ES2329412T3 - Sistema de comunicacion celular y metodo para la coexistencia de sistemas diferentes. - Google Patents
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Abstract
Un sistema de comunicación celular que comprende: una primera unidad de comunicación de servicio, que soporta un primer modo de funcionamiento dúplex por división de tiempo (abreviado como TDD) en un primer canal de frecuencia que comprende una pluralidad de primeros recursos de transmisión de enlace ascendente divididos en segmentos de tiempo de enlace ascendente y una pluralidad de primeros recursos de transmisión de enlace descendente divididos en segmentos de tiempo de enlace descendente; y una segunda unidad de comunicaciones servicio que soporta segundo un modo de funcionamiento dúplex por división de tiempo (TDD) en un segundo canal de frecuencia sustancialmente adyacente en frecuencia al primer canal de frecuencia, y que soporta una pluralidad de segundos recursos de transmisión de enlace ascendente divididos en segmentos de tiempo de enlace ascendente y una pluralidad de segundos recursos de transmisión de enlace descendente divididos en segmentos de tiempo de enlace descendente; donde los modos de funcionamiento primero y segundo son distintos y las comunicaciones sobre tales respectivos modos cubren sustancialmente el mismo área geográfica; en el que la primera unidad de comunicación de servicio transmite una pluralidad de períodos inactivos en el primer modo de funcionamiento, dispuestos para abarcar períodos de tiempo utilizados por la segunda unidad de comunicación de servicio para conmutar la comunicación entre transmisiones de enlace descendente y de enlace ascendente dentro del segundo modo de funcionamiento.
Description
Sistema de comunicación celular y método para la
coexistencia de sistemas diferentes.
La invención se refiere a la coexistencia de
sistemas de comunicación celulares y en concreto, pero no
exclusivamente, a la coexistencia de tecnologías dúplex por
división de tiempo en un sistema de comunicación celular del
proyecto de asociación de tercera generación (3GPP, 3^{rd}
Generation Partnership Project).
Actualmente, los sistemas de comunicación
celular de tercera generación están siendo ampliados para mejorar
adicionalmente los servicios de comunicación proporcionados a los
usuarios móviles. Los sistemas de comunicación de tercera
generación adoptados con mayor amplitud están basados en la
tecnología de acceso múltiple por división de código (CDMA, Code
Division Multiple Access) y dúplex por división de frecuencia (FDD,
Frequency Division Duplex) o dúplex por división en el tiempo (TDD,
Time Division Duplex). En los sistemas CDMA, la separación de
usuarios se obtiene mediante asignar diferentes códigos de
ensanchamiento y/o aleatorización a diferentes usuarios en la misma
frecuencia portadora y en los mismos intervalos de tiempo. En los
sistemas de acceso múltiple por división de tiempo (TDMA, time
division multiple access), la separación de usuarios se consigue
mediante asignar diferentes segmentos de tiempo a usuarios
diferentes.
En adición a TDMA, TDD permite que se utilice la
misma frecuencia portadora para transmisiones tanto de enlace
ascendente como de enlace descendente. La portadora es subdividida
en el dominio de tiempo, en una serie de segmentos temporales. La
única portadora se asigna a enlace ascendente durante algunos
segmentos de tiempo y a enlace descendente durante otros segmentos
de tiempo. Un ejemplo de un sistema de comunicación que utiliza
este principio es el sistema universal de telecomunicaciones móviles
(UMTS, Universal Mobile Telecommunication System). Una descripción
más detallada de CDMA, y específicamente del modo CDMA de banda
ancha (WCDMA) de UMTS, puede encontrarse en la publicación "WCDMA
for UMTS", de Harri Holma (editor), Antti Toskala (Editor),
Wiley & Sons, 2001, ISBN 0471486876.
Puede encontrarse otro ejemplo en el documento
EP 1 227 602.
Con el objeto de proporcionar servicios de
comunicación mejorados, los sistemas de comunicación celulares de
tercera generación están diseñados para soportar una variedad de
servicios diferentes, incluyendo la comunicación de datos basado en
paquetes. Análogamente, los existentes sistemas de comunicación
celular de segunda generación, tales como el sistema global para
comunicaciones móviles (GSM), se han mejorado para soportar un
número creciente de diferentes servicios. Una de tales mejoras es
el servicio general de radiocomunicaciones por paquetes (GPRS,
General Packet Radio Service), que es un sistema desarrollado para
habilitar la comunicación basada en paquetes en un sistema de
comunicación GSM. La comunicación de datos por paquetes es
especialmente adecuada para servicios de datos, que tienen unos
requisitos de comunicación que varían dinámicamente, tal como por
ejemplo los servicios de acceso a Internet.
El TDD a baja velocidad de chip (LCR, low chip
rate) (LCR-TDD) es un sistema TDD que forma parte
del conjunto de tecnologías de tercera generación. Por contraste
con otras tecnologías de tercera generación, LCR-TDD
utiliza una velocidad de chip de 1,28 Mcps. La tecnología
LCR-TDD tiene además una estructura de única trama
100, como se ilustra en la figura 1.
Aquí, una trama 100 de 10 ms consiste en dos
subtramas de 5 ms. Contenido dentro de los límites 105 de la
subtrama de 5 ms, un primer segmento de tiempo 110 está típicamente
dedicado a una transmisión de baliza de enlace descendente de 75
\mus de duración. A continuación se envía un campo 115 de segmento
de tiempo piloto de enlace descendente (DownPTS), para la
sincronización de enlace descendente, de 75 \mus de duración. De
forma similar, para la sincronización de enlace ascendente se
utiliza un segmento 125 de tiempo piloto de enlace ascendente
(UpPTS) de 125 \mus de duración.
Hay un período de seguridad (GP, guard period)
120 de 75 \mus de duración, localizado entre los segmentos de
tiempo piloto de enlace ascendente y de enlace descendente 115, 125.
Tras el segmento de tiempo piloto de enlace ascendente (UpPTS) 125,
se transmite una serie de segmentos 130 de tráfico de enlace
ascendente y de segmentos 140 del tráfico de enlace descendente,
cada uno de 675 \mus de duración. Así, dentro de un segmento de
tiempo LCR-TDD, puede multiplexarse conjuntamente
múltiples canales (múltiples usuarios) utilizando acceso múltiple
por división de código (CDMA). Un punto de conmutación 135 UL/DL
define el relevo en el funcionamiento de la subtrama
LCR-TDD, en transmisiones UL y transmisiones DL.
Es destacable que existe cierta variabilidad en
la subtrama LCR-TDD, por cuanto que la posición
temporal del punto de conmutación 135 UL/DL puede moverse dentro de
la subtrama de radio. La figura 1 muestra el caso en el que el
número de segmentos de tráfico 130 de enlace ascendente es igual al
número de segmentos de tráfico 140 de enlace descendente. Sin
embargo, esto puede variarse entre el caso en el que hay solo un
segmento de tráfico de enlace descendente por subtrama, y el caso
en el que hay solo un segmento de tráfico de enlace ascendente por
subtrama (debe haber presente al menos un segmento en cada dirección
del enlace, para facilitar la comunicación
bidireccional).
bidireccional).
Recientemente se ha invertido significativos
esfuerzos en el diseño del nuevo interfaz aéreo, denominado
E-UTRA, para utilizar con sistemas 3GPP. El nuevo
interfaz aéreo E-UTRA puede utilizarse en un
espectro no apareado utilizando un modo TDD, o en un espectro
apareado utilizando un modo FDD; está basado en acceso múltiple por
división de frecuencia ortogonal (OFDMA, orthogonal frequency
division multiple access) en el canal de enlace descendente, y bien
en OFDMA o en acceso múltiple por división de frecuencia (FDMA,
frequency division multiple access) en el canal de enlace
ascendente. El interfaz aéreo E-UTRA está segmentado
en el tiempo y puede multiplexarse conjuntamente múltiples canales
(o múltiples usuarios), a través de técnicas de acceso múltiple en
el dominio de frecuencias (OFDMA y FDMA). La duración del segmento
de tiempo de E-UTRA es de 0,5 ms.
Se contempla que E-UTRA puede
desplegarse con una estructura de baja latencia donde sea posible,
para conmutar entre segmentos de tiempo de enlace descendente y
segmentos de tiempo de enlace ascendente en una base por segmentos
de tiempo, es decir permitiendo que el enlace se conmute
rápidamente. Esto permite transmisión y retransmisión de baja
latencia gracias a la capacidad, así ofrecida, de que el extremo
receptor acuse rápidamente recibo de un paquete de datos mediante
transmitir un acuse de recibo en la dirección de enlace inverso.
También es posible una estructura alternativa de latencia superior,
donde la conmutación entre segmentos de tiempo de enlace
descendente y segmentos de tiempo de enlace de ascendente se
produciría en, digamos, una base de cinco segmentos de tiempo.
Dentro de los comités del estándar 3GPP, donde
se está definiendo las especificaciones del sistema de comunicación,
ha habido una significativa cantidad de discusión sobre la
capacidad de que diferentes tecnologías coexistan dentro de la
misma banda de frecuencia, o de bandas de frecuencia adyacentes.
