ES2955575T3 - Preámbulo de acceso aleatorio para minimizar el retroceso de PA - Google Patents

Abstract

Un método de ejemplo en un equipo de usuario comprende generar (1220) una señal de preámbulo de acceso aleatorio y transmitir (1230) la señal de preámbulo de acceso aleatorio. Esta generación de la señal de preámbulo de acceso aleatorio comprende generar una señal de preámbulo de acceso aleatorio de acceso múltiple por división de frecuencia de portadora única, SC-FDMA, que comprende dos o más grupos de símbolos de preámbulo consecutivos, comprendiendo cada grupo de símbolos de preámbulo una porción de prefijo cíclico y una pluralidad de símbolos idénticos que ocupan una única subportadora de la señal de preámbulo de acceso aleatorio SC-FDMA. La subportadora única para al menos uno de los grupos de símbolos de preámbulo corresponde a una primera frecuencia subportadora y la subportadora única para uno inmediatamente posterior de los grupos de símbolos de preámbulo corresponde a una segunda frecuencia subportadora. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Preámbulo de acceso aleatorio para minimizar el retroceso de PA

Campo técnico

La presente divulgación se refiere en general a redes de comunicaciones inalámbricas, y se refiere más particularmente a un método para un equipo de usuario, un método para una estación base, un equipo de usuario y una estación base para generar una señal de preámbulo de acceso aleatorio.

Antecedentes

Los miembros del Proyecto de Asociación de 3a Generación (3GPP) han acordado definir especificaciones para lo que se denomina “NB-IoT”, que se refiere a “Internet de las cosas de banda estrecha”. Estas normas admitirán comunicaciones inalámbricas para equipos de baja potencia que pueden depender de baterías y que normalmente enviarán y recibirán solo pequeñas cantidades de información. Aplicaciones a modo de ejemplo para dispositivos inalámbricos que soportan NB-IoT incluyen proporcionar medidores de estacionamiento, sensores industriales, y similares con capacidades de comunicación inalámbrica.

La interfaz de radio para NB-IoT se diseñará de modo que los operadores puedan implementar fácilmente la tecnología en partes de su espectro de evolución a largo plazo (LTE) existente. Por tanto, se espera que ciertos aspectos de NB-IoT se definan para hacer el mayor uso posible del hardware, diseños, y procedimientos existentes de LTE. Sin embargo, es probable que se realicen cambios en las especificaciones de LTE en todos los niveles de las especificaciones, para reducir el consumo de energía, mejorar la cobertura, y proporcionar de otro modo un funcionamiento mejorado de equipos inalámbricos de baja potencia.

Un aspecto de las especificaciones de LTE existentes es el acceso aleatorio. En LTE, como en la mayoría de los sistemas de comunicación, un terminal móvil puede necesitar contactar con la red, a través del eNodoB (terminología 3GPP para una estación base de LTE), sin tener aún un recurso dedicado en el enlace ascendente (desde el equipo de usuario, UE, hasta la estación base). Para gestionar esto, está disponible un procedimiento de acceso aleatorio, mediante el que un UE que no tiene un recurso de enlace ascendente dedicado puede transmitir una señal a la estación base. En el proceso definido por las especificaciones 3GPP para LTE, el primer mensaje (MSG1 o preámbulo) de este procedimiento se transmite en un recurso especial reservado para acceso aleatorio, un canal de acceso aleatorio físico (PRACH). Este canal está limitado en tiempo y frecuencia, tal como se muestra en la figura 1. Los recursos disponibles para transmisiones de PRACH se identifican a terminales móviles como parte de la información de sistema difundida o como parte de señalización de control de recursos de radio (RRC) dedicada en algunos casos, tal como en el caso de un traspaso.

En LTE, el procedimiento de acceso aleatorio se usa por varias razones diferentes. Entre estas razones se encuentran:

• acceso inicial, para los UE en los estados LTE_INACTIVO o LTE_INDEPENDIENTE;

• un traspaso entrante;

• resincronización del enlace ascendente;

• una solicitud de planificación, para un UE al que no se le asigna ningún otro recurso para contactar con la estación base; y

• posicionamiento.

Para preservar la ortogonalidad entre diferentes equipos de usuario (UE - terminología 3GPP para terminales de acceso por radio, incluyendo teléfonos móviles y dispositivos de radio de máquina a máquina) en un sistema de acceso múltiple por división ortogonal de frecuencia (OFDMA) o de acceso múltiple por división de frecuencia de portadora única (SC-FDMA), el tiempo de llegada de cada señal de UE debe estar dentro del prefijo cíclico (CP) de la señal de OFDM o SC-FDMA. Se apreciará que el término prefijo cíclico en la técnica anterior se refiere a la prefijación de un símbolo de OFDM con una repetición del extremo del símbolo. El prefijo cíclico actúa como un intervalo de protección, para eliminar la interferencia entre símbolos del símbolo anterior. También permite modelar la convolución lineal de un canal como convolución circular, que puede realizarse en el dominio de frecuencia con una transformada discreta de Fourier. Este procesamiento en el dominio de frecuencia simplifica los procesos de demodulación en un receptor de LTE.

El acceso aleatorio de LTE puede estar basado en disputa o estar libre de disputa. El procedimiento de acceso aleatorio basado en disputa consiste en cuatro etapas, tal como se ilustra en la figura 2. Obsérvese que solo la primera etapa implica el procesamiento de capa física específicamente diseñado para acceso aleatorio, mientras que las tres etapas restantes siguen el mismo procesamiento de capa física usado en la transmisión de datos de enlace ascendente y enlace descendente. El eNodoB puede ordenar al UE, a través de un canal de control de enlace descendente físico (PDCCH), que realice un acceso aleatorio basado en disputa. El UE inicia el procedimiento de acceso aleatorio seleccionando aleatoriamente uno de los preámbulos disponibles para el acceso aleatorio basado en disputa. A continuación, el UE transmite el preámbulo de acceso aleatorio seleccionado en el PRACH al eNodoB en la red de acceso por radio (RAN), mostrada en la figura 2 como la etapa 1.

La RAN reconoce cualquier preámbulo que detecta al transmitir una respuesta de acceso aleatorio, que incluye una concesión inicial que se utilizará en el canal compartido de enlace ascendente, una identificación temporal de red de radio celular temporal (C-RNTI) para el UE, y una actualización de alineación de tiempo (TA). La actualización de TA se basa en el desvío de temporización del preámbulo medido por el eNodoB en el PRACH. La respuesta de acceso aleatorio se transmite en el enlace descendente al UE (etapa 2) y su correspondiente código de redundancia cíclica (CRC) del mensaje PDCCH se codifica con un identificador temporal de red de radio de acceso aleatorio (RA-RNTI).

Después de recibir la respuesta de acceso aleatorio, el UE usa la concesión para transmitir un mensaje de vuelta a la RAN (etapa 3). Este mensaje se usa, en parte, para activar el establecimiento de RRC y en parte para identificar de manera única el UE en los canales comunes de la celda. El comando de avance de temporización que se proporcionó al UE en la respuesta de acceso aleatorio se aplica en la transmisión de UL en un mensaje transmitido de vuelta a la RAN. El eNodoB puede cambiar los bloques de recursos que se asignan para la transmisión de este mensaje de la etapa 3 enviando una concesión de UL que tiene su CRC codificado con un identificador temporal de red de radio celular temporal (TC-RNTI).

El procedimiento finaliza con la RAN resolviendo cualquier disputa de preámbulo que pueda haberse producido para el caso de que múltiples UE hayan transmitido el mismo preámbulo al mismo tiempo. Esto puede ocurrir cuando cada UE selecciona aleatoriamente cuándo transmitir y qué preámbulo usar. Si múltiples UE seleccionan el mismo preámbulo para la transmisión al mismo tiempo en el canal de acceso aleatorio (RACH), habrá disputa entre estos UE. La RAN resuelve esta disputa usando el mensaje de resolución de disputa, vista como etapa 4 en la figura 2. Este mensaje, que es enviado por el eNodoB para resolución de disputa, tiene su CRC de PDCCH codificado con el C-RNTI si al UE se le ha asignado previamente asignado un C-RNTI. Si el UE no tiene un C-RNTI previamente asignado tiene su CRC de PDCCH codificado con el TC-RNTI.

Una situación en la que se produce una disputa se ilustra en la figura 3, en donde dos UE transmiten el mismo preámbulo, p5, al mismo tiempo. Un tercer UE también transmite un preámbulo de acceso aleatorio al mismo tiempo, pero dado que transmite con un preámbulo diferente, P1, no hay disputa entre este UE y los otros dos UE.

Para acceso aleatorio sin disputa, el UE usa preámbulos reservados asignados por la estación base. En este caso, no se necesita resolución de disputa, y, por tanto, solo se requieren las etapas 1 y 2 de la figura 2. Un acceso aleatorio no basado en disputa o acceso aleatorio sin disputa puede ser iniciado por el eNodoB, por ejemplo, para conseguir que el UE logre la sincronización en el enlace ascendente. El eNodoB inicia un acceso aleatorio no basado en disputa enviando una orden de PDCCH o indicándola en un mensaje de RRC. El último de estos dos enfoques se usa en el caso de un traspaso.

El procedimiento para que el UE realice acceso aleatorio sin disputa se ilustra en la figura 4. Al igual que con el acceso aleatorio basado en disputa, la respuesta de acceso aleatorio se transmite en el enlace descendente al UE y su CRC de mensaje de PDCCH correspondiente se codifica con el RA-RNTI. El UE considera que la resolución de disputa se completó con éxito después de haber recibido la respuesta de acceso aleatorio con éxito. Para el acceso aleatorio sin disputa, como para el acceso aleatorio basado en disputa, la respuesta de acceso aleatorio contiene un valor de alineación de temporización. Esto permite que el eNodoB establezca la temporización inicial/actualizada según el preámbulo transmitido por los UE.

Los esfuerzos actualmente en curso con respecto a la denominada Sociedad de Red e Internet de las Cosas (IoT) están asociados con nuevos requisitos en redes celulares, por ejemplo, con respecto al coste del dispositivo, vida útil y cobertura de la batería. Para reducir el coste del dispositivo y del módulo para los dispositivos inalámbricos pequeños que se espera que se vuelvan ubicuos, es altamente deseable usar una solución de sistema en un chip (SoC) con amplificador de potencia integrado (PA). Sin embargo, actualmente es factible que la tecnología PA de la técnica anterior permita solo una potencia de transmisión de aproximadamente 20-23 dBm cuando la potencia amplificada se integra al SoC. Esta restricción en la potencia de salida de la solución del SoC limita la cobertura del enlace ascendente, lo que está relacionado con la cantidad de pérdida de trayectoria permitida entre el terminal de usuario y la estación base.

