BRPI0315561B1

BRPI0315561B1 - "random access for multiple wireless access communication systems".

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Publication number: BRPI0315561B1
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Publication date: 2017-09-05

Description

"ACESSO ALEATÓRIO PARA SISTEMAS DE COMUNICAÇÃO DE ACESSO MÚLTIPLO SEM FIO" 0 presente pedido reivindica o beneficio do Pedido Provisório norte-americano, n° de série 60/421.309, intitulado "MIMO WLM System", depositado em 25 de outubro de 2002, cedido ao cessionário do presente pedido, e aqui incorporado como referência em sua totalidade, para todos os fins. 0 presente pedido reivindica o beneficio do Pedido Provisório norte-americano, n° de série 60/432.440, intitulado "Random Access For Wireless Multiple-Access Communication Systems", depositado em 10 de dezembro de 2002, cedido ao cessionário do presente pedido, e aqui incorporado como referência em sua totalidade, para todos os fins.

FUNDAMENTOS A presente invenção refere-se geralmente a comunicação de dados e, mais especificamente, a técnicas para facilitar o acesso aleatório em sistemas de comunicação de acesso múltiplo sem fio.

FUNDAMENTOS

Sistemas de comunicação sem fio são amplamente empregados para prover vários tipos de comunicação, tal como de voz, dados em pacote, e assim por diante. Estes sistemas podem ser sistemas de acesso múltiplo, capazes de suportar comunicação com múltiplos terminais de usuário, compartilhando os recursos do sistema disponíveis. Exemplos de tais sistemas de acesso múltiplo incluem sistemas de acesso múltiplo por divisão de código (CDMA), sistemas de acesso múltiplo por divisão de tempo (TDMA), e sistemas de acesso múltiplo por divisão de freqüência (FDMA).

Em um sistema de comunicação de acesso múltiplo, uma variedade de terminais de usuário pode desejar ganhar acesso ao sistema em tempos aleatórios. Estes terminais de usuário podem ter sido registrados junto ao sistema ou não, podendo ter uma temporização que é distorcida em relação à temporização de sistema, e podem conhecer os retardos de propagação ou não aos seus pontos de acesso. Por conseguinte, as transmissões a partir de terminais de usuário que tentam ganhar acesso ao sistema podem ocorrer em tempos aleatórios, e podem estar adequadamente alinhadas no tempo ou não em um ponto de acesso de recepção. 0 ponto de acesso necessita fazer a detecção para que estas transmissões possam identificar os terminais específicos de usuários que desejassem obter acesso ao sistema. Vários desafios são encontrados no projeto de um esquema de acesso aleatório para um sistema de acesso múltiplo sem fio. Por exemplo, o esquema de acesso aleatório deveria permitir que os terminais de usuário rapidamente ganhem acesso ao sistema com o menos tentativas de acesso possível. Além disso, o esquema de acesso aleatório deveria ser eficiente e consumir menos recursos de sistema possível.

Existe, portanto, uma necessidade na técnica para um esquema de acesso aleatório efetivo e eficiente para sistemas de comunicação de acesso múltiplo sem fio.

SUMÁRIO Técnicas são aqui providas para facilitar o acesso aleatório em sistemas de comunicação de acesso múltiplo sem fio. Em uma modalidade, um canal de acesso aleatório (RACH) é definido como compreendendo um canal de acesso aleatório "rápido" (F-RACH) e um canal de acesso aleatório "lento" (S-RACH). F-RACH e S-RACH são designados para suportar, eficientemente, terminais de usuário em diferentes estados de operação, e empregar diferentes projetos. 0 F-RACH é eficiente e pode ser usado para acesso rápido ao sistema, e o S-RACH é mais robusto e pode suportar terminais de usuário em vários estados de operação e condições. 0 F-RACH pode ser usado por terminais de usuário que se registraram junto ao sistema e podem compensar os seus retardos de ida e volta (RTDs), avançando adequadamente sua temporização de transmissão. 0 S-RACH pode ser usado por terminais de usuário que podem ter sido registrados junto ao sistema ou não, e pode ser capaz de compensar seus RTDs ou não. Os terminais de usuário podem usar o F-RACH ou S-RACH, ou ambos, para ganhar acesso ao sistema. Várias modalidades e aspectos da invenção são descritos em detalhes adicionais abaixo.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

As características, natureza e vantagens da presente invenção ficarão mais aparentes a partir da descrição detalhada abaixo, quando consideradas em conjunto com os desenhos, nos quais caracteres de referência identificam, correspondentemente, em todo o relatório, e onde: A Figura 1 mostra um sistema de comunicação de acesso múltiplo sem fio; A Figura 2 mostra uma estrutura de quadro (frame) duplexado por divisão de tempo (TDD);

As figuras 3A e 3B mostram estruturas de partição (slot) para o F-RACH e o S-RACH, respectivamente; A figura 4 mostra um processo total para acessar o sistema usando o F-RACH e/ou S-RACH;

As figuras 5 e 6 mostram processos para acessar o sistema usando o F-RACH e o S-RACH respectivamente;

As figuras 7A e 7B mostram transmissões exemplares nos S-RACH e F-RACH, respectivamente; A figura 8 mostra um ponto de acesso e dois terminais de usuário; A figura 9 mostra um diagrama de blocos de um processador de dados TX em um terminal;

As figuras 10A e 10B mostram diagramas de bloco das unidades de processamento dentro do processador de dados TX; A figura 11 mostra um diagrama de blocos de um processador espacial TX dentro do terminal; A figura 12A mostra um diagrama de blocos de um modulador OFDM, e A figura 12B mostra um símbolo OFDM.

DESCRIÇÃO DETALHADA A expressão "exemplar" é aqui usada para significar "servindo como um exemplo, instância ou ilustração". Qualquer modalidade ou projeto aqui descrito como "exemplar", não deve necessariamente ser interpretado como preferido ou vantajoso diante de outras modalidades ou projetos. A figura 1 ilustra um sistema de comunicação de acesso múltiplo sem fio 100 que suporta vários usuários. O sistema 100 inclui um número de pontos de acesso (APs) 110 que suportam comunicação para um número de terminais de usuário (UTs) 120. Para maior simplicidade, são mostrados, na Figura 1 apenas dois pontos de acesso 110a e 110b. Um ponto de acesso é geralmente uma estação fixa que é usada para comunicação com os terminais de usuário. Um ponto de acesso pode também ser referido como estação de base ou alguma outra terminologia.

Os terminais de usuário 120 podem estar dispersos em todo o sistema. Cada terminal de usuário pode ser um terminal fixo ou móvel que pode comunicar-se com o ponto de acesso. Um terminal de usuário poderá também ser referido como um terminal de acesso, uma estação móvel, uma estação remota, um equipamento de usuário (UE), um dispositivo sem fio, ou alguma outra terminologia. Cada terminal de usuário pode comunicar-se com um ou possivelmente múltiplos pontos de acesso no downlink e/ou no uplink em qualquer dado momento. 0 downlink, (isto é, o link direto) refere-se à transmissão a partir do ponto de acesso para o terminal de usuário, e o uplink (isto é, o link reverso) refere-se à transmissão a partir do terminal de usuário para o ponto de acesso.

Na figura 1, o ponto de acesso 110a comunica-se com terminais de usuário 120a até 12Of, e ponto de acesso 110b comunica-se com terminais de usuário 12Of até 120k. Um controlador de sistema 130 se acopla aos pontos de acesso 110 e pode ser designado para realizar várias funções, tais como (1) coordenação e controle para os pontos de acesso acoplados no mesmo, (2) roteamento de dados entre estes pontos de acesso, e (3) controle de acesso e comunicação com os terminais de usuário servidos por estes pontos de acesso.

As técnicas de acesso aleatório aqui descritas podem ser usadas para vários sistemas de comunicação de acesso múltiplo sem fio. Por exemplo, estas técnicas podem ser usadas para sistemas que empregam (1) uma ou múltiplas antenas para transmissão de dados e uma ou múltiplas antenas para recepção de dados, (2) várias técnicas de modulação (por exemplo, CDMA, OFDM, e assim por diante), e (3) uma ou múltiplas bandas de freqüência para o downlink e o uplink.

Para maior clareza, as técnicas de acesso aleatório são especificamente descritas abaixo para um sistema de acesso múltiplo sem fio exemplar. Neste sistema, cada ponto de acesso é equipado com múltiplas antenas (por exemplo, quatro) para transmissão e recepção de dados, e cada terminal de usuário pode ser equipado com uma ou múltiplas antenas. 0 sistema adicionalmente emprega a multiplexação ortogonal por divisão de freqüência (OFDM), que divide eficazmente a largura de banda total do sistema em (NF) sub-bandas ortogonais. Em um projeto especifico, a largura da banda do sistema é 20 MHz, NF = 64, às sub-bandas são atribuídos índices de -32 até +31, a duração de cada símbolo transformado é 3,2 ps, o prefixo cíclico é 800 ns, e a duração de cada símbolo OFDM é 4,0 ps. Um período de símbolo OFDM que também é referido como um período de símbolo corresponde à duração de um símbolo OFDM. O sistema também usa uma única banda de freqüência, tanto para o downlink como para o uplink que compartilham esta banda comum utilizando duplexação por divisão de tempo (TDD). Além disso, o sistema emprega vários canais de transporte para facilitar transmissão de dados no downlink e no uplink. A figura 2 ilustra uma estrutura de quadro 200 que pode ser usada para um sistema de acesso múltiplo TDD sem fio. Transmissões ocorrem em unidades de quadros TDD, cada um dos quais cobrindo uma duração de tempo particular (por exemplo, 2 ms) . Cada quadro TDD está dividido em uma fase de downlink e uma fase de uplink. Cada uma das fases de downlink e uplink é adicionalmente dividida em múltiplos segmentos para múltiplos canais de transporte de downlink/uplink.

