ES2624152T3 - Métodos y aparatos para comunicaciones multi-portador con ancho de banda de canal variable - Google Patents

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Abstract

Un proceso para generar una señal que lleva información para transmisión inalámbrica en un sistema de comunicaciones inalámbrico de ancho de banda variable capaz de operar bajo múltiples esquemas de comunicación diferentes que cada uno tiene un ancho de banda diferente, el sistema de comunicaciones inalámbrico comprendiendo una pluralidad de células, en el que cada cobertura de célula se proporciona por una estación base para distribuir o recoger información de estaciones móviles, el proceso realizando los pasos de: utilizar un número especificado de subportadores para construir un canal con un ancho de banda particular; determinar los subcanales que incluyen grupos de subportadores; proporcionar una estructura de señal del dominio de tiempo, incluyendo la longitud del símbolo; mantener una proporción sustancialmente constante entre una frecuencia de muestreo (fs) y un tamaño de Transformada Rápida de Fourier, FFT y Transformación Rápida de Fourier, IFFT, de la señal, o una separación fija entre subportadores adyacentes; añadir o sustraer algunos de los subportadores o los subcanales para escalar el canal y lograr un ancho de banda requerido para el esquema de comunicación actual; y en el que una banda de núcleo, sustancialmente centrada a una frecuencia central de operación del esquema de comunicación, se utiliza para control de radio y señalización de operación, donde la banda de núcleo no es más amplia que un ancho de banda del canal de operación lo más pequeño posible del sistema, en donde generar la señal que lleva la información comprende generar la señal que lleva la información que tiene un preámbulo primario suficiente para la operación de radio básica incluyendo sincronización e identificación de células, y en el que el preámbulo primario es un símbolo OFDM correspondiente a un patrón de frecuencia particular dentro de la banda de núcleo.

Description

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Metodos y aparatos para comunicaciones multi-portador con ancho de banda de canal variable Descripcion
ANTECEDENTES
Aunque es ideal para un dispositivo de comunicacion inalambrica de banda ancha ser capaz de pasar de una parte del mundo a otra, los espectros de comunicacion inalambrica estan fuertemente regulados y controlados por los palses individuales o autoridades regionales. Tambien parece inevitable que cada pals o region tenga sus propias bandas de espectro diferentes para las comunicaciones inalambricas de banda ancha. Ademas, incluso dentro de un pals o region, un operador inalambrico puede poseer y operar en un espectro de banda ancha que es diferente en frecuencia y banda ancha de otros operadores. La variedad de bandas anchas existentes y futuras presenta un desaflo unico al disenar un sistema de comunicacion inalambrico de banda ancha y requiere flexibilidad y adaptabilidad.
Los sistemas de comunicacion multi-portador estan disenados con cierto grado de flexibilidad. En un sistema de comunicacion multi-portador como un acceso multiple por division en codigo multi-portador (MC-CDMA) y un acceso multiple por division en frecuencia ortogonal (OFDMA), la informacion es multiplexada en subportadores que son mutuamente ortogonales en el dominio de frecuencia. La flexibilidad del diseno es un resultado de la capacidad de manipular parametros como el numero de subportadores y la frecuencia de muestreo. Por ejemplo, usando una frecuencia de muestreo diferente, un dispositivo DVB-T (Difusion de Video Digital-Terrestre) es capaz de recibir senales emitidas desde una estacion DVB-T que esta operando en un ancho de banda de 6-, 7- o 8- MHz.
Sin embargo, el cambio en la estructura del dominio de tiempo produce una serie de problemas de sistema. Una tasa de muestreo variante altera la longitud del slmbolo, la estructura marco, el tiempo de guarda, prefijo, y otras propiedades del dominio de tiempo, que afecta adversamente al comportamiento y rendimiento del sistema. Por ejemplo, la capa MAC e incluso las capas por encima tienen que mantener un registro de todos los parametros del dominio de tiempo para realizar otras funciones de red como manos libres, y por lo tanto la complejidad del sistema aumentara exponencialmente. Ademas, el cambio en la longitud del slmbolo provoca problemas de control y senalizacion y el cambio en la estructura marco puede provocar fluctuaciones inaceptables en algunas aplicaciones como voz sobre IP. Es deseable una solucion practica y factible para comunicacion multi-portador con ancho de banda de canal variable.
La EP1267513 describe un transmisor y metodo correspondiente para transmitir una senal OFDM en un canal de comunicaciones.
La EP0869647 describe un sistema OFDM escalable que proporciona flexibilidad y adaptabilidad aumentadas proporcionando escalamiento de los parametros y/o otras caracterlsticas de operacion para el sistema OFDM.
La EP1267540 describe un metodo de comunicacion en un sistema multiportador asimetrico con receptores y transmisores de ancho de banda diferente.
La WO 2003/088539 describe un aparato transmisor de radio en el que una pluralidad de subportadores se asignan a un canal de datos y menos subportadores que esta pluralidad de subportadores se asignan a un canal de control.
BREVE DESCRIPCION DE LOS DIBUJOS
La Figura 1 es una presentacion esquematica de un recurso de radio dividido en unidades pequenas en tanto el dominio de frecuencia como de tiempo: subcanales y ranuras de tiempo.
La Figura 2 ilustra una relacion entre la frecuencia de muestreo, el ancho de banda del canal y subportadores utilizables.
La Figura 3 muestra una estructura basica de una senal multi-portador en el dominio de frecuencia, compuesta de subportadores.
La Figura 4 muestra una estructura basica de una senal multi-portador en el dominio de tiempo, compuesta generalmente de marcos de tiempo, ranuras de tiempo y slmbolos OFDM.
La figura 5 muestra una red inalambrica celular compuesta de una pluralidad de celulas, en la que en cada una de las celulas la cobertura se proporciona por una estacion base (BS).
La Figura 6 ilustra un ancho de banda de canal variable siendo realizado ajustando un numero de
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subportadores utilizables, cuya separacion se establece constante.
La Figura 7 representa un funcion de sistema de ventanas del dominio de tiempo aplicada a simbolos OFDM para dar forma el espectro de OFDM para conformar a una mascara espectral dada.
La Figura 8 representa un preambulo disenado para ocupar o un ancho de banda de operacion completo o un banda de nucleo.
La Figura 9 muestra un rango completo (por ejemplo de 5 Mhz a 40 Mhz) de la variacion del ancho de banda estando dividido en grupos mas pequenos o troncales (por ejemplo, 5-10 MHz, 10-20 MHz, 20-40 MHz, en tamanos), en el que cada troncal se maneja en un rango particular.
La Figura 10 ilustra un sistema celular multi-usuario, multi-celula que comprende multiples estaciones bases y estaciones moviles.
DESCRIPCION DETALLADA
De acuerdo con un primer aspecto de la invencion, se proporciona un proceso de acuerdo con la reivindicacion 1.
De acuerdo con una aspecto adicional de la invencion, se proporciona un transceptor movil de acuerdo con la reivindicacion 8.
De acuerdo con un aspecto adicional de la invencion, se proporciona una senal de acuerdo con la reivindicacion 15.
El sistema multi-portador mencionado aqui puede ser de cualquier formato como OFDM, o acceso multiple por division en codigo multi-portador (MC-CDMA). Los presentes metodos pueden aplicarse tambien a enlace descendente, enlace ascendente, o ambos, cuando la tecnica de Duplexacion es o Duplexacion por division de tiempo (TDD) o Duplexacion por division de frecuencia (FDD).
La siguiente description proporciona detalles especificos para una comprension exhaustiva de las varias realizaciones y para la habilitacion de un experto en la tecnica. Sin embargo, alguien experto en la tecnica entendera que la invencion puede ponerse en practica sin tales detalles. En algunas situaciones, no se han mostrado o descrito con detalle estructuras y funciones bien conocidas para evitar oscurecer innecesariamente la descripcion de las realizaciones.
La terminologia usada en la descripcion presentada a continuation se pretende que se interprete en su manera razonable mas amplia, incluso si se usa en conjuncion con una descripcion detallada de ciertas realizaciones especificas de la invencion. Ciertos terminos pueden incluso enfatizarse a continuacion; sin embargo, cualquier terminologia que se pretende se interprete de cualquier manera restrictiva se definira abierta y especificamente como tal en esta section de Descripcion Detallada.
A menos que el contexto requiera claramente lo contrario, a lo largo de la descripcion y las reivindicaciones, las palabras "comprende", "comprendiendo" y similares deben interpretarse en un sentido exclusivo en oposicion a un sentido exclusivo o exhaustivo; es decir, en el sentido de "incluyendo, pero no limitado a". Las palabras que usan el numero singular o plural en esta seccion de Descripcion Detallada tambien incluyen el numero plural o singular respectivamente. Adicionalmente, las palabras "en la presente", "anteriormente", "a continuacion" y palabras de significado similar, cuando se usan en esta solicitud, se referiran a esta solicitud como un todo y no a cualquier portion particular de esta solicitud. Cuando las reivindicaciones usan la palabra "o" en referencia a una lista de dos o mas articulos, esa palabra cubre todas las interpretaciones siguientes de esa palabra: cualquiera de los articulos en la lista, todos los articulos en la lista y cualquier combination de los articulos de la lista.
SISTEMA DE COMUNICACION MULTI-PORTADOR
El recurso del medio fisico (por ejemplo, radio o cable) en un sistema de comunicacion multi-portador puede dividirse en tanto los dominios de frecuencia como de tiempo. Esta division canonica proporciona una alta flexibilidad y granularidad fina para compartir recursos.
La Figura 1 presenta un recurso de radio dividido en unidades pequenas en tanto los dominios de frecuencia como de tiempo - subcanales y ranuras de tiempo. Los subcanales estan formados por subportadores.
La estructura basica de una senal multi-portador en el dominio de frecuencia esta compuesta de subportadores. Para un ancho de banda dado de un banda espectral o canal (Bch) el numero de subportadores utilizables es finito y limitado, cuyo valor depende de un tamano de una FFT (Transformada Rapida de Fourier)
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empleada, una frecuencia de muestreo (fs) y un ancho de banda efectivo (Beff). La Figura 2 ilustra una relacion esquematica entre la frecuencia de muestreo, el ancho de banda del canal, y los subportadores utilizables. Como se muestra, Beff es un porcentaje de Bch.
