ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Los sistema de comunicación de datos inalámbricos utilizan señales de frecuencia de radío (RF) , para transmitir y recibir datos y son bi n 5 conocidos. Generalmente la tecnología de comunicación de datos inalámbrica se ha aplicado a sistemas de comunicación a gran distancia de alta calidad, tales como comunicaciones satélite o telecomunicación de torres por microondas o una red de área local de corta
10 distancia (LAN), en los sistemas de comunicación, tal como un LAN, inalámbrico dentro de un ambiente hogareño u oficina, en el caso de sistemas de comunicación de gran distancia se requiere un sistema de antena de punto a punto, y debe haber una
15 trayectoria de transmisión de línea visible entre el transmisor y receptor. En el caso de comunicaciones LAN inalámbricas de cortas distancia, un sistema de antena omnidireccional puede utilizarse y una trayectoria de transmisión de línea de visión en lo
20 general no se requiere porque las distancias normalmente son menores de una milla. La razón para esta diferencia se debe al hecho de que las señales RF, pierden potencia rápidamente en distancias grandes o cuando se transmiten a través de obstáculos tales co o edificios o paredes.
500 Kht t y 1,600 Khz La modulación de señal sí ftej*. **" *" refiere a la forma como la información o datos se f codifican en la señal RF. Un ejemplo es la diferencia entre las señales de radio de amplitud modelada CAM) , v Sí y las señales de radio de frecuencia modulada (FM), * La modulación de acceso al portador se refiere a la f forma en la cual se usan las frecuencias porta^atas asignadas para llevar la señal RF un ejemplo es. 1% „ diferencia entre usar un solo canal amplio o múltiples 10 canales angostos en el mismo ancho de banda de la frecuencia asignada.
Para los propósitos de esta invención, él diseño de un sistema MAN, inalámbrico fijo se afoca ®Q alcances de frecuencia menores de 10 Ghz. Otros- 3t5L sistemas de comunicación inalámbricas de distancia media se han desarrollado de modo que el sistema de distribución local de puntos múltiples LMDS), opera en márgenes de frecuencias mucho más elevados, tales co o 28 Ghz, a 31 Ghz. Estas frecuencias más elevadas está,n sometidas a diferentes problemas técnicos y- * requieren sistema de antena externos más grande que provean buenas trayectorias de transmisión de línea á^ visión desde la parte superior de un edificio a otro. Debido al deseo de velocidades de datos más lelr d€s, todos los sistemas inalámbricos MAN fi^os e istentes* han utilizado esquemas muy complicadqs par^ - la modulación de la señal, para soportar transrai$íon#5* corriente aba^o con mayor rapidez, estos sistemas
* típicamente usan una modulación de amplitud con fe*
# 5 cuadratura de 16 bit (QAM) , o una QAM de 64 bit, para , ' transmitir corriente abajo desde la estación base al CPE, con una tasa de datos de cuando menos 10 Mbps . A diferencia de los muchos sistemas LAN inalámbricos fijos que se han desarrollado para comunicaciones a
10 corta distancia y el uso de un espectro de dispersión
?r de modulación de acceso al portador que dispersa una señal a través del ancho de banda de la frecuencia asignada, los relativamente pocos sistemas MAN inalámbricos fijos que se han desarrollado utilizan
15 una modulación multiportadora como su modulación de acceso portadora. En la modulación de multiportadores, la señal se divide en varias
PS corrientes de datos paralelas y estas corrientes de :'' datos paralelas se envían simultáneamente a lo largo
20 de diferentes canales de rapidez más baja y se v lven
% ^ - a ensamblar en el receptor para producir una tasa de transmisión altamente efectiva. El esqueja de modulación de multiportadores que ha sido diseñado por el comité estándar IEEE que ha usarse como la
2S*?* extensión al estándar LAN inalámbrico 802.11, a a
«- ?-%* & * ^m comunicaciones de datos inalámbricos de alta rip^ e^' se conoce fcomo multíplexor de división de frecuencia ortogonal (OFDM) . El esquema de modulación OFDH,
§ *** funciona para un uso más eficiente del ancho de andíS Sjs' asignado y mejora la capacidad para recibir , transmisiones de mayor rapidez. Todos estos esquemas de modulación más complicados para los sistemas MAN inalámbricos fijos existentes requieren por lo general equipo más costoío 10 y más potencia de transmisión en cada estación ba$€. Para capitalizar la inversión incrementada asociada con cada estación base, los sistemas MAN inalámbricos
•f? fijos existentes se han diseñado para llevar a un mínimo el número de estaciones base requeridas para 1S proveer la cobertura de un área dada. El radio de un área de cobertura típica para los sistemas MA?f inalámbricos es entre 10 a 30 millas (17 a 50 » Áreas de cobertura más grandes también se ß usan para llevar a un mínimo la necesidad de volver a
20 usar los mismos canales de frecuencia en áreas de
^ cobertura adyacentes. Debido a las potencias de
* transmisión más elevadas que se usan para transmitir con tasas de datos más elevadas en todos los sistemas MAN fijos que existen las señales de potencia más elevadas previenen el que se vuelva a usar los mismos canales" de frecuencia en áreas de cobertura adyacentes y pueden inclusive evitar la vuelta a usar de los t mismos caniles de frecuencia en distancias de hasta 3 a 5 veces del radio del área de cobertura. 5- Consecuentemente, áreas de coberturas más grandes reducen el impacto de los problemas ocasionados por la incapacidad para volver a usar frecuencias en áreas de cobertura adyacentes. La más importante desventaja de tamaños más
10 grandes para el área de cobertura para cada estación base, es el mayor potencial para la pérdida o
A'' atenuación de señal entre la estación base y el CPE, para contrarrestar esta perdida de señala potencial en distancias más grandes y para mejorar la recepción con
15 mayor potencia rapidez de transmisión más elevada todos los sistemas MAN inalámbricos fijos existentes utilizan un sistema de antena punto a punto que
