MX2008008856A - Metodo y aparato para controlar la conmutacion de canal en redes inalambricas. - Google Patents

Abstract

La invención proporciona aparatos y métodos para evitar las colisiones de canal en redes de área regional inalámbrica. Se proporciona un controlador de acceso a los medios (MAC) para conmutar una estación base (BS) de una WRAN de un primer canal a un segundo canal en el tiempo t. El MAC incluye un circuito de retraso de tiempo de conmutación para retrasar la conmutación con respecto al tiempo t por un tiempo de retraso aleatorio.

Description

MÉTODO Y APARATO PARA CONTROLAR LA CONMUTACIÓN DE CANAL EN REDES INALÁMBRICAS Referencia Cruzada con Solicitudes Relacionadas Esta invención reclama la prioridad de la Solicitud Provisional de Estados Unidos No. de Serie 60/757, 998, presentada ante al Oficina de Patentes y Marcas Registradas de Estados Unidos, el 1 1 de enero de 2006 para "M ETHOD POR CHAN N EL SWITCH AN D Í NTER BASE STATION COMMU N ICATION I N WI RELESS REGIONAL ÁREA N ETWORK" (Método para la conmutación de canal y la comunicación entre estaciones de base en una red de área regional inalámbrica) , para el inventor GAO, Wen et.al .

Cam po de la Invención La presente invención se relaciona con redes inalám bricas y en particular, con métodos y aparatos para controlar la conmutación de canal en redes de área reg ional inalám brica (WRAN) .

Antecedentes de la I nvención La demanda para el acceso de comunicaciones de banda ancha está siempre en incremento. Tal acceso es difícil de proporcionar en algunos casos. Por ejemplo, las áreas rurales poco pobladas del mundo carecen de una infraestructura cableada para dar soporte al acceso de banda ancha en l ínea con cable. El g rupo de trabajo de la red de área regional inalámbrica (WRAN) del I nstituto de I ngenieros Eléctricos y Electrónicos (I EEE) propone una especificación estándar (designada 802.22) para que las redes inalámbricas alcancen la creciente demanda para el acceso de banda ancha inalám brico. La especificación WRAN I E EE 802.22 describe un sistema WRAN configurado para operar dentro de bandas de difusión de frecuencia de radio (RF) típicamente reservadas para usuarios con licencia. U n ejemplo de un usuario con licencia en una banda de difusión RF es una estación de difusión de televisión. La conm utación de canal es una capacidad importante para la WRAN . La conmutación de nodos del transceptor WRAN opera canales para evitar la interferencia con los servicios pre-existentes con licencia en bandas de difusión. Los nodos WRAN tienen la capacidad de conmutar de un primer canal , por ejemplo, un canal en donde el nodo ha establecido un enlace de comunicación , a un segundo canal cuando se detecta el uso preexistente. Otra razón para la conm utación de canal WRAN es mantener la calidad de servicio (QoS) en en laces de comunicación WRAN . La calidad del enlace se puede degradar debido a factores tales como clima, interferencia eléctrica, equipo dañado u otros factores. Cuando se degrada la calidad del enlace, algunas veces es deseable q ue un sistema WRAN cambie a un diferente canal para mantener la cal idad del enlace. El cambio de canal da soporte a una opción de establecer un n uevo enlace de comunicación en un segundo canal diferente, cuando el primer canal se degrada . Otra razón para la conmutación de canal es emplear una técnica de comunicación de amplio espectro conocido como salto de frecuencia (FH) .

El salto de frecuencia es otra forma en que una WRAN puede evitar la interferencia con los pre-existentes. Los sistemas WRAN de salto de frecuencia d istribuyen la comunicación en el dominio de tiem po sobre una pluralidad de diferentes frecuencias. Cada una de la pluralidad de frecuencias se utiliza solamente por una pequeña cantidad de tiempo. Los pre-existentes tienen asignadas bandas de frecuencia relativamente estrechas. Los pre-existentes típicamente tienen derechos para transmitir a una potencia suficientemente alta para anular una comunicación WRAN . Por lo tanto, cualquier interferencia provocada por una WRAN en un canal determinado, que afecta al pre-existente es transiente. Cualquier interferencia de una WRAN es probable que se pueda anular por el pre-existente. Al mismo tiempo, un pre-existente anula solamente una de las frecuencias utilizadas por la estación WRAN de salto de frecuencia . Por lo tanto, solamente se altera una parte de la transmisión WRAN por un pre-existente que llega en un canal con licencia .

Un reto para la conmutación de canal para una WRAN es evitar las colisiones de canal con otras WRAN cuando se conmutan los canales.

Cunado más de una estación WRAN selecciona un segundo canal igual para conmutar al mismo tiempo, puede ocurrir una colisión entre las estaciones WRAN . Por lo tanto, se requieren aparatos y métodos para controlar la conmutación de canal para evitar las colisiones de canal en los sistemas WRAN .

Breve Descri pción de la Invención Las modalidades de la invención proporcionan métodos, aparatos y sistemas para controlar la conm utación de canal en redes de área regional inalámbricas (WRAN) .

Breve Descri pción de los Di bujos Se proporciona una explicación de la presente invención en los dibujos acompañantes junto con la siguiente descripción detallada. La Figura 1 es un diagrama esquemático de un sistema WRAN ejemplificativo apropiado para incorporar las modalidades de la invención.

La Figura 2 es un diagrama esquemático de una celda WRAN ejemplificativa de conformidad con u na modalidad de la invención . La Figura 3 es un diagrama en bloque de una BS de conformidad con una modalidad de la invención . La Figura 4 es un diagrama que ilustra un problema de conm utación WRAN . La Figura 5 es un diagrama de flujo que ilustra los pasos de un método convencional para evitar colisiones de canal . La Figura 6 es un diagrama en bloque más detallado de las modalidades de la invención , como se ilustra en las Figuras 2 y 3. La Figura 7 es un diagrama de flujo que ilustra los pasos de un método de conformidad con una modalidad de la invención para evitar las colisiones de canal .

Descripción Detal lada de la I nvención Para cumplir con el propósito de la invención , se utilizan los sig uientes términos como se definen a continuación. El término "estación de base" (BS) se refiere a un conjunto de equipo que proporciona la conectividad , manejo y control de por lo menos un conjunto de equipo con licencia del cliente (CPE). El término "equipo con licencia del cliente" (CPE) se refiere a un equipo q ue proporciona la conectividad entre el suscriptor WRAN y una BS. Cuando se refiere a una WRAN , el término "celda" se define com prendiendo por lo menos una BS . El término "nodo" se refiere a un grupo de elementos de la red que proporciona las funciones relacionadas con la red. Por ejemplo, una estación base comprende un nodo de una WRAN . Una CPE comprende un nodo de una WRAN . El término "radio" se refiere a la transmisión inalámbrica de señales por modulación de ondas electromagnéticas con frecuencias por debajo de la luz. El térm ino "radio cognitivo" se refiere a un transmisor-receptor de radio (transceptor) designado para detectar la por lo menos una porción particular del espectro de frecuencia de radio (RF) q ue actualmente está en uso. El término "canal" se refiere a la frecuencia designada o una banda desig nada de frecuencias para comunicarse entre un emisor y un receptor. Un canal particular se indica en un número de formas. Un número de canal representó un número de canal establecido uti lizado por el controlador de acceso al medio (MAC) . En algunas modalidades, un número de canal se refiere a un canal físico. En otras modalidades de la invención , el número de canal indica el canal lógico. El número de canal es un esquema de representación q ue se puede asociar con otros esq uemas de representación por hardware y software en las estaciones del emisor y del receptor. El térm ino "corriente descendente" se refiere a la dirección desde una BS a un CPE. El término "corriente ascendente" se refiere a la dirección desde un CPE a un BS. El térmi no "información" se refiere al estado de un sistema de interés. El término "mensaje" se refiere a la información materializada y organizada de conform idad con un formato de mensaje.

