BR102019021059A2

BR102019021059A2 - Método e sistema para associar dinamicamente camadas espaciais a feixes em redes de acesso sem fio fixa

Info

Publication number: BR102019021059A2
Application number: BR102019021059-1A
Authority: BR
Inventors: Javier Lorca Hernando; Javier LORCA HERNANDO; Elena Serna Santiago
Original assignee: Telefonica, S.A.; Javier LORCA HERNANDO; Elena Serna Santiago
Priority date: 2018-10-10
Filing date: 2019-10-07
Publication date: 2020-06-02
Also published as: US20200119776A1; EP3637839B1; ES2922102T3; US11128352B2; EP3637839A1

Abstract

método e sistema para associar dinamicamente camadas espaciais a feixes em redes de acesso sem fio fixa. trata-se de um método e um sistema para associar dinamicamente camadas espaciais a feixes em uma rede de fwa que opera na faixa de frequência de onda milimétrica. uma estação-base (101) e um cpe (102) têm capacidade de transmitir e receber de modo sem fio dados através de um canal sem fio da dita rede de fwa, em que a dita estação-base (101) tem capacidades de formação de feixe que, em seguida, geram múltiplos feixes sem fio (103). a estação-base (101) realiza todas funções sem fio em banda de base relacionadas para criar, manter e gerenciar as conexões entre a estação-base (101) e o cpe (102) em nível de base de banda, em que informações são manipuladas na forma de até m sinais de camada espacial, e com nenhuma capacidade integrada para criação, detecção ou gerenciamento dos feixes (103). a estação-base (101) também realiza todas as funções de rf necessárias em frequências de onda milimétrica, incluindo formação de feixe e conversão de sinais de banda de base complexos para sinais de rf e vice-versa, e também acopla os sinais de rf ao dito canal sem fio.

Description

MÉTODO E SISTEMA PARA ASSOCIAR DINAMICAMENTE CAMADAS ESPACIAIS A FEIXES EM REDES DE ACESSO SEM FIO FIXA

CAMPO TÉCNICO

[001] A presente invenção é direcionada, em geral, ao campo de comunicações sem fio. Em particular, a invenção se refere a um método, e um sistema correspondente, para associação dinâmica de camadas espaciais a feixes, e também a usuários, em redes de Acesso Sem Fio Fixas que operam na faixa de frequência de onda milimétrica.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

[002] Técnicas de Múltiplas Entradas Múltiplas

Saídas Massivas (MIMO Massivas) estão alcançando um nível considerável de maturidade como uma das alternativas mais promissoras para aumentar a eficácia espectral por área de unidade em redes de celular. MIMO Massivas são caracterizadas pelo uso de quantidades massivas de antenas de transmissão e recebimento no lado de estação-base para aprimorar o desempenho de algumas técnicas de múltiplas antenas, a saber, formação de feixe análogo/digital, e multiplexação espacial.

[003] A região de frequência de onda milimétrica (mmWave) compreende radiofrequências na faixa de 30 GHz a 300 GHz, embora em algumas aplicações práticas, frequências acima 6 de GHz também sejam consideradas como mmWaves. MIMO Massivas nessa região de frequência dependem do uso de mecanismos de formação de feixe adequados para superar a perda de trajetória aumentada que é característica dessas frequências em cenários de propagação práticos. A disponibilidade de larguras de banda grandes, junto com o potencial para alocar serviços de celular, torna essas frequências muito bem adequadas para aplicações de Acesso Sem

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Fio Fixo (FWA).

[004] As técnicas de formação de feixe digitais fazem uso de múltiplas cadeias de transceptor independentes com controle completo de amplitude/fase dos sinais em cada antena. Enquanto é viável integrar grandes números de cadeias de radiofrequência de transmissão/recebimento (RF) em frequências abaixo de 6 GHz, mmWaves impõem muitos desafios em termos de integração, miniaturização, eficácia de energia e complexidade de modelo com números crescentes de antenas. Por esse motivo, aplicações práticas podem fazer uso de técnicas híbridas de formação de feixe, em que um primeiro estágio digital realiza controle completo do sinal em relação a um número limitado de transceptores, e um segundo estágio realiza controle de fase analógica dos sinais que se destinam para/de cada antena.

[005] A ausência de controle digital completo em técnicas híbridas de formação de feixe impõe a necessidade de incorporar capacidades de condução de feixe ao sistema sem fio, ambos na fase de constatação/acesso inicial e em modo conectado. Embora tais técnicas sejam, algumas vezes, incluídas como parte da capacidade de processamento de banda de base de alguns sistemas (como Novo Rádio 3GPP, NR, ou IEEE 802.11ad, WiGig), outros sistemas como IEEE 802.11ac ou IEEE 802.11ax não possuem tais capacidades.

[006] Incorporar capacidades híbridas de formação de feixe com nenhum suporte de banda de base para condução de feixe impõe restrições significativas para o uso de técnicas de múltiplas antenas em mmWaves.

[007] Em algumas soluções, como no documento US

20170215192A1, uma associação estática de camadas espaciais a

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3/30 feixes (também chamados subsetores) é proposta em mmWaves para FWA, em que usuários são servidos por um dentre múltiplos feixes de acordo com a localização espacial de cada usuário. A associação dinâmica de camadas a usuários não é, no entanto, revelada neste pedido de patente. Como exemplo, no caso de um único usuário estar transmitindo ou recebendo em um determinado momento através de um dos feixes, com nenhum outro usuário estando ativo ao mesmo tempo, é essencial permitir associação dos feixes remanescentes (não transmissores) a um único usuário para diversidade aumentada e/ou multiplexação espacial, até a capacidade do subsistema de processador de banda de base.

[008] Em outras arquiteturas descritas nos documentos US 947924B2 e US 20130202054A1, os diferentes feixes são servidos por múltiplos subsistemas de processador de banda de base, de tal maneira que usuários servidos por diferentes feixes possam se beneficiar da capacidade máxima de processamento de banda de base como alocado pelo sistema a cada feixe. Essa arquitetura pode fornecer capacidade total para os usuários, no entanto, ao custo da complexidade adicional derivada de subsistemas de processador de banda de base independentes de integração a cada feixe.

[009] A solução revelada no documento US

20050063340A1 tem como objetivo solucionar os problemas mencionados acima ao realizar, primeiro, uma associação estática de usuários a feixes com base em sua ID de Usuário e posição de espaço dentro do setor, e, segundo, permitir um desempenho de comunicação de aperfeiçoamento de associação dinâmica por meio de diversidade de transmissão. Não obstante, a diversidade alcançada por essa solução depende de

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4/30 um controle de comutação temporário da antena usado na transmissão dentre um par de melhores candidatos.

[0010] Em ainda outra arquitetura descrita no documento US 20160226570A1, uma arquitetura de conjunto de antenas modular apresenta múltiplos subconjuntos com capacidade de conduzir os feixes em qualquer direção desejada ao empregar defasadores adequados. Essa arquitetura apresenta flexibilidade máxima, desde que o sistema de processamento de banda de base suporte procedimentos para varredura de feixe e condução de feixe tanto em acesso inicial quanto modo conectado. Esse esquema é bem adequado para aplicativos de mobilidade de mmWave, no entanto, o mesmo exige muitos defasadores como o produto do número de antenas pelo número de camadas, o que aumenta significativamente a complexidade enquanto apresenta uma aplicabilidade inferior a cenários fixos como FWA.

[0011] As estratégias inteligentes para gerar múltiplos feixes em FWA são, portanto, necessários a fim de evitar alta complexidade de banda de base ou restrições adicionais impostas pelo uso de associações estáticas de feixes a usuários.

DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO

[0012] Com essa finalidade, a presente invenção propõe, de acordo com um primeiro aspecto, um método para gerar múltiplos feixes sem fio em uma rede de FWA que opera em regime de mmWave, e para associar camadas espaciais a feixes de uma maneira dinâmica e flexível, a fim de se beneficiar de todas as combinações de camadas espaciais disponíveis em um lado de estação-base como permitido por técnicas de múltiplas antenas existentes. De acordo com o

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5/30 método proposto, uma estação-base e um equipamento nas dependências do cliente (CPE) têm capacidade de transmitir e receber de modo sem fio dados através de um canal sem fio (ou meio sem fio) de uma rede de FWA. A estação-base 101 tem capacidades de formação de feixe que, em seguida, geram múltiplos feixes sem fio 103 destinados a aperfeiçoar a detecção de sinal no CPE.

[0013] Diferente das propostas conhecidas no campo, o método compreende realizar, pela estação-base, todas as funções sem fio em banda de base relacionadas para criar, manter e gerenciar as conexões entre a estação-base e o CPE em nível de base de banda, em que as informações são manipuladas na forma de até M sinais de camada espacial que são transmitidos/recebidos por um conjunto de antenas de múltiplos feixes da estação-base, e com nenhuma capacidade integrada para criação, detecção ou gerenciamento dos feixes; e realizar, pela estação-base, todas as funções de RF necessárias em frequências de onda milimétrica, incluindo formação de feixe e conversão de sinais de banda de base complexos em sinais de RF e vice-versa, de tal maneira que uma associação completamente flexível entre camadas espaciais e feixes seja possível ao permitir que qualquer camada espacial seja transmitida/recebida por qualquer feixe (103) em um nível por usuário. A estação-base também acopla os sinais de RF ao dito canal sem fio e vice-versa.

[0014] Em uma modalidade, o acesso inicial do

CPE à estação-base é manipulado por um subsistema de processador de banda de base da estação-base. Nesse caso particular, a estação-base transmite pilotos, ou sinais de sinalizador, de modo que os CPEs possam constatar a rede e

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6/30 acessar a mesma. Os pilotos podem ser periodicamente transmitidos através de múltiplos feixes conduzidos em ângulos diferentes em azimute, elevação ou ambos. O CPE, mediante a detecção de qualquer um dos sinais de piloto, envia de volta uma resposta com a intenção de acessar a estação-base. Então, um módulo de determinação de feixe na estação-base detecta a presença de sinais de enlace ascendente, estima o feixe a partir do qual a maior parte da energia é detectada em enlace ascendente (isto é, o feixe preferencial), e conecta o grupo de elementos de antena envolvidos na recepção do dito feixe preferencial a entradas das camadas espaciais do dito subsistema de processador de banda de base. O último citado detecta a presença dos sinais recebidos e inicia o procedimento de acesso inicial. Como resultado, uma identificação de usuário (ID de usuário) é associada ao feixe preferencial, e tal associação é armazenada em uma memória do subsistema de processador de banda de base, por exemplo, na forma de uma tabela, para auxiliar transmissões em modo conectado.

[0015] Em uma modalidade, a dita ID de usuário é o endereço de Controle de Acesso de Mídia, MAC, do CPE.

[0016] Em uma modalidade, o subsistema de processador de banda de base recebe dados da rede que devem ser transferidos para o CPE (ou usuário) em modo conectado de enlace descendente. O subsistema de processador de banda de base primeiro verifica se o feixe preferencial corresponde à ID de usuário a ser destinada, e encaminha uma indicação de feixe adequada para um subsistema de comutação de feixe da estação-base. O subsistema de comutação de feixe, então, associa os sinais que correspondem às camadas espaciais

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7/30 ativas destinadas para esse CPE com o feixe apropriado.

[0017] Se mais de um CPE (ou usuário) estiver sendo destinado ao mesmo tempo, o subsistema de processador de banda de base verifica se os feixes preferenciais correspondem aos CPEs ativos e envia indicações de feixe para o subsistema de comutação de feixe para ligação eficaz das camadas espaciais aos feixes relevantes. Mais de uma camada espacial pode ser associada a um único feixe direcionado a um ou múltiplos CPEs, com a única restrição de não exceder o número máximo de camadas, como determinado pelas capacidades de MIMO da estação-base.

[0018] Por outro lado, no modo conectado de enlace ascendente, duas situações diferentes podem ocorrer. Se a estação-base compreender um programador de recurso de rádio responsável por alocar recursos de rádio para o CPE, o subsistema de processador de banda de base fornece pelo menos um indicador de feixe (o mesmo pode fornecer mais de um) para o subsistema de comutação de feixe a fim de que o último citado ative o feixe preferencial para recepção de enlace ascendente que corresponde às IDs de usuário contidas na tabela citada, incluindo uma capacidade de ativar mais de um feixe se a estação-base suportar MU-MIMO e diversos CPEs localizados em diferentes feixes preferenciais sendo transmitidos ao mesmo tempo. De modo alternativo, se a estação-base não compreender um programador de recurso de rádio, um módulo de determinação de feixe na estação-base detecta um feixe preferencial (isto é, o feixe que melhor se adequa) para modo conectado de enlace ascendente de acordo com uma localização física do CPE, e fornece um indicador de feixe (o mesmo pode fornecer mais de um) para o subsistema de

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8/30 comutação de feixe para conectar as saídas dos M grupos de antenas que correspondem ao dito feixe preferencial para modo conectado de enlace ascendente aos M sinais de camada espacial que são entrada para o subsistema de processador de banda de base.

[0019] Os M sinais de camada espacial podem ser ou combinados de modo coerente pelo subsistema de processador de banda de base com Combinação de Razão Máxima (MRC) ou Combinação de Rejeição de Interferência (IRC) para reforçar a detecção no caso de uma transmissão de camada única pelo CPE, ou decodificada conjuntamente para realizar demultiplexação espacial das camadas, no caso de uma transmissão de múltiplas camadas pelo CPE.

[0020] Em ainda outra modalidade, o feixe preferencial para modo conectado de enlace ascendente é detectado por um módulo de detecção de energia do módulo de determinação de feixe que detecta a energia mais forte nas saídas de uma pluralidade de Amplificadores de Ruído Baixo (LNAs) dos sinais de camada espacial, e que atribui ao dito feixe detectado com a energia mais forte ao feixe preferencial para modo conectado de enlace ascendente. Então, o subsistema de processador de banda de base obtém a ID de usuário após decodificar um pacote de enlace ascendente, e compara o feixe preferencial armazenado na tabela com o feixe preferencial para modo conectado de enlace ascendente. O subsistema de processador de banda de base descarta o dito pacote de enlace ascendente no caso de uma incompatibilidade entre o feixe preferencial para modo conectado de enlace ascendente e o feixe preferencial armazenado na tabela para essa ID de usuário.

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[0021] Mediante o recebimento do indicador (ou indicadores) de feixe ou do subsistema de processador de banda de base ou do módulo de determinação de feixe, o subsistema de comutação de feixe conecta as saídas dos M grupos de antenas que correspondem ao dito feixe preferencial com os M sinais de camada espacial que são entrada para o subsistema de processador de banda de base.

[0022] De acordo com outro aspecto, a presente invenção também fornece um sistema para associar dinamicamente camadas espaciais a feixes em uma rede de FWA que opera na faixa de frequência de onda milimétrica. O sistema proposto compreende pelo menos uma estação-base e pelo menos um CPE determinado para transmitir e receber de modo sem fio dados através de um canal sem fio (ou mídia sem fio) da dita rede de FWA. A estação-base tem capacidades de formação de feixe que, em seguida, geram múltiplos feixes sem fio destinados a aperfeiçoar a detecção de sinal no CPE.