Es sabido que una unidad de abonado, aludida
como un equipo de usuario (UE) dentro de 3GPP, o una unidad de
servicios de comunicación inalámbrica, aludida como nodo B dentro de
3GPP, inevitablemente terminan también transmitiendo alguna energía
a frecuencias que están fuera del ancho de banda nominal de la
frecuencia portadora. Así, se emite energía no solo en la banda
(frecuencia) prevista, sino también en bandas adyacentes, como se
ilustra en la figura 2.
En referencia ahora a la figura 2, se muestra
una representación gráfica espectral 200 de características de
receptor 215 y características de transmisor 220, representándose la
frecuencia 200 frente a la densidad de potencia espectral 205. Así,
la figura 2 muestra transmisiones 220 a una frecuencia portadora
f_{1}, que comprende la energía de fuga 225 que interfiere con la
recepción de las bandas adyacentes f_{0} y f_{2}.
En un despliegue celular, puede utilizarse
múltiples frecuencias por parte del mismo operador. Además, puede
configurarse un único nodo B para controlar múltiples frecuencias.
Alternativamente, el nodo B puede configurarse para controlar una
sola frecuencia. Los nodos B que sirven estas diferentes frecuencias
pueden estar localizados conjuntamente o bien estar localizados en
diferentes emplazamientos de célula. Los usuarios pueden estar
localizados en cualquier lugar en el área geográfica de los nodos
B, es decir los usuarios pueden itinerar o moverse en torno a un
área geográfica concreta soportada por un solo nodo B o por
múltiples nodos B.
Este problema de interferencia se explica mejor
en la figura 3, que ilustra una situación 300 en la que hay una
interferencia UE a UE, en un sistema TDD no sincronizado. La figura
3 ilustra un primer nodo B-1 305, que transmite a
un primer UE (etiquetado "UE-1") 315 en una
frecuencia portadora de enlace descendente f_{0} (por ejemplo, la
frecuencia portadora etiquetada f_{0} en la figura 2) 310. La
figura 3 también ilustra que, en el mismo instante de tiempo, un
segundo UE (etiquetado "UE-2") 320 transmite a
un nodo B (etiquetado "nodo B-2") 330 en una
frecuencia portadora de enlace ascendente f_{1} (por ejemplo, la
frecuencia portadora etiquetada como f_{1} en la figura 2)
325.
En la figura 3 se asume que el
UE-1 305 y el UE-2 320 están
localizados a una distancia significativa respecto de los nodos B
305, 330, con los que están en comunicación. Así, el
UE-1 315 recibirá la transmisión procedente del
nodo B "1" a un bajo nivel, donde el primer nodo B 305 solo
puede ser capaz de mantener un enlace con el UE-1
315 mediante utilizar una baja velocidad de codificación,
permitiendo que el primer UE-1 315 reciba a un bajo
nivel de potencia. El UE-2 320 transmitirá al nodo B
"2" 330 utilizando una alta potencia, en un intento de
mantener un enlace de comunicación. Si el UE-1 315 y
el UE-2 320 están en localizaciones próximas,
entonces las pérdidas de trayecto entre los UEs 315, 320 será
mínima. En este caso, las emisiones espurias procedentes de la
transmisión de enlace ascendente del UE-2 320 se
fugarán a la frecuencia adyacente f_{0} y perjudicarán
significativamente la recepción de la transmisión en el
UE-1 315.
En el campo de las comunicaciones celulares
inalámbricas se ha identificado una variedad de soluciones para
tratar el problema de manejar una nueva tecnología TDD con un
interfaz aéreo TDD evolucionado, dentro del mismo área
geográfica.
Una primera solución que se ha propuesto dentro
del foro de estándares 3GPP, es utilizar una banda de frecuencia de
seguridad, entre una portadora utilizada para E-UTRA
y una portadora utilizada para TDD UTRA. El uso de una banda de
seguridad funciona sobre el principio de que, aunque la fuga de
energía hacia una portadora adyacente puede ser significativo, la
fuga de energía a portadoras que están más separadas en frecuencia
es menos significativa. Así, el enfoque de bandas de seguridad
sacrifica tales portadoras en las que puede haber una cantidad
significativa de energía fugada, es decir no se utiliza estas
portadoras. Este enfoque derrocha de recursos espectrales pero es
una solución simple al problema.
Una segunda solución es especificar
características de amplificadores y características de filtros (tal
como a través de la tasa de fugas al canal adyacente y las
especificaciones de selectividad del canal adyacente) en UEs y
nodos B, de forma que la energía que puede fugarse a los canales
adyacentes es insignificante. Este enfoque no derrocha recursos
espectrales pero incrementa el coste del equipo del UE y del nodo
B.
Una tercera solución sería diseñar
E-UTRA de forma que tenga una estructura de trama
idéntica a la estructura TDD UTRA, de forma que funcionen de forma
sincrónica. Este enfoque se ilustra en el diagrama de sincronización
400 de la figura 4. El enfoque no supone un derroche de recursos
espectrales, pero limita el rendimiento y la flexibilidad de
E-UTRA. Por ejemplo, con una solución semejante, la
estructura de trama de E-UTRA debe contener los
mismos puntos de conmutación de enlace ascendente/enlace descendente
que TDD UTRA. Mantener los mismos puntos de conmutación que TDD
UTRA conducirá a que la latencia experimentada por transmisiones
E-UTRA sea del mismo orden que las transmisiones
TDD UTRA, si bien la latencia puede reducirse en 3,84 Mcps TDD
(HCR-TDD) mediante acortar el tiempo entre las
transmisiones de enlace ascendente y enlace descendente, es decir
mediante incrementar el número de puntos de conmutación para ambos
sistemas (nótese que el uso de múltiples puntos de conmutación no
es actualmente posible para LCR-TDD).
La figura 4 ilustra una típica estructura 100 de
trama LCR-TDD, como la mostrada en la figura 1. En
este ejemplo se muestra una división del segmento de tiempo DL:UL
33 para datos de tráfico. También se muestra un segmento de tiempo
de enlace descendente que se utiliza típicamente para transmisiones
de tipo baliza en el primer segmento de tiempo de la subtrama y los
campos DwPTS/GP/UpPTS, como se ha mencionado previamente.
La figura 4 ilustra también una versión
modificada de E-UTRA que funciona en una estructura
de trama idéntica a LCR-TDD. En esta modalidad, la
duración de la subtrama E-UTRA (también aludida como
segmento de tiempo dentro del contexto 3GPP) se extiende de 0,5 ms
a 0,675 ms. En esta modalidad, se inserta segmentos secundarios
especiales 415, 425 en la trama, con el objeto de facilitar la
coexistencia entre la trama LCR-TDD y trama de
E-UTRA. Estos segmentos secundarios especiales
pueden estar inactivos (no se transmite datos) o bien el segmento
secundario especial de UL puede utilizarse para transmitir algunos
datos de enlace ascendente, señalización o información piloto, y el
segmento secundario especial DL puede utilizarse para transmitir
algunos datos de enlace descendente, señalización o información
piloto.
Nótese que la estructura de trama ilustrada en
la figura 4 tiene al menos las siguientes desventajas. Por ejemplo,
la trama de E-UTRA está limitada a tener dos puntos
de conmutación DL a UL (y dos UL a DL) por trama. Esto influye
significativamente sobre la latencia mínima que puede conseguirse
con una estructura de trama semejante. Además, la duración de
subtrama E-UTRA de 0,675 ms, cuando se utiliza este
modo de compatibilidad, es diferente a la duración de subtrama de
0,5 ms que se utiliza en espectro apareado.
Se hace notar que LCR-TDD
funciona solo en espectro no apareado. Esta diferente duración de
subtrama puede también incidir en el diseño de la señal dentro de
la subtrama. Cuando E-UTRA soporta dos duraciones
diferentes de subtrama (como en el arte previo discutido aquí), el
diseño de UEs y nodos B que pueden funcionar tanto en espectro
apareado como en espectro no apareado se hace mucho más complicado.
Este incremento en la complejidad conducirá típicamente a un
incremento de costes para el equipamiento del UE y el nodo B.
Así, las técnicas actuales no son óptimas. Por
lo tanto, sería ventajoso un mecanismo mejorado para tratar el
problema de manejar una nueva tecnología TDD con un interfaz aéreo
TDD evolucionado, dentro del mismo área geográfica. En concreto,
sería ventajoso un sistema que permita la provisión de un sistema
TDD E-UTRA que coexista con un sistema
LCR-TDD.
\vskip1.000000\baselineskip
Por consiguiente, esta invención busca
preferentemente mitigar, aliviar o eliminar una o más de las
desventajas mencionadas, por separado o en cualquier
combinación.
De acuerdo con un primer aspecto de la presente
invención, se proporciona un sistema de comunicación celular. El
sistema de comunicación celular comprende una primera unidad de
comunicación de servicio, que soporta un primer modo de
funcionamiento dúplex por división de tiempo (TDD) en un primer
canal de frecuencia que comprende una pluralidad de primeros
recursos de transmisión de enlace ascendente divididos en segmentos
de tiempo de enlace ascendente, y una pluralidad de primeros
recursos de transmisión de enlace descendente divididos en
segmentos de tiempo de enlace descendente. Una segunda unidad de
comunicación de servicio soporta un segundo modo de funcionamiento
dúplex por división de tiempo (TDD) en un segundo canal de
frecuencia adyacente al primer canal de frecuencia, y soporta una
pluralidad de segundos recursos de transmisión de enlace ascendente
divididos en segmentos de tiempo de enlace ascendente, y una
pluralidad de segundos recursos de transmisión de enlace
descendente divididos en segmentos de tiempo de enlace descendente.
