ES2577547T3

ES2577547T3 - Mecanismo de sincronización para red de enlace descendente para femtocelda en sistemas OFDM celulares

Info

Publication number: ES2577547T3
Application number: ES09823091.5T
Authority: ES
Inventors: I Kang Fu
Original assignee: MediaTek Inc
Current assignee: MediaTek Inc
Priority date: 2008-10-31
Filing date: 2009-10-30
Publication date: 2016-07-15
Anticipated expiration: 2029-10-30
Also published as: US20100110983A1; EP2342927A1; US20150163762A1; JP2012506653A; TW201032640A; CN102017738A; WO2010048899A1; EP2342927A4; US8989085B2; TWI411332B; EP2342927B1

Abstract

Un método para sincronización de transmisión de enlace descendente en un sistema OFDM de multiplexación por división de frecuencia ortogonal celular, el método comprende: (a) Explorar y recibir (74) una o más señales de referencia transmitidas desde una pluralidad de estaciones (51-57) base macro vecinas por una estación (58) base femto; (b) Determinar (74) una señal de referencia deseada desde una o más señales de referencia recibidas y (c) Configurar (75) la transmisión de señal de radio de enlace descendente de la estación (58) base femto con base en la señal de referencia deseada de tal manera que la estación (58) base femto se sincronice con la pluralidad de estaciones (51-57) base macro vecinas, Caracterizadas por que dicha señal de referencia deseada es una señal de referencia recibida primero por la estación (58) base femto durante una ventana de observación, y la longitud de la ventana de observación es más pequeña que la mitad de la longitud marco pero sustancialmente mayor que el retraso de propagación entre la pluralidad de estaciones (51-57) base macro vecinas.

Description

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DESCRIPCION

Mecanismo de sincronizacion para red de enlace descendente para femtocelda en sistemas OFDM celulares Referenda cruzada a solicitudes relacionadas

Esta solicitud reivindica prioridad bajo el 35 U.S.C. § 119 de la Solicitud Provisional U.S. Numero 61/109, 999, titulada “Mecanismo de Sincronizacion de red para soportar Femtocelda en Sistemas OFDM Inalambricos”, presentado en Octubre 31, 2008, cuya materia objeto se incorpora aqul mediante referencia.

Campo tecnico

La presente invencion se relaciona de manera general con sistemas OFDM celulares y, mas particularmente, con sincronizacion de red de enlace descendente para estaciones base Femto en sistemas OFDM celulares.

Antecedentes

En razon a que la demanda de banda ancha para usuarios inalambricos bajo techo continua creciendo, los operadores celulares estan tratando de explorar el ancho de banda suministrado bajo techo, ademas de suministrar ancho de banda en instalaciones al aire libre. Debido a la naturaleza flsica de las senales de radio, sin embargo, los operadores celulares han enfrentado dificultades para suministrar cubrimiento completo para los usuarios bajo techo. El repetidor celular es una de las soluciones comunes para los sistemas actuales, pero este puede degradar la calidad de la senal recibida y no tiene inteligencia para el procesamiento de la senal. La estacion de retransmision es otra solucion desarrollada para resolver este problema, pero no existe estacion de retrasmision comercial disponible aun y esta aun bajo desarrollo. La Femtocelda es otra solucion que se desarrollo para mejorar el cubrimiento bajo techo al reutilizar el espectro licenciado como parte de la infraestructura de la red celular.

La Figura 1 (Tecnica Anterior) Ilustra una red 10 celular simplificada que comprende una estacion base BS 11 macro y una estacion base BS 112 femto. La red 10 celular tambien comprende una estacion movil MS 14 al aire libre y una estacion movil MS 15 bajo techo. Como se ilustro en la Figura 1, la BS11 macro suministra una fortaleza de senal solida para la MS 14 al aire libre, aunque suministra una fortaleza de senal relativamente debil para el MS 15 bajo techo en razon de la obstruction flsica y/o la reflexion originada por el edificio 13. De otro lado, la BS12 femto, una estacion base de punto de acceso (por ejemplo una estacion base bajo techo pequena), puede suministrar fortaleza de senal solida y buena calidad de senal al MS15 bajo techo porque el BS12 femto esta ubicado dentro del edificio 13.

La femtocelda se anticipa como una caracterlstica importante para soportar transmision de alta velocidad extrema para sistemas 4G. Tanto el IEEE 802.16m como el 3GPP RaN1 & RAN2 estan actualmente desarrollando la tecnologla de femtocelda como parte de los estandares para el WiMAX 2.0 y los sistemas avanzados LTE. La transmision de alta velocidad extrema dara como resultado un consumo muy alto de potencia y se utiliza usualmente para soportar servicios multimedia, que son mas posibles de ser solicitados por los usuarios en un ambiente bajo techo. Al utilizar estaciones base femto, mas recursos de radio se pueden ahorrar al utilizar un rango mas corto y una potencia de transmision inferior. La Figura 2 (Tecnica Anterior) ilustra una arquitectura del sistema de un sistema 20 de femtocelda WiMAX.