Una estructura basica de una senal multi-portador en el dominio de frecuencia esta compuesta de subportadores y, como se ilustra en la Figura 3, que muestra tres tipos de subportadores como sigue:
1. Subportadores de datos, que llevan datos de informacion;
2. Subportadores piloto, cuyas fases y amplitudes estan predeterminadas y se hacen conocer a todos los receptores, y que se usan para funciones de asistencia al sistema como estimacion de los parametros del sistema; y
3. Subportadores silenciosos, que no tienen energla y se usan como bandas de guarda y portadores de DC.
Los subportadores de datos pueden disponerse en grupos denominados subcanales para apoyar la escalabilidad y el acceso multiple. Cada subcanal puede establecerse a un nivel de potencia diferente. Los subportadores que forman un subcanal pueden o no estar adyacentes entre si. Cada usuario puede usar algunos o todos los subcanales. Un subcanal formado por los subportadores contiguos se denomina subcanal congregado o agrupado. Un subcanal congregado puede tener un nivel de potencia diferente de los otros.
La Figura 4 ilustra la estructura basica de una senal multi-portador en el dominio de tiempo que esta generalmente compuesta de marcos de tiempo, ranuras de tiempo, y slmbolos OFDM. Un marco consiste de un numero de ranuras de tiempo, mientras que cada ranura de tiempo esta compuesta de uno o mas slmbolos OFDM. La forma de onda del dominio de tiempo de OFDM se genera aplicando la Transformada Rapida de Fourier Inversa (IFFT) a las senales OFDM en el dominio de frecuencia. Una copia de la ultima porcion de la forma de onda de tiempo, conocida como prefijo clclico (CP), se inserta al comienzo de la misma forma de onda para formar un slmbolo OFDM.
La transmision de enlace descendente en cada marco comienza con un preambulo de enlace descendente, que puede ser el primero de mas de los slmbolos OFDM en la primera ranura del enlace descendente (DL). El preambulo DL se usa en una estacion base para emitir informacion de la red de radio como sincronizacion e identification de celula.
De manera similar, la transmision enlace ascendente puede empezar con un preambulo del enlace ascendente, que puede ser el primero o mas de los slmbolos OFDM en la primera ranura del enlace ascendente (UL). El preambulo UL se usa por estaciones moviles para llevar a cabo las funciones como calibramiento inicial durante el encendido y manos libres, calibramiento periodico y solicitud de ancho de banda, sondeo de canal para ayudar a la programacion del enlace descendente o tecnologlas de antena avanzadas, y otras funciones de radio.
REDES INALAMBRICAS CELULARES
En una red inalambrica celular, la region geografica a la que se va a dar servicio por la red se divide normalmente en areas mas pequenas llamadas celulas. En cada celula la cobertura se proporciona por una estacion base. Este tipo de estructura es referida normalmente como estructura celular. La Figura 5 representa una red inalambrica celular compuesta de una pluralidad de celulas. En cada una de estas celulas la cobertura se proporciona por una estacion base (BS).
Una estacion base esta conectada a la red troncal de la red a traves de un enlace dedicado y tambien proporciona enlaces de radio a estaciones moviles con su cobertura. Dentro de cada area de cobertura, hay localizadas estaciones moviles para ser usadas como una interfaz entre los usuarios y la red. Una estacion base tambien sirve como un punto focal para distribuir informacion y recoger informacion de sus estaciones moviles por senales de radio. Si una celula esta dividida en sectores, desde el punto de vista de ingenierla de sistemas cada sector puede ser considerado una celula. En este contexto, los termino "celulas" y "sector" son intercambiables.
OFDMA DE ANCHO DE BANDA VARIABLE
De acuerdo con aspectos de ciertas realizaciones de la invention, se proporciona un sistema de ancho de banda variable, mientras que la estructura de la senal del domino de tiempo (como la longitud del slmbolo OFDM y la duration del marco) es fija independientemente de los anchos de banda. Esto se logra manteniendo la constante de radio entre la frecuencia de muestreo y la longitud de FFTIFFT. Equivalentemente, la separation entre subportadores adyacentes es fija.
En algunas realizaciones, el ancho de banda del canal variable se realiza ajustando el numero de subportadores utilizables. En el dominio de frecuencia, el canal completo esta agregado por subcanales. (La
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estructura de un subcanal esta disenada de cierta manera para cumplir los requisitos de la codificacion FEC (Correction de Errores hacia adelante) y, por lo tanto, debe mantenerse inalterada). Sin embargo, el numero de subcanales puede ajustarse para escalar el canal de acuerdo con el ancho de banda dado. En dicha realization, un numero especlfico de subcanales, y por lo tanto el numero de subcanales utilizables, constituyen un canal de cierto ancho de banda.
Por ejemplo, la Figura ilustra la estructura de senal en el dominio de frecuencia para un sistema de comunicaciones con parametros especificados en la Tabla siguiente. Los numeros de subportadores utilizables se determinan en base a la suposicion de que el ancho de banda efectivo Beff es del 90% del ancho de banda del canal Bch. El ancho de banda del canal variable se realiza ajustando el numero de subportadores utilizables, cuya separation esta establecida constante. La anchura de una banda de nucleo es menor que el ancho de banda del canal mas pequeno en el que el sistema va a operar.
Tabla 1: Parametros del Sistema de Muestra
Frecuencia de Muestreo
11.52 MHz
Tamano de FFT
1024 puntos
Separacion de subportadores
11.25 kHz
Ancho de Banda del Canal
10 MHz 8 MHz 6 MHz 5 MHz
# de subportadores utilizables
800 640 480 400
En esta realizacion, usar la estructura del slmbolo OFDM invariante permite el uso de los mismos parametros de diseno para la manipulacion de senales en el dominio de tiempo para un ancho de banda variable. Por ejemplo, en una realizacion representada en la Figura 7, un diseno de sistema de ventanas particular da forma al espectro para conformar una mascara espectral dada y es independiente del ancho de banda de operation.
