MXPA04012790A

MXPA04012790A - Sistema para cubrir eficazmente una celula sectorizada utilizando un haz formador y barrido.

Info

Publication number: MXPA04012790A
Application number: MXPA04012790A
Authority: MX
Inventors: Steven Jeffrey Goldberg
Original assignee: Interdigital Tech Corp
Priority date: 2002-06-28
Filing date: 2003-06-20
Publication date: 2005-02-24
Also published as: US7596387B2; JP4436247B2; WO2004004148A1; KR20050013617A; KR100915644B1; US20050026562A1; CA2490807A1; DE60312862T2; NO20050121L; ATE358361T1; US6785559B1; DE60312862D1; EP1518331A1; JP2005531980A; ES2285184T3; JP2008054350A; KR20050094901A; EP1518331A4; EP1518331B1; AU2003253668A1

Abstract

Se proporciona un sistema de comunicacion que transmite y recibe comunicaciones (figura 3) dentro de una celula sectorizada entre por lo menos una estacion primaria (PS) y por lo menos una estacion secundaria. El sistema de comunicacion incluye una unidad para generar y conformar un haz (B); una antena para transmitir y recibir senales del haz (B); y una unidad para dirigir el haz. El haz conformado se dirige a una pluralidad de direcciones determinadas; ya sea de manera no continua o separada.

Description

- - SISTEMA PARA CUBRIR EFICAZMENTE UNA CÉLULA SECTORIZADA UTILIZANDO UN HAZ FORMADOR Y BARRIDO ANTECEDENTES La sectorización es una técnica bien conocida para proporcionar un área de cobertura distinta a partir de sitios de células individuales y se puede obtener con tecnología de "antena inteligente", la cual es bien conocida en el arte. Los métodos de antena inteligente ¦ cambian dinámicamente el patrón de radiación de una antena para formar un "haz" el cual se enfoca la cobertura topográfica- de la antena. . El haz que se forma es un mejoramiento en la sectorización en la medida en que se pueden ajustar los sectores en dirección y anchura. Ambas técnicas se utilizan para: 1) reducir la interferencia entre células y el equipo de usuario (UE) desplegado dentro de las células; 2) incrementar el alcance entre un receptor y un transmisor; y 3) ubicar' un UE . Estas técnicas habitualmente se aplican a los canales dedicados de los UE una vez que se conoce su ubicación general . Antes de conocer la ubicación de un UE, los canales comunes difunden información que puedan recibir todos los UE. Aunque esta información se puede enviar en - - sectores estáticos, no se envía en haces variables. Existen ineficiencias inherentes en este enfoque en que se requieren etapas adicionales para determinar el haz apropiado para uso para los intercambios de datos dedicados . Adicionalmente, los haces deben ser generalmente suficientemente grandes para proporcionar un área de cobertura amplia lo que a su vez significa que su potencia con la distancia desde el transmisor es menor. En tales casos, se deben utilizar potencias más elevadas, tener tiempos de símbolo más . prolongados o esquemas de codificación más robustos para cubrir el mismo alcance. La cobertur de canal común utilizando el esquema de la técnica anterior se muestra en la figura 1, como cuatro haces amplios que se superponen. Esto proporciona una cobertura omnidireccional , aunque proporciona cierto grado de reutilización al sitio de la célula. También proporciona un grado burdo de directividad para los UE (UE1, UE2) que detectan una de las transmisiones, al tener cada sector que transmitir un identificador único. Con referencia a la figura 2 se muestran haces dedicados de enlace descendente entre la estación primaria (P) y varios UE (UE3, UE4) . Suponiendo la misma potencia desde la estación primaria (P) para las figuras 1 y 2 y que todos los demás atributos son iguales, los UE (UE3 y UE4) - - que se muestran- en la figura 2 se pueden alejar adicionalmente de la estación P primaria en comparación con los UE (UE1, UE2) que se muestran en la figura 1. De manera alternativa, las áreas de cobertura' se pueden elaborar aproximadamente iguales al disminuir la ' tasa de símbolo o al incrementar la codificación de corrección de error. Cualquiera de estos enfogues disminuye la tasa de suministro de datos. Esto también se aplica a los patrones de haz de enlace ascendente de receptor de la estación P primaria; y los mismos comentarios acerca de la- cobertura y opciones se aplican para datos de los UE a la estación primaria P . En la técnica anterior, - él -alcance de una estación P primaria o un UE generalmente se incrementa por combinaciones de mayor potencia, tasas de símbolos menores, codificación de corrección de error y diversidad en tiempo, frecuencia o espacio. No obstante, estos métodos generan resultados que no son suficientes para una, operación optimizada. Adicionalmente, existe una falta de coincidencia entre los canales de comunicaciones tanto común como dedicado en las maneras en que se alinea la cobertura. Existe la necesidad dé una cobertura eficiente de una célula sectorizada sin los inconvenientes asociados con los esquemas de la técnica anterior.