La sincronizacion de la red de transmision de enlace descendente temporizada en una red celular es usualmente efectuada mediante el sistema de posicionamiento global (GPS). El GPS es un Sistema Satelital de Navegacion global que suministra una ubicacion confiable, navegacion, y servicio temporizado. Sin embargo, un BS femto puede no ser capaz de recibir senales GPS y obtener referencia temporizada. La Figura 3 (Tecnica Anterior) ilustra una red 30 celular que comprende un GPS 31. La red 30 celular tambien comprende los BS 32 y BS 33macros, as! como tambien un BS 34 femto. Como se ilustro en la Figura 3, el BS 32 y el BS 33 pueden recibir las senales GPS del GPS 31, mientras que el BS 34 no puede recibir las senales GPS y obtener referencia temporizada por que este se ubica dentro del edificio 35.

Ademas del GPS, la senal de retorno tambien puede ayudar a lograr la sincronizacion de la red entre las diferentes BS. Sin embargo, la conexion de retorno de una BS femto no es confiable para obtener referencia de tiempo. En la Figura 4 (Tecnica Anterior) ilustra una conexion de retorno en una BS femto en un sistema 40 de femtocelda WiMAX. Como se ilustro en la Figura 4, el retorno de la BS Femto se espera que sea un enlace xDSL o DOCSIS de bajo coste. Este no es tan robusto y confiable como las conexiones dedicadas utilizadas en Macro-/Micro-/Pico-BS. Ademas, el retraso de ida y vuelta puede ser variante en el tiempo y da como resultado la dificultad en el refinamiento del tiempo preciso. Asl, los sistemas de sincronizacion de la red de enlace descendente para una femtocelda en un sistema de multiplexacion por division de frecuencia ortogonal celular (OFDM) y/o acceso multiple por division de frecuencia ortogonal (OFDMA) permanecen como un reto.

El documento DE 10032934 A describe un sistema de sincronizacion de estacion base que sincroniza una estacion base de microcelda con una estacion base de celda macro localizada adyacente sobre un canal de correction de frecuencia utilizando circuito integral de telefono movil sin necesidad de una llnea PCM a un oscilador de rubidio. Sin embargo, el documento DE 10032934 A no describe la solution reivindicada por la presente solicitud.

5 La especificacion tecnica 33GPP TR R3.020 V090 describe que un receptor UMTS esta integrado en el nodoB local para vigilar el canal radiodifusion de una red macro y sincronizar el oscilador interno a esta senal. Sin embargo, el 3GPP TR. Especificacion Tecnica R3.020 no describe la solucion reivindicada por la presente solicitud.

Resumen

Se suministra un metodo de sincronizacion de enlace descendente para una estacion base femto en un sistema de 10 multiplexacion por division de frecuencia ortogonal celular (OFDM). La estacion base femto primero explora una o mas de las senales de referencia recibidas transmitidas desde una pluralidad de estaciones base macro vecinas. Antes de la exploration, el tiempo de transmision de enlace descendente entre las estaciones base macro vecinas esta ya bien sincronizada. Desde la perspectiva de la estacion movil, la diferencia de tiempo de llegada entre las senales de radio transmitidas por las estaciones base macro es mas pequena que la duration del intervalo de 15 guarda (Tg) de un slmbolo OFDM.

La estacion base femto determina entonces una senal de referencia deseada desde la recibida o mas senales de referencia con base en el resultado de la exploracion. En un aspecto novedoso, la senal de referencia deseada es una senal de referencia primero recibida por la estacion base femto durante una ventana de observation. En una realizacion, la longitud de la ventana de observacion es mas pequena que la mitad de la longitud marco pero 20 sustancialmente mayor que la demora de propagation entre la pluralidad de estaciones base. El tiempo de llegada real de la senal de referencia deseada se puede detectar mediante la estacion base femto utilizando procesamiento de senal digital mas un detector de tiempo y un extractor de tiempo.

Finalmente, la estacion base femto configura su tiempo de transmision de la senal de radio de enlace descendente con base en la senal de referencia deseada de tal manera que la estacion base femto se sincroniza con la pluralidad 25 de estaciones base macro vecinas. En una realization, la senal de referencia se transmite en el llmite de partida del marco de enlace descendente por la BS vecina. La BS femto establece su llmite de marco de partida de enlace descendente para que sea el mismo tiempo cuando la senal de referencia es recibida primero por la BS femto. En otra realizacion, la senal de referencia es transmitida en el llmite de partida mas un desfase en el maro de enlace descendente por una BS vecina. La BS femto establece su llmite marco de partida de enlace descendente para que 30 sea el mismo que el tiempo cuando la senal de referencia es recibida primero por el BS femto mas el mismo desfase.

Otras realizaciones y ventajas se describen en la description detallada de adelante. Este resumen no significa definition de la invention. La invention se define por las reivindicaciones.

Breve descripcion de los dibujos

35 Los dibujos que acompanan, en donde numerales de referencia indican componentes similares, ilustra realizaciones de la invencion.

Figura 1 (Tecnica Anterior) La Figura ilustra una red celular simplificada que comprende una estacion base macro y una estacion base femto.

