PROCEDIMIENTO DE CONTROL DE LA POTENCIA DE TRANSMISION PARA SEÑALES DE POLARIZACION ORTOGONAL.

Procedimiento de ajuste de la potencia de transmisión para un radioenlace con visibilidad directa sobre cocanales por polarización cruzada sometidos a la atenuación causada por la lluvia,



caracterizada porque:

se fija un valor de diferencia positivo óptimo (?POPT) entre los logaritmos de las potencias de transmisión de las señales polarizadas horizontal (H) y verticalmente (V); dicha diferencia óptima (?POPT) se calcula en orden a tener igual probabilidad de indisponibilidad del enlace para las dos señales de polarización cruzada (H, V), dada la longitud del enlace, la zona de lluvia y el umbral correspondiente para la relación seña/ruido mas interferencia

Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E03425608.

Solicitante: SIEMENS MOBILE COMMUNICATIONS S.P.A..

Nacionalidad solicitante: Italia.

Dirección: VIALE PIERO E ALBERTO PIRELLI, 10,20126 MILANO.

Inventor/es: SANTACESARIA, CLAUDIO, SAMPIETRO, LUIGI, BRUGALI,MAURO.

Fecha de Publicación: .

Fecha Solicitud PCT: 18 de Septiembre de 2003.

Fecha Concesión Europea: 23 de Junio de 2010.

Clasificación Internacional de Patentes:

  • H04W52/42 ELECTRICIDAD.H04 TECNICA DE LAS COMUNICACIONES ELECTRICAS.H04W REDES DE COMUNICACION INALAMBRICAS (difusión H04H; sistemas de comunicación que utilizan enlaces inalámbricos para comunicación no selectiva, p. ej. extensiones inalámbricas H04M 1/72). › H04W 52/00 Gestión de potencia. › en sistemas con diversidad temporal, espacial, de frecuencias o de polarización.

Clasificación PCT:

  • H01Q21/24 H […] › H01 ELEMENTOS ELECTRICOS BASICOS.H01Q ANTENAS, es decir, ANTENAS DE RADIO (elementos radiantes o antenas para el calentamiento por microondas H05B 6/72). › H01Q 21/00 Sistemas o redes de antenas (disposiciones para cambiar o variar la orientación o forma del diagrama direccional de las ondas radiadas por una antena o sistema de antenas H01Q 3/00). › Combinaciones de unidades de antenas polarizadas en direcciones diferentes para emitir o recibir ondas polarizadas circularmente o elípticamente u ondas polarizadas linealmente en cualquier dirección.
  • H04B7/005 H04 […] › H04B TRANSMISION.H04B 7/00 Sistemas de radiotransmisión, es decir, utilizando un campo de radiación (H04B 10/00, H04B 15/00 tienen prioridad). › Control de la transmisión; Igualación.

Clasificación antigua:

  • H01Q21/24 H01Q 21/00 […] › Combinaciones de unidades de antenas polarizadas en direcciones diferentes para emitir o recibir ondas polarizadas circularmente o elípticamente u ondas polarizadas linealmente en cualquier dirección.
  • H04B7/005 H04B 7/00 […] › Control de la transmisión; Igualación.

Países PCT: Austria, Bélgica, Suiza, Alemania, Dinamarca, España, Francia, Reino Unido, Grecia, Italia, Liechtensein, Luxemburgo, Países Bajos, Suecia, Mónaco, Portugal, Irlanda, Eslovenia, Finlandia, Rumania, Chipre, Lituania, Letonia, Ex República Yugoslava de Macedonia, Albania.

PROCEDIMIENTO DE CONTROL DE LA POTENCIA DE TRANSMISION PARA SEÑALES DE POLARIZACION ORTOGONAL.

Fragmento de la descripción:

Procedimiento de control de la potencia de transmisión para señales de polarización ortogonal.

Campo de la invención

La presente invención se refiere al campo de radioenlaces con visibilidad directa, o punto a punto o punto a multipunto, y más en concreto a un procedimiento de ajuste de la potencia óptima y a un sistema de un radioenlace con visibilidad directa con señales sobre cocanales de polarización cruzada. La invención optimiza el funcionamiento del enlace mediante una compensación entre el tiempo mínimo de interrupción debido a la atenuación causada por la lluvia y la distancia máxima cubierta por el enlace.