Fig ura 1 WRAN La Figura 1 ilustra una red 1 0 inalámbrica ejemplificativa apropiada para incorporar varias modalidades de la presente invención , como se ilustra en las Figuras 2, 3 y 6. La Fig ura 1 ilustra una red 1 0 como un ejemplo de una de las muchas configuraciones de red posi bles apropiada para i ncorporar varias modalidades de la invención . De conformidad con una modalidad de la invención , la red 1 0 inalámbrica comprende una red de área regional inalámbrica (WRAN) . Las especificaciones generales para una WRAN se describen, por ejemplo, en "IEEE P802.22/D0.1 , Draft Standard for Wireless Regional Área Networks", Parte 22: Cognitive Wireless RAN Médium Access Control (MAC) and Physical Unit (PHY) specifications, Policies and Procedures for operation in the TV Bands". En una modalidad de la invención, la red 10 se configura en general, de conformidad con las especificaciones propuestas en IEEE 802.22. Se contemplan otras modalidades de la invención que no se describen en las especificaciones IEEE 802.22. Estas modalidades pueden o no describirse en especificaciones IEEE 802.22 futuras. Sin considerar las especificaciones 802.22, la WRAN 10 comprende por lo menos una celda 26. La celda 26 comprende por lo menos una estación base BS 100. La BS 100 típicamente se asocia con por lo menos un equipo 18 con licencia del cliente (CPE). Típicamente, una celda 26 comprende por lo menos una BS 100 y por lo menos un CPE 18. La WRAN 10 ejemplificativa ilustrada en la Figura 1 comprende una pluralidad de celdas 26 y 26 a-d. Una pluralidad de CPE 18 comprende cada celda 26 y 26a-d. Por lo menos una BS, por ejemplo, la BS 100 de una celda 26 se acopla con una red 211 medular (BB). La red 211 BB comprende un servicio de difusión cableado convencional. La BS 100 acopla el CPE 18 con la red 211 BB a través de un enlace inalámbrico que acopla el CPE 18 y la WRAN 100, y a través de un enlace cableado que acopla la BS 100 con la red 211 BB. En algunas modalidades de la invención, la cobertura del servicio de cada celda 26 se extiende desde un punto en donde se puede recibir una señal transmitida desde la BS 100 por un CPE asociado con una relación de señal a ruido mínima (SNR). En algunas modalidades de la invención, la cobertura del servicio de algunas celdas 26 se traslapa con la cobertura de servicio de otras celdas 26, como se ilustra en la Figura 1. Una celda 26 típica ejemplificativa comprende una BS 100 y una pluralidad de CPE 18 asociados. Se debe entender que el número de celdas 26, de estaciones base 100 y de CPE 18 ilustrado en la Figura 1, se seleccionan por conveniencia de ilustración y facilidad de descripción de esta especificación. En la práctica, el número de celdas 26, de BS 100 y de CPE 18 de la WRAN 10 puede variar. La invención no está limitada a una WRAN que comprenda un número particular de celdas 26, BS 100 o CPE 18. Las configuraciones alternativas de las redes apropiadas para incorporar la invención comprenden sistemas WRAN que incluyen más de una WRAN 10. En ese caso, los sistemas de la WRAN 10 idealmente evitan la interferencia entre sí en canales de comunicación, y también evitan la interferencia con usuarios pre-existentes de canales.

Figura 2 Celda La Figura 2 es un diagrama esquemático de una celda 26 ejemplificativa de una WRAN 10 del tipo general ilustrado en la Figura 1. La celda 26 comprende por lo menos una BS 100 y por lo menos un CPE, por ejemplo, el CPE 18 y un CPE 18a. La celda 26 ejemplificativa ilustrada en la Figura 2 comprende una BS 100 y una pluralidad de CPE 18. La BS 100 incluye por lo menos una antena de transmisión y por lo menos una antena receptora, indicada como la antena 203 transceptora. En la Figura 2, se ilustran dos antenas 203 y 204 transceptoras de la estación base ejemplificativas. La invención no se limita a un número particular de antenas de la estación base. La antena 203 transceptora se acopla con un transmisor y con un receptor (transceptor) 244. La BS 1 00 también comprende una antena 205 detectora de espectro acoplada con un transceptor 245 de radio cognitivo. La BS 1 00 también comprende un controlador 288 BS y una interfase 214 de estructura básica . La ¡nterfase 214 de estructura básica acopla la por lo menos una red de estructura básica con un controlador 288 BS . La Figura 2 ilustra dos ejemplos de redes de estructura básica. Un primer ejem plo de una red de estructura básica comprende una conexión 21 0 en línea de cable convencional con la I nternet 21 1 . Un segundo ejemplo de una red de estructura básica comprende un enlace 237 de comunicación satelital a un satélite 212 de comunicaciones. En una modalidad de la invención , la BS 100 proporciona una extensión inalámbrica del servicio de difusión llevado por al menos una red de estructura básica , por ejemplo, una red 21 2 de difusión por satélite, a los usuarios en una región geográfica a la cual se da servicio de difusión por satél ite 21 2, no se extiende directamente al CPE 1 8. De conformidad con las modalidades ejemplificativas, la interfase 214 de estructura básica de una BS 1 00 comprende una interfase entre las redes de estructura básica en línea de cable y la inalámbrica. Otros ejemplos de redes de estructura básica de línea por cable apropiadas para implementar la invención incluyen redes de cable, redes de fibra óptica, redes de teléfono público y sus similares. El controlador 288 BS se acopla con un transceptor 244 para controlar la operación del transceptor 244 para comunicarse con por lo menos un CPE 1 9 de la celda 26. De este modo, por lo menos un enlace de comunicación , por ejemplo, 250, se establece entre por lo menos una red de estructura básica, por ejemplo, la 21 1 y por lo menos un CPE 1 8 de la celda 26. En una modalidad ejemplificativa de la invención , la estación 1 00 base y una pluralidad de CPE 1 8 se configuran en una configuración de red de punto de múltiples puntos. En este ejemplo, la BS 1 00 comprende un punto y una pluralidad de CPE 18 comprenden múltiples puntos. En una modalidad de la invención , el transceptor 244 de la BS 1 00 de la WRAN 1 0 opera en las bandas de TV UHF/VHF entre 54 y 862 M Hz. De conformidad con otras modalidades de la invención , la BS 1 00 de la WRAN 1 0 utiliza otras bandas de televisión para la comunicación con el CPE 1 8. En algunas modalidades de la invención , la BS 1 00 de la WRAN 10 se encuentra en bandas de guarda para la comunicación con el CPE. Sin considerar los canales y las frecuencias a las cuales opera una WRAN 1 0 o una BS 1 00, una WRAN 1 0 ideal evita la interferencia con el uso de cualquier canal de comunicación por un pre-existente, es decir, un usuario con licencia. Un CPE 1 8a ejemplificativo comprende por lo menos una antena 21 6 transmisora/receptora acoplada con un transceptor 280 CPE. Un controlador 299 de CPE se acopla con un transceptor 280 El controlador 299 CPE tam bién se acopla con una unidad 241 de aplicación del usuario. La unidad 241 de aplicación del usuario comprende por lo menos una computadora 242 personal y hardware y software asociado. El controlador 299 del CPE se acopla entre la unidad 241 de aplicación de usuario y el transceptor 280 para proporcionar un enlace 250 de comunicación entre la unidad 241 de aplicación del usuario y por lo menos una red de estructura básica de la BS 1 00. La BS 100 se comunica con el CPE, por ejemplo, el CPE 18a , a través de un enlace 250 de com unicación aérea. El enlace 250 se establece entre por lo menos una antena de la BS, por ejemplo, la 204, y la antena 216 del CPE. Los enlaces de comunicación similares entre la CPE 1 8 y la BS 1 00 se indican por líneas 251 , 252, 253, 254, 255 y 256 punteadas. En una modalidad de la invención , la BS 1 00 difunde transmisiones de enlace descendente al CPE 1 8a ejemplificativo. En una modalidad de la invención , las transmisiones de enlace descendente de la BS se reciben por todos los CPE 1 8, 1 8a que comprenden la celda 26. En una modalidad , un solo enlace ascendente desde la CPE 1 8 a la BS 1 0 es compartido por una pluralidad de CPE de una celda 26. En algunas modalidades, un canal de enlace ascendente comprende un canal de múltiple acceso. En una modalidad de la invención , cada BS 100 controla sus transm isiones de enlace ascendente al permitir el acceso de conformidad con un requerimiento de Calidad de Servicio específico (QoS).

En una modalidad de la invención, el controlador 299 del CPE 18a ejemplificativo comprende un controlador de acceso a medios (MAC). En alg unas modalidades, el controlador 299 emplea métodos de m últiple acceso convencionales para compartir el acceso con otros CPE en un enlace de comunicación entre múltiples CPE y una BS 1 00.

