Funcionamiento dúplex en un sistema celular de comunicaciones.

Un sistema de comunicación celular que comprende una estación base y por lo menos un equipo de usuario,

en donde la estación base está configurada para prestar servicio al equipo de usuario, y en donde la estación base comprende

lógica (705) configurada para transmitir información de capacidad dúplex de estación base con respecto a la cual una pluralidad de modos dúplex son soportados por la estación base para el equipo de usuario con el uso de una estructura de señal que es común a una pluralidad de modos dúplex, en donde la pluralidad de modos dúplex comprende un modo dúplex por división de frecuencia, FDD, y un modo dúplex por división de tiempo, TDD; lógica configurada para recibir un mensaje de acceso desde el equipo de usuario en una frecuencia portadora en donde existe una coincidencia entre las capacidades dúplex del equipo de usuario y de la estación base, en donde la frecuencia portadora para el mensaje de acceso es la misma que la frecuencia portadora usada para la información de capacidad dúplex de estación base si la estación base está configurada para su uso en un modo de espectro sin emparejamiento o la frecuencia portadora que está emparejada con la frecuencia portadora usada para la información de capacidad dúplex de estación base si la estación base está configurada para usar un modo de espectro con emparejamiento; y

lógica (705) configurada para recibir información de capacidad dúplex de equipo de usuario y para asignar un canal compartido para el equipo de usuario sobre la base de la capacidad dúplex del equipo de usuario.

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 Moblle 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 ¡lustra un ejemplo de equipos de usuario que se incorporan a estaciones base de dos redes diferentes. La figura ¡lustra 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 preconflgurada 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 desscendente, 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 del 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 con emparejamiento.

Modo Semidúplex... [Seguir leyendo]

1. Un sistema de comunicación celular que comprende una estación base y por lo menos un equipo de usuario, en donde la estación base está configurada para prestar servicio al equipo de usuario, y en donde la estación base comprende

lógica (705) configurada para transmitir información de capacidad dúplex de estación base con respecto a la cual una pluralidad de modos dúplex son soportados por la estación base para el equipo de usuario con el uso de una estructura de señal que es común a una pluralidad de modos dúplex, en donde la pluralidad de modos dúplex comprende un modo dúplex por división de frecuencia, FDD, y un modo dúplex por división de tiempo, TDD;

lógica configurada para recibir un mensaje de acceso desde el equipo de usuario en una frecuencia portadora en donde existe una coincidencia entre las capacidades dúplex del equipo de usuario y de la estación base, en donde la frecuencia portadora para el mensaje de acceso es la misma que la frecuencia portadora usada para la información de capacidad dúplex de estación base si la estación base está configurada para su uso en un modo de espectro sin emparejamiento o la frecuencia portadora que está emparejada con la frecuencia portadora usada para la información de capacidad dúplex de estación base si la estación base está configurada para usar un modo de espectro con emparejamiento; y

lógica (705) configurada para recibir información de capacidad dúplex de equipo de usuario y para asignar un canal compartido para el equipo de usuario sobre la base de la capacidad dúplex del equipo de usuario.

2. Un sistema de comunicación celular según la reivindicación 1, en donde el equipo de usuario comprende:

lógica para recibir la información de capacidad dúplex de estación base desde la estación base;

lógica para determinar por lo menos una característica de transmisión para una indicación de acceso en respuesta a la información de capacidad dúplex de estación base; y

lógica para transmitir la indicación de acceso a la estación base con el uso de la por lo menos una característica de transmisión.

3. El sistema de comunicación celular según la reivindicación 2, en donde el equipo de usuario incluye además:

lógica para determinar una frecuencia portadora para la indicación de acceso como una frecuencia portadora de la información de capacidad dúplex de estación base transmitida si la información de capacidad dúplex de estación base indica que la estación base solamente soporta una operación de modo dúplex de espectro sin emparejamiento,

lógica para determinar la frecuencia portadora como una frecuencia emparejada con la frecuencia portadora de la información de capacidad dúplex de estación base transmitida si la información de capacidad dúplex de estación base transmitida indica que la estación base soporta una operación de modo dúplex de espectro con emparejamiento.