Además, para maximizar la cobertura alcanzable por un PA integrado, es necesario reducir el retroceso de PA. El retroceso de PA es necesario cuando la señal de comunicación tiene una relación de potencia pico a media (PAPR) no unitaria, es decir, cuando la señal de comunicación no es una señal envolvente constante. Para evitar señales parásitas y emisiones fuera de banda del PA cuando se amplifica una señal envolvente no constante, el PA debe operarse en o cerca de su región operativa lineal, es decir, debe “respaldarse” de su alta eficiencia, región operativa no lineal. Cuanto mayor sea la PAPR, mayor será el retroceso de PA requerido. Debido a que un mayor retroceso de PA da lugar a una menor eficiencia de PA, reduce la vida útil de la batería del dispositivo. Por tanto, para tecnologías inalámbricas de IoT, diseñar una señal de comunicación de enlace ascendente que tenga una PAPR tan baja como sea posible es críticamente importante para lograr los objetivos de rendimiento para los dispositivos de IoT con respecto al coste del dispositivo, vida útil y cobertura de la batería. Se conoce un ejemplo a partir del documento internacional WO 2014/110714 A1.

Compendio

Actualmente, el 3GPP está estandarizando las tecnologías IoT de banda estrecha (NB-IoT). Existe un fuerte soporte del ecosistema de LTE existente (proveedores y operadores) para la evolución de las especificaciones de LTE existentes para incluir las características de NB-IoT deseadas. Esto se ve motivado por la consideración del tiempo con respecto al mercado, ya que una solución de NB-IoT basada en LTE puede estandarizarse y desarrollarse en un marco de tiempo más corto. Un candidato principal para NB-IoT es una solución de NB-LTE basada en LTE.

El enlace ascendente de LTE (transmisiones de estación móvil a estación base) se basa en la modulación de acceso múltiple por división de frecuencia de portadora única (SC-FDMA) para los canales de datos y de control de enlace ascendente. Para la transmisión de preámbulos de acceso aleatorio, se usa una señal de Zadoff-Chu. Ninguna de estas señales tiene buenas propiedades de PAPR.

Para resolver este problema, en el presente documento se divulga una nueva señal de preámbulo de acceso aleatorio. Esta señal es apropiada para el canal de acceso aleatorio físico (PRACH) de NB-IoT. La nueva señal de PRACH logra 0 dB de PAPR, y, por tanto, elimina la necesidad de retroceso de PA y maximiza la eficiencia de PA. La nueva señal de PRACH es compatible con el uso de SC-FDMA y/o acceso múltiple por división ortogonal de frecuencia (OFDMA) para transmisiones señales de datos de enlace ascendente y señales de canal de control, dado que la nueva señal de PRACH, en cualquier intervalo de símbolo de OFDM dado, parece una señal de OFDM que ocupa solo una subportadora individual. Obsérvese que para una única señal de subportadora, una señal de OFDM es idéntica a la señal de SC-FDMA correspondiente.

Dado que la nueva señal de PRACH logra 0 dB de PAPR, elimina la necesidad de retroceso de PA y maximiza la eficiencia de PA. Por tanto, maximiza la cobertura de PRACH y la eficiencia de la batería. La nueva señal de PRACH es compatible con SC-FDMA y acceso múltiple por división ortogonal de frecuencia (OFDMA). Por tanto, puede implementarse fácilmente usando generadores de señal de SC-FDMA u OFDMA existentes. Esto reduce tanto el coste de desarrollo como el tiempo para el mercado.

La invención se define en las reivindicaciones adjuntas.

Breve descripción de los dibujos

La figura 1 es un diagrama que ilustra la transmisión de preámbulos de acceso aleatorio.

La figura 2 es un diagrama que ilustra la señalización para el procedimiento de acceso aleatorio basado en disputa en LTE.

La figura 3 ilustra el acceso aleatorio basado en disputa, en donde existe una disputa entre los UE.

La figura 4 es un diagrama que ilustra la señalización a través de la interfaz aérea para el procedimiento de acceso aleatorio sin disputa en LTE.

La figura 5 es un diagrama que ilustra un prefijo cíclico, periodo de protección y secuencia de preámbulo para PRACH. La figura 6 ilustra una señal de PRACH a modo de ejemplo para un símbolo de OFDM.

La figura 7 es un diagrama que ilustra una señal de PRACH a modo de ejemplo en múltiples intervalos de símbolo de OFDM, según algunas realizaciones.

La figura 8 es un diagrama que ilustra la multiplexación de frecuencia de dos preámbulos de PRACH, según algunas realizaciones.

La figura 9 ilustra la multiplexación de frecuencia de dos preámbulos de PRACH (señal en el dominio de tiempo), según algunas realizaciones.

La figura 10 es un diagrama que ilustra un ejemplo de duración de CP que es un cuarto de la duración del símbolo de datos de OFDM, según algunas realizaciones.

La figura 11 es un diagrama de bloques de un equipo de usuario configurado para realizar un procedimiento de acceso aleatorio, según algunas realizaciones.

La figura 12 es un diagrama de flujo que ilustra un método en un equipo de usuario para realizar un procedimiento de acceso aleatorio, según algunas realizaciones.

La figura 13 es un diagrama de bloques de un nodo de red configurado para señalizar información perteneciente a un procedimiento de acceso aleatorio, según algunas realizaciones.

La figura 14 es un diagrama de flujo que ilustra un procedimiento de acceso aleatorio, según algunas realizaciones.

La figura 15 es un diagrama de bloques de una implementación funcional de un equipo de usuario para realizar un procedimiento de acceso aleatorio, según algunas realizaciones.

La figura 16 es un diagrama de bloques de una implementación funcional de un nodo de red para recibir informes pertenecientes a un procedimiento de acceso aleatorio, según algunas realizaciones.

Descripción detallada

Los conceptos inventivos se describirán ahora de manera más completa a continuación en el presente documento con referencia a los dibujos adjuntos, en los que se muestran ejemplos de realizaciones de conceptos inventivos. Estos conceptos inventivos pueden, sin embargo, realizarse de muchas formas diferentes y no se deben interpretar como limitadas a las realizaciones expuestas en el presente documento. Más bien, estas realizaciones se proporcionan de modo que esta divulgación sea exhaustiva y completa, y para transmitir completamente el alcance de los presentes conceptos inventivos a los expertos en la técnica. También debe tenerse en cuenta que estas realizaciones no son mutuamente excluyentes. Puede asumirse de manera tácita que los componentes de una realización están presentes o se usan en otra realización.

Solo con fines ilustrativos y explicativos, las realizaciones de los presentes conceptos inventivos se describen en el presente documento en el contexto de operar en o en asociación con una RAN que se comunica a través de canales de comunicación por radio con terminales móviles, también denominados indistintamente terminales inalámbricos o UE, usando una tecnología de acceso por radio particular. Más específicamente, las realizaciones se describen en el contexto del desarrollo de especificaciones para NB-IoT, particularmente en lo que se refiere al desarrollo de especificaciones para el funcionamiento de NB-IoT en espectro y/o al uso de equipos usados actualmente por E-UTRAN, a veces denominada red de acceso por radio terrestre UMTS evolucionada y ampliamente conocida como sistema de LTE. Sin embargo, se apreciará que las técnicas pueden aplicarse a otras redes inalámbricas, así como a sucesoras de la E-UTRAN. Por tanto, debe entenderse que las referencias en el presente documento a señales que usan terminología de los estándares 3GPP para LTE se aplican más generalmente a señales que tienen características y/o propósitos similares, en otras redes.

Obsérvese que en algunas de las realizaciones descritas en el presente documento, se usan los términos “equipo de usuario” y “UE”. Un UE, tal como se usa ese término en el presente documento, puede ser cualquier tipo de dispositivo inalámbrico capaz de comunicarse con un nodo de red u otro UE a través de señales de radio. En el contexto de la presente divulgación, debe entenderse que un UE puede referirse a un dispositivo de máquina a máquina (M2M), un dispositivo de comunicaciones de tipo máquina (MTC), y/o un dispositivo de NB-IoT, en donde el UE no tiene “usuario” en el sentido de una persona individual que posee y/u opera el dispositivo. Un UE también puede denominarse dispositivo inalámbrico, dispositivo de radio, dispositivo de comunicación de radio, terminal inalámbrico, o simplemente terminal, a menos que el contexto indique lo contrario, el uso de cualquiera de estos términos pretende incluir diferentes UE de dispositivo a dispositivo, diferentes UE de tipo máquina o diferentes UE capaces de comunicación de máquina a máquina, sensores equipados con un UE, ordenadores de mesa con capacidad inalámbrica, terminales móviles, teléfonos inteligentes, equipos incorporado en ordenadores portátiles (LEE), equipos montados en ordenadores portátiles (LME), adaptadores de USB, equipos inalámbricos en instalaciones de clientes (CPE), etc. En el siguiente análisis, los términos dispositivo máquina a máquina (M2M), dispositivo de comunicación de tipo máquina (MTC), sensor inalámbrico, y sensor también pueden usarse. Debe entenderse que estos dispositivos son UE, pero generalmente están configurados para transmitir y/o recibir datos sin interacción humana directa.

En el diseño de acceso aleatorio de LTE existente, el acceso aleatorio sirve para múltiples propósitos, tal como el acceso inicial cuando se establece un enlace de radio, solicitud de planificación, etc. Entre otros, un objetivo principal del acceso aleatorio es lograr la sincronización del enlace ascendente, lo cual es importante para mantener la ortogonalidad del enlace ascendente en LTE. Para preservar la ortogonalidad entre diferentes equipos de usuario (UE) en un sistema de OFDM o SC-FDMA, el tiempo de llegada de cada señal de UE debe estar dentro del prefijo cíclico (CP) de la señal de OFDM o SC-FDMA.

Tal como se comentó en la sección de antecedentes anterior, se usa un prefijo cíclico (CP) para proporcionar un tiempo de protección entre símbolos consecutivos y, especialmente en el contexto de transmisiones de OFDMA y/o SC-FDMA, para simplificar el procesamiento del receptor. La figura 5 ilustra cómo podría usarse CP para un símbolo de OFDMA/SC-FDMA transmitido que forma la totalidad o parte de la secuencia de preámbulo del canal de acceso aleatorio físico (PRACH). Tal como se muestra en la figura 5, el UE envía una secuencia de preámbulo de PRACH durante un segmento de tiempo de acceso aleatorio ilustrado en la figura 5. En el ejemplo ilustrado, la transmisión tiene una duración de 3,6 milisegundos, lo que incluye una duración de CP de 400 microsegundos y un intervalo de datos de 3,2 milisegundos. La secuencia de preámbulo de PRACH no ocupa todo el segmento de acceso aleatorio, dejando algo de tiempo como tiempo de protección y también para permitir un intervalo de prefijo cíclico (CP).

