MX2014000810A - Coordinación de medición para mediciones de acceso al espectro dinámicas en un sistema dúplex por división de tiempo. - Google Patents

Abstract

La invención descrita en esta solicitud describe métodos para coordinar periodos de medición de espectros en puntos de acceso o estaciones base en un sistema dúplex por división de tiempo (TDD) en donde la supertrama se divide en porciones de enlace ascendente y enlace descendente, para su uso en sistemas de radio cognitiva.

Description

COORDINACIÓN DE MEDICIÓN PARA MEDICIONES DE ACCESO AL ESPECTRO DINÁMICAS EN UN SISTEMA DÚPLEX POR DIVISIÓN DE TIEMPO CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente invención es concerniente con el campo de sistemas de radio cognoscitivos y más específicamente describen métodos para coordinar períodos de medición de su espectro en puntos de acceso (AP) o estaciones base (BS) en un sistema dúplex por división de tiempo (TDD) en donde el período de cuadro es dividido en porciones de enlace ascendente y porciones de enlace descendente.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN La tecnología de radio cognoscitiva moderna permite la detección del espectro dinámica, manejo de espectro, movilidad y compartimiento de espectro, para mencionar unos pocos. Los radios cognoscitivos clásicos cambian de canales de frecuencia cuando el nivel de interferencia u otros parámetros asociados con la operación pueden ser movidos a otra frecuencia. Las tecnologías de procesamiento de señales y de múltiples antenas recientes, sin embargo, permiten la operación cognoscitiva expandida en donde los algoritmos de receptor y formas de ondas de transmisión son ajustados dinámicamente para un medio ambiente operacional.

El espectro es un recurso limitado. Se requiere una 'gran cantidad de espectro para proporcionar servicios que están asociados con comunicaciones personales inalámbricas modernas. Ejemplos representativos son teléfonos inteligentes, Internet inalámbrico a computadoras portátiles y otros de tales dispositivos. Estos servicios consumen una gran cantidad de recursos espectrales provocando tanto cuestiones financieras como política de espectro.

Comúnmente, estos servicios son provistos utilizando el espectro con licencia. La carga financiera de la licencia es de billones de dólares, aun para cantidad de espectro relativamente pequeña cuando se compara con el espectro sin licencia disponible libremente. La licencia, sin embargo, es requerida para asegurarse que las tecnologías de radio de 1 a 4 G actuales tengan el acceso coordinado que requieren para proporcionar una calidad de servicio que es apropiada para la aplicación del usuario final.

Actualmente, en Estados Unidos de América hay varios cientos MHz de espectro sin licencia que pueden ser usados para proporcionar servicios inalámbricos a los consumidores; sin embargo, las tecnologías de radio tradicionales comúnmente sufren de interferencia del acceso no coordinado de otros usuarios sin licencia. Se requiere una nueva tecnología de radio que pueda proporcionar el servicio en tanto que es altamente resistente a la interferencia y también mientras que crea tan poca interferencia como sea posible a otros usuarios en la banda sin licencia.

Una red de radio cognoscitiva del estado del arte puede usar múltiples canales o bandas de frecuencia automáticamente. Esta habilidad para crear una red sin configuración del operador detallada permite el uso de eficiente de espectro, costo y tiempo y también un despliegue de red eficiente.

Sin embargo, las capacidades de auto organización y cognoscitivas, requieren que los puntos de acceso (AP) a estaciones base (BS) sean aptas de medir los mismos u otros puntos de acceso o estaciones base de red. En un sistema de TDD, se requiere una coordinación de los tiempos de escucha entre los transmisores co-localizados . Por ejemplo, los AP que están más cerca que alguna distancia predeterminada necesitan ser restringidos de transmitir durante periodos de medición en un canal medido para evitar limitaciones de intervalo dinámico de extremo frontal del receptor. La sobrecarga de extremo frontal puede suceder si un dispositivo esta transmitiendo en una frecuencia que esta cercana a una frecuencia que el otro dispositivo esta usando para recibir señales débiles.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN La presente invención describe métodos para coordinar periodos de medición de espectro en puntos de acceso o estaciones base en un sistema dúplex por división de tiempo (TDD) en donde el súper cuadro es dividido en porciones de enlace ascendente y enlace descendente para uso en sistemas de radio cognoscitivos.

Para un entendimiento más pleno de la naturaleza y objeto de la invención, se debe hacer referencia a la siguiente descripción detallada tomada en relación con las figuras adjuntas.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS Para un entendimiento más pleno de la naturaleza y objeto de la invención, se debe hacer referencia a las adjuntas, en las cuales: La figura 1 es un diagrama que muestra dos canales en conflicto .

La figura 2 es un diagrama que muestra dos canales coordinados .

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN Para seleccionar una banda y canal de frecuencia los AP y BS de la modalidad preferida tienen que calcular la métrica de desempeño para las bandas y canales disponibles. Estas métricas de desempeño son usadas por propósitos de selección de canal de RF. Para calcular las métricas de desempeño las BS y AP necesitan explorar canales disponibles en cuanto a afinidad y detectar señales de otros dispositivos intra sistemas y dispositivos de otros sistemas.

