Procedimiento y sistema para establecer una comunicación radio directa entre dos o mas dispositivos de usuario dentro de un sistema celular de comunicaciones móviles.

La invención se refiere a un procedimiento para establecer una comunicación radio directa entre dos o más dispositivos de usuario dentro de un sistema celular de comunicaciones móviles, estando dichos usuarios suscritos a un mismo operador, que comprende;

- utilizar una técnica de radio cognitiva para detectar recursos de espectro disponibles para comunicaciones radio en una determinada área dentro de la que se encuentran dichos al menos dos dispositivos de usuario, caracterizado porque el procedimiento además comprende:

- seleccionar al menos un recurso de entre los recursos disponibles, siendo dicho recurso un recurso del operador común a dichos dos o más dispositivos de usuario, y

- establecer un enlace radio directo entre dichos dos usuarios utilizando dicho recurso libre detectado del operador.

La invención también se refiere un sistema para establecer una comunicación radio directa entre dos o más dispositivos de usuario dentro de un sistema celular de comunicaciones móviles

Procedimiento y sistema para establecer una comunicación radio directa entre dos o más dispositivos de usuario dentro de un sistema celular de comunicaciones móviles.

Campo de la invención

La presente invención, dentro del campo de las telecomunicaciones móviles, se refiere a la capacidad de conocer el entorno radioeléctrico en el que se encuentra un terminal móvil y la toma de decisiones en torno a este conocimiento. Más en concreto, a la posibilidad de establecer una comunicación radio directa entre terminales que forman parte de un sistema celular aprovechando las técnicas de radio cognitiva.

Antecedentes de la invención

Las radios cognitivas son un concepto relativamente reciente en el mundo del I+D (mencionado por primera vez por Joseph Mitola: "Cognitive Radio. An Integrated Agent Architecture for Software Defined Radio Dissertation", Royal Institute of Technology, May 8, 2000); sin embargo, ya cuenta con el interés de la industria y estará con seguridad presente en los sistemas de telecomunicaciones de los próximos años. Las radios cognitivas se basan en que el dispositivo de comunicaciones del usuario es capaz de conocer el entorno radioeléctrico en el que se encuentra y tomar decisiones con este conocimiento (por ej., si puede transmitir o no, y qué espectro óptimo utilizar al transmitir para no producir interferencias). Uno de los aspectos relacionados con esta idea es que los actuales sistemas radio de comunicaciones no hacen un uso completo del todo el espectro disponible para ellos, es decir, que dado cualquier instante de tiempo y lugar (dentro del área geográfica autorizada para el sistema) es muy probable que haya espectro disponible para más comunicaciones (transmisión/recepción) de las que están teniendo lugar. Por ejemplo, esto permitiría a un dispositivo de usuario, dotado de inteligencia de radio cognitiva, hacer un barrido de frecuencias en ese punto y utilizar aquellas que estén libres (es decir, sin usar por el sistema).

Por otro lado, la comunicación radio directa entre dispositivos de usuario es un concepto conocido y empleado en soluciones comerciales, ya sea en sistemas completamente autónomos (por ej., walkie-talkies) o como una funcionalidad presente en sistemas celulares (por ej., TETRA). Se basa en que los dispositivos móviles de usuario se pueden comunicar directamente entre sí si se "ven" mutuamente desde el punto de vista radioeléctrico. La comunicación más típica es la de voz, siguiendo habitualmente un modelo half-duplex (sólo uno puede hablar a la vez). En el caso de que esta comunicación radio directa tenga lugar dentro de un sistema celular, podría ser gestionada exclusivamente por los terminales, sin intervención de la red, o bien ser asistida, es decir, con ayuda o control por parte de los nodos de red del sistema celular, tales como las estaciones base. Esta comunicación es directa en la capa física, es decir, la señal radio que va de un dispositivo a otro; por tanto, no se debe confundir con otros conceptos relativos a comunicaciones directas en capas superiores, como por ej. las populares comunicaciones "peer-to-peer" a nivel IP (donde la señal física atraviesa realmente muchos nodos intermedios entre un dispositivo de usuario y otro).