# requiere una línea de trayectoria de transmisión de visión entre la estación base y una antena accesible
20 externamente que está conectada el CPE. Por ejemplo, ver el sistema MAN inalámbrico fijo de la técnica anterior en la configuración de la Fig. 1, en donde el CPE dentro de un sólo ambiente de usuario, por ejemplo un hogar se conecta a una antena que está exterior al
2§ ambiente del único usuario y donde dentro de un
.& »1* < uarios, por ejemplo ta pequeña oficina, cada CPE está conectado a su pr<f lj
*s * antena que está localizada exteriormerite al ambienfc de ultiusuarios . Dada la base de un cliente relativamente limitado y la necesidad para toda ejecución ultra elevada que ha dictado el desarrollo de los sist ma® MAN inalámbricos fijos existentes, el uso de ante»® externamente accesible que provee una línea de transmisión de visión, es tanto necesaria como entendible. Sin embargo, sería deseable proveer un sistema MAN inalámbrico fijo que no requiera el uso de una antena accesible externamente y que pudiera *ser mas ampliamente utilizado para proveer velocidades de 15 datos más elevadas de manera más efectiva a un nujrtei?© mayor de clientes. SUMARIO DE LA INVENCIÓN Las necesidades descritas anteriormente y en gran medida cumplidas por un sistema MAN inalá«i>ric?§,
20 fijo OFDM, de la presente invención. El sistema 4f acceso inalámbrico fijo, comprende generalmente un
»* equipo en uso por el cliente (CPE) en una unidad qu# está conectado por medio de una interfaz Ethernet $ una computadora personal de una pequeña casa u
**25 oficina, o una red de área local, y una unidad d<§
-& ff esta'tíión base que está conectada por medio de UÍI interfaz Ethernet a una red. La unidad CPE, está localizada según se supone para el hogar o la pequela oficina, teniendo una antena que se expande 5 internamente dentro de esa premisa, y que es instalada fácilmente por el usuario. La unidad de estación base está preferentemente montada en una torre dentro de un alcance 1-5 millas (1.6-8km), de la unidad CPE. La unidad CPE, incorpora preferentemente un
H-F* transceptor/conmutador de datos integrado, interno que le permita recibir una señal digital desde una
*#'" computadora o una red, transformar esta señal a un formato analógico y transmitir la señala análoga por medio de la tecnología de radio frecuencia,
15 pref rentemente operando con un alcance de 2.5-2.68$ GHz, a una unidad de estación base. La unidad d estación base, pref rentemente incorpora un
-f transceptor/conmutador de datos integrado. Al recibir la señal, la unidad de estación base transforma la<
* 0 señal analógica de regreso a una señal digital y pasa * la señal a través de la conexión ethernet a la computadora personal LAN, y/o a la red. Se usa un multiplexor de división de frecuencia ortogonal en el enlace de arriba y hacia abajo en las transmisiones -entre las unidades CPE y las unidades de estación í base. El sistema de acceso inalámbrico £!}&-„ transmite utilizando señales OFDM, que incor oral! símbolos OFDM, los símbolos OFDM se presentan sin u m símbolo de entrenamiento y están detectados de una manera símbolo a símbolo. El sistema de acceso inalámbrico fijo utiliza una transmisión de enlace hacia abajo estructurada y una transmisión de enlace hacia arriba sin estructura.
que utiliza antenas externas; La Figura 2, provee una vista superior de un * VSf sistema MAN inalámbrico OFDM fijo según la presente
,i. invención que utiliza antenas internas; ! «- La Figura 3, presenta una vista superior de un sólo sector establecido dentro de una celda de urt sistema de acceso inalámbrico fijo de la presente invención; La Figura 4, presenta un sistema celular de acuerdo con la presente invención; t* La Figura 5, presenta un patrón de reutilización celular anterior estándar;
reutilización celular de la técnica anterior que utiliza TDMA; La Figura 7, presenta el patrón de reutilización celular preferido de acuerdo con la presente invención; * , La Figura 8, presenta el diseño de muescas de transmisión de enlace superior e inferior usadas con el sistema de la presente invención así como el diseño de los paquetes de mensaje contenidos dentro de las
10 muescas ; La Figura 9, presenta en un formato de diagrama de bloque, el procesamiento de una corriente en bit de un paquete de datos que es transmitido o recibido por radio frecuencia dentro del sistema de
ISt. acceso inalámbrico fijo de acuerdo con la presente invención . DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN Una vista de una red (MAN) , metropolitana inalámbrica, fija OFDM, con un equipo anterior de
20 computadora CPE, utilizando antenas internas de la presente invención se muestran en la Fig. 2. Como se presenta, el sistema de acceso inalámbrico fijo 10, de la presente invención puede configurarse para un ambiente de un sólo usuario o un ambiente de múltiples
2*? usuarios, por ejemplo, una red de área local. El
ílsy ransferir datos desde y usuarios del sistema 10 por el uso de tecnología; ú transmisión de radio altamente confiable. El sistena 10, es aplicable especialmente a los merc£d#§ residenciales y oficina de casa/pequeña oficina SQHO. Refiriéndonos ahora a la Fig. 3, se presenta una sobre vista de un sólo sector establecido dentro de una celda de sistema de acceso inalámbrico fijo 10. Como se muestra en la Fig. 3, el sistema 10 generalmente comprende uno o más huéspedes, por ejemplo, una o más computadoras huéspedes 12, y uno o mas servidores, o más servidores de red de área local 13, que están conectados a una o más unidades 14,- dhs ^ equipó anterior del cliente (CPE) 14, por medio de u ar ü conexión ethernet 16. Cada unidad CPE 14, comunica con una o más unidades base 18, dentro del sistema 1 * por medio de radio frecuencia. Cada unidad de estación base 18, esté conectada por medio de una interfaz ethernet 19, a una o más redes 19, de b ios tipos o aparatos de conmutación, por ejemplo modos d® transf rencia asincrónicos (ATM) . I. Componentes del sistema, distribución de l ® componentes y reconocimiento de los componentes. Cada unidad CPE 14, incorpora el hardware necesario para implementar la comunicación a in mtfe.
