ES2204357T3 - Sub-canales para canal de acceso aleatorio en un sistemas duplex de division de tiempo. - Google Patents
Sub-canales para canal de acceso aleatorio en un sistemas duplex de division de tiempo.Info
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Abstract
Un método para definir sub-canales para canales de un acceso físico aleatorio de un sistema de comunicaciones dúplex por división de tiempo que utiliza acceso múltiple por división de código, cuyos sub-canales son utilizados por el sistema para separar diferentes clases de servicios de acceso, comprendiendo el método: proporcionar una serie de tramas de radio que tienen una secuencia de intervalos de tiempo; para un número particular de intervalos de tiempo de la secuencia, definir de manera singular cada sub-canal del número particular de intervalos de tiempo, mediante una trama de radio de la serie.
Description
Sub-canales para canal de acceso
aleatorio en un sistema dúplex de división de tiempo.
Esta solicitud reivindica la prioridad de la
solicitud provisional de patente norteamericana núm. 60/256.621,
presentada el 19 de Diciembre de 2000.
El invento se refiere, en general, a sistemas
inalámbricos de comunicaciones dúplex por división de tiempo (TDD)
que utilizan acceso múltiple por división de código. En particular,
el invento se refiere a sub-canales para el canal de
acceso físico aleatorio (PRACH) para tales sistemas.
En los sistemas de comunicaciones con acceso
múltiple por división de código (CDMA) que hacen uso del modo dúplex
por división de frecuencia (FDD), tales como los propuestos para el
proyecto conjunto de tercera generación (3GPP), se utilizan canales
de acceso físico aleatorio (PRACH) para transmitir paquetes de datos
infrecuentes e información de control del sistema desde los equipos
del usuario (UE) o desde los usuarios, al
nodo-B.
En un sistema 3GPP FDD/CDMA, el PRACH se divide
en tramas de radio de diez (10) milisegundos, 22_{1} a 22_{8}
(22) que tienen quince (15) intervalos de tiempo 24, como se
muestra en la Figura 1. Las tramas de radio 22 se numeran en
secuencia, por ejemplo, del 0 al 255, como número de trama del
sistema. Los números de trama del sistema se repiten de forma
secuencial. La transmisión de acceso aleatorio se inicia al comienzo
de un número de intervalos de tiempo bien definidos, denominados
intervalos 26 de acceso. Las transmisiones de acceso aleatorio
22_{1} a 22_{5} (28) desde los usuarios, se inician en un
intervalo de acceso 26 particular y continúan durante uno o más
intervalos 26. Estas transmisiones se envían al usuario empleando
una firma seleccionada al azar, asociada con una clase de servicio
de acceso (ASC) asignada por un controlador de recursos de radio de
la red.
El PRACH se utiliza para paquetes de datos
infrecuentes e información de control del sistema y la red emplea
sub-canales del PRACH para separación adicional de
los UE y clases de servicio de acceso. En el sistema 3GPP FDD/CDMA,
cada sub-canal está asociado con un subconjunto del
total de intervalos de acceso 26 de enlace, según se describe en
adelante.
Dos tramas 22 de radio secuenciales se combinan
en una trama 20 de acceso. La trama de acceso se divide en 15
intervalos 26 de acceso. Cada intervalo 26 de acceso tiene una
duración de dos intervalos 24 de trama de radio, como se muestra en
la Figura 1. La duración de una trama 22 de radio se ilustra en la
Figura 1 mediante las flechas de dos cabezas. Los
sub-canales se asignan a los intervalos 26 de acceso
numerando en secuencia los intervalos del 0 al 11, como se muestra
en la Figura 1. Una vez asignado el sub-canal 11,
el siguiente intervalo 26 de acceso se numera con 0 y se repite la
numeración. El intervalo 26 de acceso para la numeración de
sub-canales se repite cada 8 tramas de radio o cada
80 milisegundos (ms). Esta repetición puede verse como un recuento
de módulo (mod) 8 de los números de tramas de radio.
En el sistema 3GPP FDD/CDMA se utilizan múltiples
PRACH. Cada PRACH está asociado, de forma singular, con un canal de
transporte del canal de acceso aleatorio (RACH) y, también, está
asociado con una combinación singular de código de aleatorización de
preámbulo, firmas de preámbulo disponibles y
sub-canales disponibles.
La Figura 2 es un ejemplo de una ilustración de
una asociación de esta clase. RACH 0 30_{0} se empareja en el
PRACH 0 32_{0} a través de un bloque de codificación 31_{0}.