El concepto de PTT (Push-To-Talk) se refiere originalmente a un método de comunicación en líneas half-duplex consistente en pulsar un botón y mantenerlo apretado para poder transmitir (esto es, hablar) y liberarlo para poder recibir (esto es, escuchar), siendo uno de los protocolos de telefonía móvil más antiguos. Recientemente, el término de PTT (Push-To-Talk) se está usando más para referirse a una funcionalidad presente en teléfonos móviles y asociada a un servicio ofrecido por el operador móvil, de forma que se imita el comportamiento descrito; por ejemplo, dentro de un grupo de usuarios suscritos al servicio, uno de ellos puede hablar (sólo uno a la vez) pulsando el botón PTT de su terminal móvil y los demás le escucharán instantáneamente por los altavoces de sus teléfonos. Una implementación popular en la industria de este servicio, conocida como PoC (Push to Talk over Cellular), ya en proceso de estandarización, se basa en transporte de paquetes (GPRS, UMTS) y protocolos SIP y RTP.

El concepto de técnicas de retransmisión (relaying techniques) suele ir unido a otros como el de las redes auto-organizadas (self-configuring networks, ad-hoc networks, mesh networks, etc.). Es un concepto muy amplio y actualmente bajo una investigación muy intensa. El aspecto que interesa más para la invención aquí descrita se refiere a la posibilidad de ampliación de cobertura para habilitar la comunicación entre usuarios que no se ven mutuamente desde el punto de vista radioeléctrico. Por ejemplo, si tenemos un dispositivo móvil de usuario A que está dentro del alcance de otro B, y al mismo tiempo un tercer dispositivo C que también está dentro del alcance de B, pero de forma que A y C no se ven entre sí (es decir, no puede haber comunicación radio directa entre ambos), entonces, usando técnicas de retransmisión, B puede hacer de puente entre A y C para que pueden hablar entre sí (de forma que habría un tramo de señal radio directa A-B y otro B-C). Esta retransmisión puede ir desde una simple repetición de la señal física hasta algoritmos más complejos que impliquen direccionamiento y enrutado.

Existen algunos sistemas que recogen la idea de comunicación directa entre terminales móviles dentro de un sistema celular, la combinación en un mismo dispositivo de un terminal celular con un walkie-talkie o el concepto de dispositivos walkie-talkie genéricos o "universales".

Así por ejemplo, en la solicitud de patente PCT publ. WO 98/35515 se refleja la idea de comunicación directa entre terminales móviles con una frecuencia especial. O en la solicitud de patente alemana DE 10006688 se refiere a un sistema que combina GSM con DECT. En cuanto a soluciones comerciales, podemos citar el sistema de radiocomunicaciones TETRA que incluye un modo directo entre terminales, y los terminales Motorota dotados de la funcionalidad "MOTOtalk off-network digital walkie-talkie" (walkie-talkie digital operando fuera de red), que combinan un teléfono convencional celular con un walkie-talkie convencional.

Sin embargo, ninguna de ellas coincide con la invención que se expone a continuación. Los puntos clave que diferencian a esta invención son la combinación con técnicas de radio cognitiva y el aprovechamiento de recursos de espectro libre del operador móvil (es decir, perteneciente a éste bajo una licencia).

En la literatura existente, cuando se habla de la posibilidad de utilizar las técnicas de radio cognitiva dentro de un sistema de forma que los dispositivos de usuario puedan utilizar los recursos radio libres detectados en el sistema, se asume que dichos dispositivos funcionarían como dispositivos estándar del sistema (por ej., un móvil GSM seguiría siendo un móvil GSM, o un terminal 4G sería un terminal de acuerdo a como se definen las funciones de un terminal en un sistema 4G), pero no para otros usos, como la comunicación radio directa que se describe en la presente invención.

Es sabido que en el campo de telefonía móvil se utilizan frecuentemente abreviaciones y acrónimos. A continuación se expone un glosario de acrónimos/términos que son utilizados a lo largo de la presente memoria descriptiva: