ES2749918T3

ES2749918T3 - Preámbulo de acceso aleatorio para minimizar el retroceso de PA

Info

Publication number: ES2749918T3
Application number: ES16781070T
Authority: ES
Inventors: Xingqin Lin; Ansuman Adhikary; Asbjörn Grövlen; Dennis Hui; Niklas Johansson; Yutao Sui; Mårten Sundberg; Yi-Pin Eric Wang
Original assignee: Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Current assignee: Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Priority date: 2015-09-28
Filing date: 2016-09-27
Publication date: 2020-03-24
Anticipated expiration: 2036-09-27
Also published as: US20200260502A1; US10681741B2; EP3565363A1; TWI625063B; EP3357292B1; WO2017055302A1; EP3565363B1; US20190098671A1; JP2019165446A; US20170311356A1; ES2955575T3; NZ740945A; TW201724899A; EP3357292A1; US11368985B2; CN108293262A; JP6735379B2; US10172163B2; RU2702083C1; JP6503139B2

Abstract

Un procedimiento, en un equipo de usuario, comprendiendo el procedimiento: generar (1220) una señal de preámbulo de acceso aleatorio de división de frecuencia de portadora única, SC-FDMA, que comprende dos o más grupos de símbolos de preámbulo consecutivos, comprendiendo cada uno de los dos o más grupos de símbolos de preámbulo consecutivos una porción de prefijo cíclico y una pluralidad de símbolos idénticos que ocupan una subportadora única de la señal de preámbulo de acceso aleatorio SC-FDMA, correspondiendo la subportadora única para al menos uno de los dos o más grupos de símbolos de preámbulo consecutivos a una primera frecuencia de subportadora y la subportadora única para una de las dos inmediatamente posterior o más grupos de símbolos de preámbulo consecutivos correspondientes a una segunda frecuencia de subportadora; y transmitir (1230) la señal de preámbulo de acceso aleatorio SC-FDMA.

Description

DESCRIPCIÓN

Preámbulo de acceso aleatorio para minimizar el retroceso de PA

CAMPO TÉCNICO

La presente divulgación está relacionada en general con redes de comunicaciones inalámbricas, y está más particularmente relacionada con procedimientos de acceso aleatorio en Internet de las Cosas (IoT) que soporta dispositivos de comunicación de tipo máquina (MTC).

ANTECEDENTES

Los miembros del Proyecto de Asociación de 3a Generación (3GPP) han acordado definir especificaciones para lo que se llama "NB-IoT", que se refiere a "Internet de las cosas de banda estrecha". Estos estándares soportarán comunicaciones inalámbricas para equipos de baja potencia que pueden depender de baterías y que generalmente enviarán y recibirán solo pequeñas cantidades de información. Las aplicaciones de ejemplo para dispositivos inalámbricos que admiten NB-IoT incluyen proporcionar a parquímetros, sensores industriales y similares capacidades de comunicación inalámbrica.

La interfaz de radio para NB-IoT se diseñará de modo que la tecnología pueda ser implementada fácilmente por los operadores en partes de su espectro de evolución a largo plazo (LTE) existente. Por lo tanto, se espera que ciertos aspectos del NB-IoT se definan para aprovechar al máximo el hardware, los diseños y los procedimientos LTE existentes. Sin embargo, es probable que se realicen cambios en las especificaciones LTE en todos los niveles de las especificaciones, para reducir el consumo de energía, mejorar la cobertura y, de lo contrario, proporcionar un mejor funcionamiento de los equipos inalámbricos de baja potencia.

Un aspecto de las especificaciones LTE existentes es el acceso aleatorio. En LTE, como en la mayoría de los sistemas de comunicación, un terminal móvil puede necesitar contactar a la red, a través del eNodoB (terminología 3GPP para una estación base LTE), sin tener todavía un recurso dedicado en el enlace ascendente (desde el equipo de usuario, UE, a la base estación). Para manejar esto, está disponible un procedimiento de acceso aleatorio, con lo que un UE que no tiene un recurso de enlace ascendente dedicado puede transmitir una señal a la estación base. En el proceso definido por las especificaciones 3GPP para LTE, el primer mensaje (MSG1 o preámbulo) de este procedimiento se transmite en un recurso especial reservado para acceso aleatorio, un canal de acceso aleatorio físico (PRACH). Este canal está limitado en tiempo y frecuencia, como se muestra en la figura 1. Los recursos disponibles para las transmisiones PRACH se identifican a terminales móviles como parte de la información del sistema transmitido o como parte de la señalización de control de recursos de radio (RRC) dedicada en algunos casos, como en el caso de una transferencia.

En LTE, el procedimiento de acceso aleatorio se usa por varias razones diferentes. Entre estas razones están:

• acceso inicial, para UE en los estados LTE_INACTIVO o LTE_SEPARADO;

• una transferencia entrante;

• resincronización del enlace ascendente;

• una solicitud de programación, para un UE que no tiene asignado ningún otro recurso para contactar con la estación base; y

• posicionamiento.

Para preservar la ortogonalidad entre los diferentes equipos de usuario (UE - terminología 3GPP para terminales de acceso por radio, incluidos teléfonos celulares y dispositivos de radio de máquina a máquina) en un acceso múltiple por división de frecuencia ortogonal (OFDMA) o sistema de acceso múltiple por división de frecuencia de portadora única (SC-FDMA), el tiempo de llegada de cada señal de UE debe estar dentro del prefijo cíclico (CP) de la señal OFDM o SC-FDMA. Se apreciará que el término prefijo cíclico en la técnica anterior se refiere al prefijo de un símbolo OFDM con una repetición del final del símbolo. El prefijo cíclico actúa como un intervalo de guarda, para eliminar la interferencia entre símbolos del símbolo anterior. También permite modelar la convolución lineal de un canal como convolución circular, que se puede realizar en el dominio de frecuencia con una transformada de Fourier discreta. Este procesamiento en el dominio de la frecuencia simplifica los procesos de demodulación en un receptor LTE.

El número de solicitud de patente WO2014/110714 A1 (Huawei Technologies Co.Ltd, 24 de julio de 2014) o el número de patente EP2938153 (Huawei Technologies Co. Ltd, 28 de octubre de 2015) divulgaron un procedimiento de comunicación por radio que implica una señal OFDM o SC-FDMA. El acceso aleatorio LTE puede basarse en contención o sin contención. El procedimiento de acceso aleatorio basado en contención consiste en cuatro etapas, como se ilustra en la figura 2. Debe tenerse en cuenta que solo la primera etapa implica el procesamiento de capa física específicamente diseñado para acceso aleatorio, mientras que las tres etapas restantes siguen el mismo procesamiento de capa física utilizado en la transmisión de datos de enlace ascendente y enlace descendente. El eNodoB puede ordenar al UE, a través de un canal físico de control de enlace descendente (PDCCH), que realice un acceso aleatorio basado en contención. El UE comienza el procedimiento de acceso aleatorio seleccionando aleatoriamente uno de los preámbulos disponibles para el acceso aleatorio basado en contención. El UE luego transmite el preámbulo de acceso aleatorio seleccionado en el PRACH al eNodoB en la Red de acceso de radio (RAN), que se muestra en la figura 2 como etapa 1.

La RAN reconoce cualquier preámbulo que detecta transmitiendo una respuesta de acceso aleatorio, que incluye una concesión inicial para ser utilizada en el canal compartido de enlace ascendente, una identificación temporal de red de radio celular (C-RNTI) para el UE y una actualización de alineación de tiempo (TA). La actualización de TA se basa en el desplazamiento de tiempo del preámbulo medido por el eNodoB en el PRACH. La respuesta de acceso aleatorio se transmite en el enlace descendente al UE (etapa 2) y su correspondiente código de redundancia cíclica (CRC) de mensaje PDCCH se codifica con un identificador temporal de red de radio de acceso aleatorio (RA-RNTI).

Después de recibir la respuesta de acceso aleatorio, el UE utiliza la concesión para transmitir un mensaje a la RAN (etapa 3). Este mensaje se utiliza, en parte, para activar el establecimiento de RRC y en parte para identificar de forma exclusiva el UE en los canales comunes de la célula. El comando de avance de temporización que se proporcionó al UE en la respuesta de acceso aleatorio se aplica en la transmisión UL en el mensaje transmitido de regreso a la RAN. El eNodoB puede cambiar los bloques de recursos que se asignan para la transmisión de este mensaje de la etapa 3 enviando una concesión UL que tiene su CRC codificado con un identificador temporal de red de radio celular temporal (TC-RNTI).

El procedimiento termina cuando la RAN resuelve cualquier disputa de preámbulo que pueda haber ocurrido para el caso de que múltiples UE transmitieran el mismo preámbulo al mismo tiempo. Esto puede ocurrir cuando cada UE selecciona aleatoriamente cuándo transmitir y qué preámbulo usar. Si varios UE seleccionan el mismo preámbulo para la transmisión al mismo tiempo en el canal de acceso aleatorio (RACH), habrá contención entre estos UE. La RAN resuelve esta disputa usando el mensaje de resolución de disputa, visto como la etapa 4 en la figura 2. Este mensaje, que es enviado por el eNodoB para la resolución de contención, tiene su CRC PDCCH codificado con el C-RNTi si el UE tiene previamente un C-RNTI asignado. Si el UE no tiene un C-RNTI previamente asignado, su CRC PDCCH está codificado con el TC-RNTI.

En la figura 3 se ilustra un escenario en el que se produce la contención, donde dos UE transmiten el mismo preámbulo, p5, al mismo tiempo. Un tercer UE también transmite un preámbulo de acceso aleatorio al mismo tiempo, pero dado que transmite con un preámbulo diferente, pi, no hay contención entre este UE y los otros dos UE.

Para un acceso aleatorio sin contención, el UE utiliza preámbulos reservados asignados por la estación base. En este caso, la resolución de contención no es necesaria y, por lo tanto, solo se requieren las etapas 1 y 2 de la figura 2. El eNodoB puede iniciar un acceso aleatorio no basado en contención o un acceso aleatorio libre de contención, por ejemplo, para lograr que el UE logre la sincronización en el enlace ascendente. El eNodoB inicia un acceso aleatorio no basado en contención enviando una orden PDCCH o indicándolo en un mensaje RRC. El último de estos dos enfoques se utiliza en el caso de una transferencia.

El procedimiento para que el UE realice acceso aleatorio sin contención se ilustra en la figura 4. Al igual que con el acceso aleatorio basado en contención, la respuesta de acceso aleatorio se transmite en el enlace descendente al UE y su correspondiente mensaje CRC PDCCH se codifica con el RA-RNTI. El UE considera que la resolución de contención se completó con éxito después de haber recibido con éxito la respuesta de acceso aleatorio. Para el acceso aleatorio sin contención, como para el acceso aleatorio basado en contención, la respuesta de acceso aleatorio contiene un valor de alineación de temporización. Esto permite que el eNodoB establezca la temporización inicial/actualizada de acuerdo con el preámbulo transmitido de los UE.

Los esfuerzos actualmente en curso con respecto a la denominada sociedad en red e Internet de las cosas (loT) están asociados con nuevos requisitos en las redes celulares, por ejemplo, con respecto al costo del dispositivo, la duración de la batería y la cobertura. Para reducir el costo de dispositivos y módulos para los pequeños dispositivos inalámbricos que se espera que se ubiquen en todas partes, es altamente deseable utilizar una solución de sistema en chip (SoC) con amplificador de potencia (PA) integrado. Sin embargo, actualmente es factible que la tecnología PA de vanguardia permita solo una potencia de transmisión de aproximadamente 20-23 dBm cuando la potencia amplificada se integra al SoC. Esta restricción en la potencia de salida de la solución SoC limita la cobertura del enlace ascendente, que está relacionada con la cantidad de pérdida de ruta permitida entre el terminal de usuario y la estación base.

Además, para maximizar la cobertura que puede lograr un PA integrado, es necesario reducir el retroceso de PA. El retroceso de PA es necesario cuando la señal de comunicación tiene una relación de potencia pico a promedio (PAPR) no unitaria, es decir, cuando la señal de comunicación no es una señal de envolvente constante. Para evitar señales espurias y emisiones fuera de banda del PA cuando se amplifica una señal de envolvente no constante, el PA debe operarse en o cerca de su región operativa lineal, es decir, debe "retirarse de su región operativa no lineal de alta eficacia. Cuanto más alto sea el PAPR, mayor será el retroceso de PA requerido. Debido a que una mayor reducción de PA genera una menor eficiencia de PA, reduce la vida útil de la batería del dispositivo. Por lo tanto, para las tecnologías inalámbricas de IoT, el diseño de una señal de comunicación de enlace ascendente que tenga el PAPR más bajo posible es de vital importancia para lograr los objetivos de rendimiento de los dispositivos IoT con respecto al costo del dispositivo, la vida útil de la batería y la cobertura.

SUMARIO

Actualmente, 3GPP está estandarizando las tecnologías de IoT de banda estrecha (NB-IoT). Existe un fuerte apoyo del ecosistema LTE existente (proveedores y operadores) para la evolución de las especificaciones LTE existentes para incluir las características deseadas de NB-IoT. Esto está motivado por la consideración del tiempo de comercialización, ya que una solución NB-IoT basada en LTE puede estandarizarse y desarrollarse en un período de tiempo más corto. Un candidato líder para NB-IoT es una solución NB-LTE basada en LTE.

El enlace ascendente LTE (transmisiones de estación móvil a estación base) se basa en la modulación de acceso múltiple por división de frecuencia de una sola portadora (SC-FDMA) para los canales de control y datos de enlace ascendente. Para la transmisión de preámbulo de acceso aleatorio, se utiliza una señal de Zadoff-Chu. Ninguna de estas señales tiene buenas propiedades PAPR.

Para resolver este problema, se divulga en el presente documento una nueva señal de preámbulo de acceso aleatorio. Esta señal es apropiada para el canal de acceso aleatorio físico (PRACH) de NB-IoT. La nueva señal PRACH logra 0 dB PAPR y, por lo tanto, elimina la necesidad de retroceso de PA y maximiza la eficiencia de PA. La nueva señal PRACH es compatible con el uso de SC-FDMA y/o acceso múltiple por división de frecuencia ortogonal (OFDMA) para transmisiones de datos de enlace ascendente y señales de canales de control, ya que la nueva señal PRACH, en cualquier intervalo de símbolo OFDM dado, se ve como una señal OFDM que ocupa solo una subportadora. Debe tenerse en cuenta que para una sola señal de subportadora, una señal OFDM es idéntica a la señal SC-FDMA correspondiente.

Dado que la nueva señal PRACH alcanza 0 dB PAPR, elimina la necesidad de retroceso de PA y maximiza la eficiencia de PA. Por lo tanto, maximiza la cobertura PRACH y la eficiencia de la batería. La nueva señal PRACH es compatible con SC-FDMA y el acceso múltiple por división de frecuencia ortogonal (OFDMA). Por lo tanto, se puede implementar fácilmente utilizando el generador de señal SC-FDMA u OFDMA existente. Esto reduce tanto el costo de desarrollo como el tiempo de comercialización.

De acuerdo con algunos modos de realización, un procedimiento en un equipo de usuario incluye generar una señal de preámbulo de acceso aleatorio por división de frecuencia de portadora única (SC-FDMA) que comprende dos o más grupos de símbolos de preámbulo consecutivos, comprendiendo cada grupo de símbolos de preámbulo una porción de prefijo cíclico y una pluralidad de símbolos idénticos que ocupan una única subportadora de la señal de preámbulo de acceso aleatorio SC-FDMA. La generación de la señal de preámbulo de acceso aleatorio SC-FDMA se realiza de modo que la subportadora única para al menos uno de los grupos de símbolos de preámbulo corresponda a una primera frecuencia de subportadora y la subportadora única para uno de los grupos de símbolos de preámbulo inmediatamente posterior corresponda a una segunda frecuencia de subportadora. El procedimiento comprende además transmitir la señal de preámbulo de acceso aleatorio SC-FDMA. En algunos casos, el procedimiento puede incluir seleccionar una configuración de preámbulo de una pluralidad de configuraciones de preámbulo predeterminadas, en el que la configuración de preámbulo seleccionada define las frecuencias de subportadora primera y segunda.

Según algunos modos de realización, un procedimiento en una estación base incluye recibir una señal de radiofrecuencia y detectar, en la señal de radiofrecuencia, una señal de preámbulo de acceso aleatorio SC-FDMA, transmitida por un primer equipo de usuario remoto, donde la primera señal de preámbulo de acceso aleatorio SC-FDMA comprende dos o más grupos de símbolos de preámbulo consecutivos. Cada grupo de símbolos de preámbulo comprende una porción de prefijo cíclico y una pluralidad de símbolos idénticos que ocupan una subportadora única de la señal de preámbulo de acceso aleatorio SC-FDMA, de modo que la subportadora única para al menos uno de los grupos de símbolos de preámbulo corresponde a una primera frecuencia de subportadora y la subportadora única para una inmediatamente posterior de los grupos de símbolos de preámbulo corresponde a una segunda frecuencia de subportadora. En algunos casos, el procedimiento incluye estimar un tiempo de llegada para la primera señal de preámbulo.

De acuerdo con los modos de realización resumidos, se usa una única señal de subportadora en cualquier intervalo de símbolo OFDM de la señal de preámbulo de acceso aleatorio. En diferentes intervalos de símbolos OFDM, se pueden usar diferentes subportadoras (frecuencias). Esto puede considerarse como salto de frecuencia. Esto se puede utilizar para garantizar la continuidad de fase entre las transiciones (por lo tanto, existe una relación entre la duración del CP, la duración nominal del símbolo de datos y la distancia de salto en frecuencia). En otros modos de realización, los patrones de salto de frecuencia ortogonales se diseñan entre diferentes preámbulos PRACH, de modo que las señales de preámbulo de acceso aleatorio de diferentes dispositivos se multiplexan ortogonalmente y son detectables por separado por la estación base receptora.

De acuerdo con algunos modos de realización, un equipo de usuario incluye un transceptor de radio adaptado para comunicarse con otro equipo de usuario y uno o más circuitos de procesamiento adaptados para llevar a cabo los procedimientos en el equipo de usuario descrito anteriormente. Asimismo, una estación base de ejemplo comprende un transceptor de radio adaptado para comunicarse con uno o más equipos de usuario remotos, y uno o más circuitos de procesamiento adaptados para llevar a cabo los procedimientos en la estación base descrita.

Otras realizaciones pueden incluir productos de programas de ordenador y medios legibles por ordenador no transitorios que almacenan instrucciones que, cuando se ejecutan mediante un circuito de procesamiento, realizan las operaciones de los modos de realización descritos anteriormente.

Los detalles de varias realizaciones de técnicas y aparatos para realizar procedimientos de acceso aleatorio se describen e ilustran a continuación.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

La figura 1 es un diagrama que ilustra la transmisión del preámbulo de acceso aleatorio.

La figura 2 es un diagrama que ilustra la señalización para el procedimiento de acceso aleatorio basado en contención en LTE.

La figura 3 ilustra el acceso aleatorio basado en contención, donde existe contención entre los UE.

La figura 4 es un diagrama que ilustra la señalización a través de la interfaz aérea para el procedimiento de acceso aleatorio sin contención en LTE.

La figura 5 es un diagrama que ilustra un prefijo cíclico, un período de guarda y una secuencia de preámbulo para PRACH.

La figura 6 ilustra un ejemplo de señal PRACH para un símbolo OFDM.

La figura 7 es un diagrama que ilustra un ejemplo de señal PRACH sobre múltiples intervalos de símbolos OFDM, de acuerdo con algunos modos de realización.

La figura 8 es un diagrama que ilustra la multiplexación de frecuencia de dos preámbulos PRACH, de acuerdo con algunos modos de realización.

La figura 9 ilustra la multiplexación de frecuencia de dos preámbulos PRACH (señal de dominio de tiempo), de acuerdo con algunos modos de realización.

La figura 10 es un diagrama que ilustra un ejemplo de duración de CP que es un cuarto de la duración del símbolo de datos OFDM, de acuerdo con algunas realizaciones.

La figura 11 es un diagrama de bloques de un equipo de usuario configurado para realizar un procedimiento de acceso aleatorio, de acuerdo con algunos modos de realización.

La figura 12 es un diagrama de flujo que ilustra un procedimiento en un equipo de usuario para realizar un procedimiento de acceso aleatorio, de acuerdo con algunos modos de realización.

La figura 13 es un diagrama de bloques de un nodo de red configurado para señalizar información perteneciente a un procedimiento de acceso aleatorio, de acuerdo con algunos modos de realización.

La figura 14 es un diagrama de flujo que ilustra un procedimiento de acceso aleatorio, de acuerdo con algunos modos de realización.

La figura 15 es un diagrama de bloques de una implementación funcional de un equipo de usuario para realizar un procedimiento de acceso aleatorio, de acuerdo con algunos modos de realización.

La figura 16 es un diagrama de bloques de una implementación funcional de un nodo de red para recibir informes relacionados con un procedimiento de acceso aleatorio, de acuerdo con algunos modos de realización.

La figura 17 ilustra la multiplexación de canales físicos de enlace ascendente.

La figura 18 ilustra la longitud del preámbulo y el espaciado de la subportadora para los formatos PRACH 0 y 1. La figura 19 muestra una distribución de errores de estimación del tiempo de llegada.

La figura 20 muestra otra distribución de errores de estimación del tiempo de llegada.

DESCRIPCIÓN DETALLADA

Los conceptos inventivos se describirán ahora más completamente en lo sucesivo con referencia a los dibujos adjuntos, en los que se muestran ejemplos de modos de realización preferidos de los conceptos inventivos. Sin embargo, estos conceptos inventivos pueden realizarse de muchas formas diferentes y no debe considerarse que está limitada a los modos de realización dados a conocer en el presente documento. Por el contrario, estos modos de realización son proporcionados de modo que la presente divulgación sea exhaustiva y completa y para transmitir completamente el alcance de los presentes conceptos inventivos a los expertos en la técnica. También debe observarse que estos modos de realización no son mutuamente excluyentes. Se puede suponer tácitamente que los componentes de un modo de realización están presentes o se usan en otro modo de realización.

Para fines de ilustración y explicación solamente, los modos de realización de los presentes conceptos inventivos se describen en el presente documento en el contexto de operar en o en asociación con una RAN que se comunica a través de canales de comunicación por radio con terminales móviles, también denominados indistintamente como terminales inalámbricos o UE, utilizando una tecnología de acceso de radio particular. Más específicamente, los modos de realización se describen en el contexto del desarrollo de especificaciones para NB-IoT, particularmente en lo que se refiere al desarrollo de especificaciones para la operación de NB-IoT en el espectro y/o el uso del equipo utilizado actualmente por E-UTRAN, a veces referido como la red de acceso de radio terrestre UMTS evolucionado y ampliamente conocido como el sistema LTE. Sin embargo, se apreciará que las técnicas se pueden aplicar a otras redes inalámbricas, así como a los sucesores de E-UTRAN. Por lo tanto, las referencias en el presente documento a señales que usan terminología de los estándares 3GPP para LTE deben entenderse que se aplican de manera más general a señales que tienen características y/o propósitos similares, en otras redes.

Debe tenerse en cuenta que en algunos de los modos de realización descritos en el presente documento, se usan los términos "equipo de usuario" y "UE". Un UE, como se usa ese término en el presente documento, puede ser cualquier tipo de dispositivo inalámbrico capaz de comunicarse con un nodo de red u otro UE a través de señales de radio. En el contexto de la presente divulgación, debe entenderse que un UE puede referirse a un dispositivo de máquina a máquina (M2M), un dispositivo de comunicaciones de tipo máquina (MTC) y/o un dispositivo NB-IoT, donde el UE no tiene "usuario" en el sentido de que una persona individual posee y/u opera el dispositivo. Un UE también puede denominarse un dispositivo inalámbrico, un dispositivo de radio, un dispositivo de comunicación por radio, un terminal inalámbrico o simplemente un terminal, a menos que el contexto indique lo contrario, el uso de cualquiera de estos términos tiene la intención de incluir UE de dispositivo a dispositivo, UE de tipo máquina o UE capaces de comunicación de máquina a máquina, sensores equipados con un UE, ordenadores de sobremesa con capacidad inalámbrica, terminales móviles, teléfonos inteligentes, equipos integrados en ordenadores portátiles (LEE), equipos montados en ordenadores portátiles (LME), dongles USB, equipos inalámbricos de las instalaciones del cliente (CPE), etc. En la discusión que sigue, los términos dispositivo de máquina a máquina (M2M), dispositivo de comunicación de tipo máquina (MTC), sensor inalámbrico y sensor también se pueden utilizar. Debe entenderse que estos dispositivos son UE, pero generalmente están configurados para transmitir y/o recibir datos sin interacción humana directa.

En el diseño de acceso aleatorio LTE existente, el acceso aleatorio sirve para múltiples propósitos, como el acceso inicial al establecer un enlace de radio, solicitud de programación, etc. Entre otros, un objetivo principal del acceso aleatorio es lograr la sincronización del enlace ascendente, que es importante para mantener la ortogonalidad del enlace ascendente en LTE. Para preservar la ortogonalidad entre diferentes equipos de usuario (UE) en un sistema OFDM o SC-FDMA, el tiempo de llegada de cada señal de UE debe estar dentro del prefijo cíclico (CP) de la señal OFDM o SC-FDMA.

Como se discutió en la sección de Antecedentes anterior, se utiliza un prefijo cíclico (CP) para proporcionar un tiempo de protección entre símbolos consecutivos y, especialmente en el contexto de las transmisiones OFDMA y/o SC-FDMA, para simplificar el procesamiento del receptor. La figura 5 ilustra cómo se podría usar un CP para un símbolo OFDMA/SC-FDMA transmitido que forma todo o parte de la secuencia de preámbulo del canal de acceso aleatorio físico (PRACH). Como se muestra en la figura 5, el UE envía una secuencia de preámbulo PRACH durante un segmento de tiempo de acceso aleatorio ilustrado en la figura 5. En el ejemplo ilustrado, la transmisión tiene una duración de 3,6 milisegundos, incluyendo una duración de CP de 400 microsegundos y un intervalo de datos de 3,2 milisegundos. La secuencia de preámbulo PRACH no ocupa todo el segmento de acceso aleatorio, dejando un tiempo como tiempo de guarda y también permite un intervalo de prefijo cíclico (CP).

