Agrupación de antenas activas y método para retransmitir señales de radio.

Una agrupación de antenas activas para una red de comunicaciones móviles, comprendiendo la agrupación de antenas activas:

- una unidad de banda de base

(10) acoplada a una estación de base;

- una pluralidad de unidades de transceptor (20-1, 20-2, ... , 20-N), en donde unidades individuales de las unidades de transceptor están terminadas, por lo menos, en un elemento de antena;

- por lo menos un enlace (40-1, 40-2, ... , 40-N) que acopla una individual de la pluralidad de unidades de transceptor (20-1, 20-2, ... , 20-N) a la unidad de banda de base (10);

en la que el por lo menos un enlace (40-1, 40-2, ... , 40-N) es un enlace digital que está adaptado para retransmitir una señal de cabida útil (P-1, P-2, ... , P-N) a una tasa de cabida útil seleccionable (Pr),

caracterizada por que el por lo menos un enlace (40-1, 40-2, ... , 40-N) está adaptado además para retransmitir una señal de sincronismo (T) a una tasa de sincronismo fija (Tr), estando incorporada la señal de sincronismo en la señal de cabida útil a la tasa de cabida útil seleccionable.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/EP2011/058454.

Solicitante: KATHREIN-WERKE KG.

Nacionalidad solicitante: Alemania.

Dirección: Anton-Kathrein-Strasse 1-3 83004 Rosenheim ALEMANIA.

Inventor/es: SCHLEE, JOHANNES, SCHMIDT, GEORG.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION H — ELECTRICIDAD > ELEMENTOS ELECTRICOS BASICOS > ANTENAS (elementos radiantes o antenas para calentamiento... > Dispositivos para cambiar o hacer variar la orientación... > H01Q3/26 (haciendo variar la fase relativa o la amplitud relativa de la energía de excitación entre dos o más elementos radiantes activos; haciendo variar la distribución de energía a través de una abertura radiante (H01Q 3/22, H01Q 3/24 tienen prioridad))
  • SECCION H — ELECTRICIDAD > TECNICA DE LAS COMUNICACIONES ELECTRICAS > TRANSMISION > Detalles de los sistemas de transmision, no cubiertos... > H04B1/40 (Circuitos)
  • SECCION H — ELECTRICIDAD > TECNICA DE LAS COMUNICACIONES ELECTRICAS > TRANSMISION > Sistemas de radiotransmisión, es decir, utilizando... > H04B7/04 (utilizando varias antenas independientes espaciadas)

PDF original: ES-2534196_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Agrupación de antenas activas y método para retransmitir señales de radio

Referencia cruzada a otras solicitudes La presente solicitud reivindica la prioridad y el beneficio de la solicitud de patente de Estados Unidos Nº 12/792.936, presentada el 3 de junio de 2010. La presente solicitud está relacionada con la solicitud de patente de Estados Unidos Nº 12/577.339 "A RADIO SYSTEM AND A METHOD FOR RELAYING RADIO SIGNALS", presentada el 12 de octubre de 2009. La presente solicitud también está relacionada con la solicitud de patente de EE. UU. que se titula "ACTIVE ANTENNA ARRAY AND METHOD FOR RELAYING RADIO SIGNALS WITH SYNCHRONOUS DIGITAL DATA INTERFACE" presentada de forma simultánea con el presente documento.

Campo de la invención El campo de la presente invención se refiere a una agrupación de antenas activas para retransmitir señales de radio. El campo de la presente invención se refiere además a un método para retransmitir señales de radio en una red de comunicaciones móviles. Además, el campo de la presente invención se refiere a un producto de programa informático que posibilita que una fundición lleve a cabo la fabricación de la agrupación de antenas activas y un producto de programa informático que posibilita que un procesador lleve a cabo el método para retransmitir señales de radio en una red de comunicaciones móviles.

Antecedentes de la invención El uso de las redes de comunicaciones móviles ha aumentado a lo largo de la última década. Los operadores de las redes de comunicaciones móviles han aumentado el número de estaciones de base con el fin de cumplir una solicitud aumentada de servicio por los usuarios de la red de comunicaciones móviles. Por lo general, las estaciones de base están acopladas a una agrupación de antenas (activas) . Por lo general, las señales de radio se retransmiten al interior de una célula de la red de comunicaciones móviles, y viceversa. Es de interés para el operador de la red de comunicaciones móviles reducir los costes de explotación de las estaciones de base. Una opción es implementar el sistema de radio como un sistema de radio incorporado en antena. Con el sistema de radio incorporado en antena formado como una agrupación de antenas activas, algunos de los componentes de soporte físico del sistema de radio pueden implementarse sobre una microplaca. Por lo tanto, la agrupación de antenas activas reduce los costes de la estación de base. La implementación del sistema de radio como el sistema de radio incorporado en antena reduce el espacio necesario para alojar los componentes de soporte físico de la estación de base. El consumo de potencia durante el funcionamiento normal del sistema de radio se reduce sustancialmente cuando se implementa el sistema de radio incorporado en antena.

