Asignación y generación de secuencias de salto de frecuencia en sistemas de espectro ensanchado.

Un aparato para su uso en un sistema inalámbrico de acceso múltiple y espectro ensanchado,

quecomprende:

un generador (301) de secuencias para generar una o más secuencias, usándose dichas secuencias pararepresentar secuencias de tonos; y

un asignador (302) de secuencias para asignar una o más secuencias prescritas de dicha(s) secuencia(s) aun usuario, según ranuras temporales, en el que cada ranura de tiempo incluye un número prescrito deintervalos de tiempo de permanencia, teniendo cada intervalo de tiempo de permanencia una duraciónpredeterminada, y cada intervalo de tiempo de permanencia incluye uno o más tonos prescritos, y en el quedichas una o más secuencias prescritas se asignan de tal manera que**Fórmula**es una asignación de secuencia en la j-ésima ranura temporal con mj secuenciasasignadas, por lo cual una asignación de secuencia en curso se solapa al máximo con asignaciones desecuencia anteriores.

Asignación y generación de secuencias de salto de frecuencia en sistemas de espectro ensanchado

Campo técnico

La presente invención se refiere a sistemas de comunicaciones y, más particularmente, a sistemas de 5 comunicaciones, inalámbricas y otras, que emplean acceso múltiple de espectro ensanchado basado en multiplexación por división de frecuencia ortogonal.

Antecedentes de la invención Es importante que los sistemas de comunicaciones inalámbricas sean tan eficaces como sea posible con el fin de maximizar el número de usuarios a los que puede darse servicio adecuadamente y de maximizar las tasas de transmisión de datos, si se proporcionan servicios de datos. Los sistemas de comunicaciones inalámbricas son normalmente sistemas de medios compartidos, es decir, hay un ancho de banda disponible fijo que comparten todos los usuarios del sistema inalámbrico. Tales sistemas de comunicaciones inalámbricas se implementan a menudo como los denominados sistemas de comunicaciones “celulares”, en los que el territorio que se cubre está dividido en células separadas, y una estación base da servicio a cada célula.

Se conoce bien en la técnica que características deseables de sistemas celulares de comunicaciones inalámbricas son que la interferencia intracelular sea tan pequeña como sea posible y que la interferencia entre células esté repartida proporcionalmente entre todos los usuarios en células adyacentes.

Un sistema conocido de interés de la técnica anterior se da a conocer en la patente estadounidense nº 5.548.582 concedida el 20 de agosto de 1996 a Brajal et al. La disposición de Brajal et al. es un acceso múltiple de espectro ensanchado basado en multiplexación por división de frecuencia ortogonal (OFDM) de banda ancha general empleado en sistemas de comunicaciones inalámbricas. Sin embargo, la disposición de Brajal et al. no está optimizada para su uso en un sistema de comunicaciones celular y no logra mostrar, enseñar ni sugerir, cómo optimizar patrones de salto de frecuencia, asignación de tono o reutilización de ancho de banda.

Más recientemente, se han llevado a cabo intentos por superar los problemas y limitaciones de disposiciones como la dada a conocer por Brajal et al. Uno de tales intentos se da a conocer en el documento EP-A-1039683 (Laroia et al) , que es de la técnica anterior según el Art. 54 (3) de la norma de la EPC (Núcleo Evolucionado en Paquetes) .

Aunque el sistema celular de comunicaciones inalámbricas dado a conocer en la solicitud de Laroia et al. funciona satisfactoriamente en numerosas aplicaciones, está limitado en cuanto a que va dirigido al uso de una secuencia de salto de frecuencia específica. Por consiguiente, no puede minimizarse la interferencia y, en aplicaciones de comunicaciones de datos, la calidad de servicio no está optimizada.

Se llama la atención sobre el documento de POTTIE, G. J. ET AL: “Estrategias de codificación de canal para la radio celular”, Transacciones del IEEE sobre tecnología vehicular, vol. 44, nº 4, 1 de noviembre de 1995, páginas 763 a 770, XP000931254 ISSN:0018-9545. Este documento se refiere a la reutilización de ranuras de tiempo /

frecuencia en un sistema de radio celular. El documento describe que es deseable que los niveles medios de interferencia vistos por todos los usuarios se hagan aproximadamente iguales.

