquetes de la capa física se codifican con un codificador (402) en Turbo de velocidad 1/5 y posteriormente atraviesan el mezclador de canales (404) y preferentemente son procesados por un bloque SPIRSS (405) y posteriormente son modulados con un modulador (406) (que puede ser QPSK, 8-PSK o 16-QAM dependiendo del tipo de modulación). Los símbolos generados de esta manera son demultiplexados (416) de 1 a N y se añade el código largo apropiado, siendo generado el código largo aplicando la máscara de código largo a un generador (410) de código largo seguido por un decimador (412). Se aplica la ganancia (420) de Walsh del canal, y se aplican las N coberturas (418) de Walsh adecuadas. Finalmente, tiene lugar la suma (422) del nivel de chip de Walsh.
En una realización de la invención, la sincronización uniforme de segundo referenciada al UTC (tiempo universal coordinado) se utiliza para seleccionar la parte de los símbolos binarios codificados mediante Turbo de velocidad 1/5 a transmitir en un intervalo de tiempo determinado. Antes de describir esta realización en detalle, se definirán las siguientes notaciones:
N es el tamaño del paquete de carga útil de usuario en número de símbolos;
M es el tamaño de paquete codificado, que es el tamaño empaquetado (en número de símbolos) tras la codificación en Turbo a velocidad 1/5, M=5 N;
L es el tamaño de paquete transmitido actualmente en número de símbolos. La velocidad de codificación efectiva es N/L.
Tanto en la red de acceso como en el terminal inalámbrico, existe una cuenta referenciada al segundo uniforme. Al comienzo de cada segundo uniforme, la cuenta se pone a cero. Posteriormente, para cada cuatro intervalos de tiempo (es decir, cada 5 ms), la cuenta se incrementa en uno. Dado que existen 1.600 intervalos de tiempo en un periodo de segundo uniforme, el valor de la cuenta puede variar de 0 a 399. Por ejemplo, si la posición de partida del segundo uniforme está alineada con la posición de partida del intervalo de tiempo 0 de la trama actual, el valor de la cuenta en los intervalos de tiempo 0, 1, 2 y 3 de la trama actual sería 0. El valor de la cuenta en los intervalos de tiempo 4, 5, 6 y 7 de la trama actual sería 1. El valor de la cuenta en los intervalos de tiempo 8, 9, 10 y 11 de la trama actual sería 2. El valor de la cuenta en los intervalos 12, 13, 14 y 15 de la trama actual sería 3. El valor de la cuenta en los intervalos de tiempo 0, 1, 2 y 3 de la siguiente trama sería 3 y así sucesivamente.
El paquete codificado en Turbo se puede ver como una señal periódica con período igual a M. El paquete transmitido real se seleccionará a partir del paquete codificado periódico basándose en el valor de la cuenta en el intervalo de tiempo actual al que será asignado. Si el paquete a transmitir necesita más de un intervalo, se seleccionará a partir del paquete codificado periódico basándose en el valor de la cuenta en el primer intervalo de tiempo.
Se supone que el valor de la cuenta en el intervalo de tiempo actual es k. La posición de partida del paquete transmitido real se calcula a partir de
i1 = 1 + (kL)\ módulo\ M
La posición final del paquete transmitido actualmente se calcula a partir de
i2 = i1 + L-1
Cuando el terminal inalámbrico recibe el paquete, puede obtener la información del tamaño de paquete (N, M, L) a partir del canal CEDRIC (descrito en detalle más adelante). A partir del valor de la cuenta en el intervalo de tiempo en el que se recibe el paquete (o en el primer intervalo de tiempo en el que se recibe el paquete si el paquete recibido contiene múltiples intervalos), se sabe qué parte del paquete de datos codificado en Turbo a velocidad 1/5 pertenece el paquete recibido y descodifica dicho paquete del modo adecuado. Si el resultado descodificado no pasa el CRC, el terminal inalámbrico comprobará si el paquete recibido anteriormente ha sido descodificado correctamente o no. Si el paquete recibido anteriormente es erróneo, el paquete recibido actualmente se utilizará para una combinación progresiva y/o redundancia incremental con el paquete recibido anteriormente. Si el paquete recibido anteriormente es correcto o el resultado decodificado de la unión es erróneo, se envía una señal NAK a la estación base. El paquete recibido actualmente se almacenará y se puede utilizar para la combinación progresiva y/o redundancia incremental con el futuro paquete recibido.