Los modos de funcionamiento primero y segundo son diferentes, y la
comunicación sobre un área geográfica sustancial se proporciona por
cada uno de los dos diferentes modos de funcionamiento TDD. La
primera unidad de comunicación de servicio transmite una pluralidad
de períodos inactivos (durante los cuales no se transmite ninguna
señal) en el primer modo de funcionamiento, que están dispuestos
para abarcar períodos de tiempo utilizados por la segunda unidad de
comunicación de servicio para conmutar la comunicación entre
transmisiones de enlace descendente y enlace ascendente del segundo
modo de funcionamiento.
Mediante introducir períodos inactivos en las
transmisiones de acuerdo con el primer modo de funcionamiento, y
disponer estos períodos inactivos para abarcar períodos de tiempo
utilizados para conmutación en el segundo modo de funcionamiento,
la invención puede permitir que se reduzca la interferencia entre
los dos sistemas TDD diferentes, en canales de frecuencia
adyacentes.
La invención puede permitir un uso mejorado de
los recursos de comunicación en el sistema de comunicación. La
invención puede permitir un rendimiento mejorado según la percepción
de los usuarios finales. La invención puede proporcionar una
capacidad incrementada, unos retardos reducidos y/o un rendimiento
global eficaz incrementado, por ejemplo mediante un despliegue
mejorado de sistemas E-UTRA.
La invención puede permitir que un sistema de
comunicación utilice recursos que no están siendo actualmente
utilizados para otros propósitos o por otros usuarios, a través de
un modo más eficiente de planificar transmisiones de dos modos de
funcionamiento interferentes, diferentes. La invención puede ser
compatible con algunos sistemas de comunicación existentes, tales
como los sistemas de comunicación celular TD-SCDMA o
TD-CDMA 3GPP.
De acuerdo con una característica opcional de la
invención, el período inactivo puede ser un segmento de tiempo
inactivo del primer modo de funcionamiento.
Esto puede permitir el uso eficiente de recursos
mediante asegurar que todos los segmentos de tiempo son transmitidos
sin recibir interferencia de canales de frecuencia adyacente.
De acuerdo con una característica opcional de la
invención, el período inactivo puede comprender uno o más de los
siguientes: una parte de un segmento de tiempo, una ausencia de un
símbolo OFDM, una ausencia de un bloque FDMA, duración de un piloto
OFDM, duración de un piloto OFDM, duración de un piloto FDMA o
duración de una carga útil de datos CDMA.
Esto puede permitir un uso eficiente de los
recursos, puesto que solo están inactivas las partes necesarias de
las transmisiones del primer modo de funcionamiento; utilizándose
las partes no inactivas para la transmisión de datos. Además, este
aspecto de la invención puede utilizar estructuras de segmentos de
tiempo existentes, por ejemplo un segmento de tiempo DL
E-UTRA consiste en un conjunto de símbolos OFDM, uno
o más de los cuales pueden utilizarse como un período inactivo.
Además, un segmento de tiempo UL E-UTRA comprende
uno entre: un conjunto de símbolos OFDM o un conjunto de bloques
FDMA, uno o más de los cuales pueden utilizarse como un período
inactivo. Un segmento de tiempo TD-CDMA comprende
dos cargas útiles de datos, una parte intermedia y un período de
seguridad, de los que uno o más pueden también utilizarse como un
período inactivo.
De acuerdo con una característica opcional de la
invención, los períodos inactivos son introducidos en los modos
primero y segundo de funcionamiento, y se configuran para abarcar
períodos de conmutación del otro modo de funcionamiento
diferente.
Esto puede permitir una reducción en la
interferencia de canal de frecuencia adyacente, para ambos sistemas
basados en TDD.
De acuerdo con una característica opcional de la
invención, solo la transmisión de frecuencia de canal adyacente
entre los dos modos diferentes de funcionamiento se configura para
contener períodos inactivos que abarcan períodos de tiempo
utilizados para conmutación. Por lo tanto, la invención puede
maximizar el rendimiento global de datos, de transmisiones no
afectadas por el potencial de interferencia de canal adyacente.
De acuerdo con una característica opcional de la
invención, la primera unidad de comunicación de servicio y/o la
segunda unidad de comunicación de servicio pueden transmitir a un
desplazamiento de trama para ajustar una sincronización del período
inactivo, al objeto de abarcar el período de conmutación del otro
modo distinto de funcionamiento. Esto puede permitir un uso más
eficiente de una o ambas estructuras de trama, para maximizar el
rendimiento global de datos.
De acuerdo con una característica opcional de la
invención, puede configurarse un planificador para planificar
segmentos de tiempo completos como períodos inactivos en los modos
de funcionamiento primero y/o segundo, mediante no planificar
transmisiones de enlace ascendente ni de enlace descendente en un
segmento de tiempo concreto. Alternativamente, el planificador
puede planificar segmentos de tiempo especialmente construidos, con
suficientes períodos inactivos dentro de estos como para abarcar el
punto de conmutación del sistema LCR-TDD.
Esto puede permitir a un planificador,
planificar un segmento de tiempo especial a través del tiempo de
conmutación de una transmisión LCR-TDD adyacente.
Por ejemplo, el planificador puede planificar un segmento de tiempo
que sea la mitad de datos y la mitad de período inactivo. Así, en
lugar de descartar un segmento de tiempo entero en el punto de
conmutación, es posible descartar solo una parte del segmento de
tiempo.
Esta también puede permitir un mecanismo
sencillo y más eficiente para evitar efectos de interferencia entre
dos tecnologías TDD diferentes.
De acuerdo con una característica opcional de la
invención, la invención puede proporcionar una característica
especialmente ventajosa para comunicaciones celulares del proyecto
de asociación de tercera generación (3GPP). Así, la invención puede
soportar comunicación E-UTRA. Además, la invención
puede utilizarse para soportar comunicación GERAN/3G, tal como
comunicaciones LCR-TDD y/o
HCR-TDD.
De acuerdo con un segundo aspecto de la
invención, se proporciona una unidad de comunicación de servicio
inalámbrica. La unidad de comunicación de servicio inalámbrica
comprende un transmisor conectado operativamente a un procesador y
una función de sincronización, donde la unidad de comunicación de
servicio inalámbrica soporta un primer modo de funcionamiento
dúplex por división de tiempo (TDD) en un primer canal de
frecuencia, sustancialmente adyacente a un segundo modo de
funcionamiento dúplex por división de tiempo (TDD) en un segundo
canal de frecuencia, y comprende una pluralidad de primeros
recursos de transmisión de enlace ascendente divididos en segmentos
de tiempo de enlace ascendente, y una pluralidad de primeros
recursos de transmisión de enlace descendente divididos en
segmentos de tiempo de enlace descendente. Los modos de
funcionamiento primero y segundo son diferentes, y la comunicación
sobre un área geográfica sustancial se proporciona por cada uno de
los dos modos de funcionamiento TDD diferentes. El procesador
dispone las transmisiones de una pluralidad de períodos inactivos
en el primer modo de funcionamiento, de modo que abarcan un período
de tiempo utilizado para conmutar la comunicación entre
transmisiones de enlace descendente y de enlace ascendente, del
segundo modo de funcionamiento.
De acuerdo con un tercer aspecto de la
invención, se proporciona un método de asignar transmisiones
inalámbricas en un sistema de comunicación celular. El método
comprende las etapas de soportar un primer modo de funcionamiento
dúplex por división de tiempo (TDD) en un primer canal de frecuencia
que comprende una pluralidad de primeros recursos de transmisión de
enlace ascendente divididos en segmentos de tiempo de enlace
ascendente, y una pluralidad de primeros recursos de transmisión de
enlace descendente divididos en segmentos de tiempo de enlace
descendente; y soporta un segundo modo de funcionamiento dúplex por
división de tiempo (TDD) en un segundo canal de frecuencia
sustancialmente adyacente al primer canal de frecuencia, y que
soporta una pluralidad de segundos recursos de transmisión de
enlace ascendente divididos en segmentos de tiempo de enlace
ascendente, y una pluralidad de segundos recursos de transmisión de
enlace descendente divididos en segmentos de tiempo de enlace
descendente. Los modos de funcionamiento primero y segundo son
diferentes, y la comunicación sobre un área geográfica sustancial
se proporciona mediante cada uno de los dos modos de funcionamiento
TDD diferentes. El método comprende además las etapas de asignar
una pluralidad de periodos inactivos en el primer modo de
funcionamiento; asignar un período de tiempo en el segundo modo de
funcionamiento, para soportar comunicación de conmutación entre
transmisiones de enlace descendente y enlace ascendente; y disponer
la pluralidad de períodos inactivos de forma que abarquen el
período de tiempo utilizado.
Estos y otros aspectos, características y
ventajas de la invención, serán evidentes a partir de las
realizaciones descritas a continuación, y se aclararán con
referencia a estas.
