Funcionamiento dúplex en un sistema celular de comunicaciones.

Una estación base para soportar equipos de usuario en un sistema de comunicación celular y dispuesto para darservicio al menos a un equipo de usuario (201),

comprendiendo la estación base:

medios (701, 703, 704) para transmitir información de capacidad de duplexado a equipos de usuario (201, 203),en que la información de capacidad de duplexado comprende información que identifica modos dúplexsoportados por la estación base y utiliza una estructura de señal que es común a una pluralidad de modosdúplex.

Funcionamiento dúplex en un sistema celular de comunicaciones Campo de la invención La invención se refiere al funcionamiento dúplex en un sistema celular de comunicaciones y en particular, aunque no de forma exclusiva, a la selección de un funcionamiento dúplex adecuado en un sistema celular de comunicaciones de 3ª Generación.

Antecedentes de la invención En un sistema celular de comunicaciones una región geográfica se divide en varias células a cada una de las cuales le presta servicio una estación base. Las estaciones base se interconectan mediante una red fija que puede comunicar datos entre las estaciones base. A una estación móvil le presta servicio, a través de un enlace de radiocomunicaciones, la estación base de la célula dentro de la cual está situada la estación móvil.

A medida que una estación móvil se mueve, la misma se puede desplazar desde la cobertura de una estación base a la cobertura de otra, es decir, de una célula a otra. A medida que la estación móvil se desplaza hacia una estación base, entra en una región de cobertura solapada de dos estaciones base y, dentro de esta región de solapamiento, realiza un cambio de manera que le preste soporte la estación base nueva. Cuando la estación móvil se desplaza adicionalmente hacia la célula nueva, le continúa prestando soporte la estación base nueva. Esto se conoce como traspaso o transferencia de una estación móvil entre células.

Un sistema celular de comunicaciones típico extiende su cobertura típicamente sobre un país entero y comprende cientos o incluso miles de células que prestan soporte a miles o incluso millones de estaciones móviles. La comunicación desde una estación móvil a una estación base se conoce como enlace ascendente, y la comunicación desde una estación base a una estación móvil se conoce como enlace descendente.

La red fija que interconecta las estaciones base se puede hacer funcionar para encaminar datos entre dos estaciones base cualesquiera, posibilitando de este modo que una estación móvil en una célula se comunique con una estación móvil en cualquier otra célula. Adicionalmente, la red fija comprende funciones de pasarela para interconectarse con redes externas tales como la Red Telefónica Pública Conmutada (PSTN) , permitiendo de este modo que estaciones móviles se comuniquen con teléfonos fijos y otros terminales de comunicación conectados mediante una línea fija. Además, la red fija comprende gran parte de la funcionalidad requerida para gestionar una red celular de comunicaciones convencional, incluyendo la funcionalidad para encaminar datos, el control de admisión, la asignación de recursos, la facturación de abonados, la autenticación de estaciones móviles, etcétera.

Actualmente, el sistema celular de comunicaciones más ubicuo es el sistema de comunicaciones de 2ª generación conocido como Sistema Global para comunicaciones Móviles (GSM) . En “The GSM System for Mobile Communications”, de Michel Mouly y Marie Bernadette Pautet, Bay Foreign Language Books, 1992, ISBN 2950719007, se puede encontrar una descripción más detallada del sistema de comunicaciones TDMA GSM.

En la actualidad se están desplegando sistemas de 3ª generación para mejorar adicionalmente los servicios de comunicación proporcionados a usuarios móviles. Uno de estos sistemas es el Sistema de Telecomunicaciones Móviles Universales (UMTS) , que está siendo desplegado actualmente. En “WCDMA for UMTS”, Harri Holma (editor) , Antti Toskala (Editor) , Wiley & Sons, 2001, ISBN 0471486876, se puede encontrar una descripción más detallada del CDMA y específicamente del modo CDMA de Banda Ancha (WCDMA) del UMTS. Los sistemas celulares de comunicaciones de tercera generación se normalizan en el Proyecto de Asociación de 3ª Generación (3GPP) .

En un sistema celular de comunicaciones, los equipos de usuario se incorporan a una (o más) estaciones base de forma inalámbrica. Los equipos de usuario se incorporan a estaciones base según parámetros tales como la calidad de la señal para la estación base, información del sistema señalizada desde la estación base (en donde la información del sistema puede contener parámetros tales como la identidad del operador de la red) , órdenes de traspaso desde la red (en las que una estación base puede obligar a un equipo de usuario a incorporarse a una red diferente debido a cuestiones tales como la calidad relativa de la señal, la carga de tráfico sobre las estaciones base, etcétera) , etcétera.

La Fig. 1 ilustra un ejemplo de equipos de usuario que se incorporan a estaciones base de dos redes diferentes. La figura ilustra adicionalmente que las dos redes radiodifunden información del sistema para todos los equipos de usuario en el área geográfica cubierta por las redes. Los equipos de usuario se incorporan a estaciones base, no solamente basándose en la intensidad de la señal, etcétera, sino también basándose en la identidad de red que se radiodifunde en esta información de sistema (de aquí que abonados de la primera red únicamente se incorporen a estaciones base de la primera red y abonados de la segunda red únicamente se incorporen a estaciones base de la segunda red) . Las líneas de trazos de la FIG. 1 ilustran las incorporaciones entre los equipos de usuario y las estaciones base.