Tal como se comentó anteriormente, 3GPP está definiendo especificaciones para NB-IoT, lo que permitirá comunicaciones inalámbricas para equipos de baja potencia que pueden depender de baterías y que normalmente enviarán y recibirán solo pequeñas cantidades de información. Es deseable que las especificaciones para NB-IoT, cuando sea posible, faciliten la reutilización de diseños y técnicas existentes, y faciliten el despliegue en el espectro de LTE existente. El enlace ascendente de LTE previamente existente (transmisiones de estación móvil a estación base), sin embargo, se basa en modulación de acceso múltiple por división de frecuencia de portadora única (SCFDMA) para los canales de datos y de control de enlace ascendente. Para la transmisión de preámbulos de acceso aleatorio, se usa una señal de Zadoff-Chu. Ninguna de estas señales tiene buenas propiedades de PAPR, sin embargo, lo que crea problemas para los dispositivos de bajo coste y de baja potencia, especialmente aquellos que se basan en un sistema de sistema en chip integrado (SoC).

Para resolver este problema, en el presente documento se divulga una nueva señal de preámbulo de acceso aleatorio. Esta señal es apropiada para el canal de acceso aleatorio físico (PRACH) de NB-IoT. La nueva señal de PRACH logra 0 dB de PAPR, y, por tanto, elimina la necesidad de retroceso de PA y maximiza la eficiencia de PA. La nueva señal de PRACH es compatible con el uso de SC-FDMA y/o acceso múltiple por división ortogonal de frecuencia (OFDMA) para transmisiones de datos de enlace ascendente y señales de canal de control, dado que la nueva señal de PRACH, en cualquier intervalo de símbolo de OFDM dado, parece una señal de OFDM que ocupa solo una subportadora individual. Obsérvese que para una única señal de subportadora, una señal de OFDM es idéntica a la señal de SC-FDMA correspondiente.

Dado que la nueva señal de PRACH logra 0 dB de PAPR, elimina la necesidad de retroceso de PA y maximiza la eficiencia de PA. Por tanto, maximiza la cobertura de PRACH y la eficiencia de la batería. La nueva señal de PRACH es compatible con SC-FDMA y acceso múltiple por división ortogonal de frecuencia (OFDMA). Por tanto, puede implementarse fácilmente usando generadores de señal de SC-FDMA u OFDMA existentes. Esto reduce tanto el coste de desarrollo como el tiempo para el mercado.

En la figura 5, se muestran dos transmisiones de preámbulo de PRACH, con una procedente de un UE cercano al eNB (terminología de LTE para un nodo que incluye la funcionalidad de estación base de radio) y la otra de un UE lejos de la estación base, en el borde de la celda. Puede observarse que esto da como resultado una diferencia en la temporización para las dos transmisiones, con respecto a un intervalo de acceso aleatorio mantenido en el receptor de eNB.

El uso de CP permite que el receptor realice una convolución circular usando, en este ejemplo, una parte de 3,2 milisegundos de la parte de la señal, centrada en una ventana de intervalo de acceso aleatorio de 4 milisegundos. El receptor de eNB tendrá un rendimiento similar para los casos tanto de eNB cercano como de borde de celda cercano.

Tal como se comentó anteriormente, para maximizar la eficiencia y cobertura de PA, es deseable tener preámbulos de PRACH lo más cerca posible de la envolvente constante. Una señal de envolvente constante tiene 0 dB de PAPR, y no requiere retroceso de PA. En la siguiente descripción, se usará señal de PRACH y preámbulo de PRACH de manera intercambiable.

El acceso aleatorio de LTE puede estar basado en disputa o estar libre de disputa. El procedimiento de acceso aleatorio basado en disputa consiste en cuatro etapas, tal como se ilustra en la figura 2 y como se comentó anteriormente. Obsérvese que solo la primera etapa implica el procesamiento de capa física específicamente diseñado para acceso aleatorio, mientras que las tres etapas restantes siguen el mismo procesamiento de capa física usado en la transmisión de datos de enlace ascendente y enlace descendente. Para acceso aleatorio sin disputa, el UE usa preámbulos reservados asignados por la estación base. En este caso, no se necesita resolución de disputa, y, por tanto, solo se requieren las etapas 1 y 2. Las técnicas para la transmisión de preámbulos de acceso aleatorio analizadas a continuación pueden usarse en cualquiera o ambos procedimientos de acceso aleatorio sin disputa y basado en disputa.

Un ejemplo de señal de PRACH durante un único intervalo de símbolo de OFDM, según algunas realizaciones de las técnicas actualmente divulgadas, se muestra en la figura 6. Es básicamente una señal de OFDM de tono único (única subportadora). Según el ejemplo de la figura 6, el espaciado de subportadora es 2,5 kHz. Sin embargo, las técnicas descritas en el presente documento pueden aplicarse a cualquier espaciado de subportadora.

Según algunas realizaciones de las técnicas actualmente divulgadas, la señal de PRACH se propaga en el tiempo a través de múltiples símbolos de OFDM, en lugar de propagarse en frecuencia (como en el caso de LTE). Por tanto, un número de símbolos de OFDM, cada uno tal como se ilustra en la figura 6, se concatena para formar un preámbulo de PRACH. Tal como se comentará con más detalle a continuación, en algunas realizaciones, la señal de preámbulo de acceso aleatorio generada comprende dos o más, o N, símbolos de preámbulo consecutivos, también denominados en el presente documento grupos de símbolos de preámbulo o grupos de símbolos, comprendiendo cada grupo de símbolos de preámbulo una pluralidad de símbolos de OFDM duplicados y formándose para producir un tono único en la señal de preámbulo de acceso aleatorio transmitida. En otras palabras, cada grupo de símbolos de preámbulo comprende una pluralidad de símbolos idénticos que ocupan una única subportadora de la señal de preámbulo de acceso aleatorio de SC-FDMA, de manera que la única subportadora para al menos uno de los grupos de símbolos de preámbulo corresponde a una primera frecuencia de subportadora y la única subportadora para uno inmediatamente posterior de los grupos de símbolos de preámbulo corresponde a una segunda frecuencia de subportadora. La frecuencia de subportadora cambia entre grupos de símbolos de preámbulo, de manera que el tono único para un primero de los grupos de símbolos consecutivos corresponde a una primera frecuencia de subportadora y el tono único para uno posterior de los grupos de símbolos corresponde a una segunda frecuencia de subportadora. En otras palabras, cada grupo de símbolos de preámbulo comprende una pluralidad de símbolos idénticos que ocupan una única subportadora de la señal de preámbulo de acceso aleatorio de SC-FDMA, de manera que la única subportadora para al menos uno de los grupos de símbolos de preámbulo corresponde a una primera frecuencia de subportadora y la única subportadora para uno inmediatamente posterior de los grupos de símbolos de preámbulo corresponde a una segunda frecuencia de subportadora.

Las frecuencias de subportadora cambian según un patrón simple, en donde el tono único para cada segundo símbolo de preámbulo corresponde a una primera frecuencia de subportadora y el tono único para los símbolos de preámbulo restantes corresponde a una segunda frecuencia de subportadora. Por tanto, la señal de preámbulo salta entre dos frecuencias de subportadora, de un grupo de símbolos de preámbulo al siguiente. Se apreciará, por supuesto que es posible de otra manera no reivindicada.

Tal como se explica con más detalle a continuación, cada uno de los símbolos de preámbulo consecutivos puede formarse repitiendo un símbolo de OFDM básico una pluralidad de veces. Debe entenderse que el término grupo de símbolos, tal como se usa en el presente documento, puede referirse a un grupo de símbolos de preámbulo formado de tal manera; por tanto, un símbolo de preámbulo no corresponde a un símbolo de OFDM básico, sino que en su lugar puede comprender una pluralidad de símbolos de OFDM duplicados. Tal como se ha indicado anteriormente, una señal de OFD^m de tono único también es una señal de SC-FDMA, por lo que estos símbolos de OFDM duplicados también pueden entenderse como símbolos de SC-FDMA.

Un diseño de señal de preámbulo de acceso aleatorio a modo de ejemplo se muestra en la figura 7. En este ejemplo, el preámbulo de PRAC^h consiste en 100 símbolos de preámbulo en el tiempo y ocupa un tono/subportadora (de 2,5 kHz) en frecuencia, para cualquier intervalo de símbolo de preámbulo dado. Sin embargo, la transmisión en este ejemplo salta entre dos tonos adyacentes de un grupo de símbolos de preámbulo al siguiente. Este salto se usa para permitir un rendimiento de estimación de tiempo de llegada satisfactorio en la estación base. Tal como se ha indicado anteriormente, estos 2,5 kHz es simplemente un ejemplo, son posibles otros espaciados de subportadora. Además, debería ser evidente que los tonos no necesitan ser adyacentes, los saltos se saltan varias subportadoras.

Dado que el ancho de banda/espaciado de tono (subportadora) en este ejemplo es de 2,5 kHz, la duración de la parte de datos de un símbolo de OFDM normal sería de 400 microsegundos, según la relación bien conocida entre el espaciado de subportadora y la longitud de símbolo de OFDM. Para soportar un tamaño de celda de hasta, por ejemplo, 60 km, se necesita un CP de 400 microsegundos de longitud para acomodar el retardo máximo de ida y vuelta. Una transmisión directa de una parte de datos de 400 microsegundos y un CP de 400 microsegundos conllevaría una sobrecarga de CP del 50 % del recurso total. Para reducir la sobrecarga, un símbolo de OFDM básico se repite cuatro veces, en el ejemplo ilustrado en la figura 7, dando como resultado una duración de símbolo de 1600 microsegundos. La primera copia del símbolo de OFDM es tratada por el receptor de estación base como CP, mientras que las tres copias restantes se tratan como datos. Este diseño reduce la sobrecarga de CP del 50 % al 25 %. La estación base puede combinar de manera coherente las tres copias del símbolo y, por tanto, obtener aproximadamente 4,8 dB de ganancia de potencia.