erca de una computadora de los aparatos previos conector 22, ethernet estándar mejora más la facilidad de instalación de la 5 unidad CPE 14, y permite que la unidad CPE 14, sea fácílwente instalada por el usuario para comunicación
<MÉ con su computadora huésped 12, o el servidor de red del área local 13. La unidad CPE 14, tiene preferentemente un tamaño y forma con los cuales pueda
10 colocarse y/o montarse arriba de un escritorio, lo que
t. re aumenta la facilidad de la instalación por el usuario. At' La unidad de estación base 18, incorpora el hardware necesario para implementar la comunicación ethernet con una o más redes 19, de varios tipos ,
1S aparatos de conmutación, por ejemplo, modos de transf rencia sincrónicos (ATM) , así como comunicación t con radio frecuencia con unidades CEP 14. Ese hardware se implementa preferentemente, cuando menos en parte, por el uso de tecnología FPGA, o tecnología
JN5f ASIC, y se diseña preferentemente para un consumo máximo de potencia de aproximadamente 100 vatios, más específicamente cada unidad de estación base 18f similar a cada unidad CPE14, incorpora preferentemente un transceptor/conmutador de datos integrado y uno o
-?& más conectores ethernet, por ejemplo conectores al transceptor/conmutador' de datos integrado, debe notarse que componentes individuales pueden usarse sin salir del espíritu o alcance de la invención. La unidad de estación bas# 5 18, está equipada preferentemente de manera adiciona,! ***"!* con un receptor de sistema de colocación global (GPS) para proveer una referencia de tiempo para la J resolución del sistema y la exactitud. Un pulso* de tiempo GPS, se usa preferentemente por el sistema 10, 10 para proveer sincronización sobre las unidades de
/f*W' estación base distribuidas geográficamente 18, par* ^ evitar interferencia entre las unidades de estación base 18. Con respecto al transceptor/conmutador de * •> datos integrados, debe notarse que se pueden usar «•fe 15 componentes individuales sin salir del espíritu o alcance de la invención. Como se aprecia por la Fig. 3, la unidad de
'estación base 18, está preferentemente montada en torré para facilitar un radio de comunicación
' extendido que no tenga línea de visión. La ganancia elevada del sistema puede proveerse por los niveles de transmisión, ganancias de antena y sensibilidad del
*» & receptor, permitiendo la operación de no línea f visión de la unidad de estación de base 18. Si la
ngitud extendida de cable coaxial entre la unidad de estación base 18, y $JÜ antena. El cable coaxial largo en su carrera produces más pérdida en la ganancia del sistema y reducirá la distancia funcional para un nivel dado de cobertura que no sea de línea de visión. & Cada unidad de estación base 18, está colocada para un sistema celular distribuido 30, ver Fig. 4, en donde cada celda 32, incluye preferentemente uno o más sectores 34, y cada sector 34, incluye preferentemente una unidad de estación base 18. La Fig. 4, es un diagrama de un sistema celular distribuido a vía de ejemplo 30, en donde cada celda 32, tiene seis sectores 34. Preferentemente,»
Xv cada celda 32, tiene un radio de comunicación ék aproximadamente 1 a 5 millas (1.6 a 8 km), con un radio típico de 3 millas (5km). Sin embargo, el uso de una unidad de estación base sectopzada celular 18, - no restringe el uso de una sola unidad de estación
20 base ominidireccional 18. Más específicamente, no es necesario tener una celda con sectores múltiples para hacerla funcionar en una operación como celda única. En el caso de una área geográfica pequeña, por ejemplo menor de un radio de 3 millas, en donde la base del usuario potencial es ba a y una sola unidad d§ 0 14, moverse desde una posición anterior dentro del rango de una unidad de estación base 18, a una cosa anterior dentro del rango de otra o a las estaciones toase de conmutación 18 si una debe salir del aire. La unidad CPE 14, controla la calidad de todas las §* s-eñales y registros de la unidad de estación base 18, con una unidad de estación 18, con la cuando la señal de la unidad de estación base presente 18 se degrada abajó de aquella de otra unidad de estación base 18. Como con la unidad de estación base original 1$, cuando ocurre un cambio, la unidad CEP 14, registra con la nueva unidad de estación base 18, y adicionalmente, pasa la dirección de nivel 3, y la "tabla de dirección de capa física ethernet de aquellas computadoras huéspedes 12, conectadas a la unidad CPÉ 4 , a la nueva unidad de estación base 18, para permitir la sincronización propia de las tablas entre i i la unidad CPE y la nueva unidad de estación base 18. ta nueva estación de base 18, realiza entonces AR-f* gratuitos para ocasionar el que se ponga al día la tabla de la unidad de estación base anterior con el objeto de acelerar el proceso de la unidades de estación 18, propiamente el tráfico de conmutación a la unidad CPE 14, para sus computadoras huéspedes asociadas 12. 