Na modalidade ilustrada na figura 2, os canais de transporte de downlink incluem um canal de broadcast (BCH), um canal de controle direto (FCCH), e um canal direto (FCH,) que são transmitidos em segmentos 210, 220 e 230, respectivamente. O BCH é usado para enviar (1) um piloto sinalizador que pode ser usado para temporização de sistema e aquisição de freqüência, (2) um piloto MIMO que pode ser usado para estimação de canal, e (3) uma mensagem BCH que porta informação de sistema. 0 FCCH é usado para enviar confirmações para o RACH e atribuições de recursos de downlink e uplink. 0 FCH é usado para enviar pacotes de dados específicos de usuário, mensagens de alerta e de broadcast, e assim por diante, no downlink para os terminais de usuário.

Na modalidade mostrada na figura 2, os canais de transporte de downlink incluem um canal reverso (RCH) e um canal de acesso aleatório (RACH) que são transmitidos em segmentos 240 e 250, respectivamente. O RCH é usado para enviar pacotes de dados no uplink. O RACH é usado pelos terminais de usuário para ganhar acesso ao sistema. A estrutura de quadro e os canais de transporte mostrados na figura 2 são descritos em mais detalhes adicionais no Pedido de Patente Provisório norte-americano acima mencionado, n° de série 60/421.309.

1. ESTRUTURA RACH

Em uma modalidade, o RACH compreende um canal de acesso aleatório "rápido" (F-RACH) e um canal de acesso aleatório "lento" (S-RACH). Os F-RACH e S-RACH são designados para eficientemente suportar os terminais de usuário em diferentes estados de operação e empregar diferentes projetos. O F-RACH pode ser usado por terminais de usuário que foram registrados junto ao sistema e podem compensar seus retardos de ida e volta ((RTDs), avançando adequadamente sua temporização de transmissão conforme abaixo descrito. 0 S-RACH pode ser usado por terminais de usuário que adquiriram a freqüência de sistema (por exemplo, via o piloto sinalizador, enviado pelo BCH), mas podem ou não estar registrados junto ao sistema. Quando transmitindo no S-RACH, os terminais de usuário podem ou não estar compensando seus RTDs. A Tabela 1 resume as necessidades e características do F-RACH e do S-RACH.

Tabela 1 Diferentes projetos são usados para o F-RACH e o S-RACH para facilitar o rápido acesso ao sistema sempre que possível e para minimizar a quantidade de recursos de sistema necessários para implementar o acesso aleatório. Em uma modalidade, o F-RACH usa uma unidade de dados de protocolo (PDU) mais curta, emprega um esquema de codificação mais fraco, e requer PDUs de F-RACH para chegar aproximadamente alinhado no tempo no ponto de acesso. Em uma modalidade, o S-RACH usa uma PDU mais longa, emprega um esquema de codificação mais forte, e não requer que as PDUs de S-RACH cheguem alinhadas no tempo no ponto de acesso. Os projetos das unidades de F-RACH e S-RACH e seus usos são descritos detalhadamente abaixo.

Em um sistema típico de comunicação sem fio, cada terminal de usuário alinha sua temporização àquela do sistema. Isto é normalmente alcançado pela recepção, a partir de um ponto de acesso, de uma transmissão (por exemplo, o piloto sinalizador enviado pelo BCH) que porta ou está embutida com a informação de temporização. 0 terminal de usuário estabelece, então, sua temporização, com base na informação de temporização recebida. Contudo, a temporização de terminal de usuário é distorcida (ou retardada) com relação à temporização do sistema, onde a quantidade de distorção tipicamente corresponde ao retardo de propagação para a transmissão que contém a informação de temporização. Caso, após isto, o terminal de usuário transmita usando sua temporização, então, a transmissão recebida no ponto de acesso será efetivamente retardada por duas vezes o retardo de propagação (isto é, retardo de ida e volta), onde um retardo de propagação é para a diferença ou distorção entre a temporização de terminal de usuário e a temporização de sistema, e o outro retardo de propagação é para a transmissão a partir do terminal de usuário para o ponto de acesso (ver figura 7A). Para que uma transmissão chegue a um instante de tempo específico, com base na temporização de ponto de acesso, o terminal de usuário teria que ajustar a sua temporização de transmissão para compensar um retardo de ida e volta ao ponto de acesso (ver figura 7B).

Conforme aqui usado, uma transmissão compensada por RTD refere-se a uma transmissão que foi enviada de uma maneira tal que chega em um receptor em um instante de tempo designado, com base na temporização do receptor. (Podem existir alguns erros, de maneira que a transmissão pode ser recebida próxima ao, e não exatamente no, instante de tempo designado). Caso o terminal de usuário seja capaz de alinhar a sua temporização de tal maneira com aquela do sistema (por exemplo, a temporização para ambos é obtida com base em tempo GPS), então, uma transmissão compensada por RTD apenas necessita considerar o retardo de propagação a partir do terminal de usuário para ponto de acesso. A figura 2 mostra também uma modalidade de uma estrutura para o RACH. Nesta modalidade, o segmento de RACH 250 é dividido em três segmentos: um segmento 252 para o F-RACH, um segmento 254 para o S-RACH e um segmento de guarda 256. 0 segmento de F-RACH está em primeiro no segmento de RACH porque as transmissões no F-RACH são compensadas por RTD e, portanto, não interferiríam com as transmissões no segmento de RCH precedente. O segmento de S-RACH é próximo do segmento de RACH porque as transmissões no S-RACH podem não ser compensadas por RTD e podem interferir com aquelas no segmento de RCH precedente, caso colocado em primeiro. O segmento de guarda segue o segmento de S-RACH e é usado para evitar que transmissões de S-RACH a partir de interfiram com a transmissão de downlink para o BCH no próximo quadro TDD.

Em uma modalidade, a configuração de ambos os F-RACH e S-RACH pode ser dinamicamente definida pelo sistema para cada quadro TDD. Por exemplo, a localização de partida do segmento de RACH, a duração do segmento de F-RACH, a duração do segmento de S-RACH e o intervalo de guarda podem ser individualmente definidos para cada quadro TDD. A duração dos segmentos de F-RACH e S-RACH pode ser selecionada com base em vários fatores, tais como número de terminais de usuário registrados/não registrados, carga do sistema e assim por diante. Os parâmetros que transportam a modalidade de F-RACH e S-RACH para cada quadro TDD podem ser enviados aos terminais de usuário via a mensagem BCH que é transmitida no mesmo quadro TDD. A figura 3A mostra a modalidade de uma estrutura de partição 300 que pode ser usada para o F-RACH. 0 segmento de F-RACH é dividido em várias partições de F-RACH. O número de partições de F-RACH especifico disponível em cada quadro TDD é um parâmetro configurável que é transportado pela mensagem BCH enviada no mesmo quadro TDD. Segundo uma modalidade, cada partição de F-RACH possui uma duração fixa que é definida como sendo igual a, por exemplo, um período de símbolo OFDM.

Em uma modalidade, uma PDU de F-RACH pode ser enviada em cada partição de F-RACH. A PDU de F-RACH compreende uma porção de referência que é multiplexada com uma mensagem de F-RACH. A porção de referência de F-RACH inclui um conjunto de símbolos piloto que é transmitido em um conjunto de sub-bandas, e a mensagem de F-RACH compreende ■ um grupo de símbolos de dados que são transmitidos em outro conjunto de sub-bandas. Os símbolos piloto podem ser usados para estimação de canal e demodulação de dados. A multiplexação de sub-banda, processamento para a PDU de F-RACH, e operação do F-RACH para o acesso ao sistema são descritos com mais detalhes abaixo. A Tabela 2 lista os campos para o formato de uma mensagem de F-RACH exemplar.

Tabela 2 - Mensagem de F-RACH O campo ID de controle de acesso ao meio (MAC) contém o ID MAC que identifica o terminal de usuário específico que está enviando a mensagem de F-RACH. Cada terminal de usuário se registra junto ao sistema no início da sessão de comunicação e é atribuído um ID MAC exclusivo. Este ID MAC é subseqüentemente usado para identificar o terminal de usuário durante a sessão. Os bits de cauda incluem um grupo de zeros usado para restabelecer um encodificador convolucional para um estado conhecido no fim da mensagem de F-RACH. A figura 3B mostra uma modalidade de uma estrutura de partição 310 que pode ser usada para o S-RACH. 0 segmento de S-RACH também é dividido em várias partições de S-RACH. O número específico de partições de S-RACH disponível para uso em cada quadro TDD é um parâmetro configurável que é transportado na mensagem BCH transmitida no mesmo quadro TDD. Segundo uma modalidade, cada partição de S-RÂCH possui uma duração fixa que é definida como sendo igual, por exemplo, a quatro períodos de símbolos OFDM.

Em uma modalidade, a PDU de S-RACH pode ser enviada em cada partição de S-RACH. A PDU de S-RACH compreende uma porção de referência seguida de uma mensagem de S-RACH. Em uma modalidade específica, o segmento de referência inclui dois símbolos OFDM piloto que são usados para facilitar a aquisição e detecção da transmissão de S-RACH, bem como para auxiliar na demodulação coerente da porção da mensagem de S-RACH. Os símbolos OFDM piloto podem ser gerados conforme abaixo descrito. A Tabela 3 lista os campos para um formato de mensagem de S-RACH exemplar.

Tabela 3 - Mensagem de S-RACH

Para modalidade mostrada na Tabela 3, a mensagem de S-RACH inclui três campos. Os campos ID MAC e de Bits de Cauda são acima descritos. 0 S-RACH pode ser usado por terminais de usuário não registrados para acesso ao sistema. Para o primeiro acesso ao sistema por um terminal de usuário não registrado, um ID MAC único ainda não foi atribuído ao terminal de usuário. Nesta hipótese, um ID MAC de registro, que é reservado para fins de registro, pode ser usado pelo terminal de usuário não registrado até que seja atribuído um ID MAC único. 0 ID MAC de registro é um valor específico, (por exemplo, 0x0001). O campo de verificação por redundância cíclica (CRC) contém um valor CRC para a mensagem de S-RACH. Este valor CRC poderá ser usado pelo ponto de acesso para determinar se a mensagem de S-RACH recebida está corretamente decodificada ou está em erro. O valor CRC é, então, usado para minimizar a probabilidade de detecção incorreta da mensagem de S-RACH.