- - DESCRIPCIÓN BREVE DE LA INVENCIÓN Se proporciona un sistema de comunicación para transmitir y recibir comunicaciones entre por lo menos una estación primaria y por lo menos una estación secundaria en una célula sectorizada utilizando por lo menos un haz que comprende una antena. El sistema incluye un dispositivo para generar y conformar el haz; y un dispositivo para barrer el haz conformado. El dispositivo de barrido dirige selectivamente el haz conformado a una pluralidad de direcciones .

DESCRIPCIÓN BREVE DE LOS DIBUJOS La figura 1 es un esquema de cobertura de canal común de la técnica anterior entre una estación primaria y varios UE con cuatro haces amplios superpuestos. La figura 2 es un esquema de la técnica anterior de los haces dedicados . de enlace descendente entre una estación primaria y varios UE utilizando haces dedicados. La figura 3 es un haz de canal común giratorio que surge de una estación primaria. La figura 4 es una configuración de haz para una distribución no uniforme conocida de los UE. La figura 5 es una configuración de haz que tiene una anchura de haz ajustada para el tipo de tráfico. DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LAS MODALIDADES PREFERIDAS La presente invención se describirá con referencia a las figuras de dibujos en los números similares representan elementos ¦ similares a través de la misma. Las declaraciones precedentes acerca de la formación de haz son aplicables tanto para la transmisión de la señal como para su recepción. Por ejemplo, los haces de transmisión más estrechos provocan menos interferencia con aquellos dispositivos fuera del haz. Inversamente, un haz de recepción más estrecho disminuye la interferencia de señales fuera del haz. La descripción siguiente de la invención es aplicable tanto a la recepción como la transmisión de señales. El contexto de una parte particular de la descripción algunas veces se referirá de manera explícita a la recepción o transmisión cuando este no sea el caso. Los canales comunes se utilizan, como su nombre lo indica, por todos los dispositivos. El sistema y método de la presente invención formatea estos canales comunes de manera tal que proporciona información útil al sistema y al UE para finalmente establecer los canales dedicados. Con referencia a la figura 3, los contornos sombreados representan posibles posiciones i-Pn para un haz B de canal común que surge de una estación primaria (PS) . En un período de tiempo particular, el haz B sale únicamente en una de las posiciones ??, como se ilustra por el contorno continuo. La flecha muestra el secuenciado de tiempo del haz B. En esta ilustración, el haz B se mueve secuencialmente desde una posición Px, en el sentido de las manecillas del reloj a otra P2-Pn aunque no es necesaria la rotación en el sentido de las manecillas del reloj . El sistema proporciona la identificación del haz B en cada una de las posiciones ??-??. Una primera modalidad para identificar el haz B es enviar un identificador único mientras que el haz B está en cada posición Pi-Pn. Por ejemplo, en. una. primera posición, Pi es un primer identificador Ix que se transmitirá, en una segunda posición P2, un segundo identificador I2 se generará y asi sucesivamente para cada una de las posiciones Px-Pn. Si el haz B es barrido continuamente, se puede generar un identificador diferente Ii-In para cada grado (o número preestablecido de grados) de rotación. Una segunda modalidad para identificar la posición ??-?? del haz B es utilizar una marca de tiempo como un tipo de identificador el cual regresa el UE al PS. De regreso ya sea a la marca de tiempo (o al identificador) al PS informa al PS cual haz B fue detectado por el UE. Para dicho período de tiempo, el . PS ahora conoce la - - posición ??