ES2963021T3 - Un transmisor, un receptor y procedimientos en los mismos - Google Patents

Abstract

Un transmisor 103 y un método en el mismo para transmitir señales de descubrimiento a un receptor 107. El transmisor 103 y el receptor 107 están comprendidos en un sistema de comunicaciones por radio 100. El transmisor 103 transmite dos o más señales de descubrimiento en dos o más direcciones, en donde cada La señal de descubrimiento está configurada para abarcar una fracción del ancho de banda de una portadora. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Un transmisor, un receptor y procedimientos en los mismos

Sector técnico

Las realizaciones del presente documento se refieren a un transmisor, a un receptor y a procedimientos en los mismos. En particular, las realizaciones del presente documento se refieren a la transmisión de señales de detección al receptor.

Antecedentes

Los dispositivos de comunicación tales como los equipos de usuario (User Equipment, UE) están habilitados para comunicarse de manera inalámbrica en un sistema de comunicaciones por radio, a veces también denominado red de comunicaciones por radio, sistema de comunicaciones móviles, red de comunicaciones inalámbricas, sistema de comunicaciones inalámbricas, sistema de radio celular o sistema celular. La comunicación se puede realizar, por ejemplo entre dos equipos de usuario, entre un equipo de usuario y un teléfono regular y/o entre un equipo de usuario y un servidor a través de una red de acceso por radio (Radio Access Network, RAN) y, posiblemente, una o más redes centrales, comprendidas dentro de la red de comunicaciones inalámbricas.

Los equipos de usuario son también conocidos como, por ejemplo, terminales móviles, terminales inalámbricos y/o estaciones móviles, teléfonos móviles, teléfonos celulares u ordenadores portátiles con capacidad inalámbrica, por mencionar algunos ejemplos. Los equipos de usuario en el presente contexto pueden ser, por ejemplo, dispositivos móviles portátiles, de bolsillo, de mano, integrados en un ordenador o montados en vehículos, habilitados para comunicar voz y/o datos, a través de la RAN, con otra entidad.

El documento US 2011/0205969 A1 da a conocer un procedimiento para transmitir una baliza de detección de banda ancha en diferentes direcciones en un modo de multiplexación por división del tiempo (Time Division Multiplexing, TDM), y ciclar a través de diferentes direcciones de transmisión para cubrir el área completa de interés. La señal de detección se utiliza para asociarse con una WTRU. La asociación con la WTRU incluye, por ejemplo que el AP reciba solicitudes de asociación o solicitudes de sondeo, y comprende, por ejemplo un intercambio de información de capacidades entre el AP y la WTRU. Además, el procedimiento emplea saltos de espacio y frecuencia para la transmisión de balizas de detección.

El documento WO 2012/007838 describe un punto de acceso inalámbrico de banda ancha (Wide Band Access Point, WBAP) de Wi-Fi de alta velocidad que agrega una pluralidad (n) de canales de banda estrecha para gestionar canales de mayor ancho de banda y gestionar estaciones (STAtions, STA) inalámbricas de diferentes generaciones que ocupan diferentes anchos de banda de canal.

El documento US 2009/0232126 A1 da a conocer un procedimiento en un nodo de acceso en el que un punto de acceso WiFi puede transmitir en modo omnidireccional y modo direccional, en un modo de banda ancha utilizando una pluralidad de canales de banda estrecha, y en un modo de banda estrecha, en el que se podría utilizar un solo canal de banda estrecha para el detección de dispositivos. Cada canal de banda ancha contiene una pluralidad de canales de banda estrecha. Una vez que un dispositivo (véase un UE) está asociado con la red, puede ocupar un canal de banda ancha y utilizar comunicación de datos direccionales con formación de haces de alta velocidad de datos.

La red de comunicaciones inalámbricas cubre un área geográfica que está dividida en áreas celulares, en la que cada área celular está atendida por un nodo de red tal como una Estación Base (Base Station, BS), por ejemplo una estación base de radio (Radio Base Station, RBS), a la que a veces se puede hacer referencia como, por ejemplo eNB, eNodoB, NodoB, nodo B o BTS (Estación base transceptora, Base Transceiver Station), según la tecnología y la terminología utilizada. Las estaciones base pueden ser de diferentes clases, tales como, por ejemplo un macro eNodoB, un eNodoB doméstico o una pico estación base, según la potencia de transmisión y, por lo tanto, también según el tamaño de la celda. Una celda es el área geográfica donde la cobertura de radio es proporcionada por la estación base en un sitio de estación base. Una estación base, situada en el sitio de la estación base, puede dar servicio a una o a varias celdas. Además, cada estación base puede soportar una o varias tecnologías de comunicación y acceso por radio. Las estaciones base se comunican a través de la interfaz de radio que opera en frecuencias de radio con los equipos de usuario dentro del alcance de las estaciones base.

En algunas RAN, varias estaciones base pueden estar conectadas, por ejemplo mediante líneas fijas o microondas, a un controlador de red de radio, por ejemplo un controlador de red de radio (Radio Network Controller, RNC) en el sistema universal de telecomunicaciones móviles (Universal Mobile Telecommunications System, UMTS), y/o entre sí. El controlador de red de radio, también denominado a veces controlador de estación base (Base Station Controller, BSC), por ejemplo en GSM, puede supervisar y coordinar diversas actividades de las múltiples estaciones base conectadas a él. GSM es una abreviatura de Global System for Mobile Communications (sistema global para comunicaciones móviles) (originalmente: Groupe Spécial Mobile).

En el contexto de esta invención, la expresión enlace descendente (Downlink, DL) se utiliza para la ruta de transmisión desde la estación base hasta el equipo del usuario. La expresión enlace ascendente (Uplink, UL) se utiliza para la ruta de transmisión en el sentido opuesto, es decir, desde el equipo del usuario hasta la estación base.

En la evolución a largo plazo (Long Term Evolution, LTE) del proyecto de asociación de 3a generación (3rd Generation Partnership Project, 3GPP), las estaciones base, que se pueden denominar eNodoB o incluso eNB, pueden estar conectadas directamente a una o más redes centrales.

UMTS es un sistema de comunicación para móviles de tercera generación, que evolucionó desde el GSM, y está destinado a proporcionar servicios mejorados de comunicación para móviles basados en la tecnología de acceso denominada acceso múltiple por división de código de banda ancha (Wideband Code Division Multiple Access, WCDMA). La red de acceso por radio terrestre de UMTS (UMTS Terrestrial Radio Access NetWork, UTRAN) es esencialmente una red de acceso por radio que utiliza acceso múltiple por división de código de banda ancha para equipos de usuario. El 3GPP se ha comprometido a evolucionar aún más las tecnologías de red de acceso por radio basadas en UTRAN y GSM.

Según 3GPP/GERAN, un equipo de usuario tiene una clase de múltiples intervalos, que determina la velocidad máxima de transferencia en la dirección de enlace ascendente y enlace descendente. GERAN es una abreviatura para GSM EDGE Radio Access NetWork (Red de acceso por radio de EDGE de GSM). EDGE es, además, una abreviatura de Enhanced Data rates for GSM Evolution (Velocidades de datos mejoradas para la evolución de GSM).

Los últimos 30 años han visto una gran mejora en el estado de las tecnologías de la información y la comunicación (Information and Communication Technologies, ICT), lideradas formalmente por las industrias de la informática y las telecomunicaciones. Esta mejora se percibe más en el aumento del tráfico global, de Internet que se ha predicho de manera conservadora que alcanzará un crecimiento de diez veces desde los niveles de 2010 para 2016. Otros pronósticos de Cisco predicen un aumento en el tráfico con una velocidad de crecimiento acumulativa de hasta un 92 % anual; esto equivale a un aumento de 700 veces en el tráfico para 2020.

Se espera que la mayor parte de este crecimiento del tráfico provenga del mayor consumo de vídeo en redes móviles, así como de un aumento neto en los abonados que realizan la transición a la banda ancha móvil incluso cuando la red fija y las redes móviles convergen para proporcionar una experiencia de usuario final que es indistinguible en muchos entornos. Sumado a esto, se ha predicho que la industria de la banda ancha móvil obtendrá la mayor parte de su crecimiento en el número de conexiones a partir de la introducción generalizada de dispositivos de comunicación de tipo de máquina (Machine Type Communication, MTC) que impulsarán el mercado de máquina a máquina (Machineto-Machine, M2M) para aplicaciones de diversas industrias tales como los servicios públicos (por ejemplo, red inteligente), la industria automotriz (por ejemplo, transporte inteligente), la sanidad. Aparte de estas industrias, se espera que la amplia área de la automatización industrial cree nuevas oportunidades de negocio en una variedad de industrias tales como agricultura, minería y exploración, distribución de petróleo y gas natural, automatización residencial y de edificios, etc. Las estimaciones de la cantidad de dispositivos varían ampliamente de nuestra propia declaración de un aumento de 5 mil millones de abonados a 50 mil millones de dispositivos conectados.