Los tres métodos convencionales para el control de acceso a los medios apropiados para usarse en una BS 100 y un CPE 18 de conformidad con varias modalidades de la invención son el múltiple acceso de división de frecuencia (FDMA), el múltiple acceso con división de tiempo (TDMA), y múltiple acceso de división de código (CDMA) . En la modal idad del FDMA; el medio está dividido en porciones del espectro referidas como canales. En una modalidad de TDMA; el acceso al medio se divide en porciones que comprenden ranuras de tiempo. En una modalidad de CDMA, el medio se divide en códigos a través de los cuales los nodos asignados pueden compartir el mismo canal del medio. Una modalidad de la invención emplea las técnicas de múltiple acceso de división ortogonal de frecuencia (OFDMA). En una modalidad de OFDMA de la invención , el medio se divide en un espacio de tiempo-frecuencia. Esto se logra al asignar un CPE junto con un índice de señal OFMA y el índice sub-portador OFDM . En esta modalidad , la BS 1 00 transmite sím bolos que utilizan sub-portadores que son ortogonales a los de otro CPE de la celda 26. Algunas modalidades de la invención, asignan más de un sub-portador a un CPE, por ejemplo, para dar soporte a aplicaciones de mayor velocidad. Otras modalidades de la invención comprenden aparatos y esquemas alternativos de múltiple acceso. Algunas modalidades de la invención se contemplan para emplear combinaciones de por lo menos dos esquemas de múltiple acceso para dividir el espectro en porciones. Sin considerar el esquema de acceso empleado por las diferentes modalidades de la invención, la invención proporciona un sistema y un método para evitar la colisión de canal cuando se conmutan canales. De conformidad con alg unas modalidades de la invención , la BS 1 00 opcionalmente incluye una antena 205 detectora de espectro. El detector 205 de espectro se acopla con un módulo 260 de manejo de espectro. En una modalidad de la invención , el módulo 260 de manejo de espectro (también ilustrado en la Figura 3 en el 260), comprende un sistema de radio cognitivo (ilustrado mejor en la Figura 3 en el 245) . En una modalidad de la invención, un comprende 1 8a ejemplificativo proporciona una capacidad de detección de espectro distribuida para la BS 1 00 de una celda 26. En esta modalidad, el CPE 1 8 está equipado con una antena detectora de espectro y un administrador de espectro en una manera similar a la BS 1 00. En tal modalidad , los CPE se configuran para realizar mediciones de espectro local. El CPE 1 8 reporta los resultados de mediciones locales a la BS 1 00. La BS 1 00 recolecta los datos desde el CPE 1 8. La BS 1 00 determ ina la presencia de pre-existentes (por ejemplo, usuarios con licencia) en las porciones detectadas del espectro RF; con base en la información recolectada por el CPE junto con sus propias mediciones de la BS 1 00. A diferencia de una BS típica, la BS 1 00 de la Figura 2 también comprende un circuito 659 de retraso aleatorio (RDC) (también ilustrado en la Figura 6 en 659) . En una modalidad de la invención , el circu ito 659 de retraso aleatorio comprende una porción de un controlador 288 BS. En una modalidad alternativa de la invención , el circuito 659 de retraso comprende una porción del transceptor 244. Se debe entender que son posibles una variedad de implementaciones de hardware y software específicas de las funciones de una BS 1 00, ilustradas en la Figura 2. Por lo tanto, el circuito 659 de retraso aleatorio se puede configurar en una variedad de componentes de hardware y software de la BS 1 00. Sin considerar el hardware con el cual está asociado el circuito 659 de retraso aleatorio, el circuito 659 evita las colisiones en un segundo canal cuando la BS 1 00 se conmuta de un primer canal a un segundo canal . Cada BS 1 00 y cada CPE 1 8 de la WRAN 1 0 comprende respectivos nodos de la WRAN 10. En una modalidad de I invención , todos los nodos son nodos fijos. De conformidad con una modalidad alternativa de la invención , por lo menos un nodo de la red 1 00 es móvil. De conformidad con la modalidad ilustrada en la Fig ura 2, el medio de transmisión inalámbrica que acopla el CPE 1 8 con una BS 1 00 correspondiente, comprende el aire. Sin embargo, la invención no está limitada a la aplicación en un medio aéreo. Otros medios para la propagación de señales de comun icación entre nodos de un nodo de red inalámbrica son posibles. Por ejemplo, es conocido propagar señales a través de un medio líq uido, tal como el agua , y a través de gases diferentes al aire y a través de vacíos cercanos, tal como el espacio. Sin considerar el medio a través del cual se propagan las señales en una celda 26 de la red 1 0, cada nodo de la celda 26 comparte el acceso al medio con por lo menos otro nodo de la celda 26. De conformidad con esto, las modalidades de la invención comprende protocolos y circuitos para compartir el acceso al medio por nodos de una celda 26 de una red 1 0.

Figura 3 ESTACIÓN DE BASE 100 La Figura 3 es un diag rama en bloq ue de alto nivel de una BS 1 00 como se ilustra en la Figura 1 y 2. La Figura 3 ilustra una BS 1 00 de conformidad con una representación de un modelo de referencia de interconexión de sistemas abiertos (OSI— RM) de la invención . La BS 1 00 comprende por lo menos un módulo de interfase de control de acceso al medio físico (PHY/MAC), por ejemplo, el módulo 306. Otras modalidades de la invención comprenden una pluralidad de módulos PHY/MAC (por ejemplo, 302, 304 y 306) como se ilustra en la Figura 3. U n módulo (302, 304, 306) PHY/MAC comprende una unidad de control de acceso al medio (MAC 31 0, 31 1 , 312) y una unidad física (PHY 320, 321 , 322) . Un MAC 31 2 ejemplificativo de la unidad 306 PHY/MAC comprende un controlador 31 2 de acceso al medio cog nitivo (CMAC) 31 2. La unidad 312 CMAC comprende un controlador de transceptor, por ejemplo, el controlador 288. El controlador 288 del transceptor del MAC 31 2 se acopla con el transceptor 244 de la unidad 322 PHY para controlar la conmutación de canal de la BS 100. La unidad 322 PHY comprende el transceptor 244. De conformidad con unas modalidades de la invención, la unidad 322 PHY también comprende interfases eléctricas, mecánicas y de procedimiento convencionales (no mostradas) para el medio de transmisión aérea que comprende porciones del espectro RF utilizadas por la BS 1 00 para la comunicación con el CPE 1 8. Una unidad 322 PHY ejemplificativa comprende un transceptor 244 acoplado con una antena 204 de frecuencia de radio (RF). El transceptor 244 transmite bits, a través de un medio aéreo sobre un enlace de com u nicación (ilustrado, por ejemplo, en la Figura 2 en el 250) entre una antena 204 de la BS 1 00 y una antena del CPE 18, por ejemplo, la antena 216 de la Figura 2. Juntas, la unidad 322 PHY y la unidad 312 MAC definen una interfase entre los componentes físicos y las funciones de control de acceso al medio de la BS 1 00. De conformidad con una modalidad de la invención, un módulo 306 PHY/MAC cumple con la especificación de la norma I EEE 802 ,22. La unidad 306 PHY/MAC establece un enlace de comunicación entre la BS 100 y el CPE 18 (mejor ilustrado en la Figura 2). De conform idad con algunas modalidades de la invención, por lo menos un módulo (302 , 304, 306) PHY/MAC también establece la com unicación entre la BS 1 00 y una segunda BS (ilustrada en ejemplo en la Figura 4) para proporcionar una comunicación entre estaciones base. De conformidad con una modalidad de la invención , la BS 100 tam bién comprende una interfase 388 de red de estructura básica. La red 388 de estructura básica comprende una unidad 333 puente y una unidad 330 de protocolo. La unidad 333 puente y la unidad 330 de protocolo define una interfase entre la BS 1 00 y una red cableada u otra red inalámbrica. A su vez, la unidad 306 PHY/MAC de la BS 100 ejemplificativa acopla el CPE 1 8 con una red de estructura básica a través de la unidad 388 de interfase de red de estructura básica. De conform idad con las modalidades de la invención, la unidad 31 2 CMAC incluye un controlador 288 acoplado con el transceptor 244 de una unidad 322 PHY para controlar la selección de canal y la conmutación de la BS 1 00. El transceptor 244 se acopla con la antena 204. Un enlace de comunicación (por ejemplo, 250 ilustrado en la Figura 2) se establece a través de un medio aéreo entre una antena CPE (por ejemplo, 1 8a de la Figura 2) y la antena 204 de la BS 1 00. De este modo, la BS 1 00 proporciona el acceso a una red de estructura básica para el CPE 18. El controlador 288 incluye un circuito 659 de retraso aleatorio. De conformidad con algunas modalidades de la invención , el circuito 659 de retraso aleatorio comprende un temporizador 445 de espera aleatoria y un generador 447 de número aleatorio. La configuración y la operación del controlador 288 se describe con más detalle con respecto a la Figura 6. La Figura 3 ilustra tres módulos 302, 304 y 306 PHY/MAC para facilitar la descripción. Sin embargo, como se indica por las l íneas punteadas, la invención no está limitada con respecto al número de módulos PHY/MAC en una BS 1 00. Son posibles las modalidades de la invención que comprenden más o menos módulos PHY/MAC que los il ustrados en la Figura 3. Otras modalidades de la BS 1 00 se pueden configurar para añadir módulos PHY/MAC conforme incrementa la demanda BS. Por lo tanto, la arquitectura de la BS 100 ilustrada en la Figura 3 es escalable, de conformidad con algunas modalidades de la invención. De conformidad con una modalidad de la invención , la PHY 322 tam bién incorpora un transceptor de radio cognitivo (ilustrado en forma separada en el 245). De conformidad con algunas modalidades de la invención , la CMAC 31 2 coopera con un radio 245 cognitivo (CR) para comprender un MAC 31 2 de radio cognitivo (CMAC) . El CR 245 se configura para detectar por lo menos una porción del espectro de frecuencia de radio. U na técnica de detección de espectro ejemplificativa empleada por el CR 245 es la detección del portador. Sin embargo, la invención no se basa en una técn ica de detección de espectro particular. En modalidades de la CMAC, el CR 245 permite que la BS 1 00 determine las condiciones del canal de comunicación , por ejemplo, la ocupación del canal , la calidad del enlace y otros parámetros del canal relacionados con el espectro RF. En algunas modalidades de la invención, la CMAC 312 se configura para controlar el transceptor 244 con base en la información de espectro provista por el CR 245. En respuesta a las condiciones de canal detectadas, la CMAC 31 2 conmuta en transceptor 244 dentro (o fuera) de las porciones del espectro RF (por ejemplo, canales). Una razón para conmutar es evitar la interferencia con usuarios pre-existentes con licencia del espectro RF. Algunas modalidades CMAC de la invención dan soporte a servicios de unidifusión (dirigidos a un solo CPE) , de m últiple difusión (dirigidos a un grupo de CPE) y difusión (d irigidos a todos los CPE en una celda) . En particular para algunas modalidades con la capacidad de medir el espectro, se emplean las conexiones de manejo de m ulti-difusión . Algunas modalidades de la invención proporcionan algoritmos de agrupamiento para ser implementados y la carga de medición será compartida. Estos algoritmos pueden variar por el proveedor y por la aplicación. Las diferentes modalidades CMAC implementan una com binación de esquemas de acceso que controlan la contención entre el CPE para el acceso a la red 388 de la BB. Al m ismo tiempo, la CMAC 31 2 proporciona el ancho de banda apropiado para cada aplicación CPE. La CMAC 31 2 alcanza esto a través de por lo menos uno de los cuatro tipos diferentes de mecanismos de programación de corriente ascendente. En algunas modalidades CMAC, estos mecan ismos se implementan con el uso de por lo menos un otorgamiento de ancho de banda no solicitado, y procedimientos de sondeo y contención . Algunas modal idades de la BS 1 00 y de la CMAC 31 2 emplean en sondeo para simplificar el acceso a la red 388 BB. El sondeo asegura q ue las aplicaciones del CPE reciban el servicio en una base de determinación . Por ejemplo, las aplicaciones en tiempo real , como voz y video, alg unas veces prefieren en servicio en una base uniforme. Otras veces, estas aplicaciones prefieren un programa controlado muy estrechamente. Por el contrario, las aplicaciones de datos típicamente son más tolerantes al retraso que las aplicaciones de voz y video. Por lo tanto, las técnicas de contención típicamente se utilizan en las aplicaciones de datos. Esto evita el sondeo individual del CPE. La contención tiene otra ventaja de conservar los recursos. Algunas modalidades de la invención evitan el sondeo de un CPE que ha estado inactivo por m ucho tiempo. Algunas modalidades de la CMAC 31 2 de la invención , crea, elimina y cambia dinámicamente las conexiones conforme surgen las necesidades.