Como se discutió anteriormente, 3GPP está definiendo especificaciones para NB-IoT, que admitirá comunicaciones inalámbricas para equipos de baja potencia que pueden depender de baterías y que generalmente enviarán y recibirán solo pequeñas cantidades de información. Es deseable que las especificaciones para NB-IoT, donde sea posible, faciliten la reutilización de diseños y técnicas existentes, y faciliten el despliegue en el espectro LTE existente. Sin embargo, el enlace ascendente LTE existente previamente (transmisiones de estación móvil a estación base) se basa en la modulación de acceso múltiple por división de frecuencia de una sola portadora (SC-FDMA) para los canales de control y datos de enlace ascendente. Para la transmisión de preámbulo de acceso aleatorio, se utiliza una señal de Zadoff-Chu. Sin embargo, ninguna de estas señales tiene buenas propiedades PAPR, lo que crea problemas para los dispositivos de bajo consumo y de bajo costo, especialmente aquellos que dependen de un sistema integrado de sistema en chip (SoC).

En la figura 5, se muestran dos transmisiones de preámbulo PRACH, una que proviene de un UE cerca del eNB (terminología LTE para un nodo que incluye la funcionalidad de la estación base de radio) y la otra de un UE lejos de la estación base, en el borde de la célula. Se puede ver que esto da como resultado una diferencia en el tiempo para las dos transmisiones, en relación con un intervalo de acceso aleatorio mantenido en el receptor eNB.

El uso del CP permite al receptor realizar una convolución circular usando, en este ejemplo, una porción de la señal de 3,2 milisegundos, centrada en una ventana de intervalo de acceso aleatorio de 4 milisegundos. El receptor eNB tendrá un rendimiento similar tanto para los casos cercanos al eNB como para el borde cercano a la célula.

Como se discutió anteriormente, para maximizar la eficiencia y cobertura de AP, es deseable tener preámbulos de PRACH lo más cerca posible de la envoltura constante. Una señal de envolvente constante tiene 0 dB PAPR, y no requiere retroceso de PA. En la descripción a continuación, utilizaremos la señal PRACH y el preámbulo PRACH indistintamente.

El acceso aleatorio LTE puede basarse en contención o sin contención. El procedimiento de acceso aleatorio basado en contención consiste en cuatro etapas, como se ilustra en la figura 2 y analizado anteriormente. Debe tenerse en cuenta que solo la primera etapa implica el procesamiento de capa física específicamente diseñado para acceso aleatorio, mientras que las tres etapas restantes siguen el mismo procesamiento de capa física utilizado en la transmisión de datos de enlace ascendente y enlace descendente. Para un acceso aleatorio sin contención, el UE utiliza preámbulos reservados asignados por la estación base. En este caso, la resolución de contención no es necesaria y, por lo tanto, solo se requieren las etapas 1 y 2. Las técnicas para la transmisión de preámbulos de acceso aleatorio que se analizan a continuación se pueden usar en uno o ambos procedimientos de acceso aleatorio sin contención o basados en contención.

En la figura 6 se muestra una señal PRACH de ejemplo durante un único intervalo de símbolo OFDM, de acuerdo con algunos modos de realización de las técnicas divulgadas actualmente. Básicamente es una señal OFDM de un único tono (subportadora única). Según el ejemplo de la figura 6, el espaciado de la subportadora es de 2,5 kHz. Sin embargo, las técnicas descritas en el presente documento pueden aplicarse a cualquier separación de subportadora.

De acuerdo con algunos modos de realización de las técnicas descritas actualmente, la señal PRACH se propaga en el tiempo sobre múltiples símbolos OFDM, en lugar de propagarse en frecuencia (como en el caso de LTE). Por lo tanto, varios símbolos OFDM, cada uno como se ilustra en la figura 6, se concatenan para formar un preámbulo PRACH. Como se discutirá con más detalle a continuación, en algunos modos de realización, la señal de preámbulo de acceso aleatorio generada comprende dos o más, o N, símbolos de preámbulo consecutivos, también denominados en el presente documento grupos de símbolos de preámbulo o grupos de símbolos, con cada grupo de símbolos de preámbulo que comprende una pluralidad de símbolos OFDM duplicados y que se forman para producir un único tono en la señal de preámbulo de acceso aleatorio transmitida. En otras palabras, cada grupo de símbolos de preámbulo comprende una pluralidad de símbolos idénticos que ocupan una subportadora única de la señal de preámbulo de acceso aleatorio SC-FDMA, de modo que la subportadora única para al menos uno de los grupos de símbolos de preámbulo corresponde a una primera frecuencia de subportadora y la subportadora única para una de las siguientes agrupaciones de símbolos de preámbulo corresponde a una segunda frecuencia de subportadora. La frecuencia de la subportadora cambia entre los grupos de símbolos del preámbulo, de modo que el único tono para uno de los grupos de símbolos consecutivos corresponde a una primera frecuencia de subportadora y el único tono para uno de los grupos de símbolos posterior corresponde a una segunda frecuencia de subportadora. En otras palabras, cada grupo de símbolos de preámbulo comprende una pluralidad de símbolos idénticos que ocupan una subportadora única de la señal de preámbulo de acceso aleatorio SC-FDMA, de modo que la subportadora única para al menos uno de los grupos de símbolos de preámbulo corresponde a una primera frecuencia de subportadora y la subportadora única para una de las siguientes agrupaciones de símbolos de preámbulo corresponde a una segunda frecuencia de subportadora.

En algunos modos de realización, las frecuencias de la subportadora cambian de acuerdo con un patrón simple, donde el único tono para cada segundo símbolo de preámbulo corresponde a una primera frecuencia de subportadora y el único tono para los símbolos de preámbulo restantes corresponde a una segunda frecuencia de subportadora. Por lo tanto, en estos modos de realización, la señal de preámbulo salta entre dos frecuencias de subportadora, de un grupo de símbolos de preámbulo al siguiente. Se apreciará, por supuesto, que otros patrones son posibles.

Como se explica con más detalle a continuación, cada uno de los símbolos de preámbulo consecutivos puede formarse repitiendo un símbolo OFDM básico una pluralidad de veces. Debe entenderse que el término grupo de símbolos, como se usa en el presente documento, puede referirse a un grupo de símbolos de preámbulo formado de tal manera; así, un símbolo de preámbulo no corresponde a un símbolo OFDM básico, sino que puede comprender una pluralidad de símbolos OFDM duplicados. Como se señaló anteriormente, una señal OFDM de único tono también es una señal SC-FDMA, por lo que estos símbolos OFDM duplicados también pueden entenderse como símbolos SC-FDMA.

Un ejemplo de diseño de señal de preámbulo de acceso aleatorio se muestra en la figura 7. En este ejemplo, el preámbulo PRACH consiste en 100 símbolos de preámbulo en el tiempo y ocupa un tono/subportadora (de 2,5 kHz) en frecuencia, para cualquier intervalo de símbolo de preámbulo dado. Sin embargo, la transmisión en este ejemplo salta entre dos tonos adyacentes de un grupo de símbolos de preámbulo al siguiente. Este salto se utiliza para permitir un rendimiento satisfactorio de la estimación del tiempo de llegada en la estación base. Como se indica anteriormente, este 2,5 kHz es simplemente un ejemplo: son posibles otras separaciones de subportadoras. Además, debería ser evidente que los tonos no necesitan ser adyacentes: el salto puede omitir varias subportadoras.

Dado que el ancho de banda de tono (subportadora) en este ejemplo es de 2,5 kHz, la duración de la parte de datos de un símbolo OFDM normal sería de 400 microsegundos, de acuerdo con la conocida relación entre el espaciado de subportadora y la longitud del símbolo OFDM. Para soportar un tamaño de célula de hasta, por ejemplo, 60 km, se necesita un CP de 400 microsegundos de longitud para acomodar el retraso máximo de ida y vuelta. Una transmisión directa de una parte de datos de 400 microsegundos y un CP de 400 microsegundos conduciría a una sobrecarga de CP del 50 % del recurso total. Para reducir la sobrecarga, un símbolo OFDM básico se repite cuatro veces, en el ejemplo ilustrado en la figura 7, lo que resulta en una duración del símbolo de 1600 microsegundos. El receptor de la estación base trata la primera copia del símbolo OFDM como CP, mientras que las tres copias restantes se tratan como datos. Este diseño reduce la sobrecarga de CP del 50 % al 25 %. La estación base puede combinar coherentemente las tres copias del símbolo y así obtener una ganancia de potencia de aproximadamente 4,8 dB.

Para ver la propiedad PAPR de 0 dB del preámbulo en la figura 7, considere, sin pérdida de generalidad, los símbolos OFDM 1 y 2 que pueden escribirse como:

x(t) = x[l]e'2"^ , t G [0, 4T]

k+i^

x(t) = x[2]eJ T , t G [4T, 8T]

donde T = 400 microsegundos y k es el índice de subportadora, para subportadoras con espacios de subportadora de 1/T. Dentro de cada símbolo OFDM de longitud 4T, la forma de onda es de envolvente constante, ya que dentro de los intervalos de tiempo [0, 4T] y [4T, 8T] la señal es sinusoidal. En el límite del símbolo, la diferencia de fase es

Por lo tanto, el envío de una secuencia constante, es decir, donde x [1] = x [2], que alterna entre los dos tonos, garantiza la continuidad de fase y produce 0 dB PAPR teóricamente.

Dado que cada preámbulo PRACH efectivamente solo usa una subportadora de 2,5 kHz en cualquier momento dado, se pueden multiplexar diferentes preámbulos en el dominio de frecuencia. Por ejemplo, la figura 8 muestra la multiplexación de dos preámbulos PRACH. En general, M tonos se pueden configurar para multiplexar los M preámbulos PRACH. Cada preámbulo PRACH usa un tono durante un intervalo de símbolo OFDM, y el patrón de multiplexación (por ejemplo, como se muestra en la figura 8) asegura que no haya dos UE que usen el mismo tono durante el mismo intervalo de símbolo OFDM.

La figura 8 ilustra la disposición en el dominio de la frecuencia de los dos preámbulos PRACH. En la figura 9 se muestran ejemplos de las señales correspondientes en el dominio del tiempo, donde se muestra un intervalo de aproximadamente cuatro grupos de símbolos de preámbulo para cada señal de preámbulo. Primero, se puede ver que la continuidad de fase se conserva en cada uno de los preámbulos. En segundo lugar, se puede ver que el preámbulo 1 comienza con una sinusoidal de frecuencia más baja, cambiando a una sinusoidal de frecuencia más alta, la sinusoidal de frecuencia más baja, y finalmente cambiando nuevamente a una sinusoidal de frecuencia más alta. El preámbulo 2 comienza con la sinusoidal de frecuencia más alta, cambiando a la sinusoidal de frecuencia más baja, la sinusoidal de frecuencia más alta y finalmente cambiando nuevamente a la sinusoidal de frecuencia más baja. Estos dos preámbulos son ortogonales entre sí si su tiempo de llegada diferencial a la estación base está dentro del intervalo CP. Debe tenerse en cuenta que en los dos ejemplos ilustrados, existe una continuidad de fase entre los sinusoides de frecuencia más baja y de frecuencia más alta. Se apreciará que las secuencias de bajo a alto y de alto a bajo de los dos preámbulos pueden preconfigurarse en cada uno de los dispositivos de radio que envían los preámbulos, o pueden ser el resultado de una selección aleatoria de una configuración por los dispositivos de radio.

Se apreciará que las técnicas descritas actualmente pueden generalizarse a cualquier duración de CP, o cualquier relación entre la duración de CP y la duración de datos normal dentro de un grupo de símbolos de preámbulo. Sin embargo, la distancia de salto en frecuencia debe ajustarse en consecuencia, para mantener la continuidad de fase en los límites del símbolo OFDM donde se produce la transición entre tonos de frecuencia. Esto es importante para mantener la propiedad de envolvente constante.

Un ejemplo se da en la figura 10. Aquí, el espaciado de la subportadora (ancho de banda de tono) sigue siendo de 2,5 kHz, y por lo tanto la duración nominal del símbolo de datos (T) es 1/2500, es decir, 400 microsegundos, lo que, en un contexto OFDM, implica un espaciado de la subportadora de 2,5 kHz. Como se muestra, el CP es 100 us, y por lo tanto es un cuarto de la duración nominal del símbolo de datos. Debe tenerse en cuenta que la duración del símbolo OFDM es, por lo tanto, 1,25 T (CP más datos). Considere los símbolos OFDM 1 y 2, que pueden escribirse como

x(t) = x[l]e,a*TtJ t G [Ü, 1,25T]

x(t) = x[2]e,2" T - t, t e [1,251, 2,5T]

donde T = 400 us. Dentro de cada símbolo OFDM de longitud 1,25 T, la forma de onda es de envoltura constante. En el límite del símbolo, la diferencia de fase es

Por lo tanto, enviar una secuencia constante, es decir, donde x[1] = x[2], que alterna entre dos subportadoras que están separadas por 4 tonos, garantiza la continuidad de fase y produce 0 dB PAPR teóricamente.

La figura 11 muestra un dispositivo de radio de ejemplo, aquí ilustrado como un UE 12, que puede referirse más generalmente a un terminal inalámbrico y que puede usarse en uno o más de los modos de realización de ejemplo descritos en el presente documento. El UE 12 puede en algunos modos de realización ser un dispositivo móvil que está configurado para funcionar de acuerdo con las especificaciones para NB-IoT. El UE 12 comprende un circuito de procesamiento 30 que controla el funcionamiento del UE 12. El circuito de procesamiento 30, que puede comprender uno o más microprocesadores, microcontroladores, procesadores de señal digital, lógica digital especializada, etc., por ejemplo, está conectado a un circuito receptor o transceptor 32 con antena(s) asociada(s) 34, que se utilizan para recibir señales de o ambas señales de transmisión y recibir señales de una estación base 10 en la red 2. El UE 12 también comprende un circuito de memoria 36 que está conectado al circuito de procesamiento 30 y que almacena el código del programa y otra información y datos necesarios para el funcionamiento del UE 12. Juntos, el circuito de procesamiento 30 y el circuito de memoria 36 también pueden denominarse circuito de procesamiento, y están adaptados, en diversas realizaciones, para llevar a cabo una o más de las técnicas basadas en UE descritas en el presente documento.