Figura 2 (Tecnica Anterior) ilustra la arquitectura del sistema de un sistema de femtocelda WiMAX.

40 Figura 3 (Tecnica Anterior) ilustra una red celular que comprende un sistema de posicionamiento global.

Figura 4 (Tecnica Anterior) ilustra una conexion de retorno de una BS femto en un sistema de femtocelda WiMAX. Figura 5 ilustra una red 50 OFDM celular con una estacion base femto de acuerdo con un aspecto novedoso.

Figura 6 es un diagrama de bloque simplificado de una estacion base femto de acuerdo con un aspecto novedoso. Figura 7 es un diagrama de flujo de un metodo para activar una estacion base femto en una red OFDM celular.

45 Figura 8 ilustra una red OFDM celular tanto con una femtocelda aislada como con una femtocelda traslapada.

Figura 9 ilustra una red OFDM celular con una femtocelda que se traslapa con tres macro celdas.

Figura 10 ilustra senales de referenda multiples recibidas por una femtocelda en una red OFDM celular.

Figura 11 es una topologia de red generalizada de una red OFDM celular que ilustra una aproximacion de sincronizacion de una red novedosa.

Figura 12 es una topologia de red especial de una red OFDM celular que ilustra una aproximacion de sincronizacion 5 de red novedosa

Figura 13 ilustra un metodo general para detectar el tiempo de llegada de la senal de referencia deseada desde las senales multiples de referencia recibidas

Figura 14 ilustra una primera realizacion para detectar el tiempo de llegada de una senal de referencia.

Figura 15 ilustra una segunda realizacion para detectar el tiempo de llegada de una senal de referencia con un 10 efecto multisenda.

Figura 16 ilustra una tercera realizacion para detectar el tiempo de llegada de las senales de referencia multiples con un efecto multisenda.

Figura 17 ilustra una primera realizacion para configurar un tiempo de transmision de enlace descendente mediante una estacion base femto.

15 Figura 18 ilustra una segunda realizacion para configurar el tiempo de transmision de enlace descendente mediante una estacion base femto.

Descripcion detallada

Se hara ahora referencia en detalle a algunas realizaciones desde la invencion, cuyos ejemplos se ilustran en los dibujos que acompanan.

20 La femtocelda se desarrollo para mejorar el cubrimiento bajo techo al reutilizar el espectro licenciado como parte de la infraestructura de la red celular. En un sistema de femtocelda tal como un sistema de femtocelda WiMAX, los servicios bajo techo son principalmente servidos mediante un punto de acceso de femtocelda WiMAX (WFAP). Las femtoceldas tipicamente suministran un cubrimiento de celda muy pequeno (por ejemplo < 35 metros) con una transmision de alta velocidad extrema para aplicaciones bajo techo tales como servicios multimedia. Al reutilizar la 25 misma interfaz aerea y operar el mismo espectro licenciado como macroceldas, los operadores de red se benefician del coste de desarrollo reducido sobre las macro celdas para un cubrimiento bajo techo y unos ingresos incrementados proveniente de la comunicacion inalambrica bajo techo. Sin embargo, la sincronizacion de la red enlace descendente entre las femtoceldas y las macroceldas es critico para mantener la ortogonalidad entre las subportadoras y evitar la interferencia interportadora (ICI) en las redes de Multiplexacion por Division de Frecuencia 30 Ortogonal Celular (OFDM) y/o de Acceso Multiple por Division de Frecuencia Ortogonal (OFDMA).

El OFDMA se ha adoptado como el esquema de transmision de enlace descendente para las tecnologias 4G candidatas. El OFDMA se ha considerado tanto para la transmision de enlace descendente avanzado WiMAX 2.0 como LTE. La interferencia interportadora (ICI), sin embargo, es un problema especial y significativo en las redes OFDM, que es originado principalmente por el desfase de frecuencia y la variacion de tiempo. Para evitar el ICI, la 35 red OFDM requiere la transmision sincronizada por cada estacion base para mantener la ortogonalidad entre las subportadoras. Asi, el cronometraje del simbolo OFDM transmitido por cada estacion base debe estar bien alineado. En general, la diferencia entre los tiempos de llegada de una senal de radio proveniente de estaciones base diferentes debe ser mas pequeno que el intervalo de guarda de un simbolo OFDM para evitar el ICI no deseado.

La Figura 5 ilustra una red 50 OFDM celular con una estacion base femto de acuerdo con un aspecto novedoso. La 40 red 50 OFDM celular comprende una pluralidad de estaciones base BS 51-BS 57 macro, una estacion base BS58 femto y un sistema de posicionamiento global GPS59. Las estaciones base BS51- BS57 macro, reciben las senales GPS provenientes del GPS 59 y de esta manera obtienen una referencia de tiempo confiable y precisa. Como resultado, el tiempo de transmision de enlace descendente para el BS51 - BS57 esta bien sincronizado. Desde la perspectiva de la estacion movil, esto significa que la diferencia del tiempo de llegada entre las senales de radio 45 transmitidas por el BS51 - BS57 es mas pequeno que la duracion del intervalo de guarda (Tg) de un simbolo OFDM.