Los datos recibidos por el PRACH 0 32_{0} se recuperan empleando
el código 0 34_{0} de aleatorización de preámbulo y la firma 38
de preámbulo apropiada de que se enviaron los datos.
El PRACH 0 32_{0} está asociado, de forma
singular, con el código 0 34_{0} de aleatorización de preámbulo y
tiene tres clases de servicio de acceso (ASC) ASC0 40_{0}, ASC1
40_{1} y ASC2 40_{2}. Aunque el número de ASC mostradas en este
ejemplo es de tres, el número máximo de ASC es de ocho (8). Cada
ASC 40 tiene varios sub-canales disponibles, firmas
disponibles y un factor de persistencia. El factor de persistencia
representa la persistencia en la retransmisión de la firma de
preámbulo tras un intento de acceso fallido. En un 3GPP FDD/CDMA,
el número máximo de sub-canales 36 disponibles es
de 12 y el máximo de firmas de preámbulo 38 disponibles, es de
16.
El RACH 1 30_{1} se empareja con el PRACH 1
32_{1}. El PRACH 1 32_{1} se asocia, de manera singular, con el
código 1 34_{1} de aleatorización de preámbulo y sus
sub-canales 36 y firmas 38 de preámbulo se
distribuyen entre cuatro ASC 40, ASC0 40_{3}, ASC1 40_{4}, ASC2
40_{5} y ASC3 40_{6}. El RACH 2 30_{2} se empareja con el
PRACH 2 32_{2}. El PRACH 2 32_{2} utiliza el código 2 34_{2}
de aleatorización de preámbulo, que también es utilizado por el
PRACH 3 32_{3}. Hay disponibles tres ASC 40 para el PRACH 2
32_{2}, ASC0 40_{7}, ASC1 40_{8} y ASC2 40_{9}, Como el
PRACH 2 y el PRACH 3 comparten el código de aleatorización de
preámbulo, para el PRACH 2 32_{2} no se utilizan un grupo de
combinaciones de sub-canales disponibles/firmas de
preámbulo disponibles repartidas. El área repartida es empleada por
el PRACH 3 32_{3}.
El RACH 3 30_{3} se empareja con el PRACH 3
32_{3}. El PRACH 3 32_{3} también usa el código 2 34_{2} de
aleatorización de preámbulo y utiliza ASC0 40_{10} y ASC1
40_{11}. ASC0 40_{10} y ASC1 40_{11} contienen el conjunto
sub-canal/firma disponible no empleado por el PRACH
2 32_{3}.
Como cada ASC 40 de PRACH está asociada de manera
singular con un código 34 de aleatorización de preámbulo y conjuntos
de firmas de preámbulo y sub-canales disponibles, el
nodo B puede determinar qué PRACH 32 y qué ASC 40 están asociados
con los datos de PRACH recibidos. Como resultado, los datos de PRACH
recibidos son enviados al canal de transporte de RACH apropiado.
Aunque cada PRACH 32 se ilustra, en este ejemplo, con las ASC 40
repartidas por firmas de preámbulo disponibles, las particiones
también pueden llevarse a cabo mediante el sub-canal
36.
Otro sistema de comunicaciones propuesto para el
uso de PRACH es un sistema CDMA que utiliza el modo dúplex por
división de tiempo (TDD), tal como el sistema 3GPP TDD/CDMA
propuesto. En un TDD, las tramas de radio se dividen en intervalos
de tiempo empleados para transmitir datos de usuario. Cada intervalo
es utilizado para transmitir solamente datos de enlace ascendente o
de enlace descendente. Por el contrario, un sistema FDD/CDMA divide
el tráfico ascendente y el descendente por un espectro de
frecuencias. Aunque la interfaz de aire, capa física, entre los
sistemas FDD y TDD es muy diferente, resulta deseable que existan
parecidos entre ambos sistemas con vistas a reducir la complejidad
en las capas de red, tal como en la capa 2 y la capa 3.
En consecuencia, es deseable disponer de
sub-canales para el RACH para TDD.
Se definen sub-canales para un
canal físico de acceso aleatorio de un sistema inalámbrico de
comunicaciones dúplex por división de tiempo que utiliza acceso
múltiple por división de código. Una secuencia de tramas de radio
tiene una secuencia de intervalos de tiempo. Para un número
particular de intervalo de tiempo de la secuencia, cada
sub-canal del número de intervalo de tiempo
particular está definido, de forma singular, por una trama de radio
de la serie.