OPERACION DE RADIO A TRAVES DE BANDA DE NUCLEO
Para facilitar que las terminales de usuario operen en un entorno de ancho de banda variable (VB), se requieren metodos de senalizacion y control especlficos. El control de radio y la senalizacion de la operacion se realizan a traves del uso de una banda de nucleo (CB). Una banda de nucleo, sustancialmente centrada en la frecuencia del centro de operacion, se define como un segmento de frecuencia que no es mayor que el ancho de banda del canal de operacion mas pequeno entro todos las posibles bandas del espectro con las que el receptor esta disenado para operar. Por ejemplo, para un sistema que se pretende que trabaje a 5-, 6-, 8- y 10- Mhz, la amplitud del CB puede ser de 4 MHz, como se muestra en la Figura 6. El resto del ancho de banda se denomina banda lateral (SB).
En una realizacion las senales de control de radio relevantes o esenciales como preambulos, senales de alcance, solicitud de ancho de banda, y/o asignacion de ancho debanda se transmiten dentro de la CB. Ademas de los canales de control esenciales, un conjunto de canales de datos y sus canales de control dedicados relacionados se colocan dentro de la CB para mantener la operacion de radio basica. Dicha operacion basica, por ejemplo, constituye el estado primario de operacion. Cuando entra en la red, una estacion movil comienza con el estado primario y transita a la operacion de ancho de banda completo normal para incluir las bandas laterales para datos adicionales y canales de control de radio.
En otra realizacion, un preambulo, denominado un esencial, o preambulo primario (EP), esta disenado para ocupar solamente la CB, como se representa en la Figura 8. El EP solo es suficiente para la operacion de radio basica. El EP puede ser o una secuencia directa en el dominio de tiempo con su respuesta de frecuencia confinada dentro de la CB, o un slmbolo OFDM correspondiente a un patron particular en el dominio de frecuencia dentro de la CB. En cualquier caso, una secuencia de EP puede poseer algunas o todas de las propiedades siguientes:
1. Su autocorrelation muestra una proportion relativamente grande entre el pico de correlation y los niveles laterales.
2. Su coeficiente de correlacion cruzada con otra secuencia de EP es significativamente pequena con respecto a la potencia de las secuencias de EP.
3. Su proporcion pico a media es relativamente pequena.
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4. El numero de secuencias de EP que muestran las tres propiedades anteriores es relativamente grande.
En otra realizacion, un preambulo, denominado un preambulo auxiliar (AP), que ocupa la SB, se combina con la EP para formar un preambulo de ancho de banda completo (FP) (por ejemplo, anadido en el dominio de frecuencia o superimpuesto en el dominio de tiempo). Una secuencia de FP puede poseer algunas o todas de las propiedades siguientes:
1. Su autocorrelacion muestra una proportion relativamente grande entre el pico de correlation y los niveles laterales.
2. Su coeficiente de correlacion cruzada con otra secuencia de FP es significativamente pequena con respecto a la potencia de las secuencias de FP.
3. Su proporcion pico a media es relativamente pequena.
4. El numero de secuencias de FP que muestran las tres propiedades anteriores es relativamente grande.
En otra realizacion, la formation de una FP anadiendo un AP permite a la estacion base emitir el FP, y a una estacion movil usar su EP correspondiente, para acceder a esta estacion base. Una secuencia de FP puede poseer tambien algunas o todas las propiedades siguientes:
1. Su autocorrelacion con su propia EP muestra una proporcion relativamente grande entre el pico de correlacion y los niveles laterales.
2. Su coeficiente de correlacion cruzada con cualquier secuencia de EP distinta de la suya es significativamente pequena con respecto a su potencia.
3. El numero de secuencias de FP que muestran las dos propiedades anteriores es relativamente grande. RECONOCIMIENTO DE ANCHO DE BANDA AUTOMATICO
El receptor VB-OFDMA es capaz de reconocer automaticamente el ancho de banda de operation cuando entra en un entorno de operacion o area de servicio de una frecuencia particular y ancho de banda de canal. La information del ancho de banda puede diseminarse de una variedad de formas para permitir el Reconocimiento de Ancho de Banda Automatico (ABR).
En una realizacion, una estacion movil, cuando entra en un entorno o un area que soporta la operacion o servicio VB, escaneara las bandas espectrales de diferentes frecuencias centrales. Si detecta la presencia de una senal en una banda espectral de una frecuencia central particular usando detection de envolvente, indicador de fuerza de senal recibida (RSSI), o por otros metodos de deteccion, puede determinar el ancho de banda del canal de operacion por asociacion de frecuencias centrales del ancho de banda como busqueda de tabla. Por ejemplo, una tabla como la Tabla 2 se almacena en el receptor. En base a la frecuencia central que se ha detectado, la estacion movil busca el valor del ancho de banda del canal a partir de la tabla.
Tabla 2: Frecuencia Central d e Muestra y Ancho de Banda __________________Correspondiente_________________
Frecuencia Central
Ancho de Banda del Canal
2.31 GHz
10 MHz
2.56 GHz
6 MHz
2.9 G
8 MHz
En otra realizacion, el sistema proporciona la informacion del ancho de banda a traves de serialization por enlace descendente, como usando un canal de emision o un preambulo. Cuando entra en una red VB, las estaciones moviles escanearan las bandas espectrales de diferentes frecuencias centrales en las que el receptor esta disenado para operar y decodificar la informacion del ancho de banda contenido en el canal o preambulo de emision.