-?? del haz B que es capaz de comunicarse con el UE. No obstante, debe hacerse notar que, debido a posibles reflexiones, esto no es necesariamente la dirección de UE desde el PS . Una tercera modalidad para identificar la posición Pi-Pn del haz B es utilizar sincronización en tiempo. El haz B se coloca y correlaciona con una marca de tiempo conocida. Una manera de obtener esto sería que tanto los UE como los PS tengan acceso a la misma referencia de tiempo, tal como un sistema de determinación de posición global (GPS) , el tiempo en Internet del National Institute of Standards and Technology o difusiones de tiempo en radio (WWV) o relojes locales con sincronización adecuada mantenida. Una cuarta modalidad para identificar la posición Pi-Pn del haz B es para los UE y el PS es sincronizar las marcas de témporazación que provienen de transmisiones de infraestructura. Los UE pueden detectar transmisiones de haz que identifican al PS, pero no necesariamente el haz B individual de las posiciones Pi-Pn- Mediante el UE que reporta de regreso al PS el factor de tiempo cuando se detecta con el haz B, el PS puede determinar cuál haz B hace referencia al UE. El beneficio de esta modalidad es que la transmisión de canal común no necesita estar cargada con datos adicionales para identificar la posición Pi-Pn del haz B. Una quinta modalidad para identificar la posición del haz B es incorporar un receptor GPS dentro del UE. El UE puede determinar después su ubicación geográfica por latitud y longitud y presentar esta información al PS. El PS después puede utilizar esta información para generar con precisión la dirección del haz B, la anchura del haz y la potencia. Otra ventaja de esta modalidad es la ubicación precisa que se obtiene del UE, lo cual permitirá a los usuarios ubicar el UE si surge la necesidad. Con referencia a la figura 4, el patrón de ubicación se puede adecuar según se desee por el administrador de sistema. De esta manera, el PS puede colocar el haz B en un patrón consistente con la densidad esperada de los UE en un área particular. Por ejemplo, un haz ancho i, W2, W3 puede ser difundido en las posiciones Pi, P2, P3, respectivamente con algunas UE, y haces más estrechos N4, N5 y M6 difundidos en posiciones P4, P5 y P6, respectivamente, con muchos UE. Esto facilita la creación de" haces B dedicados más estrechos en las áreas más densas, y también incrementa la capacidad del uso de enlace ascendente y enlace descendente de los canales comunes para establecer comunicaciones iniciales. La manipulación de anchura del . haz preferiblemente se realiza en tiempo real: No obstante, las condiciones de comunicación y la naturaleza de la aplicación determinan lo adecuado del número de posiciones de haz Pi-Pn y sus patrones de anchura de haz asociadas. Los patrones de haz formados deben ser suficientemente anchos de manera que el número de los ITE que entran y que abandonan el haz se- pueda manejar sin transferencia excesiva a otros haces. Un dispositivo estático puede ser atendido por un haz estrecho . Los vehículos en movimiento por desplazamiento, por ejemplo, no pueden ser atendidos eficazmente . por un haz estrecho perpendicular al flujo de tráfico, sino que pueden ser atendidos por un haz estrecho paralelo a la dirección de desplazamiento. Un haz perpendicular estrecho únicamente puede ser adecuado para servicios de mensajes cortos, no para servicios de voz, tales como las llamadas telefónicas. Otra ventaja de utilizar anchuras de haz diferentes es la naturaleza del movimiento de los UE dentro de una región. Con referencia a la figura 5, se muestra una construcción BL (que representa un área que tiene de manera principal dispositivos UE de velocidad peatonal que se mueven más lento),, y se muestra una carretera H (que representa un área qué tiene principalmente dispositivos UEf que se mueven más rápido) . Los dispositivos UES de velocidad más lenta pueden ser atendidos por . haces estrechos 1- 3 de manera que probablemente se atraviesen durante el período de tiempo de comunicación. De manera alternativa, los dispositivos que se mueven más rápido UEf requieren haces más anchos W1-W3 para soportar una comunicación. La conformación de la anchura del haz también disminuye la frecuencia de transferencia de los UE desde un haz B a otro. La transferencia requiere el uso de más recursos del sistema que una comunicación típica dado que se mantienen dos enlaces de comunicación independientes mientras se produce la transferencia. La transferencia de haces también debe evitarse debido a que las comunicaciones de voz son menos susceptibles a tolerar el período de latencia con frecuencia asociado con la transferencia. Los servicios de datos son dependientes tanto del tamaño de paquete como de volumen. Aunque se pueden transmitir algunos paquetes pequeños sin problemas, un paquete grande requiere una cantidad significativa de transferencias que puede utilizar un ancho de banda excesivo. Esto puede presentarse cuando los enlaces se intenta que se reestablezcan después de una transferencia. El ancho de banda