Una estructura de canal compartido descendente preferente para voz a velocidad no completa se muestra en la figura 7. Existe una instanciación de la estructura del canal para cada usuario de voz a velocidad no completa. En la figura 7 se muestran dos de dichas estructuras de canales idénticas (440), (445). La estructura del canal (440) se describirá por medio de un ejemplo. Los paquetes de capa física se codifican con el codificador (450) y posteriormente pasan a través del mezclador de canal (452) y el modulador QPSK (454). Los canales I y Q generados de esta manera, experimentan posteriormente una repetición de secuencia y/o la eliminación selectiva de símbolos (456). Se añade el código largo adecuado, siendo generado dicho código largo aplicando la máscara de código largo a un generador (458) de código largo seguido de un decimador (460). Se aplica la cobertura de Walsh (462) adecuada, se aplica la ganancia (464) de canal de Walsh y finalmente tiene lugar la suma (482) del nivel de chip de
Walsh.
Los intervalos de tiempo SHCH y SHCH híbrido son asignados mediante la estación base, y los terminales inalámbricos son informados de si un intervalo de tiempo determinado contiene datos/voz para utilizar los canales identificadores de usuario (UICH).
Un canal de identificación de usuario (UICH) es un canal descendente que proporciona un método para informar a un terminal inalámbrico de si un intervalo de tiempo actual del canal de datos compartido contiene sus datos. En una realización preferente, ocho códigos de Walsh de longitud 512 se asignan al canal UICH. Una identificación de usuario transmitida por este canal consiste en un subidentificador de tres bits que utiliza un componente I o Q de uno de los ocho códigos de Walsh. Existen cuatro subidentificadores de tres bits diferentes como los siguientes:
Identificador 1: 000
Identificador 2: 010
Identificador 3: 110
Identificador 4: 101
En cada intervalo de tiempo, se propaga un subidentificador mediante un código de Walsh 512-ario y se puede transmitir tanto en componentes I como Q. Dado que los componentes I y Q se pueden detectar de manera independiente y los ocho códigos de Walsh se utilizan para el UICH, existen un total de 64 usuarios (8 códigos de Walsh x 2 componentes x 4 subidentificadores) que pueden ser identificados de manera única por el canal. Por cada intervalo de tiempo, se pueden identificar hasta dieciséis usuarios. En la figura 11 se muestra la estructura del canal UICH. El mapeo entre un usuario determinado y un identificador UICH se fija cada vez que se conecta un terminal inalámbrico. Posteriormente, los subidentificadores a transmitir sobre los componentes I y Q se codifican con los codificadores (320), (322), dotados de una ganancia de canal con los elementos (324), (326) de ganancia de canal, y posteriormente los códigos de Walsh se cubren (no mostrado) y se transmiten.
Los canales identificadores de usuario (UICH) descritos anteriormente indican qué usuario o usuarios se asignan en el intervalo de tiempo actual. Se pueden identificar hasta dieciséis usuarios por intervalo de tiempo. Un usuario con datos y voz simultáneos tiene un UICH para datos y un UICH para voz. El usuario es informado de su UICH o de sus UICH durante la transmisión de señales con la estación base.
Más generalmente, el subidentificador es un identificador de N bits, y el código de Walsh es uno de los códigos de Walsh M-arios P. El canal de identificación de usuario se transmite en intervalos de chip K y tiene los canales I y Q, proporcionando de esta manera la capacidad de bit 2*K/(M) y la habilidad de transmitir 2*K*M/N identificadores de usuario por intervalo de tiempo. En el ejemplo anterior, M=512, K=1.536, N=3 y P=8, proporcionando, de esta manera, la habilidad de transmitir 16 identificadores de usuario por intervalo de tiempo y la habilidad de identificar de manera única a 64 usuarios diferentes. En otro ejemplo específico, M=512, K=1.536, N=3, P=16, proporcionando de esta manera la habilidad de transmitir 32 identificadores de usuario por intervalo de tiempo, y la habilidad de identificar de manera única a 128 usuarios diferentes.
Preferentemente, los usuarios de voz se asignan en la primera mitad de la trama (es decir, en los primeros ocho intervalos de tiempo). Una señal ACK se envía mediante un terminal inalámbrico si el terminal inalámbrico recibe un paquete de voz correctamente. Cuando el terminal inalámbrico descodifica el UICH correctamente y detecta la señal midiendo su energía y el CRC del paquete de voz recibido falla, se envía una señal NAK a la estación base. De lo contrario no se envía ninguna señal ACK o NAK. Cuando se recibe una señal NAK para un paquete de voz, la estación base volverá a transmitir el paquete a menos que la velocidad de voz sea 1/8, en cuyo caso el paquete de voz no se vuelve a transmitir.
