Método para acceso por división de frecuencia y de tiempo.

Metodo para el reparto del ancho de banda en un medio de comunicacion,

comprendiendo dicho metodo: a) dividir el ancho de banda en una serie de grupos de tonos;

b) dividir dichos grupos de tonos en intervalos de tiempo;

c) determinar una estimacion de la carga de bits, BLE, para cada uno de dichos grupos de tonos, siendo la BLE el numero maximo de bits/simbolo que pueden ser transmitidos en un tono dado;

d) determinar patrones de uso basicos, BUPs, para un par de dispositivos, siendo el BUP un vector fila de 1 por n, en el que la entrada a i-esima indica si el intervalo t esta o no libre para un grupo de tonos concreto;

e) buscar combinaciones de BUP que proporcionen ancho de banda suficiente para satisfacer una solicitud para dicho par de dispositivos, caracterizado por:

f) si dicha busqueda es satisfactoria,

i) calcular el numero de unidades de tonos-intervalos requeridas para satisfacer dicha solicitud para cada una de dichas combinaciones, cuando los grupos de tonos son asignados en el orden de mayor a menor BLE,

ii) entre dichas combinaciones, seleccionar una combinacionfinal que utiliceel numero minimode unidades de tonos-intervalos, y

iii) asignar dicha combinacion final a dicha solicitud;

g) si dicha busqueda de combinaciones de BUP no es satisfactoria,

i) determinar patrones de uso derivados, DUPs, para dichos BUPs, obteniendose los DUP mediante aplicar la operacion logica AND sobre uno o varios BUPs;

ii) determinar una estimacion de la carga de bits, BLE, para cada uno de dichos DUPs;

iii) buscar combinaciones de DUP que proporcionen ancho de banda suficiente para satisfacer dicha solicitud para dicho par de dispositivos;

iv) si dicha busqueda de combinaciones de DUP es satisfactoria,

(1) calcular el numero de unidades de tonos-intervalos requeridas para satisfacer dicha solicitud para cada una de dichas combinaciones, cuando los grupos de tonos son asignados en el orden de mayor a menor BLE, (2) entre dichas combinaciones de DUP, seleccionar una combinacion de DUP final que utilice el numero minimo de unidades de tonos-intervalos; (3) asignar dicha combinacion DUP final a dicha solicitud.

Metodo para acceso por division de frecuencia y de tiempo ANTECEDENTES DE LA INVENCION

Algunos metodos de comunicacion digital pueden asignar ancho de banda de comunicacion (BW, bandwidth)

dividiendo en rangos de frecuencia o tonos el ancho de banda disponible. En algunos de estos metodos, los tonos pueden dividirse ademas en intervalos de tiempo. Un ejemplo de estos metodos es la multiplexacion por division de frecuencias ortogonales (OFDM, Orthogonal Frequency Division Multiplexing) . Los metodos OFDM proporcionan ancho de banda y gestion del ancho de banda en el dominio de frecuencias y en el dominio de tiempos. La asignacion de ancho de banda puede denominarse asimismo planificacion o control de acceso al medio (MAC, Medium Access Control) . La planificacion o acceso OFDM puede abreviarse como OFDMA.

En los sistemas de comunicacion divididos en frecuencia, el ancho de banda disponible puede ser distribuido entre multiples dispositivos y aplicaciones mediante un mecanismo de control de la red. Esto puede realizarse utilizando un sistema de prioridades que intenta proporcionar un nivel de calidad del servicio (QoS, Quality of Service) para algunos dispositivos o algunas aplicaciones. En la mayoria de los sistemas de comunicacion, el control de acceso y la gestion del ancho de banda se realizan solamente en el dominio de frecuencias, lo que se conoce como gestion del dominio de frecuencias (FDM, Frequency Domain Management) o en el dominio de tiempos, lo que se conoce como gestion del dominio de tiempos (TDM, Time Domain Management) . Sin embargo, no existen actualmente sistemas que utilicen una combinacion de FDM y TDM. Normalmente, un sistema que combine FDM y TDM es dificil de disefar e implementar, es complejo y computacionalmente intensivo.

Los metodos de planificacion del BW y control de acceso (AC, Access Control) en PHY OFDM pueden utilizar el dominio de tiempos tal como en los sistemas CDMA, o el dominio de frecuencias tal como en FDMA. El AC y la planificacion en los dominios de tiempo y de f recuencias tienen una teoria bien desarrollada. Existen varios planificadores para sistemas TDMA y FDMA. Los sistemas multitono tales como FFT u OFDM de tren de ondas y DMT estan ampliamente adoptados hoy en dia. Sin embargo, la planificacion y el control de acceso en estos sistemas se basa habitualmente en FDM o en TDM.