As Tabelas 2 e 3 mostram modalidades específicas dos formatos para as mensagens de F-RACH e S-RACH. Outros formatos com menor número de campos, campos adicionais, e/ou campos diferentes podem também ser definidos para estas mensagens e isto está dentro do escopo da invenção. Por exemplo, a mensagem de S-RACH pode ser definida para incluir um campo de ID de partição que porta o índice de partição de S-RACH específica, na qual foi enviada a PDÜ de S-RACH. Como outro exemplo, a mensagem de F-RACH pode ser definida para incluir um campo CRC.

As figuras 3A e 3B mostram estruturas específicas para o F-RACH e o S-RACH. Outras estruturas podem também ser definidas para o F-RACH e o S-RACH, e isto está dentro do escopo da invenção. Por exemplo, o F-RACH e/ou S-RACH podem ser definidos para possuir uma duração de partição configurável que pode ser transportada na mensagem de BCH.

As figuras 3A e 3B também mostram modalidades especificas das PDUs de F-RACH e S-RACH. Outros formatos de PDU também podem ser definidos, e isto também está dentro do escopo da invenção. Por exemplo, também pode ser usada a multiplexação de sub-banda para a PDU de S-RACH. Além disso, os segmentos de cada PDU podem ser definidos com tamanhos que são diferentes daqueles que foram acima descritos. Por exemplo, a porção de referência da PDU de S-RACH pode ser definida para incluir apenas um símbolo OFDM piloto. 0 uso de F-RACH e S-RACH para acesso aleatório pode prover vários benefícios. Primeiramente, é alcançada melhor eficácia pela separação de terminais de usuário em dois grupos. Terminais de usuário que podem atender as exigências de temporização e de SNR recebida, podem usar o F-RACH mais eficiente para o acesso aleatório, e todos os demais terminais de usuário podem ser suportados pelo S-RACH. 0 F-RACH pode ser operado como canal Aloha particionado, do qual sabe-se que é aproximadamente duas vezes mais eficiente do que um canal Aloha não particionado. Terminais de usuário que não podem compensar seus RTDs seriam restritos ao S-RACH e não interferiríam com terminais de usuário no F-RACH.

Em segundo lugar, diferentes limites de detecção podem ser usados para o F-RACH e o S-RACH. Esta flexibilidade permite que o sistema alcance objetivos diferentes. Por exemplo, o limite de detecção para o F-RACH pode ser estabelecido em nível mais alto do que o limite de detecção para o S-RACH. Isto permitiría, então, que o sistema favoreça terminais de usuário que são mais eficientes (isto é, com SNRs mais altas recebidas) para acessar o sistema via o F-RACH, o que pode prover uma capacidade de transmissão total mais elevada do sistema. 0 limite de detecção para o S-RACH pode ser estabelecido em nível mais baixo, para permitir que todos os terminais de usuário (com uma SNR recebida mínima particular) acessem o sistema.

Em terceiro lugar, diferentes projetos e PDUs podem ser usados para o F-RACH e S-RACH. Para as modalidades específicas acima descritas, a PDU de F-RACH compreende um símbolo OFDM e a PDU de S-RACH compreende quatro símbolos OFDM. Os diferentes tamanhos de PDU são devido a diferentes dados que estão sendo enviados pelos usuários do F-RACH e pelos usuários do S-RACH e também são devidos a diferentes esquemas de codificação e de SNRs recebidas necessárias para o F-RACH e o S-RACH. De maneira geral, o F-RACH seria, então, aproximadamente oito vezes mais eficiente do que o S-RACH, onde um fator de quatro origina-se do menor tamanho da PDU e um fator de dois origina-se da natureza particionada do F-RACH. Assim sendo, para a mesma duração do segmento, o F-RACH pode suportar oito vezes o número de terminais de usuário que podem ser suportados pelo S-RACH. Visto sob outra perspectiva, o mesmo número de terminais de usuário pode ser suportado por um segmento de F-RACH que representa 1/8 a duração do segmento de S-RACH.

2. PROCEDIMENTOS DE ACESSO ALEATÓRIO

Os terminais de usuário podem usar o F-RACH ou S-RACH, ou ambos, para ganhar acesso ao sistema. Inicialmente, os terminais de usuário que não se registraram junto ao sistema (isto é, àqueles que não atribuíram IDs MAC exclusivos) usam o S-RACH para acessar o sistema. Uma vez registrados, os terminais de usuário podem usar o F-RACH e/ou S-RACH para acesso ao sistema.

Como são usados diferentes projetos para o F-RACH e o S-RACH, a detecção bem sucedida de uma transmissão no F-RACH requer uma SNR mais alta recebida do que aquela exigida para uma transmissão no S-RACH. Por esta razão, um terminal de usuário que não pode transmitir a um nível de potência suficiente para alcançar a SNR recebida exigida para o F-RACH, pode falhar com o uso do S-RACH. Além disso, caso um terminal de usuário falhe em acessar o sistema, após um número específico de tentativas consecutivas no F-RACH, então, poderá também iniciar para o S-RACH. A figura 4 mostra um diagrama de fluxo de uma modalidade de um processo 400 realizado por um terminal de usuário para acessar o sistema usando o F-RACH e/ou o S-RACH. Inicialmente, é feita uma determinação se o terminal de usuário está ou não registrado junto ao sistema (etapa 412) . Caso a resposta seja não, então, o S-RACH é usado para acesso ao sistema e o processo prossegue para a etapa 430. Do contrário, uma determinação é feita em seguida se a SNR recebida para o terminal de usuário é, ou não, maior ou igual à SNR recebida exigida para o F-RACH (isto é, o limite do F-RACH) (etapa 414) . A etapa 414 pode ser pulada se a SNR recebida para o terminal de usuário não for conhecida. Caso a resposta para a etapa 414 seja não, então o processo prossegue para a etapa 430.

Caso o terminal de usuário seja registrado e o limite SNR do F-RACH seja cumprido, então é realizado um procedimento de acesso ao F-RACH para tentar acessar o sistema (etapa 420). Depois de completar o procedimento de acesso ao F-RACH (uma modalidade da qual está descrita abaixo na figura 5), é verificado se o acesso foi bem-sucedido ou não (etapa 422). Caso a resposta seja sim, então o sucesso do acesso é declarado (etapa 424) e o processo termina. Do contrário, o processo prossegue para a etapa 430, para tentar o acesso via o S-RACH.

Caso terminal não esteja registrado, não puder alcançar o limite SNR do F-RACH ou se não tiver êxito em ganhar acesso via o F-RACH, então faz-se um procedimento de acesso ao S-RACH para tentar acessar o sistema (etapa 430). Depois de completado o procedimento de acesso ao S-RACH (uma modalidade do qual está descrita abaixo na figura 6), é feita uma determinação se o acesso foi bem-sucedido ou não (etapa 432). Caso a resposta seja sim, então é declarado sucesso de acesso (etapa 424). Do contrário, é declarada a falha do acesso (etapa 434) . De qualquer maneira, o processo, então, termina.

Para fins de simplicidade, a modalidade mostrada na figura 4 pressupõe que o terminal de usuário tenha informação de RTD atualizada, caso esteja registrada junto ao sistema. Esta pressuposição é geralmente verdadeira caso o terminal de usuário seja estacionário (isto é, em uma localização fixa) ou caso o canal sem fio não se modifique de modo apreciável. Para um terminal de um usuário móvel, o RTD pode mudar, acentuadamente, entre acessos de sistema ou até mesmo de uma tentativa de acesso para outra. Assim sendo, o processo 400 poderá ser modificado para incluir uma etapa para determinar se o terminal de usuário possui informação de RTD atualizada ou não. Esta determinação poderá ser feita com base, por exemplo, no tempo decorrido desde o último acesso ao sistema, o comportamento do canal observado durante o último acesso do sistema, e assim por diante.

De uma maneira geral, múltiplos tipos de canais de acesso aleatórios são disponíveis, e um canal de acesso aleatório é selecionado para ser usado inicialmente com base no estado de operação do terminal de usuário. 0 estágio operacional poderá ser definido, por exemplo, pelo estado do registro do terminal de usuário, pela SNR recebida, pela informação de RTD atualizada, e assim por diante. 0 terminal de usuário pode usar múltiplos canais de acesso aleatório, sendo um canal de cada vez para o acesso _ ao sistema.

A. PROCEDIMENTO DE F-RACH

Em uma modalidade, o F-RACH usa um esquema de acesso aleatório Aloha particionado, pelo qual os terminais de usuário transmitem em partições de F-RACH aleatoriamente selecionadas, para tentarem ganhar acesso ao sistema. Pressupõe-se que os terminais de usuário possuem informação de RTD atualizada quando estão transmitindo no F-RACH. Como resultado, pressupõe-se que as PDUs de F-RACH estejam alinhadas no tempo com as fronteiras de partição de F-RACH no ponto de acesso. Isto pode simplificar bastante o processo de detecção e reduzir o tempo de acesso para terminais de usuário que podem atender às exigências para uso do F-RACH.

Um terminal de usuário pode enviar múltiplas transmissões no F-RACH até que seja ganho o acesso ou que tenha sido excedido o número máximo permitido de tentativas de acesso. Vários parâmetros podem ser modificados para cada transmissão de F-RACH para melhorar a probabilidade de êxito, conforme abaixo descrito. A figura 5 apresenta um diagrama de fluxo de uma modalidade de um processo 420a realizado pelo terminal de usuário para acessar o sistema usando o F-RACH. O processo 420a é uma modalidade do procedimento de acesso ao F-RACH realizado na etapa 420 na figura 4.

Antes da primeira transmissão no F-RACH, o terminal de usuário inicializa vários parâmetros usados para transmissões no F-RACH (etapa 512). Tais parâmetros podem incluir, por exemplo, o número de tentativas de acesso, a potência de transmissão inicial, e assim por diante. Um contador poderá ser mantido para contar o número de tentativas de acesso, e este contador pode ser inicializado com a tentativa do primeiro acesso. A potência de transmissão inicial é estabelecida tal que se pode esperar que a SNR necessária para o F-RACH seja alcançada no ponto de acesso. A potência de transmissão inicial poderá ser estimada, com base na intensidade do sinal recebido ou SNR para o ponto de acesso, conforme medida no terminal de usuário. 0 processo depois entra em um loop 520.