también se puede utilizar cuando se envían transmisiones múltiples de los mismos datos en un intento de realizar una transferencia confiable. La comunicación de canal común de enlace descendente con frecuencia será seguido por transmisiones de enlace ascendente. Al conocer la patrón de transmisión del PS, el UE puede determinar el tiempo apropiado para su transmisión de enlace ascendente. Para realizar la temporización . ecesaria, se utiliza una relación de tiempo fija conocida o de difusión en el caso de una relación fija, en UE utiliza un reloj de temporización común. El UE espera hasta que un tiempo predeterminado en el cual PS ha formado un haz sobre el sector de UE antes de la transmisión. En el caso de una difusión, el PS informa al UE el momento en que envía su señal de enlace ascendente. El haz de enlace ascendente y de enlace descendente que se forma puede o no superponerse. Con frecuencia una venta a es evitar una superposición, de manera que un dispositivo que responda a una transmisión pueda responder en menos tiempo que el que se requiere para esperar que se produzca un ciclo de temporización. de formación de haz de antena completa por el mismo período de tiempo. Debe hacerse notar que el CMDA y otros protocolos de F utilizan alguna forma de, división de tiempo. Cuando se responde a estos tipos de infraestructuras temporales, tanto la sectorizacion de. haz como los intervalos de tiempo del protocolo pueden ser de importancia. Otros protocolos de RF que no dependen del tiempo tales como Alona ranurado pueden únicamente involucrar el sectorizado. La modalidad que se describe en lo anterior se dirige al "barrido" del haz B alrededor de un PS en una manera secuencial . - En "muchos casos, esto típicamente será la manera más conveniente para implementar la invención. No obstante, existen maneras alternativas para suponer las diversas posiciones. Por ejemplo, puede ser deseable tener más instancias de coberturas en ciertas áreas . Esto se puede realizar generando el haz en una secuencia de posiciones temporizadas o sincronizadas. Por ejemplo, si existen 7 posiciones (numeradas 1 a 7) , se puede utilizar una secuencia (1, 2, 3, 4, 2, 5, 6, 2, 7, 1) . Esto puede tener el área cubierta por el haz en la posición número 2 con mayor frecuencia que con las otras posiciones, pero con el mismo tiempo de espera. También puede ser deseable tener un tiempo de espera más prolongado en una región. Por ejemplo, la secuencia (1, 2, 3, 4, 4, 5, 6, 7, 1) puede tener la posición de haz número 4 que permanece constante para dos períodos de tiempo. Se puede utilizar cualquier secuenciado adecuado y se puede modificar según el análisis de la situación garantizada. De igual manera, no es necesario limitar las posiciones de haz a un patrón rotatorio. Las posiciones de haz se pueden generar en cualquier secuencia que atienda la operación del sistema de comunicación. Por ejemplo, un patrón que distribuye los haces B con respecto al tiempo de manera tal que cada cuadrante es cubierto por al menos un haz B puede ser útil para los UE que se encuentran más cercanos al PS y es probable que estén cubiertos por más de una posición de haz. Debe hacerse notar que de manera similar a todas las transmisiones de RF, una señal de RF únicamente se detiene en un punto físico si existe un tipo de Faraday de obstrucción (por ejemplo, un techo metálico conectado a tierra) . Habitualmente , la señal muere, y el límite alguna veces define el valor de atenuación del valor, pico de la transmisión. Para' proporcionar cobertura adecuada en la aplicación de esta invención, es preferible que las posiciones de haz adyacentes se superpongan en cierto grado. La superposición tenderá a ser más pronunciada más cerca de las antenas de transmisión y recepción. Cercano a un sitio de antena de infraestructura, cualquier UE por lo tanto es probable que sea capaz de comunicarse por medio de un número de haces B colocados de manera diferente . Los dispositivos capaces de comunicarse por medio de varias posiciones de haz por lo' tanto, si se necesita, pueden obtener velocidades de datos más elevadas utilizando estas posiciones múltiples. No obstante, los dispositivos más alegados es más probable que sean capaces de comunicarse únicamente por medio de un instante, una vez, del haz, y para obtener velocidades de datos más elevadas se requiere otra técnica tal como el tiempo de espera más prolongado.