Se proporcionan estructuras basadas en cuadrados latinos ortogonales, que garantizan que distintos conjuntos de usuarios se interferirán en ranuras sucesivas. Cuando las razones entre señal e interferencia son independientes de símbolos sucesivos, los códigos de canal pueden proporcionar una gran ganancia de diversidad, que supera en gran medida la ganancia contra el ruido aditivo. También se ilustra cómo lograr una mejora de las prestaciones usando códigos convolutivos con bajo retardo de descodificación en un sistema de saltos lentos.

Resumen de la invención Según la presente invención, se proporciona un aparato para su uso en un sistema inalámbrico de acceso 45 múltiple y espectro ensanchado, tal como se expone en la reivindicación 1. En las reivindicaciones dependientes se reivindican realizaciones adicionales.

Los problemas y limitaciones de las disposiciones de salto de frecuencia anteriormente conocidas se superan empleando ventajosamente una combinación única de un generador de secuencias y un asignador de secuencias, para generar secuencias y asignarlas según ranuras de tiempo. En un transmisor, el generador de 50 secuencias y el asignador de secuencias, en combinación con un asignador de tonos de usuario, se emplean para generar y asignar secuencias de tono a un usuario según ranuras de tiempo. En un receptor, el generador de secuencias y el asignador de secuencias, en combinación con un identificador de tonos de usuario, se emplean para generar secuencias y para identificar secuencias de tonos entrantes para un usuario, según ranuras de tiempo, conforme a las secuencias asignadas por el asignador de secuencias.

Específicamente, la asignación de secuencias en una ranura de tiempo es tal que se asigna una pluralidad prescrita de secuencias a un usuario particular. Este reparto de las tareas facilita el uso de un generador de secuencias que genera secuencias con las propiedades deseables de diversidad de frecuencia e interferencia y que deja la tarea de asignar apropiadamente estas secuencias entre uno más usuarios al asignador de secuencias. El asignador de secuencias funciona de tal manera que se conservan las propiedades de diversidad de frecuencia e interferencia para dicho (s) usuario (s) , y esto se facilita adicionalmente asignando secuencias de tal manera que solapen al máximo secuencias asignadas anteriores.

En un diseño que es útil para entender la invención, se genera una secuencia basada en cuadrados latinos, según un primer proceso prescrito.

En una primera realización de la invención, se genera una secuencia basada en cubos latinos, según un segundo proceso prescrito.

En una segunda realización de la invención, se genera una secuencia basada en un hipercubo latino de 15 dimensión prescrita, según un tercer proceso prescrito.

En otra realización más de la invención, los principios de la invención se emplean para realizar saltos de banda de frecuencia.

Breve descripción de los dibujos La FIG. 1 ilustra una representación en el dominio de la frecuencia en la que se genera una pluralidad prescrita 20 de tonos en un ancho de banda prescrito;

la FIG. 2 ilustra una representación en el dominio del tiempo de un tono ƒ;

la FIG. 3 muestra, en forma de diagrama simplificado en bloques, detalles de un transmisor que incluye una realización de la invención;

la FIG. 4 muestra, en forma de diagrama simplificado en bloques, detalles de un receptor que incluye una 25 realización de la invención;

la FIG. 5 ilustra gráficamente la asignación de secuencias de tono;

la FIG. 6 ilustra gráficamente la asignación de secuencias para una ranura de tiempo;

la FIG. 7 ilustra gráficamente las asignaciones de secuencias para una pluralidad de ranuras de tiempo;

la FIG. 8 ilustra un entorno multicelular en el que la invención puede emplearse ventajosamente;

la FIG. 9 muestra, en forma de diagrama simplificado en bloques, detalles de un transmisor que emplea ventajosamente una realización de la invención en una aplicación de saltos de banda;

la FIG. 10 muestra, en forma de diagrama simplificado en bloques, detalles de un receptor que emplea ventajosamente una realización de la invención en una aplicación de saltos de banda;

la FIG. 11 ilustra una pluralidad de bandas de frecuencia, incluyendo cada una de ellas una pluralidad de tonos; y

la FIG. 12 ilustra un instante de un sistema celular de saltos de banda.