La figura 1 ilustra la estructura de trama de la
tecnología de baja velocidad de chip en dúplex por división de
tiempo (LCR-TDD), en un sistema de comunicación
celular 3GPP;
la figura 2 ilustra gráficamente la fuga de
energía hacia bandas de frecuencia adyacentes en un sistema de
comunicación celular 3GPP;
la figura 3 ilustra la interferencia de equipo
de usuario a equipo de usuario, en un sistema TDD; y
la figura 4 ilustra una estructura de trama de
un sistema E-UTRA dispuesto para tener una
estructura de trama idéntica a la estructura TDD UTRA, de forma que
estos funcionan de forma sincrónica dentro de un sistema de
comunicación celular 3GPP.
Se describirá realizaciones de la presente
invención, solo a modo de ejemplo, con referencia a los dibujos
anexos, en los cuales:
la figura 5 ilustra un sistema de comunicación
celular 3GPP de acuerdo con algunas en realizaciones de la presente
invención;
la figura 6 ilustra un diagrama de
sincronización que destaca el alineamiento de transmisiones
E-UTRA y LCR-TDD a través del uso
de períodos inactivos, de acuerdo con algunas realizaciones de la
invención;
la figura 7 ilustra un efecto limitado del uso
de períodos inactivos sobre la capacidad de portadoras
E-UTRA adyacentes y no adyacentes, de acuerdo con
algunas realizaciones de la invención;
la figura 8 ilustra un diagrama de
sincronización de un enfoque de desplazamiento de trama, de acuerdo
con algunas realizaciones de la invención; y
la figura 9 ilustra un método de asignación de
la estructura de tramas para la portadora E-UTRA que
es adyacente a una portadora LCR-TDD, de acuerdo
con algunas en realizaciones de la invención.
La siguiente descripción se centra en
realizaciones de la invención aplicables a un sistema de
comunicación celular UMTS, y en concreto a una red de acceso de
radio terrestre UMTS (UTRAN, UMTS Terrestrial Radio Access Network)
que funciona en un modo dúplex por división de tiempo (TDD) dentro
de un sistema del proyecto de asociación de tercera generación
(3GPP).
En concreto, las realizaciones de la presente
invención se describen con referencia a la coexistencia de sistemas
E-UTRA y sistemas GERAN/3G, como los modos de
funcionamiento de alta velocidad de chip (HCR-TDD) y
baja velocidad de chip (LCR-TDD), donde los
sistemas funcionan en el mismo área geográfica, potencialmente con
la misma localización y funcionando en canales de frecuencia
sustancialmente adyacentes. En el contexto de la presente invención,
el término "sustancialmente adyacente" significa que abarca
cualquier canal de frecuencia que esté espectralmente próximo al
canal en cuestión, donde las transmisiones en tal canal
sustancialmente adyacente afectan a la recepción de señales en el
canal en cuestión.
Sin embargo, se apreciará que la invención no se
limita a este sistema concreto de comunicación celular, sino que
puede aplicarse a otros sistemas de comunicación celular basados en
TDD.
Además, en una realización el concepto descrito
indica que los dos modos de funcionamiento diferentes soportan
comunicaciones sobre una parte sustancial del mismo área de
cobertura. La expresión "parte sustancial del mismo área de
cobertura", en el contexto de la presente invención significa que
abarca cualquier área geográfica donde una localización concreta
está soportada por dos o más modos diferentes de funcionamiento TDD,
donde una transmisión en un modo puede afectar a una comunicación
que está utilizando el otro modo, o los otros modos, de
funcionamiento.
En referencia ahora a la figura 5, se muestra en
líneas generales un sistema de comunicación 500 basado en celular,
de acuerdo con una realización de la presente invención. En esta
realización, el sistema de comunicación 500 basado en celular es
compatible con, y contiene elementos de red capaces de funcionar
sobre, un interfaz aéreo del sistema universal de
telecomunicaciones móviles (UMTS). En concreto, la invención se
refiere a la especificación del proyecto de asociación de tercera
generación (3GPP) para los estándares de acceso múltiple por
división de código de banda ancha (WCDMA), acceso múltiple por
división de código con división en el tiempo
(TD-CDMA) y acceso múltiple por división de código
síncrona con división en el tiempo (TD-SCDMA)
relativos al interfaz de radio UTRAN (descrito en la serie de
especificaciones TS 25.xxx de 3GPP).
En concreto, el sistema 3GPP soporta
comunicación E-UTRA y comunicación
LCR-TDD (y/o HCR-TDD) desde una
posición geográfica sustancialmente localizada de forma conjunta,
de modo que una parte de sus respectivas áreas de cobertura solapa.
Además, el sistema de comunicación celular 3GPP soporta tanto
comunicación E-UTRA como comunicación
LCR-TDD utilizando la misma banda de asignación de
frecuencias, de forma que la comunicación TDD procedente ya sea del
sistema E-UTRA o de un sistema
LCR-TDD puede ocupar canales de frecuencia
adyacentes.
Una pluralidad de terminales de abonado (o de
equipos de usuario (UE) en nomenclatura UMTS) 514, 516 comunica
sobre el enlace de radio 519, 520 con una pluralidad de estaciones
transceptoras base bajo la terminología UMTS, aludidas como nodos B
524, 526. El sistema comprende muchos otros UEs y nodos B que no se
muestran por claridad.
El sistema de comunicación inalámbrico, en
ocasiones aludido como un dominio de red del operador de red, está
conectado a una red externa 534, por ejemplo la red Internet. El
dominio de red del operador de red incluye:
- (i)
- Una red central, en concreto al menos un nodo de soporte GPRS de pasarela (GGSN, Gateway GPRS Support Node) (no mostrado) y al menos un nodo de soporte GPRS de servicio (SGSN, Serving GPRS Support Node) 542, 544; y
- (ii)
- Una red de acceso, en concreto:
- (i)
- Un controlador de red de radio (RNC, Radio network controller) GPRS (o UMTS) 536, 540; y
- (ii)
- Un nodo B GPRS (o UMTS) 524, 526.
El GGSN/SGSN 544 es responsable de la
interacción de GPRS (o UMTS) con una red de datos pública conmutada
(PSDN, Public Switched Data Network) tal como la red Internet 534 o
una red telefónica pública conmutada (PSTN) 534. Un SGSN 544 lleva
a cabo una función de enrutamiento y tunelización para tráfico
dentro de, digamos, una red central GPRS, mientras que un GGSN
enlaza con redes de paquetes externas, en este caso las que acceden
al modo GPRS del sistema.
Los nodos B 524, 526 están conectados a redes
externas, a través de estaciones de controlador de red de radio
(RNC), incluyendo los RNCs 536, 540 y centros de conmutación móvil
(MSCs), como el SGSN 544 (los otros no se muestran por
claridad).
Cada nodo B 524, 526 contiene una o más unidades
transceptoras y comunica con el resto de la infraestructura del
sistema basado en células, a través de un I_{ub} de interfaz, tal
como se define en la especificación UMTS.
De acuerdo con una realización de la presente
invención, una primera unidad de comunicación de servicio (es
decir, el nodo B 524) soporta el primer modo de funcionamiento
dúplex por división de tiempo (TDD) en un primer canal de
frecuencia (es decir, comunicación E-UTRA) que
comprende una pluralidad de primeros recursos de transmisión de
enlace ascendente divididos en segmentos de tiempo de enlace
ascendente, y una pluralidad de primeros recursos de transmisión de
enlace descendente divididos en segmentos de tiempo de enlace
descendente. El nodo B 524 soporta comunicación
E-UTRA sobre el área geográfica 585.
De acuerdo con una realización de la presente
invención, una segunda unidad de comunicación de servicio (es
decir, el nodo B 526) soporta un segundo modo de funcionamiento
dúplex por división de tiempo (TDD) en un segundo canal de
frecuencia sustancialmente adyacente a la primera frecuencia (por
ejemplo, comunicación LCR-TDD), que comprende una
pluralidad de segundos recursos de transmisión de enlace ascendente
divididos en segmentos de tiempo de enlace ascendente, y una
pluralidad de segundos recursos de transmisión de enlace descendente
divididos en segmentos de tiempo de enlace descendente. El nodo B
526 soporta comunicación LCR-TDD sobre el área
geográfica 590.
Cada RNC 536, 540 puede controlar uno o más
nodos B 524, 526. Cada SGSN 542, 544 proporciona una pasarela a la
red externa 534. El centro de operaciones y administración (OMC,
Operations and Management Centre) 546 está operativamente conectado
a RNCs 536, 540 y a nodos B 524, 526. El OMC 546 administra y
gestiona secciones del sistema de comunicación celular 500, tal
como saben los técnicos en la materia.
De acuerdo con una realización de la presente
invención, la coexistencia entre los modos E-UTRA y
TDD UTRA se facilita mediante sincronizar la comunicación
E-UTRA a una portadora TDD UTRA adyacente. Se asume
que la comunicación E-UTRA se lleva a cabo en el
espectro apareado y en modo semidúplex (es decir, en un "modo
TDD"), y utiliza la misma numerología y duración de segmentos de
tiempo que E-UTRA funcionando en el espectro
apareado. Al sincronizar tales comunicaciones entre sistemas
diferentes, las transmisiones de enlace de ascendente en una
portadora no interfieren con las transmisiones de enlace descendente
en otra portadora, y viceversa.
