ES2869381T3 - Un transmisor para transmitir señales de descubrimiento, un receptor y métodos en los mismos - Google Patents

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Dennis Hui
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Abstract

Un método realizado por un nodo (102) de red de radio para transmitir señales de descubrimiento a un equipo (106) de usuario, en el que el nodo (102) de red de radio y el equipo (106) de usuario se comunican a través de una portadora con un ancho de banda de portadora en un sistema (100) de comunicaciones de radio de proyecto de asociación de tercera generación, 3GPP, y en el que el método se caracteriza por: - transmitir (201) dos o más señales de descubrimiento en dos o más direcciones, en el que cada señal de descubrimiento está configurada para abarcar una fracción del ancho de banda de portadora, en el que el ancho de banda de portadora está separado en subbandas, y cada una de las dos o más señales de descubrimiento está configurada para abarcar una subbanda.

Description

DESCRIPCIÓN
Un transmisor para transmitir señales de descubrimiento, un receptor y métodos en los mismos
Campo técnico
Las realizaciones de la presente invención se refieren a un transmisor, un receptor y métodos en los mismos. En particular, las realizaciones del presente documento se refieren a la transmisión de señales de descubrimiento al receptor.
Antecedentes
Los dispositivos de comunicación como los equipos de usuario (UE) están habilitados para comunicarse de forma inalámbrica en un sistema de comunicaciones de radio, a veces también denominado red de comunicaciones de radio, un sistema de comunicaciones móviles, una red de comunicaciones inalámbricas, un sistema de comunicaciones inalámbricas, un sistema de radio celular o un sistema celular. La comunicación se puede realizar, por ejemplo, entre dos equipos de usuario, entre un equipo de usuario y un teléfono regular y/o entre un equipo de usuario y un servidor a través de una red de acceso de radio (RAN) y posiblemente una o más redes centrales, comprendidas dentro de la red de comunicaciones inalámbricas.
Los equipos de usuario también se conocen como, por ejemplo, terminales móviles, terminales inalámbricos y/o estaciones móviles, teléfonos móviles, teléfonos celulares o computadoras portátiles con capacidad inalámbrica, solo por mencionar algunos ejemplos. Los equipos de usuario en el presente contexto pueden ser, por ejemplo, dispositivos móviles portátiles, de bolsillo, de mano, compuestos por computadora o montados en un vehículo, habilitados para comunicar voz y/o datos, a través de la RAN, con otra entidad.
El documento WO 2008/033985 A2 puede divulgar un método y un sistema para transmitir señales de baliza. Una estación base para una célula puede generar y transmitir una señal de sincronización primaria y una señal de sincronización secundaria, que pueden ser usadas por los UE para la búsqueda de célula inicial en el momento del encendido. La estación base también puede generar y transmitir una o más señales de baliza, que pueden ser usadas por los UE para la búsqueda de células vecinas para detectar células vecinas. El número de señales de baliza a transmitir y el conjunto de subportadoras utilizables para cada señal de baliza pueden determinarse basándose en el ancho de banda del sistema.
El documento US 2011/205969 A1 puede divulgar un método y un aparato que tienen una antena de formación de haz configurada para generar una pluralidad de haces de antena direccionales. Se genera una baliza de descubrimiento para su uso en la asociación con una unidad de transmisión/recepción inalámbrica (WTRU). La baliza de descubrimiento se transmite a una pluralidad de sectores usando haces de antena direccional de enfoque grueso.
El documento WO 2012/007838 puede divulgar un punto de acceso inalámbrico de banda ancha (WBAP) WiFi de alta velocidad que agrega una pluralidad (n) de canales de banda estrecha para gestionar canales de ancho de banda más amplio y gestionar estaciones inalámbricas (STA) de diferentes generaciones que ocupan diferentes anchos de banda de canal.
El documento US 2009/0232126 A1 puede divulgar un método en un nodo de acceso donde un punto de acceso WiFi puede transmitir en modo omnidireccional y en modo direccional, en un modo de banda ancha usando una pluralidad de canales de banda estrecha y en un modo de banda estrecha, en el que un único canal de banda estrecha podría utilizarse para el descubrimiento de dispositivos. Cada canal de banda ancha contiene una pluralidad de canales de banda estrecha. Una vez que un dispositivo (cf. UE) está asociado con la red, puede ocupar un canal de banda ancha y utilizar una comunicación de datos direccional formada por haz de alta tasa de datos.
La red de comunicaciones inalámbricas cubre un área geográfica que está dividida en áreas de célula, en la que cada área de célula es servida por un nodo de red tal como una estación Base (BS), por ejemplo, una estación base de radio (RBS), que a veces puede denominarse, por ejemplo, eNB, eNodoB, NodoB, nodo B o BTS (estación transceptora base), dependiendo de la tecnología y la terminología usada. Las estaciones base pueden ser de diferentes clases, como por ejemplo, macro eNodoB, eNodoB doméstico o picoestación base, basándose en la potencia de transmisión y, por lo tanto, también en el tamaño de la célula. Una célula es el área geográfica donde la estación base proporciona cobertura de radio en un sitio de estación base. Una estación base, situada en el sitio de la estación base, puede dar servicio a una o varias células. Además, cada estación base puede soportar una o varias tecnologías de comunicación y acceso de radio. Las estaciones base se comunican a través de la interfaz de radio que opera en frecuencias de radio con los equipos de usuario dentro del alcance de las estaciones base. En algunas RAN, se pueden conectar varias estaciones base, por ejemplo, por teléfono fijo o microondas, a un controlador de red de radio, por ejemplo, un controlador de red de radio (RNC) en el sistema universal de telecomunicaciones móviles (UMTS), y/o entre sí. El controlador de red de radio, también denominado a veces controlador de estación base (BSC), por ejemplo, en GSM, puede supervisar y coordinar diversas actividades de la pluralidad de estaciones base conectadas a las mismas. GSM es una abreviatura de sistema global de comunicaciones móviles (originalmente: GroupeSpécialMobile).
En el contexto de esta divulgación, la expresión enlace descendente (DL) se usa para la ruta de transmisión desde la estación base al equipo de usuario. La expresión enlace ascendente (UL) se usa para la ruta de transmisión en la dirección opuesta, es decir, desde el equipo de usuario a la estación base.
En la evolución a largo plazo (LTE) del proyecto de asociación de tercera generación (3GPP), las estaciones base, que pueden denominarse eNodoB o incluso eNB, pueden conectarse directamente a una o más redes centrales. UMTS es un sistema de comunicación móvil de tercera generación, que evolucionó a partir del GSM, y está destinado a proporcionar servicios de comunicación móvil mejorados basados en la tecnología de acceso de acceso múltiple por división de código de banda ancha (WCDMA). La red de acceso de radio terrestre UMTS (UTRAN) es esencialmente una red de acceso de radio que usa acceso múltiple por división de código de banda ancha para equipos de usuario. El 3GPP se ha comprometido a desarrollar aún más las tecnologías de red de acceso de radio basadas en UTRAN y GSM.
De acuerdo con 3GPP/GERAN, un equipo de usuario tiene una clase de múltiples ranuras, que determina la tasa de transferencia máxima en la dirección del enlace ascendente y del enlace descendente. GERAN es una abreviatura de red de acceso de radio EDGE GSM. EDGE es además una abreviatura de tasas de datos mejoradas para evolución GSM.
Los últimos 30 años han sido testigos de una enorme mejora en el estado de las tecnologías de la información y la comunicación (TIC), liderado formalmente por las industrias de la informática y las telecomunicaciones. Esta mejora se siente más en el aumento en el tráfico global de Internet, que se ha pronosticado de manera conservadora que alcanzará un crecimiento diez veces mayor que los niveles de 2010 para 2016. Otros pronósticos de Cisco predicen un aumento en el tráfico de hasta un 92% de tasa de crecimiento anual acumulada; esto equivale a un aumento de 700 veces en el tráfico para 2020.
Se espera que la mayor parte de este crecimiento de tráfico provenga del aumento del consumo de video en las redes móviles, así como de un aumento neto de suscriptores que hacen la transición a la banda ancha móvil, incluso cuando las redes fijas y móviles convergen para brindar una experiencia de usuario final que es indistinguible en muchos entornos. Sumado a esto, se ha pronosticado que la industria de la banda ancha móvil obtendrá la mayor parte de su crecimiento en el número de conexiones de la introducción generalizada de dispositivos de comunicación tipo máquina (MTC) que impulsarán el mercado de máquina a máquina (M2M) para aplicaciones de diversas industrias como las de servicios públicos (por ejemplo, red eléctrica inteligentes), automotriz (por ejemplo, transporte inteligente), atención médica. Aparte de estas industrias, se espera que la amplia área de automatización industrial cree nuevas oportunidades comerciales en una variedad de industrias como la agricultura, minería y exploración, distribución de petróleo y gas natural, automatización residencial y de edificios, etc. Las estimaciones de la cantidad de dispositivos varían ampliamente de nuestra propia declaración de un aumento de 5 mil millones de suscripciones a 50 mil millones de dispositivos conectados.
