ES2602427T3

ES2602427T3 - Un procedimiento y un aparato de acuerdo inicial para sistemas de OFDM con disponibilidad de sub-canal desconocida

Info

Publication number: ES2602427T3
Application number: ES06765917.7T
Authority: ES
Inventors: Carlos Cordeiro; Seyed-Alireza Seyedi-Esfahani
Original assignee: Koninklijke Philips NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 2005-06-28
Filing date: 2006-06-27
Publication date: 2017-02-21
Anticipated expiration: 2026-06-27
Also published as: JP2008547348A; JP5027122B2; US20150055615A1; US8902820B2; US10742384B2; CN101208923B; KR20080021065A; EP1900167A1; WO2007000744A1; KR101313779B1; CN101208923A; US20100080167A1; EP1900167B1

Abstract

Un procedimiento para determinar sub-canales de comunicación disponibles en un sistema de comunicación de OFDM, que comprende transceptores primero y segundo, y una pluralidad de sub-canales de comunicación, comprendiendo el procedimiento las siguientes etapas realizadas por el primer transceptor: transmitir en paralelo, por todos los sub-canales de un primer conjunto de sub-canales seleccionados por el primer transceptor entre la pluralidad de sub-canales de comunicación disponibles en el primer transceptor, una copia de un primer paquete de acuerdo inicial, que comprende una primera información de disponibilidad (210) con respecto a los sub-canales del primer conjunto, sobre los cuales el primer transceptor está capacitado y / o dispuesto para operar; recibir en paralelo, por todos los sub-canales de un segundo conjunto de sub-canales seleccionados por el segundo transceptor entre la pluralidad de sub-canales de comunicación disponibles en el segundo transceptor, una copia de un segundo paquete de acuerdo inicial, que comprende una segunda información de disponibilidad (225) con respecto a los sub-canales del segundo conjunto, sobre los cuales el segundo transceptor está capacitado y / o dispuesto para operar; y determinar al menos un conjunto de sub-canales disponibles comunes, en base a la primera y la segunda información de disponibilidad con respecto a los respectivos conjuntos primero y segundo de sub-canales, mediante la selección de sub-canales comunes a ambos conjuntos primero y segundo.

Description

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DESCRIPCION

Un procedimiento y un aparato de acuerdo inicial para sistemas de OFDM con disponibilidad de sub-canal desconocida

Esta invencion se refiere al campo de las comunicaciones y, mas espedficamente, a un procedimiento y un aparato para implementar un acuerdo inicial en los sistemas de OFDm.

Los sistemas de comunicacion inalambrica han estado experimentando un crecimiento explosivo. A partir de las redes locales de acceso inalambrico a los sistemas de telefoma celular, a las comunicaciones inalambricas se asignan cada vez mas espectros de frecuencia. Sin embargo, tal asignacion es estatica y se sabe que es ineficaz en terminos de espectro de frecuencia. En los Estados Unidos, Canada y Europa, los criterios del espectro estan experimentando un replanteamiento radical. Por ejemplo, el Gobierno de Estados Unidos ha establecido recientemente una iniciativa de criterios de espectro, con el mandato de formular recomendaciones sobre como gestionar mejor el espectro. Esto ha llevado a la industria de la comunicacion inalambrica a investigar procedimientos innovadores para la apertura del espectro radioelectrico, al permitir el uso oportunista de los recursos de radio no utilizados.

Este nuevo y novedoso uso del espectro radioelectrico, mencionado como Radios Agiles de Espectro (SARA) o Radios Cognitivas (CR), permitina la reutilizacion de un espectro vacante sin causar interferencia perjudicial a los usuarios existentes.

Por lo tanto, los sistemas futuros de comunicacion inalambrica, tales como las radios cognitivas, o bien seran desplegados en las bandas de frecuencias ya asignadas - es decir, con licencia para usuarios primarios - o bien pueden operar sin licencia en partes del espectro de frecuencia.

Se conocen procedimientos destinados a ser llevados a cabo en este tipo de sistemas, a partir de las siguientes referencias:

- la Solicitud de Patente Internacional WO 02/091651 describe un procedimiento para la inicializacion de los modems multiportadores que se comunican por canales de comunicacion, incluyendo este procedimiento la medicion de una razon entre senal y ruido para cada subportadora de una primera pluralidad de subportadoras de un canal de comunicacion, para determinar si la subportadora es robusta o no.