Por ejemplo, el circuito de procesamiento del UE 12 puede configurarse para generar una señal de preámbulo de acceso aleatorio SC-FDMA que comprende dos o más grupos de símbolos de preámbulo consecutivos, cada grupo de símbolos de preámbulo comprende una porción de prefijo cíclico y una pluralidad de símbolos idénticos que ocupan una sola subportadora de la señal de preámbulo de acceso aleatorio SC-FDMA, de modo que la subportadora única para al menos uno de los grupos de símbolos de preámbulo corresponde a una primera frecuencia de subportadora y la subportadora única para uno de los grupos de símbolos de preámbulo inmediatamente posterior corresponde a una segunda frecuencia de subportadora. El circuito de procesamiento del UE 12 está configurado además para transmitir la señal de preámbulo de acceso aleatorio. Como se discutió en los ejemplos descritos anteriormente, la subportadora única para al menos uno de los grupos de símbolos de preámbulo corresponde a una primera frecuencia de subportadora y la subportadora única para uno de los grupos de símbolos de preámbulo inmediatamente posterior corresponde a una segunda frecuencia de subportadora. En algunos modos de realización, cada segundo de los grupos de símbolos de preámbulo corresponde a la segunda frecuencia de subportadora y cada uno de los grupos de símbolos de preámbulo restantes corresponde a la primera frecuencia de subportadora.

Independientemente de la implementación, el circuito de procesamiento del UE 12 está configurado para realizar un procedimiento 1200 como se muestra en la figura 12. Como se muestra en el bloque 1220, el procedimiento 1200 incluye generar una señal de preámbulo de acceso aleatorio SC-FDMA que comprende dos o más grupos de símbolos de preámbulo consecutivos, comprendiendo cada grupo de símbolos de preámbulo una porción de prefijo cíclico y una pluralidad de símbolos idénticos que ocupan una sola subportadora de la señal de preámbulo de acceso aleatorio SC-FDMA, de modo que la subportadora única para al menos uno de los grupos de símbolos de preámbulo corresponde a una primera frecuencia de subportadora y la subportadora única para uno de los grupos de símbolos de preámbulo inmediatamente posterior corresponde a una segunda frecuencia de subportadora; en algunas realizaciones, cada segundo de los grupos de símbolos de preámbulo corresponde a la segunda frecuencia de subportadora y cada uno de los grupos de símbolos de preámbulo restantes corresponde a la primera frecuencia de subportadora. El procedimiento 1200 también incluye transmitir la señal de preámbulo de acceso aleatorio, como se muestra en el bloque 1230. En algunos casos, el procedimiento 1200 puede incluir seleccionar una configuración de preámbulo de una pluralidad de configuraciones de preámbulo predeterminadas, donde la configuración de preámbulo seleccionada define las frecuencias de subportadora primera y segunda, como se muestra en el bloque 1210, y donde la señal de preámbulo de acceso aleatorio SC-FDMA se genera utilizando la configuración de preámbulo seleccionada. Esta selección puede realizarse al azar, en algunos modos de realización.

En algunos modos de realización, todos los grupos de símbolos de preámbulo tienen la misma amplitud compleja. En algunos modos de realización, las frecuencias de subportadora primera y segunda se seleccionan para permitir la continuidad de fase en los límites entre símbolos de preámbulo. Los grupos de símbolos de preámbulo se generan para proporcionar continuidad de fase en los límites entre los grupos de símbolos de preámbulo.

En algunos modos de realización, la frecuencia de la segunda subportadora es adyacente a la frecuencia de la primera subportadora. En algunos de estos y en otros modos de realización, la longitud de la porción de prefijo cíclico es la misma que la longitud de cada uno de los símbolos idénticos, y la porción de prefijo cíclico es idéntica a cada uno de los símbolos idénticos. En otros, la longitud de la parte del prefijo cíclico es un cuarto de la longitud de cada uno de los símbolos idénticos.

En algunos modos de realización, cada grupo de símbolos de preámbulo tiene una longitud total de 1600 microsegundos. En algunos modos de realización, la pluralidad de símbolos idénticos en cada grupo de símbolos de preámbulo consiste en tres símbolos idénticos.

La figura 13 muestra otro dispositivo de radio de ejemplo, en este caso que ilustra un nodo de red, tal como una estación base 10, que está configurado para recibir una señal de preámbulo de acceso aleatorio desde el UE 12. En la descripción de algunos modos de realización a continuación, se usa la terminología "nodo de red de radio" o simplemente "nodo de red" o "nodo NW". Estos términos se refieren a cualquier tipo de nodo de red en la parte fija de la red de comunicación inalámbrica, como una estación base, una estación base de radio, una estación transceptora base, un controlador de estación base, un controlador de red, un Nodo B evolucionado (eNodoB o eNB), un Nodo B, un nodo de retransmisión, un nodo de posicionamiento, un E-SMLC, un servidor de ubicación, un repetidor, un punto de acceso, un punto de acceso de radio, una Unidad de Radio Remota (RRU), Cabeza de Radio Remota (RRH), un nodo de radio de radio multi-estándar (MSR) como los nodos de estación base MSR en el sistema de antena distribuida (DAS), un nodo SON, un nodo O&M, OSS o MDT, un nodo de red central, un MME, etc. Como se puede observar a partir de estos ejemplos, el término "porción fija" de la red de comunicación inalámbrica se refiere a la porción de la red inalámbrica distinta de los terminales de acceso, es decir, la porción de la red a la que se accede a través de un enlace de radio por UE, dispositivos NT-IoB y similares, y no pretende excluir la posibilidad de que uno o más elementos en un determinado escenario puedan moverse.

La figura 13 muestra una estación base 10 (por ejemplo, un eNB) que se puede usar en algunos de los modos de realización de ejemplo descritos en el presente documento. Se apreciará que, aunque un macro eNB no será, en la práctica, idéntico en tamaño y estructura a un micro eNB, a efectos de ilustración, se supone que las estaciones base 10 incluyen componentes similares. Por lo tanto, tanto si la estación base 10 corresponde a una macro estación base como a una micro estación base, comprende un circuito de procesamiento 40 que controla el funcionamiento de la estación base 10. El circuito de procesamiento 40, que puede incluir uno o más microprocesadores, microcontroladores, procesadores de señal digital, lógica digital especializada, etc., está conectado a un circuito transceptor 42 con antena(s) asociada(s) 44 que se utilizan para transmitir señales y recibir señales de UE 12 en la red. La estación base 10 también comprende un circuito de memoria 46 que está conectado al circuito de procesamiento 40 y que almacena el programa y otra información y datos necesarios para el funcionamiento de la estación base 10. Juntos, el circuito de procesamiento 40 y el circuito de memoria 46 también pueden denominarse circuito de procesamiento, y están adaptados, en diversas realizaciones, para llevar a cabo una o más de las técnicas basadas en red descritas a continuación.

La estación base 10 también incluye componentes y/o circuitos 48 para permitir que la estación base 10 intercambie información con otras estaciones base 10 (por ejemplo, a través de una interfaz X2) y componentes y/o circuitos 49 para permitir que la estación base 10 intercambie información con nodos en la red central (por ejemplo, a través de una interfaz S1). Se apreciará que las estaciones base para su uso en otros tipos de red (por ejemplo, UTRAN o Acceso Múltiple por División de Código de Banda Ancha o RAN WCDMA) incluirán componentes similares a los mostrados en la figura 13 y circuitos de interfaz 48, 49 apropiados para permitir las comunicaciones con el otros nodos de red en esos tipos de redes (por ejemplo, otras estaciones base, nodos de gestión de movilidad y/o nodos en la red central).

El circuito de procesamiento de la estación base 10 está configurado para recibir una señal de radiofrecuencia y detectar, en la señal de radiofrecuencia, una primera señal de preámbulo de acceso aleatorio SC-FDMA, transmitida por un primer dispositivo de radio remoto. La primera señal de preámbulo de acceso aleatorio SC-FDMA comprende dos o más símbolos de preámbulo consecutivos (que también pueden denominarse grupos de símbolos de preámbulo), cada grupo de símbolos de preámbulo comprende una porción de prefijo cíclico y una pluralidad de símbolos idénticos que ocupan una sola subportadora de la señal de preámbulo de acceso aleatorio SC-FDMA, de modo que la subportadora única para al menos uno de los grupos de símbolos de preámbulo corresponde a una primera frecuencia de subportadora y la subportadora única para uno de los grupos de símbolos de preámbulo inmediatamente posterior corresponde a una segunda frecuencia de subportadora. En algunos modos de realización, cada segundo de los grupos de símbolos de preámbulo corresponde a la segunda frecuencia de subportadora y cada uno de los grupos de símbolos de preámbulo restantes corresponde a la primera frecuencia de subportadora. En algunos casos, el circuito de procesamiento está configurado para estimar un tiempo de llegada para la primera señal de preámbulo.

Independientemente de la implementación, el circuito de procesamiento de la estación base 10 también está configurado para realizar un procedimiento 1400, como se muestra en la figura 14. El procedimiento 1400 incluye recibir una señal de radiofrecuencia (Bloque 1410). El procedimiento 1400 también incluye detectar, en la señal de radiofrecuencia, una primera señal de preámbulo de acceso aleatorio SC-FDMA, transmitida por un primer dispositivo de radio remoto (Bloque 1420). La primera señal de preámbulo de acceso aleatorio comprende dos o más grupos de símbolos de preámbulo consecutivos, cada grupo de símbolos de preámbulo comprende una porción de prefijo cíclico y una pluralidad de símbolos idénticos que ocupan una sola subportadora de la señal de preámbulo de acceso aleatorio SC-FDMA, de modo que la subportadora única para al menos uno de los grupos de símbolos de preámbulo corresponde a una primera frecuencia de subportadora y la subportadora única para uno de los grupos de símbolos de preámbulo inmediatamente posterior corresponde a una segunda frecuencia de subportadora. De nuevo, en algunos modos de realización, cada segundo de los grupos de símbolos de preámbulo corresponde a la segunda frecuencia de subportadora y cada uno de los grupos de símbolos de preámbulo restantes corresponde a la primera frecuencia de subportadora. Opcionalmente, el procedimiento 1400 incluye estimar un tiempo de llegada para la primera señal de preámbulo de acceso aleatorio SC-FDMA (Bloque 1430); esto puede usarse para realizar la sincronización del enlace ascendente, por ejemplo.

En algunos modos de realización, todos los grupos de símbolos de preámbulo tienen la misma amplitud compleja. Además, las frecuencias de subportadora primera y segunda pueden seleccionarse para permitir la continuidad de fase en los límites entre los grupos de símbolos de preámbulo, donde los símbolos de preámbulo detectados tienen continuidad de fase en los límites entre los grupos de símbolos de preámbulo. En algunos modos de realización, la frecuencia de la segunda subportadora es adyacente a la frecuencia de la primera subportadora.

En algunos modos de realización, la longitud de la porción de prefijo cíclico es la misma que la longitud de cada uno de los símbolos idénticos, y la porción de prefijo cíclico es idéntica a cada uno de los símbolos idénticos. En otros modos de realización, la longitud del prefijo cíclico es un cuarto de la longitud de cada uno de los símbolos idénticos. En algunos modos de realización, cada grupo de símbolos de preámbulo tiene una longitud total de 1600 microsegundos; la pluralidad de símbolos idénticos en cada grupo de símbolos de preámbulo consiste en tres símbolos idénticos, en algunos modos de realización.

Como se discutió anteriormente, se pueden intercalar diferentes señales de preámbulo de acceso aleatorio en el dominio de frecuencia, de modo que la estación base pueda distinguirlas entre sí. Por consiguiente, algunos modos de realización del procedimiento 1400 pueden comprender además detectar, en la señal de radiofrecuencia, una segunda señal de preámbulo de acceso aleatorio SC-FDMA, transmitida por un segundo equipo de usuario remoto, donde la segunda señal de preámbulo de acceso aleatorio SC-FDMA comprende dos o más grupos de símbolos de preámbulo consecutivos, cada grupo de símbolos de preámbulo comprende una porción de prefijo cíclico y una pluralidad de símbolos idénticos que ocupan una subportadora única de la señal de preámbulo de acceso aleatorio SC-FDMA, de modo que la subportadora única para al menos uno de los grupos de símbolos de preámbulo corresponde a una tercera frecuencia de subportadora y la subportadora única para uno inmediatamente posterior de los grupos de símbolos de preámbulo corresponde a una cuarta frecuencia de subportadora. En estos modos de realización, los dos o más grupos de símbolos de preámbulo consecutivos de la segunda señal de preámbulo de acceso aleatorio SC-FDMA pueden solaparse, al menos en parte, los dos o más grupos de símbolos de preámbulo consecutivos del primer preámbulo de acceso aleatorio SC-FDMA, y el primer la frecuencia de la subportadora puede ser igual a la frecuencia de la cuarta subportadora, o la frecuencia de la segunda subportadora puede ser igual a la frecuencia de la tercera subportadora, o ambas.