Un desarrollo clave que es inevitable es la fusión de las redes fijas e inalámbricas en lo que se ha denominado convergencia de fijo y móvil (Fixed Mobile Convergence, FMC).

Todavía existe un cierto margen para que una parte del aumento del tráfico previsto se produzca debido a la construcción de la red en áreas del mundo que no están cubiertas por la banda ancha para móviles. Sin embargo, también es cierto que gran parte del aumento en el tráfico de datos se basará en el tipo de actividades que las personas realizan en Internet, tal como la transición de los servicios de vídeo de las redes de transmisión a las fuentes de vídeo en línea. Esto nos lleva a nuestra convicción de que la mayor parte del aumento del tráfico de Internet ocurrirá en áreas que ya cuentan con redes celulares.

La Tabla 1 que se muestra a continuación es una clasificación generacional de las tecnologías celulares de banda ancha. La tabla utiliza una clasificación técnica aceptada y correcta, mientras que se reconoce que la industria y los medios a menudo pueden utilizar un enfoque más sensacionalista para distinguir una generación. Con la introducción de LTE y todos los indicios de que LTE es el único estándar para celulares superviviente, ahora es posible identificar una verdadera convergencia de las tecnologías de radio móvil.

Tabla 1 Clasificación generacional de las tecnologías celulares de banda ancha. Las velocidades de datos están en órdenes de magnitud y los números son aproximaciones.

El Plan nacional de banda ancha de EE.UU. (US National Broadband Plan) tiene como objetivo crear nuevas asignaciones para el acceso de banda ancha fijo, móvil y sin licencia de hasta 500 MHz de espectro por debajo de 5 GHz para 2020 (FCC, “Connecting America: The National Broadband Plan”, en http://www.broadband.gov, marzo de 2010). Actualmente, se ha designado 547 MHz como espectro de uso flexible para banda ancha inalámbrica, de los cuales aproximadamente 170 MHz están disponibles para operadores celulares y de servicios de comunicaciones personales (Personal Communications Service, PCS). Con las asignaciones existentes de 547 MHz de espectro, incluidas las recientes subastas de Servicios inalámbricos avanzados-1 (Advanced Wireless Services-1, AWS-1), esto debería proporcionar a la industria de los móviles más de 800 MHz de espectro, para mejorar su capacidad de manejar más usuarios y servicios más nuevos. Incluso con tanta generosidad, es inconcebible que la capacidad del sistema para las redes celulares mejore en un orden de magnitud en el futuro sin una reingeniería significativa del modo en que se implementan las redes.

Cabe señalar que la falta de espectro ha impulsado la implementación de redes inalámbricas en dos sentidos.

En primer lugar, cada sistema tiene un mejor rendimiento, así como una eficiencia espectral superior a la generación anterior, utilizando una variedad de enfoques tecnológicos, tales como

- una reducción en el tamaño de la celda a través de la densificación de la red,

- el desarrollo de redes heterogéneas (HETerogeneous NETworks, hetnets) como un medio para aumentar la capacidad y las velocidades de bits,

- un despliegue adicional del espectro,

- paquetes de datos basados en el Protocolo de Internet (Internet Protocol, IP),

- anchos de banda más amplios,

- adaptación de enlaces mediante modulación y codificación adaptables, y solicitud de repetición automática híbrida (Hybrid-Automatic Repeat reQuest, HARq ),

- esquemas de modulación de orden superior,

- técnicas de antena tales como formación de haces y múltiples entradas y múltiples salidas (Multi-Input Multi-Output, MIMO),

- arquitecturas de receptor avanzadas, tales como cancelación sucesiva de interferencias (Successive Interference Cancellation, SIC), SIC de etapas múltiples, demodulación conjunta,

- procedimientos de red avanzados, tales como coordinación de la interferencia.

Estas técnicas han proporcionado los medios para aumentar las eficiencias espectrales por cada enlace hasta 15 b/s/Hz. Por supuesto, las eficiencias espectrales de las celdas observadas varían según el entorno de radio y el nivel de interferencia y, habitualmente, son del orden de entre 1 y 3 b/s/Hz en promedio.

En segundo lugar, los sistemas tales como LTE que pueden operar en anchos de banda de canal de hasta a 100 MHz lo hacen con la ayuda de la agregación de portadoras. La agregación de portadoras no se puede realizar arbitrariamente y los requisitos de radio resultan muy complicados cuando se especifican las combinaciones particulares de anchos de banda de portadoras que pueden ser utilizados para poblar una banda o para ser combinados entre bandas.

Dado el estado de las asignaciones de espectro para los sistemas móviles, es de interés ver si la evolución de las redes móviles modernas puede continuar más allá del 4G. El objetivo de dicha evolución sería mejorar las velocidades de datos en otro orden de magnitud con respecto a la última generación y, además, hacerlo bajo el supuesto de un despliegue denso de nodos de infraestructura que proporcionen enlaces de radio a los usuarios móviles. Una red de este tipo también se tendría que implementar con asignaciones de espectro mucho más grandes, que habitualmente operan en condiciones de movilidad de baja a moderada. El alcance de una red de este tipo abarcaría ubicaciones de interiores, así como centros urbanos densamente poblados.

La comunicación celular actual ocurre principalmente en bandas de frecuencia por debajo de los 3 GHz en lo que denominamos un entorno de interferencia limitada. Mientras que LTE puede operar sobre anchos de banda de hasta 100 MHz por diseño, el futuro sistema de acceso por radio que se imagina operaría sobre anchos de banda del orden de 1 GHz. Claramente, dicho sistema no podría operar en bandas por debajo de los 3 GHz. La banda más baja en la que la industria móvil puede alojar parcelas de espectro que excedan los 10 a 40 MHz de asignaciones contiguas típicas de la industria es probablemente superior a los 3 GHz. De las regiones del espectro que son más prometedoras para la industria móvil, la región de ondas centimétricas (CM-Wave, CMW) de 3 a 30 GHz y la región de ondas milimétricas (MM-Wave, MMW) de 30 a 300 GHz pueden ser consideradas particularmente interesantes para los sistemas móviles de próxima generación.

La Tabla 2 es un presupuesto de enlace para un par de radios que están configurados para operar en dos modos. Por el término “radios”, cuando se utiliza en el presente documento, se entiende dispositivos que comprenden tanto funciones de transmisión como de recepción. El primer modo es un modo de velocidad de datos baja que utiliza una ganancia de antena baja, y el segundo modo es un modo de velocidad de datos alta que utiliza una ganancia de antena alta. Es bien sabido que dicha variación en la ganancia de antena puede ser obtenida utilizando soluciones de antena activa compuestas por muchas antenas integradas con un conjunto de cadenas de radio cuyo número es como máximo igual al número de elementos de antena. La potencia conducida de los transmisores se transfiere a los elementos de la antena a través de una matriz de transferencia que puede ajustar la fase y, opcionalmente, la amplitud de las salidas del transmisor para crear un patrón de directividad resultante para el conjunto de antenas que puede tener una alta ganancia o una baja. Habitualmente, el compromiso en una disposición de este tipo es entre la región espacial cubierta por la antena, que es grande para una ganancia de matriz efectiva baja ,y es estrecha cuando se elige una ganancia alta.

Tabla 2 Presupuesto de enlace a 40 GHz para un par de radios que pueden suponer un compromiso entre la velocidad de datos y la ganancia de la antena. Se ha utilizado un modelo de pérdida de propagación en el espacio libre, con fines ilustrativos. Las pérdidas por sombreado pretenden representar todas las pérdidas de propagación adicionales posibles. Es posible que se hayan ignorado algunas pérdidas comunes, como las del conmutador de transmisión y de recepción.

En un sistema en el que el transmisor se basa en haces estrechos para obtener el presupuesto de enlace requerido, el problema es permitir que un dispositivo receptor encuentre el sistema de transmisión, es decir, hacer que el dispositivo receptor sea consciente de la presencia del sistema.

En los sistemas celulares tradicionales, dicha señal se transmite habitualmente con un patrón de haces muy amplio, lo que permite a los dispositivos receptores en el área de cobertura del haz ancho detectar el sistema.

En un sistema que se basa en la formación de haces del transmisor de alta ganancia para conseguir el presupuesto de enlace requerido, es posible que un haz ancho no transmita suficiente energía en una dirección determinada para que un dispositivo receptor detecte el sistema. En el estándar IEEE 802.11ad, este problema se resuelve mediante la formación de haces de una señal de detección de banda ancha en una dirección particular y en un ciclo de modo de multiplexación por división del tiempo (Time Division Multiplexing, TDM) a través de diferentes direcciones de transmisión para cubrir el área completa de interés.

Un problema es que esta solución no puede ser aplicada a una red super-densa (Super-Densed Network, SDN) prevista en la que también los dispositivos de banda estrecha deberían ser capaces de acceder al sistema, puesto que no pueden recibir una señal de detección de banda ancha.

Resumen

La invención se presenta en el conjunto de reivindicaciones adjunto.