Para observar la propiedad de PAPR de 0 dB del preámbulo en la figura 7, deben tenerse en consideración, sin perder la generalidad, los símbolos de OFDM 1 y 2 que pueden escribirse como:

en donde T=400 microsegundos y k es el índice de subportadora, para subportadoras con espaciados de subportadora de 1/T. Dentro de cada símbolo de OFDM de longitud 4t , la forma de onda es de envolvente constante, ya que dentro de los intervalos de tiempo [0, 4T] y [4T, 8T] la señal es sinusoidal. En el límite del símbolo, la diferencia de fase es

Por tanto, enviar una secuencia constante, es decir, en donde x[1] = x[2], que alterna entre los dos tonos, garantiza la continuidad de fase y produce 0 dB de PAPR teóricamente.

Dado que cada preámbulo de PRACH solo usa de manera eficaz una subportadora de 2,5 kHz en cualquier momento dado, pueden multiplexarse diferentes preámbulos en el dominio de frecuencia. Por ejemplo, la figura 8 muestra la multiplexación de dos preámbulos de PRACH. En general, M tonos pueden configurarse para multiplexar M preámbulos de PRACH. Cada preámbulo de PRACH usa un tono durante un intervalo de símbolo de OFDM, y el patrón de multiplexación (por ejemplo, tal como se muestra en la figura 8) garantiza que dos UE no usen el mismo tono durante el mismo intervalo de símbolo de OFDM.

La figura 8 ilustra la disposición en el dominio de frecuencia de los dos preámbulos de PRACH. Ejemplos de las señales en el dominio de tiempo correspondientes se muestran en la figura 9, en donde se muestra un intervalo de aproximadamente cuatro grupos de símbolos de preámbulo para cada señal de preámbulo. En primer lugar, puede observarse que la continuidad de fase se conserva en cada uno de los preámbulos. En segundo lugar, puede observarse que el preámbulo 1 comienza con un sinusoidal de menor frecuencia, se cambia a un sinusoidal de mayor frecuencia, el sinusoidal de menor frecuencia, y finalmente se cambia nuevamente a un sinusoidal de mayor frecuencia. El preámbulo 2 comienza con el sinusoidal de mayor frecuencia, se cambia al sinusoidal de menor frecuencia, sinusoidal de mayor frecuencia, y finalmente se cambia nuevamente al sinusoidal de menor frecuencia. Estos dos preámbulos son ortogonales entre sí si su tiempo de llegada diferencial a la estación base está dentro del intervalo de CP. Obsérvese que en ambos ejemplos ilustrados, hay continuidad de fase entre los sinusoides de mayor frecuencia y de menor frecuencia. Se apreciará que las secuencias de baja a alta y de alta a baja de los dos preámbulos pueden preconfigurarse en cada uno de los dispositivos de radio que envían los preámbulos, o puede resultar de una selección aleatoria de una configuración por los dispositivos de radio.

Se apreciará que las técnicas divulgadas actualmente pueden generalizarse a cualquier duración de CP, o cualquier relación entre la duración de CP y la duración de datos normal dentro de un grupo de símbolos de preámbulo. Sin embargo, la distancia de salto en frecuencia debe ajustarse en consecuencia, para mantener la continuidad de fase en los límites de símbolo de OFDM en donde se produce transición entre tonos de frecuencia. Esto es importante para mantener la propiedad de envolvente constante.

Un ejemplo se proporciona en la figura 10. En este caso, el espaciado de subportadora (ancho de banda de tonos) sigue siendo 2,5 kHz, y, por tanto, la duración de símbolo de datos nominal (T) es 1/2500, es decir, 400 microsegundos, que, en un contexto de OFDM, implica un espaciado de subportadora de 2,5 kHz. Tal como se muestra, el CP es 100 us, y por tanto es un cuarto de la duración de símbolo de datos nominal. Obsérvese que la duración de símbolo de OFDM es, por tanto, 1,25 T (CP más datos). Considérense los símbolos de OFDM 1 y 2, que pueden escribirse como

en donde T = 400 us. Dentro de cada símbolo de OFDM de longitud 1,25 T, la forma de onda es de envolvente constante. En el límite del símbolo, la diferencia de fase es

Por tanto, enviar una secuencia constante, es decir, en donde x[1] = x[2], que alterna entre dos subportadoras que están separadas por 4 tonos, garantiza la continuidad de fase y produce 0 dB de PAPR teóricamente.

La figura 11 muestra un ejemplo de dispositivo de radio, en este caso, ilustrado como un UE 12, que puede referirse más generalmente a un terminal inalámbrico y que puede usarse en una o más de las realizaciones a modo de ejemplo descritas en el presente documento. El UE 12 puede, en algunas realizaciones, ser un dispositivo móvil que está configurado para funcionar según las especificaciones para NB-IoT. El UE 12 comprende un circuito 30 de procesamiento que controla el funcionamiento del UE 12. El circuito 30 de procesamiento, que puede comprender uno o más microprocesadores, microcontroladores, procesadores de señal digital, lógica digital especializada, etc., por ejemplo, está conectado a un circuito 32 receptor o transceptor con antena(s) 34 asociada(s), que se usan para recibir señales desde o ambas transmiten señales a y reciben señales desde una estación 10 base en la red 2. El UE 12 también comprende un circuito 36 de memoria que está conectado al circuito 30 de procesamiento y que almacena código de programa y otra información y datos necesarios para el funcionamiento del UE 12. En conjunto, el circuito 30 de procesamiento y el circuito 36 de memoria también pueden denominarse circuito de procesamiento, y están adaptados, en diversas realizaciones, para llevar a cabo una o más de las técnicas basadas en UE descritas en el presente documento.

Por ejemplo, el circuito de procesamiento del UE 12 puede configurarse para generar una señal de preámbulo de acceso aleatorio de SC-FDMA que comprende dos o más grupos de símbolos de preámbulo consecutivos, comprendiendo cada grupo de símbolos de preámbulo una parte de prefijo cíclico y una pluralidad de símbolos idénticos que ocupan una única subportadora de la señal de preámbulo de acceso aleatorio de SC-FDMA, de manera que la única subportadora para al menos uno de los grupos de símbolos de preámbulo corresponde a una primera frecuencia de subportadora y la única subportadora para uno inmediatamente posterior de los grupos de símbolos de preámbulo corresponde a una segunda frecuencia de subportadora. El circuito de procesamiento del UE 12 está configurado además para transmitir la señal de preámbulo de acceso aleatorio. Tal como se comentó en los ejemplos descritos anteriormente, la única subportadora para al menos uno de los grupos de símbolos de preámbulo corresponde a una primera frecuencia de subportadora y la única subportadora para uno inmediatamente posterior de los grupos de símbolos de preámbulo corresponde a una segunda frecuencia de subportadora. En algunas realizaciones, cada segundo de los grupos de símbolos de preámbulo corresponde a la segunda frecuencia de subportadora y cada uno de los grupos de símbolos de preámbulo restantes corresponde a la primera frecuencia de subportadora.

Independientemente de la implementación, el circuito de procesamiento del UE 12 está configurado para realizar un método 1200 tal como se muestra en la figura 12. Tal como se muestra en el bloque 1220, el método 1200 incluye generar una señal de preámbulo de acceso aleatorio de SC-FDMA que comprende dos o más grupos de símbolos de preámbulo consecutivos, comprendiendo cada grupo de símbolos de preámbulo una parte de prefijo cíclico y una pluralidad de símbolos idénticos que ocupan una única subportadora de la señal de preámbulo de acceso aleatorio de SC-FDMA, de manera que la única subportadora para al menos uno de los grupos de símbolos de preámbulo corresponde a una primera frecuencia de subportadora y la única subportadora para uno inmediatamente posterior de los grupos de símbolos de preámbulo corresponde a una segunda frecuencia de subportadora; en algunas realizaciones, cada segundo de los grupos de símbolos de preámbulo corresponde a la segunda frecuencia de subportadora y cada uno de los grupos de símbolos de preámbulo restantes corresponde a la primera frecuencia de subportadora. El método 1200 también incluye transmitir la señal de preámbulo de acceso aleatorio, tal como se muestra en el bloque 1230. En algunos casos, el método 1200 puede incluir seleccionar una configuración de preámbulo de una pluralidad de configuraciones de preámbulo predeterminadas, en donde la configuración de preámbulo seleccionada define las frecuencias de subportadora primera y segunda, tal como se muestra en el bloque 1210, y en donde la señal de preámbulo de acceso aleatorio de SC-FDMA se genera usando la configuración de preámbulo seleccionada. Esta selección puede realizarse de manera aleatoria, en algunas realizaciones.

En algunas realizaciones, todos los grupos de símbolos de preámbulo tienen la misma amplitud compleja. En algunas realizaciones, las frecuencias de subportadora primera y segunda se seleccionan para permitir la continuidad de fase en los límites entre símbolos de preámbulo. Los grupos de símbolos de preámbulo se generan a continuación para proporcionar continuidad de fase en los límites entre los grupos de símbolos de preámbulo.

En algunas realizaciones, la segunda frecuencia de subportadora es adyacente a la primera frecuencia de subportadora. En algunas de estas realizaciones y otras, la longitud de la parte de prefijo cíclico es la misma que la longitud de cada uno de los símbolos idénticos, y la parte de prefijo cíclico es idéntica a cada uno de los símbolos idénticos. En otras, la longitud de la parte de prefijo cíclico es un cuarto de la longitud de cada uno de los símbolos idénticos.

En algunas realizaciones, cada grupo de símbolos de preámbulo tiene una longitud total de 1600 microsegundos. En algunas realizaciones, la pluralidad de símbolos idénticos en cada grupo de símbolos de preámbulo consiste en tres símbolos idénticos.

La figura 13 muestra otro ejemplo de dispositivo de radio, en este caso ilustrando un nodo de red, tal como una estación 10 base, que se configura para recibir una señal de preámbulo de acceso aleatorio desde el UE 12. En la descripción de algunas realizaciones a continuación, se usa la terminología “nodo de red de radio” o simplemente “nodo de red” o “nodo de NW”. Estos términos se refieren a cualquier tipo de nodo de red en la parte fija de la red de comunicación inalámbrica, tal como una estación base, una estación base de radio, una estación transceptora base, un controlador de estación base, un controlador de red, un Nodo B evolucionado (eNodoB o eNB), un Nodo B, un nodo de retransmisión, un nodo de posicionamiento, un E-SMLC, un servidor de ubicación, un repetidor, un punto de acceso, un punto de acceso de radio, una cabeza de radio remota (RRH) de unidad de radio remota (RRU), un nodo de radio de radio multiestándar (MSR) tal como nodos de estación base de MSR en sistema de antenas distribuidas (DAS), un nodo de SON, un nodo de O&M, OSS, o MDT, un nodo de red central, MME, etc. Tal como puede observarse a partir de este ejemplo, el término “parte fija” de la red de comunicación inalámbrica se refiere a la parte de la red inalámbrica distinta de los terminales de acceso, es decir, la parte de la red a la que acceden a través de un enlace de radio los UE, dispositivos de NT-IoB, y similares, y no pretende excluir la posibilidad de que uno o más elementos en una situación dada puedan moverse.