Un desarrollo clave que es inevitable es la fusión de redes fijas e inalámbricas en lo que se ha denominado convergencia fijo móvil (FMC).
Todavía hay margen para que una parte del aumento de tráfico previsto se produzca debido a la construcción de redes en áreas del mundo que no están cubiertas por banda ancha móvil. Sin embargo, también es cierto que gran parte del aumento del tráfico de datos se producirá basándose en el tipo de actividades que las personas realicen a través de Internet, como la transición de los servicios de video de las redes de difusión a las fuentes de video en línea. Esto nos lleva a la convicción de que la mayor parte del aumento del tráfico de Internet ocurrirá en áreas que ya cuentan con redes celulares.
La tabla 1 a continuación es una clasificación generacional de tecnologías celulares de banda ancha. La tabla usa una clasificación técnica correcta y aceptada, aunque se reconoce que la industria y los medios de comunicación a menudo pueden usar un enfoque más sensacionalista para distinguir una generación. Con la introducción de LTE y todas las indicaciones de que LTE es el único estándar celular sobreviviente, ahora es posible identificar una verdadera convergencia de tecnologías de radio móvil.
Tabla 1 clasificación generacional de tecnologías celulares de banda ancha. Las tasas de datos están en órdenes de ma nitud los números son a roximaciones.
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El plan nacional de banda ancha de EE. UU. tiene como objetivo crear nuevas asignaciones para el acceso de banda ancha móvil, fija y sin licencia de hasta 500 MHz de espectro por debajo de 5 GHz para 2020 (FCC, "Conectando América: el plan nacional de banda ancha", en http: // w w w .broadband.gov, marzo de 2010). Actualmente, se han designado 547 MHz como espectro de uso flexible para banda ancha inalámbrica, de los cuales aproximadamente 170 MHz están disponibles para operadores de servicios de comunicaciones personales (PCS) y celulares. Con las asignaciones existentes de 547 MHz de espectro, incluidas las recientes subastas de servicios inalámbricos avanzados-1 (AWS-1), esto debería dar a la industria móvil más de 800 MHz de espectro para mejorar su capacidad para manejar más usuarios y servicios más nuevos. Incluso con tanta generosidad, es inconcebible que la capacidad del sistema para redes celulares mejore en un orden de magnitud en el futuro sin una reingeniería significativa de la forma en que se despliegan las redes.
Cabe señalar que la falta de espectro ha impulsado el despliegue de redes inalámbricas en dos direcciones.
En primer lugar, cada sistema ha mejorado la transferencia de datos y la eficiencia espectral con respecto a la generación anterior usando una variedad de enfoques tecnológicos como
- una reducción en el tamaño de célula a través de la densificación de la red, el desarrollo de redes heterogéneas (hetnets) como un medio para aumentar la capacidad y la tasa de bits,
- despliegue de espectro adicional,
- paquetes de datos basados en el protocolo de Internet (IP),
- anchos de banda más amplios,
- adaptación de enlace usando codificación y modulación adaptativa y solicitud de repetición híbrida automática (HARQ),
- esquemas de modulación de orden superior,
- técnicas de antena como formación de haz y múltiples entradas y múltiples salidas (MIMO),
- arquitecturas de receptor avanzadas como cancelación de interferencia sucesiva (SIC), SIC de múltiples etapas, demodulación conjunta,
- procedimientos de red avanzados, como la coordinación de interferencias.
Estas técnicas han proporcionado los medios para aumentar las eficiencias espectrales máximas por enlace hasta en 15 b/s/Hz. Por supuesto, las eficiencias espectrales de las células observadas varían de acuerdo con el entorno de radio y el nivel de interferencia y típicamente son del orden de 1-3 b/s/Hz en promedio.
En segundo lugar, los sistemas como LTE que pueden operar en anchos de banda de canal de hasta 100 MHz lo hacen con la ayuda de agregación de portadoras. La agregación de portadoras no se puede hacer de forma arbitraria y los requisitos de radio se vuelven muy complicados al especificar las combinaciones particulares de anchos de banda de portadora que pueden usarse para poblar una banda o combinarse entre bandas.
Dado el estado de las asignaciones de espectro para los sistemas móviles, es interesante ver si la evolución de las redes móviles modernas puede ir más allá de 4G. El objetivo de tal evolución sería mejorar las tasas de datos en otro orden de magnitud más con respecto a la última generación y, además, hacerlo bajo el supuesto de un despliegue denso de nodos de infraestructura que proporcionen enlaces de radio a usuarios móviles. También sería necesario desplegar una red de este tipo con asignaciones de espectro mucho mayores, que típicamente operan en condiciones de movilidad baja a moderada. El alcance de dicha red abarcaría tanto ubicaciones interiores como centros urbanos densamente poblados.
La comunicación celular actual ocurre principalmente en bandas de frecuencia por debajo de 3 GHz en lo que denominamos un entorno de interferencia limitada. Si bien LTE puede operar en anchos de banda de hasta 100 MHz por diseño, el futuro sistema de acceso de radio que prevemos operaría en anchos de banda del orden de 1 GHz. Claramente, tal sistema no podría operar en bandas por debajo de 3 GHz. La banda más baja en la que la industria móvil puede albergar parcelas de espectro que exceden los 10-40 MHz de asignaciones contiguas típicas de la industria probablemente esté por encima de 3 GHz. De las regiones del espectro que son más prometedoras para la industria móvil, la región de onda cm (CMW) de 3-30 GHz y la región de onda mm (MMW) de 30-300 GHz pueden considerarse particularmente interesantes para los sistemas móviles de próxima generación.
La tabla 2 es un presupuesto de enlace para un par de radios que están configuradas para operar en dos modos. Por el término "radios" cuando se usa en el presente documento se entiende dispositivos que comprenden funciones de transmisión y recepción. El primer modo es un modo de tasa de datos baja que usa una ganancia de antena baja y el segundo modo es un modo de tasa de datos alta que usa una ganancia de antena alta. Es bien sabido que tal variación en la ganancia de antena puede obtenerse usando soluciones de antenas activas compuestas por muchas antenas integradas con un conjunto de cadenas de radio que son como máximo iguales en número al número de elementos de antena. La potencia conducida desde los transmisores se transfiere a los elementos de antena a través de una matriz de transferencia que puede ajustar la fase y, opcionalmente, la amplitud de las salidas del transmisor para crear un patrón de directividad resultante para el conjunto de antenas que puede tener una alta ganancia o una baja. Típicamente, la compensación en una disposición de este tipo es entre la región espacial cubierta por la antena, que es grande para una ganancia de red efectiva baja, y es estrecha cuando se elige una ganancia alta.
Tabla 2 Presupuesto de enlace a 40 GHz para un par de radios que pueden compensar la tasa de datos por la ganancia de antena. Se ha usado un modelo de pérdida de propagación de espacio libre con fines ilustrativos. Las pérdidas de sombreado están destinadas a representar todas las posibles pérdidas de propagación adicionales. Es i l h n i n r l n r i m n m l l nm r r n mi i n r i n.
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En un sistema en el que la manera del transmisor se basa en haces estrechos para obtener el presupuesto de enlace requerido, un problema es permitir que un dispositivo de recepción encuentre el sistema de transmisión, es decir, hacer que el dispositivo de recepción sea consciente de la presencia del sistema.
En los sistemas celulares tradicionales, tal señal se transmite típicamente con un patrón de haz muy amplio, lo que permite que los dispositivos de recepción en el área de cobertura del haz ancho detecten el sistema.
En un sistema que se basa en la formación de haz del transmisor de alta ganancia para lograr el balance de enlace requerido, es posible que un haz ancho no transmita suficiente energía en una dirección determinada para que un dispositivo de recepción detecte el sistema. En el estándar IEEE 802.11ad, este problema se resuelve mediante la formación de haz de una señal de descubrimiento de banda ancha en una dirección particular y en un ciclo en forma de multiplexación por división de tiempo (TDM) a través de diferentes direcciones de transmisión para cubrir el área de interés completa.
Un problema es que esta solución no se puede aplicar a una red superdensa (SDN) prevista en la que también los dispositivos de banda estrecha deben poder acceder al sistema ya que no pueden recibir una señal de descubrimiento de banda ancha.
Sumario
La invención se expone en el conjunto de reivindicaciones adjuntas.
Un objeto de las realizaciones del presente documento es proporcionar una forma de mejorar el rendimiento en una red de comunicaciones.
De acuerdo con un primer aspecto del presente documento, el objeto se logra mediante un método en un transmisor para transmitir señales de descubrimiento a un receptor. El transmisor y el receptor están integrados en un sistema de comunicaciones de radio. El transmisor transmite dos o más señales de descubrimiento en dos o más direcciones, en el que cada señal de descubrimiento está configurada para abarcar una fracción del ancho de banda de portadora.
