MX2010011709A - Sistemas y metodos para la compensacion de variacion de frecuencia por efecto doppler en comunicaciones de acceso multiple por division de frecuencia ortogonal. - Google Patents

Abstract

Sistemas y métodos para determinar la velocidad relativa de una estación suscriptora con relación a una estación base, son proporcionados. En una modalidad, el método comprende enviar un mensaje de consulta de una estación base a una estación suscriptora, el mensaje de consulta requiere una frecuencia de modulación actual utilizada por la estación suscriptora para modular las transmisiones; recibir una respuesta al mensaje de consulta, la respuesta incluyendo una frecuencia de modulación actual y un valor de frecuencia portadora objetivo; y calcular una velocidad de la estación suscriptora con base en el ajuste.

Description

SISTEMAS Y METODOS PARA LA COMPENSACION VARIACION DE FRECUENCIA POR EFECTO DOPPLE OMUNICACIONES DE ACCESO MULTIPLE POR DIVIS FRECUENCIA ORTOGONAL ferencia cruzada a casos relacionados Esta solicitud es una continuación de la solicitu rie 12/109,771 presentada el 25 de abril de 2008, STEMAS Y METODOS PARA COMPENSACI SVIACIÓN DOPPLER EN COMUNICACIÓN tualmente pendiente), que se incorpora en la prese erencia y para la cual esta solicitud reivindica priorida tecedentes de la Invención Los sistemas de Acceso Múltiple por División de Fr togonal (OFDMA, por sus siglas en inglés) (tales com describen por IEEE 802.16e, WiMAX, y L deradamente susceptibles a degradación de d dulación (MER) degrada la señal OFDMA no será rtar mucha información.

Un método comúnmente aceptado para ma sviación Doppler es reducir la complejidad de modul ñera que la degradación para MER no provocará err mplo caída de QAM64 (6 bits por símbolo) hasta QPS r símbolo). La desventaja con este método es que la ucida y el ancho de banda reducido no afecta scriptor móvil sino a otros suscriptores sin desviación que como suscriptores múltiples transmitirán en su yacentes y los sub-portadores de desviación erferirán con los sub-portadores no de desviación de gradación de la ortogonalidad de los sub-portadores or portador. De hecho esto se nombra ICI o Inte er-Portadora. Otro método (discutido en "Synchr chniques for OFDMA" por Morelli y colaborad oceedings of the IEEE, Vol. 95, No. 7, julio de 2007) la especificación, existe una necesidad en la técn temas y métodos mejorados para la compensa viación Doppler en comunicaciones OFDMA. ve Descripción de la Invención Las modalidades de la presente invención prop todos y sistemas para la compensación de desviación comunicaciones OFDMA y se entenderán al leer y es uíente especificación.

Se proporcionan sistemas y métodos para deter ocidad relativa de una estación suscriptora con respe ación base. En una modalidad, el método comprende nsaje de pregunta de una estación base a una criptora, el mensaje de pregunta requiere una frecu dulación actual usada por la estación suscriptora para transmisiones; recibir una respuesta para el me gunta, la respuesta incluye la frecuencia de modulació terminar un desplazamiento entre la frecuencia de m uientes figuras en las cuales: Figuras 1A, 1B, y 1C, ilustran un sistema de com ireccional 100 de una modalidad de la presente invenci Figura 2 es un diagrama de flujo que ilustra un m modalidad de la presente invención; Figura 3 es un diagrama de flujo que ilustra un m modalidad de la presente invención; Figura 4 es un diagrama de flujo que ilustra un m modalidad de la presente invención; y Figuras 5-7 son diagramas de flujo de mo ernativas de la presente invención que ilustran méto erminar la velocidad relativa de una estación suscri pecto a una estación base.

De acuerdo con la práctica común, las acterísticas descritas no se dibujan a escala pero s ra enfatizar características relevantes a la presente i s caracteres de referencia significan elementos simil iende que otras modalidades pueden utilizarse y viaciones lógicas, mecánicas y eléctricas pueden ha jarse del alcance de la presente invención. La cripción detallada no es, por lo tanto, para tomars tido limitante.

Esta descripción describe sistemas y métodos riación Adaptiva que pueden usarse para minimizar e recursos de variación usados para mitigación de d ppler.

Figuras 1A, 1B y 1C ilustran un sistema de com ireccional 100 de una modalidad de la presente inve tema 100 incluye una estación base 110 que unicación con una o más redes de flujo ascendent tema 100 también incluye una o más estaciones SU inalámbricamente acopladas a la estación base tema 100 utiliza un esquema de acceso múltiple co erido como acceso múltiple por división de f Evolución de Larga Duración) es otro ejemplo.

La estación base 110 incluye transmisores eptores (110-2), procesadores (110-3) y otras funció ueridas para modular y desmodular señales OFDM y c cronización y otras instrucciones de control para un taciones suscriptora 120 con objeto de facilitar la com DMA. La estación base 110 también incluye cionalidades e interfaces requeridas para conducir da una o más estaciones suscriptora 120 y las una o m flujo ascendente 112. Cada una de las una o más e scriptora 120 también incluye transmisores (120-1), r 0-2), procesadores (120-3) y otras funcionalidades r ra modular y desmodular señales OFDM y aju nsmisiones OFDM con base en las instrucci cronización recibidas de la estación base 110. dalidad, el sistema 100 implementa un proceso a erido como "variación" con ob eto de lograr la sincr en esta especificación, el proceso de variación in os identificar los errores de frecuencia portadora nsmisiones OFDM de flujo ascendente y en trucciones de ajuste de frecuencia a estaciones su o sea necesario para corregir los errores de fr tadora. En una modalidad, los errores de frecuencia p determinan por una estación base con base en los pat iación predefinidos transmitidos por las estaciones su ecibidos en la estación base.

En el enlace descendente (esto es, transmisiones cendente de la estación base 110 para la una aciones suscriptora 120) un portador proviene de u punto sencillo, la estación base 110. Las e criptora 120 se requieren y son capaces de bloqu cuencia portadora de enlace descendente a travé uisición comúnmente entendida y técnicas de emás, ya que WiMAX (y otros sistemas OFDMA) req cendente son, de hecho, las mismas. En el caso de o le de división de frecuencia (FDD, por sus siglas en suscriptores deben derivar la frecuencia de enlace as medio de una relación matemática conocida con la fr enlace descendente.

En un ambiente estático, donde las estaciones su no se mueven con relación a la estación base cuencia portadora de enlace ascendente para las e criptora 120 está precisamente bloqueada para la fr rtadora de desmodulación receptora de la estación ba es necesario el ajuste. En un ambiente móvil sin emb cuencias de enlace descendente y enlace ascen bian por la desviación Doppler de acuerdo a Af = f mplo, para el caso de transmisión de 6 GHz en 125 k 109Hz *(125*103m/(60 min *60 seg))) / 3 * 108 m/s = 69 Un receptor de enlace descendente en las e scri tora 120 puede seguir esta desviación Doppl endente será aproximadamente 6 veces la desvi cuencia portadora permitido.

Las especificaciones WiMAX para OFDMA requiere aciones suscríptora 120 no solamente usen el por lace descendente para derivar el portador de endente sino también para ajustar la frecuencia porta se en los mensajes de 'Respuesta de Variación' (RNG estación base 110 con cualquiera de los errores de fr rtadora medidos por la estación base 110. Sin embarg las estaciones suscríptora 120 está rápidamente cia o lejos de la estación base 110, la desviación D mbiará dinámicamente- una situación para la pecificación WiMAX no proporciona soluciones adecua Por ejemplo, se asume que una de las e scriptora 120 está viajando a una velocidad constan hículo que debe hacer una parada repentina. Si asum velocidad alta de frenado del vehículo puede desacele La Variación Adaptiva como se proporciona dalidades de la presente invención direcciona comp ppler en sistemas OFDMA sin crear tensión indebid ursos para la variación. El sistema y métodos de ptiva utilizan periodos de variación de frecuencia ptiva. Esto es, los periodos de variación de fr tadora usados por la estación base son adaptivos e stan dinámicamente con base en las condiciones actu pecto a una unidad de suscriptor, tal como la velocid dad de suscriptor o un error de frecuencia portadora m Figura 2 es un diagrama de flujo que ilustra un mé variación adaptiva de una modalidad de la presente i método 200 ilustra un método de periodo de variación go para corrección Doppler. Bajo el método 200, la ptiva incrementa la frecuencia del proceso de varia ra estaciones suscriptora que experimentan des ppler altos. nado en automóviles es generalmente mayor que la motor.

Por lo tanto, una indicación de que un periodo de s rápido puede ser necesario es si una estación su á yendo a un ritmo alto de velocidad. Una estación su se mueve es más probable para cambiar la acelera que no está. A menos que una estación suscript lerando, es innecesario mantener la variación viación Doppler. Por lo tanto, el método 200 inicia en determinación de una velocidad de la estación suscript Muchos sistemas OFDMA, tal como WiMAX, modar velocidades inferiores (tal como hasta 60 kr mplo) sin degradarse hasta el punto donde la comp ppler se requiere. Si un sistema puede compensarse bio a 60 kph sin ninguna necesidad para comp ppler, entonces no hay necesidad de realizar ninguna ra los propósitos Doppler debajo de tal nivel de umbra rmanece debajo del nivel de umbral, el método 200 sta 230 y continúa para realizar la variación de ac riodo de variación por omisión estándar (una vez e undos, por ejemplo) aún cuando un error de frecu e. El método instruirá la estación suscriptora para c errores de frecuencias como sea necesario como ceso de variación, pero permanecerá con el pe riación por omisión de ciclo largo.

Cuando la velocidad de una estación suscriptora in ra exceder el nivel de umbral (determinado en 215), la scriptora se define para estar "en movimiento" ostrado en 240), el método 200 cambia para realizar l variación en el periodo de variación en movimie taciones suscriptora móviles (mostradas en 250).

El periodo de variación en movimiento puede ser un diseño con base en el evento de aceleración del to es, el evento de aceleración con base en el diseño tura de esta especificación apreciará que los per iación en movimiento para otros eventos de acelera or caso especificados pueden calcularse fácilmente.

Alguien de experiencia ordinaria en la técnica aprec cualquier momento, una o más de las estaciones SU comunicación con una estación base puede tener vel e exceden el nivel de umbral mientras que otras e scriptora pueden tener velocidades debajo del nivel d esta manera, una estación base que realiza pro riación individuales utilizando diferentes periodos de ra cada una de las unidades suscriptora difer municación con la estación base se contempla como d anee de modalidades de la presente invención.

En una modalidad alternativa de variación strada en Figura 3, un método 300 considera des ndes históricas en el error de frecuencia portadora tación suscri tora ara determinar dinámicamente el scriptora. Si la estación base no mide ningún cuencia importante (determinado en 315) (un error e un límite predeterminado tal como error sub-portad r ejemplo) el método regresa hasta 310 y continua cedimientos de variación en el periodo de varia isión. Cuando la estación base mide un error impo cuencia (determinado en 315), la estación base proc 5 y reduce el periodo variación hasta un periodo d ortado menor que el periodo de variación por omi mplo, 2.5 segundos). El método procede hasta alización de la variación de acuerdo al periodo de ortado. Si la estación base continua para medir portante en frecuencia (determinado en 335), la esta gresará hasta 325 y reduce el periodo de variación ervalo de tiempo todavía más corto (por ejemplo, 1 estación base continuará para reducir el periodo de sta ue el eriodo de variación alcanza el eriodo de nejar exitosamente un evento de aceleración en el p n base en el diseño y debe ser el periodo de varia rto. Si el periodo de variación actual es menor que riodo de variación en el peor caso, el método pasa 5 y procede a bloquear 330.

Una vez que la estación base ya no mide más or de frecuencia importante, el método de estación ntiene el periodo de variación actual para un pe pervisión predefinida. Si no se miden los errores de f portantes durante tal tiempo (determinado en 340), resa hasta 310 y restaura el periodo de variación de riodo de variación por omisión. Al restaurar el p riación, el periodo de variación puede restaurarse di re nuevo al periodo de variación por omisión u opcio ede restablecerse de nuevo al periodo de variación po diversas etapas en incremento durante un periodo de En otra modalidad, el método de periodo de var cola de variación rápida y mantiene las e criptora en tal cola hasta que el error detectado está eles aceptables para las repeticiones de variación a vez que un número ajustado de repeticiones se dete or bajo aquellas estaciones suscriptora pueden colo vo en una cola de variación lenta.

Una de tal modalidad se ilustra por el método 400 El método inicia en 410 con determinación de una vel ación suscriptora.

Para cualquier estación suscriptora que tiene una bajo del nivel de umbral (determinado en 415), la scriptora se define como que es estacionaria (mos 0). Esto es, una estación suscriptora que tiene una bajo del nivel de umbral se considera estacionaria a e puede tener una velocidad de no cero. En una mod tación base mantiene el seguimiento de todas las e scri tora estacionarias en una cola de variación len cede hasta 450 para realizar la variación para cual estaciones suscriptora móviles como se describe con método 300. En casos donde la velocidad de una scriptora particular no puede determinarse por sea p a, una estación base puede omitir al método de ataq Figura 3 para tal estación suscriptora particular.

Existen diversas formas para realizar la tarea de d velocidad relativa de una estación suscriptora con r a estación base. Por ejemplo, en una modalidad (ilus diagrama de flujo en Figura 5), una estación s acena en una memoria consultable (una base de inf administración consultable (MIB, por sus siglas en in mplo) la frecuencia actual del portador, la estación S usa para modular las transmisiones. Si el acceso a la tá disponible para una estación base (por medio gunta MIB del suscriptor (bloque 510), por ejemplo) estación base uede obtener tal información blo u oluta del portador de enlace ascendente el suscriptor dulando, tendrá el ajuste de frecuencia portadora que a el portador de enlace ascendente con respecto al enlace descendente. Esta información puede propo nuevo a la estación base por la pregunta (ver bloq ) u otro medio. El ajuste de frecuencia portadora pued la estación base para calcular la velocidad del s oque 630). Generalmente, en los sistemas dobles de frecuencia (FDD) la frecuencia portadora de endente está con base en una relación matemática pr a frecuencia portadora de enlace descendente en v queo uno a uno para la frecuencia portadora d cendente. En este caso, la información del aj cuencia portadora puede proporcionarse similarmente a estación base por la pregunta u otro medio y usar ación base para calcular la velocidad del suscriptor.

En otra modalidad (ver Figura 7), una estaci de mantener el seguimiento de su posición c pletamente en un sistema de posicionamiento por s o un receptor del Sistema de Posicionamiento Glob ando esta información de posición está disponible ación base, la estación base puede calcular la veloci ación suscriptora al anotar los desviaciones en la po estación suscriptora con el paso del tiempo.

Diversos medios están disponibles para implem temas y métodos de la invención actual como se di ta especificación. Estos medios incluyen, pero no se l temas de computadora digital, procesadores de señ croprocesadores, computadoras para propósito ntroladores programables y configuraciones de gramable en el campo. Por ejemplo, los método uras 2, 3 y 4 pueden cada uno programarse como a identes en la estación base 110 del sistema 100. Po as modalidades de la resente invención son instrucc os óptico, memoria de solo lectura flash (ROM, por s inglés), ROM no volátil, ROM programable (PROM, las en inglés), ROM borrable-programable (E-PROM, las en inglés), memoria de acceso aleatorio (RAM, las en inglés), o cualquier otra forma de dispositivo almacenamiento de memoria permanente, semi-perm poral. Las instrucciones del programa incluyen, pe itan a instrucciones ejecutables en computadora ej r los procesadores del sistema de computadora y len scripción de hardware tal como Lenguaje de Descri rdware (VHDL, por sus siglas en inglés) del Circuito l Velocidad Muy Alta (VHSIC, por sus siglas en inglés).

Aunque las modalidades específicas se han ilu scrito en la presente, se apreciará por aquellos de ex iñaría en la técnica que cualquier configuración, lcula para lograr el mismo propósito, puede sustituirs dalidad específica mostrada. Esta solicitud se prete

Claims (1)

1. REIVINDICACIONES 1. Un sistema para comunicación de acceso múl isión de frecuencia ortogonal, el sistema comprende: una estación base para la comunicación con una unidades suscriptora usando acceso múltiple por di cuencia ortogonal; en donde la estación base realiza un proceso de la pluralidad de unidades suscriptora en una periodi se en periodos de variación de frecuencia de aptativa; en donde la estación base realiza medici nsmisiones recibidas de la pluralidad de e scriptora, las mediciones indicativas de errores de f desviación Doppler; y en donde los periodos de variación de frecu rtador adaptativa se ajustan con base en las medicion en donde cuando el procesador de datos determin mera estación suscriptora tiene una velocidad que e el de umbral, el procesador realiza el proceso de a la primera estación suscriptora de acuerdo con un variación en movimiento, el periodo de varia vimiento que es más corto que el periodo de varia isión. 3. Una estación base para un sistema de comunic eso múltiple por división de frecuencia ortogonal (OF ación base comprende: un transmisor de enlace descendente para t ales de enlace descendente a una o más e criptora; un receptor de enlace ascendente para recibir una a de multiplexado de división de frecuencia ortogonal e comprende señales de enlace ascendente de un aciones suscriptora; y mera estación suscri ptora tiene una velocid ad que e el de umbral , el procesador realiza un proceso de vari uerdo con u n periodo de variación en movimiento , el p riación en movimiento que es más corto q ue el pe riación por omisión . 4. La estación base de conformidad con la reivind i donde el periodo de variación en movi miento se ba riodo de variación de evento de aceleración en el pe sos. 5. La estación base de conformidad con la reivi nd i donde el periodo de variación en movimiento es men riodo de variación por omisión y mayor que un pe riación de aceleración en el peor de los casos. 6. La estación base de conformidad con ia reivindi donde el procesador determi na un error de frecu rtador de y señal OFDM recibida en el receptor de l ación suscriptora durante el proceso de variación . criptora; y en donde el procesador de datos calcula el pe iación en movimiento basado en desviaciones histó or de frecuencia de portador. 9. Un método para compensación de desviación D unicaciones OFDMA, el método comprende: determinar cuando una estación suscriptora ti locidad que excede un valor de umbral; cuando la estación suscriptora tiene una velocida cede el nivel de umbral, realizando un proceso de var uerdo con un periodo de variación por omisión; y cuando la estación suscriptora tiene una veloci cede el nivel de umbral, realizando el proceso de var uerdo con un periodo de variación en movimiento. 10. El método de conformidad con la reivindicaci nde realizar el proceso que varía de acuerdo con un p riación en movimiento que comprende realizar el pr 12. El método de conformidad con la reivindic emás comprende: determinar dinámicamente el periodo de vari vimiento basado en desviaciones históricas en cuencia de portador. 13. El método de conformidad con la reivindic emás comprende: reducir el periodo de variación en movimiento c tación base mide un error de frecuencia que excede determinado. 14. El método de conformidad con la reivindicaci nde realizar el proceso de variación de acuerdo con u variación en movimiento comprende realizar el pr riación más frecuentemente que el periodo de vari isión. 15. El método de conformidad con la reivindicaci de el periodo de variación en movimiento se DM de flujo ascendente recibida de una estación suscr nor que un límite predeterminado; y realizar el proceso de variación de acuerdo con un riodo de variación cuando el error de frecuencia en DM de flujo ascendente recibida de la estación suscr menor que el límite predeterminado; en donde el segundo periodo de variación es más primer periodo de variación. 17. El método de conformidad con la reivindicaci nde además comprende: reducir el segundo periodo de variación cuando el cuencia en la señal OFDM de flujo ascendente la estación suscriptora no es menor que determinado. 18. El método de conformidad con la reivindicaci de el segundo periodo de variación se basa en un eleración del peor de los casos de base de diseño. eño. 21. El método de conformidad con la reivindicaci nde además comprende: continuar realizando el proceso de variación de ac segundo periodo de variación para una duración de u vigilancia predeterminado. 22. El método de conformidad con la reivindic emas comprende: reajustar el segundo periodo de variación al p riación por omisión después de que el periodo de edefinido transcurre. 23. Un método para determinar la velocidad reí ati tación suscriptora con respecto a una estación base, donde comprende: enviar un mensaje de pregunta de una estación b tación suscriptora, el mensaje de pregunta requ cuencia de modulación actual usada por la estación s 24. El método de conformidad con la reivindicació nde la frecuencia de modulación actual se almacén tación suscriptora en una memoria consultable. 25. El método de conformidad con la reivindicaci nde la frecuencia de modulación actual se almacén tación suscriptora en una base de informa ministración. 26. Un método para determinar la velocidad relativ tación suscriptora con respecto a una estación base, donde comprende: enviar un mensaje de pregunta de una estación ba tación suscriptora, el mensaje de pregunta requiere un ajuste de frecuencia de portador aplicado por la scriptora para un portador de enlace ascendente con r portador de enlace descendente; recibir una respuesta para el mensaje de pre puesta que incluye el valor del ajuste de frecu r la estación suscriptora en una base de inform ministración. 29. Un método para determinar la velocidad relativ tación suscriptora con respecto a una estación base, donde comprende: determinar un error de frecuencia de una señal jo ascendente recibida de la estación suscriptora; transmitir una instrucción de ajuste de frecuenci tación suscriptora con base en el error de frecuencia; mantener una suma corrida de ajustes de f nsmitidos para la estación suscriptora; determinar un desplazamiento entre una frecu rtador actual y un valor de frecuencia de portador obj se en la suma corrida; y calcular una velocidad de la estación suscriptora el desplazamiento.