MÉTODOS Y DISPOSICIONES EN UN SISTEMA DE COMUNICACIONES INALÁMBRICAS PARA PRODUCIR UNA ESTRUCTURA DE SEÑAL CON PREFIJO CÍCLICO.

Un metodo para un sistema de comunicaciones inalambricas que soporta inserción con prefijo cíclico,

usando una secuencia de símbolos que comprende una serie de muestras para su transmisión por un canal de radio, dicho metodo comprendiendo la operación de transmitir (910) un primer símbolo de la secuencia precedidode un primer prefijo cíclico, y caracterizado por la operación de - transmitir (920) un segundo símbolo de la secuencia precedido por un segundo prefijo cíclico, en el que el segundo símbolo comprende las muestras del primer símbolo desplazadas de manera que la ultima muestra del primer símbolo y la primera muestra del segundo prefijo cíclico son cíclicamente consecutivas.

Metodos y disposiciones en un sistema de comunicaciones inalambricas para producir una estructura de senal con prefijo cíclico CAMPO TECNICO

La presente invención se refiere al area de las comunicaciones inalambricas, y especialmente a la utilización de la inserción de prefijo cíclico para comunicaciones de radio de largo alcance o para comunicaciones de radio en un canal expandido de retardo elevado.

ANTECEDENTES

El Sistema Universal de Telecomunicaciones entre M6viles (UMTS, en sus siglas en ingles) es una de las tecnologfas de comunicaciones entre móviles de tercera generación disenadas para suceder al GSM. La Evolución a Largo Plazo (LTE, en sus siglas en ingles) de 3GPP es un proyecto dentro del Proyecto de Alianza de 3a Generación (3GPP, en sus siglas en ingles) para mejorar el estandar de UMTS a fin de hacer frente a las necesidades futuras en terminos de mejora de servicios como velocidades de transmisión de datos mas elevadas, una mayor eficiencia, menores costos, etc. La Red Terrestre de Acceso a la Radio del UMTS (UTRAN, en sus siglas en ingles) es la red de acceso a la radio de un sistema de UMTS y la UTRAN evolucionada (E-UTRAN) es la red de acceso a la radio de un sistema de LTE.Como esta ilustrado en la figura 8, una E-UTRAN comprende, típicamente, equipos de usuario (UE, en sus siglas en ingles) 850 conectados de forma inalambrica a una estación de base de radio 800.

La Multiplexación Ortogonal mediante División de Frecuencia (OFDM, en sus siglas en ingles) ha sido adoptada como el esquema de transmisión para la interfaz de radio en la LTE de 3GPP y tambien se utiliza para varias 20 tecnologfas de acceso a la radio y estandares tales como la Difusión Digital de Video (DVB, en sus siglas en ingles) , Difusión Digital de Audio (DAB, en sus siglas en ingles) , IEEE 802.11alg (WLANlWi-Fi) , IEEE 802.16 (WiMAX) .Hiperlan 2 y varias Lfneas Digitales de Abonado (xDSL, en sus siglas en ingles) . OFDM es un esquema de multiplexación mediante división de la frecuencia utilizado como metodo de modulación digital de portadoras multiples. Un gran numero de subportadoras ortogonales muy próximas se utiliza para transportar datos. Los datos 25 estan divididos en varios flujos de datos paralelos o canales, uno para cada subportadora. Cada subportadora se modula con un esquema de modulación convencional (tal como la modulación de amplitud en cuadratura o modulación por desplazamiento de fase) a una velocidad de transmisión de símbolos baja, manteniendo las velocidades de transmisión de datos totales similares a los esquemas de modulación convencionales de una sola portadora en la misma anchura de banda. Para ser un poco mas específico, una variante de OFDM, denominada 30 Acceso Multiple por División Ortogonal de Frecuencia (OFDMA) , se utiliza para LTE de 3GPP, y permite que usuarios diferentes sean multiplexados en diferentes conjuntos de sub-portadoras. El enlace ascendente en el LTE de 3GPP se basa en la Multiplexación mediante División de Frecuencia de Portadora Unica (SC-FDMA, en sus siglas en ingles) , que tambien puede ser considerada como OFDM de expansión previa de DFT con prefijo cíclico (el uso del prefijo cíclico se describe a continuación) . Una subtrama del enlace ascendente del LTE esta ilustrada esquematicamente en la figura 7b.

En la Multiplexación mediante División de Frecuencia (FDM) tradicional, diferentes usuarios estan asignados a diferentes frecuencias, o canales, para su transmisión. Para evitar interferencias entre estos canales, las frecuencias de FDM deben estar separadas, lo que conduce a una perdida del espectro de frecuencias. En OFDM, las frecuencias de las subportadoras son escogidas de tal manera que no interfieren unas con otras - son ortogonales. 40 Esto permite un "empaquetamiento" mas ajustado de las subportadoras y un aumento de la eficiencia espectral en comparación con FDM. Para garantizar la condición ortogonal, las subportadoras deben tener un espaciado entre frecuencias o espaciado entre subportadoras comun, elegido con precisión, y esta separación entre frecuencias es exactamente la inversa de la duración del símbolo de OFDM. Debido a su estructura específica, OFDM permite una ejecución en la practica de baja complejidad para la modulación y demodulación, por medio de operaciones de 45 Transformada Discreta de Fourier (DFT, en sus siglas en ingles) para las que existen algoritmos de Transformada Rapida de Fourier (FFT, en sus siglas en ingles) eficientes computacionalmente.