De acuerdo con un segundo aspecto del presente documento, el objetivo se logra mediante un transmisor para transmitir señales de descubrimiento a un receptor. El transmisor y el receptor están integrados en un sistema de comunicaciones de radio. El transmisor está configurado para transmitir dos o más señales de descubrimiento en dos o más direcciones, en el que cada señal de descubrimiento está configurada para abarcar una fracción del ancho de banda de portadora.
De acuerdo con un tercer aspecto del presente documento, el objeto se logra mediante un método en un receptor para recibir señales de descubrimiento de un transmisor. El transmisor y el receptor están integrados en un sistema de comunicaciones de radio. El receptor recibe del transmisor al menos una de dos o más señales de descubrimiento que se han transmitido en dos o más direcciones en el que cada señal de descubrimiento está configurada para abarcar una fracción del ancho de banda de portadora.
De acuerdo con un cuarto aspecto del presente documento, el objetivo se logra mediante un receptor para recibir señales de descubrimiento de un transmisor. El transmisor y el receptor están integrados en un sistema de comunicaciones de radio. El receptor está configurado para recibir del transmisor al menos una de dos o más señales de descubrimiento que se han transmitido en dos o más direcciones, en el que cada señal de descubrimiento está configurada para abarcar una fracción del ancho de banda de portadora.
Dado que dos o más señales de descubrimiento se transmiten en dos o más direcciones y dado que cada señal de descubrimiento abarca solo una fracción del ancho de banda de portadora, el receptor está habilitado para detectar una portadora de banda ancha incluso si el receptor es un receptor de banda estrecha, es decir, un receptor que soporte sólo una fracción del ancho de banda total de portadora. Esto da como resultado un rendimiento mejorado en la red de comunicaciones.
Una ventaja de las realizaciones del presente documento es que se permite que un receptor de banda estrecha acampe en una subbanda sin acampar primero en el centro de una portadora de banda ancha, cuyo centro puede ser desconocido para el receptor de banda estrecha de antemano.
Una ventaja adicional de las realizaciones del presente documento es que un receptor de banda ancha está habilitado para escanear múltiples direcciones a la vez, acelerando así el proceso de descubrimiento.
Breve descripción de los dibujos
Los ejemplos de realizaciones del presente documento se describen con más detalle con referencia a los dibujos adjuntos en los que:
la figura 1 es un diagrama de bloques esquemático que ilustra realizaciones de un sistema de comunicaciones; la figura 2a es un diagrama de flujo que representa realizaciones de un método en un transmisor;
la figura 2b es un diagrama de bloques esquemático que ilustra realizaciones de un transmisor;
la figura 3a es un diagrama de flujo que representa realizaciones de un método en un receptor;
la figura 3b es un diagrama de bloques esquemático que ilustra realizaciones de un receptor;
las figuras 4a y 4b ilustran esquemáticamente conjuntos de antenas activas que están formadas por haz en baja ganancia y gran cobertura, y alta ganancia y cobertura estrecha, respectivamente;
las figuras 5a, 5b y 5c ilustran esquemáticamente realizaciones de representaciones de transmisor (figuras 5a, 5b) y de receptor (figura 5c) para un conjunto lineal de cuatro elementos de antena con dos puertos de antena;
la figura 6 es una representación esquemática de un conjunto de antenas planas de 16 elementos;
la figura 7 ilustra esquemáticamente señales de descubrimiento para diferentes direcciones (sectores) multiplexadas en una forma FDM;
la figura 8 ilustra esquemáticamente señales de descubrimiento para diferentes direcciones multiplexadas en frecuencia;
la figura 9 ilustra esquemáticamente señales de descubrimiento para diferentes direcciones multiplexadas en frecuencia y repetidas con el tiempo;
las figuras 10a y 10b ilustran esquemáticamente señales de descubrimiento para diferentes direcciones multiplexadas en frecuencia y repetidas con el tiempo. En la figura 10a, las señales de descubrimiento se repiten dos veces inmediatamente una después de la otra, y en la figura 10b, las señales de descubrimiento se rotan y transmiten periódicamente;
la figura 11 ilustra esquemáticamente señales de descubrimiento para diferentes direcciones multiplexadas en forma TDM y transmitidas en la misma subbanda; y
las figuras 12a y 12b ilustran esquemáticamente señales de descubrimiento para diferentes direcciones multiplexadas en forma TDM y transmitidas en diferentes subbandas.
Descripción detallada
Las realizaciones del presente documento se ejemplificarán en la siguiente descripción no limitante.
Como parte del desarrollo de realizaciones en el presente documento, primero se identificará y se explicará un problema.
Se propone crear el próximo estándar para operar en anchos de banda que van desde 100 MHz a 2, 5 GHz en despliegue denso y en bandas de frecuencia que permiten el uso de la formación de haz para establecer enlaces cercanos a la línea de visión (LoS) entre radios que se comunican.
El sistema resultante puede usarse en una variedad de escenarios, por ejemplo, comunicaciones punto a punto para sistemas de radio de corto alcance, como enlaces de acceso a la red para un sistema de acceso de radio futuro (FRA) que proporciona conectividad de área amplia de muy alta velocidad y enlaces de retorno entre nodos de infraestructura densamente desplegados que proporcionan una canalización de alta transferencia de datos para la red central de un operador de red, cuya red central puede conectarse a Internet y proporcionar acceso a servicios de datos y multimedia.
Los estándares de competencia para comunicaciones de ondas milimétricas (MMW), por ejemplo, el estándar IEEE 802.11ad, operan en todo el ancho de banda del canal. En el ejemplo del estándar IEEE 802.11ad, todo el ancho de banda del canal es de 2 GHz. Sin embargo, un diseño para una red superdensa (SDN) que opere en las bandas de ondas milimétricas debe permitir que los dispositivos que soportan menos del ancho de banda del canal completo encuentren y operen en una portadora más amplia, por ejemplo, un dispositivo que soporte 200 MHz debe poder operar en una portadora de 2 GHz de ancho. El estándar IEEE 802.11ad y otros estándares MMW no tenían esta guía de diseño y, por lo tanto, las señales de descubrimiento desarrolladas no son aplicables para el sistema SDN. La figura 1 ilustra esquemáticamente las realizaciones de un sistema 100 de comunicaciones de radio. El sistema 100 de comunicaciones de radio puede ser un sistema de comunicaciones 3GPP o un sistema de comunicaciones que no es 3GPP. El sistema 100 de comunicaciones de radio puede comprender una o más redes de comunicaciones de radio (no mostradas). Cada red de comunicaciones de radio puede configurarse para soportar una o más tecnologías de acceso de radio (RAT). Además, dicha o más redes de comunicaciones de radio pueden configurarse para soportar diferentes RAT. Algunos ejemplos de RAT son GSM, WCDMA y LTE.
El sistema 100 de comunicaciones de radio comprende un nodo 102 de red de radio. El nodo 102 de red de radio puede ser una estación base tal como un eNB, un eNodoB, un Nodo B o un Nodo B doméstico, un eNodo B doméstico, un controlador de red de radio, un controlador de estación base, un punto de acceso, un nodo de retransmisión que puede ser fijo o móvil, un nodo donante que sirve a un relé, una estación base de radio GSM/EDGE, una estación base de radio multiestándar (MSR) o cualquier otra unidad de red capaz de servir a un equipo de usuario u otro nodo de red de radio comprendido en el sistema 100 de comunicaciones celular.
Además, debe entenderse que el nodo 102 de red de radio es un ejemplo de un nodo de acceso (no mostrado) incluido en el sistema 100 de comunicación de radio. Cuando se usa en el presente documento, el término "nodo de acceso" representa una transición entre el enlace de acceso (entre el equipo de usuario y un recurso propiedad de la red) y el retorno que típicamente se limita a los recursos gestionados y propiedad del operador o de la red. Las realizaciones del presente documento pueden aplicarse también a conjuntos de entidades de radio pares y es igualmente aplicable a una red ad hoc compuesta solo por entidades de usuario, donde una radio maestra puede enviar una señal de descubrimiento y un dispositivo esclavo puede intentar detectar la señal de descubrimiento, sin especificar el papel de un maestro o esclavo para cualquier tipo de dispositivo en particular.
El sistema 100 de comunicaciones de radio comprende además un transmisor 103. El transmisor 103 puede estar incluido en el nodo 102 de red de radio. Sin embargo, debe entenderse que el transmisor 103 puede estar comprendido en cualquier otro nodo de acceso.
Además, el nodo 102 de red de radio proporciona cobertura de radio en al menos un área geográfica 104, que en algún momento se denomina en el presente documento célula 104.
El sistema 100 de comunicaciones de radio comprende además un equipo 106 de usuario. El equipo 106 de usuario está ubicado dentro de la célula 104 y es servido por el nodo 102 de red de radio. Además, el equipo 106 de usuario transmite datos a través de una interfaz de radio al nodo 102 de red de radio en una transmisión de enlace ascendente (UL) y el nodo 102 de red de radio transmite datos al equipo 106 de usuario en una transmisión de enlace descendente (DL).