Para cada transmissão no F-RACH, o terminal de usuário processa o BCH para obter os parâmetros persistentes ao sistema para o quadro atual TDD (etapa 522). Conforme acima descrito, o número de partições de F-RACH disponível em cada quadro TDD e o início do segmento de F-RACH são parâmetros configuráveis que podem mudar de quadro para quadro. Os parâmetros de F-RACH para o quadro atual TDD são obtidos da mensagem BCH que é enviada no mesmo quadro. Depois, o terminal de usuário aleatoriamente seleciona uma das partições de F-RACH disponíveis para transmitir uma PDU de F-RACH até o ponto de acesso (etapa 524). O terminal de usuário, então, transmite a PDU de F-RACH compensada por o RTD, de tal maneira que a PDU chega aproximadamente alinhada no tempo no início da partição de F-RACH selecionada no ponto de acesso (etapa 526). O ponto de acesso recebe e processa a PDU de F-RACH, recupera a mensagem de F-RACH encapsulada, e determina o ID MAC incluído na mensagem recuperada. Para a modalidade mostrada na Tabela 2, a mensagem de F-RACH não inclui um valor CRC, de maneira que o ponto de acesso não é capaz de determinar se a mensagem foi decodificada corretamente ou em erro. Contudo, visto que apenas terminais de usuário registrados utilizam o F-RACH para acesso ao sistema, e como a cada terminal de usuário registrado é atribuído um ID MAC exclusivo, o ponto de acesso pode verificar o ID MAC recebido com os IDs MAC atribuídos. Caso o ID MAC recebido seja um dos IDs MAC atribuídos, então o ponto de acesso confirma a recepção da PDU de F-RACH recebida. Esta confirmação pode ser enviada de várias maneiras, conforme abaixo descrito.

Depois de transmitir a PDU de F-RACH, o terminal de usuário determina se uma confirmação foi recebida para a PDU transmitida ou não (etapa 528) . Caso a resposta seja sim, então o terminal de usuário transita para um estado Ativo (etapa 530) e o processo termina. Do contrário, caso uma confirmação não seja recebida para a PDU de F-RACH transmitida dentro de um número específico de quadros TDD, então o terminal de usuário pressupõe que o ponto de acesso não recebeu a PDU de F-RACH e recomeça o procedimento de acesso ao F-RACH.

Para cada tentativa subseqüente de acesso, o terminal de usuário primeiramente atualiza os parâmetros de transmissão de F-RACH (etapa 534). A atualização poderá implicar em (1) aumentar o contador em um para cada tentativa subseqüente de acesso e (2) ajustar a potência de transmissão (por exemplo, aumentando-a por uma quantidade particular). Depois, é feita uma determinação, caso o número máximo permitido de tentativas de acesso ao F-RACH tenha sido excedido ou não, com base no valor atualizado do contador (etapa 536) . Caso a resposta seja sim, então o terminal de usuário permanece em estado de Acesso (etapa 538), e o processo termina.

Caso o número máximo permitido de tentativas de acesso não tenha sido excedido, então o terminal de usuário determina a quantidade de tempo a esperar antes de transmitir a PDU de F-RACH para a próxima tentativa de acesso. Para determinar este tempo de espera, o terminal de usuário primeiramente determina a quantidade de tempo máxima a esperar até a próxima tentativa de acesso, que também é referida como a janela de contenção (CW). Em uma modalidade, a janela de contenção (que é dada em unidades de quadros TDD) aumenta de modo exponencial para cada tentativa de acesso (isto é, CW = 2tentatlva-de-acess0) . A janela de contenção poderá também ser determinada com base em alguma outra função (por exemplo, função linear) do número de tentativas de acesso. A quantidade do tempo de espera para a próxima tentativa de acesso é depois selecionada aleatoriamente entre zero e CW. 0 terminal de usuário esperaria esta quantidade de tempo antes de transmitir a PDU de F-RACH para a próxima tentativa de acesso (etapa 540) .

Depois de esperar o tempo de espera aleatoriamente selecionado, o terminal de usuário novamente determina os parâmetros de F-RACH para o quadro TDD atual, processando a mensagem BCH (etapa 522), selecionando aleatoriamente uma partição de F-RACH para transmissão (etapa 524) e transmitindo a PDU de F-RACH na partição de F-RACH aleatoriamente selecionada (etapa 526). O procedimento de acesso ao F-RACH continua até que (1) o terminal de usuário receba uma confirmação do ponto de acesso ou (2) o número máximo de tentativas de acesso permitidas seja excedido. Para cada tentativa de acesso subseqüente, a quantidade de tempo a esperar antes de transmitir a PDU de F-RACH, a partição de F-RACH específica a ser usada para a transmissão de F-RACH, e a potência de transmissão para a PDU de F-RACH podem ser selecionadas conforme acima descrito.

B. PROCEDIMENTO DE S-RACH

Em uma modalidade,, o S-RACH utiliza um esquema de acesso aleatório Aloha, de acordo com o qual terminais de usuário transmitem em partições de S-RACH aleatoriamente selecionadas, para tentar ganhar acesso ao sistema. Muito embora os terminais de usuário tentem transmitir em partições de S-RACH específicas, a temporização de transmissão para as transmissões no S-RACH não é presumida como sendo compensada por RTD. Em conseqüência, quando os terminais de usuário não possuem boas estimativas de seus RTDs, o comportamento do S-RACH é semelhante àquele de um canal Aloha sem partição. A figura 6 mostra um diagrama de fluxo para a modalidade de um processo 430a realizado pelo terminal de usuário para acessar o sistema usando o S-RACH. O processo 430a é uma modalidade do procedimento de acesso ao S-RACH, realizado na etapa 430 na figura 4.

Antes da primeira transmissão no S-RACH, o terminal de usuário inicializa vários parâmetros usados para transmissões no S-RACH (por exemplo, o número de tentativas de acesso, a potência de transmissão inicial, e assim por diante) (etapa 612). O processo, então entra em um loop 620.

Para cada transmissão no S-RACH, o terminal de usuário processa o BCH para obter parâmetros pertinentes para o S-RACH para o quadro TDD atual, como o número de partições de S-RACH disponível e o início do segmento de S-RACH (etapa 622). O terminal de usuário seleciona, aleatoriamente, uma das partições de S-RACH disponíveis para transmitir uma PDU de S-RACH (etapa 624). A PDU de S-RACH inclui uma mensagem de S-RACH com os campos mostrados na Tabela 3. A mensagem de RACH inclui ou o ID MAC atribuído, caso o terminal de usuário esteja registrado junto ao sistema, ou o ID MAC de registro. 0 terminal de usuário depois transmite a PDÜ de S-RACH até o ponto de acesso na partição de S-RACH selecionada (etapa 626). Caso o terminal de usuário conheça o RTD, então ele pode ajustar sua temporização de transmissão correspondentemente, considerando o RTD. 0 ponto de acesso recebe e processa a PDU de S-RACH, recupera a mensagem de S-RACH, e verifica a mensagem recuperada usando o valor CRC incluído na mensagem. 0 ponto de acesso descarta a mensagem de S-RACH, caso a CRC falhe. Caso a CRC passe, então o ponto de acesso obtém o ID MAC incluído na mensagem recuperada e confirma a recepção da PDU de S-RACH.

Depois de transmitir a PDU de S-RACH, o terminal de usuário determina se uma confirmação foi recebida para a PDU transmitida ou não (etapa 628). Caso a resposta seja sim, então o terminal de usuário transita para o estado Ativo (etapa 630), e o processo termina. Do contrário, o terminal de usuário pressupõe que o ponto de acesso não recebeu a PDU de S-RACH e recomeça o procedimento de acesso ao S-RACH.

Para cada tentativa subsegüente de acesso, o terminal de usuário primeiramente atualiza os parâmetros de transmissão de S-RACH (por exemplo, aumenta o contador, ajusta a potência de transmissão, e assim por diante) (etapa 634). Depois, é feita uma determinação, caso o número máximo permitido de tentativas de acesso ao S-RACH seja excedido (etapa 636). Caso a resposta seja sim, então o terminal de usuário permanece no estado de Acesso (etapa 638), e o processo termina. Do contrário, o terminal de usuário determina a quantidade de tempo para esperar antes de transmitir a PDU de S-RACH para a próxima tentativa de acesso. 0 tempo de espera poderá ser determinado conforme descrito acima para a figura 5. 0 terminal de usuário esperaria este periodo de tempo (etapa 640). Depois de esperar o tempo de espera aleatoriamente escolhido, o terminal de usuário novamente determina os parâmetros de S-RACH para o quadro TDD atual, processando a mensagem BCH (etapa 622), selecionando aleatoriamente uma partição de S-RACH para transmissão (etapa 624), e transmite a PDU de S-RACH na partição de S-RACH aleatoriamente escolhida (etapa 626) . O procedimento de acesso de S-RACH acima descrito continua ou até (1) o terminal de usuário receber uma confirmação do ponto de acesso ou (2) tiver sido excedido o número máximo de tentativas permitidas de acesso.

C. CONFIRMAÇÃO DE RACH

Segundo uma modalidade, para confirmar uma PDU de F/S-RACH recebida corretamente, o ponto de acesso estabelece um bit de confirmação de F-RACH na mensagem BCH e transmite uma confirmação de RACH no FCCH. Bits de confirmação de F-RACH e S-RACH separados podem ser usados respectivamente para F-RACH e S-RACH. Poderá haver uma demora entre o estabelecimento do bit de confirmação de F/S-RACH no BCH e o envio de uma confirmação HACH no FCCH, que pode ser usado para considerar a programação de retardos, e assim por diante. 0 bit de confirmação de F/S-RACH previne o terminal de usuário de tentar novamente e permite que terminais de usuário sem sucesso tentem novamente rapidamente.