Debe entenderse que los procedimientos 1200 y 1400 ilustrados en las figuras 12 y 14 son ejemplos de las técnicas descritas más completamente anteriormente. Cada uno de estos procedimientos puede modificarse de acuerdo con cualquiera de las variaciones y detalles discutidos. Los procedimientos ilustrados en las figuras 12 y 14, y sus variantes, pueden implementarse usando los circuitos de procesamiento ilustrados en las figuras 11 y 13, según corresponda, donde los circuitos de procesamiento están configurados, por ejemplo, con el código de programa apropiado almacenado en los circuitos de memoria 36, y/o 46, para llevar a cabo las operaciones descritas anteriormente. Si bien algunos de estos modos de realización se basan en un microprocesador programado u otro elemento de procesamiento programado, se apreciará que no todas las etapas de estas técnicas se realizan necesariamente en un solo microprocesador o incluso en un solo módulo. Los modos de realización de las técnicas actualmente descritas incluyen además productos de programas informáticos para su aplicación en un terminal inalámbrico, así como productos de programas informáticos correspondientes para su aplicación en un aparato de estación base u otro aparato de nodo de red.

Estas instrucciones de código de programa o del programa de ordenador también pueden almacenarse en un medio legible por ordenador tangible que puede dirigir un ordenador u otro aparato de procesamiento de datos programable para funcionar de una manera particular, de modo que las instrucciones almacenadas en el medio legible por ordenador produzcan un artículo de fabricación que incluya instrucciones que implementan las funciones/actos especificados en los diagramas de flujo y/o de bloques o bloques. Por consiguiente, los modos de realización de los presentes conceptos inventivos pueden incorporarse en hardware y/o software (incluyendo firmware, software residente, microcódigo, etc.) que se ejecutan en un procesador tal como un procesador de señal digital, que colectivamente puede denominarse "circuitos", "un módulo" o variantes de los mismos.

Se apreciará además que varios aspectos de los modos de realización descritos anteriormente pueden entenderse como llevados a cabo por "módulos" funcionales, que pueden ser instrucciones de programa que se ejecutan en un circuito procesador apropiado, circuito digital codificado y/o circuito analógico o combinaciones apropiadas de los mismos.

Por ejemplo, la figura 15 ilustra un módulo funcional de ejemplo o una arquitectura de circuito que puede implementarse en un UE 12, por ejemplo, basado en el circuito de procesamiento 30 y el circuito de memoria 36. El modo de realización ilustrado al menos funcionalmente incluye un módulo de generación de señal 1502 para generar una señal de preámbulo de acceso aleatorio. La implementación también incluye un módulo de transmisión 1504 para transmitir la señal de preámbulo de acceso aleatorio. La señal de preámbulo de acceso aleatorio generada comprende dos o más grupos de símbolos de preámbulo consecutivos, cada grupo de símbolos de preámbulo comprende una porción de prefijo cíclico y una pluralidad de símbolos idénticos que ocupan una sola subportadora de la señal de preámbulo de acceso aleatorio SC-FDMA, de modo que la subportadora única para al menos uno de los grupos de símbolos de preámbulo corresponde a una primera frecuencia de subportadora y la subportadora única para uno de los grupos de símbolos de preámbulo inmediatamente posterior corresponde a una segunda frecuencia de subportadora. En algunos modos de realización, cada segundo de los grupos de símbolos de preámbulo corresponde a la segunda frecuencia de subportadora y cada uno de los grupos de símbolos de preámbulo restantes corresponde a la primera frecuencia de subportadora.

La figura 16 ilustra un ejemplo de módulo funcional o arquitectura de circuito que puede implementarse en un nodo de red, tal como una estación base 10, por ejemplo, basada en el circuito de procesamiento 40 y el circuito de memoria 46. El modo de realización ilustrado al menos funcionalmente incluye un módulo receptor 1602 para recibir una señal de radiofrecuencia. La implementación también incluye un módulo de detección 1604 para detectar, en la señal de radiofrecuencia, una primera señal de preámbulo de acceso aleatorio SC-FDMA, transmitida por un primer dispositivo de radio remoto. La primera señal de preámbulo de acceso aleatorio comprende dos o más grupos de símbolos de preámbulo consecutivos, cada grupo de símbolos de preámbulo comprende una porción de prefijo cíclico y una pluralidad de símbolos idénticos que ocupan una sola subportadora de la señal de preámbulo de acceso aleatorio SC-FDMA, de modo que la subportadora única para al menos uno de los grupos de símbolos de preámbulo corresponde a una primera frecuencia de subportadora y la subportadora única para uno de los grupos de símbolos de preámbulo inmediatamente posterior corresponde a una segunda frecuencia de subportadora. En algunos modos de realización, por ejemplo, cada segundo de los grupos de símbolos de preámbulo corresponde a la segunda frecuencia de subportadora y cada uno de los grupos de símbolos de preámbulo restantes corresponde a la primera frecuencia de subportadora.

Las modificaciones y otras variantes del modo(s) de realización descrito(s) vendrán a la mente de un experto en la materia que tenga el beneficio de las enseñanzas presentadas en las descripciones anteriores y las figuras asociadas. Por lo tanto, debe entenderse que los modo de realización no deben limitarse a los ejemplos específicos divulgados y que lo que se pretende es que las modificaciones y otras variantes estén incluidas en el alcance de esta divulgación. Aunque en el presente documento se pueden emplean términos específicos, estos se usan solo en un sentido genérico y descriptivo y no con fines de limitación.

Modos de realización de ejemplo se enumeran a continuación. Debe entenderse que estos son solo ejemplos; otros modos de realización y variantes de los modos de realización enumeradas serán evidentes a partir de la descripción detallada proporcionada anteriormente.

MODOS DE REALIZACIÓN DE EJEMPLO

Los modos de realización de las técnicas y aparatos descritos anteriormente incluyen, pero no se limitan a, los siguientes ejemplos enumerados.

Ejemplo 1: Un procedimiento, en un dispositivo de radio, que comprende: generar una señal de preámbulo de acceso aleatorio; y transmitir la señal de preámbulo de acceso aleatorio; en el que generar la señal de preámbulo de acceso aleatorio comprende concatenar N símbolos de preámbulo, comprendiendo cada símbolo de preámbulo un único tono, en el que el único tono para cada segundo símbolo de preámbulo corresponde a una primera frecuencia de subportadora y el único tono para los símbolos de preámbulo restantes corresponde a una segunda frecuencia subportadora.

Ejemplo 2: El procedimiento del ejemplo 1, en el que todos los símbolos de preámbulo tienen la misma amplitud compleja, en el que las frecuencias de subportadora primera y segunda se seleccionan para permitir la continuidad de fase en los límites entre los símbolos de preámbulo, y en el que los símbolos de preámbulo se generan para proporcionar continuidad de fase en los límites entre los símbolos de preámbulo.

Ejemplo 3: El procedimiento del ejemplo 1 o 2, en el que cada símbolo de preámbulo tiene una porción de prefijo cíclico y una porción de datos posterior, teniendo la porción de prefijo cíclico una primera longitud y siendo un duplicado de una parte final de la porción de datos posterior.

Ejemplo 4: El procedimiento del ejemplo 3, en el que la porción de datos posterior consiste en tres copias idénticas de la porción de prefijo cíclico.

Ejemplo 5: El procedimiento del ejemplo 4, en el que cada símbolo de preámbulo tiene una longitud total de 1600 microsegundos y las frecuencias de la primera y segunda subportadora difieren en 2500 hercios.

Ejemplo 6: El procedimiento del ejemplo 3, en el que la porción de datos posterior tiene una segunda longitud, siendo la segunda longitud cuatro veces la primera vez.

Ejemplo 7: El procedimiento del ejemplo 6, en el que cada símbolo de preámbulo tiene una longitud total de 500 microsegundos y en el que las frecuencias de la primera y segunda subportadoras difieren en 10 kHz.

Ejemplo 8: El procedimiento de cualquiera de los ejemplos 1-7, en el que N = 100.

Ejemplo 9: El procedimiento de cualquiera de los ejemplos 1-8, que comprende además seleccionar una configuración de preámbulo de una pluralidad de configuraciones de preámbulo predeterminadas, en el que la configuración de preámbulo seleccionada define las frecuencias de subportadora primera y segunda.

Ejemplo 10: Un procedimiento, en un dispositivo de radio, comprendiendo el procedimiento: recibir una señal de radiofrecuencia; y detectar, en la señal de radiofrecuencia, una primera señal de preámbulo de acceso aleatorio, transmitida por un primer dispositivo de radio remoto, en el que la primera señal de preámbulo de acceso aleatorio comprende N símbolos de preámbulo concatenados, comprendiendo cada símbolo de preámbulo un único tono, en el que el único tono para cada segundo uno de los N símbolos de preámbulo corresponde a una primera frecuencia de subportadora y el único tono para los símbolos de preámbulo restantes corresponde a una segunda frecuencia de subportadora.

Ejemplo 11: El procedimiento del ejemplo 10, en el que todos los símbolos de preámbulo tienen la misma amplitud compleja, en el que se seleccionan las frecuencias de subportadora primera y segunda para permitir la continuidad de fase en los límites entre símbolos de preámbulo, y en el que los símbolos de preámbulo detectados tienen continuidad de fase en los límites entre los símbolos de preámbulo.

Ejemplo 12: El procedimiento del ejemplo 10 o 11, en el que cada símbolo de preámbulo tiene una porción de prefijo cíclico y una porción de datos posterior, teniendo la porción de prefijo cíclico una primera longitud y siendo un duplicado de una parte final de la porción de datos posterior.

Ejemplo 13: El procedimiento del ejemplo 12, en el que la porción de datos posterior consiste en tres copias idénticas de la porción de prefijo cíclico, y en el que la detección de la primera señal de preámbulo de acceso aleatorio comprende combinar coherentemente tres intervalos consecutivos en cada símbolo de preámbulo. Ejemplo 14: El procedimiento del ejemplo 13, en el que cada símbolo de preámbulo tiene una longitud total de 1600 microsegundos y las frecuencias de la primera y segunda subportadora difieren en 2500 hercios.

Ejemplo 15: El procedimiento del ejemplo 12, en el que la porción de datos posterior tiene una segunda longitud, siendo la segunda longitud cuatro veces la primera vez.

Ejemplo 16: El procedimiento del ejemplo 15, en el que cada símbolo de preámbulo tiene una longitud total de 500 microsegundos y en el que las frecuencias de la primera y segunda subportadoras difieren en 10 kHz.

Ejemplo 17: El procedimiento de cualquiera de los ejemplos 10-16, en el que N = 100.

Ejemplo 18: El procedimiento de cualquiera de los ejemplos 10-17, comprendiendo además el procedimiento estimar un tiempo de llegada para la primera señal de preámbulo.

Ejemplo 19: El procedimiento de cualquiera de los ejemplos 10-18, que comprende además detectar, en la señal de radiofrecuencia, una segunda señal de preámbulo de acceso aleatorio, transmitida por un segundo dispositivo de radio remoto, en el que: la segunda señal de preámbulo de acceso aleatorio comprende N símbolos de preámbulo concatenados, comprendiendo cada símbolo de preámbulo de la segunda señal de preámbulo de acceso aleatorio un único tono; en el que el único tono para cada segundo de los N símbolos de preámbulo del segundo preámbulo de acceso aleatorio corresponde a una tercera frecuencia de subportadora y el único tono para los símbolos de preámbulo restantes del segundo preámbulo de acceso aleatorio corresponde a una cuarta frecuencia de subportadora; en el que los N símbolos de preámbulo del segundo preámbulo de acceso aleatorio se superponen, al menos en parte, en los N símbolos de preámbulo del primer preámbulo de acceso aleatorio; y en el que la frecuencia de la primera subportadora es igual a la frecuencia de la cuarta subportadora, o la frecuencia de la segunda subportadora es igual a la frecuencia de la tercera subportadora, o ambas.

Ejemplo 20: Un dispositivo de radio que comprende un transceptor de radio adaptado para comunicarse con otro dispositivo de radio y que además comprende uno o más circuitos de procesamiento adaptados para llevar a cabo el procedimiento de cualquiera de los ejemplos 1-9.

Ejemplo 21: Un dispositivo de radio que comprende un transceptor de radio adaptado para comunicarse con otro dispositivo de radio y que además comprende uno o más circuitos de procesamiento adaptados para llevar a cabo el procedimiento de cualquiera de los ejemplos 10-19.

Ejemplo 22: Un dispositivo de radio adaptado para: generar una señal de preámbulo de acceso aleatorio concatenando N símbolos de preámbulo, comprendiendo cada símbolo de preámbulo un único tono, en el que el único tono para cada segundo símbolo de preámbulo corresponde a una primera frecuencia de subportadora y el único tono para los símbolos de preámbulo restantes corresponde a una segunda frecuencia de subportadora; y transmitir la señal de preámbulo de acceso aleatorio.

Ejemplo 23: Un dispositivo de radio que comprende: un módulo de generación de señal para generar una señal de preámbulo de acceso aleatorio mediante la concatenación de N símbolos de preámbulo, comprendiendo cada símbolo de preámbulo un único tono, en el que el único tono para cada segundo símbolo de preámbulo corresponde a una primera frecuencia de subportadora y el único tono para los símbolos de preámbulo restantes corresponden a un segundo módulo de frecuencia de subportadora; y un módulo de transmisión para transmitir la señal de preámbulo de acceso aleatorio.