[0023] Além disso, a estação-base compreende:

- um subsistema de processador de banda de base para realizar todas as funções sem fio em banda de base relacionada a criar, manter e gerenciar as conexões entre a estação-base e o CPE em nível de base de banda, em que informações são manipuladas na forma de até M sinais de camada espacial que são transmitidos/recebidos por um conjunto de antenas de múltiplos feixes da estação-base, e com nenhuma capacidade integrada para criação, detecção ou gerenciamento dos feixes;

- um subsistema de interação por radiofrequências, RF, para realizar todas as funções de RF necessárias em frequências de onda milimétrica, incluindo

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10/30 formação de feixe e conversão de sinais de banda de base complexos em sinais de RF e vice-versa, de tal maneira que uma associação completamente flexível entre camadas espaciais e feixes seja possível ao permitir que qualquer camada espacial seja transmitida/recebida por qualquer feixe em um nível por usuário;

- um conjunto de antenas de múltiplos feixes para acoplar os sinais de RF ao dito canal sem fio e viceversa, que compreende uma coleção de N elementos de antena preparados para transmitir e receber na faixa de frequência de onda milimétrica; e

- um enlace de backhaul de ligação com fio para conectar a estação-base ao CPE.

[0024] Em uma modalidade, a rede de FWA compreende múltiplas células, que são subdivididas em setores, em que cada setor é coberto por pelo menos um dos ditos feixes, e em que cada feixe compreende uma determinada largura de feixe em um plano horizontal e/ou vertical.

[0025] Os feixes podem ser estaticamente conduzidos ao longo de orientações diferentes para cobrir todo o setor usando-se defasadores, linhas de transmissão de microtrilhas, dispositivos mecanicamente conduzidos, ou qualquer técnica com capacidade de aplicar uma defasagem progressiva aos sinais de RF a serem transmitidos pelos N elementos de antena no dito conjunto de antenas de múltiplos feixes.

[0026] Em uma modalidade, o conjunto de antenas de múltiplos feixes compreende ainda uma coleção de B subconjuntos para conduzir os sinais de RF ao longo dos ditos feixes. Cada subconjunto compreende M grupos de (N/B)/M

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11/30 elementos de antena para tratar da transmissão e/ou recepção dos M sinais de camada espacial.

[0027] Ademais, o sistema de interação por RF pode compreender os seguintes elementos:

- um subsistema de comutação de feixe para conectar dinamicamente os ditos sinais de camada espacial aos ditos grupos de elementos de antena em enlace ascendente ou enlace descendente, de tal maneira que apenas os grupos de elementos de antena que correspondem ao feixe em uso para o dito CPE sejam envolvidos na transmissão/recepção dos sinais para/de tal CPE; e

- um módulo de determinação de feixe para detectar sinais de enlace ascendente do CPE e para selecionar qual dos grupos de elementos de antena que corresponde aos feixes disponíveis deve ser conectado ao dito subsistema de processador de banda de base para recepção de enlace ascendente.

[0028] Do mesmo modo, o subsistema de comutação de feixe pode compreender M comutadores de RF adaptados e configurados para rotear os sinais de camada espacial em direção a qualquer um dos feixes disponíveis na direção de enlace descendente. Em particular, cada comutador de RF tem uma porta de entrada que corresponde a um sinal de camada espacial e B saídas possíveis, com uma entrada de controle que depende das informações armazenadas em uma tabela em uma memória do subsistema de processador de banda de base que contém uma associação entre CPEs ativos e feixes preferenciais por toda a vida útil da conexão.

[0029] Ainda assim, outros aspectos da presente invenção incluem programas de software para realizar o

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12/30 método, operações e etapas de modalidade resumidas acima e reveladas em detalhes abaixo. Mais particularmente, um produto de programa de computador é uma modalidade que tem uma mídia legível por computador, incluindo instruções de programa de computador codificadas no mesmo que, quando executadas em pelo menos um processador em um elemento de computador, fazem com que o processador para realize as operações indicadas no presente documento como modalidades da invenção.

[0030] Desse modo, a presente invenção fornece um método, e sistema correspondente, para gerar feixes em aplicações de FWA e para associar camadas espaciais a feixes de uma maneira dinâmica e flexível, de tal maneira que usuários possam se beneficiar das camadas espaciais disponíveis independente de sua localização no setor.

[0031] As técnicas de estado da técnica anteriores ou atribuem camadas a feixes de uma maneira estática (consequentemente, sem flexibilidade), ou alocam de modo independente múltiplas camadas por feixe (consequentemente, aumentando a complexidade geral). Outros projetos mais avançados envolvem capacidades completas de varredura de feixe, ao compreender tantos defasadores quantos determinados pelo produto do número de camadas e antenas, mas isso exige complexidade significativa, bem como o suporte de varredura de feixe técnicas no processador de banda de base.

[0032] A invenção proposta pode superar as limitações de técnicas anteriores, ou em flexibilidade ou em complexidade, ao permitir flexibilidade completa na associação de camadas a feixes em sistemas de múltiplas antenas. Tal flexibilidade é essencial em aplicações de FWA

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13/30 para cobertura estendida e aprimorar o rendimento individual de usuário.

BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS

[0033] As vantagens e características anteriores e outras serão mais completamente compreendidas a partir da seguinte descrição detalhada das modalidades, em referência às figuras anexas, que devem ser consideradas de uma maneira ilustrativa e não limitativa, em que:

- A Fig. 1 mostra o cenário de base para aplicabilidade da presente invenção. Em particular, esse cenário compreende pelo menos uma estação-base, equipada com um ou múltiplos setores, e um determinado número de usuários dispostos a acessar serviços de dados de banda larga e localizados em armazéns diferentes sob a cobertura da estação-base. Os serviços de banda larga incluem, porém, sem limitação, Internet, voz em relação a IP, vídeo sob demanda, televisão por IP (IPTV) e outros aplicativos de multimídia similares. Tais serviços de banda larga são fornecidos por meio de conexões sem fio fixas adequadas entre a estação-base e o Equipamento nas Dependências do Cliente (CPE). Cada setor na estação-base tem capacidade de gerar múltiplos feixes sem fio que cobrem a área pretendida na faixa de frequência de mmWave. Os feixes são gerados por meio de técnicas de múltiplas antenas de tal maneira que a associação de feixes a camadas espaciais possa ser realizada de modo dinâmico de uma maneira flexível;

- A Fig. 2 ilustra um exemplo de um CPE, que, nesse caso, compreende uma unidade externa e uma unidade interna;

- A Fig. 3 ilustra a arquitetura de

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14/30 estação-base de acordo com uma modalidade da presente invenção;

- A Fig. 4 ilustra um exemplo de técnica anterior da fase de constatação entre uma estação-base e um CPE;

-	A	Fig. 5	ilustra um	exemplo do cenário	de
rede;
-	A	Fig.	6	ilustra	uma modalidade	do
processo de	determinação	de	feixe	durante a fase	de
constatação;
—	A	Fig.	7	ilustra	uma modalidade	do

processo de comutação de feixe durante a transmissão de dados em enlace descendente;

- A Fig. 8 mostra um exemplo da associação de feixes a camadas em enlace descendente;

- A Fig. 9 ilustra uma arquitetura de técnica anterior do conjunto de antenas de múltiplos feixes;

- A Fig. 10 ilustra uma modalidade do conjunto de múltiplos feixes de antenas com divisão de subconjunto aplicável a modo conectado de enlace descendente;

- A Fig. 11 ilustra uma modalidade do subsistema de comutação de feixe aplicável a modo conectado de enlace descendente;

- A Fig. 12 ilustra uma modalidade do subsistema de comutação de feixe com divisão de subconjunto de antena aplicável a modo conectado de enlace descendente;

- A Fig. 13 é um exemplo da estrutura de subsistema de comutação de feixe;

- A Fig. 14 ilustra uma modalidade da

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15/30 detecção de feixe em enlace ascendente com nenhum suporte de programador de recurso de rádio;

- A Fig. 15 ilustra outra modalidade do conjunto de antenas de múltiplos feixes com determinação de feixe em enlace ascendente;

- A Fig. 16 ilustra uma modalidade do subsistema de comutação de feixe para conexões de enlace ascendente.