La figura 13 muestra una estación 10 base (por ejemplo, un eNB) que puede usarse en algunas de las realizaciones a modo de ejemplo descritas en el presente documento. Se apreciará que, aunque un macro eNB no lo hará, en la práctica, ser idéntico en tamaño y estructura a un micro eNB, con fines ilustrativos, se asume que las estaciones 10 base incluyen componentes similares. Por tanto, si la estación 10 base corresponde o no a una macro estación base o a una micro estación base, comprende un circuito 40 de procesamiento que controla el funcionamiento de la estación 10 base. El circuito 40 de procesamiento, que puede incluir uno o más microprocesadores, microcontroladores, procesadores de señal digital, lógica digital especializada, etc., está conectado a un circuito 42 transceptor con antena(s) 44 asociada(s) que se usan para transmitir señales a, y recibir señales de los UE 12 en la red. La estación 10 base también comprende un circuito 46 de memoria que está conectado al circuito 40 de procesamiento y que almacena información de programa y otra y datos necesarios para el funcionamiento de la estación 10 base. En conjunto, el circuito 40 de procesamiento y el circuito 46 de memoria también pueden denominarse circuito de procesamiento, y están adaptados, en diversas realizaciones, para llevar a cabo una o más de las técnicas basadas en red descritas a continuación.

La estación 10 base también incluye componentes y/o circuitos 48 para permitir que la estación 10 base intercambie información con otras estaciones 10 base (por ejemplo, a través de una interfaz X2) y componentes y/o circuitos 49 para permitir que la estación 10 base intercambie información con nodos en la red central (por ejemplo, a través de una interfaz S1). Se apreciará que las estaciones base para su uso en otros tipos de red (por ejemplo, UTRAN o acceso múltiple por división de código de banda ancha o WCDMA RAN) incluirán componentes similares a los mostrados en la figura 13 y circuitos 48, 49 de interfaz apropiados para permitir las comunicaciones con los otros nodos de red en esos tipos de redes (por ejemplo, otras estaciones base, nodos y/o nodos de gestión de movilidad en la red central).

El circuito de procesamiento de la estación 10 base está configurado para recibir una señal de radiofrecuencia y detectar, en la señal de radiofrecuencia, una primera señal de preámbulo de acceso aleatorio de SC-FDMA, transmitida por un primer dispositivo de radio remoto. La primera señal de preámbulo de acceso aleatorio de SC-FDMA comprende dos o más símbolos de preámbulo consecutivos (que también pueden denominarse grupos de símbolos de preámbulo), comprendiendo cada grupo de símbolos de preámbulo una parte de prefijo cíclico y una pluralidad de símbolos idénticos que ocupan una única subportadora de la señal de preámbulo de acceso aleatorio de SC-FDMA, de manera que la única subportadora para al menos uno de los grupos de símbolos de preámbulo corresponde a una primera frecuencia de subportadora y la única subportadora para uno inmediatamente posterior de los grupos de símbolos de preámbulo corresponde a una segunda frecuencia de subportadora. En algunas realizaciones, cada segundo de los grupos de símbolos de preámbulo corresponde a la segunda frecuencia de subportadora y cada uno de los grupos de símbolos de preámbulo restantes corresponde a la primera frecuencia de subportadora. En algunos casos, el circuito de procesamiento está configurado para estimar un tiempo de llegada para la primera señal de preámbulo.

Independientemente de la implementación, el circuito de procesamiento de la estación 10 base también está configurado para realizar un método 1400, tal como se muestra en la figura 14. El método 1400 incluye recibir una señal de radiofrecuencia (bloque 1410). El método 1400 también incluye detectar, en la señal de radiofrecuencia, una primera señal de preámbulo de acceso aleatorio de SC-FDMA, transmitida por un primer dispositivo de radio remoto (bloque 1420). La primera señal de preámbulo de acceso aleatorio comprende dos o más grupos de símbolos de preámbulo consecutivos, comprendiendo cada grupo de símbolos de preámbulo una parte de prefijo cíclico y una pluralidad de símbolos idénticos que ocupan una única subportadora de la señal de preámbulo de acceso aleatorio de SC-FDMA, de manera que la única subportadora para al menos uno de los grupos de símbolos de preámbulo corresponde a una primera frecuencia de subportadora y la única subportadora para uno inmediatamente posterior de los grupos de símbolos de preámbulo corresponde a una segunda frecuencia de subportadora. De nuevo, en algunas realizaciones, cada segundo de los grupos de símbolos de preámbulo corresponde a la segunda frecuencia de subportadora y cada uno de los grupos de símbolos de preámbulo restantes corresponde a la primera frecuencia de subportadora. Opcionalmente, el método 1400 incluye estimar un tiempo de llegada para la primera señal de preámbulo de acceso aleatorio de SC-FDMA (bloque 1430), esto puede usarse para realizar sincronización de enlace ascendente, por ejemplo.

En algunas realizaciones, todos los grupos de símbolos de preámbulo tienen la misma amplitud compleja. Además, las frecuencias de subportadora primera y segunda pueden seleccionarse para permitir continuidad de fase en los límites entre grupos de símbolos de preámbulo, en donde los símbolos de preámbulo detectados tienen continuidad de fase en los límites entre grupos de símbolos de preámbulo. En algunas realizaciones, la segunda frecuencia de subportadora es adyacente a la primera frecuencia de subportadora.

En algunas realizaciones, la longitud de la parte de prefijo cíclico es la misma que la longitud de cada uno de los símbolos idénticos y la parte de prefijo cíclico es idéntica a cada uno de los símbolos idénticos. En otras realizaciones, la longitud del prefijo cíclico es un cuarto de la longitud de cada uno de los símbolos idénticos. En algunas realizaciones, cada grupo de símbolos de preámbulo tiene una longitud total de 1600 microsegundos; la pluralidad de símbolos idénticos en cada grupo de símbolos de preámbulo consiste en tres símbolos idénticos, en algunas realizaciones.

Tal como se comentó anteriormente, pueden intercalarse diferentes señales de preámbulo de acceso aleatorio en el dominio de frecuencia, de manera que puedan distinguirse entre sí por la estación base. En consecuencia, algunas realizaciones del método 1400 pueden comprender además detectar, en la señal de radiofrecuencia, una segunda señal de preámbulo de acceso aleatorio de SC-FDMA, transmitida por un segundo equipo de usuario remoto, en donde la segunda señal de preámbulo de acceso aleatorio de SC-FDMA comprende dos o más grupos de símbolos de preámbulo consecutivos, comprendiendo cada grupo de símbolos de preámbulo una parte de prefijo cíclico y una pluralidad de símbolos idénticos que ocupan una única subportadora de la señal de preámbulo de acceso aleatorio de SC-FDMA, de manera que la única subportadora para al menos uno de los grupos de símbolos de preámbulo corresponde a una tercera frecuencia de subportadora y la única subportadora para uno inmediatamente posterior de los grupos de símbolos de preámbulo corresponde a una cuarta frecuencia de subportadora. En estas realizaciones, los dos o más grupos de símbolos de preámbulo consecutivos de la segunda señal de preámbulo de acceso aleatorio de SC-FDMA pueden superponerse, al menos parcialmente, los dos o más grupos de símbolos de preámbulo consecutivos del primer preámbulo de acceso aleatorio de SC-FDMA, y la primera frecuencia de subportadora puede ser igual a la cuarta frecuencia de subportadora, o la segunda frecuencia de subportadora puede ser igual a la tercera frecuencia de subportadora, o ambas.

Debe entenderse que los métodos 1200 y 1400 ilustrados en las figuras 12 y 14 son ejemplos de técnicas descritas de manera más completa anteriormente. Cada uno de estos métodos puede modificarse según cualquiera de las variaciones y detalles comentados. Los métodos ilustrados en las figuras 12 y 14, y variantes de los mismos, puede implementarse usando los circuitos de procesamiento ilustrados en las figuras 11 y 13, según sea apropiado, en donde los circuitos de procesamiento se configuran, por ejemplo, con código de programa apropiado almacenado en los circuitos 36 y/o 46 de memoria, para llevar a cabo las operaciones descritas anteriormente. Aunque algunas de estas realizaciones se basan en un microprocesador programado u otro elemento de procesamiento programado, se apreciará que no todas las etapas de estas técnicas se realizan necesariamente en un único microprocesador o incluso en un único módulo. Realizaciones de las técnicas divulgadas actualmente incluyen además productos de programas informáticos para su aplicación en un terminal inalámbrico, así como productos de programas informáticos correspondientes para su aplicación en un aparato de estación base u otro aparato de nodo de red.

Este código de programa o instrucciones de programa informático también pueden almacenarse en un medio legible por ordenador tangible que puede dirigir un ordenador u otro aparato de procesamiento de datos programable para funcionar de una manera particular, de manera que las instrucciones almacenadas en el medio legible por ordenador producen un artículo de fabricación que incluye instrucciones que implementan las funciones/actos especificados en los diagramas de bloques y/o bloques o bloques de diagramas de flujo. En consecuencia, realizaciones de los presentes conceptos inventivos pueden realizarse en hardware y/o en software (incluyendo firmware, software residente, microcódigo, etc.) que se ejecutan en un procesador tal como un procesador de señal digital, que pueden denominarse colectivamente “circuitos”, “módulo” o variantes de los mismos.

Se apreciará además que diversos aspectos de las realizaciones descritas anteriormente pueden entenderse como llevados a cabo por “módulos” funcionales, que pueden ser instrucciones de programa que se ejecutan en un circuito de procesador apropiado, circuitos digitales codificados por hardware y/o circuitos analógicos, o combinaciones apropiadas de los mismos.

Por ejemplo, la figura 15 ilustra un módulo funcional o arquitectura de circuito a modo de ejemplo que puede implementarse en un UE 12, por ejemplo, basado en el circuito 30 de procesamiento y el circuito 36 de memoria. La realización ilustrada incluye al menos funcionalmente un módulo 1502 de generación de señal para generar una señal de preámbulo de acceso aleatorio. La implementación también incluye un módulo 1504 de transmisión para transmitir la señal de preámbulo de acceso aleatorio. La señal de acceso aleatorio generada comprende dos o más grupos de símbolos de preámbulo consecutivos, comprendiendo cada grupo de símbolos de preámbulo una parte de prefijo cíclico y una pluralidad de símbolos idénticos que ocupan una única subportadora de la señal de preámbulo de acceso aleatorio de SC-FDMA, de manera que la única subportadora para al menos uno de los grupos de símbolos de preámbulo corresponde a una primera frecuencia de subportadora y la única subportadora para uno inmediatamente posterior de los grupos de símbolos de preámbulo corresponde a una segunda frecuencia de subportadora. En algunas realizaciones, cada segundo de los grupos de símbolos de preámbulo corresponde a la segunda frecuencia de subportadora y cada uno de los grupos de símbolos de preámbulo restantes corresponde a la primera frecuencia de subportadora.