ADMI NISTRADOR DE ES PECTRO De conformidad con una modalidad de la invención , el SM 260 proporciona las capacidades de manejo de espectro a la WRAN 1 0. El administrador 260 de espectro da soporte a las modalidades MAC (CMAC) de radio cognitivo (CR) de la invención. De conformidad con algunas modalidades de la invención , el SM 260 se implementa con un dispositivo lógico programable. También se contemplan otros dispositivos de hardware y de software que implementan el SM 260. Por lo tanto, la invención no se basa en una implementación particular de hardware o de software del SM 260. En alg unas modalidades de la invención, el SM 260 se acopla con un radio 245 cognítivo e incluye un sensor, por lo menos la antena 205. Para las modalidades típicas de la invención, la antena 205 se ubica cerca de la BS 1 00. De conformidad con esto, la antena 205 de espectro detecta los parámetros del espectro y el ambiente operativo cerca de una BS 1 00. El CR 245 analiza los cambios del parámetro de espectro con base en la información detectada y provista por la antena 205. Los ejemplos de parámetros detectados por la antena 205 y procesados por el SM 260 (procesador no ilustrado) incluyen por ejemplo, parámetros seleccionados del grupo que comprenden: rad io, actividad de espectro de frecuencia, nivel de interfase dentro del espectro de frecuencia de radio, el comportamiento del CPE, y la información de estado WRAN , por nombrar solamente alg unos ejemplos. En una modalidad de la invención , el administrador 260 de espectro de la BS 1 00 mantiene una lista 360 de candidato de canal. En una modalidad de la invención , la lista 360 de canal candidato se almacena en una memoria (también representada por el 360) . El aparato de memoria apropiado para almacenar la lista 360 de canal candidato incluye, sin limitar, a tipos de memoria de acceso aleatorio (RAM) convencionales. En otras modalidades de la invención, la lista 360 de canal candidato comprende otros medios de almacenamiento apropiados para almacenar y actualizar la información de lista de canal . Una lista de canal candidato comprende por lo menos una frecuencia, por ejemplo, un canal (CHseleccionar) 347 disponible para la conmutación BS 1 00. En una modalidad, la lista 360 de canal candidato se ordena con base, por lo menos en parte, en los parámetros de espectro detectados como se describe antes. En una modalidad de la invención, el SM 260 asocia uno de una preferencia alta, media, y baja con por lo menos un canal candidato que comprende la lista 360 de canal candidato de una BS 1 00. En alg unas modalidades de la invención, la información del estado geográfico del espectro provisto por ejemplo, por el gobierno (GSSI) proporciona información al SM 260. Un SM 260 utiliza la información GSS I para completar la lista 360 de canal candidato. En ese caso, el GSS I proporciona por lo menos una porción de la información de entrada para la selección dinám ica de frecuencia (DFSS) por la BS 1 00. En una modalidad de la invención , el GSSI se obtiene por el nodo 1 00 base a través de la interfase 388 de estructura básica. En otras modalidades de la invención , la BS 1 00 recibe la GSSI a través de un enlace de comunicación aérea provisto por ejemplo, por la antena 204 y el transceptor 244. De conformidad con una modalidad de la invención , por lo menos una BS 1 00 de la WRAN 1 0 incluye un receptor GPS (sistema de posicionamiento g lobal) (no mostrado) . Un receptor GPS se configura para determinar la ubicación geográfica de la BS 1 00. La información de ubicación de la BS 100 determinada por el receptor GPS se re-envía por la BS 1 00 a un servidor centralizado. U n servidor centralizado apropiado comprende por ejemplo, un servidor manejado por Federal Communications Com isión FCC en los Estados Unidos de Norteamérica. El servidor centralizado responde al proporcionar a la BS 1 00 la información acerca de los canales de TV no ocupados en el área de la BS 1 00. En tal modalidad, la lista 360 de canal candidato se basa por lo menos en parte en la información recibida por la BS 1 00 en respuesta al envío de la información de ubicación de la BS 1 00. Las modalidades alternativas de la invención se implementan con base en el espectro local detectado por al menos un CPE 1 8 de u na celda 26 de la WRAN 1 0. En las modalidades de detección de espectro local, un CPE 1 8 incluye por lo menos un sensor de espectro local configurado para detectar los canales disponibles en el CPE . De conformidad con algunas modalidades de la invención, la BS 1 00 emplea varias com binaciones de GPS , detección de espectro local por el CPE, y otras medidas para determinar los canales que comprenden la lista 360 de canal candidato. En modalidades de la invención, el administrador 260 de espectro también comprende un procesador (no mostrado) acoplado con el radio 245 cognitivo para llevar a cabo los algoritmos de análisis de espectro específicos los parámetros detectados por el sensor 205. Por ejemplo, en una modalidad de la invención , el SM 260 se configura para detectar una situación de interferencia (por ejemplo, con pre-existentes o con otras celdas 802.22) con base en los parámetros detectados. En ese caso, el SM 260 proporciona una señal al MAC 312 que indica la detección de una situación de interferencia. El MAC 312 inicia las acciones apropiadas por la BS 1 00 para resolver la situación de conflicto. En algunos casos, una acción apropiada para la BS 1 00 es realizar una conmutación de canal . Un canal en el cual la BS 1 00 ha establecido comunicación y que está actualmente en uso por la BS 1 00 es referida aqu í como canal operativo actual (Cop). Después, un primer canal comprende un canal operativo actual en algunas modalidades de la invención. Un segundo canal es un canal al cual la BS 1 00 tiene la intención de conm utarse. Por lo tanto, un segundo canal comprende un canal candidato (CHseleccionar) en algunas modalidades de la invención.