DESCRIÇÃO DETALHADA DE MODALIDADES PREFERENCIAIS

[0034] A Fig. 1 ilustra uma modalidade do sistema proposto. De acordo com essa modalidade particular, o sistema compreende uma estação-base 101 que realiza transmissão e recepção de sinais sem fio adequados para/de múltiplos usuários, com o uso de um número predeterminado B de feixes sem fio 103. A estação-base 101 compreende pelo menos um subsistema de processador de banda de base 104 que realiza todas as tarefas de banda de base necessárias mediante a transmissão e recepção, e um sistema de interação por RF 105 tem como objetivo traduzir os sinais de banda de base para a faixa de frequência desejada, bem como acoplar o sistema à mídia sem fio por meio de estruturas de radiação adequadas, como antenas ou conjuntos de antenas. O processador de banda de base 104 tem capacidade de lidar com até M sinais diferentes que correspondem a camadas espaciais, que podem ser associados a um ou múltiplos usuários, através de um ou múltiplos feixes 103. Cada feixe 103 pode servir um ou múltiplos usuários simultaneamente. Os usuários são considerados como estando localizados em posições estáticas, e as frequências de operação pertencerão à faixa de frequência de mmWave (na prática, acima de 24 GHz para evitar

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16/30 conflitos com o ecossistema de satélite). Os conjuntos de antena que compreendem N antenas são considerados como estando presentes no sistema de interação por RF, possibilitando, desse modo, o uso de técnicas adequadas de formação de feixe para superar perda de trajetória.

[0035] Os usuários são servidos por meio de um

CPE adequado 102, que é um dispositivo instalado nas dependências do usuário e, em geral, orientados em direção à estação-base 101 para se beneficiar de boas condições de propagação de sinal (idealmente, mas não necessariamente, linha de visão). Os CPEs 102 podem compreender ou uma única unidade externa 201, instalada em um local conveniente nas dependências do usuário, ou a combinação de uma unidade externa 201 e uma unidade interna 202, como mostrado na Fig. 2. A última citada, nesse caso, seria responsável por distribuir os sinal internos por meio de qualquer padrão com fio ou sem fio adequado, como Ethernet (IEEE 802.3), WiFi (IEEE 802.11) ou Bluetooth (IEEE 802.15), entre outros. A unidade externa 201 seria responsável por se comunicar com a estação-base 101 por meio de qualquer padrão sem fio adequado que opera em mmWaves, também com algumas capacidades de formação de feixe através de uso de múltiplas (M') antenas.

[0036] Em referência à Fig. 3, na mesma é ilustrado um diagrama de alto nível de uma estação-base sem fio 101 adequada para aplicações de FWA. Para os propósitos da presente invenção, apenas os módulos que são considerados relevantes são descritos e seus elementos constituintes ressaltados. Mais elementos estão implícitos para uma operação correta, como filtros, amplificadores, diplexadores, elementos passivos ou comutadores de RF, entre outros.

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[0037]

O subsistema de processador de banda de base 301 realiza todas as funções de banda de base necessárias pelo padrão sem fio em uso pela estação-base 101 na transmissão e recepção. O mesmo trabalha em nível digital de base de banda com as amostras completas digitalizadas de IQ dos sinais de banda de base, que são posteriormente convertidos para domínio analógico e traduzidos para a frequência de portadora desejada pelo RFIC. Os dados são transferidos para o restante da rede por meio de uma conexão de backhaul adequada 306, como mostrado na Fig. 3.

[0038]

O RFIC 302 contém todas as funções de RF necessárias que têm como objetivo converter os sinais de banda de base complexos em sinais reais analógicos apropriados na frequência de portadora que alimenta o conjunto de antenas de múltiplos feixes 305. O subsistema de comutação de feixe 303 pode ser considerado parte do RFIC (como na Fig. 3), ou compreender um submódulo independente. O mesmo controla o conjunto de antenas de múltiplos feixes305 a fim de gerar múltiplos feixes e camadas espaciais, conforme permitido pela estação-base 101. O módulo de determinação de feixe 304 também pode ser considerado parte do RFIC, e detecta a presença de sinais de enlace ascendente por meiode detectores de energia adequados. O mesmo conecta as cadeias de RF do feixe 103 com recepção mais forte ao subsistemade processador de banda de base 301, desligando os outros feixes

103 para evitar interferência.

[0039]

O conjunto de antenas de múltiplos feixes

305 acopla os sinais de RF à mídia sem fio e compreende uma coleção de N antenas preparadas para transmitir e receber na faixa de frequência de mmWave. As antenas são, em geral,

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18/30 dispostas em uma matriz plana retangular, mas também pode seguir outros formatos geométricos conforme a estação-base

101 precisar.

Acesso inicial dos usuários.[0040] O procedimento básico para conectar CPEs

102 à estação-base 101 em um cenário de FWA típico compreende as etapas representadas na Fig. 4. Um CPE do usuário 102, primeiro, constata a presença de uma estação-base 101 por meio de pilotos adequados, ou sinalizadores, que são considerados como estando periodicamente detectáveis. O CPE 102 sincroniza seu conjunto de circuitos interno à frequência atual de operação e, então, transmite de volta um sinal adequado que indica a predisposição do usuário para conectar tal rede. Isso será chamado de “fase de constatação”. Os detalhes se alteram de acordo com o padrão atual sem fio em uso, mas a intenção em todos os mesmos é permitir que a estação-base 101 registre a presença de um usuário disposto a acessar a estação-base 101, e o conhecimento apropriado.

[0041] Os pilotos serão considerados como estando visíveis em qualquer lugar na estação-base 101. Em particular, o cenário de rede é assumido como compreendendo múltiplas células, ainda subdivididas em setores, em que a estação-base 101 tem capacidade de servir a todos os CPEs 102 dentro de (consulte a Fig. 5). Os pilotos são, portanto, transmitidos através de múltiplos feixes 103 conduzidos em ângulos diferentes, ou em azimute, elevação, ou ambos. A resposta do CPE 102, no entanto, chegará na estação-base 101 apenas em uma direção definida no espaço que corresponde aos ecos de sinal atuais que se choca contra o receptor. Devido à provável presença de condições de linha de visão entre

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19/30 estação-base 101 e CPE 102 para superar perda de trajetória, e por essa formação de feixe delimitar a distribuição angular do sinal em transmissão e recepção, a estação-base 101 provavelmente receberá um eco mais forte em um feixe específico 103, possivelmente com ecos adicionais presente em outros feixes 103. Na Fig. 6, um módulo de determinação de feixe dentro do RFIC 304 irá, então, discriminar o feixe 103 de recepção mais forte para o sinal recebido (isto é, o feixe preferencial), rotear o sinal de RF através de um subsistema de comutação de feixe 303 de volta para o subsistema de processador de banda de base 301, e encaminhar uma indicação do feixe preferencial para uso posterior.

