COMUNICACION DE ACCESO MULTIPLE BASADA EN UNA CAPA FISICA DE BANDA ULTRAANCHA POR IMPULSOS.

Procedimiento de comunicación de acceso múltiple en una red centralizada basada en una capa física de banda ultraancha por impulsos que permite un acceso múltiple mediante código con saltos temporales,

estando asociado cada usuario a un código, efectuándose la transmisión de modo asíncrono en un medio de propagación de múltiples trayectorias, caracterizado porque se establece un criterio con el fin de hallar los códigos de los Nu diferentes usuarios que permite minimizar la varianza de la interferencia multiusuario Jn a la salida de un receptor lineal, expresándose la señal recibida r(t) procedente de un usuario en forma de una suma de la señal de interés rn(t) procedente del usuario n y de un término correspondiente a la interferencia multiusuario, Jn donde



con donde 28 y son respectivamente la amplitud y el retardo de la trayectoria de orden k del canal de transmisión entre el usuario n y el receptor,

y porque para determinar los códigos de los usuarios se utilizan intercorrelaciones cíclicas parciales de los códigos que verifican los siguientes criterios:

Comunicación de acceso múltiple basada en una capa física de banda ultraancha por impulsos.

La invención se refiere concretamente a un procedimiento y un sistema de comunicación en una red de comunicaciones que soporta una capa física de tipo de banda ultraancha por impulsos, lo que también se denomina, en inglés, respectivamente UWB (Ultra Wide Band) e IR (Impulse Radio).

Se aplica, por ejemplo, para comunicaciones en una red de terminales potencialmente móviles, para los que los usuarios se comunican o bien hacia un punto central (estación base B) denominada comúnmente "enlace ascendente" o multipunto a punto, esquematizado en la figura 1 o bien simultáneamente dos a dos (enlaces punto a punto o peer to peer, en inglés), representado en la figura 2. En las figuras 1 y 2, la letra Ei representa un emisor, la letra R un receptor y las letras Ui diferentes usuarios, la letra B la estación base.

Se aplica, por ejemplo, para una red "ad hoc" cuya organización local (en forma de agregado o cluster, en inglés) permite la designación de un nodo (maestro o coordinador) que sirve de referencia de sincronización para los demás nodos que están vinculados al mismo (figura 2) o a redes que se benefician de una infraestructura de tipo estaciones base para las redes celulares (figura 1). Se supone además que el tipo de receptor utilizado en cada nodo es un receptor lineal de tipo "rake", descrito por ejemplo en el documento [1].

Se refiere a la vez a las aplicaciones para el público en general y a las aplicaciones profesionales. En cuanto a las aplicaciones profesionales se refiere, por ejemplo, a las aplicaciones de redes de sensores o que necesitan un despliegue temporal en zonas sin infraestructuras para equipos de intervención del tipo de seguridad pública (bomberos, médicos, fuerzas especiales, equipos de mantenimiento en zonas de riesgo,...). En cuanto a las aplicaciones para el público en general se refiere, por ejemplo, a las aplicaciones de transmisiones de información multimedia o de telefonía que prevén sustituir los cables por enlaces inalámbricos.

Una emisión de banda ancha o UWB-IR (ultra wide band Impluse Radio) utiliza la totalidad de la banda del canal, lo que necesita el uso de un duplexado temporal (TDD: Time Division Duplexing, en inglés) para intercambiar datos entre dos nodos. Esto da como resultado, naturalmente, que el procedimiento de acceso utilizado para esta clase de transmisión es el acceso múltiple por división de tiempo (AMDT).

Por otra parte, se conoce que los sistemas que utilizan AMDT están limitados en capacidad y el producto de número de usuarios por la tasa de transmisión útil por usuario es constante.

Una manera de aumentar el ancho de banda de una red de este tipo es, por ejemplo, combinar una técnica de acceso múltiple por división de código (AMDC) con AMDT, lo que permite entonces a varios usuarios transmitir durante un mismo horizonte temporal. AMDC en UWB-IR se vuelve posible mediante el uso de códigos con saltos temporales (THC: Time Hopping Codes, en inglés).

Como todos los sistemas de acceso múltiple con división de código AMDC, UWB-IR-THC (uso de códigos con saltos temporales) padece el fenómeno de interferencia producida por los demás usuarios (MUI: Multi-User Interference, en inglés).

De manera general, varios procedimientos son potencialmente posibles para reducir o anular el fenómeno de interferencias multiusuario o MUI. Cuando nos limitamos a soluciones de implementación de bajo coste y bajo consumo, se vuelve entonces a receptores lineales analógicos de tipo "rake" en los que se toma la decisión basándose en una combinación lineal de versiones retardadas de la señal recibida. El único parámetro pertinente que queda en el diseño del sistema para la optimización del rendimiento es el dato del código de salto temporal. Entonces es posible hallar un criterio que permita minimizar la varianza de salida de MUI a la salida del receptor y, por tanto, garantizar el mejor rendimiento.

La capa física del sistema de transmisión propuesta según la invención se basa, concretamente, en la tecnología de banda ultraancha por impulsos UWB-IR.

El principio de UWB-IR es el de transmitir la información por medio de impulsos muy cortos (del orden de nanosegundos) en la banda de base.

Los sistemas de transmisión UWB-IR-THC se han descrito esencialmente en cuanto a la capa física, por ejemplo en el documento [1]. La idea de los THC es la de transmitir los impulsos, espaciándolos temporalmente de modo pseudoaleatorio, teniendo cada usuario su propia secuencia. Esto permite, en principio, un uso de UWB en un contexto multiusuario asíncrono. El uso de esta capa física con sistemas prácticos se describe, por ejemplo, en los dos artículos [2] y [3].

