ES2317909T3 - Dispositivo para comunicacion de banda estrecha en un sistema de multiportadoras. - Google Patents
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Abstract
Unidad central (AP) para un sistema de multiportadoras, que comprende equipo para la recepción de una señal formada por una pluralidad de ondas portadoras, que comprende adicionalmente equipo para la recepción de una señal desde el equipo que transmite en una onda portadora, esto es, un equipo de portadora única (MT), cuya onda portadora es una onda portadora que está comprendida en el sistema de multiportadoras para el que está diseñada la unidad central (AP), estando la unidad central (AP) también equipada con medios para planificar la transmisión desde el equipo de portadora única (MT) en interacción con el equipo de portadora única (MT), en el que el marco (MAC) existente que es usado para la planificación de la comunicación dentro del sistema de multiportadoras en el que está comprendida la unidad central (AP), es modificado para recibir peticiones (RACH2) para transmisiones de datos desde el equipo de portadora única para planificar las transmisiones desde el equipo de portadora única (MT) para dicha interacción con el equipo de portadora única (MT).
Description
Dispositivo para comunicación de banda estrecha
en un sistema de multiportadoras.
Esta invención se refiere a un dispositivo que
permite a un dispositivo de banda estrecha, por ejemplo un
ordenador personal de mano, comunicarse con una unidad central en un
sistema de multiportadoras de una forma que use eficientemente la
energía.
Una técnica que es usada a menudo en los
sistemas modernos de telecomunicaciones digitales son los llamados
sistemas de multiportadoras, en otras palabras, sistemas en los que
son usadas varias ondas portadoras a diferentes frecuencias para la
transmisión de información dentro de una y la misma ranura de
tiempo. Un sistema de multiportadoras típico comprende una unidad
central que maneja la comunicación con y entre varios suscriptores
dentro de una zona particular. Tales sistemas pueden ser usados
también, por ejemplo, en entornos de oficinas, en los llamados
sistemas de red de área local (LAN: Local Area Network).
En el documento
EP-A-1005190 están descritos un
sistema de multiportadoras COMA y otro OFDM.
La técnica de multiportadoras es una técnica que
requiere un suministro de energía relativamente alto para la
transmisión, entre otras cosas porque los amplificadores que son
usados en tales sistemas tienen una tasa de eficacia relativamente
baja. Muchos tipos de equipo usados para la comunicación sin cable
en los entornos de oficina, por ejemplo ordenadores portátiles y
PDAs (Personal Digital Assistant, Asistente digital personal)
tienen fuentes de energía con capacidad extremadamente limitada, lo
que significa que es difícil usar tal equipo en sistemas de
multiportadoras. A pesar de esto, es desde luego deseable poder usar
por ejemplo ordenadores portátiles y PDAs para la comunicación sin
cable también en sistemas en los que es usada la técnica de
multiportadoras.
El problema que se resuelve por la presente
invención es, por tanto, hacer posible que un equipo con un
suministro de energía limitado sea incorporado en un sistema de
multiportadoras. La invención resuelve este problema por los rasgos
técnicos de las reivindicaciones independientes 1 y 2.
En lo que sigue, la invención se describirá con
mayor detalle utilizando ejemplos de realizaciones preferidas y con
referencia a las figuras adjuntas, en las que:
Fig. 1, muestra la construcción de diferentes
ondas portadoras en un sistema de multiportadoras, y
Fig. 2 muestra un marco MAC en un sistema de
multiportadoras conocido, y
Fig. 3, muestra la comunicación entre diferentes
ondas portadoras en un dispositivo según la invención, y
Fig. 4, muestra un marco MAC en un sistema según
la invención, y
Fig. 5, muestra un marco MAC en un sistema
alternativo según la invención.
La invención puede ser usada en un gran número
de tipos distintos de sistema que usan diferentes tipos de
modulación de multiportadoras. En lo que sigue la invención será
ilustrada usando uno de tales sistemas, el llamado sistema
Hiperlan/2, que usa la modulación llamada OFDM, (Orthogonal
Frequency Division Multiplex: Multiplexado por división de
frecuencias ortogonales).