[0042] Com essas informações, o subsistema de processador de banda de base 301 irá detectar a presença do sinal recebido e iniciar o procedimento de acesso inicial de acordo com as especificidades do padrão sem fio em uso. Como resultado de acesso inicial, uma identificação de usuário apropriada (ID de usuário) é armazenada em uma memória do subsistema de banda de base 301, por exemplo, na forma de uma tabela 601, para comunicações subsequentes para/de a mesma em estado conectado. Junto com tal identificação, um identificador de feixe preferencial também será associado a ao mesmo para que o par (ID de usuário, feixe preferencial) identifique os usuários acampando (ou registrados) na célula e conectar os mesmos ao feixe atual em uso. Isso completaria com sucesso a fase de constatação.

[0043] De acordo com a presente invenção, a ID de usuário pode compreender um endereço de MAC, uma Identificação Temporária de Rede de Rádio (RNTI), ou qualquer outro identificador não ambíguo e adequado. O escopo para

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20/30 identificação de usuário pode ser limitado a um setor ou célula em que usuários podem ser destinados de modo não ambíguo a um feixe específico.

Modo conectado em direção de enlace descendente.[0044]

Sempre que os dados que devem ser transferidos para o CPE 102 advêm de outro lugar na rede, o sistema entra em modo conectado. Os dados direcionados para um CPE específico 102 podem envolver uma ou diversas camadas espaciais (até M) de acordo com a ordem de MIMO da transmissão, que, por sua vez, depende das características de propagação e capacidades de MIMO do dispositivo de usuário 102.

[0045]

Na direção de enlace descendente, em uma modalidade, o subsistema de processador de banda de base 301 primeiro verifica o feixe preferencial que corresponde à ID de usuário a ser destinado, e encaminha uma indicação de feixe adequada para o subsistema de comutação de feixe 303, como mostrado na Fig. 7. O subsistema de comutação de feixe 303, então, associa os sinais que correspondem às camadas espaciais ativas destinadas para esse usuário com o feixe apropriado 103. Se mais de um usuário (CPE 102) estiver sendo destinado ao mesmo tempo (com uma ou múltiplas camadas espaciais por usuário), técnicas de MU-MIMO podem ser estimuladas. O processador de banda de base 301 verifica os feixes preferenciais 103 que correspondem aos CPEs ativos 102, e envia indicações de feixe para o subsistema de comutação de feixe 303 para ligação eficaz das camadas espaciais com os feixes relevantes 103. Mais de camada espacial pode ser associada a um único feixe 103 direcionado a um ou múltiplos CPEs 102, com a única restrição de não

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21/30 exceder o número máximo de camadas como determinado pelas capacidades de MIMO da estação-base.

[0046] Os CPEs ativos 102 podem pertencer aos mesmos feixes ou diferentes feixes 103, e cada um dos mesmos pode ser destinado com uma ou múltiplas camadas espaciais, dependendo das capacidades do usuário e do número máximo de camadas M suportadas pela estação-base. Como exemplo, em um cenário hipotético ilustrado na Fig. 8, dois CPEs 102 são ativos em um tempo em diferentes feixes 103 de uma estaçãobase 101 que suporta um máximo de quatro feixes simultâneos

103 e quatro camadas espaciais (B=4 e M=4). O primeiro CPE (CPE#1 na figura), que se considera como suportando um máximo de uma camada, recebe apenas uma camada espacial em um dos feixes 103. O outro usuário (CPE#2 na figura), que se considera como suportando até MIMO 3x3, recebe três camadas espaciais simultâneas em outro feixe 103. As três camadas no CPE#2 podem ou aprimorar a qualidade de sinal recebido através de formação de feixe ou transmitir técnicas de diversidade, ou aumentar a taxa de dados através do uso de multiplexação espacial. O uso de um ou dos outros métodos será uma escolha do subsistema de processador de banda de base 301 e dependerá das condições momentâneas de canal.

[0047] Os sinais que correspondem aos diferentes feixes 103 serão, de fato, transmitidos por meio de qualquer técnica de múltiplas antenas adequada. Alternativas envolvem o uso de defasadores, lente de Rotman, lente de Luneburg, transformadores de guia de onda, ou outros dispositivos de RF que têm como objetivo introduzir fases progressivas aos sinais que excitam os elementos de antena do conjunto 305. Uma restrição importante ao selecionar tal tipo de

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22/30 dispositivo de RF é que o mesmo deve permitir combinação de até M sinais (que correspondem a M camadas espaciais) em um único feixe, como seria o caso quando todas as M camadas fossem transmitidas em um único feixe (em direção a ou um único CPE 102 ou múltiplos CPEs 102).

[0048] Em referência à Fig. 9, na mesma, é ilustrada uma arquitetura de conjunto de antenas de múltiplos feixes 305 das técnicas de técnica anterior. O conjunto de antenas de múltiplos feixes 305 permite a combinação de múltiplas camadas espaciais em um único feixe ou múltiplos feixes 103. Assumindo que um máximo de M camadas devem ser transmitidas pelo conjunto de antenas 904, e que formação de feixe completa horizontal e vertical é permitida, N elementos de antena 903 são dispostos (em geral, em uma configuração retangular) junto com NxM defasadores programáveis 901. Os defasadores 901 realizam a tarefa de deslocar as fases dos elementos de antena a fim de conduzir as direções das M camadas espaciais em uso. Cada elemento de antena 903 deve, então, ser controlado por M defasadores diferentes 901, cujas saídas são combinadas 902 para permitir transmissão/recepção simultânea em direções possivelmente diferentes. Algumas vezes, apenas defasadores diferentes 901 são permitidos para simplificar os elementos defasadores.

[0049] Embora tenha flexibilidade máxima, a limitação principal nessa arquitetura de técnica anterior é a complexidade do projeto geral. Os defasadores 901 introduzem perdas de inserção e aumenta o custo geral e complexidade especialmente ao acondicionar estruturas de antena muito densas.

[0050] Uma disposição mais simples alternativa

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23/30 para o conjunto de antenas de múltiplos feixes 305 é mostrada na Fig. 10. A mesma envolve uma coleção de B subconjuntos 1001, em que cada subconjunto de antenas 1001 contém (N/B) elementos de antena 1002 e é adequado para conduzir radiação estaticamente em uma direção específica em espaço (ou mecânica ou eletricamente). Cada subconjunto 1001 deve permitir transmissão de até M camadas espaciais, embora, novamente, o número total de camadas transmitidas em todos os feixes 103 não deca exceder M. As camadas espaciais diferentes terão que ser grupos de antenas diferentes designados, a fim de permitir geração independente de mais de uma camada espacial entro de um determinado feixe 103. Consequentemente, até M grupos de (N/B)/M antenas podem ser incluídos dentro de cada subconjunto 1001.

[0051] Em referência à Fig. 11, na mesma é ilustrada uma modalidade do subsistema de comutação de feixe 303 que se refere ao conjunto de antenas 904 de Fig. 9. Nesse caso, M portas de entrada conduzem os sinais das camadas espaciais diferentes, conforme distribuído pelo subsistema de processador de banda de base 301. As camadas espaciais são roteadas para a estrutura defaseadora, em que NxM saídas de controle configuram os deslocamentos dos NxM defasadores 901 a fim de conduzir os feixes 103 que correspondem aos M sinais de camada espacial.