Descripción detallada Brevemente, los sistemas de multiplexación por división de frecuencia ortogonal (OFDM) emplean tonos ortogonales dentro de un ancho de banda de frecuencia, prescrito para transmitir datos desde una pluralidad de usuarios al mismo tiempo. Específicamente, durante cualquier período T de símbolos particular que esté

disponible para la transmisión de símbolos, y un ancho W de banda prescrito, el número N de tonos ortogonales disponibles es WT. La separación entre tonos ortogonales es ρ=1/T.

La FIG. 1 ilustra una representación en el dominio de la frecuencia, en la que se genera una pluralidad prescrita de tonos en un ancho de banda prescrito. En este ejemplo, el ancho W de banda se emplea para generar un total de N tonos, es decir, i=1, ...N. Los tonos están separados por una distancia ρ = 1/T, donde T es... [Seguir leyendo]

1. Un aparato para su uso en un sistema inalámbrico de acceso múltiple y espectro ensanchado, que comprende:

un generador (301) de secuencias para generar una o más secuencias, usándose dichas secuencias para representar secuencias de tonos; y

un asignador (302) de secuencias para asignar una o más secuencias prescritas de dicha (s) secuencia (s) a un usuario, según ranuras temporales, en el que cada ranura de tiempo incluye un número prescrito de intervalos de tiempo de permanencia, teniendo cada intervalo de tiempo de permanencia una duración predeterminada, y cada intervalo de tiempo de permanencia incluye uno o más tonos prescritos, y en el que dichas una o más secuencias prescritas se asignan de tal manera que +j = arg maxi +j/ (Ui +j-1&, en la que +j = {sj, 1, sj, 2, ...sj, mj} es una asignación de secuencia en la j-ésima ranura temporal con mj secuencias asignadas, por lo cual una asignación de secuencia en curso se solapa al máximo con asignaciones de secuencia anteriores.

2. El aparato de la reivindicación 1, en el cual dichas secuencias son secuencias basadas en cubos latinos.

3. El aparato de la reivindicación 2, en el cual dichas secuencias basadas en cubos latinos tienen la forma {ƒ0 Si, ƒ1 Si, ···ƒk Si, ···} y dichas secuencias basadas en cubos latinos se generan de acuerdo

s ∋ k %

i

a fk ∃ (a2 ∋%# ak # si ) mod p, donde p, a y si son enteros, p es un número primo o una potencia de un ( p

∋ k % k

número primo, es el mayor entero menor que , k es un índice de intervalo de tiempo de permanencia y

∋%

( p p

la periodicidad de la secuencia de cubos latinos es p2.

4. El aparato de la reivindicación 1, en el cual dichas secuencias son secuencias basadas en hipercubos latinos.

5. El aparato de la reivindicación 4, en el cual dichas secuencias generadas en base a hipercubos latinos tienen la forma {ƒ0 Si, ƒ1 Si, ···ƒk Si, ···}, y dichas secuencias basadas en hipercubos latinos son generadas de acuerdo a

L) 1

sl ∋ k %

i

fk ∃ (∗a ∋pl ) 1 %# si ) mod p, donde p, a y si son enteros, p es un número primo o una potencia de un l ∃1 (

∋ k % k

número primo, es el mayor entero menor que , k es un índice de intervalo de tiempo de ∋l ) 1 %l) 1

( p & p

permanencia y la periodicidad de la secuencia de hipercubos latinos es pl-1 .

6. El aparato según la reivindicación 1, en el cual dichas una o más secuencias están asignadas durante una ranura temporal.

7. El aparato según la reivindicación 1, en el que dicho aparato está adaptado para su uso en un transmisor de OFDM.

8. El aparato según la reivindicación 1, que incluye además una unidad (902) de saltos de banda para generar una pluralidad de bandas de frecuencia y para suministrar dichas bandas de frecuencia en una secuencia prescrita como salida, y en el que dicho generador de secuencias responde a dicha secuencia de dicha pluralidad de bandas de frecuencia emitidas para generar dicha una o más secuencias en una banda de frecuencia suministrada.

9. El aparato según la reivindicación 1, en el que dicho aparato está adaptado para su uso en un receptor de OFDM.