A los usuarios de voz se les asigna un número de canal de voz (V=0, 1, 2, ...) que se utiliza para calcular uno o los dos códigos W16 sobre los que recibirá la información de voz. El canal de búsqueda suplementario SPCH transmite el número total de códigos de Walsh 16-arios disponibles (Nd) en el SHCH. Para intervalos de tiempo SHCH para datos únicamente, Nd será el número de códigos disponibles para el usuario de datos. También se transmite el número de códigos de Walsh 16-arios disponibles para voz en los intervalos SHCH híbridos (Nv). En un intervalo de tiempo híbrido, habría Nd-Nv códigos de Walsh para el usuario de datos de alta velocidad. Los códigos Wx116 y Wx216 para un usuario de voz particular se calculan mediante:
X1=15-mod\ (V,\ Nv)
\hskip0,5cm
y
\hskip0,5cm
X2=15-mod\ (V+1,\ Nv)
La asignación se lleva a cabo en base a los compromisos QoS, las estimaciones de canal recibidas desde los terminales inalámbricos y los valores de selección de sectores. Si se recibe un borrado de selección de un sector, correspondiente a un usuario de datos, entonces no se asignará ningún dato para ese usuario. Si se recibe un borrado de selección de un sector, correspondiente a un usuario de voz, entonces la información de voz continuará siendo asignada para ese usuario. Se deben recibir dos valores de selección de sector correspondientes a otro sector válido antes de que el sector activo deje de enviar información de voz.
En la figura 12 se muestra una estructura preferente para el SPCH. El canal de búsqueda suplementario (SPCH) transmite Nd y Nv tal como se ha detallado anteriormente. Los bits de canal que contienen esta información se codifican de manera convolucional con el codificador (430), y se mezclan con el mezclador de canal (432). Se aplican una máscara de código largo generada mediante el generador (434) de máscara de código largo y el decimador (436) y, posteriormente, se llevan a cabo la ganancia (438) de canal y las funciones (440) de demultiplexación.
El canal común explícito de indicación de la velocidad de datos (CEDRICH) se utiliza para indicar el formato de codificación/modulación aplicado para uso de datos únicamente del canal compartido. Este canal se puede utilizar para determinar la velocidad de datos para datos transmitidos sobre el canal compartido. Preferentemente, se utilizan cuatro códigos de Walsh de longitud 512 para dicho canal.
La velocidad de datos se puede determinar a partir del número de códigos de Walsh utilizados para datos, el tamaño del paquete de datos y la longitud del paquete. El canal de búsqueda suplementario transmite el número de códigos de Walsh para el canal compartido y el número de códigos de Walsh utilizado para voz cuando se transmiten tanto la voz como los datos en el canal compartido en un único intervalo de tiempo. El canal CEDRIC transporta la información del tamaño del paquete, la longitud del paquete y una bandera de tipo de intervalo que indica si el intervalo es para un usuario de datos únicamente o para usuarios múltiples de datos y voz. Para ayudar a los terminales inalámbricos a realizar una demodulación de orden superior (64-QAM o 16-QAM), se debe incluir un valor de ganancia en el CEDRIC.
El CEDRIC está compuesto de tres subcanales. El primero (CEDRIC_a) transporta la longitud del paquete en unidades de intervalos de tiempo y está representada por tres símbolos (1.536 chips tras el ensanchamiento) transmitidos en la componente I de un código de Walsh en un intervalo de tiempo. El mapeo entre los símbolos y la longitud del paquete se especifican en la tabla 2.
TABLA 2 Mapeo entre los símbolos y la longitud del paquete
Longitud del paquete (intervalos de tiempo) Símbolos
1 Sin energía
2 000
4 111
El segundo subcanal (CEDRIC_b) transporta información compuesta por el tamaño del paquete de datos y la bandera de tipo de intervalo para la modulación de orden inferior (QSPK y 8-PSK). El tercer subcanal (CEDRIC_c) transporta información compuesta por el tamaño del paquete de datos y la bandera de tipo de intervalo y el valor de la ganancia para la modulación de orden superior (64-QAM o 16-QAM).