La Figura 1 es una ilustración de intervalos de
acceso y de sub-canales para un sistema
FDD/CDMA.
La Figura 2 es una ilustración de configuraciones
de PRACH en un sistema FDD/CDMA.
La Figura 3 es una ilustración de
sub-canales en un sistema dúplex por división de
tiempo (TDD)/CDMA.
La Figura 4 es una ilustración de configuraciones
de PRACH en un sistema TDD/CDMA.
La Figura 5 es un diagrama simplificado de un
nodo-B/estación base y un equipo de usuario que
utiliza un PRACH TDD/CDMA.
Aunque la exposición que sigue aprovecha un
sistema 3GPP con fines de ilustración, los
sub-canales para un PRACH TDD son aplicables a otros
sistemas.
La Figura 3 ilustra una ejecución práctica
preferida de sub-canales para el intervalo de
tiempo 3 para los PRACH de un sistema TDD/CDMA. Cada PRACH 48 está
asociado con un número 56 de intervalo de tiempo y un conjunto 50 de
sub-canales y códigos 52 de canalización, como se
muestra en la Figura 4. Para un número 56 de intervalo de tiempo
particular, un sub-canal 50 está asociado, de manera
singular, con una trama 44 de radio, como se muestra mediante las
flechas de dos cabezas. En una ejecución práctica preferida, como
se muestra en la Figura 3, cada sub-canal 50 es
asignado en secuencia a tramas 44 de radio secuenciales. Para
ilustrar esto, el sub-canal 0 es asociado con un
número de intervalo de tiempo de una trama de radio de orden j, tal
como la trama 0 de radio de la Figura 4. El
sub-canal 1 es asociado con el mismo número de
intervalo de tiempo de la siguiente trama de radio, de orden (j +
1), tal como la trama 1 de radio.
Después de n tramas de radio, las siguientes n
tramas son asignadas a los mismos sub-canales 50.
Por ejemplo, el sub-canal 0 es asignado a la trama n
+ j de radio, tal como la trama n de radio. Para un intervalo de
tiempo 56 particular, los sub-canales 50 son
asignados basándose en el número de trama de radio, que es una serie
de tramas de radio repetidas. Un esquema preferido hace uso de una
función de módulo del número de trama del sistema (SFN) para n
sub-canales. Para el sub-canal i, se
utiliza la Ecuación 1.
Ecuación 1SFN
mod n =
i
siendo mod n una función de módulo
n. Una ilustración utiliza una función de módulo 8, tal como por la
Ecuación
2.
Ecuación 2SFN
mod 8 =
i
Como resultado, tal como se muestra en la Figura
3, en una primera trama 44_{0} en el intervalo de tiempo 3, se
asigna el sub-canal 0. En una segunda trama
44_{1}. se asigna el sub-canal 1, y así
sucesivamente, hasta una octava trama 44, en la que se asigna el
sub-canal 7. De preferencia, el número de
sub-canales es 8, 4, 2. Aunque la Figura 3
solamente ilustra asignaciones de sub-canal para el
intervalo de tiempo 3, se emplea el mismo esquema en cualquier
número de intervalo de tiempo.
En un sistema FDD/CDMA, cada PRACH 32 se asocia
con una combinación singular de código 34 de aleatorización de
preámbulo, sub-canales 36 disponibles y firmas 38
de preámbulo disponibles. Un ejemplo de una ejecución práctica
potencial de 4 PRACH se representa en la Figura 4.
De manera análoga, cada PRACH 48 de un sistema
TDD se asocia, preferiblemente, con una combinación singular de
intervalo de tiempo 56, códigos 50 de canalización disponibles (de
preferencia un máximo de 8) y sub-canales 52
disponibles (un máximo preferido de 8), como se muestra en la
Figura 4. Los códigos 52 de canalización son empleados por los
usuarios para transmitir los datos de enlace ascendente. De manera
similar al FDD, cada PRACH 48 TDD se empareja con un canal de
transporte de RACH 46 mediante un bloque 47 de codificación. La
Figura 4 ilustra una configuración general para los PRACH 48. Cada
PRACH 48 se asocia con un intervalo de tiempo 56 y un conjunto de
sub-canales 50 disponibles y códigos 52 de
canalización. Como se muestra en la Figura 4, a cada PRACH 48 en un
intervalo de tiempo particular se le asignan códigos 52 de
canalización exclusivos. Esto permite que el receptor PRACH de la
estación base distinga entre los diferentes PRACH 48 al conocer los
códigos 52 de canalización empleados para recuperar los datos de
PRACH recibidos.
