Conjunto de antenas, sistema de planificación de red, red de comunicación y método para reenviar señales de radio con formas de patrón de haz configurables independientemente usando un conocimiento local.

Un conjunto de antenas (1) que comprende una interfaz de radio digital (DRI) y una pluralidad de elementos de antena (11-1,

11-2, ..., 11-j) para reenviar señales de radio a una celda (10) de una red de comunicación móvil (500), comprendiendo el conjunto de antenas (1):

- una pluralidad de vectores de formación de haz de enlace ascendente (20u) adaptados para formar una pluralidad de formas de haz de enlace ascendente, en donde uno individual (22u) de la pluralidad de vectores de formación de haz de enlace ascendente (20u) comprende factores de enlace ascendente (cu-1, cu-2, ..., cu-j) para los elementos de antena (11-1, 11-2, ..., 11-j) que describen una individual de la pluralidad de formas de haz de enlace ascendente;

- una pluralidad de vectores de formación de haz de enlace descendente (20d) adaptados para formar una pluralidad de formas de haz de enlace descendente, en donde uno individual (22d) de la pluralidad de vectores de formación de haz de enlace descendente (20d) comprende factores de enlace descendente (cd-1, cd-2, ..., cd-j) de los elementos de antena (11-1, 11-2, ..., 11- j) que describen una individual de la pluralidad de formas de haz de enlace descendente; en donde se proporcionan los factores de enlace ascendente (cu-1, cu-2, ... cu-j) y los factores de enlace descendente (cd-1, cd-2, ... cd-j) a la interfaz de radio digital (DRI) y en donde al menos uno de los factores (cu-1, cu-2, ..., cu-j) de enlace ascendente del uno (22u) individual de la pluralidad de vectores de formación de haz de enlace ascendente (20u) y los factores de enlace descendente (cd-1, cd-2, ..., cd-j) del uno individual (22d) de la pluralidad de vectores de formación de haz de enlace descendente (20d) son independientemente controlables para proporcionar diferentes formas de haz de enlace ascendente y formas de haz de enlace descendente.

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DESCRIPCIÓN

Conjunto de antenas, sistema de planificación de red, red de comunicación y método para reenviar señales de radio con formas de patrón de haz configurables independientemente usando un conocimiento local Referencia cruzada a otras solicitudes La presente solicitud reivindica el beneficio y la prioridad de la Solicitud de Patente de Estados Unidos Nº 12/569.693 y está relacionada con una Solicitud de Patente titulada â??User Group specific Beam Forming in a Mobile Networkâ?? (Expediente del Mandatario Nº 90251WO) presentada simultáneamente con la presente.

Campo de la invención El campo de la invención se refiere a un conjunto de antenas con formas de patrón de haz configurables independientemente.

Antecedentes de la invención Con el creciente uso de los sistemas de comunicaciones móviles, los operadores de sistemas de comunicaciones móviles necesitan más transmisores, receptores y/o transceptores que reenvían en las celdas de los sistemas de comunicaciones móviles, tal como por ejemplo estaciones base, para cumplir la demanda aumentada para las telecomunicaciones.

Es costoso para los operadores aumentar el número de estaciones base. El mantenimiento de las estaciones base puede, por ejemplo, requerir que un ingeniero esté presente en el lugar de la estación base. El número aumentado de las estaciones base requiere por lo tanto un número aumentado de ingenieros de servicio para mantener el número aumentado de estaciones base.

Con el número aumentado de las estaciones base se aumenta un nivel de interferencia entre las celdas de la red de comunicación móvil. Una señal transmitida desde un microteléfono de un usuario fuera de una celda individual puede detectarse como una señal de interferencia mediante el conjunto de antenas de la celda individual. La señal de interferencia está presente en particular si los usuarios en la celda individual y los usuarios fuera de la celda individual comparten la misma frecuencia, como es normalmente el caso con protocolos de comunicación modernos en redes de comunicación móvil.