Ejemplo 24: Un dispositivo de radio adaptado para: recibir una señal de radiofrecuencia; y detectar, en la señal de radiofrecuencia, una primera señal de preámbulo de acceso aleatorio, transmitida por un primer dispositivo de radio remoto, en el que la primera señal de preámbulo de acceso aleatorio comprende N símbolos de preámbulo concatenados, comprendiendo cada símbolo de preámbulo un único tono, en el que el único tono para cada segundo uno de los N símbolos de preámbulo corresponde a una primera frecuencia de subportadora y el único tono para los símbolos de preámbulo restantes corresponde a una segunda frecuencia de subportadora.

Ejemplo 25: Un dispositivo de radio, que comprende: un módulo receptor para recibir una señal de radiofrecuencia; y un módulo de detección para detectar, en la señal de radiofrecuencia, una primera señal de preámbulo de acceso aleatorio, transmitida por un primer dispositivo de radio remoto, en el que la primera señal de preámbulo de acceso aleatorio comprende N símbolos de preámbulo concatenados, comprendiendo cada símbolo de preámbulo un único tono, en el que el único tono para cada segundo de los N símbolos de preámbulo corresponde a una primera frecuencia de subportadora y el único tono para los símbolos de preámbulo restantes corresponde a una segunda frecuencia de subportadora.

Ejemplo 26: Un producto de programa informático que comprende instrucciones de programa para un procesador en un dispositivo de radio, en el que dichas instrucciones de programa están configuradas para provocar que el dispositivo de radio cuando el procesador ejecuta las instrucciones de programa, genere una señal de preámbulo de acceso aleatorio concatenando N preámbulo símbolos, comprendiendo cada símbolo de preámbulo un único tono, en el que el único tono para cada segundo símbolo de preámbulo corresponde a una primera frecuencia de subportadora y el único tono para los símbolos de preámbulo restantes corresponde a una segunda frecuencia de subportadora; y transmitir la señal de preámbulo de acceso aleatorio.

Ejemplo 27: Un medio no transitorio legible por ordenador que comprende, almacenado en el mismo, el producto de programa informático del ejemplo 26.

Ejemplo 28: Un producto de programa informático que comprende instrucciones de programa para un procesador en un dispositivo de radio, en el que dichas instrucciones de programa están configuradas para provocar que el dispositivo de radio cuando el procesador ejecuta las instrucciones de programa: recibir una señal de radiofrecuencia; y detectar, en la señal de radiofrecuencia, una primera señal de preámbulo de acceso aleatorio, transmitida por un primer dispositivo de radio remoto, en el que la primera señal de preámbulo de acceso aleatorio comprende N símbolos de preámbulo concatenados, comprendiendo cada símbolo de preámbulo un único tono, en el que el único tono para cada segundo uno de los N símbolos de preámbulo corresponde a una primera frecuencia de subportadora y el único tono para los símbolos de preámbulo restantes corresponde a una segunda frecuencia de subportadora.

Ejemplo 29: Un medio no transitorio legible por ordenador que comprende, almacenado en el mismo, el producto de programa informático del ejemplo 28.

Varios procedimientos, dispositivos y sistemas para generar y recibir preámbulos de acceso aleatorio se han descrito en detalle anteriormente. Los expertos en la materia apreciarán que los modos de realización abarcados por la presente divulgación no se limitan a los modos de realización ejemplares particulares descritos anteriormente. A este respecto, aunque modos de realización ilustrativos se han mostrado y descrito, una amplia gama de modificaciones, cambios, y sustituciones se contempla en la divulgación anterior. Se entiende que tales variaciones se pueden hacer a lo anterior sin apartarse del alcance de la presente divulgación. En consecuencia, es apropiado que las reivindicaciones adjuntas se entiendan en sentido amplio y de una manera consistente con la presente divulgación.

A continuación, siguen algunos ejemplos no limitativos adicionales, que detallan algunas de las técnicas anteriores y brindan un contexto posible para su aplicación.

Introducción

En GERAN#62 un nuevo estudio llamado Cellular System Support for Ultra Low Complexity and Low Throughput Internet of Things (código WI: FS_IoT_LC) fue aprobado para satisfacer las necesidades de Internet celular de las cosas [1]. El estudio está abierto tanto a un diseño no heredado como a una evolución compatible con versiones anteriores de GSM/EDGE.

Se propuso e incluyó una solución basada en LTE de banda estrecha (llamada NB-LTE) en [2], y ahora está bajo investigación bajo el elemento de trabajo NB-IoT [3] que fue aprobado en RAN #69. El documento [2] proporcionó una descripción de alto nivel del concepto de acceso aleatorio en NB-LTE, como el espaciado y la multiplexación de la subportadora. La contribución [4] proporcionó una descripción más detallada sobre el canal de acceso aleatorio en NB-LTE. En esta contribución, mejoramos aún más el diseño y brindamos resultados actualizados de evaluación de rendimiento. Los principales cambios en el diseño son los siguientes.

• Reducimos la longitud del preámbulo propuesta previamente de 491 a 251. Como resultado, el canal de acceso aleatorio utiliza un ancho de banda de 80 kHz en lugar de un ancho de banda de 160 kHz. Esto ayuda a mejorar la eficiencia espectral.

• Proponemos un nuevo diseño de acceso aleatorio para usuarios con 164 dB MCL. El nuevo diseño teóricamente tiene una relación de potencia pico a media (PAPR) de 0 dB y es bueno para la eficiencia del amplificador de potencia.

Usos y procedimientos de acceso aleatorio

En el diseño de acceso aleatorio LTE existente, el acceso aleatorio sirve para múltiples propósitos, como el acceso inicial al establecer un enlace de radio, solicitud de programación, etc. Entre otros, un objetivo principal del acceso aleatorio es lograr la sincronización del enlace ascendente, que es importante para mantener la ortogonalidad del enlace ascendente en LTE.

El acceso aleatorio LTE puede basarse en contención o sin contención. El procedimiento de acceso aleatorio basado en contención consiste en cuatro etapas, como se ilustra en la figura 2 (“Procedimiento de acc eso aleatorio basado en contención LTE [7]”). Debe tenerse en cuenta que solo la primera etapa implica el procesamiento de capa física específicamente diseñado para acceso aleatorio, mientras que las tres etapas restantes siguen el mismo procesamiento de capa física utilizado en la transmisión de datos de enlace ascendente y enlace descendente. Para un acceso aleatorio sin contención, el UE utiliza preámbulos reservados asignados por la estación base. En este caso, la resolución de contención no es necesaria y, por lo tanto, solo se requieren las etapas 1 y 2.

En NB-LTE, el procedimiento de acceso aleatorio sigue a su parte contraria en LTE. Debido al ancho de banda reducido en NB-LTE, se requieren revisiones menores del diseño del canal de acceso aleatorio físico LTE (PRACH) para PRACH NB-LTe . Sin embargo, la revisión solo afecta la etapa 1 (Preámbulo de acceso aleatorio), ya que es el único etapa que implica el procesamiento de capa física específica de acceso aleatorio.

Diseño de Canal Físico de Acceso Aleatorio

Multiplexado de recursos de enlace ascendente

Un ejemplo de la multiplexación de PRACH con PUSCH en NB-LTE se muestra en la figura 17 (“Multiplexación de canales físicos de enlace ascendente”). Se puede ver que la multiplexación es similar a LTE. PUSC^hpodría multiplexarse en frecuencia con PRACH en los intervalos PRACH. Los recursos de frecuencia de tiempo PRACH pueden ser configurados por la estación base. La configuración depende de factores como la carga de acceso aleatorio, el tamaño de la célula, etc.

En NB-LTE, se pueden definir tres clases de cobertura: cobertura básica (144 dB MCL), cobertura sólida (154 dB MCL) y cobertura extrema (164 dB MCL) [2]. En consecuencia, se pueden utilizar diferentes formatos de preámbulo (que se presentarán a continuación) para usuarios en diferentes clases de cobertura. Las transmisiones simultáneas del preámbulo de los usuarios en diferentes clases de cobertura pueden conducir a posibles problemas casi lejanos. Para mitigar este problema, las transmisiones de preámbulo de usuarios en diferentes clases de cobertura pueden multiplexarse en tiempo en NB-LTE, como se ilustra en la figura 17.

Formatos PRACH 0 y 1

En esta subsección, presentamos el diseño de preámbulo para los Formatos PRACH 0 y 1, que pueden usar los usuarios con 144 dB MCL y 154 dB MCL, respectivamente.

Diseño de preámbulo

En NB-LTE, el espaciado de la subportadora para PUSCH puede ser, por ejemplo, de 2,5 kHz, reducida en 6 veces en comparación con el espaciado de la subportadora LTE de 15 kHz. En LTE, el espaciado de la subportadora PRACH es de 1,25 kHz y los preámbulos son secuencias de Zadoff-Chu de longitud 839. Por lo tanto, el ancho de banda total utilizado es 1,0488 MHz (excluyendo la banda de guarda).

Una elección aparentemente natural para el diseño PRACH NB-LTE es reducir el espaciado de subportadora de 1,25 kHz también en 6 veces y reutilizar las secuencias Zadoff-Chu de longitud 839. Sin embargo, hay varios problemas potenciales con este diseño. Primero, el espaciado reducido de la subportadora es de 208,3 Hz, que es relativamente pequeño considerando el desplazamiento de frecuencia entre el dispositivo y la estación base y el desplazamiento Doppler. En segundo lugar, el ancho de banda usado total para PRACH sería 208,3*839 = 174,8 kHz, mientras que el ancho de banda total de enlace ascendente es de 180 kHz en NB-LTE. Como resultado, se pueden usar como máximo dos subportadoras de 2,5 kHz para PUSCH o dejarlas como banda de protección para el despliegue en banda, y no hay banda de protección entre PUSCH y PRACH cuando se multiplexan en frecuencia. Esto puede causar problemas de interferencia.

Para los formatos PRACH 0 y 1, proponemos que PRACH use un ancho de banda de 80 kHz. Por un lado, es deseable un gran espaciado entre las subportadoras para hacer que la transmisión del preámbulo sea robusta al desplazamiento de frecuencia de portadora (CFO) y al desplazamiento Doppler. Por otro lado, se prefieren los preámbulos basados en secuencias de Zadoff-Chu más largas. Esto se debe a que los preámbulos ortogonales se derivan aplicando desplazamientos cíclicos a una secuencia base de Zadoff-Chu. En LTE, se aplican diferentes desplazamientos cíclicos a las células en diferentes rangos de tamaño [6]. Para un tamaño de célula dado (un desplazamiento cíclico dado), cuanto más largos son los preámbulos, más preámbulos ortogonales. Con un ancho de banda de 80 kHz para PRACH, existe una compensación entre el espaciado de subportadora PRACH y la longitud del preámbulo. Además, la elección debería permitir que PRACH se ajuste bien dentro de la estructura general del marco en NB-LTE.

Teniendo en cuenta todas las restricciones, se propone reducir el ancho de banda de la subportadora PRACH LTE de 1,25 kHz en 4 veces para el PRACH NB-LTE (espaciado de la subportadora de 312,5 Hz). La longitud máxima del preámbulo es, por lo tanto, 0/80/3125 = 256. Para facilitar la selección de la secuencia del preámbulo, se prefieren las secuencias de Zadoff-Chu de longitud principal. Como el número primo más grande menor que 256 es 251, se propone utilizar secuencias de Zadoff-Chu de longitud 251 como preámbulos.

En resumen, para los Formatos PRACH NB-LTE 0 y 1, se propone utilizar secuencias de Zadoff-Chu de longitud 251 mapeadas a subportadoras espaciadas 312,5 Hz. El diseño propuesto se muestra en la figura 18 ("Longitud del preámbulo y espacio entre subportadoras para los Formatos PRACH 0 y 1"). Además, como suposición de trabajo, se propone asumir 64 preámbulos como en LTE están disponibles para NB-LTE. Entre los 64 preámbulos, cada célula puede configurar un subconjunto de los mismos para acceso aleatorio sin contención. Dimensionamiento PRACH

Como se mencionó anteriormente, la duración y el período del intervalo PRACH se pueden configurar según la carga y el tamaño de la célula. En esta subsección, proporcionamos una de esas configuraciones.

Con una separación entre subportadoras de 312,5 Hz, la duración de la secuencia del preámbulo es de 3,2 ms. Proponemos utilizar 4 ms como segmento básico de acceso aleatorio. Como la duración de la secuencia del preámbulo es de 3,2 ms, quedan recursos de 0,8 ms para el prefijo cíclico (CP) y el tiempo de guarda (GT). Para maximizar la cobertura, el CP está dimensionado para ser de 0,4 ms (ignorando el retraso de propagación, que es del orden de unos pocos microsegundos y tiene un impacto marginal). La figura 5 (“Dimensionamiento de prefijo cíclico/período de protección para los Formatos PRACH 0 y 1”) ilustra el dimensionamiento propuesto de PRACH CP/GT. Si es necesario, se pueden definir más configuraciones de PRACH (con diferentes duraciones, CP o GT).

Un CP de 0,4 ms de duración puede abordar tamaños de célula de hasta 60 km, excediendo el objetivo de tamaño de célula máximo de 35 km en el estudio GERAN [1]. Además, con 256 puntos IFFT para la generación de preámbulos PRACH, el tamaño de CP asciende a 32 muestras, lo que hace que agregar CP sea sencillo en el procesamiento de banda base. Aunque los preámbulos se definen en el dominio de frecuencia, los dispositivos pueden generar directamente los preámbulos en el dominio de tiempo y, por lo tanto, pueden omitir la operación IFFT de 256 puntos.