OFDM en Hiperlan/2 e IEEE 802.11 a usa 48 ondas
portadoras diferentes para la transmisión de datos, como se muestra
en la Fig. 1. Además de las 48 ondas portadoras para la transmisión
de datos, el sistema usa cuatro tonos piloto, que se muestran en la
Fig. 1 por líneas de trazos y se indican con flechas. Los tonos
piloto pueden, por ejemplo, ser usados para la sincronización y
medición de la fuerza de la señal. Como también se muestra en la
Fig. 1, las 48 ondas portadoras están distribuidas uniformemente a
través del espectro de frecuencias, excepto en la frecuencia
central donde no hay onda portadora.
Dentro del sistema Hiperlan/2 hay una o más
unidades centrales, llamadas puntos de acceso (AP), manejando cada
una de ellas la comunicación con y entre varios suscriptores,
terminales móviles (MT), dentro de una zona particular. Las AP de
la zona le dicen a cada MT cuándo puede recibir datos de AP y cuándo
puede transmitir datos a AP. Toda la comunicación en el sistema
Hiperlan/2 está estructurada usando los marcos llamados MAC (Medium
Access Control: Control de acceso al medio).
La Fig. 2 muestra la construcción básica de un
marco MAC dentro del sistema Hiperlan/2. Cuando un MT quiere
transmitir datos a AP se realiza del siguiente modo:
- 1.
- MT envía una petición a AP referente a que puede transmitir datos. Esto tiene lugar en RACH, (Random Access Channel; Canal de acceso aleatorio)
- 2.
- AP envía una señal que le dice a MT que su petición referente a que puede trasmitir datos ha sido recibida por AP. Esto se realiza en RFCH (Random Access Feedback Channel: Canal de retroalimentación de acceso aleatorio), en otro marco posterior.
- 3.
- Si la petición es aceptada por AP, AP le dice a MT cuándo MT puede transmitir datos a AP. Esta información relativa a la ranura de transmisión asignada es enviada en FCCH (Frame Control Channel: Canal de control de marco), en otro marco posterior.
- 4.
- MT transmite datos a AP en el tiempo asignado. Esto es llevado a cabo en DU (Data Uplink: Enlace ascendente de datos).
Además de las partes descritas antes, el marco
MAC comprende también DD (Data Downlink: Enlace descendente de
datos), en otras palabras datos de AP a MT, y BCCH (Broadcast
Control Channel: Canal de control de difusión).
La Fig. 3 muestra esquemáticamente uno de los
principios detrás de la invención. El sistema comprende un
número,1-N, de ondas portadoras. Un número de éstas
(en el sistema Hiperlan/2 el número es cuatro) son llamados tonos
piloto, que están destinados por ejemplo para la sincronización de
frecuencias.
Además de los tonos piloto, hay también un
"hueco" sin onda portadora, en la frecuencia central del
sistema, la "frecuencia cero". Cuando la frecuencia central en
el sistema no es usada, y los tonos piloto son no usados o son
usados en una medida mínima, según la invención estas frecuencias
son usadas por una o más unidades de portadora única para la
transmisión a la unidad central en el sistema.
Para conseguir la función según la invención,
tanto la unidad central como la unidad de portadora única (s)
deberían estar provistas de medios para planificar las transmisiones
desde la unidad de portadora única a la unidad central en
interacción entre sí. Esto se realiza según la invención haciendo
que la unidad central tenga parcialmente funcionabilidad completa
para poderse comunicar con las unidades "ordinarias" en el
sistema de multiportadoras por medio de los marcos MAC del
sistema, y por estar dotados de la capacidad de comunicar con las
unidades de portadora única usando marcos MAC modificados, como se
describirá más adelante.
A las unidades de portadora única (MT) según la
invención se les ha dado la capacidad de comunicar con la unidad
central (AP) usando marcos MAC modificados, como se tratará más
adelante.