Cada subcanal utiliza códigos de Walsh diferentes. Para modulaciones de orden inferior, se asigna un código de Walsh para transportar la información del tamaño del paquete. Si el paquete se transmite en un intervalo de tiempo, se utilizarán dos tamaños de paquete, por lo tanto únicamente se necesita un bit para indicar el tamaño del paquete (ver tabla 3). Se necesita un bit más (bandera de tipo de intervalo) para indicar si el intervalo de tiempo es para un usuario de datos únicamente o para múltiples usuarios de datos y voz (ver tabla 4). Se pueden utilizar cuatro tamaños de paquetes cuando un paquete se transmite en múltiples intervalos y se necesitan dos bits para indicar el tamaño del paquete (ver tabla 5). No obstante, únicamente se transmiten paquetes de datos en múltiples intervalos y, de esta manera, no se necesita la bandera de tipo de intervalo. En resumen, tanto para paquetes de un único intervalo como para paquetes de múltiples intervalos, se codifican dos bits en seis símbolos, que se ensanchan mediante un código de Walsh 512-ario y se transmiten en componentes I y Q.
\vskip1.000000\baselineskip
TABLA 3 Indicación de tamaño de paquete para paquetes de un único intervalo
Bandera de tamaño de paquete Tamaño de paquete
0 3.072
1 1.536
\vskip1.000000\baselineskip
TABLA 4 Indicación de tipo de intervalo para paquetes de un único intervalo
Bandera de tipo de intervalo Tipo de intervalo
0 Datos únicamente
1 Mezcla
\vskip1.000000\baselineskip
TABLA 5 Indicación de tamaño de paquete para paquetes de múltiples intervalos
Tamaño de paquete Paquete
Bandera Tamaño
00 3.072
01 1.536
10 768
11 384
Para modulaciones de orden superior, se asignan dos códigos de Walsh y medio (medio indicando el componente Q del código de Walsh utilizado para la longitud del paquete) para transportar el tamaño del paquete y la información de la ganancia. De manera similar, a la modulación de orden inferior, una bandera de tamaño de paquete de 1 bit y una bandera de tipo de intervalo de 1 bit se utilizan para paquetes de un único intervalo de tiempo, mientras que una bandera de tamaño de paquete de dos bits se utiliza para paquetes de múltiples intervalos. Se utilizan cinco bits para representar la ganancia. Todos estos siete bits se codifican en quince símbolos y se ensanchan mediante códigos de Walsh 512-arios.
Si un paquete se transmite en un único intervalo de tiempo, el tamaño del paquete, la bandera de tipo de intervalo (y la ganancia cuando sea aplicable) se transmitirán en el mismo intervalo con el paquete de datos. Si un paquete se transmite en múltiples intervalos, la longitud del paquete (número de intervalos) se transmitirá en el primer intervalo. El tamaño del paquete (y la ganancia cuando sea aplicable) se transmitirá en los siguientes intervalos. Efectivamente, únicamente un subcanal se transmite en un intervalo.
Los canales compartidos de control de potencia (SHPCCH) controlan el PC de enlace ascendente cuando el enlace descendente utiliza el SHCH.

Claims (8)

1. Método de transmisión sobre un enlace descendente en un sistema de comunicaciones de acceso múltiple por división de código, comprendiendo el método
la transmisión de tramas de enlace descendente, comprendiendo cada trama una serie de intervalos de tiempo;
la asignación hasta un número máximo predeterminado de códigos de Walsh a un canal compartido descendente (268),
caracterizado porque el método comprende adicionalmente:
la transmisión asignada sobre el canal compartido descendente mediante intervalos de tiempo, de manera que cada intervalo contiene tráfico para un número de usuarios variable desde un intervalo a otro intervalo, en el que, en un intervalo para el que dicho número variable de usuarios es mayor que uno, el tráfico para los diferentes usuarios se transmite respectivamente por medio de diferentes códigos de Walsh asignados al canal compartido descendente; y
para cada intervalo, la transmisión de la información que identifica a cada usuario para el que se ha asignado la transmisión en dicho intervalo, sobre por lo menos un canal de identificación de usuario (262) multiplexado por división de códigos con el canal compartido descendente.
2. Método, según la reivindicación 1, en el que los códigos de Walsh asignados al canal (268) compartido descendente tienen una longitud de Walsh de 16 chips.