En el 3GPP, un equipo de usuario que busca una célula a la que incorporarse en general intentará incorporarse a la célula a partir de una lista preconfigurada que cumple ciertos criterios de calidad (tales como intensidad de la señal) . El equipo de usuario puede comprender, por ejemplo, una lista preconfigurada de posibles frecuencias para células candidatas adecuadas (estas frecuencias se pueden programar en un Módulo de Identidad de Abonado (SIM) en donde el SIM permite que un operador personalice el equipo de usuario para buscar solamente en las frecuencias que pertenecen a ese operador de la red) . Cuando un equipo de usuario ha identificado una célula adecuada, el primero acampará en ella y extraerá la frecuencia de enlace descendente a partir de la lista preconfigurada.

Las especificaciones del 3GPP especifican que, para el modo de División Dúplex de Frecuencia (FDD) del 3GPP, las frecuencias de enlace ascendente y de enlace descendente se emparejan según una relación explícita. Se consideran también métodos de señalización de la frecuencia de enlace ascendente en mensajes de enlace descendente para ampliaciones del 3GPP a bandas nuevas de frecuencia, por ejemplo, en la recomendación técnica TR25.889. De este modo, si se conoce la frecuencia de enlace ascendente, también se conoce la frecuencia de enlace ascendente.

En el modo Dúplex por División de Tiempo (TDD) del 3GPP, se usa únicamente una sola frecuencia para el enlace ascendente y el enlace descendente, y la separación entre las mismas se logra en el dominio del tiempo. De este modo, el TDD utiliza un planteamiento de espectro sin emparejamiento, en el que se usa la misma frecuencia en ambas direcciones. En sistemas de este tipo, las estaciones base radiodifunden información de sistema que contiene características del canal de acceso aleatorio y, en particular, esta información comprende el número de intervalo de tiempo en el que se van a enviar transmisiones RACH (Canal de Acceso Aleatorio) , una lista de códigos de canalización que se van a usar para el RACH, etcétera.

Para el modo FDD, la información de sistema transmitida comprende información tal como los detalles de los preámbulos el RACH y secuencias de firma disponibles. Cuando el equipo de usuario desea enviar un mensaje del canal de acceso aleatorio, transmite una secuencia de firma de 12 intervalos de tiempo de longitud. Al producirse una recepción de un acuse de recibo del preámbulo, el equipo de usuario transmite entonces un mensaje de RACH que tiene una duración o bien de 15 intervalos de tiempo o bien de 30 intervalos de tiempo (es decir, envía un RACH durante o bien una o bien dos tramas completas) .

En sistemas celulares de comunicaciones, se pueden usar diferentes modos de duplexado. En particular, se pueden usar las dos siguientes clasificaciones generales:

• Modo Dúplex Completo (FD) . En el modo dúplex completo, la estación y el equipo de usuario pueden transmitir al mismo tiempo. De este modo, las transmisiones de enlace ascendente y de enlace descendente se pueden producir de forma simultánea para un equipo de usuario individual. La ortogonalidad entre el enlace ascendente y el enlace descendente se logra asignando el enlace ascendente para su transmisión sobre una frecuencia y el enlace descendente para su transmisión sobre otra frecuencia. El modo dúplex completo usa por lo tanto un planteamiento de espectro... [Seguir leyendo]

1. Una estación base para soportar equipos de usuario en un sistema de comunicación celular y dispuesto para dar servicio al menos a un equipo de usuario (201) , comprendiendo la estación base:

medios (701, 703, 704) para transmitir información de capacidad de duplexado a equipos de usuario (201, 203) , en que la información de capacidad de duplexado comprende información que identifica modos dúplex soportados por la estación base y utiliza una estructura de señal que es común a una pluralidad de modos dúplex.

2. Estación base según la reivindicación 1, en el que un primer modo de la pluralidad de modos dúplex es un modo dúplex de espectro con emparejamiento que usa portadoras de frecuencias emparejadas de enlace ascendente y de enlace descendente y un segundo modo de la pluralidad de modos dúplex es un modo dúplex de espectro sin emparejamiento que usa una portadora de frecuencia única para el enlace ascendente y el enlace descendente.

3. Estación base según la reivindicación 1, en el que un primer modo dúplex de entre la pluralidad de modos dúplex es un modo semidúplex y un segundo modo dúplex de entre la pluralidad de modos dúplex es un modo dúplex completo, por ejemplo en el que el primer y el segundo modos dúplex son modos dúplex de espectro con emparejamiento.

4. La estación base según cualquier reivindicación previa en la que la estructura de señal es definida por uno o más parámetros de transmisión comunes del grupo que consiste de:

5. Estación base según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el primer equipo (201) de usuario comprende:

unos medios para recibir la información de capacidad dúplex; y unos medios para decodificar la información de capacidad dúplex una sola vez.