El conjunto de antenas usa un haz para transmitir señales de radio en un enlace descendente al microteléfono de los usuarios en la celda. De manera similar, el conjunto de antenas usa un haz de enlace ascendente para recibir señales de radio desde los microteléfonos de los usuarios en la celda. En la técnica anterior el patrón de haz del enlace ascendente y el patrón de haz del enlace descendente son idénticos. La técnica anterior enseña como una opción un aumento en un ángulo de inclinación de enlace descendente para el conjunto de antenas de la celda para reducir la interferencia producida mediante la estación base a usuarios fuera de la celda. En la técnica anterior el aumento en el ángulo de inclinación de enlace descendente produciría también un aumento en un ángulo de inclinación de enlace ascendente. El aumento en el ángulo de inclinación de enlace ascendente produce una reducción en la interferencia de los usuarios fuera de la celda en el enlace ascendente que reenvía a la estación base para los usuarios en la celda. Una reducción en área de cobertura es una contrapartida cuando se aumenta el ángulo de inclinación de enlace descendente de la forma de haz de enlace descendente.

Con una extensión de la red de telecomunicaciones un proveedor de red se centra en diferentes aspectos durante la progresión de la red de telecomunicaciones. La cobertura de la celda, más precisamente un sector de la celda es primordial cuando se ajusta en primer lugar el conjunto de antenas de la celda. Más tarde, el número de conjuntos de antenas ha aumentado conjuntamente con el número de las celdas. Por lo tanto se aumenta la interferencia producida por usuarios fuera de la celda. En la técnica anterior era común inclinar hacia abajo progresivamente los conjuntos de antenas para reducir la interferencia de los usuarios fuera de la celda. Es bastante común que las señales de radio se dispersen a lo largo de una multitud de trayectorias cuando se reenvían en la celda. Si por ejemplo una dispersión de señales de radio en la celda cambió sustancialmente, fue necesario para un proveedor de red sustituir los conjuntos de antenas proporcionados originalmente por nuevos conjuntos de antenas que son más adecuados para las condiciones de dispersión cambiadas presentes.

El documento WO 99/17576 de Ericsson Radio Systems AB desvela un método y un aparato para optimizar un ángulo de inclinación de antena. La patente de Ericsson proporciona un método para optimizar una ventaja del ángulo de inclinación hacia abajo aumentado y el efecto conjunto de la reducción en el área de cobertura. El ángulo de inclinación hacia abajo de antena óptimo puede identificarse como el ángulo de inclinación hacia abajo de antena que refleja una máxima reducción de interferencia con respecto a una reducción en el área de cobertura. Para la patente de Ericsson el ángulo de inclinación de enlace descendente y el ángulo de inclinación de enlace ascendente son idénticos.

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El documento US 6.682.434 B1 de Ericsson incorpora una mejora de calidad de transmisión de enlace ascendente y de enlace descendente mediante ángulos de inclinación hacia abajo de haz de antena de estación base diferenciados. Se desvela un método y un aparato para proporcionar una ganancia sustancial en la cobertura de enlace descendente sobre la interferencia por medio de ángulos de inclinación hacia abajo de haz diferenciados mientras que mantiene todavía la intensidad de señal de limitación de cobertura en el enlace ascendente mediante el uso de diferentes ángulos de inclinación hacia abajo de haz de antena para los haces de antena de transmisión y recepción.

El documento WO 2004/042959 A1 de Vivato desvela una estación de acceso para una red LAN inalámbrica con multi-haces dirigidos a una pluralidad de dispositivos de cliente. Cada haz que conecta la estación de acceso con un cliente usa una forma de haz de enlace ascendente y forma de haz de enlace descendente idénticas. La formación de haz se consigue por medio de una matriz de Butler.

El documento 6.055.431 de la Cooperación Aeroespacial desvela un sistema de comunicación de satélite con múltiples transpondedores de antena de haz. Para los fines de difusión o transmisiones retardadas en tiempo entre dos usuarios terrestres pueden aplicarse diferentes formas de haz. El documento 6.055.431 no sugiere, sin embargo, el uso de diferente forma de haz de enlace ascendente y forma de haz de enlace descendente cuando el satélite está comunicando con el mismo usuario.

El documento EP 1 890 510 A2 de Fujitsu Ltd. desvela un sistema de comunicación de radio con una estación base de radio y una estación de reenvío de radio. La estación de radio puede conmutar entre un patrón de ganancia de antena omnidireccional a un patrón de ganancia de antena direccional. Puede servirse a diferentes estaciones móviles y estaciones de reenvío mediante la estación base con diferentes patrones de ganancia de antena direccional. De nuevo, el patrón de ganancia usado para la comunicación entre la estación base y una estación móvil o una estación de reenvío no diferencia para la forma de haz de enlace ascendente ni la forma de haz de enlace descendente para la misma estación móvil.

El documento WO 2007/091024 de Quintel Technology Limited desvela un sistema de conjunto en fase para una estación base de CDMA. Diferentes haces de antena pueden llevar grupos de canales de datos distinguidos mediante diferente codificación de proceso de canalización o diferente codificación de proceso de aleatorización. Los ángulos de inclinación de los haces de antena se controlan variando los tiempos de retardo entre diferentes señales de salida de amplificador que alimentan diferentes elementos de antena.

El documento GB 2 433 176 desvela una generación de conjunto de haz aleatorio para reducir interferencia de cocanal en una red celular. Un generador de conjunto de haz genera múltiples conjuntos de haces dispuestos en uno o más grupos, comprendiendo cada grupo un haz de cada conjunto. En cada grupo los haces de ese grupo son ortogonales con respecto entre sí, y cada haz en cada conjunto se genera aleatoriamente con respecto a los otros haces en ese conjunto. Por medio de una señal de sincronización todas las estaciones base en la red inalámbrica conmutan al mismo tiempo de un conjunto de haces a otro conjunto de haces. Un conjunto de antenas en cada estación base se controla mediante la lógica de conmutación de haz para conmutar al conjunto predeterminado de haces.

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1. Un conjunto de antenas (1) que comprende una interfaz de radio digital (DRI) y una pluralidad de elementos de antena (11-1, 11-2, ..., 11-j) para reenviar señales de radio a una celda (10) de una red de comunicación móvil (500) , comprendiendo el conjunto de antenas (1) :

- una pluralidad de vectores de formación de haz de enlace ascendente (20u) adaptados para formar una pluralidad de formas de haz de enlace ascendente, en donde uno individual (22u) de la pluralidad de vectores de formación de haz de enlace ascendente (20u) comprende factores de enlace ascendente (cu-1, cu-2, ..., cu-j) para los elementos de antena (11-1, 11-2, ..., 11-j) que describen una individual de la pluralidad de formas de haz de enlace ascendente; -una pluralidad de vectores de formación de haz de enlace descendente (20d) adaptados para formar una pluralidad de formas de haz de enlace descendente, en donde uno individual (22d) de la pluralidad de vectores de formación de haz de enlace descendente (20d) comprende factores de enlace descendente (cd-1, cd-2, ..., cd-j) de los elementos de antena (11-1, 11-2, ..., 11-j) que describen una individual de la pluralidad de formas de haz de enlace descendente; en donde se proporcionan los factores de enlace ascendente (cu-1, cu-2, ... cu-j) y los factores de enlace descendente (cd-1, cd-2, ... cd-j) a la interfaz de radio digital (DRI) y en donde al menos uno de los factores (cu-1, cu-2, ..., cu-j) de enlace ascendente del uno (22u) individual de la pluralidad de vectores de formación de haz de enlace ascendente (20u) y los factores de enlace descendente (cd-1, cd-2, ..., cd-j) del uno individual (22d) de la pluralidad de vectores de formación de haz de enlace descendente (20d) son independientemente controlables para proporcionar diferentes formas de haz de enlace ascendente y formas de haz de enlace descendente.

2. El conjunto de antenas (1) de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el uno individual de la pluralidad de vectores de formación de haz de enlace ascendente (20u) comprende los factores de enlace ascendente (cu-1, cu-2, ... cu-j) para un subconjunto de los elementos de antena (11-1, 11-2, ..., 11-j) .

3. El conjunto de antenas (1) de acuerdo con las reivindicaciones 1 o 2, en el que el uno individual de la pluralidad de vectores de formación de haz de enlace descendente (20d) comprende los factores de enlace descendente (cd-1, cd-2, ... cd-j) para un subconjunto de los elementos de antena (11-1, 11-2, ..., 11-j) .