El primer equipo 106 de usuario puede ser, por ejemplo, un terminal móvil o un terminal inalámbrico, un teléfono móvil, un ordenador, como por ejemplo, una computadora portátil, una tableta como, por ejemplo, un iPad ™, un asistente digital personal (PDA) o cualquier otra unidad de red de radio capaz de comunicarse a través de un enlace de radio en una red celular de comunicaciones. El primer equipo 106 de usuario puede configurarse además para su uso tanto en una red 3GPP como en una red que no es 3GPP.
El sistema 100 de comunicaciones de radio comprende además un receptor 107. El receptor 107 puede estar incluido en el equipo 106 de usuario o en un nodo tal como un nodo de acceso.
Además, debe entenderse que el nodo de acceso, como el nodo de red de radio, y el equipo de usuario pueden comprender tanto un transmisor como un receptor. Por tanto, en algunas realizaciones, el receptor 107 puede estar comprendido en un segundo nodo de acceso, tal como un segundo nodo de red de radio (no mostrado).
Las realizaciones del presente documento se refieren a diferentes diseños de una señal de descubrimiento direccional.
Un primer diseño multiplexa en el dominio frecuencia señales de descubrimiento para múltiples direcciones en el mismo símbolo. Cada señal de descubrimiento abarca solo una fracción del ancho de banda total de portadora y, por tanto, permite que los dispositivos de ancho de banda estrecho detecten la portadora de banda ancha.
La figura 7 ilustra esquemáticamente cómo las señales de descubrimiento para diferentes direcciones, es decir, sectores, se multiplexan en una forma de multiplexación por división de frecuencia (FDM). Cada señal de descubrimiento abarca solo una fracción del ancho de banda total de portadora para permitir que los dispositivos de banda estrecha que comprenden un receptor 107 encuentren la señal de descubrimiento. Por medio de la señal de descubrimiento recibida, el receptor 107 detecta el transmisor 103. Además, por medio de la señal de descubrimiento recibida, el receptor 107 puede detectar el sistema 100 de comunicaciones de radio. Una parte del ancho de banda total de portadora puede dividirse en varias subbandas. La figura 7 se explicará con más detalle a continuación.
En un segundo diseño, solo se transmite una señal de descubrimiento en un símbolo. Como en el primer diseño, esto permite que los dispositivos de ancho de banda estrecho detecten la portadora de banda ancha. En comparación con el primer diseño, el segundo diseño proporciona un aumento de la potencia irradiada en una dirección determinada y, por lo tanto, aumenta el área de cobertura.
Un método en el transmisor 103 para transmitir señales de descubrimiento a un receptor 107 se describirá ahora con referencia a la figura 2a.
Como se mencionó anteriormente, el transmisor 103 y el receptor 107 están incluidos en el sistema 100 de comunicaciones de radio.
El método comprende las siguientes acciones, que no tienen que realizarse en el orden indicado a continuación, pero pueden realizarse en cualquier orden adecuado. Además, las acciones pueden combinarse.
Acción 201
Para que el receptor 107 descubra el transmisor 103, el transmisor 103 transmite al menos una señal de descubrimiento, por ejemplo, dos o más señales de descubrimiento, en una o más direcciones, por ejemplo, dos o más direcciones. Dicha o más direcciones pueden seleccionarse de un conjunto predeterminado de direcciones posibles. Al menos dicha señal de descubrimiento puede estar comprendida en un símbolo. En algunas realizaciones, se transmiten dos o más señales de descubrimiento en un solo símbolo. Sin embargo, se pueden transmitir dos o más señales de descubrimiento en dos o más símbolos. El símbolo puede ser un símbolo OFDM, pero también puede ser un símbolo de acuerdo con otros esquemas similares a OFDm , como OFDM en forma de pulso, OFDM de algoritmo de transformación ortogonal isotrópica (IOTA-OFDM), OFDM de banco de filtros, modulación de ondículas, etc. o cualquier sistema que separe el ancho de banda de su portadora en múltiples subbandas. Además, al menos dicha señal de descubrimiento está configurada para abarcar una fracción del ancho de banda de portadora. De ese modo, el receptor 107 puede detectar una portadora de ancho de banda amplio incluso si el receptor 107 es un receptor de ancho de banda estrecho.
Al menos dicha señal de descubrimiento puede ser una señal de sincronización.
El ancho de banda de portadora se puede dividir en subbandas. En algunas realizaciones, una parte del ancho de banda de portadora se divide en subbandas. Además, el ancho de banda de portadora puede estar en el rango de 100 MHz a 2,5 GHz. Un ancho de banda de portadora de este tipo se denomina en el presente documento a veces un ancho de banda de portadora amplio. Además, al menos dicha señal de descubrimiento puede configurarse para abarcar una subbanda.
En algunas realizaciones, el transmisor 103 multiplexa en el dominio frecuencia una pluralidad de señales de descubrimiento para una pluralidad de direcciones, y transmite la pluralidad multiplexada de señales de descubrimiento en el símbolo único o en dos o más símbolos.
El transmisor 103 puede transmitir al menos dicha señal de descubrimiento junto con información relacionada con al menos una de: información que indica una dirección de haz, es decir, una dirección de señal, información que indica un desplazamiento de frecuencia al centro de la portadora e información que indica el transmisor 103.
Además, el transmisor 103 puede transmitir al menos dicha señal de descubrimiento en una dirección independiente. Por la expresión "dirección independiente", cuando se usa en el presente documento, se entiende una dirección que es diferente de una dirección de una segunda señal de descubrimiento. La segunda señal de descubrimiento puede ser la misma señal de descubrimiento que una primera señal de descubrimiento o puede ser una señal de descubrimiento diferente de la primera señal de descubrimiento.
El transmisor 103 puede además, con el tiempo, transmitir cíclicamente al menos dicha señal de descubrimiento en diferentes direcciones.
En algunas realizaciones, la ubicación de la subbanda de señalización puede no ser conocida por los dispositivos de banda estrecha, por ejemplo, los receptores 107, de antemano, y los extremos delanteros de radio de algunos dispositivos de banda estrecha, por ejemplo, receptores 107, puede que sólo puedan recibir desde un número limitado de subbandas. Por lo tanto, el transmisor 103 puede cambiar periódicamente la ubicación de frecuencia de la subbanda de señalización, por lo que se puede permitir que cada dispositivo de banda estrecha detecte la señal de descubrimiento escuchando una subbanda fija todo el tiempo.
Para realizar la acción del método en el transmisor 103 descrito anteriormente en relación con la figura 2a, el transmisor 103 puede comprender la siguiente disposición representada en la figura 2b.
Como se mencionó anteriormente, el transmisor 103 y el receptor 107 están comprendidos en un sistema 100 de comunicaciones de radio.
El transmisor 103 comprende una interfaz 210 de entrada y salida configurada para funcionar como una interfaz para la comunicación en el sistema 100 de comunicación. La comunicación puede ser, por ejemplo, una comunicación con el receptor 107.
El transmisor 103 está configurado para transmitir al menos una señal de descubrimiento, por ejemplo, dos o más señales de descubrimiento, en una o más direcciones, por ejemplo, dos o más direcciones. Dicha o más direcciones pueden seleccionarse de un conjunto predeterminado de direcciones posibles. Al menos dicha señal de descubrimiento puede estar comprendida en un símbolo. En algunas realizaciones, se transmiten dos o más señales de descubrimiento en un solo símbolo. Sin embargo, se pueden transmitir dos o más señales de descubrimiento en dos o más símbolos. Como se mencionó anteriormente, el símbolo puede ser un símbolo OFDM, pero también puede ser un símbolo de acuerdo con otros esquemas similares a OFDM, como OFDM en forma de pulso, IOTA-OFDM, OFDM de banco de filtros, modulación de ondículas, etc., o cualquier sistema que separa su ancho de banda de portadora en múltiples subbandas. El transmisor 103 puede comprender un circuito 212 de transmisión configurado para transmitir al menos dicha señal de descubrimiento. Además, al menos dicha señal de descubrimiento está configurada para abarcar una fracción del ancho de banda de portadora. De ese modo, el receptor 107 puede detectar una portadora de ancho de banda amplio incluso si el receptor 107 es un receptor de ancho de banda estrecho.
Al menos dicha señal de descubrimiento puede ser una señal de sincronización.
El ancho de banda de portadora se puede dividir en subbandas. En algunas realizaciones, una parte del ancho de banda de portadora se divide en subbandas. Además, el ancho de banda de portadora puede estar en el rango de 100 MHz a 2,5 GHz. Además, al menos dicha señal de descubrimiento puede configurarse para abarcar una subbanda.
En algunas realizaciones, el transmisor 103 está configurado además para multiplexar en el dominio frecuencia una pluralidad de señales de descubrimiento para una pluralidad de direcciones, y para transmitir la pluralidad multiplexada de señales de descubrimiento en el símbolo único o en dos o más símbolos. El transmisor 103 puede comprender un circuito de multiplexación (no mostrado) configurado para realizar la multiplexación.