- el artfculo de JENHUI Chen et al: "AMNP: protocolo de negociacion ad hoc multicanal para redes inalambricas moviles de multiples saltos", Comunicaciones, Conferencia Internacional del IEEE en 2004 en Pans, Francia, 20 al 24 de junio de 2004, Piscataway, NJ, EE UU, IEEE, 20 de junio de 2004 (2004-06-20), paginas 3607 a 3612, XP010712375 ISBN: 0-7803-8533-0 describe un protocolo de control de acceso al medio de multiples canales para la transmision multicanal en modalidad de distribucion.

- el artfculo de Angel Lozano et al: "Asignacion de Canal Integrado y Dinamico y Control de Potencia en Sistemas Moviles de Comunicacion Inalambrica de TDMA", Revista del IEEE sobre areas seleccionadas en las comunicaciones, Centro de Servicios del IEEE, Piscataway, EE UU, vol. 17, n° 11, noviembre de 1999 (1999-11), XP011055041 ISSN: 0733-8716, describe algoritmos que integran tanto la Asignacion Dinamica de Canales como el Control de Potencia, totalmente distribuidos y de coste adaptable, y que alcanzan niveles de capacidad significativamente mas altos que los de un sistema con solamente la Asignacion Dinamica de Canales y el Control de Potencia.

En estos entornos, con licencia y / o sin licencia, se espera que estos sistemas inalambricos avanzados se comuniquen solamente en un espectro vacante, no utilizado por los principales usuarios de los sistemas inalambricos ya existentes. Sin embargo, ya que los usuarios principales ocupan sus canales de frecuencia asignados de manera variable en el tiempo, sin coordinacion de la transmision en diferentes canales, la disponibilidad de canales desocupados o no utilizados para otros usuarios vana con el tiempo. Dichos usuarios son los que utilizan un espectro de frecuencia de forma oportunista, y uno que puede estar basado en tecnicas de radio cognitiva.

Hasta la fecha, se ha acordado usualmente que el OFDM parece ser el esquema de transmision mas apropiado para estos entornos sumamente dinamicos, ya que permite la definicion de una serie de sub-canales que se pueden configurar para estar activados o desactivados, en funcion del uso del canal.

Sin embargo, un problema importante con tales tecnicas oportunistas es como determinar los canales que estan disponibles tanto para el transmisor como para el receptor, para admitir la comunicacion. Ademas, esta determinacion debe ser hecha en tiempo real, ya que la naturaleza variable en el tiempo de la utilizacion del canal excluye una asignacion estatica de canal.

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Por lo tanto, existe la necesidad en la industria de un sistema y procedimiento para determinar de forma dinamica una asignacion de canal de transmision / receptor en sistemas basados en el OFDM.

Se proporcionan un procedimiento y un transceptor para la determinacion de sub-canales de comunicacion disponibles en un sistema de comunicacion de OFDM, segun lo definido en las reivindicaciones 1 y 6, respectivamente.

La Figura 1 ilustra una asignacion tfpica de un espectro de frecuencia;

las Figuras 2A y 2B ilustran colectivamente un acuerdo inicial ejemplar de transmisor / receptor, de acuerdo a los principios de la invencion;

la Figura 3 ilustra un paquete ejemplar de acuerdo inicial, de acuerdo a los principios de la invencion;

la Figura 4 ilustra un diagrama de flujo de un proceso ejemplar para la ejecucion de un acuerdo inicial de transmisor / receptor, de acuerdo a los principios de la invencion; y

la Figura 5 ilustra un diagrama de flujo de un segundo proceso ejemplar para la ejecucion de un acuerdo inicial de transmisor / receptor, de acuerdo a los principios de la invencion.

Ha de entenderse que estos dibujos son con fines de ilustracion de los conceptos de la invencion y no estan trazados a escala. Se apreciara que los mismos numeros de referencia, posiblemente suplementados con caracteres de referencia en su caso, se han utilizado en toda la extension para identificar partes correspondientes.

La Figura 1 ilustra una asignacion tfpica y el uso del espectro de frecuencia 100, en el que un canal con licencia 110, que tiene un patron determinista de uso, se muestra en la gama de frecuencias entre 5.130 y 5.170 MHz, y una segunda gama de frecuencias con licencia 120 en la gama entre 5.250 y 5.300 MHz, en la que no se asigna ningun canal. Tambien se muestra la gama de frecuencias sin licencia 130, intensamente utilizada, entre 5.170 y 5.250 MHz. En esta gama de frecuencias sin licencia se muestran cuatro canales 130.1 a 130.4, cada uno de 20 MHz. Como sena reconocido, el uso de estos cuatro canales es no determinista y variable en el tiempo, ya que ni su duracion en el tiempo, ni el penodo de transmision, es fijo o conocido.