VB-OFDMA MULTI-MODO (MULTI-RANGO)
De acuerdo con los principios de la invention ,se conciben multi-modos para un sistema VB-OFDMA para manejar un rango excepcionalmente amplio de variation en el ancho de banda del canal. El rango completo de la
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variacion del ancho de banda se divide en partes mas pequenas - no necesariamente de igual tamano - cada una de las cuales se tratara como un modo o rango separado.
La Figura 9 ilustra el rango completo (por ejemplo, de 5 MHz a 40 MHz) de la variacion del ancho de banda que se divide en partes mas pequenas (por ejemplo, 5-10 MHz, 10-20 MHz, 20-40 MHz, en tamanos). Cada parte se maneja de un modo particular. El modo para el rango mas pequeno de ancho de banda se etiqueta como "modo fundamental" y los otros modos se denominan "modos mas altos" (Modo 1, Modo 2, etc.).
La frecuencia de muestreo de un modo mas alto es mas alta que la frecuencia de muestro del modo fundamental. En una realizacion la frecuencia de muestreo de un modo mas alto es un multiplo de la frecuencia de muestreo del modo fundamental. En esta realizacion, en los modos mas altos, el tamano de FFT puede multiplicarse de acuerdo con la frecuencia de muestreo, manteniendo de este modo la duracion de tiempo de la estructura de los slmbolos OFDM. Por ejemplo, los parametros para el caso de un diseno multi-modo se dan en la Tabla 3. Alternativamente, un modo mas alto puede realizarse manteniendo el tamano de FFT y acortando la duracion del slmbolo OFDM en consecuencia. Por ejemplo, para el Modo 1 en la Tabla 3, el tamano de FFT puede mantenerse a 1024, mientras que la frecuencia de muestreo se dobla y la longitud del slmbolo es la mitad que la del rango fundamental. Otra realizacion de modo mas alto es tanto aumentar el tamano de FFT como acortar la duracion del slmbolo en consecuencia. Por ejemplo, para el Modo 2 (20 MHz a MHz de ancho de banda), tanto el tamano de FFT como la frecuencia de muestreo pueden doblarse como las del rango fundamental, mientras que la longitud del slmbolo se divide por la mitad como la del rango fundamental. La amplitud de la CB en un sistema VB-OFDMA multi- modo puede no ser mayor que el ancho de banda mas pequeno en el modo fundamental.
Tabla 3: Parametros del Sistema de Muestra
Modo 1 Modo Fundamental
Frecuencia de Muestreo
23.04 MHz 11.52 MHz
Tamano de FFT
2048 puntos 1024 puntos
Separation de subportadores
11.25 kHz
Ancho de banda del Canal (MHz)
20 18 15 12 10 8 6 5
# de subportadores utilizables______________
1600 1440 1200 960 800 680 480 400
La Figura 10 ilustra un sistema celular multi-celula, multi-usuario que comprende multiples estaciones base y estaciones moviles. El sistema de la Figura 10 es un ejemplo de un entorno en el que los atributos de la invention se pueden utilizar.
Aunque se puede emplear circuiterla especlfica para implementar las realizaciones anteriores, los aspectos de la invencion pueden implementarse en un entorno informatico adecuado. Aunque no se requiere, los aspectos de la invencion pueden implementarse como instrucciones informaticamente ejecutables, como rutinas ejecutadas por un ordenador de proposito general, por ejemplo un servidor, dispositivo inalambrico u ordenador personal. Los expertos en la tecnica relevante apreciaran que los aspectos de la invencion pueden ponerse en practica con otras configuraciones de comunicaciones, proceso de datos o sistemas informaticos, incluyendo: Aplicaciones de Internet, dispositivos manuales (incluyendo Asistentes digitales personales (PDA)), ordenadores portatiles, todo tipo de telefonos celulares o moviles, sistemas multi-procesador, electronica de consumo programable o basada en microprocesadores, decodificadores, PCs en red, mini-ordenadores, ordenadores centrales, y similares. De hecho el termino "ordenador" se refiere a cualquiera de los dispositivos anteriores, as! como a cualquier procesador de datos.
Los aspectos de la invencion pueden realizarse en un ordenador o procesador de datos de proposito especial que este especlficamente programado, configurado o construido para realizar uno o mas de los procesos explicados con detalle en la presente. Los aspectos de la invencion pueden tambien ponerse en practica en entornos de computation distribuida donde las tareas o modulos se realizan por dispositivos de procesamiento remoto, que estan enlazados a traves de una red de comunicaciones, como una Red de Area Local (LAN), Red de Area Amplia (WAN) o Internet. En un entorno de computacion distribuida, los modulos de programas pueden localizarse tanto en dispositivos de almacenamiento de memora locales como remotos.