La figura 16 ilustra un módulo funcional o arquitectura de circuito a modo de ejemplo que puede implementarse en un nodo de red, tal como una estación 10 base, por ejemplo, en base al circuito 40 de procesamiento y el circuito 46 de memoria. La realización ilustrada incluye al menos funcionalmente un módulo 1602 de recepción para recibir una señal de radiofrecuencia. La implementación también incluye un módulo 1604 de detección para detectar, en la señal de radiofrecuencia, una primera señal de preámbulo de acceso aleatorio de SC-FDMA, transmitida por un primer dispositivo de radio remoto. La primera señal de preámbulo de acceso aleatorio comprende dos o más grupos de símbolos de preámbulo consecutivos, comprendiendo cada grupo de símbolos de preámbulo una parte de prefijo cíclico y una pluralidad de símbolos idénticos que ocupan una única subportadora de la señal de preámbulo de acceso aleatorio de SC-FDMA, de manera que la única subportadora para al menos uno de los grupos de símbolos de preámbulo corresponde a una primera frecuencia de subportadora y la única subportadora para uno inmediatamente posterior de los grupos de símbolos de preámbulo corresponde a una segunda frecuencia de subportadora. En algunas realizaciones, por ejemplo, cada segundo de los grupos de símbolos de preámbulo corresponde a la segunda frecuencia de subportadora y cada uno de los grupos de símbolos de preámbulo restantes corresponde a la primera frecuencia de subportadora.

Varios métodos, dispositivos, y sistemas para generar y recibir preámbulos de acceso aleatorio se han descrito en detalle anteriormente. Los expertos en la técnica apreciarán que las realizaciones abarcadas por la presente divulgación no se limitan a las realizaciones a modo de ejemplo particulares descritas anteriormente. Con respecto a esto, aunque se han mostrado y descrito realizaciones ilustrativas, se contemplan una amplia gama de modificaciones, cambios, y sustituciones en la divulgación anterior. Se entiende que tales variaciones pueden realizarse a lo anterior sin alejarse del alcance de la presente divulgación. En consecuencia, resulta apropiado que las reivindicaciones adjuntas se interpreten de manera amplia y de manera coherente con la presente divulgación.

A continuación se encuentran algunos ejemplos no limitantes adicionales, que detallan algunas de las técnicas anteriores y que proporcionan algo de posible contexto para su aplicación.

Introducción

En GERAN n.° 62, un nuevo elemento de estudio llamado Soporte de Sistema Celular para Ultra baja Complexidad e Internet de las Cosas de Bajo Rendimiento (código WI: FS_loT_LC) se aprobó para satisfacer las necesidades de Internet de las cosas [1] celular. El estudio está abierto a un diseño no heredado, y/o una evolución retrocompatible de GSM/EDGE.

Se propuso una solución basada en LTE de banda estrecha (denominado NB-LTE) y se incluyó en [2], y ahora se encuentra bajo investigación bajo el elemento de trabajo de NB-IoT [3] que fue aprobado en la RAN n.° 69. El documento [2] proporcionó una descripción de alto nivel del concepto de acceso aleatorio en NB-LTE tal como el espaciado de subportadora y la multiplexación. La contribución [4] proporcionó una descripción más detallada con respecto al canal de acceso aleatorio en NB-LTE. En esta contribución, se mejoró adicionalmente el diseño y se proporcionaron resultados de evaluación de rendimiento actualizados. Los principales cambios en diseño son los siguientes.

• Se reduce la longitud del preámbulo propuesto anteriormente de 491 a 251. Como resultado, el canal de acceso aleatorio usa un ancho de banda de 80 kHz en lugar de un ancho de banda de 160 kHz. Esto ayuda a mejorar la eficacia espectral.

• Se propone un nuevo diseño de acceso aleatorio para usuarios con 164 dB de MCL. Teóricamente, el nuevo diseño tiene una relación de potencia pico con respecto a promedio (PAPR) de 0 dB y es bueno para la eficacia de amplificador de potencia.

Usos y procedimientos de acceso aleatorio

En el diseño de acceso aleatorio de LTE existente, el acceso aleatorio sirve para múltiples propósitos, tal como el acceso inicial cuando se establece un enlace de radio, solicitud de planificación, etc. Entre otros, un objetivo principal del acceso aleatorio es lograr la sincronización de enlace ascendente, lo cual es importante para mantener la ortogonalidad del enlace ascendente en LTE.

El acceso aleatorio de LTE puede estar basado en disputa o estar libre de disputa. El procedimiento de acceso aleatorio basado en disputa consiste en cuatro etapas, tal como se ilustra en la figura 1A. Obsérvese que solo la primera etapa implica el procesamiento de capa física diseñado específicamente para acceso aleatorio, mientras que las tres etapas restantes siguen el mismo procesamiento de capa física usado en la transmisión de datos de enlace ascendente y enlace descendente. Para acceso aleatorio sin disputa, el UE usa preámbulos reservados asignados por la estación base. En este caso, no se necesita resolución de disputa, y, por tanto, solo se requieren las etapas 1 y 2.

En NB-LTE, el procedimiento de acceso aleatorio sigue a su homólogo en LTE. Debido al ancho de banda reducido en NBLTE, se requieren revisiones menores del diseño del canal de acceso aleatorio físico (PRACH) de LTE para el PRACH de NB-LTE. La revisión, sin embargo, solo afecta a la etapa 1 (preámbulo de acceso aleatorio), ya que es la única etapa que implica procesamiento de capa física específico de acceso aleatorio.

Diseño de canal de acceso aleatorio físico

Multiplexación de recursos de enlace ascendente

Un ejemplo de la multiplexación de PRACH con PUSCH en NB-LTE se muestra en la figura 2A. Puede observarse que la multiplexación es similar a LTE. El PUSCH podría multiplexarse en frecuencia con PRACH en franjas de PRACH. Los recursos de tiempo-frecuencia de PRACH pueden configurarse por la estación base. La configuración depende de factores tales como la carga de acceso aleatorio, tamaño de celda, etc.

En NB-LTE, pueden definirse tres clases de cobertura: cobertura básica (144 dB de MCL), cobertura robusta (154 dB de MCL), y cobertura extrema (164 dB de MCL) [2]. En consecuencia, pueden usarse diferentes formatos de preámbulo (que se presentarán a continuación) para usuarios en diferentes clases de cobertura. Las transmisiones de preámbulo concurrentes de usuarios en diferentes clases de cobertura pueden conllevar posibles problemas cercalejos. Para mitigar este problema, las transmisiones de preámbulo de usuarios en diferentes clases de cobertura pueden multiplexarse en tiempo en NB-LTE, tal como se ilustra en

Formatos de PRACH 0 y 1

En esta subsección, se presenta el diseño de preámbulo para los formatos de PRACH 0 y 1, que pueden usarse por usuarios con 144 dB de MCL y 154 dB de MCL respectivamente.

Diseño del preámbulo

En NB-LTE, el espaciado de subportadora para PUSCH puede ser, por ejemplo, 2,5 kHz, reducido 6 veces en comparación con el espaciado de subportadora de 15 kHz de LTE. En LTE, el espaciado de subportadora de PRACH es de 1,25 kHz y los preámbulos son secuencias de Zadoff-Chu de longitud 839. Por tanto, el ancho de banda total usado es 1,0488 MHz (excluyendo la banda de protección).

Una opción aparentemente natural para el diseño de PRACH de NB-LTE es reducir el espaciado de subportadora de 1,25 kHz también 6 veces y reutilizar las secuencias de Zadoff-Chu de longitud 839. Sin embargo, existen algunos problemas con este diseño. En primer lugar, el espaciado de subportadora reducido es 208,3 Hz, que es relativamente pequeño considerando el desvío de frecuencia entre el dispositivo y la estación base y el desplazamiento Doppler. En segundo lugar, el ancho de banda total usado para PRACH sería 208,3*839=174,8 kHz, mientras que el ancho de banda total del enlace ascendente es de 180 kHz en NB-LTE. Como resultado, como máximo dos subportadoras de 2,5 kHz pueden usarse para PUSCH o dejarse como banda de protección para el despliegue en banda, y no hay banda de protección entre el PUSCH y el PRACH cuando se multiplexan en frecuencia. Esto puede provocar problemas de interferencia.

Para los formatos de PRACH 0 y 1, se propone que PRACH use un ancho de banda de 80 kHz. Por un lado, es deseable un gran espaciado de subportadora para hacer que la transmisión de preámbulo sea robusta para el desvío de frecuencia de portadora (CFO) y el desplazamiento Doppler. Por otro lado, se prefieren preámbulos basados en secuencias de Zadoff-Chu más largas. Esto se debe a que los preámbulos ortogonales se derivan aplicando desvíos cíclicos a una secuencia base de Zadoff-Chu. En LTE, se aplican diferentes desplazamientos cíclicos a las celdas en diferentes intervalos de tamaño [6]. Para un tamaño de celda dado (un desplazamiento cíclico dado), cuanto más largos sean los preámbulos, más serán los preámbulos ortogonales. Con un ancho de banda de 80 kHz para PRACH, existe una compensación entre el espaciado de subportadora de PRACH y la longitud del preámbulo. Además, la elección debería permitir que PRACH se ajuste bien dentro de la estructura de trama general en NB-LTE.

Teniendo en cuenta todas las limitaciones, se propone reducir 1,25 kHz de ancho de banda de subportadora de PRACH de LTE 4 veces para PRACH de NB-LTE (espaciado de subportadora de 312,5 Hz). La longitud máxima del preámbulo es, por tanto, 80/0,3125=256. Para facilitar la selección de secuencia de preámbulo, se prefieren secuencias de Zadoff-Chu de longitud de número primo. Dado que el mayor número primo inferior a 256 es 251, se propone usar secuencias de Zadoff-Chu de longitud 251 como preámbulos.