Depois que o terminal de usuário envia a PDU de F-RACH, ele monitora o BCH e FCCH para determinar se a sua PDU foi recebida pelo ponto de acesso ou não. O terminal de usuário monitora o BCH para determinar se o bit de confirmação de F/S-RACH correspondente está estabelecido. Caso o bit esteja estabelecido, o que indica que uma confirmação para este/ou algum outro terminal de usuário pode ser enviada no FCCH, então o terminal de usuário adicionalmente processa o FCCH para confirmação do RACH. De outra forma, caso este bit não tenha sido estabelecido, então o terminal de usuário continua a monitorar o BCH ou reinicia o seu procedimento de acesso. 0 FCCH é usado para portar confirmações para tentativas de acesso com êxito. Cada confirmação de RACH contém a ID MAC associada ao terminal de usuário para o qual a confirmação é enviada. Uma rápida confirmação poderá ser usada para informar ao terminal de usuário que sua solicitação de acesso foi recebida, mas não é associado com uma atribuição de recursos FCH/RCH. Uma confirmação com base em atribuição é associada com uma atribuição FCH/RCH. Caso o terminal de usuário receba uma confirmação rápida no FCCH, ele passa a transitar para um estado de Repouso. Caso o terminal de usuário receba uma confirmação com base em atribuição, ele obtém a informação de programação enviada juntamente com a confirmação e começa a usar o FCH/RCH conforme atribuído pelo sistema.

Caso um terminal de usuário esteja realizando um registro, ele então usa o ID MAC de registro. Para um terminal de usuário não registrado, a confirmação de RACH pode dirigir o terminal de usuário para iniciar um procedimento de registro com o sistema. Via o procedimento de registro, a identidade singular do terminal de usuário é verificada, com base em, por exemplo, um número de série eletrônico (ESN) que é exclusivo para cada terminal de usuário no sistema. 0 sistema atribuiría então um ID MAC exclusivo ao terminal de usuário (por exemplo, via uma mensagem de atribuição ID MAC, enviada no FCH).

Para o S-RACH, todos os terminais de usuário não registrados usam o mesmo ID MAC de registro para acessar o sistema. Assim sendo, é possível que múltiplos terminais de usuário não registrados possam transmitir de modo coincidente a mesma partição de S-RACH. Neste caso, se o ponto de acesso for capaz de detectar uma transmissão nesta partição de S-RACH, então o sistema inicia (sem saber) o processo de registro simultaneamente com múltiplos terminais de usuário. Via o processo de registro (por exemplo, pelo uso de CRC e ESNs exclusivos para estes terminais de usuário), o sistema é capaz de resolver a colisão. Como um possível resultado, o sistema pode não ser capaz de receber corretamente as transmissões de quaisquer desses terminais de usuário porque interferem reciprocamente, caso em que os terminais de usuário podem reiniciar o procedimento de acesso. Alternativamente, o sistema pode ser capaz de receber corretamente a transmissão do terminal de usuário mais forte, caso em que o(s) terminal(is) de usuário mais fraco(s) podem reiniciar o procedimento de acesso.

D. DETERMINAÇÃO DE RTD A transmissão de um terminal não registrado pode não ser compensada por RTD e pode chegar ao ponto de acesso não alinhado em relação a uma fronteira de partição de S-RACH. Como parte do procedimento de acesso/registro, o RTD está determinado e provê para o terminal de usuário para uso para transmissões subseqüentes de uplink. 0 RTD pode ser determinado de várias maneiras, algumas das quais descritas abaixo.

Em um primeiro esquema, a duração da partição de S-RACH é definida como sendo maior do que o RTD mais longo esperado para todos os terminais de usuário no sistema. Para este esquema, cada PDU de S-RACH transmitida será recebida começando na mesma partição de S-RACH para a qual a transmissão estava destinada. Não havería, então, ambigüidade sobre qual partição de S-RACH foi usada para transmitir a PDU de S-RACH.

Em um segundo esquema, o RTD é determinado parcialmente pelos procedimentos de acesso e de registro. Para este esquema, a duração de partição do S-RACH pode ser definida como sendo menos do que o RTD mais longo esperado. Uma PDU de S-RACH transmitida pode, então, ter recebido zero, uma, ou múltiplas partições de S-RACH mais tarde do que a partição de S-RACH pretendida. 0 RTD pode ser dividido em duas partes: (1) uma primeira parte para um número inteiro de partições de S-RACH (a primeira parte pode ser igual a 0, 1, 2 ou algum outro valor) e (2) uma segunda parte para uma porção fracional de uma partição de S-RACH. 0 ponto de acesso poderá determinar o segmento fracional, com base na PDU de S-RACH recebida. Durante o registro, a temporização da transmissão do terminal de usuário pode ser ajustada para compensar a porção fracional, de maneira que a transmissão a partir do terminal de usuário chega alinhada em uma fronteira de partição de S-RACH. A primeira parte pode, então, ser determinada durante o procedimento de registro sendo reportada ao terminal de usuário.

Em um terceiro esquema, a mensagem de S-RACH é definida para incluir um campo de ID de partição. Este campo porta o índice de partição de S-RACH específica, na qual a PDU de S-RACH foi transmitida. O ponto de acesso seria, então, capaz de determinar o RTD para o terminal de usuário, com base no índice de partição incluído no campo ID de partição. O campo ID de partição poderá ser implementado de várias maneiras. Em uma primeira implementação, a duração da mensagem de S-RACH é aumentada (por exemplo, de 2 para 3 símbolos OFDM), sendo mantida a mesma taxa de código. Em uma segunda implementação, a duração da mensagem de S-RACH é mantida, porém a taxa de código é aumentada (por exemplo, da taxa 1/4 para a taxa 1/2), que permitiría maior número de bits de informação. Em uma terceira implementação, a duração da PDU de S-RACH é mantida (por exemplo, em 4 símbolos OFDM), mas a porção da mensagem de S-RACH é estendida (por exemplo, de 2 a 3 símbolos OFDM) e a porção de referência é encurtada (por exemplo, de 2 para 1 símbolo OFDM). 0 encurtamento da porção de referência da PDU de S-RACH diminui a qualidade de sinal recebido para a referência, que aumentaria então a chance de não ser detectada uma transmissão de S-RACH (isto é, maior probabilidade de detecção não efetuada). Neste caso, o limite de detecção (que é usado para indicar se uma transmissão de S-RACH está presente ou não) pode ser diminuído para alcançar a desejada probabilidade de detecção perdida. 0 menor limite de detecção aumenta a probabilidade de declarar uma transmissão de S-RACH recebida, quando nenhuma está presente (isto é, probabilidade mais alta de alarme falso). Contudo, o valor CRC incluído em cada mensagem de S-RACH pode ser usado para alcançar uma probabilidade aceitável de detecção falsa.

Em um quarto esquema, o índice de partição está embutido no valor CRC para a mensagem de S-RACH. Os dados para uma mensagem de S-RACH (por exemplo, o ID MAC para modalidade mostrada na Tabela 3) e o índice de partição podem ser providos para um gerador CRC e usados para gerar um valor CRC. 0 ID MAC e o valor CRC (porém não o índice de partição) são depois transmitidos para a mensagem de S-RACH. No ponto de acesso, a mensagem de S-RACH recebida (por exemplo, o ID MAC recebido) e um índice de partição esperado, são usados para gerar um valor CRC para mensagem recebida. 0 valor CRC gerado é depois comparado com o valor CRC na mensagem de S-RACH recebida. Caso a CRC passe, então o ponto de acesso declara sucesso e prossegue para processar a mensagem. Caso a CRC falhe, então o ponto de acesso declara a falha e ignora a mensagem.

E. TRANSMISSÕES DE F-RACH E S-RACH A figura 7A mostra uma transmissão no S-RACH exemplar. 0 terminal de usuário seleciona uma partição de S-RACH especifica (por exemplo, a partição 3) para uma transmissão de PDU de S-RACH. Contudo, caso a transmissão de S-RACH não seja compensada por RTD, então a PDU de S-RACH transmitida não chega alinhada no tempo no início da partição de S-RACH selecionada com base na temporizaçâo do ponto de acesso. 0 ponto de acesso é capaz de determinar o RTD conforme acima descrito. A Figura 7B mostra uma transmissão no F-RACH exemplar. 0 terminal de usuário seleciona uma partição de F-RACH específica (por exemplo, partição 5) para transmissão de uma PDU de F-RACH. A transmissão de F-RACH é compensada por RTD e a PDU de F-RACH transmitida chega aproximadamente alinhada no tempo no início da partição de F-RACH selecionada no ponto de acesso.

3. SISTEMA

Para simplicidade, na seguinte descrição, o termo "RACH" pode referir-se ao F-RACH ou S-RACH ou RACH, dependendo do contexto em que o termo é usado. A Figura 8 mostra um diagrama de blocos de uma modalidade de um ponto de acesso HOx e dois terminais de usuário 120x e 120y no sistema 100. O terminal de usuário 120x é equipado com uma única antena e o terminal de usuário 120y é equipado com íí„t antenas. Geralmente o ponto de acesso e os terminais de usuário podem cada um estar equipados com qualquer número de antenas transmissoras/receptoras.

No uplink, em cada terminal de usuário, um processador de dados de transmissão (TX) 810 recebe dados de tráfego de uma fonte de dados 808, e sinalização e outros dados (por exemplo, para mensagens de RACH) de um controlador 830. O processador de dados TX 810 formata, codifica, intercala e modula os dados para prover símbolos de modulação. Caso o terminal de usuário esteja equipado com uma única antena, então estes símbolos de modulação correspondem a um fluxo de símbolos de transmissão. Caso o terminal de usuário esteja equipado com múltiplas antenas, então, um processador espacial TX 820 recebe e realiza o processamento espacial nos símbolos de modulação para prover um fluxo de símbolos de transmissão para cada uma das antenas. Cada modulador (MOD) 822 recebe e processa um fluxo de símbolos de transmissão respectivo para prover um sinal modulado no uplink correspondente que depois é transmitido a partir de uma antena associada 824.