Sin embargo, ninguna referencia de la técnica anterior describe el modo de realizar un sistema de acceso múltiple basado en el uso de los códigos con saltos temporales.

Según el conocimiento del solicitante, las únicas soluciones propuestas hasta ahora para la construcción de los códigos consisten en aplicar los resultados de construcciones de códigos dedicados a sistemas de transmisiones diferentes (esencialmente dedicados al salto de frecuencia). Se facilita un ejemplo en el documento [4]. Estos códigos pertenecen a la clase de los códigos congruentes, pero no respetan el criterio de minimización de la varianza de MUI considerado en este caso.

Más recientemente, los trabajos publicados en [5] muestran cómo caracterizar los mejores códigos (en el sentido de la varianza mínima de MUI) para una transmisión UWB-IR que utiliza una modulación de amplitud (PAM: Pulse Amplitud Modulation, en inglés).

La idea de la presente invención se refiere concretamente a los sistemas que utilizan la modulación mediante posición o PPM (abreviatura en inglés de Pulse Position Modulation).

La invención se refiere a un procedimiento de comunicación de acceso múltiple en una red centralizada basada en una capa física de banda ultraancha por impulsos que permite un acceso múltiple mediante código con saltos temporales, estando asociado cada usuario a un código, efectuándose la transmisión de modo asíncrono en un medio de propagación de múltiples trayectorias, caracterizado porque se establece un criterio con el fin de hallar los códigos de los N_u diferentes usuarios que permite minimizar la varianza de la interferencia multiusuario J_n a la salida de un receptor lineal, expresándose la señal recibida r(t) procedente de un usuario en forma de una suma de la señal de interés r_n(t) procedente del usuario n y de un término correspondiente a la interferencia multiusuario, J_n donde r(t) = r_n(t) + J_n + n(t) con 1 donde son respectivamente la amplitud y el retardo de la trayectoria de orden k del canal de transmisión entre el usuario n y el receptor,

y porque para determinar los códigos de los usuarios se utilizan intercorrelaciones cíclicas parciales de los códigos que verifican los siguientes criterios:

para m = 1,K, N_u, n = 1,K, N_u y n ?q m, donde N_f es el número de tramas, N_c es el número de chips, y N_u es el número de usuarios que transmiten hacia el punto central o el número de enlaces punto a punto que transmiten simultáneamente en una red centralizada punto a punto.

Las comunicaciones entre los usuarios son, por ejemplo, comunicaciones punto a punto o multipunto a punto.

La invención presenta concretamente, como ventajas, la obtención de códigos con saltos temporales que garantiza un elevado rendimiento, concretamente en la calidad de servicio, tasa de transmisión, probabilidad de error de funcionamiento o de aumento del número de usuarios simultáneos.

Otras características y ventajas de la invención resultarán más evidentes con la lectura de la descripción siguiente facilitada a título ilustrativo y en absoluto limitativo adjunta a las figuras que representan:

• La figura 1, una red de comunicación que comprende un punto central,

 

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Reivindicaciones:

1. Procedimiento de comunicación de acceso múltiple en una red centralizada basada en una capa física de banda ultraancha por impulsos que permite un acceso múltiple mediante código con saltos temporales, estando asociado cada usuario a un código, efectuándose la transmisión de modo asíncrono en un medio de propagación de múltiples trayectorias, caracterizado porque se establece un criterio con el fin de hallar los códigos de los N_u diferentes usuarios que permite minimizar la varianza de la interferencia multiusuario J_n a la salida de un receptor lineal, expresándose la señal recibida r(t) procedente de un usuario en forma de una suma de la señal de interés r_n(t) procedente del usuario n y de un término correspondiente a la interferencia multiusuario, J_n donde

con donde 28 y son respectivamente la amplitud y el retardo de la trayectoria de orden k del canal de transmisión entre el usuario n y el receptor,

y porque para determinar los códigos de los usuarios se utilizan intercorrelaciones cíclicas parciales de los códigos que verifican los siguientes criterios:

para m = 1,K, N_u, n = 1,K, N_u y n ?q m, donde N_f es el número de tramas, N_c es el número de chips, y N_u es el número de usuarios que transmiten hacia el punto central o el número de enlaces punto a punto que transmiten simultáneamente en una red centralizada punto a punto,

donde son las correlaciones parciales cíclicas entre los códigos desarrollados de los usuarios m y n, definidas por:

y

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque las comunicaciones entre los usuarios son comunicaciones punto a punto o multipunto a punto.

3. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque para determinar los códigos de los usuarios se utilizan las intercorrelaciones de los códigos que verifican el siguiente criterio:

para m = 1,K, N_u, n = 1,K, N_u y n ?q m, donde N_f es el número de tramas, N_c es el número de chips y N_u es el número de usuarios que transmiten hacia el punto central (en multipunto a punto, o enlace ascendente) o el número de enlaces punto a punto que transmiten simultáneamente en una red centralizada punto a punto.

4. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque para determinar los códigos de los usuarios se utilizan intercorrelaciones de los códigos que verifican el siguiente criterio:

para m = 1,K, N_u, n =1,K, N_u y n ?q m, donde N_f es el número de tramas, N_c es el número de chips, y N_u es el número de usuarios que transmiten hacia el punto central (en multipunto a punto o enlace ascendente) o el número de enlaces punto a punto que transmiten simultáneamente en una red centralizada punto a punto.

 

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