Las modalidades de la invención em plean las técnicas de selección de frecuencia dinámica (DFSS) para seleccionar un canal para conm utarse para evitar la interferencia con un uso pre-existente del canal operativo actual . Las técnicas DFSS seleccionan un canal alternativo (CHseleccionar) en respuesta a las condiciones de canal en un canal operativo. En algunos casos, los parámetros detectados indican la llegada de un pre-existente en un canal operativo. En ese caso, el SM responde dinámicamente al cambio al seleccionar un nuevo canal (CHseleccionar) para la operación de la BS 1 00. Algunas modalidades de la invención dan soporte al salto de frecuencia (FH) para evitar la colisión del canal . El salto de frecuencia es un método para transmitir señales de frecuencia de radio al conmutar un portador de frecuencia de radio entre una pluralidad de canales de frecuencia . El salto de frecuencia se emplea, por ejem plo, para evitar períodos inactivos en banda. Otra aplicación para el salto de frecuencia es proporcionar una mejor calidad de servicio (QoS) en ciertos tipos de tráfico, por ejemplo, tráfico de voz. La presente invención es apropiada para usarse en cada una de estas y otras aplicaciones de salto de frecuencia. Para conmutar canales (es decir, frecuencias de salto), el SM 260 selecciona el CHseleccionar con base en el criterio de selección de canal . El criterio de selección de canal incluye, sin lim itar, al número de CPE asociados con un BS, el intervalo CPE promedio desde una BS y el tipo de tráfico en los canales disponibles. En respuesta al SM 260, el MAC 31 2 inicia una conmutación de canal para la BS 100 a través de un controlador 288 del transceptor del MAC 31 2. De conformidad con u n paso en una operación de conmutación ejemplificatíva, el MAC 31 2 proporciona CHseleccionar al transceptor 244 a través del controlador 288. De conformidad con una modalidad de salto de frecuencia de la invención, la BS 1 00 mantiene por lo menos dos canales para la comunicación con el CPE . Un primer canal comprende el canal operativo Cop. Un segundo canal comprende el canal candidato Cea . La BS 1 00 opera en el canal Cop operativo. Sin embargo, la BS 1 00 conmuta al canal Cea candidato cuando la BS 1 00 detecta el canal Cop operativo. En algunas modalidades de la invención , la BS 1 00 también detecta los canales vecinos del canal Cop operativo durante la operación de detección . De conformidad con una modalidad de la invención , cuando la BS 1 00 desea detectar su canal Cop operativo actual , la BS 1 00 envía una conmutación de canal y un mensaje de detección (CSS) al CPE 1 8 asociado. La BS 1 00 se conmuta al canal candidato Cea para transmitir datos al CPE y otras operaciones de señalización. Al mismo tiempo, la BS 1 00 detecta el canal Cop operativo. Después de detectar el Cop, la BS 100 se conmuta de regreso al canal Cop operativo cuando no hay un pre-existente u otra BS operando en el Cop. Sin embargo, la BS 1 00 y una BS diferente (no mostrada) pueden saltar en frecuencia con el mismo Cop de canal en algunas situaciones. Por ejemplo, la BS 1 00 y otra frecuencia BS puede saltar al mismo Cop antes de que las dos BS tengan la capacidad de detectar un conflicto. En ese caso, ocurre una colisión en el canal Cop. De conformidad con las modalidades de la invención, el controlador 288 de la CMAC 31 2 evita este tipo de problemas de colisión.

S U B-UNI DADES 330, 333 Como se ilustra en la figura 3, por lo menos uno de los MAC 31 0, 31 1 y 31 2 se acoplan con por lo menos una red de estructura básica por una interfase 388 de estructura básica . La interfase 388 de estructura básica comprende unidades 330 y 333 de nivel más alto de la BS 1 00. Más de una tecnolog ía de unidad de red se puede soportar por la interfase 388 de estructura básica de la BS 1 00. De conformidad con las modalidades de la invención, por lo menos una unidad de nivel más alto de la BS 1 00 implementa enlaces de comunicación de Protocolo I nternet (I P) : Por lo tanto, de conformidad con alg unas modalidades de la invención, la ¡nterfase 388 de estructura básica acopla la BS 1 00 con la I nternet. En una modalidad de la invención, la interfase 388 de estructura básica se acopla con una red de estructura básica de proveedor de servicio I nternet (ISP) por un cable Ethernet. En esta manera, el servicio I nternet para tener acceso a la I nternet 1 1 1 por el CPE 1 8 (i lustrado en las Figuras 1 y 2) es provisto por la BS 1 00. En otras modalidades de la invención , la interfase 388 de estructura básica acopla en forma inalámbrica la BS 1 00 con (por ejemplo, el satélite 21 2 de la Fig ura 2) a través de un enlace de comunicación satelital establecido por la interfase 388 de estructura básica y el eq uipo transceptor de satélite. Otras modalidades del medio de transmisión que com prenden una interfase 388 de estructura básica, incluyen sin limitar, un acoplam iento de fibra óptica, y el acoplam iento por un equipo de transmisión punto a punto de microondas.

EVITAR COLISIÓN DE CANAL La Figura 4 ilustra dos estaciones de base BS 401 y BS 402 ejempl ificativas para ilustrar un escenario de colisión. La primer BS 401 y la segunda BS 402 llevan a cabo las acciones descritas a continuación en tiempo indicados en las respectivas l íneas 41 0 y 420 de tiempo. Para las l íneas 41 0 y 420 de tiempo, el tiempo t avanza en la dirección de las flechas. Los períodos de operación del salto de frecuencia dinámico (DFH) para la BS 401 incluye un primer período de tiempo indicado a lo largo de la l ínea 41 0 de tiempo entre los marcadores 421 y 422. Un segundo período de operación DFH para la BS 401 se indica entre los marcadores 422 y 423. Los períodos de operación DFH ejemplificativos para la BS 402 comprenden un primer período de tiem po a la BS 402 ind icado a lo largo de la l ínea 420 de tiempo entre los marcadores 451 y 452. Un segundo período de operación DFH para la BS 402 se indica entre los marcadores 452 y 453. El inicio de la l ínea 41 0 de tiem po, la BS 401 opera en un canal (no indicado). Un tiempo ejemplificativo indicado en 431 , la BS (401 ) valida el canal A está disponible. En el tiempo 421 , la BS 401 empieza la operación en el canal A. Al mismo tiempo, la BS 401 opera en el canal A, la BS 402 detecta los canales (0, A-n) y (A + n, N) , en donde n es un solo incremento de canal y N es el número de canales a ser detectados. Al inicio de la l ínea 420 de tiempo, la BS 402 opera en un canal X ejem plificativo (no indicado) . En el tiempo ejemplificativo indicado en 441 , el BS 402 valida un canal diferente, el canal D, está disponible. En el tiempo 451 ejemplificativo, la BS 402 empieza la operación en el canal D. Mientras la BS 402 opera en el canal D, la BS 402 detecta en los canales (0, D-n) y en el (D + n , N) . La BS 401 detecta la disponibilidad del canal C en el tiempo 433. La BS 402 detecta la disponibilidad del canal C en el tiempo 442. Como se ilustra en la Figura 4, el tiempo de validación del canal C de la BS 401 se cierra en tiempo al tiempo de validación del canal C de la BS 402. En este caso, es posible q ue cada BS 401 y la BS 402, seleccione en forma independiente el canal C a ser utilizado en su siguiente período de operación DFH (422 y 452, respectivamente). Los períodos de operación DFH de la BS 401 y de la BS 402 se traslapan entre sí. Cuando ambas, la BS 401 y la BS 402 se saltan al canal C en sus períodos de operación DFH traslapados, ocurre la colisión en el canal C. La presencia de una colisión de uso de canal se debe al hecho de que ninguna de la BS 402 o la BS 401 conoce la frecuencia seleccionada por la otra . Típicamente, tal información de uso de canal solamente se detecta por el radio cognitivo cuando el canal de colisión potencial está en uso actual . Una solución propuesta a este problema de col isión se ilustra en la Figura 5. Esta solución se basa en la transmisión y recepción de la información de canal a través de un anuncio de selección de frecuencia dinámica (DFS) . Un anuncio DFSS se debe transmitir desde una conmutación de BS de WRAN a otra BS de WRAN para notificar a otras BS y a la WRAN del canal seleccionado. La Figura 5 ilustra un método ejempl ificativo para una primera BS de un sistema WRAN para seleccionar una frecuencia y conmutarse a un nuevo canal para la operación. El método empieza en la operación normal de la primera BS en el paso 501 . La primera BS selecciona un sig uiente salto de frecuencia, como se ilustra en el paso 503. La primera BS anuncia su siguiente frecuencia seleccionada a otra VS; por ejemplo, a una BS con otra WRAN en el paso 505. El anuncio se hace por la primera BS que transmite un mensaje a otra WRAN en algunas modalidades de la invención . Después de transmitir el anuncio en el paso 505, la primera BS espera un período de retraso predeterminado, como se ¡lustra en los pasos 507 y 51 3. En una modalidad de la invención , un período de retraso fijo se cuenta por un temporizador de retraso durante el paso 507 de espera. Mientras el temporizador de retraso continúa con un retraso fijo, la primera BS escucha los anuncios de canal en conflicto desde otras BS , por ejemplo, desde BS de otras estaciones WRAN . Cuando el temporizador de retraso termina en el paso 51 3 sin ningún anuncio de conflicto recibido por la primera BS en el paso 509, la primera BS está lista para saltar (conmutar) al siguiente canal seleccionado, como se ilustra en el paso 51 5. En ese caso, el método termina en el 51 7. Cuando la primera BS recibe un anuncio DFS desde una seg unda BS q ue anuncia la m isma siguiente frecuencia seleccionada por la primera BS se detecta un conflicto en el paso 509. Ya que ambas BS han seleccionado la misma frecuencia para saltar, no habrá colisión cuando ambas BS saltan a su frecuencia anu nciada. En ese caso, el método avanza al paso 51 1 . En el paso 51 1 , la primera BS compara su propia marca de tiempo del anuncio DFS con la marca de tiempo del anuncio DFS de la segunda BS. Cuando la marca de tiempo de la segunda BS es más tarde que la marca de tiem po de la primera BS, la primera BS procede a su sig uiente frecuencia seleccionada en el siguiente período de operación DFS después de que el período de espera ha expirado. Cuando la marca de tiempo de la segunda BS es más tem prano q ue la marca de tiempo de la primera BS , la primera BS regresa al paso 503 para seleccionar una siguiente frecuencia diferente para saltar. Después, el método se repite para la nueva sig uiente frecuencia seleccionada. El método ¡lustrado en la Figura 5 tiene ciertas desventajas. El empleo exitoso del método se basa en la BS vecina para recibir y decod ificar los anuncios DFS entre sí. Algunas condiciones interfieren con la confiabilidad de transmisión y de recepción de los anuncios DFS.