Como los datos son divididos en varios flujos de datos paralelos o canales, uno para cada subportadora, la velocidad de transmisión de símbolos de cada subportadora es mucho menor que la velocidad de transmisión de símbolos total y por tanto se extiende la longitud de símbolos de la sub-portadora. Esto reduce la sensibilidad del sistema a la 50 interferencia entre símbolos (ISI, en sus siglas en ingles) , debido a los efectos de trayectos multiples (es decir, diferentes versiones de la misma senal que recorren trayectos diferentes sobre la interfaz de radio y, por lo tanto, que llegan al receptor en diferentes puntos en el tiempo, dando como resultado una dispersión del retardo de la senal) . La explicación es que la ISI debida a los trayectos multiples depende de la relación entre la dispersión del retardo de la senal y la longitud del símbolo, por lo que si aumenta la longitud del símbolo el sistema sera mas 55 robusto a los efectos de las trayectorias multiples.

Sin embargo, aunque el sistema sea mas robusto a los efectos de multiplestrayectorias, habra todavfa alguna ISI. Esta es la razón por la que se introduce un intervalo de guarda entre los símbolos, lo que permite que se fijen trayectos multiples antes de que los datos principales lleguen al receptor. Gracias a tal intervalo de guarda, no habra

ninguna ISI, siempre que la dispersión del retardo no exceda la duración del intervalo de guarda. Un mecanismo utilizado comunmente en los diferentes sistemas de acceso a la radio, ilustrado en la figura 1, es insertar un prefijo cíclico (CP, en sus siglas en ingles) 102, en este intervalo de guarda en frente del símbolo 101. El CP es una copia de la ultima parte 103 del símbolo 101. Para evitar confusiones, el símbolo que comprende el CP se llamara "símbolo con CP" 100, para poder distinguirlo de un símbolo 101 que comprende sólo la parte util. Tenga en cuenta que la inserción del CP se puede utilizar en sistemas de una sola portadora, así como en sistemas de portadoras multiples.

La inserción del CP en OFDM implica que la convolución lineal inherente en el canal de radio puede traducirse en una convolución cfclica. Esta convolución cfclica tiene la ventaja de traducirse en una multiplicación acertada de elementos cuando se consideran transformaciones de DFT o de FFT. Por otra parte, esto reduce la interferencia entre canales entre las subportadoras.

En los diferentes sistemas y estandares, dos o mas alternativas de duración de CP diferentes se han incorporado para atender las diferentes condiciones de propagación. En LTE, por ejemplo, se ha especificado un CP corto para utilizarlo cuando la dispersión del retardo es pequena (lo que permite, por tanto, una cabecera pequena) , así como un CP largo cuando la dispersión del retardo es grande (de modo que se sacrifica en alguna medida el rendimiento) .

En algunos casos, la dispersión del retardo de la senal, sin embargo, podría ser todavfa mayor que la duración definidadel CP, que luego darfa como resultado problemas de ISI. Esto puede dar lugar, por ejemplo, a las situaciones ilustradas esquematicamente en las figuras 2a-d:

- Figura 2a: celulas 200a muy grandes con trayectos multiples severos entre la estación de base 201a y el UE 202a debido a las largas distancias.

- Figura 2b: Redes de Frecuencia Unica (SFN, en sus siglas en ingles) 200b con multiples transmisores que envfan la misma senal desde estaciones de base muy distantes entre sí 201b y 203b a una UE 202b, como por ejemplo en sistemas de DVB y DAB.

- Figura 2c: Estaciones repetidoras (RS, en sus siglas en ingles) sobre frecuencia 203c que inducen un retardo significativo de la senal enviada desde la estación de base 201c al UE 202c.

- Figura 2d: Sistemas de antenas distribuidas (DAS, en sus siglas en ingles) 205d en los que, desde un punto de vista de tratamiento de senales, es preferible que las senales procedentes de diferentes cabeceras de radio muy distantes entre sf, 201 y 203d, se superponen en el tiempo al ser recibidas por el UE 204d.