El transmisor 103 puede configurarse además para transmitir al menos dicha señal de descubrimiento junto con información relacionada con al menos una de: información que indica una dirección del haz, información que indica un desplazamiento de frecuencia al centro de la portadora e información que indica el transmisor 103. En algunas realizaciones, el circuito 212 de transmisión está configurado para transmitir al menos dicha señal de descubrimiento junto con información relacionada con al menos una de: información que indica la dirección del haz, información que indica un desplazamiento de frecuencia al centro de la portadora e información que indica el transmisor 103.
Además, el transmisor 103 puede configurarse para transmitir al menos dicha señal de descubrimiento en una dirección independiente. Como se mencionó anteriormente, la expresión "dirección independiente" cuando se usa en el presente documento se refiere a una dirección que es diferente de una dirección de una segunda señal de descubrimiento. La segunda señal de descubrimiento puede ser la misma señal de descubrimiento que una primera señal de descubrimiento o puede ser una señal de descubrimiento diferente de la primera señal de descubrimiento. En algunas realizaciones, el transmisor 103 está configurado para, con el tiempo, transmitir cíclicamente al menos dicha señal de descubrimiento en diferentes direcciones.
Las realizaciones en el presente documento para transmitir señales de descubrimiento a un receptor 107 pueden implementarse a través de uno o más procesadores, como un circuito 214 de procesamiento en el transmisor 103 representado en la figura 2b, junto con el código de programa informático para realizar las funciones y/o acciones de método de realizaciones del presente documento.
Debe entenderse que uno o más de los circuitos comprendidos en el transmisor 103 descrito anteriormente pueden integrarse entre sí para formar un circuito integrado.
El transmisor 103 puede comprender además una memoria 216. La memoria puede comprender una o más unidades de memoria y puede usarse para almacenar, por ejemplo, datos tales como umbrales, información predefinida o preestablecida, etc.
Un método en un receptor 107 para recibir señales de descubrimiento desde un transmisor 103 se describirá ahora con referencia a la figura 3a.
Como se mencionó anteriormente, el transmisor 103 y el receptor 107 están incluidos en el sistema 100 de comunicaciones de radio.
El método comprende las siguientes acciones, que no tienen que realizarse en el orden indicado a continuación, pero pueden realizarse en cualquier orden adecuado. Además, las acciones pueden combinarse.
Acción 301
El receptor 107 recibe, desde el transmisor 103, al menos una señal de descubrimiento, por ejemplo, dos o más señales de descubrimiento, desde una o más direcciones, por ejemplo, dos o más direcciones. Al menos dicha señal de descubrimiento recibida por el receptor 107 puede ser al menos una de dos o más señales de descubrimiento transmitidas desde el transmisor 103. Al menos dicha señal de descubrimiento puede estar comprendida en un símbolo. En algunas realizaciones, se reciben dos o más señales de descubrimiento en un solo símbolo. Sin embargo, se pueden recibir dos o más señales de descubrimiento en dos o más símbolos. Como se mencionó anteriormente, el símbolo puede ser un símbolo OFDM, pero también puede ser un símbolo de acuerdo con otros esquemas similares a OFDM, como OFDM en forma de pulso, IOTA-OFDM, OFDM de banco de filtros, modulación de ondículas, etc., o cualquier sistema que separa el ancho de banda de su portadora en múltiples subbandas. Además, al menos dicha señal de descubrimiento está configurada para abarcar una fracción del ancho de banda de portadora. De ese modo, el receptor 107 puede detectar una portadora de ancho de banda amplio incluso si el receptor 107 es un receptor de ancho de banda estrecho.
Al menos dicha señal de descubrimiento puede ser una señal de sincronización.
El ancho de banda de portadora se puede dividir en subbandas. En algunas realizaciones, una parte del ancho de banda de portadora se divide en subbandas. Además, el ancho de banda de portadora puede estar en el rango de 100 MHz a 2,5 GHz. Además, al menos dicha señal de descubrimiento puede configurarse para abarcar una subbanda.
En algunas realizaciones, el receptor 107 recibe al menos dicha señal de descubrimiento junto con información relacionada con al menos una de: información que indica una dirección del haz, información que indica un desplazamiento de frecuencia al centro de la portadora e información que indica el transmisor 103.
El receptor 107 puede recibir además al menos dicha señal de descubrimiento desde una dirección independiente. En algunas realizaciones, el receptor 107 recibe cíclicamente, con el tiempo, al menos dicha señal de descubrimiento que se ha transmitido en diferentes direcciones.
En algunas realizaciones, la ubicación de la subbanda de señalización puede no ser conocida por el dispositivo de banda estrecha, por ejemplo, el receptor 107, de antemano, y los extremos delanteros de radio de algunos dispositivos de banda estrecha, por ejemplo, los receptores 107, puede que sólo puedan recibir desde un número limitado de subbandas. Por lo tanto, el transmisor 103 puede cambiar periódicamente la ubicación de frecuencia de la subbanda de señalización, por lo que se puede permitir que el receptor 107 detecte la señal de descubrimiento escuchando una subbanda fija todo el tiempo.
Para realizar la acción del método en el receptor 107 descrito anteriormente en relación con la figura 3a, el receptor 107 comprende la siguiente disposición representada en la figura 3b.
Como se mencionó anteriormente, el transmisor 103 y el receptor 107 están incluidos en el sistema 100 de comunicaciones de radio.
El receptor 107 comprende una interfaz 310 de entrada y salida configurada para funcionar como una interfaz para la comunicación en el sistema 100 de comunicación. La comunicación puede ser, por ejemplo, una comunicación con el transmisor 103.
El receptor 107 está configurado para recibir, desde el transmisor 103, al menos una señal de descubrimiento que se ha transmitido en una o más direcciones. Además, el receptor 107 puede configurarse para recibir, desde el transmisor 103, al menos una de dos o más señales de descubrimiento que se han transmitido en dos o más direcciones. Al menos dicha señal de descubrimiento puede estar comprendida en un símbolo. En algunas realizaciones, se reciben dos o más señales de descubrimiento en un solo símbolo. Sin embargo, se pueden recibir dos o más señales de descubrimiento en dos o más símbolos. Como se mencionó anteriormente, el símbolo puede ser un símbolo OFDM, pero también puede ser un símbolo de acuerdo con otros esquemas similares a OFDM, como OFDM en forma de pulso, IOTA-OFDM, OFDM de banco de filtros, modulación de ondículas, etc., o cualquier sistema que separa el ancho de banda de su portadora en múltiples subbandas. El receptor 107 puede comprender un circuito 312 de recepción configurado para recibir al menos dicha señal de descubrimiento. Además, al menos dicha señal de descubrimiento está configurada para abarcar una fracción del ancho de banda de portadora.
Al menos dicha señal de descubrimiento puede ser una señal de sincronización.
El ancho de banda de portadora se puede dividir en subbandas. En algunas realizaciones, una parte del ancho de banda de portadora se divide en subbandas. Además, el ancho de banda de portadora puede estar en el rango de 100 MHz a 2,5 GHz. Además, al menos dicha señal de descubrimiento puede configurarse para abarcar una subbanda.
En algunas realizaciones, el receptor 107 está configurado además para recibir al menos dicha señal de descubrimiento junto con información relacionada con al menos una de: información que indica la dirección del haz, información que indica un desplazamiento de frecuencia al centro de la portadora e información que indica el transmisor 103. El circuito 312 de recepción puede configurarse para recibir al menos dicha señal de descubrimiento junto con información relacionada con al menos una de: información que indica una dirección del haz, información que indica un desplazamiento de frecuencia al centro de la portadora e información que indica el transmisor 103. El receptor 107 puede configurarse para recibir al menos dicha señal de descubrimiento desde una dirección independiente.
Además, el receptor 107 puede configurarse para, con el tiempo, recibir cíclicamente al menos dicha señal de descubrimiento que se ha transmitido en diferentes direcciones.
Las realizaciones en el presente documento para recibir una señal de descubrimiento desde un transmisor 103 pueden implementarse a través de uno o más procesadores, como un circuito 314 de procesamiento en el receptor 107 representado en la figura 3b, junto con el código del programa informático para realizar las funciones y/o acciones del método de realizaciones en el presente documento.
Debe entenderse que uno o más de los circuitos comprendidos en el receptor 107 descrito anteriormente pueden integrarse entre sí para formar un circuito integrado.
El receptor 107 puede comprender además una memoria 316. La memoria puede comprender una o más unidades de memoria y puede usarse para almacenar, por ejemplo, datos tales como umbrales, información predefinida o preestablecida, etc.
Las figuras 4a y 4b ilustran esquemáticamente conjuntos de antenas activas que están formados por haz en baja ganancia y gran cobertura, y alta ganancia y cobertura estrecha, respectivamente. Los conjuntos de antenas activas pueden estar comprendidos en las realizaciones descritas en el presente documento.