Las ASC 54 se forman, de preferencia, repartiendo
los códigos 52 de canalización y los sub-canales 50
disponibles de un PRACH particular. Típicamente, se establece un
límite para el número de ASC 54, tal como ocho (8). El RACH 0
46_{0} recibe datos por el PRACH 0 48_{0} al descodificar los
datos transmitidos en el intervalo de tiempo 0 56_{0} con los
códigos de canalización apropiados del PRACH 0 48_{0}. Los
sub-canales 50 y los códigos de canalización 52
disponibles se reparten entre las tres ASC 54, ASC0 54_{0}, ASC1
54_{1} y ASC2 54_{2}. Como se muestra, cada reparto es
establecido por códigos 52 de canalización aunque, en otra
ejecución práctica, los repartos pueden ser realizados por
sub-canales 36 o un único conjunto de combinaciones
de código de canalización/sub-canal. Como resultado,
en el presente ejemplo, cada ASC 54 tiene un conjunto único de
códigos 52 de canalización para ese PRACH 48. Se determina la ASC 54
asociada con los datos de PRACH recibidos empleando los códigos 52
de canalización utilizados para recuperar los datos de PRACH
recibidos.
El RACH 1 46_{1} recibe datos por el PRACH 1
48_{1} al descodificar los datos transmitidos en el intervalo de
tiempo 1 56_{1} utilizando los códigos de canalización 52 del
PRACH 1. Los códigos 52 de canalización y los
sub-canales 50 disponibles se reparten entre cuatro
ASC 54, ASC0 54_{3}, ASC1 54_{4}, ASC2 54_{5} y ASC3
54_{6}.
El RACH 2 46_{2} recibe datos por el PRACH 2
48_{2} al descodificar los datos transmitidos en el intervalo de
tiempo 2 56_{2} utilizando los códigos de canalización 52 del
PRACH 2. Los códigos 52 de canalización y los
sub-canales 50 disponibles se reparten entre tres
ASC 54, ASC0 54_{7}, ASC1 54_{8} y ASC2 54_{9}, y una parte no
disponible empleada para el PRACH 3 48_{3}. El RACH 3 46_{3}
recibe datos por el PRACH 3 48_{3} al descodificar los datos
transmitidos en el intervalo de tiempo 2 56_{2} utilizando los
códigos 52 de canalización del PRACH 3. Los códigos 52 de
canalización y los sub-canales 50 disponibles se
reparten entre dos ASC 54, ASC0 54_{10} y ASC1 54_{11}, y una
parte no disponible empleada para el PRACH 2 48_{2}. Como se
muestra en la Figura 4, el intervalo de tiempo 2 56_{2} es
dividido, efectivamente, entre dos PRACH 48, PRACH 2 48_{2} y
PRACH 3 48_{3}, mediante códigos 52 de canalización. Como
resultado, en este ejemplo, los datos recibidos en el intervalo de
tiempo 2 56_{2} son enviados al PRACH 48 apropiado basándose en
los códigos de canalización empleados para transmitir los datos.
Alternativamente, en otras ejecuciones prácticas, el reparto puede
ser realizado mediante sub-canales 36 o
combinaciones de código de
canalización/sub-canal.
Como se muestra en la ejecución práctica del
PRACH de la Figura 4, el ejemplo de la configuración del PRACH TDD
es análogo al ejemplo de la configuración del PRACH TDD de la
Figura 2. En el modo TDD, cada PRACH se asocia con un intervalo de
tiempo 56. En el modo FDD, cada PRACH se asocia con un código 34 de
aleatorización de preámbulo. Las ASC 54 son repartidas, de
preferencia, por los códigos 52 de canalización disponibles y las
ASC 48 FDD por las firmas 38 de preámbulo disponibles. Estas
similitudes de estos ejemplos, permiten que las capas superiores
funcionen de forma parecida entre TDD y FDD.
La Figura 5 es un diagrama de bloques
simplificado de un sistema de PRACH TDD. Para uso en el envío de
información de PRACH, tal como una ASC y un PRACH asignados, al UE
60 desde el controlador 62 de red a través del conjunto
nodo-B/estación base, se utiliza un dispositivo 66
de emisión de señales con información acerca del PRACH. La señal de
información del PRACH pasa por un interruptor 70 o aislador y es
radiada por una antena 72 o una agrupación de antenas a través de un
canal 74 de radio inalámbrica. La señal radiada es recibida por una
antena 76 en el UE 60. La señal recibida es hecha pasar por un
interruptor 78 o aislador a un receptor 82 de información del
PRACH.