10 Además, una computadora huésped 12, puede desconectarse de una unidad CPE 14, y conectarse a una unidad CPE diferente 14. La nueva unidad CPE 14, es entonces capaz de observar, por medio del tráfico que otra computadora huésped 12, está activa en su 15 interfaz LAM 13, entonces la nueva unidad CPE 14, r-ealiza un registro con la computadora huésped agregada 12, agregando la dirección de nivel 3, y la dirección de capa física ethernet de la computadora
- huésped agregada 12, a su tabla. La unidad de - estación base 18, asociada con la nueva unidad CPE 14, reconoce entonces que una nueva computadora huésped 12, se ha agregado y funciona para crear una nueva entrada en la tabla de dirección de la unidad de estación base para la nueva computadora huésped 12.
lizar otras unidades df
sistema. so inalámbrico fijo 10, el margen de frecuencia servicio fijo/multipunto ón 2.5-2.686 Ghz. La FCC licencia estas frecuencias como 31 canales, cada un® í* con un ancho de banda de 6 Mhz, para una comunicación
I ,^* en dos vías digital, en una orden reciente la FCC ha
! . ^ determinado que las licencias de canal se concedan en 'una licencia en blanco eliminando así la necesidad *-* %"» para cada usuario de registrar su unidad CPE 14, y
, •«" eliminando la necesidad de que cada unidad de estació»
15 de base 18 sea registrada individualmente.
.* - Como se indica anteriormente, el sistema 10* -? es preferente un sistema celular 30, en donde cada ¿t celda 32 en el sistema está dividido en uno o mas
l sectores 34, un canal de 6mhz puede usarse pari
2-O^ soportar un sistema completo al usar una combinación v»de reutilización de frecuencia celular y ra$ffdß
' mtiltiplexor de división de tiempo. Alternativametnte, se puede usar mas de un canal de 6mhz, agregando iflás canales se aumenta la capacidad del sistema 10 para su
«..capacidad de comunicación por radio frecuencia y su el objeto de llevar á ue se dejen las t?ismn
parte del sistema. Éft la técnica anterior, el tiempo del sistema inalámbrico S de acceso múltiple con división (TDMA) se usa p * 'v *" disminuir la interferencia de frecuencia entre las celdas . Por ejemplo, refiriéndonos a la tecnia* anterior de la figura 6 en donde cada celda 32 esta
Vb dividida en sectores 34, cada sector 34 posee su propio canal de frecuencias, repitiéndose los canale e la siguiente celda vecina 32. Para permitir este reutilización de frecuencia TDMA SE USA para dar a. cada usuario una ranura de tiempo único dentro del
15 'canal. Como tal, en la celda de fondo 32, sector 1, un usuario transmite de acuerdo a la indicada señal de j»? scalonada, en la celda derecha adyacente 32 un transmite de acuerdo a la señal de tiempo indicada escalonada, esto es después de la celda; dßl
$M) ~ fondo o más baja 32 y en la celda superior adyacente 32 un usuario transmite de acuerdo a la seña de .tiempo escalonada que se indica, esto es, después de la celda adyacente derecha 32 y así sucesivamente, de modo que cada sector 1 en cada celda transmite a un ftieíf© diferente, sin embargo, de acuerod a 1 medio del uso á desplazamiento de fase en cuadratura con clave (QBS } y el diámetro disminuido de cada celda descrito máf
s adelante, no se requiere ni una separación de celdas *| 32 ni celda intermedia TDMA, ver figura 7. En una modalidad alternativa de la presente invención, cada celda 32 puede proveerse con tres sectores 34 en donde el método multiplexor de división de tiempo usado dentro de aquella celda se basa en un
-slF* patrón de dos celdas (seis sectores). Cuando el patrón de dos celdas se provee en un solo canal 6 Mhz, la transmisión se presenta en un sexto de tiempo de cada sector, cuando el patrón de dos celdas se provee con dos canales 6 Mhz, la transmisión se presenta un
15 tercio del tiempo de cada sector, y cuando el patrón de dos celdas se provee con tres canales Mhz, la transmisión se presenta en un medio de tiempo. La celda de cambio y los patrones de sector, por
supuesto, tiene un afecto en las tasas de transmisión,
20 las tasas de paso de datos y el número de usuarios que pueden soportarse por el sistema 10. Sin embarfo la capacidad para compartir el tiempo, por ejemplo 1:1, 1:2, 1:3, 1:4, 1:6, etc, permite la existencia de un sistema 10 con un numero bajo de frecuencias para un
-^*rea dada que ha de cubrirse.