Un objeto de las realizaciones en el presente documento es proporcionar un modo de mejorar el rendimiento en una red de comunicaciones.

Según un primer aspecto de las realizaciones del presente documento, el objeto es conseguido mediante un procedimiento realizado por un nodo de la red de radio para transmitir señales de detección de transmisión a un equipo de usuario. El nodo de la red de radio y el equipo de usuario están integrados en un sistema de comunicaciones por radio. El nodo de la red de radio transmite dos o más señales de detección en dos o más direcciones junto con información que indica la dirección de un haz, en el que cada señal de detección está configurada para abarcar una fracción de un ancho de banda de la portadora.

Según un segundo aspecto de las realizaciones del presente documento, el objeto se consigue mediante un nodo de la red de radio para transmitir señales de detección a un equipo de usuario. El nodo de la red de radio y el equipo de usuario están comprendidos en un sistema de comunicaciones por radio. El nodo de la red de radio está configurado para transmitir dos o más señales de detección en dos o más direcciones junto con información que indica la dirección del haz, en el que cada señal de detección está configurada para abarcar una fracción del ancho de banda de la portadora.

Según un tercer aspecto de las realizaciones del presente documento, el objeto se consigue mediante un procedimiento realizado por un equipo de usuario para recibir señales de detección desde un nodo de la red de radio. El nodo de la red de radio y el equipo de usuario están comprendidos en un sistema de comunicaciones por radio. El equipo de usuario recibe del nodo de la red de radio al menos una de las dos o más señales de detección que se han transmitido en dos o más direcciones junto con información que indica la dirección del haz, en el que cada señal de detección está configurada para abarcar una fracción del ancho de banda de la portadora.

Según un cuarto aspecto de las realizaciones en el presente documento, el objeto se consigue mediante un equipo de usuario para recibir señales de detección desde un nodo de la red de radio. El nodo de la red de radio y el equipo de usuario están comprendidos en un sistema de comunicaciones por radio. El equipo de usuario está configurado para recibir desde el nodo de la red de radio al menos una de dos o más señales de detección que se han transmitido en dos o más direcciones, junto con información que indica la dirección del haz, donde cada señal de detección está configurada para abarcar sobre una fracción del ancho de banda de una portadora.

Puesto que dos o más señales de detección se transmiten en dos o más direcciones, y puesto que cada señal de detección abarca solo una fracción del ancho de banda de la portadora, el receptor puede detectar una portadora de banda ancha incluso si el receptor es un receptor de banda estrecha, es decir, un receptor que soporta solo una fracción del ancho de banda total de la portadora. Esto da como resultado un rendimiento mejorado en la red de comunicaciones.

Una ventaja de las realizaciones en el presente documento es que un receptor de banda estrecha puede permanecer en espera en una subbanda sin permanecer en espera primero en el centro de una portadora de banda ancha, cuyo centro puede ser desconocido de antemano para el receptor de banda estrecha.

Otra ventaja de las realizaciones en el presente documento es que un receptor de banda ancha está habilitado para escanear múltiples direcciones a la vez, acelerando de este modo el proceso de detección.

Breve descripción de los dibujos

Los ejemplos de las realizaciones en el presente documento se describen con más detalle con referencia a los dibujos adjuntos, en los que:

la figura 1 es un diagrama de bloques esquemático que ilustra realizaciones de un sistema de comunicaciones;

la figura 2a es un diagrama de flujo que representa realizaciones de un procedimiento en un transmisor;

la figura 2b es un diagrama de bloques esquemático que ilustra realizaciones de un transmisor;

la figura 3a es un diagrama de flujo que representa realizaciones de un procedimiento en un receptor;

la figura 3b es un diagrama de bloques esquemático que ilustra realizaciones de un receptor;

las figuras 4a y 4b ilustran esquemáticamente conjuntos de antenas activas con formación de haces en baja ganancia y gran cobertura, y alta ganancia y cobertura estrecha, respectivamente;

las figuras 5a, 5b y 5c ilustran esquemáticamente realizaciones del transmisor (figuras 5a, 5b) y representaciones del receptor (figura 5c) para un conjunto lineal de cuatro elementos de antena con dos puertos de antena;

la figura 6 es una representación esquemática de un conjunto de antenas planas de 16 elementos;

la figura 7 ilustra esquemáticamente señales de detección para diferentes direcciones (sectores) multiplexadas en modo de FDM;

la figura 8 ilustra esquemáticamente señales de detección para diferentes direcciones multiplexadas en frecuencia;

la figura 9 ilustra esquemáticamente señales de detección para diferentes direcciones multiplexadas en frecuencia y repetidas en el tiempo;

las figuras 10a y 10b ilustran esquemáticamente señales de detección para diferentes direcciones multiplexadas en frecuencia y repetidas en el tiempo. En la figura 10a, las señales de detección se repiten dos veces inmediatamente después de cada una, y en la figura 10b, las señales de detección son rotadas y transmitidas periódicamente;

la figura 11 ilustra esquemáticamente señales de detección para diferentes direcciones multiplexadas en modo de TDM y transmitidas sobre la misma subbanda; y

las figuras 12a y 12b ilustran esquemáticamente señales de detección para diferentes direcciones multiplexadas en modo de TDM y transmitidas sobre diferentes subbandas.

Descripción detallada

Las realizaciones del presente documento se ejemplificarán en la siguiente descripción no limitativa.

Como parte del desarrollo de las realizaciones del presente documento, primero se identificará y explicará un problema.

Se propone crear el siguiente estándar para operar sobre anchos de banda que van de 100 MHz a 2,5 GHz en despliegue denso, y sobre bandas de frecuencia que permiten la utilización de formación de haces para establecer enlaces cercanos a la línea de visión (Line of visión, LoS) entre radios en comunicación.

El sistema resultante se puede utilizar en una variedad de planteamientos, por ejemplo comunicaciones de punto a punto para sistemas de radio de corto alcance, tal como enlaces de acceso a la red para un sistema de acceso de radio futuro (Future Radio Access, FRA) que proporciona conectividad de área amplia de muy alta velocidad, y enlaces de retorno entre nodos de infraestructura desplegados densamente que proporcionan una conducción de alto rendimiento a una red central del operador de red, cuya red central puede conectarse a Internet y proporcionar acceso a servicios de datos y multimedia.

Estándares en competencia para las comunicaciones de onda milimétrica (MMW), por ejemplo el estándar IEEE 802.11ad, opera en todo el ancho de banda del canal. En el ejemplo del estándar IEEE 802.11ad, el ancho de banda total del canal es de 2 GHz. Sin embargo, un diseño para una red superdensa (Super-Dense Network, SDN) que opere en las bandas de ondas milimétricas debería permitir que los dispositivos que soporten menos del ancho de banda del canal completo encuentren y operen en una portadora más amplia; por ejemplo, un dispositivo que soporte 200 MHz debería poder operar en una portadora de 2 GHz de ancho. El estándar IEEE 802.11ad y otros estándares de MMW no tenían esta guía de diseño y, por lo tanto, las señales de detección desarrolladas no son aplicables para el sistema de SDN.

Lafigura 1ilustra esquemáticamente realizaciones de unsistema de comunicaciones por radio 100. El sistema de comunicación por radio 100 puede ser un sistema de comunicaciones del 3GPP o un sistema de comunicaciones no del 3GPP. El sistema de comunicaciones por radio 100 puede comprender una o más redes de comunicaciones por radio (no mostradas). Cada red de comunicaciones por radio puede ser configurada para soportar una o más tecnologías de acceso por radio (Radio Access Technology, RAT). Además, la una o más redes de comunicaciones por radio pueden ser configuradas para soportar diferentes RAT. Algunos ejemplos de RAT son GSM, WCDMA y LTE.

El sistema de comunicaciones por radio 100 comprende unnodo de la red de radio 102. El nodo de la red de radio 102 puede ser una estación base tal como un eNB, un eNodoB, un Nodo B o un Nodo B doméstico, un eNodo B doméstico, un controlador de red de radio, un controlador de estación base, un punto de acceso, un nodo de retransmisión que puede ser fijo o móvil, un nodo donante que proporciona servicio a una retransmisión, una estación base de radio GSM/EDGE, una estación base de radio multiestándar (Multi-Standard Radio, MSR) o cualquier otra unidad de red capaz de atender a un equipo de usuario o a otro nodo de la red de radio comprendido en el sistema de comunicación celular 100.

Además, se debe comprender que el nodo de la red de radio 102 es un ejemplo de un nodo de acceso (no mostrado) comprendido en el sistema de comunicación de radio 100. Cuando se utiliza en el presente documento, el término “nodo de acceso” representa una transición entre el enlace de acceso (entre el equipo de usuario y un recurso propiedad de la red) y el retorno, que normalmente se limita a los recursos gestionados y a la propiedad de la red o del operador. Las realizaciones en el presente documento también pueden ser aplicadas a conjuntos de entidades de radio pares y son igualmente aplicables a una red ad hoc compuesta solo por entidades de usuario, donde una radio principal puede enviar una señal de detección y un dispositivo secundario puede intentar detectar la señal de detección, sin especificar la función desde un tipo de dispositivo principal o secundario hasta cualquier dispositivo en particular.