Claims

REIVINDICACIONES
Un sistema de comunicación para transmitir y recibir comunicaciones entre por lo menos una estación primaria y por lo menos una estación secundaria, el sistema cubre una célula sectorizada utilizando por lo menos un haz , que comprende -. un medio para generar y conformar un haz, cada haz cubre una porción de la célula por lo que una pluralidad de haces contiguos cubren a la célula completa en azimuth, y los parámetros de cada haz son controlados individualmente; una antena para transmitir y recibir señales dentro del haz; y un medio para barrer el haz; por lo que el medio de barrido dirige selectivamente el haz conformado en cada dirección a la vez, entre una pluralidad de direcciones. 2. El sistema como se describe. en la reivindicación 1, en donde la antena recibe una comunicación.
3. El sistema como se describe en la reivindicación 1, en donde la antena transmite una comunicación.
4. El sistema como se describe en la reivindicación 1, en donde el medio de conformación conforma los haces en una de una pluralidad de haces de anchura seleccionables , desde una anchura amplia a una anchura estrecha.
5. El sistema como se describe en la reivindicación 1, en donde la pluralidad de direcciones coinciden con los sectores de la célula.
6. El sistema como se describe en la reivindicación. 5, en donde los sectores de célula tienen tamaños diferentes y el medio de conformación conforma los haces para cubrir los sectores de célula.
7. El sistema como se describe en la reivindicación 1, en donde el medio de barrido dirige selectivamente los . haces conformados en la pluralidad de direcciones en una secuencia predeterminada.
8. El sistema como se describe en la reivindicación 7, en donde la secuencia es consecutiva.
9. El · sistema como se describe en la reivindicación 7,. en donde la secuencia es no secuencial.
10. El sistema como se describe en la reivindicación 9, en donde la secuencia no secuencial provoca que el medio de barrido dirija selectivamente el haz hacia por lo menos una de la pluralidad de direcciones más frecuentemente que otra de la pluralidad de direcciones .
11. El sistema como se describe en la reivindicación 9, en donde la secuencia no consecutiva provoca que el medio de barrido dirija selectivamente el haz a alguna de la pluralidad de direcciones para una duración más prolongada que otras de la pluralidad de direcciones.
12. , Un sistema para facilitar la transmisión y recepción de comunicaciones de entre por lo menos una estación primaria y por lo menos una estación secundaria, el sistema cubre una célula sectorizada utilizando por lo menos un haz que comprende : una antena para generar un haz para transmitir una comunicación y para recibir una comunicación, el haz cubre una porción de la célula por lo que una pluralidad de haces contiguos cubren la totalidad de la célula en azímuth; un medio para conformar el haz individualmente, y un medio para barrer el haz conformado; po lo que el medio de barrido dirige selectivamente el haz conformado en cada dirección a la vez entre una pluralidad de direcciones.
13. · El sistema como se describe en la reivindicación 12 , en donde la antena recibe una comunicació .
14. El sistema como se describe en la reivindicación 12, en donde la antena transmite una comunicación.
15. El sistema como se describe en la reivindicació 12, en donde el medio de conformación conforma los haces en uno de . una pluralidad de anchuras seleccionables, a partir de una anchura amplia y una anchura estrecha.
16. El sistema como se describe en la reivindicación 12, en donde la pluralidad de direcciones coincide con los sectores de la célula.
17. El sistema como se describe en la reivindicación 16, en donde los sectores de célula son de tamaños diferentes y el medio de conformación conforma los haces para . cubrir los sectores de célula.
18. El sistema como se describe en la reivindicación 12, en donde el medio de barrido dirige selectivamente los haces conformados en la pluralidad de direcciones en una secuencia predeterminada.
19. El sistema como se describe en la reivindicación 18, en donde la secuencia es consecutiva.
20. El sistema como se describe en la reivindicación 18, en donde la secuencia es no secuencial .
21. El sistema · como se describe en la reivindicación 20, en donde la secuencia no secuencial provoca que el medio de barrido dirija selectivamente el haz hacia por lo menos una de la pluralidad de direcciones más frecuentemente que la otra de la pluralidad de direcciones .
22. El' sistema como se describe- en la reivindicación. 20, en donde la secuencia no consecutiva provoca que el medio de barrido dirija selectivamente el haz a alguna de la pluralidad de direcciones durante una duración más prolongada en comparación con las otras de las pluralidades de direcciones.