[0052] Em outra modalidade, mostrada na Fig. 12 em referência à Fig. 10, BxM portas de saída do subsistema de comutação de feixe 303 alcançam BxM grupos diferentes de antenas 1002 ao longo de todos os subconjuntos 1001, para excitação individual das camadas espaciais transmitidas em cada feixe 103. Apenas os grupos de antenas 1002 de fato

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24/30 envolvidos na transmissão das camadas ativas são excitados para cada feixe 103. Um ou mais feixes 103 podem ser ativos em um determinado momento (dependendo dos CPEs 102 serem servidos através de MU-MIMO), e o número total de camadas transmitidas em todos os feixes 103 não deve exceder M. Um máximo de M grupos de antenas 1002 pode ser simultaneamente ativo em um tempo (que pertencem ao mesmo feixe ou diferentes feixes 103).

[0053] A Fig. 13 mostra uma modalidade que ilustra uma estrutura possível do subsistema de comutação de feixe 303 em referência à Fig. 12. O subsistema de processador de banda de base 301 primeiro indica, de acordo com a associação realizada durante o acesso inicial entre CPEs 102 e feixes 103, que um dos B feixes 103 deve estar ativo para cada camada espacial. Um número de comutadores de RF 1301, então, conecta as camadas espaciais ao grupo de antenas 1002 em cada feixe 103 que são responsáveis pela transmissão dessa camada. Há um total de M comutadores 1301, cada um com capacidade de rotear um sinal de camada espacial em direção a qualquer um dos feixes 103. Cada comutador de RF 1301 tem uma porta de entrada (que corresponde a uma camada sinal) e B saídas possíveis (que correspondem aos diferentes feixes 103), com uma entrada de controle que depende dos CPEs ativos 102 em cada momento e a associação (ID de usuário, feixe preferencial) realizada após o acesso inicial.

Modo conectado em direção de enlace ascendente.[0054] Sempre que um usuário (CPE 102) estiver disposto a transmitir dados de carga útil para a rede, o dispositivo de usuário entrará em modo conectado (se já não estiver no mesmo) e transmissão em direção à estação-base 101

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25/30 será iniciada.

[0055] Na direção de enlace ascendente, um ou múltiplos CPEs 102 podem ser ativos em um momento e transmitir dados de carga útil para a estação-base 101. Em um cenário de múltiplos feixes, a estação-base 101 deve ser preparada para coletar energia dos CPEs 102 localizados em qualquer direção através do feixe mais apropriado 103.

[0056] Se a estação-base 101 implantar um programador de recurso de rádio, como, por exemplo, em 5G NR ou IEEE 802.11ax, o subsistema de processador de banda de base 301 saberá com antecedência quais dispositivos devem ser ativos em cada momento e irá preparar o conjunto de antenas de múltiplos feixes 305, e o subsistema de comutação de feixe 303, para isso. Como mostrado na Fig. 7 para direção de enlace descendente, indicadores adequados de feixe podem ser enviados pelo subsistema de processador de banda de base 301 para o subsistema de comutação de feixe 303 a fim de ativar os feixes apropriados também para recepção de enlace ascendente, e para ligar apenas os amplificadores de recebimento de fato envolvidos. Se diversos CPEs 102 localizados em diferentes feixes 103 transmitirem ao mesmo tempo, e se a estação-base 101 suportar MU-MIMO, mais de um feixe 103 precisará ser ativado.

[0057] Se a estação-base não suportar um programador de recurso de rádio, como, por exemplo, em IEEE 802.11ac, o sistema terá que encontrar o feixe 103 que melhor se adequa à localização física do CPE 102 (chamado feixe preferencial para modo conectado de enlace ascendente). A constatação de feixe pode ser realizada por métodos diferentes, incluindo detectar a energia mais forte 1401 nas

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26/30 saídas dos LNAs 1402 das diferentes camadas espaciais, como mostrado na Fig. 14. Uma vez que o sinal é recebido e a ID de usuário é decodificada, o feixe detectado pode ser verificado novamente em relação ao par (ID de usuário, feixe preferencial) anteriormente armazenado na tabela 601 durante a fase de acesso inicial. Quaisquer decisões incompatíveis podem levar a descarte do pacote para impedir uma recepção errônea através de um feixe incorreto, o que pode ser motivado por ou ruído de canal, múltiplas trajetórias de canal, interferência, ou qualquer outra deficiência de sinal.

[0058] As estruturas de conjunto de antenas de múltiplos feixes 305 descritas antes também podem ser discutidas no contexto de direção de enlace ascendente. Novamente em referência à Fig. 9, o subsistema de processador de banda de base 301 deve saber com antecedência qual feixe 103 precisa ser ativado em cada momento para recepção de um sinal de enlace ascendente de um determinado CPE 102. Isso exige a presença de um programador de recurso de rádio, e acesso aos pares (ID de usuário, feixe preferencial), como constatado durante a fase de acesso inicial. Se nenhum programador de recurso de rádio for implantado, a estaçãobase 101 não terá um conhecimento prévio dos sinais de enlace ascendente a serem recebidos pelos CPEs 102. Se um ou múltiplos sinais de enlace ascendente forem repentinamente recebidos em um determinado momento no tempo, a ausência de informações sobre os feixes esperados 103 torna difícil que o subsistema de comutação 303 ative rapidamente os feixes correspondentes 103 para recepção correta nos momentos no tempo apropriados.

[0059] A disposição mostrada na Fig. 15 ilustra

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27/30 uma modalidade alternativa, em que B subconjuntos 1001 são associados a feixes 103 estaticamente conduzidos em direção às diferentes direções em espaço (ou mecânica ou eletricamente). Cada subconjunto de antenas 1001 contém (N/B)/M grupos de elementos de antena 1002, cada um adequado para receber uma camada espacial apenas em uma direção específica no espaço que corresponde a um feixe 103. Cada subconjunto 1001 deve permitir recepção simultânea de como muitas camadas espaciais, conforme permitido pelo sistema. Se MU-MIMO não for suportado em enlace ascendente, então, apenas um feixe 103 deverá ser recebido em um tempo. Mesmo nesse caso, diversas camadas espaciais podem ser recebidas dentro de um determinado feixe 103 dependendo das capacidades de MIMO de enlace ascendente do CPE 102.

[0060] Independente de se uma ou múltiplas camadas espaciais são enviadas por um CPE 102, os sinais de RF recebidos por todas as antenas 1002 em um grupo dentro de um subconjunto ativo 1001 podem ser combinados e distribuídos para o subsistema de processador de banda de base 301, que irão combinar de modo coerente as camadas espaciais para reforçar a qualidade de sinal ou realizarão demultiplexação espacial das camadas. O anterior pode ser alcançado através de, por exemplo, técnicas de Combinação de Razão Máxima (MRC), ou Combinação de Rejeição de Interferência (IRC).

[0061] Novamente em referência à Fig. 11, essa figura mostra uma modalidade para o subsistema de comutação de feixe 303 em referência ao conjunto de antenas 904 de Fig. 9, em que um programador de recurso de rádio é considerado como sendo suportado pela estação-base 101. Ao assumir que o conjunto de antenas de múltiplos feixes 305 sabe com

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28/30 antecedência os NxM defasadores apropriados 901 a serem aplicados para cada feixe 103 e camada espacial, M portas de saída serão distribuídas que transportam os sinais das diferentes camadas espaciais para o subsistema de processador de banda de base 301.