El sistema de comunicaciones por radio 100 comprende, además,un transmisor 103. El transmisor 103 puede estar incluido en el nodo de la red de radio 102. Sin embargo, se debe comprender que el transmisor 103 puede estar comprendido en cualquier otro nodo de acceso.

Además, el nodo de la red de radio 102 proporciona cobertura de radio sobreal menos un área geográfica 104que, en algún momento en el presente documento, se denomina celda 104.

El sistema de comunicaciones por radio 100 comprende, además, un equipo de usuario 106. El equipo de usuario 106 está ubicado dentro de la celda 104 y es atendido por el nodo de la red de radio 102. Además, el equipo de usuario 106 transmite datos a través de una interfaz de radio al nodo de la red de radio 102 en un transmisión de enlace ascendente (UL), y el nodo de la red de radio 102 transmite datos al equipo de usuario 106 en una transmisión de enlace descendente (DL).

El primer equipo de usuario 106 puede ser, por ejemplo un terminal móvil o un terminal inalámbrico, un teléfono móvil, un ordenador tal como por ejemplo un ordenador portátil, una tableta tal como por ejemplo un iPadTM, un asistente digital personal (Personal Digital Assistant, PDA) o cualquier otra unidad de la red de radio capaz de comunicarse a través de un enlace de radio en una red de comunicaciones celular. El primer equipo de usuario 106 puede ser configurado, además, para su uso tanto en una red del 3GPP como en una red no del 3GPP.

El sistema de comunicaciones por radio 100 comprende, además,un receptor 107. El receptor 107 puede estar incluido en el equipo de usuario 106 o en un nodo tal como un nodo de acceso.

Además, se debe comprender que el nodo de acceso, tal como el nodo de la red de radio, y el equipo de usuario pueden comprender cada uno tanto un transmisor como un receptor. Por lo tanto, en algunas realizaciones, el receptor 107 puede estar comprendido en un segundo nodo de acceso, tal como un segundo nodo de la red de radio (no mostrado).

Las realizaciones del presente documento se refieren a diferentes diseños de una señal de detección direccional.

Un primer diseño multiplexa en el dominio de la frecuencia las señales de detección para múltiples direcciones en el mismo símbolo. Cada señal de detección abarca solo una fracción del ancho de banda total de la portadora y, por lo tanto, permite a los dispositivos de ancho de banda estrecho detectar la portadora de banda ancha.

Lafigura 7ilustra esquemáticamente cómo las señales de detección para diferentes direcciones, es decir, los sectores, son multiplexadas en un modo de multiplexación por división de la frecuencia (Frequency Division Multiplexing, FDM). Cada señal de detección abarca solo una fracción del ancho de banda total de la portadora, para permitir a los dispositivos de banda estrecha que comprenden un receptor 107 encontrar la señal de detección. Por medio de la señal de detección recibida, el receptor 107 detecta el transmisor 103. Además, por medio de la señal de detección recibida, el receptor 107 puede detectar el sistema de comunicaciones por radio 100. Una parte del ancho de banda total de la portadora puede estar dividida en un número de subbandas. La figura 7 se explicará con más detalle más adelante.

En un segundo diseño, solo se transmite una señal de detección en un símbolo. Como en el primer diseño, esto permite a los dispositivos de ancho de banda estrecho detectar la portadora de banda ancha. En comparación con el primer diseño, el segundo diseño proporciona un aumento en la potencia radiada en una dirección determinada y, por lo tanto, aumenta el área de cobertura.

A continuación se describiráun procedimiento en el transmisor 103para transmitir señales de detección a un receptor 107, con referencia a lafigura 2a.

Tal como se mencionó anteriormente, el transmisor 103 y el receptor 107 están incluidos en el sistema de comunicaciones por radio 100.

El procedimiento comprende las siguientes acciones, que no tienen que ser realizadas en el orden establecido a continuación, sino que pueden ser realizadas en cualquier orden adecuado. Además, las acciones pueden ser combinadas.

Acción 201

Con el fin de que el receptor 107 detecte el transmisor 103, el transmisor 103 transmite al menos una señal de detección, por ejemplo dos o más señales de detección, en una o más direcciones, por ejemplo dos o más direcciones. La una o más direcciones pueden ser seleccionadas de un conjunto predeterminado de posibles direcciones. La al menos una señal de detección puede estar comprendida en un símbolo. En algunas realizaciones, se transmiten dos o más señales de detección en un solo símbolo. Sin embargo, se pueden transmitir dos o más señales de detección en dos o más símbolos. El símbolo puede ser un símbolo de OFDM, pero también puede ser un símbolo según otros esquemas similares a OFDM, tales como OFDM en forma de pulso, OFDM de algoritmo de transformación ortogonal isotrópica (Isotropic Orthogonal Transform Algorithm OFDM, IOTA-OFDM), OFDM de banco de filtros, modulación wavelet, etc., o cualquier sistema que separe el ancho de banda de su portadora en varias subbandas. Además, la al menos una señal de detección está configurada para abarcar una fracción de un ancho de banda de la portadora. Por lo tanto, el receptor 107 puede detectar una portadora de ancho de banda amplio incluso si el receptor 107 es un receptor de ancho de banda estrecho.

La al menos una señal de detección puede ser una señal de sincronización.

El ancho de banda de la portadora puede estar separado en subbandas. En algunas realizaciones, una parte del ancho de banda de la portadora está separada en subbandas. Además, el ancho de banda de la portadora puede estar en el rango de 100 MHz a 2,5 GHz. Dicho ancho de banda de la portadora se denomina en el presente documento a veces ancho de banda de la portadora ancho. Además, la al menos una señal de detección puede ser configurada para abarcar una subbanda.

En algunas realizaciones, el transmisor 103 multiplexa en el dominio de frecuencia una pluralidad de señales de detección para una pluralidad de direcciones, y transmite la pluralidad de señales de detección en el símbolo único o en dos o más símbolos.

El transmisor 103 puede transmitir al menos una señal de detección junto con información relacionada con al menos uno de: información que indica una dirección de haz, es decir, una dirección de señal, información que indica un desplazamiento de frecuencia con respecto al centro de la portadora e información que indica el transmisor 103.

Además, el transmisor 103 puede transmitir al menos una señal de detección en una dirección independiente. Por la expresión “dirección independiente”, cuando se utiliza en el presente documento, se entiende una dirección que es diferente de la dirección de una segunda señal de detección. La segunda señal de detección puede ser la misma señal de detección que una primera señal de detección o puede ser una señal de detección diferente de la primera señal de detección.

El transmisor 103 puede, además, con el tiempo, transmitir cíclicamente al menos una señal de detección en diferentes direcciones.

En algunas realizaciones, es posible que los dispositivos de banda estrecha no conozcan la ubicación de la subbanda de señalización, por ejemplo los receptores 107, de antemano, y los terminales de radio de algunos dispositivos de banda estrecha, por ejemplo los receptores 107, solo pueden recibir desde un número limitado de subbandas. Por lo tanto, el transmisor 103 puede cambiar periódicamente la ubicación de la frecuencia de la subbanda de señalización, por lo que cada dispositivo de banda estrecha puede detectar la señal de detección escuchando una subbanda fija todo el tiempo.

Para realizar la acción del procedimiento en el transmisor 103 descrito anteriormente en relación con la figura 2a, el transmisor 103 puede comprender la siguiente disposición representada en la figura 2b.

Tal como se mencionó anteriormente, el transmisor 103 y el receptor 107 están comprendidos en un sistema de comunicaciones por radio 100.

El transmisor 103 comprendeuna interfaz de entrada y salida 210, configurada para funcionar como una interfaz para la comunicación en el sistema de comunicación 100. La comunicación puede ser, por ejemplo, comunicación con el receptor 107.

El transmisor 103 está configurado para transmitir al menos una señal de detección, por ejemplo dos o más señales de detección, en una o más direcciones, por ejemplo dos o más direcciones. La una o más direcciones pueden ser seleccionadas de un conjunto predeterminado de direcciones posibles. La al menos una señal de detección puede estar comprendida en un símbolo. En algunas realizaciones, se transmiten dos o más señales de detección en un solo símbolo. Sin embargo, dos o más señales de detección pueden ser transmitidas en dos o más símbolos. Tal como se mencionó anteriormente, el símbolo puede ser un símbolo de OFDM, pero también puede ser un símbolo según otros esquemas similares a OFDM, tales como OFDM en forma de pulso, IOTA-OFDM, OFDM de banco de filtros, modulación wavelet, etc., o cualquier sistema que separe el ancho de banda de su portadora en múltiples subbandas. El transmisor 103 puede comprenderun circuito de transmisión 212, configurado para transmitir al menos una señal de detección. Además, la al menos una señal de detección está configurada para abarcar una fracción del ancho de banda de una portadora. Por lo tanto, el receptor 107 puede detectar una portadora de ancho de banda amplio incluso si el receptor 107 es un receptor de ancho de banda estrecho.