Los aspectos de la invencion pueden almacenarse o distribuirse en medios legibles por ordenador, incluyendo discos informaticos magnetica u opticamente legibles, chips cableados o preprogramados (por ejemplo, chips semiconductores EEPROM), memoria de nanotecnologla, memoria biologica, u otros medio de almacenamiento de datos. De hecho, las instrucciones implementadas por ordenador, las estructuras de datos,
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visualizaciones de pantalla, y otros datos bajo los aspectos de la invencion pueden distribuirse sobre internet o sobre otras redes (incluyendo redes inalambricas), o una senal propagada o un medio de propagation (por ejemplo, una onda(s) electromagnetica, una onda de sonido, etc.) durante un periodo de tiempo, o pueden proporcionarse en una red analogica o digital (conmutacion de paquetes, conmutacion de circuitos, u otro esquema). Los expertos en la tecnica reconoceran que partes de la invencion residen un servidor, aunque las partes correspondientes residan en un ordenador cliente como un dispositivo movil o portatil, y asl, aunque ciertas plataformas de hardware se describen en la presente, los aspectos de la invencion son igualmente aplicables a nodos en una red.
La description anteriormente detallada de las realizaciones de la invencion no se pretende que sea exhaustiva o que limite la invencion a la forma precisa descrita con anterioridad. Aunque se describen anteriormente realizaciones especlficas de, y ejemplos para, la invencion con propositos ilustrativos, son posibles varias modificaciones equivalentes dentro del alcance de la invencion, como los expertos en la tecnica relevante reconoceran. Por ejemplo, aunque los procesos se presentan en un orden dado, realizaciones alternativas pueden realizar rutinas que tienen pasos en un orden diferente, y algunos procesos pueden eliminarse, moverse, anadirse, subdividirse, combinarse y/o modificarse. Cada uno de estos procesos puede implementarse en un variedad de maneras diferentes.
Las ensenanzas proporcionadas en la presente pueden aplicarse a otros sistemas, no necesariamente al sistema descrito en la presente. Los elementos y actos de las varias realizaciones descritas anteriormente pueden combinarse para proporcionar realizaciones adicionales. Todas las patentes y solicitudes anteriores y otras referencias, incluyendo cualquiera que pueda enumerarse en los papeles de presentacion acompanantes, se incorporan en la presente por referencia. Los aspectos de la invencion pueden modificarse, si es necesario, para emplear los sistemas, funciones, y conceptos de las varias referencias descritas anteriormente para proporcionar realizaciones adicionales de la invencion.
No debe entenderse que la terminologla particular usada cuando se describen ciertas caracterlsticas o aspectos de la invencion implique que la terminologla se este redefiniendo en la presente para estar restringida a cualquier caracterlstica, rasgo o aspecto especlficos de la invencion con la que esa terminologla se asocia. En general, los terminos usados en las siguientes reivindicaciones no debe entenderse que limiten la invencion a las realizaciones especlficas descritas en la especificacion, a menos que la section de Descripcion Detallada anterior defina expllcitamente dichos terminos. Por consiguiente, el alcance real de la invencion abarca no solo las realizaciones descritas, sino tambien todas las maneras equivalentes de poner en practica o implementar la invencion.
La descripcion anteriormente detallada de las realizaciones de la invencion no se pretende que sea exhaustiva o que limite la invencion a la forma precisa descrita anteriormente o al campo particular de uso mencionado en esta divulgation. Aunque las realizaciones especlficas de, y ejemplos para, la invencion se describen con anterioridad con propositos ilustrativos, varias modificaciones equivalentes son posibles dentro del alcance de la invencion, como los expertos en la tecnica relevante reconoceran. Tambien, las ensenanzas de la invencion proporcionadas en la presente pueden aplicarse a otros sistemas, no necesariamente los sistemas descritos anteriormente.
En vista de la "Descripcion Detallada" anterior pueden hacerse cambios a la invencion. Aunque la descripcion anterior detalla realizaciones de la invencion y describe el mejor modo contemplado, no importa como de detallado aparezca lo anterior en el texto, la invencion puede ponerse en practica de muchas maneras. Por lo tanto, los detalles de implementation pueden variar considerablemente aunque esten todavla abarcados por la invencion divulgada en la presente. Como se ha indicado anteriormente, la terminologla particular usada cuando se describen ciertas caracterlsticas o aspectos de la invencion no debe considerarse que impliquen que la terminologla se esta redefiniendo en la presente para estar restringida a cualquier caracterlstica, rasgo o aspecto especlfico de la invencion con la que esa terminologla esta asociada.

Claims (18)

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    Reivindicaciones
    1. Un proceso para generar una senal que lleva informacion para transmision inalambrica en un sistema de comunicaciones inalambrico de ancho de banda variable capaz de operar bajo multiples esquemas de comunicacion diferentes que cada uno tiene un ancho de banda diferente, el sistema de comunicaciones inalambrico comprendiendo una pluralidad de celulas, en el que cada cobertura de celula se proporciona por una estacion base para distribuir o recoger informacion de estaciones moviles, el proceso realizando los pasos de:
    utilizar un numero especificado de subportadores para construir un canal con un ancho de banda particular; determinar los subcanales que incluyen grupos de subportadores;
    proporcionar una estructura de senal del dominio de tiempo, incluyendo la longitud del slmbolo; mantener una proporcion sustancialmente constante entre una frecuencia de muestreo (fs) y un tamano de Transformada Rapida de Fourier, FFT y Transformacion Rapida de Fourier, IFFT, de la senal, o una separacion fija entre subportadores adyacentes;
    anadir o sustraer algunos de los subportadores o los subcanales para escalar el canal y lograr un ancho de banda requerido para el esquema de comunicacion actual; y
    en el que una banda de nucleo, sustancialmente centrada a una frecuencia central de operacion del esquema de comunicacion, se utiliza para control de radio y senalizacion de operacion, donde la banda de nucleo no es mas amplia que un ancho de banda del canal de operacion lo mas pequeno posible del sistema, en donde generar la senal que lleva la informacion comprende generar la senal que lleva la informacion que tiene un preambulo primario suficiente para la operacion de radio basica incluyendo sincronizacion e identificacion de celulas, y en el que el preambulo primario es un slmbolo OFDM correspondiente a un patron de frecuencia particular dentro de la banda de nucleo.