Las figuras 5a, 5b, y 5c ilustran esquemáticamente realizaciones del transmisor 103 (figuras 5a, 5b) y el receptor 107 (figura 5c) que comprenden un conjunto lineal de cuatro elementos de antena con dos puertos de antena. El ajuste de fase y ganancia de los elementos de antena pueden dar forma y dirigir el patrón de antena resultante. Los elementos de antena están separados por una fracción de longitud de onda. En las figuras 5a-5c, se han omitido algunos componentes como los filtros.
La figura 5a ilustra esquemáticamente realizaciones del transmisor 103 cuando tiene una ganancia analógica y un ajuste de fase. El transmisor 103 comprende cuatro elementos 501a de antena. Además, el transmisor 103 comprende cuatro circuitos 503 de ajuste de fase a los que están conectados los elementos 501a de antena. En la figura 5a, se ilustra un plano 502a de tierra, este plano 502a de tierra está configurado para funcionar como un espejo para evitar que los haces regresen al transmisor 103. El transmisor 103 comprende también dos amplificadores 504a de potencia (PA) a cada uno de los cuales se conecta un par de circuitos 503 de ajuste de fase. Una señal de la cadena de transmisión será amplificada en potencia en el PA 504a y luego separada en dos señales y alimentada al circuito 503 de ajuste de fase respectivo. El circuito 503 de ajuste de fase respectivo ajustará la fase de las señales respectivas. A continuación, las dos señales se transmitirán desde los respectivos elementos 501a de antena.
La figura 5b ilustra esquemáticamente realizaciones del transmisor 103 que tiene ganancia digital y ajuste de fase. El transmisor 103 comprende cuatro elementos 501b de antena. Además, el transmisor 103 comprende dos amplificadores 504b de potencia (PA) a cada uno de los cuales está conectado un par de elementos 501b de antena. En la figura 5b, se ilustra un plano 502b de tierra, este plano 502b de tierra está configurado para funcionar como un espejo para evitar que los haces regresen al transmisor 103. El plano 502b de tierra está comprendido en el transmisor 103. Cada PA 504b está conectado a un mezclador 505b incluido en el transmisor 103. Además, el transmisor 103 comprende dos convertidores 506 de digital a analógico (D/A) y dos circuitos 507b de ajuste de fase y ganancia. Cada circuito 507b de ajuste de fase y ganancia está conectado a un mezclador 505b respectivo a través de un D/A 506 respectivo.
La figura 5c ilustra esquemáticamente realizaciones del receptor 107 con formación de haz de recepción. Debe entenderse que cuando la ganancia y la fase de las señales recopiladas por un conjunto de antenas se ajustan y luego se combinan después del ajuste de la ganancia y la fase, la señal combinada resultante puede aparecer como si procediera de un conjunto particular de direcciones espaciales. Si la ganancia y el ajuste de fase se realizaron de manera que la suposición de dirección del receptor coincida con la señal recibida real, se obtiene la formación de haz de recepción.
Como se ilustra en la figura 5c, el receptor 107 comprende cuatro elementos 501c de antena, un plano 502c de tierra y cuatro amplificadores 508 de bajo ruido (LNA). Cada elemento 501c de antena está conectado a un LNA 508 respectivo. El plano 502c de tierra está configurado para funcionar como un espejo para evitar que los rayos regresen al receptor 107. El receptor 107 comprende además cuatro mezcladores 505c, cuatro convertidores 509 de analógico a digital (A/D) y cuatro circuitos 507c de ganancia y ajuste de fase. Cada circuito 507c de ajuste de fase y ganancia está conectado a un mezclador 505c respectivo a través de un D/A 509 respectivo. Además, el transmisor comprende un combinador 510 al que está conectado cada uno de los circuitos 507c de ajuste de fase y ganancia. Las señales recibidas de los elementos 501c de antena son primero amplificadas por LNA 508, convertidas a señales de banda base por el mezclador 505c, digitalizadas por A/D 509, y luego escaladas en consecuencia por los circuitos 507c de ajuste de fase y ganancia antes de ser (coherentemente) combinadas en una señal de banda base única.
Además, la figura 6 es una representación esquemática de un conjunto de antenas planas de 16 elementos que puede estar comprendida en las realizaciones descritas en el presente documento, como el receptor y el transmisor. Como se mencionó anteriormente, los elementos 601 de antena están espaciados por una fracción de longitud de onda. En la figura 6, los elementos 601 de antena están espaciados por la mitad de una longitud de onda, es decir, lambda (A)/2. Sin embargo, debe entenderse que no tienen que estar espaciados a media longitud de onda, es decir, lambda (a)/2.
Algunas realizaciones se describirán ahora con más detalle.
Señales de descubrimiento para diferentes direcciones multiplexadas por FDM/TDM
Como se mencionó anteriormente, la figura 7 muestra un ejemplo de señales de descubrimiento para diferentes direcciones, por ejemplo, sectores, multiplexadas en una forma FDM de acuerdo con las realizaciones del presente documento. El ancho de banda de portadora se separa en subbandas y en cada subbanda se transmite una señal de descubrimiento en forma de haz en una dirección independiente o en varias direcciones. El número de direcciones es a veces reducido, es decir, menor que el número total de patrones de formación de haz posibles. La mayoría de las subbandas contendrán señales de descubrimiento que apuntan en diferentes direcciones, pero varias subbandas pueden comprender señales de descubrimiento que apuntan en las mismas direcciones. Esto puede ser útil si hay direcciones que son más "importantes" que otras direcciones. Por la expresión "direcciones importantes" cuando se usa en el presente documento se entiende direcciones que es más probable que tengan receptores 107, por ejemplo, el equipo 106 de usuario, que puede estar conectado. La probabilidad puede estar determinada por el conocimiento previo recopilado durante conexiones previas. Téngase en cuenta que no es necesario dedicar todo el ancho de banda de portadora a las señales de descubrimiento. Se puede usar una parte del ancho de banda de portadora, parte que se puede dividir en subbandas que transportan señales de descubrimiento.
La figura 8 ilustra esquemáticamente señales de descubrimiento para L direcciones diferentes que se multiplexan en frecuencia de acuerdo con las realizaciones del presente documento. Las direcciones se indican como Dirección 1, Dirección 2, ... y Dirección L en la figura 8. Las subbandas SB1, SB2, ..., SBL que transportan señales de descubrimiento pueden ser consecutivas, como en la figura 8, pero no es necesario que lo sean. Las señales de descubrimiento pueden abarcar una fracción del ancho de banda total de portadora, como se muestra en la figura 8. Sin embargo, debe entenderse que las señales de descubrimiento pueden abarcar todo el ancho de banda de portadora.
En un caso simple, la misma señal de descubrimiento puede formarse por haz y transmitirse en cada subbanda, es decir, la misma señal de descubrimiento puede transmitirse en las diferentes direcciones. En algunas realizaciones, la información se transmite junto con la señal de descubrimiento. La información puede comprender, por ejemplo, información que indica la dirección del haz, información que indica el desplazamiento de frecuencia al centro de la portadora, información que indica un nodo de acceso que comprende el transmisor 103. El nodo de acceso puede ser un nodo 102 de red de radio, tal como una estación base. Además, como se mencionó anteriormente, el nodo de acceso puede comprender una radio, es decir, tanto un transmisor como un receptor.
La transmisión de múltiples señales de descubrimiento, una para cada dirección, puede ser especialmente beneficiosa si el diseño de radiofrecuencia no permite combinar la potencia del amplificador de potencia (PA) de muchos PA en una dirección. En otras palabras, la transmisión de múltiples señales de descubrimiento puede ser beneficiosa cuando solo se pueden combinar uno o pocos PA para irradiar en una dirección. En un diseño particular de conjuntos de antenas para una estación base que comprende un transmisor 103 de radio, se asocian múltiples PA con direcciones de apuntamiento particulares integrando el PA y uno o más elementos de antena en un solo transmisor de radio, cf. las figuras 5a y 5b. En general, tal disposición puede imprimir señales de idéntica amplitud en los elementos de antena asociados con el transmisor de radio, mientras que la relación de fase entre las señales que se irradian de esos mismos elementos estaría determinada por el espaciado de la antena y, opcionalmente, por los cambiadores de fase que preceden a cada elemento. En un diseño con múltiples PA, cada PA tiene típicamente una fracción de la potencia de salida del transmisor y solo la potencia combinada alcanza la potencia de salida máxima. Si solo se puede combinar la potencia de unos pocos PA en una dirección particular, tiene sentido transmitir señales de descubrimiento en otras direcciones simultáneamente, ya que la potencia disponible para otras direcciones no se puede reutilizar de todos modos en otra dirección.
Algunas implementaciones pueden preferir no concentrar toda la potencia en una fracción del ancho de banda de portadora. Este diseño también se adapta a tales limitaciones.
En realizaciones en las que el receptor 107 es un dispositivo de banda estrecha, que escucha una subbanda, puede estar ubicado en cualquier dirección con respecto al transmisor 103. Por tanto, el transmisor 103 puede realizar un ciclo de las señales de descubrimiento transmitidas. Es decir, con el tiempo, las señales de descubrimiento que apuntan en múltiples direcciones pueden transmitirse en una subbanda, cf. la figura 9 para una ilustración gráfica.