En resumen, para los formatos 0 y 1 de PRACH de NB-LTE, se propone usar secuencias de Zadoff-Chu de longitud 251 mapeadas a subportadoras separadas 312,5 Hz. El diseño propuesto se muestra en la figura 3A. Además, como suposición de trabajo, se propone asumir que 64 preámbulos como en LTE están disponibles para NB-LTE. Entre los 64 preámbulos, cada celda puede configurar un subconjunto de las mismas para acceso aleatorio sin disputa.

Dimensionado de PRACH

Tal como se mencionó anteriormente, la duración y el periodo de franja de PRACH pueden configurarse dependiendo de la carga y el tamaño de celda. En esta subsección, se proporciona una configuración de este tipo.

Con el espaciado de subportadora de 312,5 Hz, la duración de secuencia del preámbulo es 3,2 ms. Se propone usar 4 ms como un segmento de acceso aleatorio básico. Dado que la duración de secuencia de preámbulo es 3,2 ms, hay recursos de 0,8 ms restantes para el prefijo cíclico (CP) y el tiempo de protección (GT). Para maximizar la cobertura, el CP está dimensionado para que sea 0,4 ms (ignorando la dispersión de retardo, que es del orden de unos pocos us y tiene un impacto marginal). La figura 4A ilustra el dimensionado de CP/GT de PRACH propuesto. Pueden definirse más configuraciones de PRACH (con diferentes duraciones, CP, o GT) si fuera necesario.

Figura 4A: dimensionado de periodo de protección/prefijo cíclico para formatos 0 y 1 de PRACH

Un CP de duración de 0,4 ms puede abordar tamaños de celda de hasta 60 km, lo que supera el objetivo de tamaño de celda máximo de 35 km en el estudio GERAN [1]. Además, con una IFFT de 256 puntos para la generación de preámbulos PRACH, el tamaño de CP asciende a 32 muestras, lo que hace que la adición de CP sea sencilla en el procesamiento de banda base. Aunque los preámbulos se definen en el dominio de frecuencia, los dispositivos pueden generar directamente los preámbulos en el dominio de tiempo y, por tanto, pueden omitir la operación de IFFT de 256 puntos.

En base al dimensionado de CP/GT anterior, los formatos de 0 y 1 de PRACH se definen respectivamente de la siguiente manera.

• Para usuarios con 144 dB de MCL, un segmento de PRACH es suficiente para enviar sus preámbulos.

• Para usuarios con 154 dB de MCL, se propone repetir el segmento de PRACH básico 12 veces.

Los formatos se resumen en la tabla 1.

Tabla 1: formatos 0 y 1 de PRACH

Formato 2 de PRACH

En esta subsección, se introduce el diseño de preámbulo para el formato 2 de PRACH, que puede usarse, por ejemplo, por usuarios con 164 dB de MCL. La motivación es que los usuarios con 164 dB de MCL tienen una potencia limitada y su rendimiento es sensible a la eficacia de amplificador de potencia. El diseño de preámbulo especial del formato 2 de PRACH teóricamente tiene 0 dB de PAPR y, por tanto, es eficiente energéticamente.

La idea básica del diseño es dispersar el preámbulo de acceso aleatorio en el tiempo, en lugar de dispersarlo en frecuencia (como en los formatos 0 y 1 de PRACH). El diseño se muestra en la figura 5A. El preámbulo consta de 100 símbolos en el tiempo y ocupa un tono (de 2,5 kHz) en frecuencia. Sin embargo, la transmisión salta entre dos tonos adyacentes de símbolo a símbolo. El salto se usa para permitir un rendimiento de estimación de tiempo de llegada satisfactorio en la BS.

Dado que el ancho de banda del tono es 2,5 kHz, la duración de la parte de datos de un símbolo de OFDM normal es 400 us. Para soportar un tamaño de celda de hasta 60 km, se necesita un CP de longitud 400 para acomodar el retardo máximo de ida y vuelta. Una transmisión directa conllevaría una sobrecarga de CP del 50 % del recurso total. Para reducir la sobrecarga, se repite cada símbolo de OFDM cuatro veces, dando como resultado una duración de símbolo de 1600 us. La primera copia del símbolo de OFDM se trata como CP, mientras que las tres copias restantes se tratan como datos. Este diseño reduce la sobrecarga de CP del 50 % al 25 %. La BS puede combinar coherentemente las tres copias del símbolo y obtener aproximadamente 4,8 dB de ganancia de potencia.

Para observar la propiedad de PAPR de 0 dB del preámbulo en la figura 5A, sin pérdida de generalidad, debemos considerar los símbolos de OFDM 1 y 2 que pueden escribirse como

en donde T=400 us. Dentro de cada símbolo de OFDM de longitud 4T, la forma de onda es de envolvente constante. En el límite del símbolo, la diferencia de fase es

Por tanto, enviar una secuencia constante que alterna entre los dos tonos garantiza la continuidad de fase y produce 0 dB de PAPR, teóricamente.

Dado que cada preámbulo solo usa de manera eficaz una subportadora de 2,5 kHz, pueden multiplexarse diferentes preámbulos en el dominio de frecuencia (frente al tipo de CDMA de multiplexación de preámbulo en los formatos 0 y 1). Por ejemplo, la figura 5A muestra la multiplexación de dos preámbulos. En general, N3 tonos pueden configurarse para usuarios con 164 dB de MCL, en donde la configuración puede variar dependiendo de la carga de tráfico. Limitar el ancho de banda de PRACH a 80 kHz, el valor máximo de N3 es 32.

El diseño del formato 2 de PRACH comparte algo de homogeneidad con el diseño de acceso aleatorio en el OFDMA de NB [2], pero existen diferencias en diversos aspectos.

Homogeneidad: ambos diseños se basan en saltos para permitir un rendimiento de estimación de tiempo de llegada satisfactorio.

Diferencias:

^o Las dos longitudes de CP (que soportan un tamaño de celda de hasta 8 km y 35 km respectivamente) en OFDMA de NB se eligen para acomodar los retardos de ida y vuelta, mientras que en este caso se elige cuidadosamente una única longitud de CP para producir 0 dB de PAPR, así como para acomodar el retardo de ida y vuelta para un tamaño de celda de hasta 60 km.

^o Los pilotos de acceso aleatorio en OFDMA de NB están integrados en símbolos de datos, mientras que la transmisión de datos no es necesaria en este caso. Además, puede resultar costoso enviar datos antes de que se establezca la sincronización de enlace ascendente (ya que se necesita un CP largo para un gran tamaño de celda para acomodar el retardo de ida y vuelta).

El formato 2 de PRACH se resume en la tabla 2.

Tabla 2: formato de PRACH 2

Evaluación del rendimiento

En esta sección, los resultados de simulación se presentan para evaluar el diseño de PRACH de NB-LTE. Los supuestos de simulación utilizados se basan en los descritos en [2], y se resumen en la tabla 3.

Tabla 3: parámetros de simulación

Rendimiento de cobertura

Para la detección del preámbulo de PRACH en el receptor, se establece un umbral de manera que la tasa de detección de falsas alarmas sea suficientemente baja cuando se alimenta ruido térmico al receptor. Se eligen diferentes umbrales en función de las clases de cobertura. Las simulaciones se han ejecutado con 100.000 materializaciones para someter a prueba tasas de falsas alarmas.

Para la detección de preámbulo de los formatos de 0 y 1 de PRACH en el receptor, se cuenta una detección errónea si (1) el pico de la estadística de detección acumulada no excede el umbral predeterminado o (2) el índice de preámbulo detectado es incorrecto cuando el pico de la estadística de detección acumulada excede el umbral.

Para la detección de preámbulo del formato 2 de PRACH en el receptor, el preámbulo está indexado de hecho por el índice de tono y, por tanto, es conocido por la BS. En este caso, se cuenta una detección errónea si el pico de la estadística de detección acumulada no excede el umbral predeterminado.

Obsérvese que existe una compensación entre la tasa de falsas alarmas y la tasa de detección cuando se establece el umbral. Si el umbral es alto, la tasa de falsas alarmas será menor, pero la probabilidad de que la BS pierda la detección de los preámbulos transmitidos será mayor (y, por tanto, la tasa de detección puede disminuir).

Como valores de referencia, LTE especifica que la tasa de falsas alarmas de PRACH es del 0,1 % y la tasa de detección de PRACH es del 99 % [8]. Además, aunque no se han realizado acuerdos, ha habido una discusión continua sobre la relajación de la tasa de detección al 90 % para la extensión de cobertura de 15 dB en el trabajo de eMTC de LTE.

Cobertura básica

Para usuarios en cobertura básica (144 dB de MCL), el umbral se establece de manera que la tasa de falsas alarmas esté por debajo del 0,1 %. Más precisamente, solo hubo una realización de muestra en donde el pico de las estadísticas de detección acumuladas disminuyó por debajo del umbral predeterminado, tal como se muestra en la tabla 4. La tasa de detección de preámbulo correspondiente es del 99,77 %. Por tanto, para usuarios en cobertura básica, el rendimiento de transmisión de preámbulo en NB-LTE es muy bueno, lo que supera los requisitos normales de LTE.

Tabla 4: rendimiento de cobertura del formato 0 de PRACH

Cobertura robusta (TBD)

Para usuarios en cobertura robusta (154 dB de MCL), el umbral se establece de manera que la tasa de falsas alarmas esté por debajo del 0,1 %. Más precisamente, la tasa de falsas alarmas es del XXX %, tal como se muestra en la tabla 5. La tasa de detección de preámbulo correspondiente es del XXX %. Por tanto, para usuarios en cobertura básica, se mantiene el requisito de tasa de falsas alarmas de LTE, mientras que la tasa de detección disminuye un 0,88 %.

Tabla 5: rendimiento de cobertura del formato 1 de PRACH

Cobertura extrema

Para usuarios en cobertura extrema, se usa el formato 2 para transmisión de preámbulo. Los resultados se resumen en la tabla 6. El umbral se establece de manera que la tasa de falsas alarmas sea de aproximadamente el 0,1 %. Más precisamente, la tasa de falsas alarmas es del 0,12 %, tal como se muestra en la tabla 6. La tasa de detección de preámbulo correspondiente es del 99,42 %. Por tanto, para estos usuarios, el rendimiento de transmisión de preámbulo en NB-LTE es satisfactorio.

Tabla 6: rendimiento de cobertura del formato 2 de PRACH

En base al rendimiento de falsas alarmas y tasas de detección, la tabla 7 resume el rendimiento de cobertura de PRACH de NB-LTE.