La Fig. 4 muestra un ejemplo de un marco MAC
modificado según la invención. La modificación comprende la
introducción de la capacidad también para los MTs de portadora
única de enviar una petición referente a la capacidad de transmitir
datos, llamada RACH 2, donde RACH 1 es el RACH "ordinario" que
ha sido descrito antes en relación con la Fig. 2. Además, el marco
MAC ha sido modificado de manera que AP puede también decir a los MT
de portadora única que su petición referente a ser capaz de
transmitir datos (RACH 2) ha sido recibida por AP, que es llevada a
cabo en RFCH 2, donde RFCH es el RFCH "ordinario" que ha sido
descrito antes en relación con la Fig. 2.
Las unidades de portadora única envían
adecuadamente su petición referente a la transmisión (RACH 2) en la
frecuencia central, la "onda portadora cero" pero transmiten
sus datos en uno de los tonos piloto. Esto significa que las
unidades de portadora única desde AP pueden transmitir a AP y
recibir de AP en el mismo tiempo que las unidades
"ordinarias", las unidades de multiportadoras, en el sistema
están comunicando con AP. Para que las unidades de portadora única
puedan transmitir datos a AP en los tonos piloto, las unidades de
multiportadoras deberían no intentar usar los mismos tonos piloto
al mismo tiempo. Esto puede ser dispuesto de dos maneras, o bien
cambiando el estándar o bien haciendo que la AP en el sistema lo
resuelva por su planificación de la transmisión de las unidades
respectivas.
El sistema está dispuesto adecuadamente de tal
modo que no todas las unidades de portadora única en el sistema
envíen peticiones en cuanto a la transmisión al inicio del RACH 2.
Esto puede conseguirse por diversas técnicas que extienden las
peticiones de transmisión en el tiempo, por ejemplo el llamado
"ALOHA ranurado", siendo dichas técnicas familiares para los
expertos en el campo.
Para que las unidades de portadora única en el
sistema sepan cuando pueden transmitir sus peticiones referentes a
la transmisión, deben saber cuándo comienza RACH 2 en el marco MAC
relevante. Esta información es introducida adecuadamente en cada
FCCH de marco, pero también puede ser introducida en el BCCH del
marco.
Cada unidad en el sistema tiene su "MAC id"
que la unidad central en el sistema usa para poder identificar la
información a y desde las diferentes unidades. Si la información
relativa al tiempo de inicio para RACH 2 es introducida en FCCH, la
información puede ser introducida adecuadamente como un
MAC-id separado. El MAC-id no
corresponde a ninguna entidad física, sino que es un MAC id lo que
perciben las unidades de portadora única para obtener información
de la unidad central, por ejemplo relativa a los tiempos de inicio
y parada para RACH 2.
En cuanto al tiempo de parada para RACH 2, que
coincide con el tiempo de parada para RACH 1, éste puede ser
también calculado por las unidades de portadora única, en base al
tiempo de inicio del marco actual, ya que todos los marcos MAC
tienen una y la misma duración.
Como se muestra en la Fig. 4, el tiempo de
inicio para RACH 2 debería coincidir con el tiempo de inicio para
DU, ya que éste es el tiempo cuando la unidad central empieza a
percibir datos de las unidades del sistema.
Como se mencionó antes, hay una pluralidad de
frecuencias diferentes en las que las unidades de portadora única
en un sistema según la invención pueden transmitir datos a la unidad
central en el sistema. En FCCH, por ejemplo, la unidad central
debería, por tanto, enviar información a cada unidad de portadora
única referente a en qué frecuencia va a transmitir datos dicha
unidad particular en el tiempo que tiene permiso concedido para
transmitir, la llamada "concesión de recurso". La información
en cuanto a qué frecuencia de transmisión ha sido asignada a una
unidad particular puede ser enviada de varias formas en FCCH, por
ejemplo utilizando los bits no usados en FCCH para tratar esto
explícitamente con las unidades, o tomando los
MAC-id módulo N, donde N es un número
predeterminado, por ejemplo el número de frecuencias libres que
están disponibles para la transmisión, en cuyo caso N será igual al
número 4 en el sistema Hiperlan/2.