[0062] Em outra modalidade, mostrada na Fig. 16 em referência ao conjunto de antenas 904 na Fig. 15, BxM portas de saída dos grupos diferentes de antenas 1002 dentro de cada subconjunto 1001 alcançam o subsistema de comutação de feixe 303. Se MU-MIMO for suportado em enlace ascendente, ou um programador de recurso de rádio for implantado, o sistema sabe com antecedência quais camadas espaciais e feixes 103 devem ser recebidos. O subsistema de processador de banda de base 301, então, informa ao subsistema de comutação de feixe 303 sobre quais feixes preferenciais 103 e camadas espaciais devem ser ativos em um determinado tempo. Com essas informações, sinais recebidos dos M grupos de antenas 1002 que correspondem às camadas espaciais envolvidas dentro dos feixes ativos são distribuídos para o subsistema de processador de banda de base 301. Se nenhum MU-MIMO for suportado em enlace ascendente e nenhum programador for implantado, apenas um feixe 103 é ativo em um tempo (embora possivelmente com diversas camadas espaciais). O subsistema de comutação de feixe 303 então constata o feixe 103 (o feixe preferencial para modo conectado de enlace ascendente) que melhor se adequa à orientação física do CPE 102 por meio de qualquer método adequado.

[0063] As diferentes modalidades descritas na invenção proposta podem ser implantadas por meio de elementos de software, elementos de hardware, elementos de firmware ou

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29/30 qualquer combinação adequada dos mesmos.

[0064] A mídia legível por computador inclui mídia de armazenamento de computador. A mídia de armazenamento pode ser qualquer mídia disponível que possa ser acessada por um computador. A título de exemplificação, e não de limitação, essas mídias legíveis por computador podem compreender RAM, ROM, EEPROM, CD-ROM ou outro armazenamento em disco óptico, armazenamento em disco magnético ou outros dispositivos de armazenamento magnético, ou qualquer outra mídia que possa ser usada para transportar ou armazenar o código do programa desejado na forma de instruções ou estruturas de dados e que possa ser acessada por um computador. Disco e disquete, como usados no presente documento, incluem disco compacto (CD), disco laser, disco óptico, disco versátil digital (DVD), disquete e disco Bluray, em que os discos, em geral, reproduzem dados magneticamente, enquanto discos reproduzem dados opticamente com lasers. As combinações dos itens acima também devem ser incluídas no escopo da mídia legível por computador. Qualquer processador e a mídia de armazenamento podem ser encontrados em um ASIC. O ASIC pode residir em um terminal de usuário. Em alternativa, o processador e a mídia de armazenamento podem residir como componentes distintos em um terminal de usuário.

[0065] Como usado no presente documento, os produtos de programas de computador que compreendem mídias legíveis por computador incluem todas as formas de mídias legíveis por computador exceto, na medida em que tais mídias são consideradas como sinais de propagação transitórios não estatutários.

[0066] As descrições anteriores são meramente

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30/30 modalidades específicas da presente invenção, mas não se destinam a limitar o escopo de proteção da presente invenção. O escopo de proteção da presente invenção deve ser submetido ao escopo de proteção das reivindicações.

Claims

1. MÉTODO PARA ASSOCIAR DINAMICAMENTE CAMADAS

ESPACIAIS A FEIXES EM UMA REDE DE ACESSO SEM FIO FIXA, FWA, que opera na faixa de frequência de onda milimétrica, em que pelo menos uma estação-base (101) e pelo menos um equipamento nas dependências do cliente, CPE, (102) têm capacidade de transmitir e receber de modo sem fio dados através de um canal sem fio da dita rede de FWA, em que a dita estação-base (101) tem capacidades de formação de feixe que, em seguida, geram múltiplos feixes sem fio (103) destinados a aperfeiçoar a detecção de sinal no CPE (102), sendo o método caracterizado por compreender:

- realizar, pela estação-base (101), todas as funções sem fio em banda de base relacionadas para criar, manter e gerenciar as conexões entre a estação-base (101) e o pelo menos um CPE (102) no nível de base de banda, em que informações são manipuladas na forma de até M sinais de camada espacial que são transmitidas/recebidas por um conjunto de antenas de múltiplos feixes (305) da estação-base (101), e com nenhuma capacidade integrada para criação, detecção ou gerenciamento dos feixes (103);

- realizar, pela estação-base (101), todas as funções de RF necessárias em frequências de onda milimétrica, incluindo formação de feixe e conversão de sinais de banda de base complexos em sinais de RF e vice-versa, de tal maneira que uma associação completamente flexível entre camadas espaciais e feixes seja possível ao permitir que qualquer camada espacial seja transmitida/recebida por qualquer feixe (103) em um nível por usuário; e

- acoplar, pela estação-base (101), os sinais de

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RF ao dito canal sem fio e vice-versa.

2. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por um acesso inicial do pelo menos um CPE (102) à estação-base (101) ser manipulado por um subsistema de processador de banda de base (104, 301) da estação-base (101) ao:

- enviar, pela estação-base (101), sinais de sinalizador através de todos os feixes disponíveis (103);

- mediante a detecção de dos ditos sinais de sinalizador, solicitar, pelo CPE (102), uma conexão para a estação-base (101) através de qualquer um dos feixes disponíveis (103);

- estimar, por um módulo de determinação de feixe (304) na estação-base (101), o feixe 103) no qual a maior parte da energia é detectada em enlace ascendente, em que o

último citado é denominado feixe preferencial, e conectar um grupo de elementos de antena (1002) envolvidos na recepção do dito feixe preferencial para uma entrada de uma camada espacial do dito subsistema de processador de banda de base (104, 301); e

- detectar, pelo subsistema de processador de banda de base (104, 301), uma identificação de usuário, ID de usuário, que corresponde a dados de enlace ascendente recebidos, e associar a ID de usuário ao dito feixe preferencial com o uso de uma tabela (601) que contém uma associação entre CPEs ativos (102) e feixes (103) por toda a vida útil da conexão.

3. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pela dita ID de usuário ser o endereço de Controle de Acesso de Mídia, MAC, do pelo menos um CPE (102).

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4. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 2 ou 3, caracterizado pelo subsistema de processador de banda de base (104, 301) lidar com transmissões de enlace descendente para o pelo menos um CPE (102), em que o último citado está em modo conectado, ao, primeiro, verificar na tabela (601) o feixe preferencial que corresponde à ID de usuário a ser destinado e, então, ao encaminhar um indicador de feixe para um subsistema de comutação de feixe (303) na estação-base (101), o subsistema de comutação de feixe (303), mediante a recepção do dito indicador de feixe, conectar os sinais de camada espacial envolvidos na transmissão de enlace descendente com ao grupo de elementos de antena (1002) que corresponde ao dito feixe preferencial.

5. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 2 ou 3, caracterizado por mais de um CPE (102) estar ativo ao mesmo tempo e, em que o subsistema de processador de banda de base (104, 301) lida com transmissões de enlace descendente para os CPEs ativos (102) em modo conectado ao verificar o feixe preferencial que corresponde a cada CPE ativo (102) e ao encaminhar um indicador de feixe para cada CPE ativo (103) para o subsistema de comutação de feixe (303), o último citado, mediante a recepção dos indicadores de feixe conectar os sinais de camada espacial correspondentes envolvidos na transmissão de enlace descendente ao grupo de elementos de antena (1002) que corresponde a cada feixe preferencial.

6. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 ou 2, caracterizado pelo subsistema de processador de banda de base (104, 301) lidar com

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4/9 transmissões de enlace ascendente do pelo menos um CPE (102), em que o último citado está em modo conectado, ao:

- se a estação-base (101) compreender um programador de recurso de rádio responsável por alocar recursos de rádio para o CPE (102), fornecer, pelo dito subsistema de processador de banda de base (104, 301), pelo menos um indicador de feixe a um subsistema de comutação de feixe (303) na estação-base (101) a fim de ativar o feixe preferencial (103) para recepção de enlace ascendente que corresponde à ID de usuário incluída na tabela (601), incluindo a capacidade de ativar mais de um feixe (103) se a estação-base (101) suportar Múltiplos Usuários-Múltiplas Entradas-Múltiplas Saídas, MU-MIMO, e diversos CPEs (102) localizados em diferentes feixes (103) são transmitidos ao mesmo tempo;

- se a estação-base (101) não compreender um programador de recurso de rádio, detectar, por um módulo de determinação de feixe (304) na estação-base (101), um feixe preferencial para modo conectado de enlace ascendente de acordo com uma localização física do pelo menos um CPE (102), e fornecer um indicador de feixe para o subsistema de comutação de feixe (303) para conectar as saídas dos M grupos de antenas que correspondem ao dito feixe preferencial para modo conectado de enlace ascendente para os M sinais de camada espacial que são entrada para o subsistema de processador de banda de base (104, 301).

7. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelos ditos M sinais de camada espacial serem combinados de modo coerente pelo subsistema de processador de banda de base (104, 301) com Combinação de Razão Máxima, MRC,

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5/9 ou Combinação de Rejeição de Interferência, IRC, para reforçar a detecção no caso de uma transmissão de camada única pelo CPE (102), ou decodificada conjuntamente para realizar demultiplexação espacial das camadas, no caso de uma transmissão de múltiplas camadas pelo CPE (102).

8. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo dito feixe preferencial para modo conectado de enlace ascendente ser detectado ao:

- detectar, por um módulo de detecção de energia (1401) do módulo de determinação de feixe (304), a energia mais forte nas saídas de uma pluralidade de Amplificadores de Ruído Baixo, LNAs, (1402) dos sinais de camada espacial, e atribuir ao dito feixe detectado com energia mais forte ao feixe preferencial para modo conectado de enlace ascendente;

- obter, pelo subsistema de processador de banda de base (104, 301), a ID de usuário após decodificar um pacote de enlace ascendente, e comparar o feixe preferencial armazenado na tabela (601) com o feixe preferencial para modo conectado de enlace ascendente; e

- descartar, pelo subsistema de processador de banda de base (104, 301), o dito pacote de enlace ascendente no caso de uma incompatibilidade entre o feixe preferencial para modo conectado de enlace ascendente e o feixe preferencial armazenado na tabela (601) para essa ID de usuário.

9. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo subsistema de comutação de feixe (303), mediante o recebimento do indicador de feixe ou o subsistema de processador de banda de base (104, 301) ou do módulo de determinação de feixe (304), conectar as saídas dos M grupos

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6/9 de antenas que correspondem ao dito feixe preferencial aos M sinais de camada espacial que são entrada para o subsistema de processador de banda de base (104, 301).

10. SISTEMA PARA ASSOCIAR DINAMICAMENTE CAMADAS ESPACIAIS AOS FEIXES EM UMA REDE DE ACESSO SEM FIO FIXA, FWA, que opera na faixa de frequência de onda milimétrica, em que o dito sistema compreende pelo menos uma estação-base (101) e pelo menos um equipamento nas dependências do cliente, CPE, (102) determinado para transmitir e receber de modo sem fio dados através de um canal sem fio da dita rede de FWA, em que a dita estação-base (101) tem capacidades de formação de feixe que, em seguida, geram múltiplos feixes sem fio (103) destinados a aperfeiçoar a detecção de sinal no CPE (102), sendo o sistema caracterizado pela dita estação-base (101) compreender:

- um subsistema de processador de banda de base (104, 301) adaptado e configurado para realizar todas as funções sem fio em banda de base relacionadas a criar, manter e gerenciar as conexões entre a estação-base (101) e o CPE (102) em nível de base de banda, em que informações são manipuladas na forma de até M sinais de camada espacial que são transmitidos/recebidos por um conjunto de antenas de múltiplos feixes (305) da estação-base (101), e com nenhuma capacidade integrada para criação, detecção ou gerenciamento dos feixes (103);

- um subsistema de interação por radiofrequências,

RF, (105, 302) adaptado e configurado para realizar todas as funções de RF necessárias em frequências de onda milimétrica, incluindo formação de feixe e conversão de sinais de banda de base complexos para sinais de RF e vice-versa, de tal maneira

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7/9 que uma associação completamente flexível entre camadas espaciais e feixes seja possível ao permitir que qualquer camada espacial seja transmitida/recebida por qualquer feixe (103) em um nível por usuário;

- o dito conjunto de antenas de múltiplos feixes (305) adaptado e configurado para acoplar os sinais de RF ao dito canal sem fio e vice-versa, e que compreende uma coleção de N elementos de antena preparados para transmitir e receber na faixa de frequência de onda milimétrica; e

- um enlace de backhaul de ligação com fio (306) adaptado e configurado para conectar a estação-base (101) com o restante da rede.

11. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pela dita rede de FWA compreender múltiplas células, que são subdivididas em setores, em que cada setor é coberto por pelo menos um dos ditos feixes (103), e em que cada feixe (103) compreende uma determinada largura de feixe em um plano horizontal e/ou vertical.

12. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelos ditos feixes (103) serem estaticamente conduzidos ao longo de orientações diferentes para cobrir todo o setor, usando-se defasadores, linhas de transmissão de microtrilhas, dispositivos mecanicamente conduzidos, ou uma técnica com capacidade de aplicar uma defasagem progressiva aos sinais de RF a serem transmitidos pelos N elementos de antena no dito conjunto de antenas de múltiplos feixes (305).

13. SISTEMA, de acordo com qualquer uma das reivindicações 10 a 12, caracterizado pelo dito conjunto de antenas de múltiplos feixes (305) compreender ainda uma coleção de B subconjuntos (1001) adaptados e configurados

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8/9 para conduzir os sinais de RF ao longo dos ditos feixes (103), em que cada subconjunto (1001) tem M grupos de (N/B)/M elementos de antena (1002) adaptados e configurados para tratar da transmissão e/ou recepção dos M sinais de camada espacial.

14. SISTEMA, de acordo com qualquer uma das reivindicações 10 a 13, caracterizado pelo dito sistema de interação por RF (105, 302) compreender os seguintes elementos:

- um subsistema de comutação de feixe (303) para conectar dinamicamente os ditos sinais de camada espacial aos ditos grupos de elementos de antena (1002) em enlace ascendente ou enlace descendente, de tal maneira que apenas os grupos de elementos de antena que correspondem ao feixe (103) em uso para o CPE (102) estejam envolvidos na transmissão/recepção dos sinais para/de tal CPE (102);

- um módulo de determinação de feixe (304) para detectar sinais de enlace ascendente do CPE (102) e para selecionar qual dos grupos de elementos de antena (1002) que corresponde aos feixes disponíveis (103) devem ser conectados ao dito subsistema de processador de banda de base (104, 301) para recepção de enlace ascendente.

15. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo dito subsistema de comutação de feixe (303) compreender M comutadores de RF adaptados e configurados para rotear os sinais de camada espacial em direção a qualquer um dos feixes disponíveis (103) em direção de enlace descendente, em que cada comutador de RF tem uma porta de entrada que corresponde a um sinal de camada espacial e B saídas possíveis, com uma entrada de controle

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9/9 que depende das informações armazenadas na tabela (601) que contém uma associação entre CPEs ativos (102) e feixes preferenciais por toda a vida útil da conexão.