Tabla 7: rendimiento de cobertura de PRACH

Rendimiento de estimación de tiempo de llegada

Entre otros, un objetivo principal del acceso aleatorio es lograr la sincronización de enlace ascendente, lo cual es importante para mantener la ortogonalidad de enlace ascendente en LTE. Para este fin, el receptor (estación base) estima el tiempo de llegada a partir del preámbulo recibido. La figura 7A muestra las distribuciones de errores de estimación de tiempo de llegada para los formatos 0 y 1 de PRACH por debajo de 0,9 dB y -9,1 dB, respectivamente. Los resultados muestran que los errores de estimación están dentro de 2 muestras a una tasa de muestreo de 160 kHz, o de manera equivalente, 12,5 us. En NB-LTE, el CP más corto es de 28,2 us (4,7 us LTE CP expandido 6 veces). Por tanto, los errores de estimación de tiempo de llegada (hasta 12,5 us) pueden gestionarse por el CP y, por tanto, la precisión de estimación de tiempo de llegada es satisfactoria.

La figura 8A muestra las distribuciones de errores de estimación de tiempo de llegada para el formato 2 de PRACH por debajo de -4 dB. En comparación con los formatos 0 y 1, el formato 2 solo usa un ancho de banda de 2,5 kHz, lo que limita fundamentalmente la precisión de estimación de temporización. Los resultados en la figura 8A muestran que los errores de estimación están dentro de muestras de [-4,5, 4,5] a una tasa de muestreo de 160 kHz, o de manera equivalente, [-28,125, 28,125] us al 99 %. Además, podría usarse un estimador de temporización sesgado para que el 90% de las estimaciones de temporización estén dentro del intervalo de prefijo cíclico (que tiene al menos 28,2 us de largo). Aunque la precisión de temporización del formato 2 no es tan buena como los formatos 0 y 1, la degradación es menor ya que (1) solo el 10 % de los usuarios con 164 dB de MCL tienen errores de temporización fuera del intervalo de prefijo cíclico, y (2) funcionan a SNR muy baja y, por tanto, su rendimiento se ve limitado en potencia. Además, su impacto en los usuarios en otras clases de cobertura también es menor ya que (1) la potencia recibida de los usuarios con 164 dB de MCL es pequeña y (2) se planifican en las subportadoras de borde.

Conclusiones

Esta contribución presenta un diseño de PRACH actualizado detallado para NB-LTE. Los principios generales de diseño de NBLTE PRACH siguen los de LTE, pero se proponen ciertas modificaciones para adaptar el diseño de PRACH de LTE a NB-LTE que opera con un ancho de banda muy reducido. El diseño de PRACH de NB-LTE es flexible y puede configurarse dependiendo del tamaño de la celda y la carga del sistema. El diseño soporta un tamaño de celda de 60 km, que supera el requisito de 35 km establecido por el estudio.

Los resultados de simulación presentados muestran que el diseño puede cumplir el objetivo de MCL de 164 dB y permitir una estimación de tiempo de llegada satisfactoria en las estaciones base.

1 Referencias

[1] GP-140421, “New Study Item on Cellular System Support for Ultra Low Complexity and Low Throughput Internet of Things (FS_IoT_LC) (revision of GP-140418)”, fuente VODAFONE Group Plc. G^e RAN n.° 62.

[2] 3GPP TR 45.820, “Technical Specification Group GSM/EDGE Radio Access Network; Cellular System; Support for Ultra Low Complexity and Low Throughput Internet of Things; (Release 13)”, www.3gpp.org.

[3] GP-151621, “New Work Ítem: Narrowband IOT (NB-IOT)”, fuente Qualcomm Inc., RAN n.° 69.

[4] GP-150781, “Narrowband LTE - Random access design”, fuente Ericsson LM, Nokia Networks, GERAN n.° 67.

[5] RP-XXX, “Narrowband LTE - Cell Search”, fuente Ericsson..., RAN XXX.

[6] 3GPP Technical Specification 36.211, “Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA); Physical Channels and Modulation”, www.3gpp.org.

[7] 3GPP Technical Specification 36.300, “Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA) and Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network (E-UTRAN); Overall description; Stage 2 (Release 13)”, www.3gpp.org.

[8] 3GPP Technical Specification 36.104, “Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA); Base Station (BS) radio transmission and reception”, www.3gpp.org.

Claims (15)

REIVINDICACIONES

1. Un método para un equipo de usuario, comprendiendo el método:

generar (1220) una señal de preámbulo de acceso aleatorio que comprende una pluralidad de grupos de símbolos de preámbulo, en el que cada grupo de símbolos de preámbulo comprende una parte de prefijo cíclico y una pluralidad de símbolos idénticos; y

transmitir (1230) la señal de preámbulo de acceso aleatorio de manera que cada grupo de símbolos de preámbulo ocupa una única subportadora,

caracterizado por que un primer grupo de símbolos de preámbulo ocupa una primera frecuencia de subportadora, y un segundo grupo de símbolos de preámbulo que es adyacente en el tiempo al primer grupo de símbolos ocupa una segunda frecuencia de subportadora diferente de la primera frecuencia de subportadora, en el que la señal de preámbulo de acceso aleatorio salta entre las frecuencias de subportadora primera y segunda.

2. El método según la reivindicación 1, en el que la segunda frecuencia de subportadora es adyacente a la primera frecuencia de subportadora.

3. El método según la reivindicación 1, en el que la continuidad de fase existe en el límite entre los grupos de símbolos de preámbulo primero y segundo.

4. El método según la reivindicación 1, en el que todos los grupos de símbolos de preámbulo en la señal de preámbulo de acceso aleatorio tienen la misma amplitud compleja.

5. El método según la reivindicación 1, en el que la longitud de la parte de prefijo cíclico es la misma que la longitud de cada uno de los símbolos idénticos, y la parte de prefijo cíclico es idéntica a cada uno de los símbolos idénticos.

6. El método según la reivindicación 1, en el que la longitud de la parte de prefijo cíclico es un cuarto de la longitud de cada uno de los símbolos idénticos.

7. El método según la reivindicación 1, en el que cada grupo de símbolos de preámbulo tiene una longitud total de 1600 microsegundos.

8. El método según la reivindicación 1, comprendiendo además el método generar (1210) la señal de preámbulo de acceso aleatorio usando una configuración de preámbulo seleccionada de una pluralidad de configuraciones de preámbulo predeterminadas, en el que la configuración de preámbulo seleccionada define al menos las frecuencias de subportadora primera y segunda.

9. Un método para una estación base, comprendiendo el método:

recibir (1410) una señal de radiofrecuencia; y

detectar (1420), en la señal de radiofrecuencia, una primera señal de preámbulo de acceso aleatorio, transmitida por un primer equipo de usuario remoto, en el que la primera señal de preámbulo de acceso aleatorio comprende una pluralidad de grupos de símbolos de preámbulo, comprendiendo cada grupo de símbolos de preámbulo una parte de prefijo cíclico y una pluralidad de símbolos idénticos, de manera que cada grupo de símbolos de preámbulo ocupa una única subportadora,

caracterizado por que un primer grupo de símbolos de preámbulo ocupa una primera frecuencia de subportadora, y un segundo grupo de símbolos de preámbulo que es adyacente en el tiempo al primer grupo de símbolos ocupa una segunda frecuencia de subportadora diferente de la primera frecuencia de subportadora

en el que la primera señal de preámbulo de acceso aleatorio salta entre las frecuencias de subportadora primera y segunda.

10. Un equipo de usuario que comprende:

uno o más circuitos (30, 36) de procesamiento configurados para generar una señal de preámbulo de acceso aleatorio que comprende una pluralidad de grupos de símbolos de preámbulo, comprendiendo cada grupo de símbolos de preámbulo una parte de prefijo cíclico y una pluralidad de símbolos idénticos; y

un transceptor (32) de radio configurado para transmitir la señal de preámbulo de acceso aleatorio desde el equipo de usuario hasta una estación base, de manera que cada grupo de símbolos de preámbulo ocupa una única subportadora, caracterizado por que el transceptor de radio está configurado además para transmitir el preámbulo de acceso aleatorio, en el que un primer grupo de símbolos de preámbulo ocupa una primera frecuencia de subportadora, y un segundo grupo de símbolos de preámbulo que es adyacente en el tiempo al primer grupo de símbolos ocupa una segunda frecuencia de subportadora diferente de la primera frecuencia de subportadora, en el que la primera señal de preámbulo de acceso aleatorio salta entre las frecuencias de subportadora primera y segunda.

11. El equipo de usuario según la reivindicación 10, en el que la segunda frecuencia de subportadora es adyacente a la primera frecuencia de subportadora.

12. El equipo de usuario según la reivindicación 10, en el que el uno o más circuitos (30, 36) de procesamiento están configurados para generar la señal de preámbulo de acceso aleatorio de manera que existe continuidad de fase en el límite entre los grupos de símbolos de preámbulo primero y segundo.

13. El equipo de usuario según la reivindicación 10, en el que el uno o más circuitos (30, 36) de procesamiento están configurados para generar la señal de preámbulo de acceso aleatorio de manera que todos los grupos de símbolos de preámbulo en la señal de preámbulo de acceso aleatorio tienen la misma amplitud compleja.

14. El equipo de usuario según la reivindicación 10, en el que el uno o más circuitos (30, 36) de procesamiento están configurados además para generar la señal de preámbulo de acceso aleatorio usando una configuración de preámbulo seleccionada de una pluralidad de configuraciones de preámbulo predeterminadas, en el que la configuración de preámbulo seleccionada define al menos las frecuencias de subportadora primera y segunda.

15. Una estación base que comprende:

un transceptor (42) de radio configurado para comunicarse con uno o más equipos de usuario remotos; y uno o más circuitos (40, 46) de procesamiento configurados para:

recibir una señal de radiofrecuencia, usar el transceptor de radio; y

detectar, en la señal de radiofrecuencia, una primera señal de preámbulo de acceso aleatorio, transmitida por un primer equipo de usuario remoto, en el que la primera señal de preámbulo de acceso aleatorio comprende una pluralidad de grupos de símbolos de preámbulo, comprendiendo cada grupo de símbolos de preámbulo una parte de prefijo cíclico y una pluralidad de símbolos idénticos, de manera que cada grupo de símbolos de preámbulo ocupa una única subportadora,

caracterizado por que el uno o más circuitos de procesamiento están configurados además para detectar el primer preámbulo de acceso aleatorio,

en el que un primer grupo de símbolos de preámbulo ocupa una primera frecuencia de subportadora, y un segundo grupo de símbolos de preámbulo que es adyacente en el tiempo al primer grupo de símbolos ocupa una segunda frecuencia de subportadora diferente de la primera frecuencia de subportadora, en el que la primera señal de preámbulo de acceso aleatorio salta entre las frecuencias de subportadora primera y segunda.