Interesa proporcionar una calidad de servicio fiable a un usuario individual de la red de comunicaciones móviles, dado el aumento en el número de usuarios. Se han sugerido varias técnicas con el fin de hacer frente al número aumentado de usuarios en el interior de la red de comunicaciones móviles. Una de las varias técnicas comprende unas capacidades de formación de haz con el fin de dirigir un haz que se retransmite por la agrupación de antenas activas en diferentes direcciones para mejorar la cobertura de servicio en el interior de las células de la red de comunicaciones móviles. Las técnicas de formación de haz se basan en unas relaciones de fase y de amplitud 45 definidas entre varios de los elementos de antena de la agrupación de antenas activas. Una trayectoria de transmisión y / o una trayectoria de recepción está asociada con por lo menos un elemento de antena. Se requiere una calibración de las trayectorias de transmisión y / o las trayectorias de recepción para proporcionar la relación de fase, de amplitud y de retardo definida entre los unos individuales de los elementos de antena. La calibración permite la estimación de una desviación de fase, de amplitud y de retardo que se acumula a lo largo de unas trayectorias de transmisión individuales de la agrupación de antenas activas. De forma similar, la calibración comprende estimar desviaciones de fase, de amplitud y de retardo que se acumulan a lo largo de unas individuales de las trayectorias de recepción. En una segunda etapa, puede corregirse la desviación de fase, de amplitud y de retardo que se acumula a lo largo de las trayectorias de transmisión. Un cambio en fase y en amplitud apropiado puede aplicarse a las trayectorias de transmisión / recepción individuales para producir la relación de fase y de 55 amplitud definida entre las trayectorias de transmisión / recepción individuales de la agrupación de antenas activas, con el fin de prever técnicas de formación de haz.

En una red de comunicaciones móviles moderna, una señal de cabida útil se proporciona como una señal de cabida útil paquetizada a la agrupación de antenas activas. Los paquetes de la señal de cabida útil paquetizada tienen un orden temporal definido cuando la señal de cabida útil paquetizada se proporciona a la interfaz de radio digital. En el interior de la agrupación de antenas activas, un cierto procesamiento (de datos) puede aplicarse a la señal de cabida útil paquetizada. El procesamiento (de datos) por lo general comprende que la señal de cabida útil paquetizada pase a través de varias memorias de almacenamiento intermedio y dominios de reloj que se sincronizan mediante unos PLL. Con el procesamiento de datos, el sincronismo del tren de paquetes puede cambiar cada vez que el sistema es 65 reinicia (se restablece) . En la técnica anterior, con unas señales no paquetizadas, era posible, y una práctica común, calibrar las trayectorias de transmisión a lo largo de las cuales se desplaza la señal de cabida útil no paquetizada

cuando se está retransmitiendo por la estación de radio durante la fabricación de la estación de radio.

Un retardo experimentado por una señal de radio que alcanza la interfaz de radio digital hasta que una señal de radio correspondiente se retransmite por elementos de antena de la agrupación de antenas activas es de interés para una retransmisión coherente de la agrupación de antenas activas. El retardo afecta a una relación de fase entre unos individuales de los elementos de antena así como los servicios basados en la posición. El retardo se ve afectado por cualquier cambio en la longitud del cable y similares.

En la técnica anterior, era necesario recalibrar la agrupación de antenas activas siempre que se sustituía un componente de la agrupación de antenas activas, por ejemplo, un cable. La recalibración en la técnica anterior es costosa y consume mucho tiempo.

La patente de EE. UU. 6.693.588 B1 (cedida a Siemens) divulga una antena de grupo eléctronicamente controlada en fase. La antena de grupo eléctronicamente controlada en fase se calibra usando un punto de referencia que se comparte por la totalidad de las señales de referencia. En el enlace descendente, aquellas señales de referencia que pueden distinguirse una de otra se transmiten de forma simultánea por elementos de antena individuales de la antena de grupo y se separan de forma adecuada después de la recepción en el punto de referencia compartido.

El sistema de Siemens del documento US ‘588 divulga una disposición espacial fija de los elementos de antena.

La figura 1a muestra una agrupación de antenas pasivas 1a de acuerdo con la técnica anterior. Una estación de base 5 proporciona una señal de estación de base 7 a la agrupación de antenas pasivas 1a. Una interfaz digital porta la señal de estación de base 7 entre la estación de base 5 y una unidad de procesamiento de banda de base central 10 de la agrupación de antenas pasivas 1a. La unidad de procesamiento... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Una agrupación de antenas activas para una red de comunicaciones móviles, comprendiendo la agrupación de antenas activas:

- una unidad de banda de base (10) acoplada a una estación de base; -una pluralidad de unidades de transceptor (20-1.