El problema de planificacion OFDMA ha sido formulado en terminos teoricos, y estudiado en entornos de investigacion. Sin embargo, las limitaciones e hipotesis escogidas simplifican el problema para permitir su tratabilidad analitica. Algunas hipotesis no realistas que se utilizan muy comunmente son:

1. Canales gaussianos. Pero en realidad, el canal de la linea de tension no es gaussiano en absoluto.

30 2. Todos los usuarios requieren la misma velocidad de transferencia de datos. Por el contrario, en muchas redes diversas aplicaciones (AV, IP) tienen un amplio rango de requisitos de QoS.

3. La energia y la potencia de transmision en los dispositivos individuales esta limitada. Esto es cierto para dispositivos moviles/celulares, pero no para dispositivos de comunicacion por la linea de tension.

4. El numero de dispositivos en la red esta limitado (2 en algunos casos) .

35 5. Modelizacion de asignacion de BW solamente en el enlace descendente (una estacion central, a m uchos dispositivos) y no en el enlace ascendente.

La mayor parte de los enfoques dividen el problema de la asignacion de BW en un proceso de 2 etapas: asignacion de recursos y asignacion de subportadoras. La asignacion de recursos determina el numero de tonos o frecuencias que necesita la nueva solicitud. La asignacion de subportadoras identifica los tonos reales entre el conjunto de tonos disponibles, que serian asignados a la solicitud. En funcion de diferentes hipotesis y limitaciones, se han propuesto diferentes algoritmos para estos esquemas de asignacion.

Un algoritmo de este tipo se da a conocer en el documento de YIN H y otros, "An efficient multiuser loading algorithm for OFDM-based broadband wireless systems" ("algoritmo eficiente de carga multiusuario para sistemas inalambricos de banda ancha basados en OFDM") , IEEE Global Telecommunications Conference; San Francisco, 27 de 45 noviembre - 1 de diciembre de 2000, CONFERENCE RECORD (CAT. NO.00CH37137) IEEE PISCATAWAY, NJ, EE.UU., volumen 1, 2000, paginas 103 a 107.

Los algoritmos que se acercan mas a conseguir la optimizacion (definida en el sentido de maximizar la capacidad global de la red) son computacionalmente intensivos (O (NA3) , donde N = numero de tonos) . Otros algoritmos no son optimos, y se desconoce su comportamiento en sistemas reales. Ademas, no esta claro que el enfoque de 2 etapas 50 sea la manera correcta de solucionar el problema. Esto se debe a que es imposible determinar con precision exactamente el numero de tonos requeridos (asignacion de recursos) , sin conocer previamente que tonos estan siendo asignados (asignacion de subportadoras) a la solicitud, entre el conjunto de todos los tonos disponibles. Asimismo, estos metodos no modelizan problemas realistas tales como la fragmentacion del mapa de frecuenciatiempo que resulta de diferentes patrones de generacion de solicitudes (dependiendo de la mezcla de aplicaciones en la red) , sobrecarga de protocolos y degradacion del rendimiento provocada al hacer que las solicitudes activas cambien de tonos, etc. Las realizaciones de la presente invencion tratan estos problemas y limitaciones.

BREVE RESUMEN DE LA INVENCION

Las realizaciones de la presente invencion comprenden metodos y sistemas para asignar ancho de banda utilizando combinaciones de FDM y TDM. El anterior y otros objetivos, caracteristicas y ventajas de la invencion se comprenderan mas facilmente tras la consideracion de la siguiente descripcion detallada de la invencion, tomada junto con los dibujos anexos. BREVE DESCRIPCION DE LOS DIVERSOS DIBUJOS La figura 1 es un diagrama que muestra un ejemplo de mapa de tonos; la f igura 2 es un d iagrama de f lujo que muestra u n e jemplo de r ealizacion de un metodo de asignacion del planificador 1; La invencion se refiere a un metodo para el reparto del ancho de banda en un medio de comunicacion acorde con la reivindicacion1, yse refiere a la realizacion presentada en los parrafos 0093 a 00101yen las figuras 9 a 13. Las referencias a otras realizaciones deben entenderse como ejemplos utiles para la comprension de la invencion. la figura 3A es un diagrama que muestra un ejemplo de asignacion del planificador 1, en un mapa de tonos; la figura 3B es un diagrama que muestra un ejemplo alternativo de asignacion del planificador 1, en un mapa de tonos;