No ponto de acesso llOx, Nap antenas 852a até 852ap recebem os sinais modulados de uplink transmitidos a partir dos terminais de usuário, e cada antena provê um sinal recebido para um demodulador respectivo (DEMOD) 854. Cada demodulador 854 realiza processamento complementar àquele realizado no modulador 822 e provê símbolos recebidos, üm processador espacial de recepção (RX) 856 realiza, então, o processamento espacial nos símbolos recebidos a partir de todos os demoduladores 854a até 854ap para prover símbolos recuperados, que são estimativas dos símbolos de modulação transmitidos pelos terminais de usuário. Um processador de dados RX 858 processa adicionalmente (por exemplo, demapeia por símbolos, deintercala e decodifica) os símbolos recuperados para prover dados decodificados (por exemplo, para mensagens de RACH recuperadas) que podem ser providas para um depósito de dados 860 para armazenamento e/ou um controlador 870 para processamento adicional. O processador espacial RX 856 pode também estimar e prover a SNR recebida para cada terminal de usuário que pode ser usada para determinar se F-RACH ou S-RACH deveria ser usado para acesso ao sistema. O processamento para o downlink pode ser o mesmo ou diferente do processamento do uplink. Dados a partir de uma fonte de dados 888, e sinalização (por exemplo, confirmação de RACH) a partir do controlador 870 e/ou programador 880, são processados (por exemplo, codificados, intercalados e modulados) por um processador de dados TX 890 e adicionalmente processados espacialmente por um processador espacial TX 892. Os símbolos de transmissão a partir do processador espacial TX 892 são adicionalmente processados por moduladores 854a até 854ap para gerar Nap sinais modulados de downlink, que são depois transmitidos via antenas 852a até 852ap.

Em cada terminal de usuário 120, os sinais modulados por downlink são recebidos por antena(s) 824, demodulados por demodulador(es) 822, e processados por um processador espacial RX 840 e um processador de dados RX 842 de uma maneira complementar daquela realizada no ponto de acesso. Os dados decodificados para o downlink podem ser providos para um depósito de dados 844 para armazenamento e/ou controlador 830 para processamento adicional.

Controladores 830 e 870 controlam a operação de várias unidades de processamento no terminal de usuário e no ponto de acesso, respectivamente. Unidades de memória 832 e 872 armazenam dados e códigos de programa usados por controladores 830 e 870, respectivamente. A Figura 9 mostra um diagrama de blocos de uma modalidade de um processador de dados TX 810a que pode realizar processamento de dados para o F-RACH e S-RACH e que pode ser usado para processadores de dados TX 810x e 810y na Figura 8.

Dentro do processador de dados TX 810a, um gerador CRC 912 recebe os dados para uma PDU de RACH. Os dados de RACH incluem apenas o ID MAC para as modalidades mostradas nas Tabelas 2 e 3. 0 gerador CRC 912 gera um valor CRC para um ID MAC caso o S-RACH seja usado para acessar o sistema. Uma unidade de enquadramento 914 multiplexa o ID MAC e o valor CRC (para uma PDU de S-RACH) para formar a porção principal da mensagem de RACH, conforme mostrado nas Tabelas 2 e 3. Um embaralhador 916, então, embaralha os dados enquadrados para tornar os dados aleatórios.

Um encodificador 918 recebe e multiplexa os dados embaralhados com bits de cauda, e codifica adicionalmente os dados multiplexados e os bits de cauda de acordo com um esquema de codificação selecionado para prover bits de código. Uma unidade repetidora/de puncionamento 920 repete, então, ou punciona (isto é, deleta) alguns dos bits de código para obter a taxa de código desejada. Em seguida, um intercalador 922 intercala (isto é, reordena) os bits de código, com base em um esquema de intercalação particular. Uma unidade de mapeamento de símbolos 924 mapeia os dados intercalados de acordo com um esquema de modulação particular para prover símbolos de modulação. Um multiplexador (MUX) 926 depois recebe e multiplexa os símbolos de modulação com símbolos piloto para prover um fluxo de símbolos multiplexados. Cada uma das unidades no processador de dados TX 810a é descrita mais detalhadamente abaixo. 4. PROJETOS DE F-RACH E S-RACH Conforme notado acima, diferentes projetos são usados para os F-RACH e S-RACH para facilitar acesso rápido ao sistema para terminais de usuário registrados e para j minimizar a quantidade de recursos de sistema necessários para implementar o RACH. A Tabela 4 mostra vários parâmetros para projetos exemplares do F-RACH e S-RACH.

Tabela 4 A Figura 10A mostra um diagrama de blocos de uma ) modalidade do gerador CRC 912 que implementa o seguinte polinômio de gerador de 8 bits: g(x) = xi +χΊ +x* +x +1 Eq (1) Outros polinômios de gerador também podem ser usados para a CRC e isto está dentro do escopo da invenção. O gerador CRC 912 inclui oito elementos de retardo (D) 1012a até 1012h e cinco somadores 1014a até 1014e que são acoplados em série e implementam o polinômio de gerador mostrado na equação (1) . Um comutador 1016a provê os dados de RACH (por exemplo, o ID MAC) para o gerador, para computação do valor CRC e N zeros para o gerador, quando o valor CRC estiver sendo lido, onde N é o número de bits para a CRC, e é igual a 8 para o polinômio de gerador, mostrado na equação (1) . Para a modalidade descrita acima, onde um índice de partição de m-bit está embutido na CRC, o comutador 1016a pode ser operado para prover o índice de partição de m-bit seguido N-m zeros (ao invés de N zeros) quando o valor CRC estiver sendo lido. Um comutador 1016b provê a realimentaçâo para o gerador durante a computação do valor CRC e zeros para o gerador, quando o valor CRC estiver sendo lido. O somador 1014e 5 provê o valor CRC depois que todos os bits de dados de RACH tiverem sido providos para o gerador. Para a modalidade acima descrita, os comutadores 1016a e 1016b estão, inicialmente, na posição ACIMA para 10 bits (para o ID MAC) e depois na posição ABAIXO para 8 bits (para o valor CRC). 0 A figura 10A também mostra uma modalidade de uma unidade de enquadramento 914, que compreende um comutador 1020 que seleciona os dados de RACH (ou o ID MAC) primeiramente, e depois o valor CRC opcional (caso tenha que ser transmitida uma PDU de S-RACH. 5 A Figura 10A também mostra uma modalidade de embaralhador 916 que implementa o seguinte polinômio de gerador: Eq (2) 0 embaralhador 916 inclui sete elementos de ) retardo 1032a até 1032g que estão acoplados em série. Para cada ciclo de relógio, um somador 1034 realiza uma adição de 2-módulos dos dois bits armazenados nos elementos de retardo 1032d e 1032g e provê um bit embaralhador para o elemento de retardo 1032a. Os bits enquadrados (άχ cb dj ...) são providos j a um somador 1036, que também recebe bits embaralhados do somador 1034. O somador 1036 realiza adição de 2-módulos de cada bit dn enquadrado com um bit embaralhado correspondente para prover um bit gn embaralhado. A Figura 10B mostra um diagrama de blocos de uma ) modalidade de encodificador 918 que implementa um código convolucional binário de comprimento restritivo 7 (K = 7) e uma taxa de 1/2 com geradores de 133 e 171 (octal). Dentro do encodificador 918, um multiplexador 1040 recebe e multiplexa os dados embaralhados e os bits de sinal. 0 ■ encodificador 918 adicional inclui seis elementos de retardo 1042a até 1042 f que estão acoplados em série. Quatro somadores 1044a até 1044d também são acoplados em j séries e são usados para implementar o primeiro gerador (133). De modo semelhante, quatro somadores 1046a até 1046d são acoplados em série e são usados para implementar o segundo gerador (171). Os somadores adicionalmente são acoplados aos elementos de retardo de uma maneira a ) implementar os dois geradores de 133 e 171, conforme mostrado na figura 10B. Um multiplexador 1048 recebe e multiplexa os dois fluxos de bits de código a partir dos dois geradores em um único fluxo de bits de código. Para cada bit de entrada qn dois códigos de bits an e bn são > gerados, o que resulta em uma taxa de código de 1/2. A Figura 10B também mostra uma modalidade da unidade repetidora/puncionamento 920 que pode ser usada para gerar outras taxas de código com base na taxa de código base de 1/2. Dentro da unidade 920, os bits de ) código da taxa de 1/2 a partir do encodificador 918 são providos para uma unidade repetidora 1052 e para uma unidade de puncionamento 1054. A unidade repetidora 1052 repete cada bit de código da taxa de 1/2 uma vez para obter uma taxa de código efetiva de 1/4. A unidade de i puncionamento 1054 deleta alguns dos bits de código da taxa de 1/2 com base em um padrão de puncionamento específico para prover a taxa de código desejada. Em uma modalidade, a taxa de 2/3 para o F-RACH é alcançada, com base em um padrão de puncionamento de "1110", que indica que cada i quarto bit de código da taxa de 1/2 é deletado para obter uma taxa de código efetiva de 2/3.

Retornando para a Figura 9, o intercalador 922 reordena os bits de código para cada PDU de RACH para obter uma diversidade de freqüência (tanto para S-RACH como F-RACH) e diversidade de tempo (para o S-RACH). Para a modalidade mostrada na Tabela 2, uma PDU de F-RACH inclui 16 bits de dados que são codificados usando o código da taxa 2/3 para gerar 24 bits de código, que são transmitidos em 24 sub-bandas de dados e um símbolo OFDM usando BPSK. A Tabela 5 mostra a intercalação de sub-banda para o F-RACH. Para cada PDU de F-RACH, o intercalador 922 inicialmente atribui índices de chip de 0 até 23 até os 24 bits de código para a PDU de F-RACH. Cada bit de código é depois mapeado para uma sub-banda de dados específica, com base no seu índice de chip, conforme mostrado na Tabela 5. Por exemplo, o bit de código com índice de chip 0 é mapeado para a sub-banda -24, o bit de código com índice de chip 1 é mapeado para a sub-banda -12, e o bit de código com índice de chip 2 é mapeado para a sub-banda 2, e assim por diante.

Tabela 5 - Símbolos Piloto e Intercalação de Sub-banda de Dados para F-RACH

Para a modalidade mostrada na Tabela 3, uma PDU de S-RACH inclui 24 bits de dados que são codificados e repetidos para gerar 96 bits de código, que são transmitidos em 48 sub-bandas de dados em dois símbolos OFDM usando BPSK. A Tabela 6 mostra a intercalação de sub-banda para o S-RACH. Para cada PDU de S-RACH, um intercalador 922 inicialmente forma dois grupos de 48 bits de código. Dentro de cada grupo aos 48 bits de código são atribuídos índices de chip de 0 até 47. Cada bit de código é depois mapeado para uma sub-banda de dados específica, com base no seu índice de chip, conforme mostrado na Tabela 6. Por exemplo, o bit de código com o índice de chip 0 é mapeado para a sub-banda 26, o bit de código com índice de chip 1 é mapeado para a sub-banda 1, o bit de código com índice de chip 2 é mapeado para sub-banda -17 e assim por diante.

Tabela 6 - Símbolos Piloto e Intercalação de Sub-banda de dados para S-RACH A unidade de mapeamento por símbolos 924 mapeia os bits intercalados para obter símbolos de modulação. Em uma modalidade, o BPSK é usado tanto para o F-RACH como para o S-RACH. Para o BPSK, cada bit de código intercalado ("0" ou "1") pode ser mapeado para um símbolo de modulação respectivo, por exemplo, como segue: "0" =$ -1 + jO e "I" => 1 + jO. Os símbolos de modulação a partir da unidade 924 também são chamados de símbolos de dados. O multiplexador 926 multiplexa os símbolos de dados com símbolos piloto para cada PDU de RACH. A multiplexaçâo pode ser realizada de várias maneiras. Projetos específicos para os F-RACH e S-RACH são descritos abaixo.

Em uma modalidade, para o F-RACH, os símbolos de dados e símbolos piloto são multiplexados por sub-banda. Cada PDU de F-RACH inclui 98 símbolos piloto multiplexados com 24 símbolos de dados, conforme mostrado na Tabela 5. A multiplexaçâo da sub-banda é de tal forma que cada símbolo de dado é flanqueado em ambos os lados por símbolos piloto. Os símbolos piloto podem ser usados para estimar as respostas de canal para as sub-bandas de dados (por exemplo, calculando a média das respostas de canal para as sub-bandas piloto em ambos os lados de cada sub-banda de dados) que pode ser usada para demodulação de dados.

Em uma modalidade, para o S-RACH, os símbolos de dados e símbolos piloto são multiplexados por divisão de tempo, conforme mostrado na Figura 3B. Cada PDU de S-RACH inclui um símbolo OFDM piloto para cada um dos primeiros dois períodos de símbolo e dois símbolos OFDM de dados para os próximos dois períodos de símbolo. Em uma modalidade, o símbolo OFDM piloto compreende 52 símbolos de modulação QPSK (ou símbolos piloto) para 52 sub-bandas e valores de sinal de zero para as 12 sub-bandas restantes, conforme mostrado na Tabela 6. Os 52 símbolos piloto são selecionados para possuírem uma variação pico/média mínima em uma forma de onda, gerada com base nesses símbolos piloto. Esta característica permite que o símbolo OFDM piloto seja transmitido a um nível de potência mais alto sem gerar uma quantidade excessiva de distorção. A multiplexação pode ser realizada para o S-RACH e F-RACH com base em alguns outros esquemas, e isto está dentro do escopo da invenção. De qualquer maneira, o multiplexador 926 provê uma seqüência de dados multiplexados e símbolos piloto (indicados como sfn;Jpara cada PDU de RACH.

Cada terminal de usuário pode estar equipado com uma ou múltiplas antenas. Para um terminal de usuário com múltiplas antenas, a PDU de RACH pode ser transmitida a partir de múltiplas antenas usando direcionamento de feixe, formação de feixe, diversidade de transmissão, multiplexação espacial, e assim por diante. Para direcionamento de feixe, a PDU de RACH é transmitida em um único canal espacial associado com o melhor desempenho (por exemplo, a SNR mais alta recebida) . Para diversidade de transmissão, os dados para a PDU de RACH são transmitidos, de modo redundante, a partir de múltiplas antenas e sub-bandas para prover diversidade. 0 direcionamento de feixe pode ser realizado conforme descrito abaixo.

No uplink, um canal MIMO formado por Nut antenas terminais e Nap antenas de ponto de acesso pode ser caracterizado por uma matriz de resposta de canal H(k), para k e K, onde K representa o conjunto de sub-bandas de interesse (por exemplo, K = {-26 ... 26}). Cada matriz H(k) inclui Nap Nut entradas, onde a entrada hij(k) para ie{l... Nap} e je{l...Nut} é o acoplamento (isto é, ganho complexo) entre a j-ésima antena de terminal de usuário e a i-ésima antena de ponto de acesso para a k-ésima sub-banda. A matriz de resposta de canal de uplink H(k) para cada sub-banda pode ser "diagonalizada" (por exemplo, usando decomposição de autovalor ou decomposição de valor singular) para obter os automodos para aquela sub-banda. Uma decomposição de valor singular da matriz sW pode ser expressa como: Eq(3) onde m é uma matriz unitária (Nap x Nap) de autovetores esquerdos de H(k); YAk) é uma matriz diagonal (Wap x Nut) de valores singulares de H_(k); e tít) é uma matriz unitária (Nut x Nüt) de autovetores direitos de H(k). A decomposição de autovalor pode ser realizada independentemente para a matriz de resposta de canal H_(k) para cada uma das sub-bandas de interesse, para determinar os automodos para aquela sub-banda. Os valores singulares para cada matriz diagonal Σ(^) podem ser ordenados de tal maneira que {σ,(&)>σ2(&)>...>σ^(Α:)}, onde σ$) é o maior valor singular e aNs (k) é o menor valor singular para a k-ésima sub-banda. Quando os valores singulares para cada matriz diagonal Σ(&) são ordenados, os autovetores (ou colunas) da matriz associada V(k) também são ordenados correspondentemente. Um automodo de "banda larga" pode ser definido como o conjunto de automodos da mesma ordem de todas as sub-bandas após a ordenação. 0 automodo "principal" de banda larga é aquele que está associado com o maior valor singular em cada uma das matrizes Σ(λ) após a ordenação. 0 direcionamento de feixe usa apenas a informação de fase a partir dos autovetores ν,(&) para k e K para o automodo de banda larga principal e normaliza cada autovetor, de maneira que todos os elementos no autovetor tenham magnitudes iguais. Um autovetor normalizado v(fc) para a k-ésima sub-banda pode ser expresso como: v(Jt) = [Aem Aem ... Aej^'Wf Eq (4) onde A é uma constante (por exemplo, A = 1); e O^k) é a fase para a k-ésima sub-banda da i-ésima antena de terminal de usuário que é expressa como: Eq (5) onde 0 processamento espacial para o direcionamento de feixe pode então ser expresso como: l(k) = Y.(k)s(k), para k e K. Eq(6) onde s(k) é o símbolo de dados ou piloto a ser transmitido na k-ésima sub-banda; e x{k) é o vetor de transmissão para a k-ésima sub-banda para o direcionamento de feixe. A Figura 11 mostra um diagrama de blocos de uma modalidade de processador espacial TX 820y que realiza o processamento espacial para direcionamento de feixe. Dentro do processador 820y, um demultiplexador 1112 recebe e demultiplexa os dados intercalados e símbolos piloto s (n) em K subfluxos (indicadas como 5(1) até s(k)) para as K sub-bandas usadas para transmitir os símbolos de dados e piloto. Cada subfluxo inclui um símbolo para uma PDU de F-RACH e quatro símbolos para uma PDU de S-RACH. Cada subfluxo é provido para um processador de direcionamento de feixe de sub-banda TX respectivo 1120, que realiza o processamento mostrado na equação (6) para uma sub-banda.

Dentro de cada processador de direcionamento de feixe de sub-banda TX 1120, o subfluxo de símbolo(s) é provido para Nut multiplicadores 1122a até 1122ut, que também recebem, respectivamente, Nut elementos v,(&) até vN (k) do autovetor normalizado v(£). Cada multiplicador 1122 multiplica cada símbolo recebido com o valor do seu autovetor normalizado v^k) para prover um símbolo de transmissão correspondente. Os multiplicadores 1122a até 1122ut provêem Nut subfluxos de símbolos de transmissão para buffers (armazenadores)/multiplexadores 1130a até 1130ut, respectivamente. Cada buffer/multiplexador 1130 recebe e multiplexa os símbolos de transmissão a partir de processadores de direcionamento de feixe de sub-banda TX 1120a até 1120k para prover um fluxo de símbolos de transmissão χ;(η), para uma antena. O processamento para o direcionamento de feixe é descrito mais detalhadamente no Pedido de Patente norte-americano Provisório acima mencionado, número de série 60/421.309 e no Pedido de Patente norte-americano n° de série 10/228.393, intitulado "Beam-Steering and Beam- Forming for Wideband MIMO/MISO Systems," depositado em 27 de agosto de 2002, e concedido ao cessionário do presente pedido e aqui incorporado como referência. PDUs de RACH podem também ser transmitidas por terminais de usuário de ' múltiplas antenas, usando diversidade de transmissão, formação de feixe ou multiplexação espacial que também são descritos no Pedido de Patente norte-americano Provisório acima mencionado n° de série 60/421.309. A figura 12A mostra um diagrama de blocos de uma i modalidade de um modulador OFDM ou de 822x, que pode ser usado para cada MOD 822 na Figura 8. Dentro do modulador OFDM 822x, uma unidade de transformada rápida inversa de Fourier (IFFT) 1212 recebe um fluxo de símbolos de transmissão, x,{n), e converte cada seqüência de 64 símbolos de transmissão na sua representação de domínio do tempo (que é chamada de símbolo "transformado"), usando uma transformada rápida inversa Fourier de 64 pontos (onde 64 corresponde ao número total de sub-bandas). Cada símbolo transformado compreende 64 amostras de domínio do tempo. Para cada símbolo transformado, um gerador de prefixo cíclico 1214 repete uma porção do símbolo transformado para formar um símbolo OFDM correspondente. Em uma modalidade, o prefixo cíclico compreende 16 amostras, e cada símbolo OFDM compreende 80 amostras. A figura 12B ilustra um símbolo OFDM. O símbolo OFDM é composto de duas partes: um prefixo cíclico possuindo uma duração de, por exemplo, 16 amostras e um símbolo transformado com uma duração de 64 amostras. O prefixo cíclico é uma cópia das últimas 16 amostras, (isto é, uma continuação cíclica) do símbolo transformado e é inserido na frente do símbolo transformado. O prefixo cíclico assegura que o símbolo OFDM retenha sua propriedade ortogonal na presença de espalhamento de retardo de multipercurso, aperfeiçoando, assim, o desempenho em relação a efeitos de percursos prejudiciais como dispersão de multipercurso e de canal, causados por desvanecimento seletivo de freqüência. 0 gerador de prefixo cíclico 1214 provê um fluxo de símbolos OFDM para uma unidade transmissora (TMTR) 1216. A unidade transmissora 1216 converte o fluxo de símbolos OFDM em um ou mais sinais análogos, e adicionalmente amplifica, filtra e converte ascendentemente em freqüência os sinal(is) análogo(s), para gerar um sinal modulado de uplink, adequado para transmissão a partir de uma antena associada.

5. PROCESSAMENTO DE PONTO DE ACESSO

Para cada quadro TDD, o ponto de acesso processa o F-RACH e o S-RACH para detectar PDüs de F/S-RACH enviadas por terminais de usuário desejando acessar o sistema. Como os F-RACH e S-RACH são associados com diferentes projetos e têm diferentes exigências de temporização de transmissão, podem ser usadas diferentes técnicas de processamento de receptor pelo ponto de acesso, para detectar PDüs de F-RACH e S-RACH.

Para o F-RACH, a temporização de transmissão para as PDüs de F-RACH é compensada por RTD e as PDüs de F-RACH recebidas são aproximadamente alinhadas com fronteiras de partições de F-RACH no ponto de acesso. Um detector dirigido de decisão que opera no domínio da freqüência, pode ser usado para detectar PDüs de F-RACH. Em uma modalidade, o detector processa todas as partições de F-RACH no segmento de F-RACH, uma partição por vez. Para cada partição, o detector determina se a energia de sinal desejada para o símbolo OFDM recebido naquela partição é suficientemente elevada ou não. Caso a resposta seja sim, então o símbolo OFDM é adicionalmente decodificado para que seja recuperada a mensagem de F-RACH.

Para o S-RACH, a temporização de transmissão para as PDUs de S-RACH pode não ser compensada por RTD e a temporização das PDUs de S-RACH recebidas é desconhecida. Um detector de correlação deslizante, que opera no domínio do tempo, pode ser usado para detectar PDUs de S-RACH. Em uma modalidade, o detector desliza através do segmento de S-RACH, um período de amostra por vez. Para cada período de amostra, que corresponde a uma hipótese, o detector determina se energia de sinal suficiente foi recebida ou não para os dois símbolos OFDM piloto para uma PDU de S-RACH hipotética que teria sido recebida, com início naquele período de amostra. Caso a resposta seja sim, a PDU de S-RACH é adicionalmente decodificada para recuperar a mensagem de S-RACH. Técnicas para detecção e demodulação de transmissões de F-RACH e S-RACH são descritas em detalhes no Pedido de Patente norte-americano acima mencionado, n° de série 60/432.626.

Para maior clareza, as técnicas de acesso aleatório foram descritas para projetos específicos. Várias modificações podem ser feitas nestes projetos e isto está dentro do escopo da invenção. Por exemplo, pode ser desejável ter mais do que dois tipos diferentes de RACH para o acesso aleatório. Além disso, os dados de RACH podem ser processados, usando outros esquemas de codificação, de intercalação e modulação.

As técnicas de acesso aleatório podem ser empregadas para vários sistemas de comunicação de acesso múltiplo sem fio. Um desses sistemas é um sistema MIMO de acesso múltiplo sem fio descrito no Pedido de Patente norte-americano Provisório acima mencionado, n° de série 60/421.309. De maneira geral, estes sistemas podem ou não empregar OFDM, ou podem empregar algum outro esquema de modulação de multiportadora, ao invés de OFDM, e podem ou não utilizar o MIMO.

As técnicas de acesso aleatório aqui descritas podem prover várias vantagens. Primeiramente, o F-RACH permite que determinados terminais de usuário (por exemplo, os que estão registrados junto ao sistema e podem compensar seus RTDs) possam ganhar rápido acesso ao sistema. Isto é especialmente desejável para aplicativos de dados em pacotes que são tipicamente caracterizados por longos períodos de silêncio que são esporadicamente pontuados por rajadas de tráfego. 0 acesso rápido ao sistema permitiría, então, aos terminais de usuário a obterem rapidamente recursos de sistema para essas rajadas esporádicas de dados. Em segundo lugar, a combinação do F-RACH e do S-RACH é capaz de manipular, eficientemente, terminais de usuário em vários estados e condições de operação (por exemplo, terminais de usuário registrados e não registrados, com altas e baixas SNRs recebidas e assim por diante).

As técnicas aqui descritas podem ser implementadas por vários meios. Por exemplo, essas técnicas podem ser implementadas em hardware, software ou em uma combinação destes. Para implementação em hardware, os elementos usados para facilitar o acesso aleatório no terminal de usuário e no ponto de acesso podem ser implementados dentro de um ou mais circuitos integrados de aplicação específica (ASICs), processadores de sinal digital (DSPs), dispositivos de processamento de sinal digitais (DSPDs), dispositivos lógicos programáveis (PLDs), arranjos de portas programáveis em campo (FPGAs), processadores, controladores, micro-controladores, microprocessadores, outras unidades eletrônicas designadas a cumprirem as funções aqui descritas, ou uma combinação dos mesmos.

Para implementação em software, as técnicas de acesso aleatório podem ser implementadas com módulos (por exemplo, procedimentos, funções e assim por diante) que realizam as funções aqui descritas. Os códigos de software podem ser armazenados em uma unidade de memória (por exemplo, unidades de memória 832 e 872 na Figura 8), sendo executados por um processador (por exemplo, controladores 830 e 870). A unidade de memória pode estar implementada dentro do processador ou externa ao processador, caso em que pode ser comunicativamente acoplada ao processador, via vários meios conhecidos na técnica.

Cabeçalhos são aqui incluídos para fins de referência e para auxiliar na localização de determinadas seções. Estes cabeçalhos não pretendem limitar o escopo dos conceitos aqui descritos, e estes conceitos podem ter aplicabilidade em outras seções em todo o relatório. A descrição anterior das modalidades descritas é provida para possibilitar a qualquer pessoa versada na técnica de fazer ou usar a presente invenção. Várias modificações nestas modalidades serão rapidamente aparentes aos versados na técnica, e os princípios gerais aqui definidos podem ser aplicados a outras modalidades sem se afastar do espírito ou escopo da invenção. Assim sendo, a presente invenção não pretende ser limitada às modalidades aqui mostradas, mas deverá ser acordado o mais amplo escopo consistente com os princípios e as características de novidade aqui descritos.

REIVINDICAÇÕES

Claims

1. Método para acessar um sistema de comunicação de acesso múltiplo sem fio, caracterizado pelo fato de que compreende as etapas de: receber pelo menos uma mensagem de broadcast incluindo informação sobre configuração de pelo menos dois canais de acesso aleatório com base em contenção para um quadro; determinar um estado de operação atual de um terminal; selecionar um canal de acesso aleatório com base em contenção entre pelo menos dois canais de acesso aleatório com base em contenção com base no estado de operação atual; e transmitir uma mensagem no canal de acesso aleatório selecionado para acessar o sistema durante o quadro, em que os pelo menos dois canais de acesso aleatório com base em contenção compreendem um primeiro canal de acesso aleatório usado por terminais registrados para acesso ao sistema e um segundo canal de acesso aleatório usado por terminais registrados e não registrados para acesso ao sistema.

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que transmissões no primeiro canal de acesso aleatório são compensadas por retardo de propagação.

3. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o estado de operação atual é indicativo de se o terminal foi ou não registrado junto ao sistema.

4. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o estado de operação atual é indicativo de se o terminal pode ou não compensar retardo de propagação para um ponto de acesso recebendo a mensagem.

5. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o estado de operação atual é indicativo de se uma relação sinal/ruido (SNR) recebida especifica é ou não alcançada para o terminal.

6. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente: retransmitir a mensagem até que uma confirmação seja recebida para a mensagem ou um número máximo de tentativas de acesso tenha sido excedido.

7. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente: caso o acesso não seja conseguido via o canal de acesso aleatório selecionado, transmitir outra mensagem em outro canal de acesso aleatório selecionado dentre os pelo menos dois canais de acesso aleatório.

8. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a transmissão compreende: selecionar uma partição dentre uma pluralidade de partições disponíveis para o canal de acesso aleatório selecionado; e transmitir a mensagem na partição selecionada.

9. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a mensagem compreende um identificador para o terminal.

10. Método, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que o identificador é único para o terminal.

11. Método, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que o identificador é um identificador comum usado por terminais não registrados.

12. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o sistema de comunicação de acesso múltiplo suporta terminais com única antena e terminais com múltiplas antenas.

13. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o sistema de comunicação de acesso múltiplo usa multiplexação ortogonal por divisão de freqüência (OFDM).

14. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que: o estado de operação atual inclui se o terminal está registrado ou não registrado junto ao sistema; caso o terminal esteja registrado, transmitir uma primeira mensagem em um primeiro canal de acesso aleatório para acessar o sistema; e caso o terminal não esteja registrado, transmitir uma segunda mensagem com um formato diferente da primeira mensagem em um segundo canal de acesso aleatório para acessar o sistema.

15. Método, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que a primeira mensagem é transmitida de uma maneira a levar em consideração retardo de propagação para um ponto de acesso recebendo a primeira mensagem.

16. Equipamento para um sistema de comunicação de acesso múltiplo sem fio, caracterizado pelo fato de que compreende: meios para determinar um estado de operação atual do equipamento; meios para selecionar um canal de acesso aleatório com base em contenção dentre pelo menos dois canais de acesso aleatório com base no estado de operação atual, em que os pelo menos dois canais de acesso aleatório utilizam diferentes formatos de mensagem; emeios para transmitir uma mensagem através de um esquema de transmissão MIMO no canal de acesso aleatório selecionado para acessar o sistema.