4. El conjunto de antenas (1) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-3, adaptado para seleccionar al menos uno de:

el uno individual (22u) de la pluralidad de vectores de formación de haz de enlace ascendente (20u) , y el uno individual (22d) de la pluralidad de vectores de formación de haz de enlace descendente (20d) basándose en un conocimiento local (60) acerca de la celda (10) .

5. El conjunto de antenas (1) de acuerdo con la reivindicación 4, en el que el conocimiento local (60) acerca de la celda (10) comprende al menos uno de: una topología (62) de la celda (10) y una distribución de usuarios (64) en la celda (10) y en el que el conocimiento local (60) acerca de la celda (10) comprende adicionalmente al menos uno de una intensidad de señal (pu) recibida para la pluralidad de vectores de formación de haz de enlace ascendente (20u) , una intensidad de señal (pd) recibida para la pluralidad de vectores de formación de haz de enlace descendente (20d) , una relación entre señal a ruido e interferencia (SINR-u) para la pluralidad de vectores de formación de haz de enlace ascendente (20u) , una relación entre señal a ruido e interferencia (SINR-d) para la pluralidad de vectores de formación de haz de enlace descendente (20d) , un área de cobertura (66u) para la pluralidad de vectores de formación de haz de enlace ascendente (20u) , un área de cobertura (66d) para la pluralidad de vectores de formación de haz de enlace descendente (20d) , una relación entre señal a ruido e interferencia (SINR-Nu) normalizada con respecto al área de cobertura (66u) para la pluralidad de vectores de formación de haz de enlace ascendente (20u) , una relación entre señal a ruido e interferencia (SINR-Nd) normalizada con respecto al área de cobertura (66d) para la pluralidad de vectores de formación de haz de enlace descendente (20d) , una potencia isotrópica radiada equivalente (EIRP) de la pluralidad de elementos de antena (111, 11-2, ..., 11-j) .

6. El conjunto de antenas (1) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-5, que comprende adicionalmente un módulo de planificación de red local (70) adaptado para proporcionar el conocimiento local (60) acerca de la celda (10) .

7. El conjunto de antenas (1) de acuerdo con la reivindicación 6, en el que el módulo de planificación de red local

(70) está adaptado para redirigir al menos uno de la pluralidad de vectores de formación de haz de enlace ascendente (20u) , la pluralidad de vectores de formación de haz de enlace descendente (20d) , el uno individual (22u) de la pluralidad de vectores de formación de haz de enlace ascendente (20u) y el uno individual (22d) de la pluralidad de vectores de formación de haz de enlace descendente (20d) al enlace (55) .

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8. El conjunto de antenas (1) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-7 en el que los haces para el reenvío de enlace ascendente y para el reenvío de enlace descendente se dirigen mediante los factores de enlace ascendente (cu-1, cu-2, ..., cu-j) independientemente elegidos y los factores de enlace descendente (cd-1, cd-2, ..., cd-j) a diferentes posiciones.

9. El conjunto de antenas (1) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-8, en el que al menos uno de la pluralidad de vectores de formación de haz de enlace ascendente (20u) y de la pluralidad de vectores de formación de haz de enlace descendente (20d) producen formas de haz con ángulos de inclinación (ï?`) que varían.

10. El conjunto de antenas (1) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-9, en el que para uno de la pluralidad de vectores de formación de haz de enlace ascendente el vector de formación de haz de enlace ascendente proporciona un haz con un ángulo de inclinación más pequeño con respecto a la horizontal que el vector de formación de haz de enlace descendente para el haz de enlace descendente.

11. El conjunto de antenas (1) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-10, en el que la pluralidad de vectores de formación de haz de enlace ascendente (20u) y la pluralidad de vectores de formación de haz de enlace descendente (20d) se expresan en términos de factores complejos.

12. El conjunto de antenas (1) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-11, en el que se proporcionan los factores de enlace ascendente (cu-1, cu-2, ... cu-j) y los factores de enlace descendente (cd-1, cd-2, ... cd-j) a la interfaz de radio digital (DRI) desde un sistema de planificación de red (200) en respuesta a requisitos de planificación de red.