2. 2, ... .

2. N) , en donde unidades individuales de las unidades de transceptor están terminadas, por lo menos, en un elemento de antena; -por lo menos un enlace (40-1.

4. 2, ... .

4. N) que acopla una individual de la pluralidad de unidades de transceptor (20-1.

2. 2, ... .

2. N) a la unidad de banda de base (10) ;

en la que el por lo menos un enlace (40-1.

4. 2, ... .

4. N) es un enlace digital que está adaptado para retransmitir una señal de cabida útil (P-1, P-2, ... , P-N) a una tasa de cabida útil seleccionable (Pr) , caracterizada por que el por lo menos un enlace (40-1.

4. 2, ... .

4. N) está adaptado además para retransmitir una señal de sincronismo (T) a una tasa de sincronismo fija (Tr) , estando incorporada la señal de sincronismo en la señal de cabida útil a la tasa de cabida útil seleccionable.

2. La agrupación de antenas activas de acuerdo con la reivindicación 1, en la que el por lo menos un enlace (40-1.

4. 2, ... .

4. N) está adaptado para retransmitir la señal de cabida útil (P-1, P-2, ... , P-N) usando una longitud de paquete variable.

3. La agrupación de antenas activas de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende:

una unidad de temporización central (50) que proporciona la señal de sincronismo en respuesta a una señal de 25 estación de base que se recibe desde la estación de base.

4. La agrupación de antenas activas de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende:

una pluralidad de unidades de sincronismo local (55-1.

5. 2, ... .

5. N) que están adaptadas para extraer una señal de sincronismo local (T-1, T-2, ... , T-N) en respuesta a la señal de sincronismo.

5. La agrupación de antenas activas de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende:

una pluralidad de amplificadores de transmisión (60-1.

6. 2, ... .

6. N) para amplificar señales de transmisión 35 transmitidas por unidades individuales de las unidades de transceptor (20-1.

2. 2, ... .

2. N) .

6. La agrupación de antenas activas de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende:

una pluralidad de amplificadores de recepción (70-1.

7. 2, ... .

7. N) para amplificar señales de recepción recibidas por unidades individuales de las unidades de transceptor (20-1.

2. 2, ... .

2. N) .

7. La agrupación de antenas activas de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende:

por lo menos una unidad de ajuste (90-1.

9. 2, ... .

9. N) que está adaptada para aplicar por lo menos uno de un 45 retardo variable, una ponderación de fase variable y una ponderación de amplitud variable a una señal que pasa por un enlace individual de los enlaces.

8. La agrupación de antenas activas de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende:

por lo menos un elemento de procesamiento (95-1.

9. 2, ... .

9. N) para un procesamiento de señal en el interior de una señal individual de las unidades de transceptor (20-1.

2. 2, ... .

2. N) , estando seleccionado el por lo menos un elemento de procesamiento (95-1.

9. 2, ... .

9. N) a partir del grupo que consiste en: un elemento de filtrado digital, un elemento de filtrado analógico, un filtro dúplex, un convertidor de digital a analógico, un convertidor de analógico a digital, un igualador y un mezclador.

9. La agrupación de antenas activas de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende:

por lo menos una trayectoria de realimentación (110-1.

11. 2, ... .

11. N) desde un elemento individual de los elementos de antena hasta una unidad de medición; retransmitiendo la trayectoria de realimentación (110-1, 1102, ... .

11. N) una señal de realimentación (120-1.

12. 2, ... .

12. N) , comprendiendo la señal de realimentación por lo menos una de una o más señales de transmisión acopladas que se acoplan a partir de señales transmitidas por el elemento individual de los elementos de antena o una o más señales de recepción acopladas que se acoplan a partir de señales recibidas por el elemento individual de los elementos de antena.

10. La agrupación de antenas activas de acuerdo con la reivindicación 9, estando adaptada la unidad de medición (150) para:

medir una desviación de transmisión que se acumula cuando se transmite usando una unidad individual de las unidades de transceptor; en donde la desviación de transmisión comprende por lo menos una de una desviación de amplitud, una desviación de fase y una desviación de retardo.

11. La agrupación de antenas activas de acuerdo con las reivindicaciones 9 o 10, estando adaptada la unidad de medición (150) para:

-medir una desviación de recepción que se acumula cuando se recibe usando una unidad individual de las unidades de transceptor;

en la que la desviación de recepción comprende por lo menos una de una desviación de amplitud, una desviación de fase y una desviación de retardo.