6. Estación base según la reivindicación 5, en el que el primer equipo (201) de usuario comprende además:

unos medios (805) para determinar por lo menos una característica de transmisión para ser usada en un mensaje de solicitud de acceso al sistema en respuesta a la información de capacidad dúplex; y unos medios para transmitir el mensaje de solicitud de acceso al sistema hacia la primera estación base usando la por lo menos una característica de transmisión.

7. La estación base según la reivindicación 6 en la que los medios para determinar (805) al menos una característica de transmisión están dispuestos para determinar una frecuencia portadora para el mensaje de solicitud de acceso al sistema como una frecuencia portadora de la información de capacidad de duplexado si la información de capacidad de duplexado indica que la estación base soporta solamente una operación de modo dúplex de espectro sin emparejamiento, y para determinar la frecuencia portadora como una frecuencia con emparejamiento a la frecuencia portadora de la información de capacidad de duplexado si la información de capacidad de duplexado indica que la estación base soporta una operación de modo dúplex de espectro con emparejamiento.

8. Estación base según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el primer equipo de usuario comprende:

a. un ancho de banda de señal;

b. una velocidad de codificación;

c. un esquema de modulación;

d. una intercalación;

e. un esquema de codificación; y

f. una temporización.

unos medios para determinar una capacidad dúplex de la estación base en respuesta a la información de capacidad dúplex; y

unos medios para evaluar un criterio de coincidencia entre una capacidad dúplex del primer equipo de usuario y la capacidad dúplex de la estación base; y en el que el primer equipo de usuario está dispuesto para solamente transmitir un mensaje de acceso a la estación base si se cumple el criterio de coincidencia.

9. La estación base según cualquier reivindicación previa en la que el primer equipo de usuario (201) comprende medios para transmitir una característica de capacidad dúplex de equipo de usuario a la estación base, por ejemplo donde la característica de capacidad dúplex de equipo de usuario es transmitida en un mensaje de acceso o un mensaje de confirmación de comunicación.

10. La estación base según la reivindicación 9 que comprende además un planificador para planificar la comunicación para el primer equipo de usuario en respuesta a la característica de capacidad dúplex de equipo de usuario, por ejemplo cuando la capacidad dúplex de equipo de usuario es indicativa de una capacidad del primer equipo de usuario para soportar un modo semidúplex o un modo dúplex completo y en el que, por ejemplo, el modo semidúplex y el modo dúplex completo son modos dúplex de espectro con emparejamiento.

11. Estación base según la reivindicación 10, en el que el planificador está dispuesto para planificar una comunicación sujeta a una restricción de ortogonalidad de tiempo de enlace ascendente y de enlace descendente para el modo semidúplex; y para planificar una comunicación sin ninguna restricción de ortogonalidad de tiempo de enlace ascendente y de enlace descendente para el modo dúplex completo.

12. Estación base según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende además medios para soportar un procedimiento de establecimiento de llamada usando un esquema de comunicaciones común para la pluralidad de modos dúplex.

13. Estación base según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que está dispuesta para comunicarse con el primer equipo (201) de usuario durante por lo menos de un grupo que consiste en:

(i) un proceso de establecimiento de llamada usando un modo de funcionamiento semidúplex hasta que se reciba, desde el primer equipo (201) de usuario, una característica de capacidad dúplex,

(ii) un proceso de establecimiento de llamada usando un modo de funcionamiento semidúplex; y el primer equipo de usuario está dispuesto para ignorar transmisiones de enlace descendente en intervalos de tiempo usados para transmisiones de enlace ascendente desde el primer equipo (201) de usuario hacia la primera estación base (205) .

14. Un método de una estación base que soporta equipos de usuario en un sistema de comunicación celular, comprendiendo el método:

una primera estación base (205) que transmite una información de capacidad de duplexado a equipos de usuario, en que la información de capacidad de duplexado comprende información que identifica los modos dúplex soportados por la estación base y utiliza una estructura de señal que es común a una pluralidad de modos dúplex.

15. Método de funcionamiento para un equipo de usuario de un sistema celular de comunicaciones que comprende estaciones base que soportan equipos de usuario, comprendiendo el método:

recibir una información de capacidad de duplexado procedente de una primera estación base (205) ,

en que la información de capacidad de duplexado comprende información que identifica modos dúplex soportados por la primera estación base y utiliza una estructura de señal que es común a una pluralidad de modos dúplex que el equipo de usuario ha sido adaptado para soportar.

16. Método según la reivindicación 15, que comprende además:

determinar por lo menos una característica de transmisión para un mensaje de acceso como respuesta a la información de capacidad dúplex; y

transmitir el mensaje de acceso a la primera estación base usando la por lo menos una característica de transmisión.

17. Un equipo de usuario (201) para utilizar en un sistema de comunicación celular, adaptado para utilizar uno de una pluralidad de modos dúplex, caracterizado el equipo de usuario (201) por:

lógica para recibir una información de capacidad de duplexado, en que la información de capacidad de duplexado comprende información que identifica modos dúplex soportados por una estación base y utiliza una estructura de señal que es común a la pluralidad de modos dúplex y para determinar características para utilizar para acceder a la estación base basándose en la información de capacidad de duplexado.