tra celda también otras configuraciones de canal y sector, pueden usarse dentro del sistema 10 sin salir del espíritu o alfeanee
* de la invención, sin embargo, también debe notarse qu«e al aumentar el numero de sectores, aumenta el costo
, * * *r"'&' general de la unidad de estación base 18 al aumentar el numero de antenas separadas que entonces sfe requieren para cada unidad de estación base 1&,
V independientemente del establecimiento celular exacto
>«**$> £> Y ^fl ciclo de cumplimiento multiplexor de división de tiempo dentro de la celda, cada sector 34 v ref rentemente usa su canal provisto para i transmisiones de paquete de datos para los incrementos de tiempo llamados estructuras. I5*" El sistema 10 preferentemente usa el dúplex de división de tiempo (TDD) para soportar comunicación if, Ú& dos vías en cada sector 34. Cada estructura esta » '* f dividida en dos partes principales, un tiempo dé transmisión de enlace hacia abajo y un tiempo de "transmisión de enlace hacia arriba. El tiempo de
- transmisión de enlace hacia abajo preferentemente
' ^permite que la unidad base 18 transmita en una de una
«•^pluralidad de ranuras de canal de enlace hacia abajo 100. ver figura 8, igualmente el tiempo de transmisión
¡Á e?lac hacia arriba preferentemente permite pa*ra ransmitir en una de una ,e ca„al d eni ce h.,U arriba. Hay preferentemente una proporción a ¿abl de ranuras de canal de enlace hacia abajo 100 ranuras de canal de enlace hacia arriba 102 para permitir la adaptación de los datos del sistema p<Sf medio de tazas del tipo dado, del tráfico de comunicación . 10 La proporción es preferentemente, un
•Ir** . parámetro configurable pero puede ser cambiado durante
•" el funcionamiento sin salir del espíritu o alcance d® la presente invención. Cada ranura de canal de enlac# hacia abajo y enlace hacia arriba, contiene la
"15 transmisión de una sola señal OFDM, que contiene un h* paquete de datos (OFDM) se prefiriere al espectro ß " dispersión digital, ya que el espectro de dispersión digital no provee suficiente potencia para cada símbolo que se transmite en la frecuencia entera; al 20 aumentar la potencia para soportar distancias de transmisión mas grandes, da como resultado ufij«
^dispersión de la potencia de la señal más allá 4ß « ancho de banda asignado). La medición en el tie ?d!d* la duración de estructura total, es preferentemente 2S ' configurable a una longitud de tiempo estándar uración de cada estructura puede variar en longitud de una estructura a 1# siguiente y puede variar entre celdas y sectores. Nótese que para proveer la señal y una referencias tiempo/frecuencia para la operación de enlace haci# arriba, el enlace hacia abajo de un sector dado 34, preferentemente transmite para la duración del tiempo de transmisión de enlace hacia abajo, a un si n©
* existe ningún dato que haya que enviarse en el enlace /„ §* hacia abajo para una estructura o porción dada de una estructura . Refiriéndonos a la figura 8 cada transmisión de enlace hacia abajo, preferentemente contiene un
* paquete de mensaje de enlace hacia abajo 104r 5 comprendiendo una corriente de byte continua que ha sido generada por una computadora huésped 12 o una red 19. Cada corriente de byte empieza y termina con una ^bandera 106, por ejemplo uno o dos bytes, para marcar el principio y el fin de paquete de mensaje. Entre las banderas 106, cada corriente de byte incluye
^preferentemente una dirección de destino de 4 byte 108, una longitud de byte 2/ del tiempo de campo 110,
, hasta 2 k de bytes de datos 112, y un código de redundancia cíclico de 4 byte (CRC) 114, que cubre el
Adicionalmente, la porción de transmisión de enlace hacia abajo, está estructurada, usando un i- enlace de aire MAC en protocolo y preferentemente ? Jl contiene un campo de cabezal de estructura (FH) 116 y - una pluralidad de campos de estado de canal de enlace hacia arriba (UCS) 118, los campos ÜCS 118 aparecen en intervalos de un tiempo de ranura de enlace hacia abajo en la transmisión hacia abajo. Además cada 4.0 símbolo OFDM de enlace hacia abajo, empieza con una bandera de secuencia de símbolo de 8 byte (SSF) 119 que indica si un símbolo de enlace hacia abaj contiene un campo cabezal de estructura 116, como tal cada símbolo OFDM contiene un paquete de datos y de 15 detección que ayuda a dar información suficiente para _ desraodular el símbolo. Símbolos OFD distintos conteniendo información fija conocida para el entrenamiento, Esto es datos que están embutidos en el símbolo, para permitir que el receptor adquiera y " ' Q bloquee y se conecta a una transmisión no se utiliza. El campo de cabezal 116 contiene la unidad estación base que pertenece a la dirección a través del aire 18 y otra información que es específica a la unidad de estación base dada 18 para la operación lÉf^^tjia e l, de la unidad de estación base y de la unidad
, p í«.
ignifica que 102 esté „ reservada para una nueva unidad CPE en la porción d«t transmisión de unidad CPE' 4§h la siguiente estructura.