3. Estación base transceptora para un sistema de comunicaciones de acceso múltiple por división de código, comprendiendo la estación (160) transceptora
una parte transmisora (416-422, 450-464) para transmitir el tráfico de usuario y la información de control sobre una serie de canales multiplexados por división de código, comprendiendo un canal (268) compartido descendente que utiliza hasta un número máximo predeterminado de códigos de Walsh para la transmisión del tráfico de usuario en intervalos de tiempo sucesivos y por lo menos un canal (262) de identificación de usuario utilizando otro código de Walsh
caracterizada porque
un programador para la transmisión programada en el canal compartido descendente mediante intervalos de tiempo, de manera que cada intervalo contiene el tráfico para un número de usuarios variable desde un intervalo a otro intervalo,
en el que en un intervalo para el que dicho número variable de usuarios es mayor que uno, el tráfico para los diferentes usuarios se transmite respectivamente sobre el canal (268) compartido descendente mediante diferentes códigos de Walsh, y en el que por lo menos un canal (262) de identificación de usuario transporta, para cada intervalo, la información de control que identifica a cada usuario para el que se ha programado la transmisión en dicho intervalo.
4. Estación base transceptora, según la reivindicación 3, en la que los códigos de Walsh utilizados para el canal (268) compartido descendente tienen una longitud de Walsh de 16 chips.
5. Terminal inalámbrico para un sistema de comunicaciones de acceso múltiple por división de código, comprendiendo el terminal (168, 170):
una parte receptora adaptada para recibir el tráfico de usuario sobre un canal (268) compartido descendente,
caracterizado porque el canal compartido descendente utiliza hasta un número máximo predeterminado de códigos de Walsh para la transmisión del tráfico de usuario en intervalos de tiempo sucesivos, siendo asignada la transmisión en el canal compartido descendente mediante intervalos de tiempo, de manera que cada intervalo contiene tráfico para un número de usuarios variable de un intervalo a otro intervalo, en el que en un intervalo para el que dicho número variable de usuarios es mayor que uno, el tráfico para los diferentes usuarios se transmite respectivamente sobre el canal compartido descendente por medio de diferentes códigos de Walsh,
y porque la parte receptora, además, se adapta para decodificar un canal (262) de identificación de usuario para determinar si un intervalo actual del canal (268) compartido descendente contiene tráfico para el terminal inalámbrico, siendo el canal de identificación de usuario multiplexado por división de código con el canal compartido descendente.
6. Terminal inalámbrico, según la reivindicación 5, en el que los códigos de Walsh utilizados para el canal (268) compartido descendente tienen una longitud de Walsh de 16 chips.
7. Sistema de comunicaciones de acceso múltiple por división de código, que comprende una estación (160) base transceptora y una serie de terminales (168, 170) inalámbricos, en el que la estación (160) transceptora comprende:
una parte transmisora (416-422, 450-464) para transmitir el tráfico de usuario y la información de control sobre una serie de canales multiplexados por división de código, comprendiendo un canal (268) compartido descendente que utiliza hasta un número máximo predeterminado de códigos de Walsh para la transmisión del tráfico de usuario en intervalos de tiempo sucesivos, y por lo menos un canal (262) de identificación de usuario que utiliza otro código de Walsh
caracterizado porque un programador para asignar la transmisión en el canal compartido descendente mediante intervalos de tiempo, de manera que cada intervalo contiene tráfico para un número de usuarios variable desde un intervalo a otro intervalo,
en el que en un intervalo, para el que dicho número variable de usuarios es mayor que uno, el tráfico para los diferentes usuarios se transmite respectivamente sobre el canal (268) compartido descendente por medio de diferentes códigos de Walsh, y en el que por lo menos un canal (262) de identificación de usuario transporta, para cada intervalo, la información de control que identifica a cada usuario para el que se ha asignado la transmisión en dicho intervalo,
y en el que por lo menos uno de los terminales (168, 170) inalámbricos tiene una parte receptora adaptada para recibir el tráfico de usuario sobre el canal (268) compartido descendente y para decodificar el canal (262) de identificación de usuario, para determinar si un intervalo de tiempo actual del canal compartido descendente contiene tráfico, por lo menos, para uno de dichos terminales inalámbricos.
8. Sistema de comunicaciones de acceso múltiple por división de códigos, según la reivindicación 7, en el que los códigos de Walsh utilizados para el canal (268) compartido descendente tienen una longitud de Walsh de 16 chips.
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