En una realización de la presente invención, una
unidad de comunicación de servicio inalámbrico, tal como el nodo B,
comprende un transmisor que está conectado operativamente a un
procesador 596 y una función de sincronización (no mostrada). La
unidad de comunicación de servicio inalámbrica puede comprender
además un planificador 592, o puede estar operativamente acoplada a
un planificador remoto. Realizaciones de la presente invención
utilizan el procesador 596 y/o el planificador, para insertar
períodos inactivos en transmisiones procedentes del transmisor del
nodo B. La implementación específica dentro del procesador, de la
inserción de tales períodos inactivos, se comprenderá fácilmente
por los técnicos en la materia y no se describirá aquí.
El nodo B soporta un primer modo de
funcionamiento dúplex por división de tiempo (TDD) en un primer
canal de frecuencia, sustancialmente adyacente a un segundo modo de
funcionamiento dúplex por división de tiempo (TDD) en un segundo
canal de frecuencia, y comprende una pluralidad de primeros recursos
de transmisión de enlace ascendente divididos en segmentos de
tiempo de enlace ascendente, y una pluralidad de primeros recursos
de transmisión de enlace descendente divididos en segmentos de
tiempo de enlace descendente.
El procesador 596 permite que las transmisiones
de una pluralidad de períodos inactivos en el primer modo de
funcionamiento, se dispongan para abarcar un período de tiempo
utilizado para conmutar la comunicación entre transmisiones de
enlace descendente y enlace ascendente, del segundo modo de
funcionamiento.
El planificador está configurado para planificar
segmentos de tiempo completos o partes de estos, como períodos
inactivos en los modos de funcionamiento primero y/o segundo. En una
realización, el planificador puede no planificar transmisiones de
enlace ascendente ni de enlace descendente en un segmento de tiempo
concreto o una parte de este. Alternativa o adicionalmente, el
planificador puede planificar segmentos de tiempo especiales que
comprenden uno o más períodos inactivos contenidos en su interior.
Por ejemplo, el planificador puede planificar un segmento de tiempo
que es mitad de datos y mitad período inactivo, en lugar de
descartar un segmento de tiempo completo en torno a un instante de
conmutación.
Se contempla que la función de planificador
pueda estar acoplada operativamente a un primer nodo B 524, o
localizada dentro de este. Se contempla que el planificador 592
pueda estar distante respecto del nodo B y/o que su funcionalidad
pueda estar distribuida entre una serie de elementos del sistema. El
planificador está configurado para ajustar transmisiones en uno o
ambos de los modos de funcionamiento E-UTRA y/o
LCR-TDD.
También se contempla que el planificador 592
esté operativamente acoplado a una función de monitorización 594,
que de nuevo puede estar acoplada al nodo B, o localizada dentro de
este o en algún otro lugar dentro del sistema de comunicación. El
funcionamiento de la función de monitorización 594 se describe
después.
De acuerdo con una realización de la presente
invención, y en referencia ahora a la figura 6, los dos sistemas
(E-UTRA y LCR-TDD) se sincronizan
mediante un uso juicioso de los períodos inactivos en, digamos, una
estructura de tramas 630 E-UTRA, facilitando de ese
modo la coexistencia entre E-UTRA y
LCR-TDD.
La figura 6 ilustra una portadora
LCR-TDD 605 (que tiene una duración de segmento de
tiempo de 0,675 ms), que comprende una transmisión de enlace
descendente 610 seguida por un período inactivo 615. El período
inactivo 615 está seguido por una transmisión de enlace ascendente
620 y a continuación por una transmisión de enlace descendente 625.
Los técnicos en la materia comprenderán que se contiene otros
períodos inactivos (denominados períodos de seguridad) al término
de cada segmento de tiempo LCR-TDD de 0,675 ms.
Notablemente, estos períodos inactivos en el segmento de tiempo
LCR-TDD se incorporan para permitir el avance de
sincronización y para permitir la interferencia entre símbolos
(ISI, inter-symbol interference). Por contraste, los
períodos inactivos en la presente invención son de una escala
diferente, se insertan solo cuando es necesario, y se insertan de
forma juiciosa para evitar interferencia con un sistema distinto en
una portadora adyacente.
De acuerdo con una realización de la presente
invención, se ilustra un diagrama de sincronización 630 de una
transmisión E-UTRA de canal adyacente (que tiene una
duración de segmento de tiempo de 0,5 ms). Aquí, una transmisión de
enlace descendente 635 está seguida por un período inactivo 640 de
longitud del segmento de tiempo E-UTRA planificado.
El período inactivo 640 de segmento de tiempo de
E-UTRA planificado está seguido por una transmisión
de enlace ascendente 645 y a continuación por otro período inactivo
650. El período inactivo adicional 650 puede ser, por ejemplo, un
bloque corto SC-FDMA (de 35 \mus de duración) o un
símbolo de multiplexación por división de frecuencias ortogonales
(OFDM, orthogonal frequency division multiplex) (de 71 \mus
de
duración).
duración).
Notablemente, de acuerdo con una realización de
la presente invención se ha insertado un período inactivo en la
portadora de E-UTRA, que abarca el punto de
conmutación entre el enlace descendente y el enlace ascendente en
el sistema LCR-TDD. Este se ha insertado de forma
que no hay períodos de tiempo dentro de la trama durante los que se
produzca la transmisión de enlace ascendente en la portadora LCR a
la vez que la transmisión de enlace descendente en el
E-UTRA adyacente. De forma similar, no hay periodos
de tiempo dentro de la trama durante los que se produzca la
transmisión de enlace descendente en la portadora LCR al mismo
tiempo que la transmisión de enlace ascendente en el
E-UTRA adyacente. Así, la conmutación entre
transmisión DL y transmisión UL (y viceversa) de la portadora
LCR-TDD no provoca interferencia en el período
inactivo de E-UTRA, y el período inactivo en
E-UTRA no genera interferencia en
LCR-TDD.
Por tanto, se contempla la aplicación de
períodos inactivos en un canal E-UTRA 630 en torno a
los puntos de conmutación 698 de enlace ascendente (UL)/enlace
descendente (DL) y los puntos de conmutación 695 de DL/UL.
En la figura 6, el uso de los segmentos de
tiempo inactivos se ha mostrado solo para el caso de división UL:DL
3:3. Una división considerada de particular interés cuando
LCR-TDD se utiliza para servicios de voz, es cuando
hay un uso sustancialmente igual de los recursos UL y DL. Aunque la
figura 6 se ilustra con una distribución uniforme entre los
recursos de UL y DL, se contempla que la técnica puede también
aplicarse a otras divisiones UL:DL.
De acuerdo con una realización de la presente
invención, se contempla que el planificador E-UTRA
sea también capaz de planificar segmentos de tiempo completos como
períodos inactivos, simplemente mediante no planificar
transmisiones de enlace ascendente ni de enlace descendente en un
segmento de tiempo concreto. Así, estos períodos inactivos pueden
utilizarse para facilitar la coexistencia entre los modos de
funcionamiento E-UTRA y LCR-TDD.
Alternativamente, el planificador E-UTRA puede
designar una o más partes del segmento de tiempo para que contengan
períodos inactivos (más cortos que un segmento de tiempo completo)
localizados al comienzo, a la mitad o al final del segmento de
tiempo. De este modo, puede conseguirse una utilización mejorada de
la trama (por ejemplo, se reserva menos tiempo para períodos
inactivos) y por lo tanto se mejora la eficiencia en la
transmisión.
transmisión.
La figura 6 muestra que una portadora de
E-UTRA que es adyacente a una portadora
LCR-TDD puede facilitar la coexistencia mediante no
planificar un segmento de tiempo de E-UTRA de 0,5
ms, durante el período de tiempo en el que la portadora
LCR-TDD está conmutando entre enlace descendente y
enlace ascendente (es decir, durante la parte DownPTS/UpPTS de la
subtrama en LCR-TDD). En este caso, claramente no
existe interferencia entre la portadora de E-UTRA y
la portadora LCR-TDD, puesto que no hay transmisión
en la portadora de E-UTRA en torno al punto de
conmutación LCR-TDD. Análogamente, no hay
interferencia entre la portadora LCR-TDD y la
portadora de E-UTRA adyacente durante el segmento de
tiempo inactivo, puesto que no hay nada con lo que pueda interferir
la portadora LCR-TDD (es decir, los transmisores y
receptores de los UEs y nodos B E-UTRA, no están
activos durante el período inactivo E-UTRA).
En la figura 6, el punto de conmutación UL/DL
está además configurado para producirse durante un período inactivo
dentro de una estructura de trama E-UTRA. De este
modo, no hay cuestiones específicas relacionadas con la trama, que
afecten a la coexistencia entre LCR-TDD y
E-UTRA.
La pérdida de capacidad en la estructura de
trama anterior, debida al uso del segmento de tiempo inactivo, es
del 10% (es decir, dos segmentos de tiempo inactivos de entre veinte
segmentos de tiempo, un segmento de tiempo inactivo por subtrama
LCR-TDD). Ventajosamente, esta pérdida de capacidad
solo aplica al primer canal adyacente.