La Fig. 5 muestra un marco MAC alternativo que
puede ser usado en una variante de la invención. Como se muestra en
la Fig. 5, el marco MAC alternativo es idéntico al que ha sido
descrito en relación con la Fig. 4, pero con la diferencia de que
RFCH 2 no está incluido. En esta variante de la invención, la
información correspondiente es enviada en su lugar a las unidades
de portadora única en FCCH, en otras palabras, la información en
cuanto al tiempo de inicio para RACH 2y la información en cuanto a
si la petición referente a la transmisión ha sido recibida por la
AP. Esta información es enviada usando un MAC-id
especial que es conocido por las unidades de portadora
individuales, siendo reservado dicho MAC-id para
esta información. Toda la información acerca de la
retroalimentación RA de todas las unidades de banda estrecha está
bajo uno y el mismo MAC-id, como un llamado mapa de
bits.
Para que la unidad central en el sistema pueda
recibir tanto señales de multiportadoras como señales de portadora
única al mismo tiempo, las unidades centrales según la invención son
modificadas en comparación a las unidades centrales tradicionales
en los sistemas de multiportadoras. Una forma adecuada de llevar a
cabo esta modificación es que el receptor que existe en la unidad
central, es decir la(s) parte(s) que maneja(n)
la conversión de la señal, no se cambia, sin embargo es introducida
una función de procesamiento de señal suplementaria, cuya misión es
separar las señales que llegan de las unidades de portadora única de
las señales que llegan de las unidades de multiportadoras. Esta
función de procesamiento de señal suplementaria puede ser
implementada de un gran número de formas familiares para los
expertos en la técnica y no es una parte esencial de la presente
invención, por lo que no se va a describir aquí con más detalle.
Esta invención no está limitada a las
realizaciones descritas antes, sino que puede ser variada libremente
dentro del alcance de las siguientes reivindicaciones.
Claims (3)
1. Unidad central (AP) para un sistema de
multiportadoras, que comprende equipo para la recepción de una
señal formada por una pluralidad de ondas portadoras, que comprende
adicionalmente equipo para la recepción de una señal desde el
equipo que transmite en una onda portadora, esto es, un equipo de
portadora única (MT), cuya onda portadora es una onda portadora que
está comprendida en el sistema de multiportadoras para el que está
diseñada la unidad central (AP), estando la unidad central (AP)
también equipada con medios para planificar la transmisión desde el
equipo de portadora única (MT) en interacción con el equipo de
portadora única (MT), en el que el marco (MAC) existente que es
usado para la planificación de la comunicación dentro del sistema
de multiportadoras en el que está comprendida la unidad central
(AP), es modificado para recibir peticiones (RACH2) para
transmisiones de datos desde el equipo de portadora única para
planificar las transmisiones desde el equipo de portadora única
(MT) para dicha interacción con el equipo de portadora única
(MT).
2. Equipo de portadora única (MT) dispuesto para
transmitir en una onda portadora, dotado de medios para recibir
transmisiones en una técnica de sistema de multiportadoras, que
está equipado además con medios para, en interacción con una unidad
central (AP) en un sistema de multiportadoras, preferiblemente una
unidad central (AP) según la reivindicación 1, planificar sus
propias transmisiones a la unidad central (AP), en el que uno de
los marcos existentes (MAC), siendo usados los marcos (MAC) para
planificar la comunicación dentro del sistema de multiportadoras
en el está comprendida la unidad central (AP), es modificado para
recibir peticiones (RACH2) para transmisiones de datos desde el
equipo de portadora única (MT) para planificar las transmisiones
desde el equipo de portadora única (MT) para dicha interacción con
la unidad central (AP).
3. Equipo de portadora única (MT) según la
reivindicación 2, el cual está dotado con medios para enviar
peticiones para la transmisión de datos a la unidad central
(AP).
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