12. Un método para retransmitir señales de radio en una agrupación de antenas activas con una pluralidad de 15 unidades de transceptor (20-1.

2. 2, ... .

2. N) para una red de comunicaciones móviles, comprendiendo el método:

- generar una señal de sincronismo global (T) a una tasa de sincronismo fija (Tr) en respuesta a una señal de estación de base que se recibe desde una estación de base; -incorporar la señal de sincronismo global (T) en por lo menos una señal de cabida útil (P-1, P-2, ... , P-N) a una tasa de cabida útil seleccionable (Pr) ; -reenviar la por lo menos una señal de cabida útil (P-1, P-2, ... , P-N) a lo largo de por lo menos un enlace (40-1, 40-2, ... .

4. N) que acopla una unidad individual de la pluralidad de unidades de transceptor (20-1.

2. 2, ... .

2. N) a una unidad de banda de base (10) ; -extraer por lo menos una señal de sincronismo local para por lo menos una de la pluralidad de unidades de

transceptor (20-1.

2. 2, ... .

2. N) a partir de la señal de sincronismo global (T) que se incorpora en la por lo menos una señal de cabida útil; y -retransmitir la por lo menos una señal de cabida útil (P-1, P-2, ... , P-N) ; de acuerdo con una señal individual de las señales de sincronismo locales;

en donde la tasa de cabida útil seleccionable es seleccionable con independencia de la tasa de sincronismo.

13. El método de acuerdo con la reivindicación 12, que comprende además:

compensar desviaciones entre unas unidades individuales de las unidades de transceptor. 35

14. El método de acuerdo con la reivindicación 13, comprendiendo la compensación:

- extraer una señal de transmisión acoplada (120 Tx-1, 120 Tx-2, ... , 120 Tx-N) ; -medir unas desviaciones de transmisión (ºTx-1, ºTx-2, ... , ºTx-N) entre unas señales individuales de las señales de transmisión acopladas (120 Tx-1, 120 Tx-2, ... , 120 Tx-N) y la por lo menos una señal de cabida útil; -calcular unas compensaciones de transmisión (200 Tx-1, 200 Tx-2, ... , 200 Tx-N) ; y -imponer compensaciones de transmisión (200 Tx-1, 200 Tx-2, ... , 200 Tx-N) .

15. El método de acuerdo con la reivindicación 13, comprendiendo la compensación:

-extraer una señal de recepción acoplada (120 Rx-1, 120 Rx-2, ... , 120 Rx-N) ; -medir unas desviaciones de recepción (ºRx-1, ºRx-2, ... , ºRx-N) entre unas señales individuales de las señales de recepción acopladas y la por lo menos una señal de cabida útil; -calcular unas compensaciones de recepción (200 Rx-1, 200 Rx-2, ... , 200 Rx-N) ; y -imponer compensaciones de recepción (200 Rx-1, 200 Rx-2, ... , 200 Rx-N) .

16. Un producto de programa informático que comprende un soporte utilizable por ordenador y no transitorio que tiene una lógica de control que está almacenada en el mismo para dar lugar a que un ordenador retransmita señales de radio en una agrupación de antenas activas con una pluralidad de unidades de transceptor (20-1.

2. 2, ... .

2. N)

para una red de comunicaciones móviles, comprendiendo la lógica de control:

-unos primeros medios de código de programa legible por ordenador para dar lugar a que el ordenador genere una señal de sincronismo global (T) a una tasa de sincronismo fija en respuesta a una señal de cabida útil que se recibe desde una estación de base; -unos segundos medios de código de programa legible por ordenador para dar lugar a que el ordenador incorpore la señal de sincronismo global en por lo menos una señal de cabida útil (P-1, P-2, ... , P-N) a una tasa de cabida útil seleccionable; -unos terceros medios de código de programa legible por ordenador para dar lugar a que el ordenador reenvíe la por lo menos una señal de cabida útil a lo largo de por lo menos un enlace (40-1.

4. 2, ... .

4. N) que acopla una

unidad individual de la pluralidad de unidades de transceptor (20-1.

2. 2, ... .

2. N) a una unidad de banda de base (10) ;

-unos cuartos medios de código de programa legible por ordenador para dar lugar a que el ordenador extraiga por lo menos una señal de sincronismo local para por lo menos una unidad de transceptor de la pluralidad de unidades de transceptor (20-1.

2. 2, ... .

2. N) a partir de la señal de sincronismo global que está incorporada en la por lo menos una señal de cabida útil; y

-unos quintos medios de código de programa legible por ordenador para dar lugar a que el ordenador retransmita la por lo menos una señal de cabida útil; de acuerdo con una señal individual de las señales de sincronismo locales;

en donde la tasa de cabida útil seleccionable es seleccionable con independencia de la tasa de sincronismo. 10