Finalmente, por completitud, la figura 6 ilustra
también una estructura de trama para una portadora
E-UTRA 670 de canal adyacente. La portadora
E-UTRA está lo suficiente separada espectralmente
respecto de la portadora LCR-TDD, como para que
pueda utilizarse para transmisión de datos la totalidad de las
subtramas E-UTRA. Aquí, una transmisión 665 de
enlace descendente está seguida por un período inactivo 670 de
segmento de tiempo E-UTRA. Notablemente, no existe
la necesidad específica de que esta portadora E-UTRA
adopte medidas para evitar interferencia con la portadora
LCR-TDD no adyacente. Por tanto, esta portadora de
E-UTRA no adyacente no contiene períodos inactivos
planificados con el objetivo de coexistencia con una tecnología
diferente. Los períodos inactivos 670 y 680 son necesarios solo
para permitir que el UE y el nodo B conmuten entre los modos de
transmisión y recepción. En esta portadora no adyacente, el
segmento de tiempo que es coincidente con el período inactivo 640
en la portadora adyacente, se utiliza para transmisión de datos.
En el contexto de la presente invención,
cualquier referencia a un "sistema diferente" significa que
abarca, pero no se limita a, una o más de las siguientes
características diferenciadoras:
- i.
- una diferente duración de segmentos de tiempo, entre los sistemas/modos de funcionamiento;
- ii.
- señales adicionales en uno de los sistemas, por ejemplo UpPTS/DwPTS, posiblemente con una duración temporal que no sea igual a un segmento de tiempo completo, dentro de la estructura de tiempo de los sistemas;
- iii.
- duraciones de trama o subtrama diferentes entre los sistemas;
- iv.
- diferentes estructuras de trama, por ejemplo diferente ordenación de las señales, entre los sistemas; o
- v.
- cualquier otro parámetro de sistema relacionado con la sincronización, que sirva para diferenciar un modo de funcionamiento respecto del otro.
Para canales no adyacentes, no hay pérdida de
capacidad respecto del uso de segmentos de tiempo inactivos, o
segmentos de tiempo especiales que contienen considerables períodos
inactivos: por ejemplo, un segmento de tiempo que comprende la
mitad de datos y la mitad de período inactivo. Ventajosamente, solo
la portadora E-UTRA siguiente a una portadora
LCR-TDD necesita funcionar con los períodos de
tiempo inactivos (es decir, en el "modo de compatibilidad
sincronizado" descrito arriba). El efecto del uso de segmentos de
tiempo inactivos sobre la capacidad, en portadoras
E-UTRA adyacentes y no adyacentes, se ilustra en la
figura 7. Aquí, la densidad 705 de potencia espectral se representa
frente a la frecuencia 710 para una serie de canales adyacentes,
como son un canal LCR-TDD 715, un canal
E-UTRA adyacente 720 y una serie de canales
E-UTRA no adyacentes 725. Así, volviendo la figura
6, con una pérdida capacidad del 10% en el canal sustancialmente
adyacente, y sin pérdida en los canales más distantes
espectralmente (no adyacentes), puede conseguirse una reducción
significativa en la interferencia potencial cuando se aplica el
concepto inventivo aquí descrito.
Otra ventaja más proporcionada por el concepto
inventivo aquí descrito, es que el enfoque permite una evolución
gradual del espectro en el tiempo, entre portadoras
LCR-TDD y portadoras totalmente
E-UTRA. En las etapas iniciales del despliegue
E-UTRA, puede desplegarse una sola portadora
E-UTRA (utilizando los períodos inactivos). Según
avanza el tiempo, puede desplegarse más portadoras
E-UTRA, donde solo una de estas portadoras necesita
utilizar períodos inactivos para soportar la coexistencia. Una vez
que se ha transferido el espectro completo a
E-UTRA, puede adoptarse la plena flexibilidad de
E-UTRA. Así, el uso de períodos inactivos permite
una transición elegante del espectro, entre el uso de
LCR-TDD y el uso de E-UTRA.
Además del uso con un canal
LCR-TDD, se contempla que el concepto inventivo
pueda utilizarse de forma similar para sistemas TDD con alta
velocidad de chip (HCR), cuando coexisten con sistemas
E-UTRA. El uso de un período inactivo para permitir
la coexistencia entre E-UTRA en un espectro apareado
y HCR-TDD en una portadora adyacente, no se
necesita específicamente cuando la división UL:DL para la portadora
UHF- TDD es de la forma 3n:3\times(5-n),
donde n es un entero. Esto asume un solo punto de conmutación en la
estructura de trama HCR-TDD. Debe notarse que la
división de segmento de tiempo UL:DL es variable en
HCR-TDD. Así, una red HCR-TDD puede
migrarse a una división UL:DL
3n:3\times(5-n), en preparación para
E-UTRA. Se contempla que tal división del segmento
de tiempo sería apropiada para tráfico asimétrico de enlace
descendente.
Cuando la división UL:DL para la portadora
HCR-TDD no es de la forma
3n:3\times(5-n), puede acomodarse algunas
otras configuraciones de trama/segmento de tiempo en una portadora
HCR-TDD, adyacente en frecuencia a una portadora
E-UTRA, mediante el uso de períodos inactivos
insertados en la estructura de trama de la portadora
E-UTRA, de forma similar a lo ya descrito para la
coexistencia de portadoras LCR-TDD y
E-UTRA de frecuencia adyacente. Los períodos
inactivos se insertan estratégicamente en la portadora
E-UTRA para abarcar puntos de conmutación en los
respectivos sistemas HCR-TDD adyacentes.
En una realización mejorada de la presente
invención, puede aplicarse una técnica de "desplazamiento de
trama" a la portadora adyacente E-UTRA, bien
para LCR-TDD o para HCR-TDD. Sin
embargo, se contempla que el caso de LCR-TDD es de
mayor interés para una técnica de desplazamiento de trama, puesto
que el alineamiento entre HCR-TDD y
E-UTRA en el caso no apareado puede conseguirse
fácilmente con la mencionada división UL:DL
3n:3\times(5-n).
El uso de una técnica de desplazamiento de trama
para facilitar la coexistencia entre LCR-TDD y
E-UTRA se muestra en la figura 8. La figura 8
ilustra una subtrama LCR-TDD de 5 ms, que comprende
una transmisión DL 805 seguida por un período inactivo 815 y una
transmisión UL 820. La transmisión UL 820 está seguida por una
transmisión DL 825. La trama E-UTRA está desplazada
(retardada) respecto de la trama LCR-TDD en 0,825
ms. La trama E-UTRA comprende dos partes de 5 ms
(para la alineación con las subtramas LCR-TDD de 5
ms) que comprenden un período inactivo 840 y una transmisión de UL
845 y otro período inactivo 850. El período inactivo adicional 850
está seguido por una transmisión DL 855.
Ventajosamente, para una división UL:DL 2:4, un
desplazamiento de trama de 0,825 ms entre la portadora
LCR-TDD y la portadora E-UTRA
permite el alineamiento del enlace ascendente
LCR-TDD con el enlace ascendente de
E-UTRA (y de forma similar para el enlace
descendente). Nótese que el desplazamiento de trama es un retardo
entre el límite de trama del sistema LCR-TDD y el
límite de trama de la portadora E-UTRA. El uso de un
desplazamiento de trama de este modo, permite sincronizar las
portadoras LCR-TDD y E-UTRA, pero
con algún retardo temporal entre las dos portadoras.
Así, realizaciones de la presente invención
soportan dos métodos de alinear E-UTRA funcionando
en espectro no apareado con LCR-TDD y
HCR-TDD. En los métodos mostrados, la numerología y
la duración de los segmentos de tiempo de E-UTRA en
espectro no apareado, es igual para el funcionamiento en espectro
apareado.
Ventajosamente, los métodos de alinear
E-UTRA con transmisiones TDD UTRA (tales como
LCR-TDD y HCR-TDD) pueden
utilizarse para facilitar la coexistencia de E-UTRA
con despliegues TDD UTRA existentes en portadoras adyacentes.
En referencia ahora a la figura 9, un diagrama
de flujo 900 ilustra un método de asignación de una estructura de
trama para una portadora E-UTRA que es
sustancialmente adyacente a una portadora LCR-TDD,
de acuerdo con algunas realizaciones de la invención.
La estructura de segmentos de tiempo de un
sistema LCR-TDD que funciona en la portadora
sustancialmente adyacente puede deducirse de varias formas, como se
ilustra en la etapa 905. Si la portadora LCR-TDD y
la portadora E-UTRA pertenecen al mismo operador,
entonces la estructura de segmentos de tiempo de la portadora
sustancialmente adyacente es conocida. Si la portadora
LCR-TDD y la portadora E-UTRA
pertenecen a diferentes operadores, la estructura de segmentos de
tiempo del sistema LCR-TDD puede hallarse mediante
acuerdos entre operadores. En este contexto, es de interés tanto
para el operador LCR-TDD como para el operador de
E-UTRA minimizar la interferencia potencial entre
sus respectivos sistemas. Además, se contempla que es posible para
el operador E-UTRA monitorizar las transmisiones
del operador LCR-TDD.