De otro lado, la BS 58 femto no puede recibir las senales de GPS para obtener la referencia de tiempo. En un aspecto novedoso, la BS58 femto recibe y explora una pluralidad de senales de referencia transmitidas desde la pluralidad de las estaciones base BS51 - BS57 macro, y determina una senal de referencia deseada. Con base en la senal de referencia deseada, la BS58 puede obtener la referencia de tiempo de tal manera que el tiempo de 50 transmision de enlace descendente para el BS58 femto y otras estaciones base BS51 - BS57 macro tambien este

bien sincronizado.

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La Figura 6 es un diagrama de bloque simplificado de una estacion base BS58 femto en una red 50 OFDM celular de acuerdo con un aspecto novedoso. El BS58 comprende un dispositivo 61 de almacenamiento, una CPU 62, un modulo 64 de radiofrecuencia (RF) acoplado con una antena 63, un modulo 65 de procesamiento de senal, un detector y extractor 66 de tiempo, y un modulo 67 de configuracion de tiempo. En la realizacion de la Figura 6, el modulo 64 RF recibe una senal 68 de referencia (senal analoga) por via de la antena 63. El modulo 65 de procesamiento de senal convierte la senal analoga a una senal digital y extrae el codigo de secuencia correspondiente de la senal 68 de referencia. El detector y extractor 66 de tiempo detectan el tiempo de llegada de la senal 68 de referencia con base en el codigo de secuencia y entonces determina una referencia de tiempo deseada con base en el tiempo de llegada detectado de la senal 68 de referencia. Con base en la referencia de tiempo deseada, el modulo 67 de configuracion de tiempo configura el tiempo de transmision de enlace descendente para el BS58 femto para lograr la sincronizacion de red.

La Figura 7 es un diagrama de flujo de un metodo para activar una estacion base femto en una red OFDM celular. En la etapa 71, el BS femto primero se comunica con su servidor de retorno y se registra en la red celular despues de ser prendido. El BS femto no puede transmitir ninguna senal de radio antes de ser autorizado por el servidor de retorno. En la etapa 72, el BS femto se comunica con el servidor de retorno para intercambiar su capacidad de servicio tal como el ancho de banda del canal soportable, la version del protocolo, la clase de potencia, y el soporte de la multiportadora. Ademas, el servidor de retorno puede informar un conjunto de parametros para la operacion de femtocelda tal como la frecuencia central y el ancho de banda de el o los canales de frecuencia asignados, la potencia de transmision, el esquema de permutacion, y el rendimiento soportable. En la etapa 73, el BS femto explora una pluralidad de senales de referencia sobre un canal de frecuencia asignado. La pluralidad de senales de referencia se transmiten desde una pluralidad de estaciones base macro vecinas. Con base en el resultado de la exploracion, el BS femto detecta el tiempo de llegada de cada una de la pluralidad de senales de referencia y determina de esta manera una senal de referencia deseada (etapa 74). Finalmente, la BS femto configura su llmite de marco de enlace descendente con base en el tiempo de la senal de referencia deseada de tal manera que se logra la sincronizacion de la red de enlace descendente entre el BS femto y otras BS macro vecinas (etapa 75). Despues de la adecuada configuracion del tiempo, la BS femto esta lista para activar la transmision de enlace descendente, (etapa 76).

Un problema desafiante para activar una femtocelda en una red OFDM celular es como lograr la sincronizacion de red de enlace descendente. Existen varios temas a ser considerados para manejar este problema. Primero, el alcance de la sincronizacion de la red de enlace descendente requiere ser identificado. Esto es, la femtocelda requiere determinar que estaciones base macro sincronizar a la red OFDM. Segundo, se requiere determinar la senal de referencia deseada de una pluralidad de senales de referencia transmitidas de una pluralidad de estaciones base macro en la red OFDM. Al configurar el tiempo de transmision de enlace descendente con base en la senal de referencia deseada, se puede lograr la sincronizacion de red entre la femtocelda y otras estaciones base macro. Tercero, se requiere detectar el tiempo de llegada real de la senal de referencia deseada. La femtocelda puede utilizar el tiempo de llegada exacto de la senal de referencia deseada para su transmision de enlace descendente para lograr la sincronizacion de red. Cada tema se describe ahora adelante con mas detalles.