  2. 2. El proceso de la reivindicacion 1, en el que el proceso comprende ademas:
    una estacion movil que transmite la senal que lleva la informacion en un entorno multi-estacion base, multi- celula; un acceso multiple por division en codigo multi-portador, MC-CDMA, o un acceso multiple por division de frecuencia ortogonal, OFDMA; y
    utilizar la senal que lleva la informacion con enlace descendente, enlace ascendente o ambos donde una tecnica de duplexacion es o Duplexacion por division de tiempo, TDD, o Duplexacion por division de frecuencia ,FDD.
  3. 3. El proceso de la reivindicacion 1, en el que las propiedades del preambulo primario comprenden:
    un pico de correlation grande con respecto a los laterales, en caso de autocorrelation; un coeficiente de autocorrelacion cruzada pequeno con respecto a la potencia de otros preambulos primarios, en caso de una correlacion cruzada con otros preambulos primarios; y una proporcion pico a media pequena; y
    en el que un numero grande de secuencias de preambulos primarios muestra dichas propiedades.
  4. 4. El proceso de la reivindicacion 3, en el que generar la senal que lleva la informacion comprende combinar un preambulo auxiliar, ocupar la banda lateral con el preambulo primario para formar un preambulo de ancho de banda completo en o el dominio de tiempo o el dominio de frecuencia, en el que la banda lateral es la diferencia entre la banda de nucleo y un ancho de banda de operacion, y en el que:
    el preambulo auxiliar es o una secuencia directa en el dominio de tiempo con una respuesta de frecuencia confinada dentro de la banda lateral, o es un slmbolo OFDM correspondiente a un patron de frecuencia particular dentro de la banda lateral;
    el preambulo de ancho de banda completo permite que una estacion base emita el preambulo de ancho de banda completo y una estacion movil use el preambulo primario del preambulo de ancho de banda completo para acceder a la estacion base; y
    las propiedades de la secuencia del preambulo de ancho de banda completo comprenden: un pico de correlacion grande con respecto a los laterales en caso de una autocorrelacion;
    una proporcion grande entre el pico de correlacion y los laterales, en caso de una correlacion con el preambulo primario del preambulo del ancho de banda completo.
    un coeficiente de correlacion cruzada pequeno con respecto a la potencia de otras secuencias de preambulos de ancho de banda completo, en caso de correlacion cruzada con otros preambulos de ancho de banda completo un coeficiente de correlacion cruzada pequeno con respecto a la potencia del preambulo de ancho de banda completo, en caso de correlacion cruzada con un preambulo primario diferente del preambulo primario del preambulo de ancho de banda completo; un proporcion pico a media pequena; y en el que un gran numero de secuencias de preambulos de ancho de banda completo muestran dichas propiedades.
  5. 5. El proceso de la reivindicacion 1, en el que para un rango amplio de anchos de banda del sistema el rango de
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    anchos de banda se divide en rangos mas pequenos, donde el rango mas pequeno es un rango fundamental y los otros rangos son rangos mas altos, y en el que un rango mas alto:
    la frecuencia de muestreo es un multiplo de la frecuencia de muestreo del rango fundamental y la longitud de FFT correspondiente se multiplica por sustancialmente el mismo factor por el que se multiplica la frecuencia de muestreo, para mantener la longitud del slmbolo; y
    en el que la amplitud de la banda de nucleo es menor que o igual a un ancho de banda mas pequeno en el rango fundamental.
  6. 6. El proceso de la reivindicacion 1, en el que una estacion movil, tras entrar en un area, escanea bandas espectrales de diferentes frecuencias centrales y tras detectar una senal en una banda espectral de una frecuencia central:
    determina el ancho de banda del canal de operacion por un mapeo de frecuencia central a ancho de banda; o decodifica la informacion de ancho de banda proporcionada a la estacion movil a traves de la senalizacion del enlace descendente.
  7. 7. El proceso de la reivindicacion 6, en el que el mapeo de frecuencia central a ancho de banda emplea una busqueda de tablas y la informacion proporcionada a la estacion movil a traves de la senalizacion del enlace descendente es un canal o preambulo de emision y se transmite dentro de la banda de nucleo.
  8. 8. Un transceptor movil (1-5) capaz de operar bajo esquemas de comunicacion multiple que tienen cada uno un ancho de banda diferente, para transmitir una senal de comunicacion en una red de comunicacion de ancho de banda variable, la red de comunicacion comprendiendo una pluralidad de celulas, en la que cada cobertura de celula se proporciona por una estacion base para distribuir y recoger informacion de las estaciones moviles, en el que la senal de comunicacion comprende subcanales que estan compuestos de grupos de subportadores, el transceptor teniendo un ancho de banda adaptable y el transceptor comprendiendo:
    un convertidor de analogico a digital para el muestreo de senales;
    un procesador de Transformada Rapida de Fourier y Transformada Rapida de Fourier Inversa, FFT/IFFT, en el que el procesador esta configurado para mantener una proporcion sustancialmente constante entre una frecuencia de muestreo (fs) y un tamano de la FFT/IFFT de la senal , o una separacion fijada entre subportadores adyacentes;
    un escaner para escanear bandas espectrales de frecuencias centrales especificadas, tras entrar en un area, para encontrar una senal y para determinar un ancho de banda del canal de operacion; un equipo para sostener una banda de nucleo para comunicaciones pertinentes, en el que la banda de nucleo no es mas amplia que el ancho de banda del canal de operacion mas pequeno posible de la red, en la que la banda de nucleo incluye un preambulo primario suficiente para la operacion de radio basica incluyendo la sincronizacion y la identificacion de celulas, y en la que el preambulo primario es un slmbolo OFDM correspondiente a un patron de frecuencia particular dentro de la banda de nucleo; y un equipo para anadir o sustraer subportadores o subcanales para lograr el ancho de banda requerido para el esquema de comunicacion actual.
  9. 9. El transceptor de la reivindicacion 8, en el que la banda de nucleo para las comunicaciones pertinentes se determina por mapeo de frecuencia central a ancho de banda, en el que el mapeo de frecuencia central a ancho de banda emplea una busqueda de tablas y la informacion proporcionada al transceptor movil como informacion de enlace descendente es un canal o preambulo de emision.
  10. 10. El transceptor de la reivindicacion 8, en el que el transceptor esta configurado para transmitir o recibir una senal que comprende un acceso multiple por division en codigo multi-portador (MC-CDMA) o un acceso multiple por division de frecuencia ortogonal (OFDMA), y la senal se utiliza con un enlace descendente, un enlace ascendente, o ambos, donde una tecnica de duplexacion es o Duplexacion por division de tiempo (TDD) o Duplexacion por division de frecuencia (FDD).
  11. 11. El transceptor de la reivindicacion 8, en el que el transceptor esta configurado, par un rango amplio de anchos de banda de operacion, para dividir el rango de anchos de banda en rangos mas pequenos, donde el rengo mas bajo del ancho de banda es un rango fundamental y los otros rangos son rangos mas altos, y en el que en un rango mas alto:
    la frecuencia de muestreo es un multiplo de la frecuencia de muestreo del rango fundamental y el tamano de FFT/IFFT correspondiente se multiplica por sustancialmente el mismo factor por el que se multiplica la frecuencia de muestro, para mantener una longitud de senal;
    y en el que la amplitud de la banda de nucleo es menor que o igual a un ancho de banda mas pequeno en el rango fundamental.
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  12. 12. El transceptor de la reivindicacion 8, en el que el transceptor es una estacion movil y la red de comunicacion es una red inalambrica de estaciones base y estaciones moviles.
  13. 13. El transceptor de la reivindicacion 8, en el que el transceptor esta configurado adicionalmente para transmitir una senal que tiene:
    un preambulo esencial, suficiente para la operacion de radio basica, que es una secuencia directa en el dominio de tiempo con un contenido de frecuencia confinado dentro de la banda de nucleo o es un slmbolo OFDM correspondiente a un patron de frecuencia particular dentro de la banda de nucleo; y un preambulo auxiliar que ocupar bandas laterales y esta combinado con el preambulo esencial para formar un preambulo de ancho de banda completo, y en el que el preambulo auxiliar es o una secuencia directa en
    el dominio de tiempo con una respuesta de frecuencia confinada dentro de las bandas laterales o es un
    slmbolo OFDM correspondiente a un patron de frecuencia particular dentro de las bandas laterales, donde las bandas laterales son la diferencia entre la banda de nucleo y el ancho de banda de operacion.
  14. 14. El transceptor de la reivindicacion 8, en el que el transceptor usa la banda de nucleo durante una etapa de
    comunicacion inicial y el ancho de banda de operacion durante la operacion normal, y en el que tras entrar en un
    area, el transceptor movil comienza con la banda de nucleo y cambia al ancho de banda de operacion para datos adicionales y subcanales de control de radio.
  15. 15. Un sistema de comunicaciones de ancho de banda variable que comprende:
    un transceptor movil de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 8 a 14; y
    una estacion base que comprende medios de transmision para proporcionar informacion del ancho de banda a un transceptor movil a traves de senalizacion por enlace descendente.
  16. 16. El sistema de comunicaciones de ancho de banda variable de la reivindicacion 15, en el que los medios de transmision de la estacion base estan configurados para transmitir la informacion en un canal de emision o un preambulo, la informacion siendo transmitida dentro de una banda de nucleo centrada sustancialmente en una frecuencia central de operacion de los diferentes esquemas de comunicacion, en el que la banda de nucleo no es mas amplia que un ancho de banda del canal de operacion lo mas pequeno posible del sistema.
  17. 17. Un metodo realizado en un sistema de comunicaciones de ancho de banda variable, el metodo comprendiendo:
    realizar el proceso de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7; y
    proporcionar, por una estacion base, informacion del ancho de banda a un transceptor movil a traves de senalizacion por enlace descendente.
  18. 18. El metodo de la reivindicacion 17, en el que proporcionar, por la estacion base, la informacion del ancho de banda comprende transmitir la informacion al transceptor movil en un canal de emision o un preambulo, la informacion siendo transmitida dentro de una banda de nucleo centrada sustancialmente en una frecuencia central de operacion de multiples esquemas de comunicacion diferentes, en el que la banda de nucleo no es mas amplia que un ancho de banda del canal de operacion lo mas pequeno posible del sistema.
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