4. El sistema de comunicación celular según la reivindicación 2, en donde el equipo de usuario comprende además:

lógica para determinar una capacidad dúplex de la estación base en respuesta a la información de capacidad dúplex de estación base transmitida; y

lógica para evaluar un criterio de búsqueda entre una capacidad dúplex del equipo de usuario y una capacidad dúplex de la estación base;

en donde el equipo de usuario está dispuesto para solamente transmitir una indicación de acceso a la estación base si se cumple el criterio de coincidencia.

5. El sistema de comunicación celular según la reivindicación 1, en donde el equipo de usuario comprende además lógica para transmitir la información de capacidad dúplex de equipo de usuario a la estación base.

6. El sistema de comunicación celular según la reivindicación 5, en donde el equipo de usuario está dispuesto para comprender la información de capacidad dúplex de equipo de usuario en una indicación de acceso.

7. El sistema de comunicación celular según la reivindicación 5, en donde el equipo de usuario está dispuesto para comprender la información de capacidad dúplex de equipo de usuario en una indicación de confirmación de comunicación.

8. El sistema de comunicación celular según la reivindicación 1, dispuesto para soportar comunicaciones de acuerdo con las Especificaciones Técnicas del Proyecto de Asociación de la 3a Generación.

9. El sistema de comunicación celular según la reivindicación 1, dispuesto para soportar comunicaciones de acuerdo con las Recomendaciones de Sistema del Sistema Global para Comunicaciones Móviles.

10. El sistema de comunicación celular según la reivindicación 1, en donde la estación base puede hacerse funcionar para recibir un mensaje de acceso desde un equipo de usuario en una frecuencia portadora que depende de la información de capacidad dúplex de estación base.

11. Un equipo de usuario (201) para uso en un sistema de comunicación celular que comprende una o más estaciones base que soportan un equipo de usuario, comprendiendo el equipo de usuario:

medios (801) configurados para recibir una información de capacidad dúplex de estación base con respecto a la cual una pluralidad de modos dúplex son soportados por una radiodifusión de estación base con el uso de una estructura de señal que es común para la pluralidad de modos dúplex desde la estación base, en donde la pluralidad de modos dúplex comprende un modo dúplex por división de frecuencia, FDD, y un modo dúplex por división de tiempo, TDD;

medios (801) configurados para transmitir una información de capacidad dúplex de equipo de usuario a la estación base;

medios configurados para transmitir un mensaje de acceso a la estación base en una frecuencia portadora en donde existe una coincidencia entre las capacidades dúplex del equipo de usuario y de la estación base, en donde la frecuencia portadora para el mensaje de acceso es la misma que la frecuencia portadora usada para la información de capacidad dúplex de estación base si la estación base está configurada para su uso en un modo de espectro sin emparejamiento o la frecuencia portadora que está emparejada con la frecuencia portadora usada para la información de capacidad dúplex de estación base si la estación base está configurada para usar un modo de espectro con emparejamiento; y

medios configurados para recibir una asignación de un canal compartido desde la estación base en función de la capacidad dúplex del equipo de usuario.

12. Un equipo de usuario según la reivindicación 11, en donde la estructura de señal, que es común a la probabilidad de modo dúplex, comprende uno o más parámetros de transmisión común seleccionados entre el

grupo que consiste en:

a. un ancho de banda de radiodifusión;

b. una velocidad de codificación;

c. un esquema de modulación;

d. un esquema de intercalación;

e. un esquema de codificación; y

f. una temporización.