Las Figuras 2A y 2B ilustran colectivamente un ejemplo del protocolo de acuerdo inicial, de acuerdo a los principios de la invencion, para un sistema que tiene un total de ocho sub-canales, mencionados como 1 a 8. La Figura 2A ilustra el uso de periodos 210 de los sub-canales 1,2 y 7, 207 por el transmisor, para la realizacion de un acuerdo inicial. Se ilustran adicionalmente los sub-canales 3, 4 y 6, 205 que no estan disponibles para la transmision.

En este ejemplo ilustrado, a fin de que el transmisor establezca una comunicacion con el receptor, el transmisor selecciona un subconjunto, o la totalidad, de los sub-canales vacantes y transmite multiples copias del paquete de acuerdo inicial, en paralelo o esencialmente al mismo tiempo, por todos los sub-canales seleccionados. En un aspecto de la invencion, que se muestra en las Figuras 2A, un paquete de preambulo, optativo y conocido, puede ser transmitido en un penodo 215 antes del inicio del paquete de acuerdo inicial 210. El uso del paquete de preambulo es ventajoso, en cuanto a que proporciona informacion que un receptor puede utilizar para determinar que un paquete de acuerdo inicial esta disponible. En otro aspecto, para determinar la existencia de datos de acuerdo inicial, en ausencia de un paquete de preambulo, se puede utilizar un codigo de deteccion de errores, tal como una comprobacion de redundancia dclica (CRC). En otro aspecto de la invencion, copias del paquete de acuerdo inicial pueden ser transmitidas por diferentes sub-canales modulados con las fases adecuadas predeterminadas.

El receptor, despues de distinguir la senal del ruido, en al menos uno de los sub-canales utilizados por el transmisor, decodifica la informacion en el paquete de acuerdo inicial, recibido por los canales de transmision. La informacion en el paquete de acuerdo inicial recibido incluye informacion con respecto a aquellos sub-canales en los que el transmisor esta capacitado y / o dispuesto para funcionar.

Si el receptor es capaz de detectar los datos de acuerdo inicial en mas de un sub-canal, el receptor puede utilizar un procedimiento de combinacion para mejorar la fiabilidad de la operacion.

Si hay canales cualesquiera disponibles en el receptor, el receptor proporcionara una respuesta usando una tecnica similar para informar al transmisor de la informacion de canal local del receptor, tal como la disponibilidad. La Figura 2B ilustra un caso ejemplar en el que se determina que los canales 1,3 y 8, 220, no estan disponibles y, por lo tanto, se proporciona una respuesta de acuerdo inicial en un penodo de tiempo 225 en los canales 2, 4 y 7, 250. Tambien se ilustra la transmision de un paquete de preambulo optativo en el penodo de tiempo 230 antes de la transmision del paquete de acuerdo inicial.

El transmisor, al recibir el paquete de acuerdo inicial desde el receptor, puede determinar luego al menos una combinacion de sub-canales que estan disponibles para la operacion, tanto por parte del transmisor como por parte

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del receptor, y puede enviar paquetes de datos 245, usando el OFDM, por los sub-canales determinados (es decir, los sub-canales 2, 5 y 7 en la Figura 2A). Como se apreciara, diferentes conjuntos de sub-canales comunes se pueden utilizar para cada sentido de comunicacion. Con la informacion de canal conocida, el receptor es capaz de recibir y transmitir informacion desde y hacia el transmisor.

Como se muestra, los paquetes de datos 245 pueden ser transmitidos posteriormente despues de un retraso conocido, que compensa las tareas tales como el procesamiento local, o para la transicion desde la recepcion a la transmision.

La Figura 3 ilustra un paquete ejemplar de acuerdo inicial, de acuerdo a los principios de la invencion. En este ejemplo ilustrado, la informacion con respecto a los sub-canales ocupados, los sub-canales en potencia, para la transmision / recepcion, la direccion del remitente y / o del destinatario, la informacion de codificacion y / o de modulacion, la longitud del paquete, la informacion de planificacion de canal, la informacion de ubicacion, la informacion de temporizacion - es decir, un tiempo en el que la informacion de sub-canal es valida, etc., pueden incluirse en el paquete de acuerdo inicial.

La Figura 4 ilustra un diagrama de flujo de un proceso ejemplar 400 para la determinacion de los canales de transmision / recepcion, de acuerdo a los principios de la invencion. En este proceso ejemplar, en el bloque 410, se toma una determinacion en cuanto a los canales no disponibles. En el bloque 415, la informacion de acuerdo inicial se transmite por los sub-canales disponibles. Como se ha expuesto previamente, un preambulo tambien puede transmitirse para ayudar al receptor en la determinacion de que se esta transmitiendo la informacion de acuerdo inicial. En el bloque 420, el transmisor espera una respuesta desde el receptor.