En relación con un método de reducción que
involucre la monitorización de la portadora LCR-TDD
sustancialmente adyacente, la etapa de monitorización puede incluir
una o más las siguientes características:
- (i)
- el operador E-UTRA puede monitorizar portadoras sustancialmente adyacentes y leer la información de sistema de estas portadoras sustancialmente adyacentes. Se contempla que el equipo del nodo B utilizado para soportar tal función de monitorización puede ser más sensible que el utilizado en los UEs, puesto que los nodos B son dispositivos fijos en los que puede utilizarse componentes con mayores requisitos de potencia, más costosos y con mayores tolerancias; o
- (ii)
- el operador E-UTRA puede deducir la transición de segmentos de tiempo DL a UL del LCR-TDD mediante monitorizar la portadora LCR-TDD sustancialmente adyacente y acceder a la señal de sincronización enviada sobre tal portadora sustancialmente adyacente. Para LCR-TDD, tal señal de sincronización se envía sobre un segmento de tiempo piloto de enlace descendente - DwPTS - y el enlace ascendente comienza en un momento fijo en relación con el DwPTS.
La transición de segmentos de tiempo UL a DL
puede deducirse mediante llevar a cabo funciones de procesamiento
de señal, sobre la señal procedente de la portadora
LCR-TDD sustancialmente adyacente. Estas funciones
de procesamiento de señal pueden incluir deducir factores de
ensanchamiento utilizados en los canales. A priori, se sabe
que los canales físicos de enlace descendente nunca utilizan
factores de ensanchamiento de "2", "4" u "8". Por
tanto, si en un segmento de tiempo se detecta el uso de uno o estos
factores de ensanchamiento, entonces el nodo B puede deducir que el
segmento de tiempo es un segmento de tiempo de enlace ascendente.
Alternativamente, el nodo B puede monitorizar la sincronización de
transmisiones en la portadora sustancialmente adyacente. Las
transmisiones DL son síncronas mientras que las transmisiones UL
procedentes de diferentes UEs no son síncronas en el nodo B
E-UTRA de monitorización, (excepto en el nodo B que
controla tales transmisiones a través de algoritmos avanzados de
sincronización). Así, la detección de transmisiones no síncronas
puede permitir al nodo B deducir que un segmento de tiempo es un
segmento de tiempo de enlace ascendente.
De nuevo en referencia a la figura 9, se ilustra
un método ejemplar de asignar y mantener la estructura de tramas
para la portadora E-UTRA que es sustancialmente
adyacente a una portadora LCR-TDD. En la figura 9,
se asume que la red E-UTRA está en conocimiento de
la estructura de segmentos de tiempo del sistema
LCR-TDD que funciona en la portadora
sustancialmente adyacente. Tal deducción puede realizarse siguiendo
cualquiera de los enfoques de la etapa 905.
\newpage
También se asume que la referencia de la
sincronización del sistema LCR-TDD puede deducirse,
en las etapas 910 y/o 915, para permitir la sincronización del
sistema E-UTRA con el sistema
LCR-TDD. Hay varios métodos de obtener esta
referencia de sincronización. Por ejemplo:
- (i)
- cuando el sistema LCR-TDD utiliza el canal físico de sincronización del nodo B (PNBSCH, physical Node B synchronisation channel), el sistema E-UTRA puede monitorizar el PNBSCH del sistema LCR-TDD para obtener una referencia de sincronización del sistema LCR-TDD;
- (ii)
- cuando el sistema LCR-TDD y el sistema E-UTRA son ambos manejados por el mismo operador, puede enviarse una señal de referencia de reloj común, tanto al nodo B LCR-TDD como al nodo B E-UTRA;
- (iii)
- cuando el sistema LCR-TDD se sincroniza mediante GPS, el sistema E-UTRA también puede sincronizarse utilizando GPS. En este caso, hay una única referencia común de sincronización externa;
- (iv)
- el sistema E-UTRA puede también rastrear la sincronización de la señal de sincronización en el segmento de tiempo piloto de enlace descendente (DwPTS), u otra señal de referencia de enlace descendente de la portadora LCR-TDD adyacente.
Así, una vez que se determina los segmentos de
tiempo que están disponibles para E-UTRA, con
respecto al mencionado método de desplazamiento de trama y/o al
mencionado método del período inactivo, se identifica valores
óptimos de desplazamiento de trama y/o una asignación de período
inactivo. Después se selecciona un formato de trama, basado en
maximizar los recursos totales disponibles para
E-UTRA y/o en minimizar la interferencia entre
sistemas, en la etapa 920.
A continuación se obtiene una referencia de
sincronización que es síncrona con la red TDD LCR (o HCR), como se
muestra en la etapa 925. Después el equipo de red se configura con
el formato de trama seleccionado, el desplazamiento de trama y/o
los períodos inactivos asociados, según la etapa 930. A continuación
se maneja el equipo de red con el formato de trama seleccionado, y
después se señaliza este formato de trama a través de información
del sistema a otros usuarios, como se muestra en la etapa 935.
Después, la sincronización puede monitorizarse y mantenerse con el
sistema LCR-TDD adyacente, tal como en la etapa
940.
En el contexto de la descripción anterior, y de
acuerdo con realizaciones de la invención, el término segmentos de
tiempo, en el contexto de E-UTRA, incluye que 3GPP
se refiere a subtramas E-UTRA. Sin embargo, esta
expresión para "subtramas" es diferente de respecto de su uso
en LCR-TDD, donde una subtrama se especifica como un
período de tiempo de 5 ms que consiste en varios segmentos de
tiempo.
Aunque el anterior concepto inventivo se ha
descrito en términos de un solo sistema de comunicación celular,
tal como un sistema 3GPP, que abarca dos modos de funcionamiento
tales como E-UTRA y LCR-TDD, se
contempla que el concepto inventivo aplica igualmente a dos
diferentes sistemas celulares que manejan dos respectivos modos de
funcionamiento. Por lo tanto, cualquier referencia a un solo sistema
de comunicación celular que comprende dos modos de funcionamiento,
debe concebirse como incluyendo dos sistemas distintos.
Se apreciará que por claridad, la descripción
anterior ha descrito realizaciones de la invención con referencia a
diferentes unidades funcionales y procesadores. Sin embargo, será
evidente que cualquier distribución apropiada de funcionalidad
entre diferentes unidades funcionales o procesadores puede
utilizarse sin menoscabo de la invención. Por ejemplo, la
funcionalidad que se ha ilustrado llevándose a cabo mediante
procesadores o controladores diferentes, puede realizarse mediante
el mismo procesador o controlador. Por lo tanto, las referencias a
unidades funcionales específicas deben verse solo como referencias
a medios adecuados para proporcionar la funcionalidad descrita, y
no como indicativas de una estructura u organización lógica o
física, estricta.
La invención puede implementarse de cualquier
forma adecuada incluyendo equipamiento físico, soporte lógico,
soporte lógico inalterable o cualquier combinación de estos.
Opcionalmente la invención puede implementarse, al menos
parcialmente, como soporte lógico informático ejecutándose en uno o
más procesadores de datos y/o procesadores de señal digital. Los
elementos y componentes de una realización de la invención pueden
implementarse física, funcional y lógicamente de cualquier modo
adecuado. Por supuesto, la funcionalidad puede implementarse en una
sola unidad, en una pluralidad de unidades o como parte de otras
unidades funcionales. Así, la invención puede implementarse en una
sola unidad o puede estar distribuida en sentido físico y/o
funcional entre diferentes unidades y procesadores.
\vskip1.000000\baselineskip
\newpage
\bullet EP 1 227 602 A [0004]
\bullet"WCDMA for UMTS". Wiley &
Sons, 2001 [0003]
Claims (25)
1. Un sistema de comunicación celular que
comprende:
- \quad
- una primera unidad de comunicación de servicio, que soporta un primer modo de funcionamiento dúplex por división de tiempo (abreviado como TDD) en un primer canal de frecuencia que comprende una pluralidad de primeros recursos de transmisión de enlace ascendente divididos en segmentos de tiempo de enlace ascendente y una pluralidad de primeros recursos de transmisión de enlace descendente divididos en segmentos de tiempo de enlace descendente; y
- \quad
- una segunda unidad de comunicaciones servicio que soporta segundo un modo de funcionamiento dúplex por división de tiempo (TDD) en un segundo canal de frecuencia sustancialmente adyacente en frecuencia al primer canal de frecuencia, y que soporta una pluralidad de segundos recursos de transmisión de enlace ascendente divididos en segmentos de tiempo de enlace ascendente y una pluralidad de segundos recursos de transmisión de enlace descendente divididos en segmentos de tiempo de enlace descendente;
- \quad
- donde los modos de funcionamiento primero y segundo son distintos y las comunicaciones sobre tales respectivos modos cubren sustancialmente el mismo área geográfica;
- \quad
- en el que la primera unidad de comunicación de servicio transmite una pluralidad de períodos inactivos en el primer modo de funcionamiento, dispuestos para abarcar períodos de tiempo utilizados por la segunda unidad de comunicación de servicio para conmutar la comunicación entre transmisiones de enlace descendente y de enlace ascendente dentro del segundo modo de funcionamiento.