La figura 9 ilustra esquemáticamente señales de descubrimiento para diferentes direcciones multiplexadas en frecuencia y repetidas con el tiempo de acuerdo con las realizaciones del presente documento.
Un dispositivo, como el receptor 107, capaz de recibir múltiples subbandas puede escuchar simultáneamente múltiples subbandas, es decir, direcciones, y así acelerar el proceso de descubrimiento. Es evidente que los mismos argumentos con respecto a la asociación de PA con elementos de antena en la dirección de transmisión descrita anteriormente son válidos para la dirección de recepción de manera recíproca, donde la apertura de recepción de múltiples elementos de antena puede aumentarse combinando señales de una dirección particular antes o después de una amplificación de bajo ruido, cf. la figura 5c. Las salidas de cada amplificador de bajo ruido se convertirían típicamente en señales de banda base o de frecuencia intermedia y se digitalizarían individualmente para la formación de haz digitales de múltiples grupos de elementos de antena asociados.
Si la energía irradiada en una dirección es insuficiente para permitir una detección fiable en el receptor 107, la energía recibida debe aumentarse acumulándose en múltiples instancias de señales de descubrimiento. Las señales de descubrimiento para una dirección particular pueden repetirse varias veces seguidas o repetirse periódicamente. Ambas opciones se muestran en las figuras 10a y 10b, respectivamente.
Las figuras 10a y 10b ilustran esquemáticamente que las señales de descubrimiento para una dirección particular pueden transmitirse (dos veces en la figura 10a) inmediatamente una después de la otra, y transmitirse periódicamente, respectivamente, de acuerdo con las realizaciones del presente documento. Un receptor 107 que puede no detectar una señal de descubrimiento de un solo disparo puede acumularse en múltiples repeticiones. Aunque las figuras 9, 10a y 10b solo muestran un orden natural de 1 a L cuando se cicla a través de diferentes direcciones en diferentes subbandas, no hay limitación alguna en el uso de permutaciones de tal orden cuando se cicla en diferentes direcciones. De hecho, tener alguna diferenciación entre las órdenes puede ayudar a crear un código de color para los nodos de acceso individuales, cada uno de los cuales comprende un transmisor 103, siempre que la elección de secuencias pueda garantizar una baja probabilidad de colisión entre señales irradiadas desde varios nodos de acceso.
Señales de descubrimiento para diferentes direcciones multiplexadas por TDM
De acuerdo con algunas realizaciones, un diseño alternativo es usar una señal de descubrimiento, por ejemplo, una señal de descubrimiento de banda estrecha, que siempre se ubica en la misma subbanda de señalización, por ejemplo, centrado en el ancho de banda total de portadora. Cf. la figura 11 que ilustra esquemáticamente señales de descubrimiento para diferentes direcciones, por ejemplo, sectores, multiplexados en forma TDM y transmitidos en la misma subbanda. En tal diseño, cada dispositivo, por ejemplo, cada receptor 107, puede encontrar primero la subbanda central y luego puede ser movido posteriormente a otras subbandas. Sin embargo, como se ilustra en la figura 11, la señal de descubrimiento no tiene que estar ubicada en una subbanda centrada en el ancho de banda total de portadora.
La señal de descubrimiento apunta en una dirección o en pocas direcciones. Por pocas direcciones se entiende en el presente documento menos direcciones que el número total de patrones de formación de haz posibles. El número total de patrones de formación de haz posibles es el número total de direcciones en las que puede apuntar el transmisor 103. Para cubrir todas las direcciones, el transmisor 103 recorre diferentes direcciones y transmite señales de descubrimiento.
En una implementación de ejemplo simple, un nodo de acceso que comprende el transmisor 103, tiene 2 interfaces analógicas que alimentan a los PA independientes que están conectados a 2 de 8 posibles sectores que están definidos por el patrón de radiación de 8 antenas de bocina. Los dos sectores se dirigen mediante una matriz de conmutación que acopla las salidas de PA a direcciones particulares. Esto significa que dos sectores pueden irradiarse simultáneamente en un intervalo de transmisión particular. Los dos sectores corresponden a dos puertos de antena dirigibles que pueden dirigirse de 4x7 = 28 formas diferentes. Cada sector puede tener una señal de descubrimiento única para que los sectores puedan identificarse en el receptor 107 y para que se evite la interferencia de múltiples direcciones.
Si la potencia de salida de múltiples PA se puede combinar para irradiar en la misma dirección, este diseño es particularmente atractivo ya que permite dicha combinación de potencia. Si la implementación lo permite, la potencia total de un solo PA puede concentrarse en una subbanda y, por lo tanto, aumentar aún más la potencia irradiada en la dirección dada. Sin embargo, cabe señalar que las limitaciones de implementación pueden sugerir que no se concentre toda la potencia de un PA en una sola subbanda.
Si la energía recibida con una única señal de descubrimiento es insuficiente, el receptor 107 puede aumentar la energía recibida acumulándose a través de múltiples señales. Como se describió anteriormente en la sección "Señales de descubrimiento para diferentes direcciones multiplexadas por FDM/TDM ", la señal de descubrimiento que cubre la misma dirección puede repetirse varias veces seguidas o transmitirse periódicamente. Tal repetición puede permitir una combinación coherente de señales de descubrimiento así como también puede ayudar en la sincronización. La combinación de señales de descubrimiento a través de una amplia separación de tiempo procedería de manera no coherente y podría tener que asumir que la sincronización fina de tiempo se ha logrado a través de otros medios.
Las señales de descubrimiento transmitidas en las diferentes direcciones pueden ser idénticas o diferentes. En el último caso, se puede transmitir cierta información con la señal de descubrimiento. Algunos ejemplos no limitantes de dicha información son una indicación de la dirección en la que se transmite la señal de descubrimiento, la información que indica el transmisor 103 o que indica un nodo de acceso que comprende el transmisor 103 puede estar comprendida, y la información que indica la secuencia cíclica también puede estar comprendida, que puede indicar la siguiente dirección a transmitir o definir adicionalmente el transmisor 103 o el nodo de acceso que comprende también el transmisor 103.
Señales de descubrimiento para diferentes direcciones multiplexadas por TDM, salto de frecuencia En algunas realizaciones similares a algunas realizaciones descritas anteriormente en la sección "Señales de descubrimiento para diferentes direcciones multiplexadas por TDM ", en cada instancia de tiempo una dirección o solo unas pocas direcciones son iluminadas por la señal de descubrimiento en una subbanda de señalización. Además, TDM se usa para multiplexar las direcciones restantes. La única diferencia entre las realizaciones descritas en esta sección y las realizaciones descritas anteriormente en la sección "Señales de descubrimiento para diferentes direcciones multiplexadas por TDM ", es que en las realizaciones descritas en esta sección se emplea salto de frecuencia para la subbanda de señalización, cf. las figuras 12a y 12b.
Las figuras 12a y 12b ilustran esquemáticamente señales de descubrimiento para diferentes direcciones, es decir, sectores, multiplexados en forma TDM y transmitidos a través de diferentes subbandas. Además, se aplica el salto de frecuencia, es decir, la subbanda de frecuencia usada para la señal de descubrimiento cambia con el tiempo. El mapeo de direcciones a subbandas cambia con el tiempo ya que algunos receptores 107 pueden no ser capaces de recibir el ancho de banda total de portadora. Para asegurarse de que también esos receptores 107 puedan recibir la señal de descubrimiento, todas las direcciones se transmiten desde cada subbanda con el tiempo. En las figuras 12a y 12b se muestran dos periodos de salto de frecuencia con el mapeo de subbanda a dirección cambiado. En este ejemplo, el patrón de salto de frecuencia es el mismo en todos los períodos. Sin embargo, debe entenderse que se puede cambiar el patrón de salto de frecuencia.
El salto de frecuencia implica que la posición de frecuencia de la señal de descubrimiento cambia con el tiempo. En otras palabras, la señal de descubrimiento es barrida a través de diferentes subbandas, una a la vez. De manera similar a las realizaciones descritas anteriormente en la sección "Señales de descubrimiento para diferentes direcciones multiplexadas por TDM ", este diseño permite que la potencia se enfoque en una dirección determinada aumentando así el área de cobertura de la señal de descubrimiento. Un inconveniente es que la latencia para el descubrimiento puede ser mayor debido a la falta de conocimiento de la subbanda de señalización en los dispositivos de banda estrecha.
Como se mencionó anteriormente, en algunas realizaciones, la ubicación de la subbanda de señalización puede no ser conocida por el dispositivo de banda estrecha, por ejemplo, el receptor 107, de antemano, y dado que los extremos delanteros de radio de algunos dispositivos de banda estrecha, por ejemplo, los receptores 107, puede que solo puedan recibir desde un número limitado de subbandas, cambiando por lo tanto, por ejemplo, periódicamente, la ubicación de frecuencia de la subbanda de señalización permite que cada dispositivo de banda estrecha, por ejemplo, el receptor 107, para detectar la señal de descubrimiento escuchando una subbanda fija todo el tiempo.