13. Un método de operación para un equipo de usuario de un sistema de comunicación celular que comprende una o más estaciones base que soportan un equipo de usuario, comprendiendo dicho método:

recibir una información de capacidad dúplex de estación base con respecto a la cual una pluralidad de modos dúplex son soportados por una radiodifusión de estación base con el uso de una estructura de señal que es común a la pluralidad de modos dúplex desde la estación base, en donde la pluralidad de modos dúplex comprende un modo dúplex por división de frecuencia, FDD, y un modo dúplex por división de tiempo, TDD;

transmitir una información de capacidad dúplex de equipo de usuario a la estación base;

transmitir un mensaje de acceso a la estación base en una frecuencia portadora en donde existe una coincidencia entre las capacidades dúplex del equipo de usuario y de la estación base, en donde la frecuencia portadora para el mensaje de acceso es la misma que la frecuencia portadora usada para la información de capacidad dúplex de estación base si la estación base está configurada para usar un modo de espectro sin emparejamiento o la frecuencia portadora que está emparejada con la frecuencia portadora usada para la información de capacidad dúplex de estación base si la estación base está configurada para usar un modo de espectro con emparejamiento;

y

recibir una asignación de un canal compartido desde la estación base basada en la capacidad dúplex del equipo de usuario.

14. Un método de operación para una estación base en un sistema de comunicación celular que comprende una o

más estaciones base que soportan un equipo de usuario, comprendiendo dicho método:

transmitir una información de capacidad dúplex de estación base con respecto a la cual una pluralidad de modos dúplex son soportados por la estación base para el equipo de usuario que usa una estructura de señal que es común a una pluralidad de modos dúplex, en donde la pluralidad de modos dúplex comprende un modo dúplex por división de frecuencia, FDD, y un modo dúplex por división de tiempo, TDD; y

recibir una Información de capacidad dúplex de equipo de usuario;

recibir un mensaje de acceso desde el equipo de usuario en una frecuencia portadora en donde existe una coincidencia entre las capacidades dúplex del equipo de usuario y de la estación base, en donde la frecuencia portadora para el mensaje de acceso es la misma que la frecuencia portadora usada para la información de capacidad dúplex de estación base si la estación base está configurada para usar un modo de espectro sin emparejamiento o la frecuencia portadora que está emparejada con la frecuencia portadora usada para la información de capacidad dúplex de estación base si la estación base está configurada para usar un modo de espectro con emparejamiento; y

asignar un canal compartido al equipo de usuario basada en la capacidad dúplex del equipo de usuario.

15. El método según la reivindicación 14, que comprende:

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

evaluar un criterio de coincidencia entre una capacidad dúplex del equipo de usuario y la capacidad dúplex de la estación base;

en donde el equipo de usuario está dispuesto para solamente transmitir la indicación de acceso si se cumple el criterio de coincidencia.

16. El método según la reivindicación 14, que comprende además transmitir una característica de capacidad dúplex de equipo de usuario a la estación base.

17. El método según la reivindicación 14, en donde el sistema de comunicación celular funciona de acuerdo con las Especificaciones Técnicas del Proyecto de Asociación de la 3a Generación.

18. Una estación base que presta servicio a por lo menos un equipo de usuario en donde la estación base

comprende:

lógica (705) configurada para transmitir información de capacidad dúplex de estación base con respecto a la cual una pluralidad de modos dúplex son soportados por la estación base para el equipo de usuario con el uso de una estructura de señal que es común a una pluralidad de modos dúplex, en donde la pluralidad de modos dúplex comprende un modo dúplex por división de frecuencia, FDD, y un modo dúplex por división de tiempo, TDD; y

lógica (705) configurada para recibir información de capacidad dúplex de equipo de usuario desde el equipo de usuario;

lógica configurada para recibir un mensaje de acceso desde el equipo de usuario en una frecuencia portadora en donde exista una coincidencia entre las capacidades dúplex del equipo de usuario y de la estación base, en donde la frecuencia portadora para el mensaje de acceso es la misma que la frecuencia portadora usada para la información de capacidad dúplex de estación base si la estación base está configurada para usar un modo de espectro sin emparejamiento o la frecuencia portadora que está emparejada con la frecuencia portadora usada para la información de capacidad dúplex de estación base si la estación base está configurada para usar un modo de espectro con emparejamiento, y

lógica configurada para asignar un canal compartido al equipo de usuario sobre la base de la capacidad dúplex del equipo de usuario