La al menos una señal de detección puede ser una señal de sincronización.

El ancho de banda de la portadora puede estar separado en subbandas. En algunas realizaciones, una parte del ancho de banda de la portadora está separada en subbandas. Además, el ancho de banda de la portadora puede estar en el rango de 100 MHz a 2,5 GHz. Además, la al menos una señal de detección puede ser configurada para abarcar una subbanda.

En algunas realizaciones, el transmisor 103 está configurado, además, para multiplexar en el dominio de la frecuencia una pluralidad de señales de detección para una pluralidad de direcciones, y la pluralidad multiplexada de señales de detección en el símbolo único o en dos o más símbolos.

El transmisor 103 puede comprender un circuito de multiplexación (no mostrado), configurado para realizar la multiplexación.

El transmisor 103 también puede ser configurado para transmitir al menos una señal de detección junto con información relacionada con al menos uno de: información que indica una dirección de haz, información que indica un desplazamiento de frecuencia con respecto al centro de la portadora e información que indica el transmisor 103. En algunas realizaciones, el circuito de transmisión 212 está configurado para transmitir al menos una señal de detección junto con información relacionada con al menos uno de: información que indica una dirección de haz, información que indica un desplazamiento de frecuencia con respecto al centro de la portadora e información que indica el transmisor 103.

Además, el transmisor 103 puede ser configurado para transmitir al menos una señal de detección en una dirección independiente. Tal como se mencionó anteriormente, por la expresión “dirección independiente”, cuando se utiliza en el presente documento, se entiende una dirección que es diferente de la dirección de una segunda señal de detección. La segunda señal de detección puede ser la misma señal de detección que una primera señal de detección o puede ser una señal de detección diferente de la primera señal de detección.

En algunas realizaciones, el transmisor 103 está configurado para, a lo largo del tiempo, transmitir cíclicamente la al menos una señal de detección en diferentes direcciones.

Las realizaciones del presente documento para transmitir señales de detección a un receptor 107 pueden ser implementadas a través de uno o más procesadores, tales comoun circuito de procesamiento 214en el transmisor 103 representado en la figura 2b, junto con un código de programa informático para realizar las funciones y/o acciones del procedimiento de las realizaciones en el presente documento.

Se debe comprender que uno o más de los circuitos comprendidos en el transmisor 103 descrito anteriormente pueden estar integrados entre sí para formar un circuito integrado.

El transmisor 103 puede comprender, además,una memoria 216. La memoria puede comprender una o más unidades de memoria y puede ser utilizada para almacenar, por ejemplo, datos tales como umbrales, información predefinida o preestablecida, etc.

A continuación, se describiráun procedimiento en un receptor 107para recibir señales de detección de un transmisor 103 con referencia a lafigura 3a.

Tal como se mencionó anteriormente, el transmisor 103 y el receptor 107 están incluidos en el sistema de comunicaciones por radio 100.

El procedimiento comprende las siguientes acciones, que no tienen que ser realizadas en el orden indicado a continuación, sino que pueden ser realizadas en cualquier orden adecuado. Además, las acciones pueden ser combinadas.

Acción 301

El receptor 107 recibe, del transmisor 103, al menos una señal de detección, por ejemplo dos o más señales de detección, desde una o más direcciones, por ejemplo dos o más direcciones. La al menos una señal de detección recibida por el receptor 107 puede ser al menos una de dos o más señales de detección transmitidas desde el transmisor 103. La al menos una señal de detección puede estar comprendida en un símbolo. En algunas realizaciones, se reciben dos o más señales de detección en un solo símbolo. Sin embargo, se pueden recibir dos o más señales de detección en dos o más símbolos. Tal como se mencionó anteriormente, el símbolo puede ser un símbolo de OFDM, pero también puede ser un símbolo según otros esquemas similares a OFDM, tales como OFDM en forma de pulso, IOTA-OFDM, OFDM de banco de filtros, modulación wavelet, etc., o cualquier sistema que separe el ancho de banda de su portadora en múltiples subbandas. Además, la al menos una señal de detección está configurada para abarcar una fracción del ancho de banda de una portadora. Por lo tanto, el receptor 107 puede detectar una portadora de ancho de banda amplio incluso si el receptor 107 es un receptor de ancho de banda estrecho.

La al menos una señal de detección puede ser una señal de sincronización.

El ancho de banda de la portadora puede estar separado en subbandas. En algunas realizaciones, una parte del ancho de banda de la portadora está separado en subbandas. Además, el ancho de banda de la portadora puede estar en el rango de 100 MHz a 2,5 GHz. Además, la al menos una señal de detección puede ser configurada para abarcar una subbanda.

En algunas realizaciones, el receptor 107 recibe al menos una señal de detección junto con información relacionada con al menos uno de: información que indica una dirección del haz, información que indica un desplazamiento de frecuencia con respecto al centro de la portadora e información que indica el transmisor 103.

El receptor 107 puede recibir, además, al menos una señal de detección desde una dirección independiente.

En algunas realizaciones, el receptor 107 recibe cíclicamente, con el tiempo, al menos una señal de detección que ha sido transmitida en diferentes direcciones.

En algunas realizaciones, es posible que el dispositivo de banda estrecha no conozca la ubicación de la subbanda de señalización, por ejemplo el receptor 107, de antemano, y las interfaces de radio del lado del usuario de algunos dispositivos de banda estrecha, por ejemplo los receptores 107, solo pueden recibir desde un número limitado de subbandas. Por lo tanto, el transmisor 103 puede cambiar periódicamente la ubicación de la frecuencia de la subbanda de señalización, por lo que se puede permitir que el receptor 107 detecte la señal de detección escuchando una subbanda fija todo el tiempo.

Para realizar la acción del procedimiento en el receptor 107 descrito anteriormente en relación con la figura 3a, el receptor 107 comprende la siguiente disposición representada en la figura 3b.

Tal como se mencionó anteriormente, el transmisor 103 y el receptor 107 están comprendidos en el sistema de comunicaciones por radio 100.

El receptor 107 comprende una interfaz de entrada y salida 310, configurada para funcionar como una interfaz para la comunicación en el sistema de comunicaciones 100. La comunicación puede ser, por ejemplo, comunicación con el transmisor 103.

El receptor 107 está configurado para recibir, desde el transmisor 103, al menos una señal de detección que ha sido transmitida en una o más direcciones. Además, el receptor 107 puede ser configurado para recibir, desde el transmisor 103, al menos una de dos o más señales de detección que han sido transmitidas en dos o más direcciones. La al menos una señal de detección puede estar comprendida en un símbolo. En algunas realizaciones, se reciben dos o más señales de detección en un solo símbolo. Sin embargo, se pueden recibir dos o más señales de detección en dos o más símbolos. Tal como se mencionó anteriormente, el símbolo puede ser un símbolo de OFDM, pero también puede ser un símbolo según otros esquemas similares a OFDM, tales como OFDM en forma de pulso, IOTA-OFDM, OFDM de banco de filtros, modulación de wavelet, etc., o cualquier sistema que separe el ancho de banda de su portadora en múltiples subbandas. El receptor 107 puede comprenderun circuito de recepción 312, configurado para recibir la al menos una señal de detección. Además, la al menos una señal de detección está configurada para abarcar una fracción del ancho de banda de una portadora.

La al menos una señal de detección puede ser una señal de sincronización.

El ancho de banda de la portadora puede estar separado en subbandas. En algunas realizaciones, una parte del ancho de banda de la portadora está separada en subbandas. Además, el ancho de banda de la portadora puede estar en el rango de 100 MHz a 2,5 GHz. Además, la al menos una señal de detección puede ser configurada para abarcar una subbanda.

En algunas realizaciones, el receptor 107 está configurado, además, para recibir la al menos una señal de detección junto con información relacionada con al menos uno de: información que indica un dirección del haz, información que indica un desplazamiento de frecuencia con respecto al centro de la portadora e información que indica el transmisor 103. El circuito de recepción 312 puede ser configurado para recibir al menos una señal de detección junto con información relacionada con al menos uno de: información que indica la dirección del haz, información que indica un desplazamiento de frecuencia con respecto al centro de la portadora e información que indica el transmisor 103.

El receptor 107 puede ser configurado para recibir al menos una señal de detección desde una dirección independiente.

Además, el receptor 107 puede ser configurado para, con el tiempo, recibir cíclicamente la al menos una señal de detección que ha sido transmitida en diferentes direcciones.

Las realizaciones del presente documento para recibir una señal de detección de un transmisor 103 pueden ser implementadas a través de uno o más procesadores, tal como un circuito de procesamiento 314 en el receptor 107 representado en la figura 3b, junto con el código del programa informático para realizar las funciones y/o acciones del procedimiento de las realizaciones en el presente documento.