En sistemas con distancias muy grandes entre los transmisores y los receptores, como los sistemas celulares con tamanos... [Seguir leyendo]

1. Un metodo para un sistema de comunicaciones inalambricasque soporta insercióncon prefijo cíclico, usando una secuencia de símbolos que comprende una serie de muestras para su transmisión por un canal de radio, dicho metodo comprendiendo la operación de transmitir (910) un primer símbolo de la secuencia precedidode un primer prefijo cíclico, y caracterizado por la operación de

- transmitir (920) un segundo símbolo de la secuencia precedido por un segundo prefijo cíclico, en el que el segundo símbolo comprende las muestras del primer símbolo desplazadas de manera que la ultima muestra del primer símbolo y la primera muestra del segundo prefijo cíclico son cfclicamente consecutivas.

2. El metodo segun la reivindicación 1, comprendiendo la operación adicional de transmitir (930) un tercer símbolo de la secuencia precedido por un tercer prefijo cíclico, en el que el tercer símbolo comprende las muestras del segundo símbolo desplazadas de manera que la ultima muestra del segundo símbolo y la primera muestra del tercer prefijo cíclico son consecutivas cfclicamente.

3. Un metodo para un sistema de comunicaciones inalambricas que soporta la inserción de prefijo cíclico, usando una secuencia de símbolos que comprende un numero de muestras para su transmisión por un canal de radio, comprendiendo dicho metodo la operación de recibir (1010) un primer símbolo de la secuencia precedido por un primer prefijo cíclico, y caracterizado por las operaciones de

- Recibir (1020) un segundo símbolo de la secuencia precedido por un segundo prefijo cíclico, en el que el segundo símbolo comprende las muestras del primer símbolo desplazadas de manera que la ultima muestra del primer símbolo y la primera muestra del segundo prefijo cíclico son consecutivas cfclicamente, y

- Colocar (1030) por lo menos una ventana de Transformada Rapida de Fourier, FFT, durante la secuencia de símbolos.

4. El metodo segun la reivindicación 3, comprendiendo una operación adicional antes de la operación de colocar por lo menos una ventana de FFT, que es la operación de recibir (1025) un tercer símbolo de la secuencia precedido por un tercer prefijo cíclico, en el que el tercer símbolo comprende las muestras del segundo símbolo desplazadas de manera que la ultima muestra del segundo símbolo y la primera muestra del tercer prefijo cíclico son consecutivas cfclicamente.

5. Una unidad de transmisión (810) para un sistema de comunicaciones inalambricas que soporta la inserción de prefijos cíclicos, usando una secuencia de símbolos que comprende una serie de muestras para su transmisión por un canal de radio, dicha unidad comprendiendo medios para transmitir (811) un primer símbolo de la secuencia precedido por un primer prefijo cíclico, y caracterizado por

- medios para transmitir (812) un segundo símbolo de la secuencia precedido por un segundo prefijo cíclico, en el que el segundo símbolo comprende las muestras del primer símbolo desplazadas de manera que la ultima muestra del primer símbolo y la primera muestra del segundo prefijo cíclico son consecutivas cfclicamente.

6. La unidad de transmisión (810) segun la reivindicación 5, comprendiendo medios para transmitir un tercer símbolo de la secuencia precedido por un tercer prefijo cíclico, en el que el tercer símbolo comprende las muestras del segundo símbolo desplazadas de manera que la ultima muestra del segundo símbolo y la primera muestra del tercer prefijo cíclico son consecutivas cfclicamente.

7. La unidad de transmisión (810) segun la reivindicación 5 o la 6, en la que dicha unidad esta configurada para ser colocada en una estación de base de radio (800) .

8. La unidad de transmisión (810) segun la reivindicación 5 o la 6, en la que dicha unidad esta configurada para ser colocada en un equipo de usuario (850) .

9. Una unidad de recepción (860) para un sistema de comunicaciones inalambricas que soporta inserción de prefijos cíclicos, usando una secuencia de símbolos que comprende una serie de muestras para la transmisión sobre un canal de radio, dicha unidad comprendiendo medios para recibir (861) un primer símbolo de la secuencia precedido por un primer prefijo cíclico, y caracterizado por:

- Medios para recibir (861) un segundo símbolo de la secuencia precedido por un segundo prefijo cíclico, en el que el segundo símbolo comprende las muestras del primer símbolo desplazadas de manera que la ultima muestra del primer símbolo y la primera muestra del segundo prefijo cíclico son consecutivas cfclicamente, y

- Medios para colocar (862) por lo menos una ventana de Transformada Rapida de Fourier, FFT, durante la secuencia de símbolos.

10. La unidad de recepción (860) segun la reivindicación 9, comprendiendo medios para recibir un tercer símbolo de la secuencia precedido por un tercer prefijo cíclico, en el que el tercer símbolo comprende las muestras del segundo

símbolo desplazadas de manera que la ultima muestra del segundo símbolo y la primera muestra del tercer prefijo cíclico son consecutivas cfclicamente.

11. La unidad receptora (860) segun la reivindicación 9 o la 10, en el que dicha unidad esta configurada para ser colocada en una estación de base de radio (800) .

12. La unidad receptora (860) segun la reivindicación 9 o la 10, en la que dicha unidad esta configurada para ser colocada en un equipo de usuario (850) .