Cuando esto ocurre, es posible que ocurran colisiones entre la primera y la seg unda BS en un canal. Por lo tanto, son deseables los sistemas y métodos que evitan tales problemas de colisión sin basarse en la transmisión del mensaje entre las BS .

SOLUCIÓN AL PROBLEMA DE COLISIÓN DE CANAL Las soluciones a los problemas de colisión de canal antes descritas son provistas por un aparato de conformidad con las modalidades de la invención. Estas modalidades también se ilustran en la Figura 6. Las modalidades de la invención no se basan en la transmisión y recepción del m ensaje entre las BS para evitar colisiones de canal . La Figura 6 ilustra otros detalles de la invención i lustrada en las Figuras 2 y 3. Como se describe antes con respecto a la Figura 3, la Figura 6 ilustra las modalidades de la invención que comprenden por lo menos u na WRAN 1 0. La WRAN 1 0 comprende por lo menos una celda. U na celda comprende por lo menos una BS 1 00. La BS 1 00 comprende por lo menos un módulo 306 PHY/MAC acoplado con por lo menos una red 388 de estructura básica. El módulo 306 PHY/MAC también se acopla con por lo menos una antena 204 de transmisión/recepción para comunicarse a través de una interfase aérea con por lo menos un CPE (mejor ilustrado en la Fig ura 2) . De conformidad con las modalidades de la invención, el módulo 306 PHY/MAC se configura para comunicarse con otras BS de otras celdas WRAN . El módulo 306 PHY/MAC comprende por lo menos una unidad 322 PHY. La unidad 302 PHY comprende por lo menos un transceptor 244 acoplado con por lo menos una antena 204 transceptora RF. El transceptor 244 de la PHY 322 com prende una sección 614 análoga y una sección 61 6 de banda de base digital . El transceptor 244 opera para transmitir y recibir las señales de frecuencia de radio en por lo menos una porción del espectro de frecuencia de radio a través del medio de transmisión inalámbrica, tal como aéreo. La unidad 614 análoga comprende un extremo principal de transceptor de frecuencia de radio típico. Por ejemplo, la unidad 614 análoga proporciona los circuitos del extremo principal convencionales, tales como amplificadores de señal , moduladores y demoduladores para las señales del portador RF transm itidas y recibidas a través de la antena 204. En una modalidad de la invención , la unidad 614 análoga opera para transmitir y recibir las señales de radio en un modo totalmente doble. En una modalidad alternativa de la invención , la unidad 614 análoga opera para transmitir en un canal de transmisión y para recibir en un canal de recepción . En esta modalidad, los canales de transm isión y de recepción son canales diferentes.

TRANSCEPTOR 244 - MODO DE RECEPCIÓN Las señales se transmiten por ejem plo, desde el CPE 1 8 (ilustrado en la Figura 2) a la BS 1 00. Como se ilustra en la Figura 6, en el modo de recepción, la BS 1 00 recibe señales desde el CPE y proporciona la información representada en las señales recibidas a la red 388 de estructura básica . Para lograr esto, el transceptor 244 recibe una señal RF modulada desde la antena 204. El transceptor 244 proporciona una señal análoga convertida en descendente a una unidad 61 6 de banda de base. La unidad 61 6 de banda de base recibe la señal análoga convertida en descendente desde la unidad 614 análoga y convierte la señal análoga en una señal digital . De conformidad con una implementación de OFDM de la invención , el transceptor 244 recibe una señal OFDM . La señal de dom inio de tiempo se procesa por un transformador fase Fourier (no mostrado) del transceptor 244 para transformar la señal de dominio de tiempo en un domin io de frecuencia , en donde los datos del sub-canal se extraen y se decodifican los valores QAM . En una modalidad de la invención , la unidad 61 6 de banda de base recibe una sola señal de banda de base de entrada desde la unidad 614 análoga. La unidad 61 6 de banda de base convierte la señal análoga en una señal digital. La unidad 616 de banda de base típicamente incluye un procesador de banda de base (no mostrado) . De conformidad con una modalidad de la invención, el procesador de banda de base procesa la única señal de banda de base digital de entrada como una pluralidad de señales de banda de base digital de entrada de sub-banda para proporcionar una sola corriente de bits al CMAC 31 2 en la salida 605. En una modalidad de la invención , la unidad 61 6 de banda de base incluye filtros digitales (no mostrados) . Los filtros dig itales separan la señal de banda de base digital en señales de banda de base digital de sub-banda. La salida 605 de la unidad 616 de banda de base se acopla con la CMAC 31 2. La unidad 31 2 CMAC proporciona las señales a la interfase 388 de estructura básica.

OPERACIÓN DE TRANSM ISIÓN En la modalidad ilustrada en la Figura 6, la unidad 31 2 CMAC incluye u n controlador 288 del transceptor. Durante la operación de transmisión , la unidad 616 de banda de base digital recibe una corriente de bits de comunicación de salida desde el CMAC 31 2. La unidad 61 6 de banda de base codifica la corriente de bits de comun icación. La un idad 61 6 de banda de base proporciona una señal de banda de base digital a la sección 614 análoga del transceptor 244. Varias modalidades de la unidad 322 PHY y del transceptor 244 implementan las técnicas de multiplexación de división ortogonal de frecuencia (OFDM) . EN estas modalidades, la unidad 61 6 de banda de base digital está configurada para codificar los datos digitales provistos por la CMAC 31 2 en una pluralidad de sub-canales. En una modal idad de la invención, los sub-canales comprenden los sub-canales definidos en la especificación WRAN I EEE 802.22. En una modalidad de la invención, la PHY 322 también comprende un modulador (no mostrado) configurado para la modulación de amplitud de cuadratura convencional (QAM) . En este caso, la ampl itud y la fase, juntas representan datos cod ificados. En una modalidad , los datos del sub-canal de la CMAC 31 2 se procesan por una unidad de transformación fase Fourier invertida (no mostrada) de la PHY 322 para combinar los datos de sub-canal en una señal de dominio de tiempo. La señal de dom inio de tiempo abarca el ancho de banda de frecuencia esencialmente equivalente a la suma de los anchos de banda o la separación de sub-canal de cada uno de los sub- canales. Esta señal de dominio de tiempo entonces se transmite por la antena 204 en la frecuencia operativa (Cop) de la BS 1 00. En una modalidad de la invención , la CMAC 31 2 inicia la conm utación desde un canal operativo actual al siguiente canal por el transceptor 244. De conformidad con las modalidades de la invención, un mezclador de transceptor 244 se ajusta en respuesta a las señales provistas por la CMAC 31 2 para conmutar canales.

MAC COGNITIVO De conformidad con una modalidad de la invención , el MAC 31 2 del módulo 306 PHY/MAC comprende una unidad MAC cognitiva (CMAC). De conformidad con algunas modalidades de la i nvención, la unidad 31 2 CMAC se acopla con un radio 245 cogn itivo. En otras modal idades de la invención, el transceptor 244 de la PHY 322 comprende un transceptor de radio cognitivo. Como se describe antes con respecto a la Fig ura 3, el CR 245 com prende un administrador de espectro en una modalidad de la invención . En la modalidad ilustrada en las Figuras 3 y 6, el CR 245 mantiene una lista 360 de canal candidato. La CMAC 31 2 incluye un controlador 288 del transceptor acoplado con el transceptor 244 de la PHY 322 para controlar la conmutación de canal del transceptor 244. En una modalidad de la invención, el controlador 288 del transceptor comprende un circuito 659 de retraso aleatorio (RDC). En una modalidad de la invención , el RDC 659 comprende un tem porizador 445 de espera aleatoria, u n generador 447 de número aleatorio y un procesador 603.