* "** ** Los bytes "de reserva" no se usan. "La calidad del servicio" (QoS) se refiere a fia prioridad de 1» ranura 102 en la porción de transmisión de la unidad CPE de la estructura funcionando, esto es únicamente usuarios de prioridad específica o más elevada serán
, autorizados a transmitir estallidos de acceso de borde, en la ranura dada 102 en la porción d# transmisión de enlace hacia arriba de la estructura
funcionando. La CRS es el mismo polinomio que se usa en el campo de cabezal de estructura 116 y que cubre todos los otros campos en el campo UCS 118. El enlace hacia abajo provee control d# acceso medio (MAC) por unidades CPE 14, para transmisión en el campo de enlace hacia arriba ÜCS 118. El MAC provisto por el enlace hacia aba|o preferente usa un protocolo MAC de enlace de aire,
H áKJ«* Eßte MAC, preferentemente actúa como un medio aloha y :**ranurado de acceso que provee a los usuarios bajo 1&
* "! ^Í demanda de acceso al enlace de aire entre CPE 14 y la unidad de estación base 18 con una reserva de ranura adicional implícita para la transmisión de mensaje extendido desde una unidad CPE 14. a calidad ferentemente en los campas ÜCS 118 para controlar los servicios a los que © l#s i permite acceso. La corriente de bytes se condiciona para la 5 transmisión por la unidad CPE 14 o la unidad d estación base 18, por el nivel inferior del diagrama de bloque en la figura 9. Como se muestra, la corriente de byte, primeramente se somete a un código de corrección de error hacia adelante, como se provea Vb " por un codificador de bloque Reed/Solomon 40 y un codificador de convolución 42. El codificador de
bloque Reed/Solomon 40 opera para agregar bytes de una - i paridad Reed/Solomon, por ejemplo diez bytes de paridad a la corriente de byte, en la cual un ciert©¡ 15 número de errores de byte, por ejemplo cinco errores de byte pueden corregirse. Después de que el
jHß decodificador 40 de bloque Reed/solomon se aplica una corriente de bite en serie en forma de corriente otafc byte al codificador de convolución 42. El codificador „v^rt2§ de convolución 42 es preferentemente un codificador d convolución de media tasa que funciona para agrega? - redundancia a la corriente de bit. Nótese que la palabra de código Reed/Solomon es preferentemente aplicada al codificador convolucional 42, con una Í5 longitud limitada de 7, una profundidad de 35 una salir del espíritu o alcance de la presente invención* En la modalidad preferida en la corriente '^ bytes se codifica con el decodíficador de bloque Reed/Salomon y un codificador de convolución de H velocidad 42 para usar 672 portadores. Mas específicamente, estos portadores 672 que portan información de datos son modulados con dos bytes que proveen 1344 bytes de datos que se transmiten por símbolo. Estos 1344 bytes de datos son codificados de manera de convolución en una tasa de H para errores de
*9 1 borde que dejan 672 bytes de datos cuando se reciben y i» "> se decodifican en convolución por el receptor. Los 672 1§ bytes comprenden 84 bytes de datos que se separan en 74 bytes de datos de carga pagada que han de e transferirse y 10 bytes de corrección de error que 1 usan la codificación Reed/Solomon. Cuando se reciben r*r los 84 bytes de datos, la corrección de error de "' di^dodificación Reed/Solomon se realizan, como Se ? escribe roas adelante, hasta corregir cinco bytes de datos que pueden estar en error que corrigen los errores de explosión que se reciben. La corriente de byte que abandona el
„^* «_r ? '"' decodificador de convolución 42 , se provee un , que está compuesto ntercalador 46 , y "bits a ue 48. El mapificador de os bytes de salida, desde ción con una especifica por ejemplo 32 y 42, es de 1/0 se codifican o modulados, por ejemplo 0) y luego se insertan en t y la secuencia total de cada uno de los cuales modula un subsimbolo de clave (QPSK) de desfasado de clave en cuadratura. La salida nula o no modulación de los tres portadores centrales, retiran la necesidad de 15- preservar DCE y el contenido de baja frecuencia en la señal modulada, lo que facilita los limites de diseño de un transmisor y receptor. El uso de la modulación QPSK en los portadores de información permite un sistema celular óptimo, mas específicamente, el uso de la modulación QPSk en los portadores provee una proporción óptima
| ^ portador- interferencia para una tasa de paso de datos dada , Esta proporción óptima portador-interferencia, permite que un estilo celular de desplazamiento use un "•2$ patrón de re-uso de frecuencia 1:1. Esto permite que
•Ü ? modulación requieren un proporción mas gfrand portadora de interferencia, antes de requerir mías», <jsto es tres veces o mas frecuencias que un sistema modulado QPSK. Para explicar mas, se hace referencia a la figura 10, que es un diagrama que muestra la interferencia para un patrón de repetición 1:1 de una celda que tiene seis sectores de 60° con un desplazamiento de 30°, en donde la distancia de uno sf refiere a un vértice de un sector R. En este diagrama, el lugar X es el lugar de transmisor principal, tos suscriptores que serán interferidos son A, B y C. Los
15 sitios o lugares que interferirán serán T y U. Las celdas abajo y a la derecha de T y ü también alegaran la interferencia pero en un grado mucho menor que 1 ? ü. Los niveles de interferencia son como sigue
entonces *$g 111 * (A 1_ propagación para el factor de pérdida de propagación
que $ usa para el siguiente análisis) : .V 1- WA" sería interferida por T y ü. El nivel de interferencia de aproximadamente 14.84 dB.