Cuando se recibe una respuesta, el transmisor revisa la informacion proporcionada en relacion con la disponibilidad de canales de recepcion, en el bloque 425. En el bloque 430, se toma una determinacion con respecto a los canales de transmision y recepcion. Esto tambien puede incluir informacion con respecto a los canales de transmision / recepcion y a la duracion (es decir, el tiempo) en que cada canal esta disponible. En un aspecto, la determinacion de sub-canales disponibles puede ser determinada como la union de sub-canales disponibles asociados al transmisor y al receptor. En otro aspecto, la determinacion de sub-canales disponibles puede hacerse basandose en el tiempo de validez para los sub-canales asociados.

El transmisor puede transmitir informacion, con respecto a los datos de asignacion de sub-canales, al receptor en el bloque 435. En otro aspecto, el transmisor puede transmitir un paquete de datos, que puede incluir informacion sobre la asignacion de sub-canales al receptor.

La Figura 5 ilustra un segundo proceso ejemplar 500 para la determinacion de los canales de transmision / recepcion, de acuerdo a los principios de la invencion. En este proceso ejemplar, se toma una determinacion en el bloque 410 para los canales disponibles, similar al proceso descrito en la Figura 4. En el bloque 510 se inicia un temporizador, que puede ser utilizado para proporcionar un tiempo finito para que un receptor responda a un acuerdo inicial transmitido. En el bloque 415, se transmite la informacion de acuerdo inicial, de manera similar al proceso descrito en la Figura 4. En el bloque 420, el transmisor espera una respuesta desde el receptor. En este caso, cuando se recibe una respuesta, un proceso continua en el bloque 425, en el que se realiza una revision de la informacion de canal receptor recibida. En el bloque 430, se determinan las combinaciones de canal transmisor / receptor disponibles. En el bloque 520 se toma una determinacion en cuanto a si se han determinado o no combinaciones de canales disponibles. Si la respuesta es afirmativa, entonces se hace una indicacion de un acuerdo inicial exitoso. De lo contrario, se hace una indicacion, en el bloque 540, de que el acuerdo inicial ha fallado.

Volviendo al estado de espera en el bloque 420, si no se recibe ninguna respuesta en el penodo de tiempo asignado, bloque 550, se toma una determinacion en el bloque 560 en cuanto a si es aceptable o no reintentar el proceso de acuerdo inicial. Si la respuesta es afirmativa, entonces el proceso continua en el bloque 510, en el que el proceso se repite. Sin embargo, si la respuesta es negativa, entonces se hace una indicacion, en el bloque 540, de que el acuerdo inicial ha fallado.

Un sistema de acuerdo a la invencion puede ser realizado como hardware, un sistema de procesamiento programable o de ordenador, que puede ser incrustado en uno o mas dispositivos de hardware / software, y cargado con el software o codigo ejecutable adecuado. El sistema se puede realizar por medio de un programa de ordenador. El programa de ordenador, cuando se cargue en un dispositivo programable, provocara que un procesador en el dispositivo ejecute el procedimiento segun la invencion. Por lo tanto, el programa de ordenador permite a un dispositivo programable funcionar como el sistema de acuerdo a la invencion.

Si bien se han mostrado, descrito y senalado caractensticas novedosas fundamentales de la presente invencion, segun lo aplicado a formas de realizacion preferidas de la misma, se entendera que diversas omisiones y sustituciones y cambios en el aparato descrito, en la forma y detalles de los dispositivos descritos, y en su funcionamiento, pueden ser hechos por los expertos en la tecnica.

Se pretende expresamente que todas las combinaciones de estos elementos, que realizan esencialmente la misma funcion, esencialmente de la misma manera, para lograr los mismos resultados, estan dentro del alcance de la invencion. Las sustituciones de elementos, de una realizacion descrita a otra, tambien estan totalmente propuestas y contempladas.

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REIVINDICACIONES

1. Un procedimiento para determinar sub-canales de comunicacion disponibles en un sistema de comunicacion de OFDM, que comprende transceptores primero y segundo, y una pluralidad de sub-canales de comunicacion, comprendiendo el procedimiento las siguientes etapas realizadas por el primer transceptor:

transmitir en paralelo, por todos los sub-canales de un primer conjunto de sub-canales seleccionados por el primer transceptor entre la pluralidad de sub-canales de comunicacion disponibles en el primer transceptor, una copia de un primer paquete de acuerdo inicial, que comprende una primera informacion de disponibilidad (210) con respecto a los sub-canales del primer conjunto, sobre los cuales el primer transceptor esta capacitado y / o dispuesto para operar;