En una operación ejemplificativa, el CR 245 detecta las porciones del espectro RF. Cuando el CR 245 detecta usuarios pre-existentes u otra BS WRAN en un canal operativo actual (Cop) de la BS 1 00, la BS 1 00 selecciona un canal (CHseleccionar) 347 de la l ista 360 de canal candidato. De conformidad con algunas modalidades de la invención , el CHseleccionar 347 se selecciona en forma aleatoria de una l ista de canales que comprende la lista 360 de candidato de canal . De conformidad con modalidades alternativas de la invención, el CHseleccionar se selecciona con base en el algoritmo de selección definido por el usuario ejecutado por un procesador del adm in istrador 260 de espectro (mejor ilustrado en la Fig ura 3). Sin tomar en cuenta la forma en que se seleccione CHseleccionar 347, luego de seleccionar CHseleccionar, el RDC 659 determ ina un tiempo de espera aleatorio, tRespe ra- En u na modalidad de la invención, el RDC 659 incluye un generador 447 de número aleatorio (RNG) . EN ese caso, un procesador 603 del RDC 659 determina el tRespera con base en el número aleatorio provisto por el generador 447 de número aleatorio. De conformidad con una modalidad de la invención , la CMAC determina el trapera con base en el número aleatorio provisto por el RNG 447, y también con base en un tiempo m ínimo de espera (tm? n) . En una modalidad de la invención, el (tm ?n) se determina para ser el tiempo para un anu ncio de conmutación de canal a ser transmitido desde la BS 1 00 a su CPE asociado. En otras modalidades de la invención , la CMAC 31 2 determina tReSpera con base en el número aleatorio generado por el RNG 447 y un tiem po máximo de espera (tmax) . En algunas modalidades de la invención, el procesador 603 selecciona tRespe ra con base en un número aleatorio generado por el RNG 447 y también , se selecciona para caer dentro de una ventana definida por (tm ?n) y (tmax) . De conformidad con una modalidad de la invención, el RDC 659 inicia un tem porizador de espera RWT 445 con Respera como el tiempo de expiración del temporizador 445. Antes de q ue la BS 1 00 cambie a CHseleccionar, el radio 245 cognitivo detecta CHseleccionar para señales pre-existentes y para señales desde otros sistemas WRAN que llegan después de la última actualización de la lista 360 de canal candidato. Cuando el CHseleccionar del canal todavía está inactivo/disponible a la expiración de tRespera, el controlador 288 proporciona una señal al transceptor 244 para cambiar el canal de Cop a CHseleccionar. Sin embargo, cuando el CR 245 detecta señales pre-existentes u otros sistemas WRAN en CHseleccionar, la CMAC 31 2 selecciona otro CHseleccionar para canal de la lista 360 de canal candidato (o su Cop previo cuando el Cop previo no está ocu pado por preexistentes). De conformidad con una modalidad de la invención, la CMAC 31 2 proporciona las señales de control para ajustar las características de la unidad 61 4 análoga y la unidad 61 6 de banda de base para conmutar el transceptor 244 de un primer canal a un segundo canal. Por ejemplo, las frecuencias centrales y el ancho de banda de la unidad 61 4 análoga y las características de la unidad 61 6 de banda de base digital se ajustan por la CMAC 31 2 para conmutar de un canal operativo (Cop) en un canal seleccionado (CHseleccionar).

De conformidad con una modalidad de la invención , la CMAC 31 2 comprende circuitos que implementan las funciones convencionales ejemplificadas por los controladores de acceso al medio de conformidad con la norma I EEE 802.1 1 . Sin embargo, al contrario de los controladores de acceso al medio, la CMAC 31 2 de la i nvención comprende un controlador 288 del transceptor que im plementa varias modalidades de la invención . El controlador 288 comprende u n circuito 659 de retraso aleatorio. El circuito 659 de retraso aleatorio comprende un generador 447 de número aleatorio, un procesador 603 y un tem porizador 445. El controlador 288 evita las colisiones de canal cuando la BS 1 00 conm uta de un primer canal a un segundo canal. Una modalidad de la invención evita colisiones sin la necesidad de transm itir o recibir los anuncios DFS . U n método de conformidad con esta modalidad de la invención se ilustra en el diagrama de flujo de la Figura 7. El método de conformidad la modalidad ilustrada en la Figura 7, evita la colisión de canal sin la necesidad de an unciar los cambios de canal a las estaciones base vecinas. Los pasos del método son como sigue: En el paso 701 , la BS 1 00 de una WRAN 1 0 ejemplificativa opera en un canal operativo (Cop). En el paso 702, un radio cognitivo q ue comprende un adm inistrador de espectro detecta el canal operativo para determinar si se alcanzó el criterio de conmutación de canal . Un ejemplo de un criterio de conmutación de canal es la llegada detectada de un pre-existente en el canal operativo (Cop) . Cuando se detecta la llegada de un pre-existente en el canal operativo, la BS 1 00 selecciona una n ueva frecuencia (CHseleccionar) para conmutar en el paso 704.

En el paso 705, se genera un tiempo de retraso aleatorio. En una modalidad de la invención el paso de generar un tiempo de retraso aleatorio se lleva a cabo por un paso de generar un número aleatorio. En una modalidad del método de la invención , el tiempo de retraso aleatorio para el paso 705 se basa en el número aleatorio generado por el generador de número aleatorio. La BS 1 00 espera en el paso 706 para la expiración del tiem po de retraso aleatorio. En una modalidad de la invención , la BS inicia, durante el paso 706 de espera, un paso de detectar el canal seleccionado (CHseleccionar) para determinar si el canal seleccionado todavía está disponible por la expiración del tiempo de retraso aleatorio. En una modalidad de la invención, el paso de espera se lleva a cabo por un paso de ajustar un tem porizador de retraso. La BS 1 00 espera como se ind ica en el paso 706 para que el temporizador de retraso aleatorio se termine el tiempo como se indica en el paso 71 1 . Cuando el canal seleccionado (CHseleccionar) está en uso, la BS 1 00 termina la ejecución del paso 709 y salta al paso 704 para seleccionar una nueva frecuencia para la conmutación. Los pasos 706, 707 y 708 se repiten para la nueva frecuencia. En una modalidad de la invención, la BS 1 00 detecta el canal seleccionado (CHseleccíonar) para determinar si el canal seleccionado sigue estando disponible. En una modalidad de la invención , la BS 1 00 lleva a cabo el paso de comunicarse en un canal operativo Cop al mismo tiempo que la BS 1 00 lleva a cabo el paso de detección . En una modalidad alternativa de la invención, la BS 1 00 detecta el canal seleccionado (CHseleccionar) un tiempo antes de que el tem porizador de espera aleatoria se acabe. Cuando el canal seleccionado (CHseleccionar) está en uso, la BS 1 00 salta al paso 704 para seleccionar una nueva frecuencia para su conmutación. Los pasos 706, 708 y 707 se repiten para la n ueva frecuencia seleccionada. Cuando el canal seleccionado (CHseleccionar) se detecta en el paso 707 y se determina como no ocupado, la BS 1 00 conmuta al canal seleccionado cuando el temporizador de espera aleatorio se termina y el proceso termina en el 71 3. Debido a que cada WRAN en u n sistema de la invención genera un número aleatorio para proporcionar un retraso de conmutación , la probabilidad de dos BS que conmutan al mismo canal al m ismo tiem po, es omisible. Por lo tanto, la BS con el tiem po de retraso más largo es probable que detecte la presencia de la BS con el tiempo de retraso aleatorio más corto, durante el paso 707 de detección . En una modalidad de la invención , la BS 1 00 detecta el canal seleccionado (CHseleccionar) un tiempo después de que se termina el tiempo del temporizador de espera aleatoria . En una modalidad alternativa, la BS 1 00 avisa la selección de CHseleccionar en el canal operativo Cop. Las modalidades de la invención antes descritas se pueden implementar como una combinación de elementos de hardware y de software. Otras modificaciones y otros cambios para aj ustarse a los req uerimientos y ambientes operativos particulares serán evidentes para las personas experimentadas en la técnica, la invención no se considera limitada a los ejemplos seleccionados para el propósito de descripción y abarca todos los cambios y modificaciones que no constituyen apartados del verdadero espíritu y alcance de la invención. Habiendo descrito la invención , lo que se desea proteger con la Carta de Patentes se presenta en las reivindicaciones anexas.

Claims (1)