adamente 14.84 dB. 3. ?VC" seria interferido por T y ü. El nivel de interferencia es aproximadamente 13.9 dB Una adición de 2 a 4 Db de protección es disponible cuando los patrones radiantes de las radiaciones direccionales se toman en cuenta. La señalización de OFDR usando QPSK requiere únicamente 5 dB de SNR (proporción señal a ruido) que es la protección para conseguir una tasa de error IQ-ß bit (BER) . La celda de 6 sectores provee cuando menos una adición de 8dB de protección de interferencia, Modulaciones de un orden más elevado requieren un SUR más elevado en comparación al QPSK para la misma tasa de error de símbolo. La siguiente tabla muestra el
; i 15 nivel de modulación y la protección adicional requerida para las modulaciones de nivel más elevado con respecto a QPSK.
Modulació Bits/seg Tasa Protec. Reuti Ef. n /Hz transmi. adic.req, lizac ion BPSK 1 2.5Mbps O.Odb 1:1 0.50 QPSK 2 5Mbps O.OdB 1:1 1.00 16 QAM 4 lOMbps 7.0dB 3:1 0.66 relación al QPSK. La un máximo ese factor d#
istema celular altam n e eficiente para un MAN, inalámbrico OFDM fijo. La presente invención reconoce que las modulaciones de orden más elevado tienen un factor de eficiencia más bajo cuando una red celular entera se considera. Por lo tanto, QPSK es la modulación óptima para un sistema celularizado que use una cantidad mínima de espectro 10 sobre un área dada en una red celular. También debe notarse que las modulaciones de orden más elevado requieren niveles de señal para márgenes más elevados de debilitamiento, debido a condiciones de trayectoria múltipl . lí A continuación, continuando con la discusión de acondicionamiento de señal y refiriéndonos de nu-e^o a la E*ig. 9, la modulación, preferentemente modulación de división de frecuencia ortogonal (OFDM) 50, se realiza sobre los sub-símbolos QPSK, que abandonan el mapeo de señal 44. OFDM 50, como se indica en la Fig. 9, incluye preferentemente los siguientes pasos. Primero, los sub-símbolos pilote se incertan con un valor de DE dibit de modulación (1, 1), de manera uniforme entre los dibit de información, sub-símbolos Mhz y sub-símbolos fuera er una longitud de su - ?T , *, silabólos de secuencia total d &eada, por e eiplo, 1,024 sub-símbolo por símbolo OFDM, ver bloque 52. A 5- continuación un modelador de borde de bit de señal se aplica a los sub-símbolos ver bloque 54. Máj específicamente, la secuencia de sub-símbolos $f * ** multiplica por una secuencia de ruido de seudobor<S (PRN)para eliminar las puntas de amplitud debido a¡ la ft naturaleza no borde de datos +piloto+guardia+sub- símbolos de fuera de banda. El siguiente paso en OFDM comprende preferentemente realizar una transformación inversa rápida Fourier, sobre la secuencia de sub-símbolo JL r ahora de borde, ver bloque 56. Después de completar la transformación, un prefijo/postfijo cíclico s® inserta en el inicio del símbolo de enlace hacia abajo, ver bloque 58. Con la modulación ahora, completa, la secuencia digital se somete preferentemente a un filtro de paso bajo y si es necesario se interpola a una tasa de frecuencia má* elevada antes de introducirse al convertidor digitaJL* analógico, ver bloque 60. Finalmente, la secuenOla se ?í somete a un convertidor digital-analógico 62, y se *jf» transmite desde la unidad CPE 14, o la unidad
estación base 18, por medio de una circuitería d© radio análoga. El OFDM, opera cuando menos en parte para combatir los efectos, por ejemplo, interferencia constructiva y destructiva, y desplazamiento o corrimiento de fase de la señal, de trayectoria múltiple. La trayectoria múltiple, es un fenómeno de propagación que resulta en señales de radio que alcanzan una antena receptora por dos o más
10 trayectorias . Refiriéndonos una vez más a la Fig. 8, cada transmisión de enlace hacia arriba contiene preferentemente un paquete de mensaje de enlace hacia arriba 120, que comprende una corriente byte continua
1¿& que ha sido generado por una computadora 12, o una red 19. Cada corriente de byte incluye preferentemente una dirección de destino de 4 byte 122, una dirección de fuente de 4 byte 124, una longitud/campo tipo 126, de 2 byte, 60 byte de datos 128, y un código de
"%, ** -$$fe* redundancia cíclico de 32 byte (CRC) 130, que cubre tanto los campos de dirección 122, como 124, el campo longitud/tipo 126, y los datos 128. Nótese que con una transmisión de enlace hacia arriba, el paquete de mensaje 120, no está estructurado como ocn la
22K- transmisión de enlace hacia abajo, sin embargo, se
<?< i J? '?t mensajes de enlace hacia arriba desde una sola unid ^ CPE 14, se procesen simultáneamente, hasta el número de ranuras de enlace hacia arriba 102, por estructura. Así, al someterse al control por la capa MAC, una unidad individual CPE 14, puede aumentar su enlace hacia arriba en su paso al usar dos o más ranuras d# enlace hacia arriba 102, en cada estructura si se desea, hasta el número total de ranuras de enlace hacia arriba 102, qua haya en estructura. La corriente de byte está acondicionada para recepción por la unidad CPE 14, o la unidad d# estación base 18, para el nivel superior del diagrama de bloque en la Fig. 9. Como se indica, una señal analógica se recibe por la unidad CPE 14, o la unidad de estación de base 18, por medio de la circuiteria de radio analógica. La señal analógica es entonces sometida al convertidor analógico-digital 70. La salida del convertidor analógico-digital ¡ s .