Se debe comprender que uno o más de los circuitos incluidos en el receptor 107 descrito anteriormente pueden estar integrados entre sí para formar un circuito integrado.

El receptor 107 puede comprender, además,una memoria 316. La memoria puede comprender una o más unidades de memoria y puede ser utilizada para almacenar, por ejemplo, datos tales como umbrales, información predefinida o preestablecida, etc.

Lasfiguras 4a y 4bilustran esquemáticamente conjuntos de antenas activas con formación de haces en baja ganancia y gran cobertura, y alta ganancia y cobertura estrecha, respectivamente. Los conjuntos de antenas activas pueden estar comprendidos en las realizaciones descritas en el presente documento.

Lasfiguras 5a, 5b y 5cilustran esquemáticamente las realizaciones del transmisor 103 (figuras 5a, 5b) y el receptor 107 (figura 5c) que comprenden un conjunto lineal de cuatro elementos de antena con dos puertos de antena. El ajuste de la fase y la ganancia de los elementos de la antena puede dar forma y dirigir el patrón de antenas resultante. Los elementos de la antena están separados por una fracción de longitud de onda. En las figuras 5a-5c, se han omitido algunos componentes tales como los filtros.

La figura 5a ilustra esquemáticamente realizaciones del transmisor 103 cuando tiene un ajuste de ganancia y fase analógica. El transmisor 103 comprende cuatro elementos de antena 501a. Además, el transmisor 103 comprende cuatro circuitos de ajuste de fase 503 a los que se conectan los elementos de antena 501a. En la figura 5a, se ilustra un plano de tierra 502a, cuyo plano de tierra 502a está configurado para funcionar como un espejo para evitar que los haces regresen al transmisor 103. El transmisor 103 comprende también dos amplificadores de potencia (Power Amplifiers, PA) 504a, a cada uno de los cuales está conectado un par de los circuitos de ajuste de fase 503. Una señal de la cadena de transmisión se amplificará en potencia en el PA 504a y, a continuación, será separada en dos señales y alimentada al circuito de ajuste de fase 503 respectivo. El circuito de ajuste de fase 503 respectivo ajustará la fase de las señales respectivas. A continuación, las dos señales se transmitirán desde los respectivos elementos de antena 501a.

La figura 5b ilustra esquemáticamente realizaciones del transmisor 103 que tienen ajuste de ganancia y fase digital. El transmisor 103 comprende cuatro elementos de antena 501b. Además, el transmisor 103 comprende dos amplificadores de potencia (PA) 504b a cada uno de los cuales está conectado un par de elementos de antena 501 b. En la figura 5b, se ilustra un plano de tierra 502b, cuyo plano de tierra 502b está configurado para funcionar como un espejo para evitar que los haces regresen al transmisor 103. El plano de tierra 502b está incluido en el transmisor 103. Cada PA 504b está conectado a un mezclador 505b comprendido en el transmisor 103. Además, el transmisor 103 comprende dos convertidores de digital a analógico (D/A) 506 y dos circuitos de ajuste de ganancia y fase 507b. Cada circuito de ajuste de ganancia y fase 507b está conectado a un mezclador 505b respectivo a través de un D/A 506 respectivo.

La figura 5c ilustra esquemáticamente realizaciones del receptor 107 con formación de haces de recepción. Se debe comprender que, cuando la ganancia y la fase de las señales recogidas por un conjunto de antenas se ajustan y luego se combinan después del ajuste de ganancia y fase, la señal combinada resultante puede aparecer como si proviniera de un conjunto particular de direcciones espaciales. Si el ajuste de ganancia y fase se realizó de manera que la suposición de dirección del receptor coincida con la señal recibida actual, se obtiene la formación del haces de recepción.

Tal como se ilustra en la figura 5c, el receptor 107 comprende cuatro elementos de antena 501c, un plano de tierra 502c y cuatro amplificadores de bajo ruido (Low Noise Amplifiers, LNA) 508. Cada elemento de antena 501c está conectado a un LNA 508 respectivo. El plano de tierra 502c está configurado para funcionar como un espejo, para evitar que los haces regresen al receptor 107. El receptor 107 comprende otros cuatro mezcladores 505c, cuatro convertidores de analógico a digital (A/D) 509 y cuatro circuitos de ajuste de ganancia y fase 507c. Cada circuito de ajuste de ganancia y fase 507c está 30 conectado a un mezclador 505c respectivo a través de un D/A 509 respectivo. Además, el transmisor comprende un combinador 510 al que está conectado cada uno de los circuitos de ajuste de ganancia y fase 507c. Las señales recibidas de los elementos de antena 501c primero son amplificadas por el LNA 508, convertidas en señales de banda base por el mezclador 505c, digitalizadas por el A/D 509 y, a continuación, escaladas en consecuencia por los circuitos de ajuste de ganancia y fase 507c antes de ser combinados (coherentemente) en una sola señal de banda base.

Además, lafigura 6es una representación esquemática de un conjunto de antenas planas de 16 elementos que pueden estar comprendidas en las realizaciones descritas en el presente documento, tal como en el receptor y en el transmisor. Tal como se mencionó anteriormente, los elementos de antena 601 están separados por una fracción de longitud de onda. En la figura 6, los elementos de antena 601 están separados media longitud de onda, es decir, lambda(A)/2. Sin embargo, se debe comprender que no tienen que estar separados media longitud de onda, es decir, lambda(x)/2.

Algunas realizaciones se describirán a continuación con más detalle.

Señales de detección para diferentes direcciones de FDM/TDM multiplexadas

Tal como se mencionó anteriormente, lafigura 7muestra un ejemplo de señales de detección para diferentes direcciones, por ejemplo sectores, multiplexadas en un modo de FDM según las realizaciones del presente documento. El ancho de banda de la portadora está separado en subbandas y en cada subbanda se transmite una señal de detección con formación de haz en una dirección independiente o en varias direcciones. A veces, el número de direcciones es pequeño, es decir, menos que el número total de patrones de formación de haces posibles. La mayoría de las subbandas contendrán señales de detección orientadas en diferentes direcciones, pero varias subbandas pueden comprender señales de detección orientadas en las mismas direcciones. Esto puede ser útil si hay direcciones que son más “importantes” que otras direcciones. Por la expresión “direcciones importantes”, cuando se utiliza en el presente documento, se entiende direcciones que es más probable que tengan receptores 107, por ejemplo el equipo de usuario 106, al que se pueden conectar. La probabilidad puede estar determinada por el conocimiento previo recopilado durante conexiones anteriores. Cabe señalar que no es necesario dedicar el ancho de banda completo de la portadora a las señales de detección. Puede usarse una parte del ancho de banda de la portadora, parte que puede estar dividida en subbandas que transportan señales de detección.

Lafigura 8ilustra esquemáticamente señales de detección para L direcciones diferentes que están multiplexadas en frecuencia según las realizaciones del presente documento. Las direcciones se indican Dirección 1, Dirección 2, ... y Dirección L en la figura 8. Las subbandas SB<1>, SB<2>, SB<l>que transportan señales de detección pueden ser consecutivas, tal como en la figura 8, pero no tienen que serlo. Las señales de detección pueden abarcar una fracción del ancho de banda total de la portadora, tal como se muestra en la figura 8. Sin embargo, se debe comprender que las señales de detección pueden abarcar el ancho de banda completo de la portadora.

En un caso simple, la misma señal de detección puede ser formada y transmitida en cada subbanda, es decir, la misma señal de detección puede ser transmitida en diferentes direcciones. En algunas realizaciones, la información se transmite junto con la señal de detección. La información puede comprender, por ejemplo información que indica la dirección del haz, información que indica el desplazamiento de frecuencia con respecto al centro de la portadora, información que indica un nodo de acceso que comprende el transmisor 103. El nodo de acceso puede ser un nodo de la red de radio 102 tal como una estación base. Además, tal como se mencionó anteriormente, el nodo de acceso puede comprender una radio, es decir, tanto un transmisor como un receptor.

La transmisión de múltiples señales de detección, una para cada dirección, puede ser especialmente beneficiosa si el diseño de radiofrecuencia no permite combinar la potencia del amplificador de potencia (PA) de muchos AP en una dirección. En otras palabras, la transmisión de múltiples señales de detección puede ser beneficiosa cuando solo uno o unos pocos PA pueden ser combinados para radiar en una dirección. En un diseño particular de conjuntos de antenas para una estación base que comprende un transmisor de radio 103, se asocian múltiples PA con direcciones de orientación particulares integrando el PA y uno o más elementos de antena en un solo transmisor de radio, véanse las figuras 5a y 5b. En general, dicha disposición puede imprimir señales de idéntica amplitud en los elementos de antena asociados con el transmisor de radio, mientras que la relación de fase entre las señales que se radian fuera de esos mismos elementos estaría determinada por la separación entre antenas y, opcionalmente, por los elementos de desfase que preceden a cada elemento. En un diseño con múltiples PA, cada PA habitualmente se clasifica en una fracción de la potencia de salida del transmisor y solo la potencia combinada alcanza la potencia de salida máxima. Si solo se puede combinar la potencia de unos pocos PA en una dirección particular, tiene sentido transmitir señales de detección en otras direcciones simultáneamente, puesto que la potencia disponible para otras direcciones de todos modos no se puede reutilizar en otra dirección.

Algunas implementaciones pueden preferir no concentrar toda la potencia en una fracción del ancho de banda de la portadora. Este diseño también se adapta a dichas limitaciones.

En realizaciones en las que el receptor 107 es un dispositivo de banda estrecha, que escucha una subbanda, puede estar ubicado en cualquier dirección con respecto al transmisor 103. Por lo tanto, el transmisor 103 puede alternar las señales de detección transmitidas. Es decir, con el tiempo, las señales de detección que apuntan en múltiples direcciones pueden ser transmitidas en una subbanda, véase la figura 9 para una ilustración gráfica.

Lafigura 9ilustra esquemáticamente señales de detección para diferentes direcciones multiplexadas en frecuencia y repetidas en el tiempo, según las realizaciones del presente documento.

Un dispositivo, tal como el receptor 107, capaz de recibir múltiples subbandas puede escuchar simultáneamente múltiples subbandas, es decir, direcciones, y así acelerar el proceso de detección. Es evidente que los mismos argumentos con respecto a la asociación de PA con elementos de antena en la dirección de transmisión descrita anteriormente son válidos para la dirección de recepción de manera recíproca, donde la apertura de recepción de múltiples elementos de antena puede ser aumentada combinando señales de una dirección particular, antes o después de la amplificación de bajo ruido, véase figura 5c. Las salidas de cada amplificador de bajo ruido habitualmente se convertirían en señales de frecuencia intermedia o de banda base y se digitalizarían individualmente para la formación de haces digital de múltiples grupos de elementos de antena asociados.

Si la energía radiada en una dirección es insuficiente para permitir una detección fiable en el receptor 107, la energía recibida debe ser aumentada mediante la acumulación en múltiples instancias de señales de detección. Las señales de detección para una dirección particular pueden ser repetidas varias veces seguidas o repetidas periódicamente. Ambas opciones se muestran en las figuras 10a y 10b, respectivamente.

Lasfiguras 10a y 10bilustran esquemáticamente que las señales de detección para una dirección en particular pueden ser transmitidas (dos veces en la figura 10a) inmediatamente después de cada una, y transmitidas periódicamente, respectivamente, según las realizaciones del presente documento. Un receptor 107 que puede no detectar una señal de detección de una sola activación puede acumularse a lo largo de múltiples repeticiones.

Aunque las figuras 9, 10a y 10b solo muestran un orden natural de a a L cuando ciclan a través de diferentes direcciones en diferentes subbandas, no hay limitación alguna en la utilización de permutaciones de dicho orden al recorrer direcciones diferentes. De hecho, tener alguna diferenciación entre los órdenes puede ayudar a crear un código de color para los nodos de acceso individuales, cada uno de los cuales comprende un transmisor 103, siempre que la elección de las secuencias pueda garantizar una baja probabilidad de colisión entre las señales radiadas desde varios nodos de acceso.

Señales de detección para diferentes direcciones de TDM multiplexadas

Según algunas realizaciones, un diseño alternativo es utilizar una señal de detección, por ejemplo una señal de detección de banda estrecha, que siempre se encuentra en la misma subbanda de señalización, por ejemplo centrada en el ancho de banda total de la portadora; véase la figura 11 que ilustra esquemáticamente señales de detección para diferentes direcciones, por ejemplo sectores, multiplexados en modo de TDM y transmitidos sobre la misma subbanda. En dicho diseño, cada dispositivo, por ejemplo cada receptor 107 puede encontrar primero la subbanda central y luego se puede desplazar a otras subbandas. Sin embargo, tal como se ilustra en la figura 11, la señal de detección no tiene que estar ubicada en una subbanda centrada en el ancho de banda total de la portadora.

La señal de detección está orientada en una dirección o en algunas direcciones. Por pocas direcciones se entiende en el presente documento menos direcciones que el número total de patrones de formación de haces posibles. El número total de patrones de formación de haces posibles es el número total de direcciones en las que puede estar orientado el transmisor 103. Para cubrir todas las direcciones, el transmisor 103 realiza ciclos a través de diferentes direcciones y transmite señales de detección.

En una implementación simple a modo de ejemplo, un nodo de acceso que comprende un transmisor 103, tiene 2 interfaces analógicas que alimentan a los PA independientes que están conectados a 2 de 8 posibles sectores que están definidos por el patrón de radiación de 8 antenas de bocina. Los dos sectores son direccionados utilizando una matriz de conmutación que acopla las salidas del PA a direcciones particulares. Esto significa que dos sectores pueden ser radiados simultáneamente en un intervalo de transmisión particular. Los dos sectores corresponden a dos puertos de antena direccionables que pueden ser direccionados en 4x7=28 modos diferentes. Cada sector puede tener una señal de detección única, de modo que los sectores puedan ser identificados en el receptor 107 y para evitar la interferencia desde múltiples direcciones.

Si la potencia de salida de múltiples PA puede ser combinada para radiar en la misma dirección, este diseño es particularmente atractivo puesto que permite dicha combinación de potencia. Si la implementación lo permite, toda la potencia de un solo PA puede ser enfocada en una subbanda y, por lo tanto, aumentar aún más la potencia radiada en la dirección dada. Sin embargo, cabe señalar que las limitaciones de implementación pueden sugerir no concentrar toda la potencia de un PA en una sola subbanda.

Si la energía recibida con una sola señal de detección es insuficiente, el receptor 107 puede aumentar la energía recibida mediante la acumulación de múltiples señales. Tal como se describió anteriormente en la sección “Señales de detección para diferentes direcciones de FDM/TDM multiplexadas”, la señal de detección que abarca la misma dirección puede ser repetida varias veces seguidas o transmitida periódicamente. Dicha repetición puede permitir la combinación coherente de señales de detección, así como también ayudar en la sincronización. La combinación de señales de detección en un amplio lapso de tiempo procedería de manera no coherente y es posible que se deba suponer que la sincronización fina del tiempo ha sido conseguida a través de otros medios.

Las señales de detección transmitidas en las diferentes direcciones pueden ser idénticas o diferentes. En el último caso, se puede transmitir alguna información con la señal de detección. Algunos ejemplos no limitativos de dicha información son una indicación de en qué dirección se transmite la señal de detección, puede estar comprendida información que indica el transmisor 103 o que indica un nodo de acceso que comprende el transmisor 103, y también puede estar comprendida información que indica la secuencia cíclica, que puede indicar la siguiente dirección que se transmitirá o definir adicionalmente el transmisor 103 o el nodo de acceso que comprende también el transmisor 103.

Señales de detección para diferentes direcciones de TDM multiplexadas. Salto de frecuencia

En algunas realizaciones similares a algunas realizaciones descritas anteriormente en la sección “Señales de detección para diferentes direcciones de TDM multiplexadas”, en cada instante del tiempo una dirección o solo unas pocas direcciones son iluminadas por la señal de detección en una subbanda de señalización. Además, TDM se utiliza para multiplexar las direcciones restantes. La única diferencia entre las realizaciones descritas en esta sección y las realizaciones descritas anteriormente en la sección “Señales de detección para diferentes direcciones de TDM multiplexadas”, es que en las realizaciones descritas en esta sección se emplea el salto de frecuencia para la subbanda de señalización, véanse las figuras 12a y 12b.

Lasfiguras 12a y 12bilustran esquemáticamente señales de detección para diferentes direcciones, es decir, sectores, multiplexados en modo de TDM y transmitidos a través de diferentes subbandas. Además, se aplica salto de frecuencia, es decir, la subbanda de frecuencias utilizada para la señal de detección cambia con el tiempo. La asignación de direcciones a subbanda cambia con el tiempo, puesto que algunos receptores 107 pueden no ser capaces de recibir el ancho de banda total de la portadora. Para asegurarse de que esos receptores 107 también puedan recibir la señal de detección, a lo largo del tiempo se transmiten todas las direcciones desde cada subbanda. En las figuras 12a y 12b se muestran dos períodos de salto de frecuencia con la asignación de dirección de subbanda cambiada. En este ejemplo, el patrón de salto de frecuencia es el mismo en todos los períodos. Sin embargo, se debe comprender que el patrón de salto de frecuencia se puede cambiar.

El salto de frecuencia implica que la posición de frecuencia de la señal de detección cambia con el tiempo. En otras palabras, la señal de detección se barre a través de diferentes subbandas, una cada vez. De manera similar a las realizaciones descritas anteriormente en la sección “Señales de detección para diferentes direcciones multiplexadas mediante TDM”, este diseño permite enfocar la energía en una dirección determinada, aumentando así el área de cobertura de la señal de detección. Un inconveniente es que la latencia para la detección puede ser mayor debido a la falta de conocimiento de la subbanda de señalización en los dispositivos de banda estrecha.