1. REIVI N DICACION ES 1 . U n circuito de retraso de conmutación de canal para usarse en un nodo de una red de comunicación inalámbrica que comprende un controlador de acceso a los medios (MAC) acoplado con un transceptor para conm utar el transceptor de un primer canal a un seg undo canal en el tiempo t, el circuito está caracterizado porque comprende: un procesador acoplado con el controlador de acceso a los medios (MAC) para recibir una indicación de la conmutación; un circuito de tiempo de retraso aleatorio acoplado con el procesador para proporcionar un tiempo de retraso aleatorio (tReSpera) en respuesta a la recepción de tal indicación; el procesador retrasa la conmutación del transceptor con respecto al tiem po t por el tiempo de retraso aleatorio (tRespera) - 2. El circuito de retraso de conmutación de canal de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado porque el transceptor comprende una estación base (BS) de una red de área regional i nalámbrica (WRAN) y el controlador de acceso a los med ios MAC coopera con un radio cog nitivo (CR) para detectar la ocupación del primer canal, el procesador acoplado con el MAC y con el transceptor para conmutar el transceptor en respuesta a la ocupación detectada del primer canal en un tiempo retrasado del tiem po t por el tiempo de retraso aleatorio (tRespera)- 3. El circuito de retraso de conmutación de canal de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado porque el circuito de tiempo de retraso aleatorio incl uye un generador de número aleatorio acoplado con el procesador para generar un número aleatorio en respuesta a una señal recibida desde el procesador, el procesador proporciona la señal al generador de número aleatorio en respuesta a la ind icación de la conm utación. 4. Un controlador de acceso a los medios para conmutar una BS de una red de área regional inalámbrica de un primer canal a un seg undo canal en el tiempo t, el controlador incluye un circuito de retraso de tiempo de conmutación para retrasar la conmutación con respecto al tiem po t por un tiempo de retraso aleatorio. 5. El controlador de acceso a los medios de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado porque la estación base incluye u n sensor de ocupación de canal acoplado con el controlador de acceso a los medios para proporcionar una indicación de ocupación del primer canal , el controlador de acceso a los medios se acopla con un circu ito de retraso de tiem po de conmutación para iniciar la conmutación en respuesta a la indicación por un tiempo de conmutación generado en forma aleatoria. 6. El controlador de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado porque incl uye por lo menos u n contador acoplado con el procesador, el contador define una ventana de tiempo para el tiempo de retraso aleatorio, la ventaja de tiempo comprende por lo menos uno de un tiempo máximo de espera (tmax) y un tiempo m ínimo de espera (tmi n) , el procesador se configura para seleccionar en forma aleatoria un tiempo de espera de los tiempos dentro de la ventana de tiempo. 7. Un método para controlar la conmutación de canal en una BS de una red de área regional inalámbrica caracterizado porq ue comprende los pasos de: establecer un enlace de comunicación entre la estación base y por lo menos un CPE que comprende un primer canal aéreo; decidir si conm utar el enlace de comunicación del primer canal aéreo a un segundo canal aéreo; generar un número aleatorio en respuesta al paso de decidir; generar un tiempo t para conmutar al segundo canal con base en el número aleatorio; anunciar el tiempo t a por lo menos un CPE; conmutar la estación base del primer canal al segundo canal en el tiempo t, en donde el paso de detectar el segundo canal para ocupación se lleva a cabo después del paso de decidir y antes del paso de conmutación . 8. Un método para controlar la conmutación de canal de un transceptor, caracterizado porque comprende los pasos de: decidir si se debe conm utar el transceptor de un primer canal a u n segundo canal ; conm utar al segundo canal después del retraso de tiempo aleatorio. 9. El método para controlar la conmutación de canal de conform idad con la reivindicación 8, caracterizado porque además comprende los pasos de: generar un número aleatorio después de llevar a cabo el paso de decidir; determinar el retraso de tiempo aleatorio con base en el número aleatorio. 1 0. El controlador de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado porque incluye por lo menos un contador que define una ventana de tiempo, la ventana de tiempo comprende por lo menos un tiempo máximo de espera (tmax) y un tiempo m ínimo de espera (tm¡n) , el procesador está configurado para seleccionar en forma aleatoria un tiempo de espera de los tiempos dentro de la ventana de tiem po. 1 1 . El controlador de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado porque la estación base también incluye un sensor de ocupación de canal acoplado con el procesador, el procesador se configura para seleccionar un segundo canal de una lista de canal candidato cuando el sensor de ocupación de canal indica la ocupación del primer canal antes de la expiración del temporizador de espera aleatoria. 1 2. Un controlador de acceso a los medios (MAC) para usarse en el salto de frecuencia (FH) en una red de área regional inalám brica (WRAN) , el MAC está caracterizado porque comprende: un procesador configurado para seleccionar el sig uiente canal de salto para un sistema WRAN ; un generador de tiempo de retraso aleatorio acoplado con el procesador para generar un tiempo de retraso aleatorio en respuesta a la selección del siguiente canal de salto por el procesador; el salto WRAN al siguiente canal de salto después de la expiración del tiempo de retraso aleatorio. 1 3. El controlador de conformidad con la reivindicación 1 2, caracterizado porque la WRAN también incluye un sensor de espectro acoplado con el procesador para detectar el siguiente canal de salto para un estado de ocupación después de que expira el retraso de tiempo aleatorio y para proporcionar una indicación del estado de ocupación al procesador; el transmisor responde a la indicación del estado de ocupación para conm utar al siguiente canal de salto cuando la indicación del estado de ocupación indica q ue el sig uiente canal de salto no está ocupado; el transmisor responde a la indicación para seleccionar un siguiente canal de salto diferente cuando el estado de ocupación indica que el sig uiente canal de salto está ocupado. 14. Un nodo de una red inalámbrica que incluye un transmisor de frecuencia de radio que opera para transmitir señales de radio en por lo menos un canal que se puede seleccionar de una pluralidad de canales de un medio de transm isión inalám brico, el nodo está caracterizado porque com prende: un receptor que opera para recibir un comando de conmutación de canal en u na entrada; un generador de número aleatorio acoplado con la entrada y que proporciona un número aleatorio en respuesta a recibir el comando de conm utación de canal ; un procesador acoplado con el generador de número aleatorio para recibir el número aleatorio y para proporcionar un tiempo de conmutación de canal con base en el número aleatorio; el transmisor se configura para transmitir una señal de radio que comprende un tiempo de conmutación de canal a por lo menos otro nodo de la red inalámbrica. 1 5. El transm isor de frecuencia de radio de conformidad con la reivind icación 14, caracterizado porque el transmisor tam bién comprende una memoria que almacena por lo menos una l ista de canal candidato y en donde el procesador se config ura para recibir un canal candidato de la lista y para proporcionar un canal candidato al transmisor, la señal de radio tam bién comprende el canal candidato. 16. El transmisor de frecuencia de radio de conformidad con la reivindicación 1 5, caracterizado porque la memoria está acoplada con el receptor. 1 7. U n receptor de frecuencia de radio caracterizado porque comprende: un extremo principal de frecuencia de radio que se puede sintonizar para recibir señales de radio que comprenden un comando de conmutación de canal que incluye una señal de tiem po de conmutación aleatoria en un canal de u n medio de transmisión; un procesador de conmutación de canal acoplado con el extremo principal de frecuencia de radio para recibir el comando de conmutación de canal que incluye la señal de tiempo de conmutación aleatoria y para sintonizar al extremo princi pal de frecuencia de radio en el tiempo determinado por la señal de tiempo de conmutación de canal. 1 8. U n transceptor de frecuencia de radio caracterizado porque comprende: un extremo principal de frecuencia de radio que opera para transmitir y para recibir señales de radio en un canal de un medio de transm isión , u n generador de n ú mero a leatori o ; un procesador de conmutación de canal que incluye una entrada para recibir un comando de conmutación de canal , el procesador de conmutación de canal se acopla con el generador de número aleatorio para recibir el número aleatorio y configurado para proporcionar una señal de tiempo de conmutación generada en forma aleatoria con base en el número aleatorio en respuesta al comando de conmutación de canal ; el extremo principal de frecuencia de radio está configurado para transmitir una señal de rad io que comprende una señal de tiempo de conmutación generada en forma aleatoria. 1 9. El transceptor de conformidad con la reivindicación 1 8, caracterizado porque el extremo principal de frecuencia de radio incl uye circuitos de sintonización acoplados con el procesador de conmutación de canal, el procesador también se configura para cambiar el m ismo canal de conformidad con la señal de conmutación de tiempo aleatoria . 20. U na red inalámbrica caracterizada porq ue com prende: por lo menos u n primer y un segundo transceptores inalámbricos que comprende respectivos extremos principales de frecuencia de radio que operan para transmitir y recibir señales de radio en el mismo canal de un medio de transmisión inalámbrico; un primer transceptor inalámbrico que comprende: un generador de número aleatorio; un procesador de conmutación de canal q ue incluye una entrada para recibir un comando de conm utación de canal , el procesador de conmutación de canal se acopla con el generador de número aleatorio para recibir el número aleatorio y se configura para proporcionar un tiem po de conmutación generado en forma aleatoria para el mismo canal con base en el número aleatorio en respuesta al comando de conm utación de canal; un extremo principal de frecuencia de radio config urado para transmitir una señal de radio q ue comprende una señal de tiempo de conmutación generada en forma aleatoria . 21 . El método de conformidad con la reivindicación 20, caracterizado porque además comprende el paso de seleccionar un canal que comprende el segundo canal . 22. El método de conformidad con la reivindicación 21 , caracterizado porque el paso de seleccionar un canal incluye el paso de detectar por lo menos una porción de un espectro RF para la ocupación de canal . 23. El método de conformidad con la reivindicación 21 , caracterizado porque el paso de seleccionar un canal incluye los pasos de: almacenar una lista de canales candidato en una memoria; seleccionar un segundo canal de la lista almacenada de canales candidato. 24. El método de conformidad con la reivindicación 21 , caracterizado porque el paso de almacenar una lista de canales candidato en una memoria incluye los pasos de: recibir por lo menos un programa de difusión de canal de por lo menos una fuente de programas de difusión de canal ; recopilar la lista de canales candidato con base, por lo menos en parte al programa de difusión de canal recibido; almacenar la lista recopilada de canales candidato en la memoria. 25. El método de conformidad con la reivindicación 23, caracterizado porque el paso de almacenar una lista de canales candidato en una memoria incluye los pasos de: recibir la información de canal de por lo menos un nodo del usuario de la red; recopilar la lista de canales candidato con base por lo menos en parte a la información de canal recibida; almacenar la lista recopilada de canales cand idato en la memoria.