Para enviar datos por el PRACH desde el UE 60 a
la estación base 58, un transmisor 80 de PRACH extiende los datos
84 de PRACH mediante uno de los códigos disponibles para el PRACH
asignado al UE 60 y multiplexa en el tiempo los datos extendidos
con el intervalo de tiempo de ese PRACH. Los datos extendidos son
hechos pasar por un interruptor 78 o aislador y son radiados por una
antena 76 a través de una interfaz 74 de radio inalámbrica. Una
antena 72 o agrupación de antenas de la estación base 58 recibe la
señal radiada. La señal recibida es hecha pasar por un interruptor
70 o aislador a un receptor 68 de PRACH. Los datos 84 del PRACH son
recuperados por el receptor 68 del PRACH empleando el código
utilizado para extender los datos 84 del PRACH. Los datos 84 del
PRACH recuperados son enviados al canal 64 de transporte del RACH
64_{1}-64_{N} asociado con ese PRACH. El
controlador 62 de red proporciona información acerca del PRACH al
receptor 68 del PRACH, para uso en la recuperación de los datos 84
del PRACH.
Claims (16)
1. Un método para definir
sub-canales para canales de un acceso físico
aleatorio de un sistema de comunicaciones dúplex por división de
tiempo que utiliza acceso múltiple por división de código, cuyos
sub-canales son utilizados por el sistema para
separar diferentes clases de servicios de acceso, comprendiendo el
método:
proporcionar una serie de tramas de radio que
tienen una secuencia de intervalos de tiempo;
para un número particular de intervalos de tiempo
de la secuencia, definir de manera singular cada
sub-canal del número particular de intervalos de
tiempo, mediante una trama de radio de la serie.
2. El método de la reivindicación 1, en el que el
número de sub-canales es N y los valores de N
incluyen 2, 4 y 8.
3. El método de la reivindicación 2, en el que
cada trama de radio tiene un número de trama del sistema.
4. El método de la reivindicación 2, en el que
cada sub-canal es asignado a su trama de radio
mediante un recuento de módulo N del número de tramas del
sistema.
5. Un canal de acceso físico aleatorio (PRACH) de
un sistema inalámbrico de comunicaciones dúplex por división de
tiempo que utiliza acceso múltiple por división de código,
comprendiendo el PRACH:
un número de intervalo de tiempo de una secuencia
de intervalos de tiempo asociados de manera singular con el PRACH;
y
al menos dos sub-canales, estando
cada sub-canal definido de manera singular por la
trama de radio asociada de una serie de tramas de radio con el
número de intervalo de tiempo.
6. El PRACH de la reivindicación 5, en el que el
número de sub-canales, es N y los valores de N
incluyen 2 4 y 8.
7. El PRACH de la reivindicación 6, en el que
cada trama de radio tiene un número de trama del sistema.
8. El PRACH de la reivindicación 7, en el que
cada sub-canal es asignado a su trama de radio por
un recuento de módulo N del número de tramas del sistema.
9. Un sistema inalámbrico de comunicaciones
dúplex por división de tiempo que utiliza acceso múltiple por
división de código, comprendiendo el sistema:
un controlador de red destinado a separar equipos
de usuarios por sub-canales de canales de acceso
físico aleatorio (PRACH), estando definidos los
sub-canales de manera singular por la asociación de
una trama de radio de una serie de tramas de radio con un número de
intervalo de tiempo de una secuencia de intervalos de tiempo de cada
trama de radio.
10. El sistema de la reivindicación 9, que
comprende además una estación de base para señalar información de
clase de servicio de acceso (ASC) a equipos de usuarios, estando
cada clase de servicio de acceso asociada con un subconjunto de los
sub-canales.
11. El sistema de la reivindicación 10, que
comprende además los equipos de usuario para recibir la información
de ASC en forma de señales.
12. El sistema de la reivindicación 11, en el que
los equipos de usuario emplean la información de ASC para
transmisiones PRACH.
13. El sistema de la reivindicación 12, en el que
la información ASC indica códigos de canalización para las
transmisiones de PRACH.
14. El sistema de la reivindicación 11, en el que
el número de sub-canales asociados con un PRACH, es
N y los valores de N incluyen 2, 4 y 8.
15. El sistema de la reivindicación 14, en el que
cada trama de radio tiene un número de trama de sistema.
16. El sistema de la reivindicación 15, en el que
cada sub-canal es asignado a su trama de radio
mediante un recuento de módulo N del número de tramas del
sistema.
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