2. El sistema de comunicación de la
reivindicación 1, en el que el período inactivo del primer modo de
funcionamiento puede comprender uno o más de los siguientes:
- (i)
- un período de tiempo inactivo,
- (ii)
- una parte de un período de tiempo,
- (iii)
- un símbolo de multiplexado por división de frecuencia ortogonal, abreviado como OFDM, o piloto OFDM;
- (iv)
- un bloque de acceso múltiple por división de frecuencia, abreviado como FDMA, o piloto FDMA, o
- (v)
- la duración de una carga útil de datos de acceso múltiple por división de código, abreviado como CDMA.
3. El sistema de comunicación de la
reivindicación 1 o la reivindicación 2, en el que los períodos
inactivos se introducen en los modos primero y segundo de
funcionamiento, y se configuran para abarcar períodos de conmutación
del otro modo de funcionamiento distinto.
4. El sistema de comunicación de cualquier
reivindicación precedente, en el que solo las transmisiones de
frecuencia de canal adyacente entre dos modos distintos de
funcionamiento, se configuran de forma que comprenden períodos
inactivos que abarcan períodos de tiempo utilizados para
conmutación.
5. El sistema de conmutación de cualquier
reivindicación precedente, en el que la primera unidad de
comunicación de servicio y/o la segunda unidad de comunicación de
servicio, transmiten a un desplazamiento de trama en relación con
el otro modo de funcionamiento, para ajustar una sincronización del
período inactivo con el objeto de abarcar el período de conmutación
del otro modo el funcionamiento distinto.
6. El sistema de comunicación de cualquier
reivindicación precedente, que comprende además un planificador
configurado para planificar los períodos inactivos en el modo de
funcionamiento primero y/o segundo, mediante no planificar ninguna
transmisión de enlace ascendente ni de enlace descendente en un
segmento de tiempo concreto, o mediante planificar segmentos de
tiempo que comprenden uno o más períodos inactivos.
7. El sistema de comunicación de cualquier
reivindicación precedente, en el que el sistema de comunicación es
un sistema de comunicación celular del proyecto de asociación de
tercera generación, abreviado como 3GPP.
8. El sistema de comunicación de la
reivindicación 7, en el que la unidad de comunicación de servicio
primera o segunda soporta comunicaciones
E-UTRA.
9. El sistema de comunicación de la
reivindicación 7, en el que la unidad de comunicación de servicio
primera o segunda soporta comunicación de red de acceso por radio
EDGE GSM de tercera generación, abreviada como GERAN/3G.
10. El sistema de comunicación de la
reivindicación 9, en el que la comunicación GERAN/3G comprende
transmisiones a alta velocidad de chip (HCR-TDD) o
a baja velocidad de chip (LCR-TDD).
11. El sistema de comunicación de cualquier
reivindicación precedente, en el que los modos distintos de
funcionamiento comprenden E-UTRA y
LCR-TDD.
12. Una unidad de comunicación de servicio
inalámbrica, adaptada para funcionar en el sistema de comunicación
de cualquier reivindicación precedente.
13. Una unidad de comunicación de servicio
inalámbrica, que comprende un transmisor conectado operativamente a
un procesador y una función de sincronización, donde la unidad de
comunicación de servicio inalámbrica soporta un primer modo de
funcionamiento dúplex por división de tiempo (TDD) en un primer
canal de frecuencia sustancialmente adyacente a un segundo modo de
funcionamiento dúplex por división de tiempo (TDD) en un segundo
canal de frecuencia, y comprende una pluralidad de primeros
recursos de transmisión de enlace ascendente divididos en segmentos
de tiempo de enlace ascendente, y una pluralidad de primeros
recursos de transmisión de enlace descendente divididos en
segmentos de tiempo de enlace descendente;
- \quad
- donde los modos de funcionamiento primero y segundo son distintos y las comunicaciones entre tales respectivos modos de funcionamiento cubren sustancialmente el mismo área geográfica;
- \quad
- en el que el procesador se dispone para transmisiones de una pluralidad de períodos inactivos en el primer modo de funcionamiento, dispuestas para abarcar un período de tiempo utilizado con el objeto de conmutar la comunicación entre las transmisiones de enlace descendente y de enlace ascendente del segundo modo de funcionamiento.
14. La unidad de comunicación de servicio
inalámbrica de la reivindicación 13, en la que solo las
transmisiones de frecuencia de canal adyacente entre dos modos
distintos de funcionamiento, son configuradas por el procesador
para comprender períodos inactivos que abarquen períodos de tiempo
utilizados para la conmutación.
15. La unidad de comunicación de servicio
inalámbrica de la reivindicación 13 o 14, en la que la unidad de
comunicación de servicio inalámbrica transmite a un desplazamiento
de trama relativo al segundo modo de funcionamiento, para ajustar
una sincronización del período inactivo de manera que abarque el
período de conmutación del segundo modo de funcionamiento.
16. La unidad de comunicación de servicio
inalámbrica de cualquiera de las reivindicaciones precedentes 13 a
15, en la que el período inactivo del primer modo de funcionamiento
puede comprender uno o más de los siguientes:
- (i)
- un segmento de tiempo inactivo,
- (ii)
- una parte de un segmento de tiempo,
- (iii)
- un símbolo OFDM o un piloto OFDM,
- (iv)
- un bloque FDMA o un piloto FDMA, o
- (v)
- la duración de una carga útil de datos CDMA.
17. La unidad de comunicación de servicio
inalámbrica de la reivindicación 16, que comprende además un
planificador conectado operativamente al procesador y configurado
para planificar períodos inactivos en el primer modo de
funcionamiento, mediante no planificar transmisiones de enlace
ascendente ni de enlace descendente en un segmento de tiempo
concreto, o mediante planificar segmentos de tiempo que comprenden
uno o más períodos inactivos.
18. La unidad de comunicación de servicio
inalámbrica de cualquiera de las reivindicaciones 13 a 17, que
comprende además una función de monitorización acoplada
operativamente al procesador y dispuesta para monitorizar la
frecuencia portadora y/o las transmisiones de intervalos de tiempo
del segundo modo de funcionamiento.
19. La unidad de comunicación de servicio
inalámbrica de cualquiera de las reivindicaciones precedentes 13 a
18, en la que la unidad de comunicación de servicio inalámbrica es
un nodo B en un sistema de comunicación 3GPP.
20. La unidad de comunicación de servicio
inalámbrica de cualquiera de las reivindicaciones precedentes 13 a
19, en la que la unidad de comunicación de servicio inalámbrica
soporta transmisiones E-UTRA o de alta velocidad de
chip (HCR-TDD) o de baja velocidad de chip
(LCR-TDD) en un sistema de comunicación 3GPP.
21. Un método de asignación de transmisiones
inalámbricas en un sistema de comunicación celular, que comprende
las etapas de:
- \quad
- soportar un primer modo de funcionamiento dúplex por división de tiempo (TDD) en un primer canal de frecuencia que comprende una pluralidad de primeros recursos de transmisión de enlace ascendente divididos en tramas de enlace ascendente y una pluralidad de primeros recursos de transmisión de enlace descendente divididos en tramas de enlace descendente; y
- \quad
- soportar un segundo modo de funcionamiento dúplex por división de tiempo (TDD) en un segundo canal de frecuencia sustancialmente adyacente al primer canal de frecuencia, y que soporta una pluralidad de segundos recursos de transmisión de enlace ascendente divididos en tramas de enlace ascendente, y una pluralidad de segundos recursos de transmisión enlace descendente divididos en tramas de enlace descendente;
- \quad
- donde los modos de funcionamiento primero y segundo son distintos y las comunicaciones en tales respectivos modos cubren sustancialmente el mismo área geográfica;
- \quad
- el método comprendiendo además las etapas de:
- \quad
- asignar una pluralidad de períodos inactivos en un primer modo de funcionamiento;
- \quad
- asignar un período de tiempo de conmutación en un segundo modo de funcionamiento, para soportar la conmutación de la comunicación entre transmisiones de enlace descendente y de enlace ascendente; y
- \quad
- disponer la pluralidad de períodos inactivos para que abarquen el período de tiempo de conmutación utilizado.
22. El método de asignación de transmisiones
inalámbricas en un sistema de comunicación celular de la
reivindicación 21, que comprende además la etapa de monitorizar
transmisiones de uno o ambos de los modos de funcionamiento primero
y segundo, y ajustar la etapa de asignación o concesión en respuesta
a esto.
23. El método de asignación de transmisiones
inalámbricas en un sistema de comunicación celular de la
reivindicación 21 o la reivindicación 22, en el que la etapa de
monitorización comprende las etapas de:
- \quad
- monitorizar las portadoras de frecuencia sustancialmente adyacente; y
- \quad
- leer información de sistema de la portadora de frecuencia sustancialmente adyacente monitorizada.
24. El método de asignación de transmisiones
inalámbricas en un sistema de comunicación celular de cualquiera de
las reivindicaciones precedentes 21 al 23, en el que la etapa de
monitorización comprende la etapa de acceder a una señal de
sincronización o de referencia, transmitida en la portadora de
frecuencia sustancialmente adyacente.
25. El método de asignación de transmisiones
inalámbricas en un sistema de comunicación celular de cualquiera de
las reivindicaciones precedentes 21 a 24, en el que la etapa de
monitorización comprende la etapa de monitorizar una sincronización
de transmisiones de enlace descendente en la portadora de frecuencia
sustancialmente adyacente.
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