la f igura 4 es un d iagrama de f lujo que muestra u n e jemplo de r ealizacion de un metodo de asignacion del planificador 2; la figura 5 es un diagrama que muestra un ejemplo de asignacion del planificador 2, sin un requisito de retardo; la figura 6 es un diagrama que muestra un ejemplo de asignacion del planificador 2, con un requisito de retardo; la figura 7 es un diagrama de flujo que muestra un ejemplo de un metodo para encontrar patrones de uso basicos; la figura 8 es un diagrama que muestra patrones de uso basicos en un mapa de tonos; la figura 9 es un diagrama que muestra patrones de uso basicos en un patron de uso derivado, sobre mapas de tonos;

la figura 10 es un diagrama que muestra la capacidad relativa de los patrones de uso basicos y un patron de uso derivado; la figura 11 es un diagrama de flujo que muestra un ejemplo de un metodo de asignacion para la realizacion del planificador 3;

la figura 12 es un diagrama de flujo que muestra un ejemplo de un metodo para la asignacion de ancho de banda con patrones de uso basicos; y la figura 13 es un diagrama de flujo que muestra un ejemplo de un metodo para la asignacion de ancho de banda con patrones de uso derivados; DESCRIPCION DETALLADA DE REALIZACIONES PREFERIDAS Las realizaciones de la presente invencion comprenden sistemas y metodos para la asignacion de ancho de banda utilizando tecnicas TDM y FDM. Muchas de estas realizaciones se describiran haciendo referencia a un sistema OFDM, si bien debe o bservarse que, junto con estos, pueden utilizarse otros sistemas de comunicaciones que permitan combinaciones de TDM y FDM. El termino acceso al medio por division conjunta de frecuencia-tiempo (JFTDMA, Joint Frequency-Time Division Medium Access) puede referirse a cualquier sistema o metodo que utilice tanto TDM como FDM con propositos de asignacion. JFTDMA comprende OFDMA y otros metodos y sistemas.

JFTDMA puede proporcionar una mayor utilizacion del ancho de banda en canales cuya respuesta es... [Seguir leyendo]

1. Metodo para el reparto del ancho de banda en un medio de comunicacion, comprendiendo dicho metodo: a) dividir el ancho de banda en una serie de grupos de tonos; b) dividir dichos grupos de tonos en intervalos de tiempo; c) determinar una estimacion de la carga de bits, BLE, para cada uno de dichos grupos de tonos, siendo la BLE el numero maximo de bits/simbolo que pueden ser transmitidos en un tono dado;

d) determinar patrones de uso basicos, BUPs, para un par de dispositivos, siendo el BUP un vector fila de 1 por n, en el que la entrada a i-esima indica si el intervalo t esta o no libre para un grupo de tonos concreto; e) buscar combinaciones de BUP que proporcionen ancho de banda suficiente para satisfacer una solicitud para dicho par de dispositivos, caracterizado por: f) si dicha busqueda es satisfactoria, i) calcular el numero de unidades de tonos-intervalos requeridas para satisfacer dicha solicitud para cada una de dichas combinaciones, cuando los grupos de tonos son asignados en el orden de mayor a menor BLE, ii) entre dichas combinaciones, seleccionar una combinacionfinal que utiliceel numero minimode unidades de tonos-intervalos, y iii) asignar dicha combinacion final a dicha solicitud; g) si dicha busqueda de combinaciones de BUP no es satisfactoria, i) determinar patrones de uso derivados, DUPs, para dichos BUPs, obteniendose los DUP mediante aplicar la operacion logica AND sobre uno o varios BUPs; ii) determinar una estimacion de la carga de bits, BLE, para cada uno de dichos DUPs; iii) buscar combinaciones de DUP que proporcionen ancho de banda suficiente para satisfacer dicha solicitud para dicho par de dispositivos; iv) si dicha busqueda de combinaciones de DUP es satisfactoria,

(1) calcular el numero de unidades de tonos-intervalos requeridas para satisfacer dicha solicitud para cada una de dichas combinaciones, cuando los grupos de tonos son asignados en el orden de mayor a menor BLE,

(2) entre dichas combinaciones de DUP, seleccionar una combinacion de DUP final que utilice el numero minimo de unidades de tonos-intervalos;

(3) asignar dicha combinacion DUP final a dicha solicitud.