Basado en el dimensionamiento CP/GT anterior, los Formatos PRACH 0 y 1 se definen respectivamente como sigue.

• Para usuarios con MCL de 144 dB, un segmento PRACH es suficiente para enviar sus preámbulos.

• Para usuarios con MCL de 154 dB, proponemos repetir el segmento PRACH básico 12 veces.

Los formatos se resumen en la Tabla 1.

Tabla 1: Formatos PRACH 0 y 1

Formato PRACH 2

En esta subsección, presentamos el diseño del preámbulo para el formato PRACH 2, que puede ser utilizado por usuarios con MCL de 164 dB. La motivación es que los usuarios con MCL de 164 dB tengan una potencia limitada y su rendimiento sea sensible a la eficiencia del amplificador de potencia. El diseño especial del preámbulo del formato PRACH 2 teóricamente tiene PAOR de 0 dB y, por lo tanto, es eficiente en términos de energía.

La idea básica del diseño es difundir el preámbulo de acceso aleatorio en el tiempo, en lugar de difundirlo en frecuencia (como en los Formatos PRACH 0 y 1). El diseño se muestra en la figura 7 ("Formato PRACH 2"). El preámbulo consiste en 100 símbolos en el tiempo y ocupa un tono (de 2,5 kHz) en frecuencia. Sin embargo, la transmisión salta entre dos tonos adyacentes de símbolo a símbolo. El salto se utiliza para permitir un rendimiento de estimación de tiempo de llegada satisfactorio en la BS.

Como el ancho de banda del tono es de 2,5 kHz, la duración de la parte de datos de un símbolo OFDM normal es de 400 us. Para admitir un tamaño de célula de hasta 60 km, necesitamos un CP de 400 us de longitud para acomodar el retraso máximo de ida y vuelta. Una transmisión directa conduciría a una sobrecarga de CP del 50 % del recurso total. Para reducir la sobrecarga, repetimos cada símbolo OFDM cuatro veces, lo que resulta en una duración del símbolo de 1600 us. La primera copia del símbolo OFDM se trata como CP, mientras que las tres copias restantes se tratan como datos. Este diseño reduce la sobrecarga de CP del 50 % al 25 %. La BS puede combinar coherentemente las tres copias del símbolo y obtener una ganancia de potencia de aproximadamente 4,8 dB.

Para ver la propiedad PAPR de 0 dB del preámbulo en la figura 7, sin pérdida de generalidad, consideremos los símbolos OFDM 1 y 2 que se pueden escribir como

fe

x(t) = x [l]e )2V , t e [0, 47]

k l

x(t) = x[2\ei27l~ \ t E [47, 87]

donde T = 400 us. Dentro de cada símbolo OFDM de longitud 4 T, la forma de onda es de envoltura constante. En el límite del símbolo, la diferencia de fase es

fase

Por lo tanto, el envío de una secuencia constante que alterna entre los dos tonos garantiza la continuidad de fase y produce PAPR de 0 dB teóricamente.

Dado que cada preámbulo solo usa efectivamente una subportadora de 2,5 kHz, se pueden multiplexar diferentes preámbulos en el dominio de frecuencia (frente al tipo CDMA de multiplexación de preámbulo en los Formatos 0 y 1). Por ejemplo, la figura 8 (“Multiplexación de frecuencia de preámbulos del Formato 2”) muestra la multiplexación de dos preámbulos. En general, los tonos N3 se pueden configurar para usuarios con MCL de 164 dB, donde la configuración puede variar según la carga de tráfico. Limitando el ancho de banda PRACH a 80 kHz, el valor máximo de N3 es 32.

El diseño del formato 2 de PRACH comparte algo en común con el diseño de acceso aleatorio en OFDMA NB [2], pero existen diferencias en varios aspectos.

• Comunalidad: Ambos diseños se basan en el salto para permitir un rendimiento satisfactorio de la estimación del tiempo de llegada.

• Diferencias:

° Las dos longitudes de CP (que admiten un tamaño de célula de hasta 8 km y 35 km respectivamente) en OFDMA NB se eligen para acomodar los retrasos de ida y vuelta, mientras que aquí se elige cuidadosamente una sola longitud de CP para producir PAPR de 0 dB y para acomodar el retraso de ida y vuelta para células de hasta 60 km.

° Los pilotos de acceso aleatorio en OFDMA NB están integrados en símbolos de datos, mientras que aquí no se necesita la transmisión de datos. Además, puede ser costoso enviar datos antes de que se establezca la sincronización del enlace ascendente (ya que se necesita un CP largo para un tamaño de célula grande para acomodar el retraso de ida y vuelta).

El formato PRACH 2 se resume en la Tabla 2.

Tabla 2: Formato PRACH 2

Evaluación del rendimiento

En esta sección, se presentan los resultados de la simulación para evaluar el diseño del PRACH NB-LTE. Los supuestos de simulación utilizados se basan en los descritos en [2] y se resumen en la Tabla 3.

Tabla 3: Parámetros de simulación

Rendimiento de la cobertura

Para la detección de preámbulos PRACH en el receptor, se establece un umbral tal que la tasa de detección de falsas alarmas sea lo suficientemente baja cuando se alimenta ruido térmico al receptor. Se eligen diferentes umbrales según las clases de cobertura. Se han ejecutado simulaciones con 100.000 realizaciones para probar tasas de falsas alarmas.

Para la detección de preámbulos de los Formatos PRACH 0 y 1 en el receptor, se cuenta una detección errónea si (1) el pico de estadística de detección acumulada no excede el umbral predeterminado o (2) el índice de preámbulo detectado es incorrecto cuando el pico de la estadística de detección acumulada excede el umbral. Para la detección de preámbulos de formato PRACH 2 en el receptor, el preámbulo está de hecho indexado por el índice de tono y, por lo tanto, la BS lo conoce. En este caso, se cuenta una detección errónea si el pico de la estadística de detección acumulada no supera el umbral predeterminado.

Debe tenerse en cuenta que existe una compensación entre la tasa de falsas alarmas y la tasa de detección al establecer el umbral. Si el umbral es alto, la tasa de falsas alarmas será menor, pero la probabilidad de que la BS no detecte la detección de preámbulos será mayor (y, por lo tanto, la tasa de detección puede disminuir).

Como valores de referencia, LTE especifica que la tasa de falsa alarma PRACH es 0,1 % y la tasa de detección PRACH es 99 % [8]. Además, aunque no se han hecho acuerdos, ha habido una discusión en curso sobre la reducción de la tasa de detección al 90 % para la extensión de cobertura de 15 dB en el trabajo eMTC LTE. Cobertura Básica

Para los usuarios con cobertura básica (MCL de 144 dB), el umbral se establece de modo que la tasa de falsas alarmas sea inferior al 0,1 %. Más exactamente, solo hubo un modo de realización de muestra donde el pico de las estadísticas de detección acumuladas cayó por debajo del umbral predeterminado, como se muestra en la Tabla 4. La tasa de detección de preámbulos correspondiente es del 99,77 %. Por lo tanto, para los usuarios con cobertura básica, el rendimiento de transmisión del preámbulo en NB-LTE es muy bueno, excediendo los requisitos normales de LTE.

Tabla 4: Rendimiento de cobertura del formato PRACH 0

Cobertura sólida (TBD)

Para los usuarios con cobertura sólida (MCL de 154 dB), el umbral se establece de modo que la tasa de falsas alarmas sea inferior al 0,1 %. Más exactamente, la tasa de falsas alarmas es XXX %, como se muestra en la Tabla 5. La tasa de detección de preámbulo correspondiente es XXX %. Por lo tanto, para los usuarios con cobertura básica, se mantiene el requisito de tasa de falsas alarmas LTE, mientras que la tasa de detección se reduce en un 0,88 %.

Tabla 5: Rendimiento de cobertura del formato PRACH 1

Cobertura extrema

Para los usuarios con cobertura extrema, usan el Formato 2 para la transmisión del preámbulo. Los resultados se resumen en la tabla 6. El umbral se establece de modo que la tasa de falsas alarmas sea de aproximadamente 0,1 %. Más exactamente, la tasa de falsas alarmas es del 0,12 %, como se muestra en la Tabla 6. La tasa de detección de preámbulos correspondiente es del 99,42 %. Por lo tanto, para estos usuarios, el rendimiento de transmisión del preámbulo en NB-LTE es satisfactorio.

Tabla 6: Rendimiento de cobertura del formato PRACH 2

Basado en el rendimiento de las falsas alarmas y las tasas de detección, la Tabla 7 resume el rendimiento de la cobertura PRACH NB-LTE.

Tabla 7: Rendimiento de cobertura PRACH

Rendimiento estimado de la hora de llegada

Entre otros, un objetivo principal del acceso aleatorio es lograr la sincronización del enlace ascendente, que es importante para mantener la ortogonalidad del enlace ascendente en LTE. Para este fin, el receptor (estación base) estima el tiempo de llegada del preámbulo recibido. La figura 19 (“Distribución de errores de estimación del tiempo de llegada. Curva azul: Formato 0 a SNR de 0,9 dB; curva roja: Formato 1 a SRN de -9,1 dB”) muestra las distribuciones de los errores de estimación del tiempo de llegada para los Formatos PRACH 0 y 1 bajo 0,9 dB y -9,1 dB, respectivamente. Los resultados muestran que los errores de estimación están dentro de 2 muestras a una frecuencia de muestreo de 160 kHz, o equivalente, 12,5 us. En NB-LTE, el CP más corto es 28,2 us (4,7 us LTE CP expandido en 6 veces). Por lo tanto, el CP puede manejar los errores de estimación del tiempo de llegada (hasta 12,5 us) y, por lo tanto, la precisión de la estimación del tiempo de llegada es satisfactoria.

La figura 20 ("Distribución de errores de estimación del tiempo de llegada: Formato 2 a SNR de -4 dB”) muestra las distribuciones de los errores de estimación del tiempo de llegada para el formato PRACH 2 por debajo de -4 dB. En comparación con los Formatos 0 y 1, el Formato 2 solo usa un ancho de banda de 2,5 kHz, lo que limita fundamentalmente la precisión de la estimación de tiempo. Los resultados en la figura 20 muestran que los errores de estimación están dentro de [-4,5, 4,5] muestras a una frecuencia de muestreo de 160 kHz, o equivalente, [-28,125, 28,125] us al 99 %. Además, se podría usar un estimador de tiempo sesgado para que el 90 % de las estimaciones de tiempo estén dentro del rango de prefijo cíclico (que tiene al menos 28,2 us de largo). Aunque la precisión de sincronización del Formato 2 no es tan buena como la de los Formatos 0 y 1, la degradación es menor ya que (1) solo el 10 % de los usuarios con MCL de 164 dB tienen errores de sincronización fuera del rango de prefijo cíclico, y (2) operan a muy baja SNR y, por lo tanto, su rendimiento es de potencia limitada. Además, su impacto en los usuarios de otras clases de cobertura también es menor ya que (1) la potencia recibida de los usuarios con MCL de 164 dB es pequeña y (2) están programados en las subportadoras de borde.

Conclusiones

Esta contribución presenta un diseño PRACH actualizado y detallado para NB-LTE. Los principios generales de diseño de PRACH NB-LTE siguen los de LTE, pero se proponen ciertas modificaciones para adaptar el diseño de PRACH LTE a NB-LTE que funciona con un ancho de banda muy reducido. El diseño PRACH ⁿB-LTE es flexible y se puede configurar según el tamaño de la célula y la carga del sistema. El diseño admite un tamaño de célula de 60 km, que excede el requisito de 35 km establecido por el estudio.

Los resultados de la simulación presentados muestran que el diseño puede cumplir el objetivo de MCL de 164 dB y permitir una estimación satisfactoria del tiempo de llegada en las estaciones base.

1 Referencias

[1] GP-140421, “New Study Item on Cellular System Support for Ultra Low Complexity and Low Throughput Internet of Things (FS_IoT_LC) (revision of GP-140418)”, fuente VODAFONE Group Plc. GERAN#62.

[2] 3GPP TR 45.820, “Technical Specification Group GSM/EDGE Radio Access Network; Cellular System; Support for Ultra Low Complexity and Low Throughput Internet of Things; (Release 13)”, www.3gpp.org.

[3] GP-151621, “New Work Item: NarrowBand IOT (NB-IOT)”, fuente Qualcomm Inc., RAN #69.

[4] GP-150781, “Narrowband LTE - Random access design”, fuente Ericsson LM, Nokia Networks, GERAN #67.

[5] RP-XXX, “Narrowband LTE - Cell Search”, fuente Ericsson..., RAN XXX.

[6] Especificación Técnica 3GPP 36.211, “Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA); Physical Channels and Modulation”, www.3gpp.org.

[7] Especificación Técnica 3GPP 36.300, “Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA) and Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network (E-UTRAN); Overall description; Stage 2 (Release 13)”, www.3gpp.org.