13. El conjunto de antenas de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores que comprende adicionalmente un almacenamiento para almacenar unos de los factores de enlace ascendente (cu-1, cu-2, ... cu-j) calculados previamente y los factores de enlace descendente (cd-1, cd-2, ... cd-j) .

14. Un sistema de planificación de red (200) para planificar una red de comunicación (500) , comprendiendo la red de comunicación (500) una pluralidad de conjuntos de antenas (1-1, 1-2, ..., 1-N) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13; en donde el sistema de planificación de red (200) está adaptado para seleccionar independientemente al menos uno de los factores de enlace ascendente (cu-1, cu-2, ..., cu-j) del uno individual (22u-1.

22. 2, ....

22. N) de la pluralidad de vectores de formación de haz de enlace ascendente (20u-1.

20. 2, ....

20. N) y los factores de enlace descendente (cd-1, cd-2, ..., cd-j) del uno individual (22d-1.

22. 2, ....

22. N) de la pluralidad de vectores de formación de haz de enlace descendente (20d-1.

20. 2, ....

20. N) , para al menos uno de la pluralidad de conjuntos de antenas (1-1, 1-2, ..., 1-N) para proporcionar formas de haz de enlace ascendente y formas de haz de enlace descendente que se diferencian entre sí.

15. Una red de comunicación (500) que comprende:

- una pluralidad de conjuntos de antenas (1-1, 1-2, ..., 1-N) de acuerdo con las reivindicaciones 1 a 13; y -un sistema de planificación de red (200) de acuerdo con la reivindicación 14.

16. Un método (1100) para generar formas de haz para un reenvío de señales de radio a una celda (10) de una red de comunicación (500) , comprendiendo el método (1100) las etapas de:

- proporcionar (1200) mediante una interfaz de radio digital (DRI) una pluralidad de vectores de formación de haz de enlace ascendente (20u) adaptados para formar una pluralidad de formas de haz de enlace ascendente para un conjunto de antenas (1) con una pluralidad de elementos de antena (11-1, 11-2, ..., 11-j) , en el que uno individual (22u) de la pluralidad de vectores de formación de haz de enlace ascendente (20u) comprende factores de enlace ascendente (cu-1, cu-2, ..., cu-j) para los elementos de antena (11-1, 11-2, ..., 11-j) que describen una individual de la pluralidad de formas de haz de enlace ascendente; y -proporcionar (1300) una pluralidad de vectores de formación de haz de enlace descendente (20d) adaptados para formar una pluralidad de formas de haz de enlace descendente, en donde uno individual (22d) de la pluralidad de vectores de formación de haz de enlace descendente (20d) comprende factores de enlace descendente (cd-1, cd-2, ..., cd-j) para los elementos de antena (11-1, 11-2, ..., 11-j) que describen una individual de las formas de haz de enlace descendente; -seleccionar (1410) uno individual (22u) de la pluralidad de vectores de formación de haz de enlace ascendente (20u) ; -seleccionar (1420) uno individual (22d) de la pluralidad de vectores de formación de haz de enlace descendente (20d) ; en donde la selección (1410) del uno individual (22u) de la pluralidad de vectores de formación de haz de enlace ascendente (20u) es independiente de la selección (1420) del uno individual (22d) de la pluralidad de vectores de formación de haz de enlace descendente (20d) proporcionando por lo tanto formas de haz enlace ascendente y formas de haz de enlace descendente que se diferencian entre sí.

17. El método de la reivindicación 16, que comprende adicionalmente:

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- calcular unos de los factores de enlace ascendente (cu-1, cu-2, ..., cu-j) y de los factores de enlace descendente (cd-1, cd-2, ..., cd-j) ; -almacenar en un almacenamiento unos de los factores de enlace ascendente (ou-1, cu-2, ..., cu-j) y de los factores de enlace descendente (cd-1, cd-2, ..., cd-j) calculados.

18. El método de la reivindicación 17, que comprende adicionalmente calcular de nuevo dinámicamente durante el funcionamiento unos de los unos de los factores de enlace ascendente (cu-1, cu-2, ..., cu-j) o de los factores de enlace descendente (cd-1, cd-2, ..., cd-j) calculados.