Tal como se mencionó anteriormente, en algunas realizaciones, la ubicación de la subbanda de señalización puede no ser conocida por el dispositivo de banda estrecha, por ejemplo el receptor 107, de antemano, y desde los terminales de radio de algunos dispositivos de banda estrecha, por ejemplo los receptores 107, solo pueden recibir de un número limitado de subbandas, por lo tanto, cambiar, por ejemplo cambiar periódicamente, la ubicación de la frecuencia de la subbanda de señalización permite que cada dispositivo de banda estrecha, por ejemplo, el receptor 107, detectar la señal de detección escuchando una subbanda fija todo el tiempo.

Ciclos en diferentes direcciones

En algunas realizaciones descritas anteriormente, se han descrito ciclos en diferentes direcciones. Se debe comprender que el ciclado a través de las diferentes direcciones y la transmisión de señales de detección pueden hacerse con la misma frecuencia en todas las direcciones o con mayor frecuencia en alguna dirección preferida. Esto último es una ventaja si uno sabe que los dispositivos, por ejemplo los receptores 107, están ubicados más a menudo a lo largo de algunas direcciones o si se sabe que los dispositivos, por ejemplo los receptores 107, asignados en un sector determinado, son más sensibles a los requisitos de latencia.

Diseño de secuencia

El receptor 107 puede no conocer qué señal de detección, es decir, qué dirección, está recibiendo actualmente y necesita, por lo tanto, correlacionar la señal de detección recibida con todas las posibles señales de detección. Por lo tanto, es importante que diferentes señales de detección puedan ser procesadas eficientemente y no requieran instancias de procesamiento duplicadas.

En un caso simple, la misma señal de detección se transmite en todas las direcciones. Sin embargo, si alguna información debe ser transmitida junto con la señal de detección, es posible que no se transmita la misma señal.

Una opción es transmitir una secuencia unitaria, por ejemplo una secuencia que tiene una magnitud constante de cada muestra de secuencia, y asignar las muestras de secuencia a las subportadoras de la señal de detección. Debido a su magnitud constante, dicha secuencia tiene una baja relación de potencia de pico a potencia media y, por lo tanto, facilita las transmisiones de radio con eficiencia energética. Para las diferentes direcciones, la secuencia se asigna con un cambio cíclico diferente a las subportadoras.

Si la secuencia original está designada por X<k>, la secuencia asignada a las subportadoras de la señal de detección para la direccióndes, por lo tanto, X<(k-ád) mod n>.N y A<d>son la longitud de la secuencia y el cambio cíclico aplicado para la dirección d, respectivamente.

Una opción particular de secuencias unitarias es las secuencias de Zadoff-Chu dadas por

z u(w) = exp(- j

'n

/ ■/

íVun{n+ 1))

'yzu(n )= exp(-' ) n

//

i N

v un2) . . . . . . . . .

'para secuencias pares e impares de longitudN, respectivamente.jes la unidad imaginaria V(-1),ues el índice de secuencia de la raíz y 0 <n<N- 1.

Otra opción de secuencias unitarias es la secuencia de Frank, dada por

paran = kM I, N = h/F,0 <n < N, Mes un número entero, j es la unidad imaginaria V(-

1),keIson números enteros, yves el índice de secuencia de la raíz.

Las secuencias de Frank pueden ser combinadas con la secuencia de Zadoff-Chu para ampliar el conjunto disponible de diferentes señales de detección. Tanto las secuencias de Zadoff-Chu como las de Frank tienen una autocorrelación periódica perfecta y, por lo tanto, minimizan la incertidumbre en la sincronización del tiempo.

Aunque la descripción anterior contiene muchos detalles específicos, no debe ser interpretada como una limitación, sino simplemente como una ilustración de algunas realizaciones preferidas actualmente. La tecnología abarca completamente otras realizaciones que pueden resultar evidentes para los expertos en la materia. La referencia a un elemento en singular no pretende significar “uno y solo uno” a menos que se indique explícitamente, sino “uno o más”. Todos los equivalentes estructurales y funcionales de los elementos de las realizaciones descritas anteriormente que son conocidos por los expertos en la materia se incorporan expresamente en el presente documento como referencia, y se pretende que estén abarcados en el presente documento. Además, no es necesario que un dispositivo o procedimiento aborde todos y cada uno de los problemas que se busca resolver mediante la tecnología descrita para que esté abarcado en el presente documento.

Cuando se utiliza la expresión “comprende” o “que comprende” se interpretará como no limitativa, en el sentido de consistir al menos en.

Cuando se utiliza la palabra acción/acciones, debe ser interpretada en sentido amplio y no implicar que las acciones deben ser llevadas a cabo en el orden mencionado. Por el contrario, las acciones pueden ser llevadas a cabo en cualquier orden adecuado distinto del mencionado. Además, algunas acciones pueden ser opcionales.

Las realizaciones del presente documento no están limitadas a los ejemplos descritos anteriormente. Se pueden utilizar diversas alternativas, modificaciones y equivalentes. Por lo tanto, los ejemplos anteriores no deben ser tomados como limitativos del alcance de la invención, que está definido por las reivindicaciones adjuntas.

Claims (11)

REIVINDICACIONES

1. Un procedimiento para transmitir señales de detección a un equipo de usuario (106), realizado por un nodo de la red de radio (102) en un sistema de comunicación por radio del proyecto de asociación de generación 3a generación, 3GPP, en el que el procedimiento comprende:

-transmitir(201),a través de una portadora con un ancho de banda de portadora, dos o más señales de detección en dos o más direcciones junto con información que indica una dirección del haz, en el que cada señal de detección está configurada para abarcar una fracción del ancho de banda de la portadora.

2. El procedimiento de la reivindicación 1, en el quetransmitir (201)las dos o más señales de detección comprende, además:

- transmitir las dos o más señales de detección en dos o más símbolos.

3. Un nodo de red (102), para transmitir señales de detección a un equipo de usuario (106), en el que el nodo de red (102) y el equipo de usuario (106) están comprendidos en un sistema de comunicación por radio del proyecto de asociación de 3a generación, 3GPP, en el que el nodo de la red (102) está configurado para transmitir sobre una portadora con un ancho de banda de portadora, dos o más señales de detección en dos o más direcciones junto con información que indica una dirección de haz, en el que cada señal de detección está configurada para abarcar una fracción del ancho de banda de la portadora.

4. El nodo de red (102) de la reivindicación 3, en el que el nodo de red (102) está configurado, además, para transmitir las dos o más señales de detección en dos o más símbolos.

5. Un procedimiento para recibir señales de detección desde un nodo de la red de radio (102) realizado por un equipo de usuario (106) en un sistema de comunicación por radio (100) del proyecto de asociación de 3a generación, 3GPP, en el que dos o más señales de detección se transmiten en dos o más direcciones, y que abarca una fracción del ancho de banda de la portadora, y en el que el procedimiento comprende:

-recibir (301)sobre la fracción del ancho de banda de la portadora, desde el nodo de la red de radio (102), al menos una de las dos o más señales de detección junto con información que indica una dirección de haz; y - detectar la portadora, basándose en la recibida, al menos una de dos o más señales de detección.

6. El procedimiento de la reivindicación 5, en el querecibir (301)la al menos una de las dos o más señales de detección comprende, además:

- recibir dos o más señales de detección en dos o más símbolos.

7. El procedimiento de una cualquiera de las reivindicaciones 5 y 6, en el querecibir (301)la al menos una de las dos o más señales de detección comprende, además:

- a lo largo del tiempo, recibir cíclicamente la al menos una de las dos o más señales de detección desde diferentes direcciones.

8. El procedimiento de cualquiera de las reivindicaciones 5 a 7, en el que al menos una de las dos o más señales de detección es una señal de sincronización.

9. Un equipo de usuario (106) para recibir señales de detección desde un nodo de la red de radio (102), en el que el transmisor (103) y el receptor (107) están comprendidos en un sistema de comunicación por radio (100) del proyecto de asociación de 3a generación, 3GPP, en el que dos o más señales de detección se transmiten en dos o más direcciones y se extienden sobre una fracción de un ancho de banda de la portadora, que comprende un circuito de recepción (312) configurado para recibir sobre la fracción del ancho de banda de la portadora, desde el nodo de la red de radio (102), al menos una de las dos o más señales de detección junto con información que indica la dirección de un haz; y, además, configurado para detectar la portadora basándose en la recibida al menos una de dos o más señales de detección.

10. El equipo de usuario (106) de la reivindicación 9, en el que el circuito de recepción (312) está configurado, además, para recibir dos o más señales de detección en dos o más símbolos.

11. El equipo de usuario (106) de cualquiera de las reivindicaciones 9 y 10, en el que el equipo de usuario (106) está configurado, además, para, en el tiempo, recibir cíclicamente al menos una de las dos o más señales de detección desde diferentes direcciones.