La Figura 8 ilustra una red 80 OFDM celular tanto con una femtocelda aislada como con una femtocelda traslapada. La red 80 OFDM celular comprende una estacion base BS81 macro, una primera estacion base BS82 femto, una segunda estacion base BS83 femto, y una estacion movil MS84. La BS 81 macro suministra un cubrimiento de senal para la celda 85 y la estacion base de servicio para MS84, la BS82 femto suministra cubrimiento de senal para la celda 86, y la BS 83 femto suministra cubrimiento de senal para la celda 87. El cubrimiento de la celda de una estacion base es la mayor distancia dentro de la cual una estacion movil puede establecer conexion. Como se ilustro en la Figura 8, la celda 86 esta aislada de la celda 85, mientras que la celda 87 esta traslapada con la celda 85. Por ejemplo, ya que el MS84 esta ubicado por fuera del llmite de celda de la celda 86, esta recibe una interferencia relativamente debil de la BS82 femto. De otro lado, ya que el MS84 esta ubicado dentro del llmite de la celda de la celda 87, esta recibe una interferencia relativamente fuerte de la BS83 femto. Como resultado, el problema de interferencia de una estacion movil servida por una macrocelda originada de una femtocelda sera significativo solamente cuando el cubrimiento de la femtocelda este traslapado con el cubrimiento de la macrocelda, y la interferencia debido a una transmision no sincronizada se pueda ignorar si la femtocelda es una celda aislada. Por lo tanto, en una red OFDM celular la femtocelda requiere sincronizarse a solamente las macroceldas proximas con un cubrimiento de celda traslapante. Esto es, la femtocelda requiere explorar solo las senales de referencia transmitidas desde las macroceldas traslapantes.

Despues de determinar el alcance de la sincronizacion de la red de enlace descendente, la femtocelda requiere determinar una senal de referencia deseada desde una o mas senales de referencia transmitidas por las estaciones base macro proximas. La Figura 9 ilustra una red 90 OFDM celular con una femtocelda que se traslapa con tres macroceldas. La red 90 OFDM celular comprende una primera estacion base BS91 macro que suministra cubrimiento para la celda 96, una segunda estacion base BS92 macro que suministra cubrimiento de celda para la celda 97, una tercera estacion base BS93 macro que suministra cubrimiento de celda para la celda 98, y una estacion base BS94 femto que suministra cubrimiento de celda para la celda 99. En el ejemplo de la Figura 9, la celda 99 se traslapa con todas las tres macroceldas 96- 97, y no se puede ignorar la interferencia debida a la

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transmision no sincronizada entre La BS94 femto y las otras BS91- 93 macro. Con el fin de sincronizar todas las tres BS91- BS93 macro, la BS94 femto explora multiples senales de referencia transmitidas por todas las tres BS91- BS93 macro y luego determina cual senal de referencia es una senal de referencia deseada para ser utilizada de tal manera que la sincronizacion de enlace descendente se puede lograr entre la BS94 femto y todas las tres BS91- BS 93 macro.

La Figura 10 ilustra multiples senales de referencia recibidas por el BS94 femto en una red 90 OFDM celular. Ya que las BS91- BS93 macro estan traslapando las macroceldas con la BS94 femto, la BS94 femto explora las senales de referencia (por ejemplo el preambulo o la senal de sincronizacion transmitida por la BS91- BS93). Un preambulo es una secuencia predefinida que se modula sobre las subportadoras en dominio de frecuencia y transmitidas como el primer slmbolo OFDM en el dominio de tiempo. En el ejemplo de la Figura 10, los tiempos de llegada de cada senal de preambulo transmitida de la BS91- BS93 son diferentes, originadas tanto por efecto multisenda como por demora de propagacion. Entre los diferentes tiempos de llegada, la diferencia de tiempo de llegada interBS es originada por la demora de propagacion, mientras que la diferencia de tiempo de llegada intraBS es originada por el efecto multisenda. La BS94 femto requiere determinar que senal de referencias se debe utilizar como la senal de referencia deseada para su transmision de enlace descendente para lograr la sincronizacion de red de enlace descendente. En un aspecto novedoso, la BS94 femto siempre selecciona una senal de referencia con el tiempo de llegada mas temprano como la senal de referencia deseada, sin importar de cual de ese macro transmite (normalmente una BS macro que esta mas cercana a la BS femto) la senal de referencia. El analisis matematico para seleccionar la senal de referencia deseada se describe ahora adelante con mas detalles.

La Figura 11 es una topologla de red generalizada de la red 100 OFDM celular que ilustra la aproximacion de sincronizacion de red novedosa. En la red 100 OFDM celular, el BS1 es una estacion base macro que tiene la demora de propagacion mas corta cuando transmite senales a una BS3 femto. La BS2 es una estacion base macro arbitrariamente ubicada con un retraso de propagacion mayor que la BS1 cuando transmite las senales a la BS3 femto. El tiempo para que la BS1 transmita una senal de referencia a la BS3 femto es t1, y el tiempo para que la BS2 transmita una senal de referencia a una estacion movil MS4 es t2. La distancia entre MS4 y la BS3 femto se asume que es menor de 150m, donde el cubrimiento de la femtocelda es generalmente menor de 35m. Otras variables t de tiempo, t1 y t2 se describen en la Figura 11, donde |t >= |t| y t >= |t2| . Ya que las estaciones base BS1 y BS2 macro ya estan sincronizadas (por ejemplo mediante GPS o mediante una red de retorno), otra presuncion importante es que Tdif (BS1, BS2) = 111 + t1 - t2 | <= Tsinc, donde Tdif (A, B) es la diferencia del tiempo de llegada entre la senal transmitida por A y B desde la perspectiva MS4, y donde Tsinc, es la diferencia del tiempo de llegada maximo del slmbolo OFDM entre dos estaciones base de diferencia para satisfacer la condicion de sincronizacion de la red. Con base en la definition de la sincronizacion de la red, Tsinc es siempre mas pequeno que la duration del intervalo de guarda TG (por ejemplo 11 ps para el sistema 802.16m IEEE o 8 ps para el sistema 3GPP LTE), pero se puede asumir que sea mayor de 1 ps (por ejemplo, 3ps en un sistema 3GPP LTE). Se observa que si el BS3 femto establece su tiempo de transmision para que sea t1 (por ejemplo, al mismo tiempo en que la BS3 femto recibe una senal de referencia desde el BS1 macro mas cercano), entonces se pueden cumplir las condiciones de sincronizacion de la red de enlace descendente. Esto es, la BS3 femto se sincroniza con una BS1 macro mas cercana, entonces la BS3 femto tambien se sincroniza con cualquier BS2 macro arbitrariamente ubicada (por ejemplo, Tdif (BS1, BS3) < = Tsinc y Tdif (BS2, BS3) < = Tsinc).

La Figura 12 es una topologla de red especial de una red 100 OFDM celular que ilustra la aproximacion de sincronizacion de la red observada anterior. En el ejemplo de la Figura 12, el BS1 y BS2 macro, el BS3 femto, y la MS4 estan todas flsicamente ubicadas en la misma llnea. Supongase que la BS3 femto establece su tiempo de transmision de enlace descendente para que sea t1. Como resultado, Tdif (BS1, BS3) = | (t1 +t 1 )-(t1 + t1) | = 0, y Tdif (BS2, BS3) = | (t2-(t1 + t1) | = Tdif (bS2, BS1) <= Tsinc. Por lo tanto, la BS3 femto se sincroniza tanto como a la BS1 macro y BS2 si esta se sincroniza a la BS1.

Ahora refiriendose de nuevo a la topologla de red generalizada de la red 100 en la Figura 11, donde el BS3 femto tambien establece su tiempo de transmision de enlace descendente para que sea t1. Esta puede mostrar que las condiciones de sincronizacion de red Tdif (BS1, BS3) <= Tsinc y Tdif (BS2, BS3) < = Tsinc se satisfacen si la BS3 femto esta sincronizada a la BS1 macro. Primero, se puede mostrar que la Tdif (BS1, BS3) = | (t1 + t)- (t1 + t1) | = | t - t1 | < = 2t (porque t>= t1)= 2*(cubrimiento de Femtocel/velocidad de propagacion) < = 2x150/(3x108) = 10 - 6 seg = 1ps < = Tsinc. Asl, la condicion de sincronizacion de red entre la BS1 macro y BS3 femto se satisface.

Segundo, se puede mostrar que la Tdif (BS2, BS3) = | (t1 + t) - t2 | . Esta ecuacion se puede expandir adicionalmente bajo dos escenarios diferentes. En un primer escenario, si (t1 + t) <= t2, entonces Tdif (BS2, BS3) = t1 + T-t2 <= (t2 + t2) + T-t2 (porque 0 < t1< t2+ t2) = t + t2 <= 2t porque t>= t2) = 2*(cubrimiento de femtocelda/ velocidad de propagacion) < = 2x150 (3x108) = 10-6 seg = 1p < = Tsinc. En un segundo escenario, si (t1 + t) < t2, entonces Tdif (BS2, BS3) = t2 - t1 - t) = (t2-t1-T1) + (t1-t)= Tdif (BS1, BS2) + (t1 - t) < = Tsinc + (t1 - t) < = Tsinc (porque Tdif (BS1, BS2) < = Tsinc, y t>= t1). Asl, la condicion de sincronizacion de red entre las BS2 macro y la BS2 femto tambien se satisface bajo ambos escenarios. Por lo tanto, las condiciones de sincronizacion de la red se satisfacen si la BS 3 femto esta sincronizada con la senal de referencia transmitida desde su macro BS1 mas cercano.

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Habiendo determinado el alcance de la sincronizacion de la red de enlace descendente y tambien determinado la primera senal de referencia recibida transmitida desde su estacion base macro mas cercana como la senal de referencia deseada, la femtocelda aun requiere poder detectar el tiempo de llegada real de la senal de referencia deseada y luego configurar el tiempo de transmision de enlace descendente con base en el tiempo de llegada de la senal de referencia deseada.

La Figura 13 ilustra un metodo general para detectar el tiempo de llegada de la senal de referencia deseada desde las multiples senales de referencia recibidas. Las senales de referencia son usualmente transmitidas por un macro BS vecino periodicamente (por ejemplo cada 5 ms para cada marco), y la primera senal de referencia recibida se puede as! identificar al utilizar una ventana de observacion predefinida. Por ejemplo, la ventana de observacion puede ser de longitud mas pequena que la mitad de la longitud de periodicidad de la senal de referencia (por ejemplo la mitad de una duracion marco). Como se ilustro en la Figura 13, ya que el retraso de propagation y el efecto multisenda son tlpicamente mucho mas pequenos que la mitad de la duracion marco, la BS femto puede capturar los tiempos de llegada de todas las senales de referencia transmitidas por los BS diferentes dentro de una ventana de observacion. Asl, el BS femto puede identificar y detectar la primera senal de referencia de llegada como la senal de referencia deseada dentro de una ventana de observacion.

La Figura 14 ilustra una primera realization para detectar el tiempo de llegada de una senal de referencia mediante una BS femto. La BS femto comprende un modulo RF, un convertidor A/D, un modulo FFT, un modulo de correlation acoplado a una antena, un detector de tiempo, un extractor de tiempo, y un modulo de configuration de tiempo. En el ejemplo de la Figura 14, solo una senal de referencia es transmitida por la estacion base macro sin un efecto multisenda. El modulo RF primero recibe la senal de referencia analoga por via de la antena en el dominio de tiempo. La senal de referencia analoga es luego digitalizada por el convertidor A/D a una senal digital, la cual es transferida por el modulo FFT a una secuencia recibida a la instancia t0 de tiempo en el dominio de frecuencia. La secuencia recibida es luego correlacionada con la entrada de secuencia diferente por el modulo de correlacion. Finalmente, el detector de tiempo detecta la senal de referencia con un codigo de secuencia correlacionado en la instancia t0 de tiempo. El extractor de tiempo selecciona entonces t0 como el tiempo de llegada de la senal de referencia.

La Figura 15 ilustra una segunda realizacion para detectar el tiempo de llegada de la senal de referencia con un efecto multisenda. En el ejemplo de la Figura 15, solo la senal de referencia es transmitida por una estacion base macro con efecto multisenda. Asl, la BS femto puede detectar la misma senal de referencia recibida a diferente instancia de tiempo por el detector de tiempo. Con base en las entradas del detector de tiempo, el extractor de tiempo determina entonces la mejor referencia de tiempo al seleccionar la primera. El modo de configuracion de tiempo utiliza entonces la referencia de tiempo para configurar el tiempo de transmision de enlace descendente para la BS femto para lograr la sincronizacion de red.

La Figura 16 ilustra una tercera realizacion para detectar el tiempo de llegada de las senales de referencia multiples con efecto multisenda. En el ejemplo de la Figura 16, las senales de referencia multiples son transmitidas por estaciones base macro multiples y cada una de las senales de referencia experimentan un canal de desvanecimiento multisenda. Asl, el BS femto puede detectar las diferentes senales de referencia recibidas en diferentes instancias de tiempo por el detector de tiempo. Con base en las entradas del detector de tiempo, el extractor de tiempo determina entonces la mejor referencia de tiempo al seleccionar la primera, sin importar cual BS transmite la senal de referencia seleccionada. El modulo de configuracion de tiempo utiliza entonces la referencia de tiempo para configurar el tiempo de transmision de enlace descendente para la BS femto para lograr la sincronizacion de red.

La Figura 17 ilustra una primera realizacion para configurar el tiempo de transmision de enlace descendente por una BS femto. En el ejemplo en la Figura 17, la senal de referencia (por ejemplo el preambulo o la senal de sincronizacion) se transmiten en el llmite de inicio del marco de enlace descendente por una BS vecina. La BS femto simplemente establece su llmite marco de inicio de enlace descendente para que sea igual que el tiempo cuando es primero recibida la senal de referencia por la BS femto.

La Figura 18 ilustra una segunda realizacion para configurar el tiempo de transmision de enlace descendente mediante una BS femto. En el ejemplo en la Figura 18, la senal de referencia (por ejemplo midambulo o postambulo) no se transmiten en el llmite de inicio del marco descendente por un BS vecino. En tal caso, el BS femto primero estima el desfase entre la senal de referencia y el preambulo. El BS femto establece entonces su llmite marco de partida de enlace descendente para que sea igual que el tiempo cuando se recibe primero la senal de referencia por el BS femto mas el mismo desfase.

Aunque la presente invention se ha descrito en relation con ciertas realizaciones especlficas con propositos de instruction, la presente invencion no se limita a esta. Por ejemplo, existen diferentes vlas para detectar el tiempo de una senal de referencia recibida, utilizando un modulo de correlacion para que la coincidencia de la secuencia recibida en el dominio de frecuencia sea solo un ejemplo. De acuerdo con esto, diversas modificaciones,

adaptaciones y combinaciones de diversas caracterlsticas de las realizaciones descritas se pueden practicar sin apartarse del alcance de la invencion como se establece en las reivindicaciones.

Claims

5

10

15

20

25

30

35

40

45

REIVINDICACIONES

1. Un metodo para sincronizacion de transmision de enlace descendente en un sistema OFDM de multiplexacion por division de frecuencia ortogonal celular, el metodo comprende:

(a) Explorar y recibir (74) una o mas senales de referencia transmitidas desde una pluralidad de estaciones (51-57) base macro vecinas por una estacion (58) base femto;

(b) Determinar (74) una senal de referencia deseada desde una o mas senales de referencia recibidas y

(c) Configurar (75) la transmision de senal de radio de enlace descendente de la estacion (58) base femto con base en la senal de referencia deseada de tal manera que la estacion (58) base femto se sincronice con la pluralidad de estaciones (51-57) base macro vecinas,

Caracterizadas por que dicha senal de referencia deseada es una senal de referencia recibida primero por la estacion (58) base femto durante una ventana de observacion, y

la longitud de la ventana de observacion es mas pequena que la mitad de la longitud marco pero sustancialmente mayor que el retraso de propagacion entre la pluralidad de estaciones (51-57) base macro vecinas.
2. El metodo de la reivindicacion 1, en donde las radiosenales de enlace descendente transmitidas por la pluralidad de estaciones (51-57) base macro vecinas se sincronizan antes de explorar la una o mas senales de referencia por la estacion (58) base femto.
3. El metodo de la reivindicacion 1, en donde dos estaciones base se sincronizan cuando la diferencia del tiempo de llegada para las senales de radio transmitidas provenientes de las dos estaciones base es mas pequeno que el intervalo de guarda de un slmbolo OFDM.
4. El metodo de la reivindicacion 1, en donde la senal de referencia deseada es un preambulo de enlace descendente transmitido a un llmite de partida de un marco de enlace descendente, en donde el preambulo es recibido por la estacion (58) base femto en un cierto tiempo, y en donde la estacion (58) base femto transmite un marco de enlace descendente al mismo cierto tiempo.
5. El metodo de la reivindicacion 1, en donde la senal de referencia deseada es transmitida durante el marco de enlace descendente con un desfase, en donde la senal de referencia deseada es recibida por la estacion (58) base femto en un cierto tiempo, y en donde la estacion (58) base femto transmite el marco de enlace descendente al mismo cierto tiempo con el mismo desfase.
6. El metodo de la reivindicacion 1, en donde la una o mas senales de referencia comprenden una senal de referencia transmitida por una estacion base con efecto multisenda.
7. El metodo de la reivindicacion 1, en donde la estacion (58) base femto es una estacion base de punto de acceso utilizado para cubrimiento bajo techo en el sistema OFDM celular, y en donde la estacion (58) base femto esta conectada a un servidor de retorno a traves de un enlace flsico de banda ancha normal.
8. El metodo de la reivindicacion 1, en donde la estacion (58) base femto y cada una de la pluralidad de estaciones (51-57) base macro vecinas tienen un cubrimiento de celda traslapante.
9. Una estacion base femto en un sistema OFDM de multiplexacion por division de frecuencias ortogonal celular, la estacion (58) base femto comprende:

Un modulo (64) RF de radiofrecuencia que recibe una o mas senales de referencia transmitidas por una pluralidad de estaciones base macro vecinas;

Un detector (66) de tiempo que detecta un tiempo de llegada correspondiente de cada una de las senales de referencia;

Un extractor (66) de tiempo que determina una referencia de tiempo deseada con base en el tiempo de llegada detectado de una senal de referencia deseada; y

un modulo (67) de configuration de tiempo que configura el tiempo de transmision de enlace descendente de la estacion (58) base femto con base en la referencia de tiempo deseada de tal manera que la estacion (58) base femto se sintoniza con la pluralidad de estaciones base macro vecinas,

Caracterizada por que dicha senal de referenda deseada es una senal de referenda primero recibida por la estacion (58) base femto durante una ventana de observacion, y en donde la longitud de la ventana de observacion es mas pequena que la longitud marco OFDM pero sustancialmente mayor que el retraso de propagacion entre la pluralidad de estaciones base macro vecinas.

5 10. La estacion base femto de la reivindicacion 9, en donde las dos estaciones base se sincronizan cuando la

diferencia del tiempo de llegada para las senales de radio transmitidas de las dos estaciones base es mas pequeno que el intervalo de guarda de un slmbolo OFDM.
11. La estacion base femto de la reivindicacion 9, en donde la senal de referencia deseada es un preambulo de enlace descendente transmitido a un llmite de partida de un marco de enlace descendente, en donde el preambulo

10 es recibido por la estacion (58) base femto en el tiempo de referencia, y en donde la estacion (58) base femto transmite un marco de enlace descendente en el mismo tiempo de referencia.
12. La estacion base femto de la reivindicacion 9, en donde la senal de referencia deseada es transmitida durante el marco de enlace descendente con un desfase, en donde la senal de referencia deseada es recibida por la estacion (58) base femto en el tiempo de referencia, y en donde la estacion (58) base femto transmite un marco de enlace

15 descendente en el mismo tiempo de referencia con el mismo desfase.
13. La estacion base femto de la reivindicacion 9, en donde la una o mas senales de referencia comprenden una senal de referencia transmitida por una estacion base con un efecto multisenda.
14. La estacion base femto de la reivindicacion 9, que comprende ademas:

un modulo de correlacion que correlaciona una o mas secuencias recibidas en el dominio de frecuencia de tal 20 manera que el detector de tiempo detecta los tiempos de llegada correspondientes de las una o mas senales de referencia recibidas en el dominio de tiempo.
15. La estacion base femto de la reivindicacion 9, en donde la estacion (58) base femto es una estacion base de punto de acceso utilizada para el cubrimiento bajo techo en el sistema OFDM celular y en donde la estacion (58) base femto se conecta a un servidor de retorno a traves de un enlace flsico de banda ancha normal.