retroáliraentación dentro ancia automática, de modo que el convertidor analógico-digital se mantiene en un margen de operación lineal, ver bloque 72. La salida del convertidor analógico-digital también se somete al bloque 74 "digital LPF y decimador", en donde la salida digital se desplaza en el DSP usando preferentemente un arreglo de compuerta programable f» campo (FPGA) , o una tecnología de circuito integrado
*^ específico (ASIC) , y se filtra en un' paso bajo. La señal está ahora en forma de un símbolo OFDM. Trabajando sobre el símbolo OFDM, el Siguiente paso para completar la recepción es retirar* el prefijo y el posfijo cíclicos del símbolo OFDM, ver 15 bloque 76. Entonces se realiza una transformación rápida de Fourier sobre el símbolo OFDM recibido, ver • * bloque 78. Un aparato de borde de byte de señal se implementa entonces, ver bloque 80. El tiempo tosco/frecuencia tosca y el tiempo fino/frecuencia ??'ÍÍSí| fina del símbolo OFDM, se proveen por los bloques =» correspondientes 82 y 84. ün tiempo tosco se alcanza preferentemente
' '..correlacionando el prefijo cíclico de un símbolo OfDM
'•dado con el contenido del símbolo. Más áÉ ? especí icamente, el prefijo cíclico, que es una se somete entonces a un código de redundancia cíclica (CRC) que es una verificación en la unidad de estación base 18. La verificación CRC, es una técnica para j® detección de error en comunicaciones de datos que -e usa para asegurar que un paquete de datos se' transferido exactamente. La CRC es el resultado de un cálculo sobre el juego o conjunto de bits transmitidos que el transmisor, por ejemplo, la unidad CPB 14,
-'$ " agregada al paquete de datos como se despribe anteriormente con respecto a la transmisión hacia arriba. En el receptor, por ejemplo, la unidad de
-~ estación base 18, el cálculo se repite y los resultados se comparan al valor codificado. Los ' ?3f cálculos se escogen para llevar a un óptimo la detección de error. Si la verificación CRC es favorable, se procesa el paquete de datos. Si la verificación CRC es desfavorable entonces el paquete de datos se rechaza del siguiente procesamiento como
manera por la unidad de estación base 1 En vista de lo anterior, se puede ver que el sistema de acceso inalámbrico fijo 10, de la presante invención, es capaz de proveer operadores de servicio de distribución de multipuntos en multicanales con un máximo de paso y capacidad del usuario para el espectro que se determina con un uso de red fácil tanto en la estación base como en el lado del cliente. Más específicamente el sistema 10, puede soportar un
*"?1#- paso efectivo más elevado, el cual se define como tasa de paso de datos por la densidad del cliente, en comparación a otros sistemas inalámbricos existentes. Con respecto al lado del cliente, la unidad CPE 14, es completamente instalable por el usuario por el uso de 15 un conector Ethernet sencillo y no requiere registro con la FCC. Además, la estructura celular y en sectores de la unidad de estación base 18, en su diseño permite un reutilización de frecuencia completo del juego de canal establecido, lo que permite
"* m? facilidad en la planeación de la red y capacidad para variar los tamaños de cada celda de manera consistente en relación con la densidad de los suscriptores, esto es, la densidad de cliente elevada se direcciona preferentemente con una pluralidad de celdas
celda más grande, l*-i f| Cf»n respecto a una implementacíón en d t lla 4 del sis ema de acceso inalámbrico fijo oc e t preferentemente lo siguiente: (1) un usuario fd¿na4«
S potencial del sistema 10, va a una tienda de venta al menudeo electrónica para comprar una unidad CPE 14? <2) el usuario final es provisto por el vendedor al menudeo con un contrato para el proveedor de servicio én el área que está proveyendo el sistema de acceso JÍJ inalámbrico fijo 10; (3) el usuario final hace contacto con el proveedor de servicio y le suministra --. al proveedor de servicio la información necesaria para que el proveedor de servicio capacite la unidad CPE
^ 14, específica del usuario final; (4) el usuario final
' fH> instala la unidad CPE 14 utilizando su antena inter como se ha descrito previamente, permitiendo la Interacción con el sistema 10. El proveedor de servicio no necesita enviar personal de servicio al usuario final para instalar la unidad CEP 14. Por supuesto que otras maneras de implementación al
menudeo pueden usarse sin salir del espíritu o alcance f^^' <3 la presente invención. La aplicación del sistema 10, de acceso inalámbrico fijo incluye pero no queda limitado a: (1) aplicaciones de datos de alta velocidad, por ejemplo, servicio de soporte remotos MIS; (2) telefonía por io de em lo, lancia ancia,
sejr salir or lo erarse en todos los aspectos como ilustrativas y no restrictivas, haciéndose referencia a las reivindicaciones anexas más bien que a la descripción anterior para indicar el alcance de la invención.