La disponibilidad de canal es determinada en base a mediciones de la potencia del canal en un período de medición predefinido. En base a las mediciones de RSSI una media y varianza de la RSSI (indicación de intensidad de señal recibida, dB) son ambos calculadas. Para cada muestra, se usa el nivel de RSSI máximo como valor de muestra.

Para comparar la capacidad disponible en diferentes canales la BS calcula estadísticas en base al análisis de piso de ruido. El piso de ruido es calculado como N de piso = + N * oRssi en donde ]_ es la media de mediciones y oRSsi es la varianza de mediciones.

El coeficiente N es comúnmente 3 pero puede ser escogido para ajustar la distancia de población mínima de la media mean ]xRSsi.

Probabilidad Coeficiente N 50% V2 75% 2 89% 3 94% 4 96% 5 97% 6 Por ejemplo, un valor predeterminado de 3 asegura que el 89% de las muestras de medición de RSSI están por debajo de tres desviaciones estándar de la media.

El sistema de la modalidad preferida detecta sus propios faros de sistema así que tienen información en cuanto asi hay otras AP o BS de los mismos sistemas en la banda. El umbral de detección para la modalidad preferida debe ser de -60 dBm para la misma energía de co-canal del sistema.

La medición de otra modalidad preferida de AP y BS requieren mediciones durante el período de TX de un súper cuadro de TDD, esto es, el dispositivo de red tiene que medir otra AP y BS al encender el receptor y apagar el transmisor durante su porción de transmisión del cuadro de TDD. Esta operación requiere coordinación cuando hay múltiples canales a los que se les da servicio por un solo dispositivo o un número de dispositivos que están co-ubicados. La figura 1 muestra la porción de RX de un AP en el canal 1 que trata de medir mientras que un dispositivo co-ubicado en el canal 2 esta transmitiendo. Esta situación puede conducir a sobrecarga de extremo frontal de RF debido a intervalo dinámico limitado.

La figura 2 muestra un caso en donde dispositivos coubicados coordinan tiempos de escucha evitando así situaciones de sobrecarga de extremo frontal de RF.

En una red de radio de multibanda, las bandas son separadas por sistemas de cientos de MHZ o aun múltiples GHz. Por ejemplo, una banda mas baja que opera a 900 MHz puede estar operando independientemente con una banda superior de 5.7 GHz en el mismo dispositivo debido a la gran separación de frecuencias. Las señales de RF en esta banda pueden ser aisladas utilizando diseño de diplexor simple, asi, no hay necesidad de coordinación de bandas de frecuencia. Por esta razón, la coordinación es solamente requerida cuando una delta de frecuencia entre canales servidos por los dispositivos co-ubicados es menor que algún umbral predeterminado .

Un dispositivo que necesita medir el espectro necesita tener información y viendo otros dispositivos que están co-ubicados (en una detección de propagación de RF) . La información de dispositivos co-ubicados es almacenada en una tabla de dispositivos co-ubicados (tabla de CLD) . Esta tabla contiene puntos de acceso de servicio (MAC, dirección de IP, puerto) de dispositivos que necesitan ser coordinados cuando el dispositivo desea medir durante un periodo que es normalmente su porción de TX de TDD.

La tabla de CLD puede ser provista manualmente por un operador o puede ser creada automáticamente. El método de provisionamiento manual consiste de un medio para llenar la información de tabla con respecto a puntos de accesos de servicio de los dispositivos co-ubicados. Este método trabaja para sistemas que tienen muchos dispositivos co-ubicados en tanto que la configuración o ubicación esta cambiando. Por ejemplo, un sistema móvil de tres sectores en donde cada sector esta consciente de la existencia de los otros dos sectores y puede usar la' configuración estática para los dos otros sectores que están anexados permanentemente a una estructura o vehículo común.

La tabla de CLD puede también ser creada automáticamente al explorar faros de elementos de infraestructura (AP, BS) y luego llenar la información de los dispositivos detectados en la tabla. La exploración que hace para todos los canales que están en una banda y dentro de una delta de frecuencia predefinida. El umbral de detección para la modalidad preferida debe ser de -60 dBm para la misma energía de co-canal del sistema. Si el nivel de faro promedio es mas fuerte que este, entonces la información acerca del dispositivo es llenada a la tabla de CLD.

Un dispositivo que necesita medir señales de otros elementos de infraestructura (AP, BS) envía una petición por escuchar el mensaje de tiempo (RFL) a todos los dispositivos que están en la lista de dispositivos co-ubicados. Una petición contiene el numero de súper cuadro, el tiempo de inicio de escucha en el sitio del cuadro y el tiempo de final de escucha en el súper cuadro. El tiempo de cuadro es relativo a la sincronización común, esto es, comúnmente un pulso de GPS de 1 segundo siguiente.