Ciclo por diferentes direcciones
En algunas realizaciones descritas anteriormente, se han descrito ciclos a través de diferentes direcciones. Debe entenderse que el ciclo a través de las diferentes direcciones y la transmisión de señales de descubrimiento pueden realizarse con la misma frecuencia en todas las direcciones o con más frecuencia en alguna dirección preferida. Esto último es una ventaja si se sabe que los dispositivos, por ejemplo, los receptores 107, se encuentran más a menudo a lo largo de algunas direcciones o si se sabe que los dispositivos, por ejemplo, los receptores 107, asignados en un sector dado, son más sensibles a los requisitos de latencia.
Diseño de secuencia
Es posible que el receptor 107 no sepa qué señal de descubrimiento, es decir, en qué dirección, está recibiendo actualmente y, por lo tanto, necesita correlacionar la señal de descubrimiento recibida con todas las posibles señales de descubrimiento. Por lo tanto, es importante que las diferentes señales de descubrimiento puedan procesarse de manera eficiente y no requieran duplicar instancias de procesamiento.
En un caso simple, la misma señal de descubrimiento se transmite en todas las direcciones. Sin embargo, si se debe transmitir alguna información junto con la señal de descubrimiento, es posible que no se transmita la misma señal. Una opción es transmitir una secuencia unitaria, por ejemplo, secuencia que tiene una magnitud constante de cada muestra de secuencia, y mapear las muestras de secuencia a las subportadoras de la señal de descubrimiento. Debido a su magnitud constante, tal secuencia tiene una relación baja de potencia de pico a promedio y, por lo tanto, facilita transmisiones de radio energéticamente eficientes. Para las diferentes direcciones, la secuencia se mapea con un cambio cíclico diferente a las subportadoras. Si la secuencia original se denota por Xk, la secuencia mapeada a las subportadoras de la señal de descubrimiento para la dirección d es entonces X(k-ád) mod n. N y AD son la longitud de secuencia y el cambio cíclico aplicados para la dirección d, respectivamente.
Una elección particular de secuencias unitarias son las secuencias de Zadoff-Chu dadas por z:i (n) = exp(~ j *¡/N un(n + 1)) (n) = exp(- j % un2)
para longitud de secuencia impar y par N, respectivamente. j es la unidad imaginaria sqrt (-1), u es el índice de secuencia raíz y 0 < n <N -1.
Otra elección de secuencias unitarias es la secuencia de Frank, dada por
Figure imgf000016_0001
para n = kM l, N = M2, 0 < n <N, M es un número entero, j es la unidad imaginaria sqrt (-1), k e I son números enteros y v es el índice de la secuencia raíz.
Las secuencias de Frank se pueden combinar con la secuencia de Zadoff-Chu para ampliar el conjunto disponible de diferentes señales de descubrimiento. Tanto las secuencias de Zadoff-Chu como las de Frank tienen una autocorrelación periódica perfecta y, por lo tanto, minimizan la incertidumbre en la sincronización del tiempo.
Aunque la descripción anterior contiene muchos detalles, no deben interpretarse como limitativos, sino como que proporcionan simplemente ilustraciones de algunas realizaciones actualmente preferidas. La tecnología abarca completamente otras realizaciones que pueden resultar evidentes para los expertos en la técnica. La referencia a un elemento en singular no pretende significar "uno y solo uno" a menos que se indique explícitamente, sino más bien "uno o más". Además, no es necesario que un dispositivo o método aborde todos y cada uno de los problemas que se buscan resolver mediante la tecnología descrita para que se incluyan en el presente documento.
Cuando se usa la palabra "comprender" o "que comprende", se interpretará como no limitativa, en el sentido de consistir al menos en.
Cuando se use la palabra acción/acciones, se interpretará de manera amplia y no implica que las acciones deban llevarse a cabo en el orden mencionado. En cambio, las acciones pueden llevarse a cabo en cualquier orden adecuado que no sea el orden mencionado. Además, algunas acciones/acciones pueden ser opcionales.
Las realizaciones del presente documento no se limitan a los ejemplos descritos anteriormente. Por lo tanto, los ejemplos anteriores no deben tomarse como limitantes del alcance de la invención, que está definida por las reivindicaciones adjuntas.

Claims (12)

REIVINDICACIONES
1. - Un método realizado por un nodo (102) de red de radio para transmitir señales de descubrimiento a un equipo (106) de usuario, en el que el nodo (102) de red de radio y el equipo (106) de usuario se comunican a través de una portadora con un ancho de banda de portadora en un sistema (100) de comunicaciones de radio de proyecto de asociación de tercera generación, 3GPP, y en el que el método se caracteriza por:
- transmitir (201) dos o más señales de descubrimiento en dos o más direcciones,
en el que cada señal de descubrimiento está configurada para abarcar una fracción del ancho de banda de portadora, en el que el ancho de banda de portadora está separado en subbandas, y cada una de las dos o más señales de descubrimiento está configurada para abarcar una subbanda.
2. - El método de la reivindicación 1, en el que transmitir (201) las dos o más señales de descubrimiento comprende además:
- transmitir las dos o más señales de descubrimiento en un solo símbolo OFDM.
3. - El método de la reivindicación 1, en el que transmitir (201) las dos o más señales de descubrimiento comprende además:
- transmitir las dos o más señales de descubrimiento en dos o más símbolos OFDM.
4. - Un nodo (102) de red de radio para transmitir señales de descubrimiento a un equipo (106) de usuario, en el que el nodo (102) de red de radio está configurado para comunicarse con el equipo (106 ) de usuario a través de una portadora con un ancho de banda de portadora en un sistema (100) de comunicaciones de radio de proyecto de asociación de tercera generación, 3GPP, caracterizado porque el nodo (102) de red de radio está configurado para transmitir dos o más señales de descubrimiento en dos o más direcciones, en el que cada señal de descubrimiento está configurada para abarcar una fracción del ancho de banda de portadora, en el que el ancho de banda de portadora está separado en subbandas, y cada una de las dos o más señales de descubrimiento está configurada para abarcar una subbanda.
5. - El nodo (102) de red de radio de la reivindicación 4, en el que el nodo (102) de red de radio está configurado además para transmitir las dos o más señales de descubrimiento en un solo símbolo OFDM.
6. - El nodo (102) de red de radio de la reivindicación 4, en el que el nodo (102) de red de radio está configurado además para transmitir las dos o más señales de descubrimiento en dos o más OFDM.
7. - Un método realizado por un equipo (106) de usuario para recibir señales de descubrimiento desde un nodo (102) de red de radio, en el que el nodo (102) de red de radio y el equipo (106) de usuario se comunican a través de una portadora con un ancho de banda de portadora en un sistema (100) de comunicaciones de radio de proyecto de asociación de tercera generación, 3GPP, y en el que el método se caracteriza por:
- recibir (301) desde el nodo (102) de red de radio al menos una de dos o más señales de descubrimiento que se han transmitido en dos o más direcciones, en el que cada señal de descubrimiento está configurada para abarcar una fracción del ancho de banda de portadora para permitir que el equipo (106) de usuario detecte la portadora y en el que el ancho de banda está separado en subbandas, y en el que cada una de las dos o más señales de descubrimiento está configurada para abarcar una subbanda.
8. - El método de la reivindicación 7, en el que recibir (301) al menos dicha de las dos o más señales de descubrimiento comprende además:
- recibir al menos dicha de las dos o más señales de descubrimiento en un solo símbolo OFDM.
9. - El método de la reivindicación 7, en el que recibir (301) al menos dicha de las dos o más señales de descubrimiento comprende además:
- recibir dos o más señales de descubrimiento en dos o más símbolos OFDM.
10. - Un equipo (106) de usuario para recibir señales de descubrimiento de un nodo (102) de red de radio, en el que el equipo (106) de usuario está configurado para comunicarse con el nodo (102) de red de radio a través de una portadora con un ancho de banda de portadora en un sistema (100) de comunicaciones de radio de proyecto de asociación de tercera generación, 3GPP, caracterizado por un circuito (312) de recepción configurado para recibir desde el nodo (102) de red de radio al menos una de dos o más señales de descubrimiento que se han transmitido en dos o más direcciones, en el que cada señal de descubrimiento está configurada para abarcar una fracción del ancho de banda de portadora para permitir que el equipo (106) de usuario detecte la portadora y en el que el ancho de banda está separado en subbandas, y en el que cada una de las dos o más señales de descubrimiento está configurada para abarcan una subbanda.
11.- El equipo (106) de usuario de la reivindicación 10, en el que el circuito (312) de recepción está configurado además para recibir al menos dicha de las dos o más señales de descubrimiento en un único símbolo OFDM.
12.- El equipo (106) de usuario de la reivindicación 10, en el que el circuito (312) de recepción está configurado además para recibir dos o más señales de descubrimiento en dos o más símbolos OFDM.
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