recibir en paralelo, por todos los sub-canales de un segundo conjunto de sub-canales seleccionados por el segundo transceptor entre la pluralidad de sub-canales de comunicacion disponibles en el segundo transceptor, una copia de un segundo paquete de acuerdo inicial, que comprende una segunda informacion de disponibilidad (225) con respecto a los sub-canales del segundo conjunto, sobre los cuales el segundo transceptor esta capacitado y / o dispuesto para operar; y

determinar al menos un conjunto de sub-canales disponibles comunes, en base a la primera y la segunda informacion de disponibilidad con respecto a los respectivos conjuntos primero y segundo de sub-canales, mediante la seleccion de sub-canales comunes a ambos conjuntos primero y segundo.
2. Un procedimiento segun lo referido en la reivindicacion 1, que comprende ademas la etapa de: proporcionar una indicacion (530) cuando se determina al menos un conjunto de sub-canales disponibles comunes.
3. Un procedimiento segun lo referido en la reivindicacion 1, que comprende ademas la etapa de:

transmitir un paquete de preambulo conocido en un periodo (215) antes del comienzo del primer paquete de acuerdo inicial (210), proporcionando dicho paquete de preambulo informacion usada por el segundo transceptor para determinar que un paquete de acuerdo inicial esta disponible.
4. Un procedimiento segun lo referido en la reivindicacion 1, que comprende ademas la etapa de:

recibir un paquete de preambulo conocido en un periodo (230) antes del comienzo del segundo paquete de acuerdo inicial (225), proporcionando dicho paquete de preambulo informacion utilizada por el primer transceptor para determinar que un paquete de acuerdo inicial esta disponible.
5. Un procedimiento segun lo referido en la reivindicacion 1, que comprende ademas la etapas de:

proporcionar un tiempo finito (510) para recibir una segunda informacion de disponibilidad con respecto a los sub- canales del segundo conjunto; y

proporcionar una indicacion (540) cuando se ha agotado el tiempo finito.
6. Un primer transceptor, en un sistema de comunicacion de OFDM, que comprende una pluralidad de sub-canales de comunicacion y un transceptor adicional, comprendiendo el primer transceptor:

un transmisor para transmitir en paralelo, por todos los sub-canales de un primer conjunto de sub-canales de los sub-canales seleccionados por el primer transceptor entre la pluralidad de sub-canales de comunicacion disponibles en el primer transceptor, una copia de un primer paquete de acuerdo inicial, que comprende una primera informacion de disponibilidad (210) con respecto a los sub-canales del primer conjunto, sobre los cuales el primer transceptor esta capacitado y / o dispuesto para operar;

un receptor para recibir en paralelo, por todos los sub-canales de un segundo conjunto de sub-canales seleccionados por el transceptor adicional entre la pluralidad de sub-canales de comunicacion disponibles en el segundo transceptor, una copia de un segundo paquete de acuerdo inicial que comprende una segunda informacion de disponibilidad (225) con respecto a los sub-canales del segundo conjunto, sobre los cuales el segundo transceptor esta capacitado y / o dispuesto para operar; y

medios de determinacion para determinar al menos un conjunto de sub-canales disponibles comunes, en base a la informacion primera y segunda de disponibilidad con respecto a los respectivos conjuntos primero y segundo de sub- canales, mediante la seleccion de sub-canales comunes a ambos conjuntos primero y segundo.
7. El transceptor segun lo referido en la reivindicacion 6, en el que el transmisor esta dispuesto para transmitir informacion, con respecto al al menos un conjunto de sub-canales disponibles comunes, al transceptor adicional.
8. El transceptor segun lo referido en la reivindicacion 6, en el que el transmisor esta dispuesto para transmitir un paquete de preambulo conocido en un periodo (215) antes del comienzo del primer paquete de acuerdo inicial (210), proporcionando dicho paquete de preambulo informacion utilizada por el transceptor adicional para determinar que esta disponible un paquete de acuerdo inicial.

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9. El transceptor segun lo referido en la reivindicacion 6, en el que el receptor esta dispuesto para recibir un paquete de preambulo conocido en un periodo (230) antes del comienzo del segundo paquete de acuerdo inicial (225), proporcionando dicho paquete de preambulo informacion utilizada por el transceptor para determinar que esta disponible un paquete de acuerdo inicial.

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10. El transceptor segun lo referido en la reivindicacion 6, que comprende ademas un temporizador para:

proporcionar un tiempo finito para recibir una segunda informacion de disponibilidad en relacion con los sub-canales del segundo conjunto; y 15

proporcionar una indicacion cuando se ha agotado el tiempo finito.