Los dispositivos que reciben una petición por escuchar (RFL) en el mensaje revisan su tabla de CLD y transmiten peticiones adicionales a otros dispositivos que necesitan coordinación pero que no fueron incluidos en el mensaje de RFL original. Después de obtener una indicación de mensaje de periodo de escucha (IFL) de dispositivos en la lista de RFL original, el dispositivo puede programar un tiempo de escucha en el tiempo definido en la petición original. En la situación en donde una respuesta no es recibida de algunos dispositivos en la lista, el dispositivo solicitante puede usar el tiempo de escucha en tanto tiene riesgo de sobrecarga de extremo frontal o puede retransmitir el mensaje de RFL. Si un dispositivo devuelve una indicación que ningún tiempo de escucha especificado entonces el dispositivo solicitante tiene que reiniciar el proceso.

Los mensajes de petición e indicación entre elementos de infraestructura pueden ser comunicados utilizando conexión cableada o inalámbrica. El último método debe ser usado sino existe una conexión de backhaul. Para reducir los gastos de mensaje de indicación (IF) deben ser enviados en los últimos segmentos del tiempo de enlace descendente disponibles .

Puesto que ciertos cambios se pueden hacer en el sistema y método descrito para medición de coordinación para mediciones de acceso de espectro dinámico en un sistema de radio cognoscitivo dúplex por medición de tiempo sin desviarse del alcance de la invención involucrada en la presente, se pretende que toda la materia contenida en la descripción de la misma o mostrada en las figuras adjuntas sea interpretada como ilustrativa y no en un sentido limitante.

Claims (3)

REIVINDICACIONES

1. Un método para coordinar un período de medición de espectro mediante puntos de acceso o estaciones base para uso en un sistema de radio cognoscitivo dúplex por medición de tiempo, en donde el súper cuadro de protocolo de control de acceso a medios es dividido en porciones de enlace ascendente y enlace descendente, caracterizado porque comprende: primero cada uno de los puntos de acceso o estaciones base que construyen y almacenan una tabla de dispositivos co-localizados que contienen información de acceso a servicio de otros puntos de acceso o estaciones base dentro de un área de intensidad de propagación de RF predeterminada y dentro de una delta de frecuencia predefinida en una banda de frecuencia; luego, uno de los puntos de acceso o estaciones base que coordinan un período de medición de espectro al enviar una primera petición por un mensaje de escucha que indica un periodo de escucha identificado por un número de súper cuadros y tiempo de inicio de escucha y tiempo de final de escucha durante un periodo de tiempo de transmisión a cada uno de los puntos de acceso o estaciones base en la coordinación de punto de acceso o estación base de la tabla de dispositivos co-localizados; luego, cada uno de los puntos de acceso o estaciones base que recibió la primera petición por mensaje de escucha verifica la tabla de dispositivos co-ubicados de la estación base o punto de acceso y permite una segunda petición por un mensaje de escucha que indica dicho periodo de escucha a cualquier otro punto de acceso o estación base dentro de un área de intensidad de propagación de RF predeterminada y dentro de una delta de frecuencia predefinida dentro de una banda de frecuencia que no fue enviada en la primera petición por el mensaje de escucha; luego, cada uno de los puntos de acceso o estaciones base que recibió la primera o segunda petición por el mensaje de escucha envia una indicación del mensaje de sonido de escucha que indica el periodo de escucha y cerrar la transmisión descendente durante el periodo de escucha indicado; en donde, después de recibir la indicación del mensaje de periodo de escucha que indica el periodo de escucha de los puntos de acceso y estaciones base dentro de un área de intensidad de RF predeterminada y dentro de una delta de frecuencia predefinida dentro de una banda de frecuencia, la coordinación de punto de acceso o estación base o cualquier otro punto de acceso o estaciones base que están también midiendo el espectro, que cierran la transmisión descendente y comienzan a recibir y medir el espectro durante el periodo de escucha indicado y en donde, al no recibir la indicación del mensaje de periodo de escucha que indican el periodo de escucha de los puntos de acceso y estaciones base dentro de un área de intensidad de propagación de RF predeterminada y dentro de una delta de frecuencia predefinida dentro de una banda de frecuencia, la coordinación del punto de acceso o estación base que reenvía la primera petición por el mensaje de escucha indica un nuevo periodo de escucha indicado por un número de súper cuadros y tiempo de inicia de escucha y tiempo de final de escucha durante un periodo de tiempo de transmisión a cada uno de los puntos de acceso o estaciones base en la tabla del dispositivo de co-ubicados de la estación base o punto de acceso coordinados.

2. El método para coordinar periodos de medición del espectro de la reivindicación 1, en donde la construcción de la tabla de dispositivos co-colocados se lleva a cabo manualmente por el operador.

3. El método para coordinar periodos de medición del espectro de la reivindicación 1, en donde la construcción de la tabla del dispositivo co-ubicado se lleva a cabo automáticamente por los puntos de acceso y estaciones base al explorar faros que contiene la información de acceso al servicio transmitidos de los puntos de acceso y estaciones base y llenar la información de acceso al servicio a las tablas de dispositivos co-ubicados.