[8] Especificación Técnica 3GPP 36.104, “Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA); Base Station (BS) radio transmission and reception”, www.3gpp.org.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un procedimiento, en un equipo de usuario, comprendiendo el procedimiento:

generar (1220) una señal de preámbulo de acceso aleatorio de división de frecuencia de portadora única, SC-FDMA, que comprende dos o más grupos de símbolos de preámbulo consecutivos, comprendiendo cada uno de los dos o más grupos de símbolos de preámbulo consecutivos una porción de prefijo cíclico y una pluralidad de símbolos idénticos que ocupan una subportadora única de la señal de preámbulo de acceso aleatorio SC-FDMA, correspondiendo la subportadora única para al menos uno de los dos o más grupos de símbolos de preámbulo consecutivos a una primera frecuencia de subportadora y la subportadora única para una de las dos inmediatamente posterior o más grupos de símbolos de preámbulo consecutivos correspondientes a una segunda frecuencia de subportadora; y

transmitir (1230) la señal de preámbulo de acceso aleatorio SC-FDMA.

2. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que la frecuencia de la segunda subportadora es adyacente a la frecuencia de la primera subportadora.

3. El procedimiento de una cualquiera de las reivindicaciones 1-2, en el que existe continuidad de fase en el límite entre al menos uno de los dos o más grupos de símbolos de preámbulo consecutivos y el inmediatamente posterior de los dos o más grupos de símbolos de preámbulo consecutivos.

4. El procedimiento de una cualquiera de las reivindicaciones 1-3, en el que los dos o más grupos de símbolos de preámbulo consecutivos en la señal de preámbulo de acceso aleatorio SC-FDMA tienen la misma amplitud compleja.

5. El procedimiento de una cualquiera de las reivindicaciones 1-4, en el que la longitud de la porción de prefijo cíclico es la misma que la longitud de cada uno de los símbolos idénticos, y la porción de prefijo cíclico es idéntica a cada uno de los símbolos idénticos.

6. El procedimiento de una cualquiera de las reivindicaciones 1-4, en el que la longitud de la porción de prefijo cíclico es un cuarto de la longitud de cada uno de los símbolos idénticos.

7. El procedimiento de una cualquiera de las reivindicaciones 1-6, en el que cada grupo de símbolos de preámbulo tiene una longitud total de 1600 microsegundos.

8. El procedimiento de la reivindicación 1, que comprende además generar (1220) la señal de preámbulo de acceso aleatorio SC-FDMA usando una configuración de preámbulo seleccionada de una pluralidad de configuraciones de preámbulo predeterminadas, en el que la configuración de preámbulo seleccionada define al menos la primera y segunda frecuencias de subportadora.

9. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que la pluralidad de símbolos idénticos en cada uno de los dos o más grupos de símbolos de preámbulo consecutivos consiste en tres símbolos idénticos.

10. El procedimiento de una cualquiera de las reivindicaciones 1-9, en el que cada segundo uno de los dos o más grupos de símbolos de preámbulo consecutivos corresponde a la segunda frecuencia de subportadora y cada uno de los dos o más grupos de símbolos de preámbulo consecutivos restantes corresponde a la primera frecuencia de subportadora.

11. Un procedimiento, en una estación base, comprendiendo el procedimiento:

recibir (1410) una señal de radiofrecuencia; y

detectar (1420), en la señal de radiofrecuencia, una primera señal de preámbulo de acceso aleatorio de división de frecuencia de portadora única, SC-FDMA, transmitida por un primer equipo de usuario remoto, en el que la primera señal de preámbulo de acceso aleatorio SC-FDMA comprende dos o más grupos de símbolos de preámbulo consecutivos, comprendiendo cada uno de los dos o más grupos de símbolos de preámbulo consecutivos una porción de prefijo cíclico y una pluralidad de símbolos idénticos que ocupan una subportadora única de la señal de preámbulo de acceso aleatorio SC-FDMA, correspondiendo la subportadora única para al menos uno de los dos o más grupos de símbolos de preámbulo consecutivos a una primera frecuencia de subportadora y la subportadora única para uno inmediatamente posterior de los dos o más grupos de símbolos de preámbulo consecutivos correspondientes a una segunda frecuencia de subportadora.

12. El procedimiento de la reivindicación 11, en el que la frecuencia de la segunda subportadora es adyacente a la frecuencia de la primera subportadora.

13. El procedimiento de la reivindicación 11 o 12, en el que existe continuidad de fase en el límite entre al menos uno de los dos o más grupos de símbolos de preámbulo consecutivos y el inmediatamente posterior de los dos o más grupos de símbolos de preámbulo consecutivos.

14. El procedimiento de cualquiera de las reivindicaciones 11-13, en el que los dos o más grupos de símbolos de preámbulo consecutivos en la señal de preámbulo de acceso aleatorio SC-FDMA tienen la misma amplitud compleja.

15. El procedimiento de cualquiera de las reivindicaciones 11-14, en el que la longitud de la porción de prefijo cíclico es la misma que la longitud de cada uno de los símbolos idénticos, y la porción de prefijo cíclico es idéntica a cada uno de los símbolos idénticos.

16. El procedimiento de cualquiera de las reivindicaciones 11-15, en el que la longitud del prefijo cíclico es un cuarto de la longitud de cada uno de los símbolos idénticos.

17. El procedimiento de cualquiera de las reivindicaciones 11-16, en el que cada uno de los dos o más grupos de símbolos de preámbulo consecutivos tiene una longitud total de 1600 microsegundos.

18. El procedimiento de cualquiera de las reivindicaciones 11-17, en el que la pluralidad de símbolos idénticos en cada uno de los dos o más grupos de símbolos de preámbulo consecutivos consiste en tres símbolos idénticos.

19. El procedimiento de cualquiera de las reivindicaciones 11-18, en el que cada segundo uno de los dos o más grupos de símbolos de preámbulo consecutivos corresponde a la segunda frecuencia de subportadora y cada uno de los dos o más grupos de símbolos consecutivos restantes corresponde a la primera frecuencia de subportadora.

20. El procedimiento de cualquiera de las reivindicaciones 11-19, comprendiendo además el procedimiento estimar (1430) un tiempo de llegada para la primera señal de preámbulo.

21. El procedimiento de cualquiera de las reivindicaciones 11-20, que comprende además detectar, en la señal de radiofrecuencia, una segunda señal de preámbulo de acceso aleatorio SC-FDMA, transmitida por un segundo equipo de usuario remoto, en el que:

la segunda señal de preámbulo de acceso aleatorio SC-FDMA comprende dos o más grupos de símbolos de preámbulo consecutivos, comprendiendo cada uno de los dos o más grupos de símbolos de preámbulo consecutivos una porción de prefijo cíclico y una pluralidad de símbolos idénticos que ocupan una señal de preámbulo de subportadora única de acceso aleatorio SC-FDMA, de modo que la subportadora única para al menos uno de los dos o más grupos de símbolos de preámbulo consecutivos corresponde a una tercera frecuencia de subportadora y la subportadora única para uno de los dos o más grupos de símbolos de preámbulo consecutivos inmediatamente corresponde a una cuarta frecuencia de subportadora;

en el que los dos o más grupos de símbolos de preámbulo consecutivos de la segunda señal de preámbulo de acceso aleatorio SC-FDMA se superponen, al menos en parte, los dos o más grupos de símbolos de preámbulo consecutivos del primer preámbulo de acceso aleatorio SC-FDMA; y

en el que la frecuencia de la primera subportadora es igual a la frecuencia de la cuarta subportadora, o la frecuencia de la segunda subportadora es igual a la frecuencia de la tercera subportadora, o ambas.

22. Un equipo de usuario que comprende:

uno o más circuitos de procesamiento (30, 36) configurados para

generar una señal de preámbulo de acceso aleatorio de división de frecuencia de portadora única, SC-FDMA, que comprende dos o más grupos de símbolos de preámbulo consecutivos, cada uno de los dos o más grupos de símbolos de preámbulo consecutivos que comprenden una porción de prefijo cíclico y una pluralidad de símbolos idénticos ocupando una subportadora única de la señal de preámbulo de acceso aleatorio SC-FDMA, correspondiendo la subportadora única para al menos uno de los dos o más grupos de símbolos de preámbulo consecutivos a una primera frecuencia de subportadora y la subportadora única para una inmediatamente posterior de los dos o más grupos de símbolos de preámbulo consecutivos correspondientes a una segunda frecuencia de subportadora, y

transmitir la señal de preámbulo de acceso aleatorio SC-FDMA desde el equipo del usuario a una estación base.

23. El equipo de usuario de la reivindicación 22, que comprende además:

un transceptor de radio (32) adaptado para comunicarse con la estación base, y

en el que el uno o más circuitos de procesamiento están configurados además para transmitir la señal de preámbulo de acceso aleatorio SC-FDMA desde el equipo de usuario a la estación base a través del transceptor de radio.

24. El equipo de usuario de la reivindicación 22 o 23, en el que la frecuencia de la segunda subportadora es adyacente a la frecuencia de la primera subportadora.

25. El equipo de usuario de cualquiera de las reivindicaciones 22-24, en el que el uno o más circuitos de procesamiento (30, 36) están configurados para generar la señal de preámbulo de acceso aleatorio SC-FDMA de modo que exista continuidad de fase en el límite entre al menos uno de los dos o más grupos de símbolos de preámbulo consecutivos y el inmediatamente posterior de los dos o más grupos de símbolos de preámbulo consecutivos.

26. El equipo de usuario de cualquiera de las reivindicaciones 22-25, en el que el uno o más circuitos de procesamiento (30, 36) están configurados para generar la señal de preámbulo de acceso aleatorio SC-FDMA de modo que todos los dos o más grupos de símbolos de preámbulo consecutivos en la señal de preámbulo de acceso aleatorio SC-FDMA tiene la misma amplitud compleja.

27. El equipo de usuario de cualquiera de las reivindicaciones 22-26, en el que el uno o más circuitos de procesamiento (30, 36) están configurados para generar la señal de preámbulo de acceso aleatorio SC-FDMA de modo que la longitud de la porción de prefijo cíclico sea igual a la longitud de cada uno de los símbolos idénticos y la parte del prefijo cíclico es idéntica a cada uno de los símbolos idénticos.

28. El equipo de usuario de cualquiera de las reivindicaciones 22-26, en el que el uno o más circuitos de procesamiento (30, 36) están configurados para generar la señal de preámbulo de acceso aleatorio SC-FDMA de modo que la longitud del prefijo cíclico sea un cuarto de la longitud de cada uno de los símbolos idénticos.

29. El equipo de usuario de cualquiera de las reivindicaciones 22-28, en el que cada uno de los dos o más grupos de símbolos de preámbulo consecutivos tiene una longitud total de 1600 microsegundos.

30. El equipo de usuario de cualquiera de las reivindicaciones 22-29, en el que el uno o más circuitos de procesamiento (30, 36) están configurados adicionalmente para generar la señal de preámbulo de acceso aleatorio SC-FDMA usando una configuración de preámbulo seleccionada de una pluralidad de configuraciones de preámbulo predeterminadas, en el que la configuración de preámbulo seleccionada define al menos la primera y la segunda frecuencias de subportadora.

31. Estación base, que comprende:

un transceptor de radio (42) adaptado para comunicarse con uno o más equipos de usuario remotos; y uno o más circuitos de procesamiento (40, 46) adaptados para:

recibir una señal de radiofrecuencia, utilizando el transceptor de radio; y

detectar, en la señal de radiofrecuencia, una primera señal de preámbulo de acceso aleatorio de división de frecuencia de portadora única, SC-FDMA, transmitida por un primer equipo de usuario remoto, en el que la primera señal de preámbulo de acceso aleatorio SC-FDMA comprende dos o más grupos de símbolos de preámbulo consecutivos, comprendiendo cada uno de los dos o más grupos de símbolos de preámbulo consecutivos una porción de prefijo cíclico y una pluralidad de símbolos idénticos que ocupan una subportadora única de la señal de preámbulo de acceso aleatorio SC-FDMA, correspondiendo la subportadora única para al menos uno de los dos o más grupos de símbolos de preámbulo consecutivos a una primera frecuencia de subportadora y la subportadora única para uno inmediatamente posterior de los dos o más grupos de símbolos de preámbulo consecutivos correspondientes a una segunda frecuencia de subportadora.

32. La estación base de la reivindicación 31, configurada además para realizar el procedimiento de una cualquiera de las reivindicaciones 12-21.

33. Un producto de programa informático que comprende instrucciones de programa para un procesador en un equipo de usuario, en el que dichas instrucciones de programa están configuradas para provocar que el equipo de usuario cuando el procesador ejecuta las instrucciones de programa, para:

generar una señal de preámbulo de acceso aleatorio de división de frecuencia de portadora única, SC-FDMA, que comprende dos o más grupos de símbolos de preámbulo consecutivos, cada uno de los dos o más grupos de símbolos de preámbulo consecutivos que comprenden una porción de prefijo cíclico y una pluralidad de símbolos idénticos ocupando una subportadora única de la señal de preámbulo de acceso aleatorio SC-FDMA, correspondiendo la subportadora única para al menos uno de los dos o más grupos de símbolos de preámbulo consecutivos a una primera frecuencia de subportadora y la subportadora única para una inmediatamente posterior de los dos o más grupos de símbolos de preámbulo consecutivos correspondientes a una segunda frecuencia de subportadora; y

transmitir la señal de preámbulo de acceso aleatorio SC-FDMA.

34. Un medio no transitorio legible por ordenador que comprende, almacenado en el mismo, el producto de programa informático de la reivindicación 33.

35. Un producto de programa informático que comprende instrucciones de programa para un procesador en una estación base, en el que dichas instrucciones de programa están configuradas para provocar que la estación base cuando el procesador ejecuta las instrucciones de programa, para:

recibir una señal de radiofrecuencia; y

36. Un medio no transitorio legible por ordenador que comprende, almacenado en el mismo, el producto de programa informático de la reivindicación 35.