Estado de la técnica

Para sistemas de radio en bandas por encima de 10 GHz, la lluvia es el principal factor de limitación para el funcionamiento de radioenlaces con visibilidad directa. La lluvia es responsable de dos debilitaciones: 1) la atenuación directa y 2) la despolarización de la señal transmitida. Si el sistema de radio usa un sólo tipo de polarización de canal (Horizontal o Vertical), se denomina "sistema de Modelo Alterno" (o sistema "AP"). En este caso sólo debe de considerarse la atenuación directa. Si el sistema de radio utiliza tanto polarizaciones Horizontales como Verticales y la misma frecuencia, para doblar la capacidad del canal disponible, se denomina sistema "Cocanal" (o sistema "CC"). En este último caso, aparte de la atenuación directa también se debe de considerar una atenuación adicional debida al fenómeno de la despolarización, porque la señal transmitida en cada una de las dos polarizaciones ortogonales interfiere con la otra. Puesto que la presente invención se refiere a los sistemas CC, se deben de considerar ambos fenómenos. Para los propósitos de planificación, se deben de utilizar los modelos de propagación. Se suelen recomendar los modelos de propagación descritos en el siguiente estándar ITU-R P 530: "Datos de propagación y métodos de predicción necesarios para el diseño de sistemas terrenales con visibilidad directa", ("Propagation Data and Prediction Methods Required for the Design of Terrestrial Standard Line-of-Sight Systems"). De acuerdo con el documento mencionado anteriormente, cuando la banda de frecuencias de radio cae sobre 10 GHz el funcionamiento global debido a la propagación de radio se rige por la lluvia. Dado que la lluvia es un fenómeno variable en el espacio y en el tiempo, es necesario hacer uso de las distribuciones estadísticas para prever la atenuación directa y la despolarización. Por ejemplo, podemos evaluar la "atenuación específica" ? debida a la lluvia que excedió el 0.01% de todo el tiempo (el equivalente a 50 min./año) a partir de esta fórmula:


donde:

• R es la intensidad de la precipitación expresada en mm/h excedida del 0.01% del tiempo en el peor mes del año, y se define para todas los lugares del globo en el siguiente estándar Rec. ITU-R P 837: "Características de la precipitación para establecer modelos de propagación" ("Characteristics of precipitation for propagation modelling"); y

• K y a son los coeficientes que dependen de la frecuencia y de polarizaciones horizontales H y verticales V; se tabulan en el estándar siguiente Rec. ITU-R P 838: "Modelo de la atenuación específica debida a la lluvia para los métodos de predicción", ("Specific Attenuation Model for rain for use in prediction methods").

Desde (Eq. 1) las atenuaciones totales directas que exceden del 0,01% del tiempo, y para un enlace dado de longitud L [km], se calculan así:


donde Leff es la longitud eficaz de enlace, que se define en el Rec. ITU-R P 530 como función de L, y es por lo general inferior que L teniendo en cuenta el hecho de que la lluvia no está presente con uniformidad a lo largo del tramo entero.

Esta fórmula se indica en el Rec. ITU-R P 530 para calcular la atenuación directa excedida por un por ciento del tiempo p diferente a partir de 0.01%:


donde B, C y D son coeficientes, que dependen de la posición geográfica del tramo. Como un ejemplo en la fig. 1 se muestran las dos atenuaciones directas excedidas por el 0.01% del tiempo, tanto para la polarización H como V como función de la distancia D [km]; se suponen los parámetros siguientes:

• Radiofrecuencia = 18 GHz;

• R0 . 01% = 42 mm/h (que corresponden al valor medio para Italia en la zona de lluvia K).

Como puede verse en la fig. 1, la atenuación para la polarización H es mayor que para la polarización V.

Como la atenuación, también la despolarización se tiene que caracterizar por distribuciones estadísticas. El parámetro que caracteriza el fenómeno de la despolarización se denomina XPD. Se define como la proporción, después del mecanismo de despolarización, entre la señal copolar recibida, y la señal de polarización cruzada) recibida en la polarización ortogonal. Pero la lluvia no es el único mecanismo que causa la despolarización, también deben de ser consideradas las antenas del transmisor y del receptor. La antena del transmisor, por ejemplo, introduce una despolarización XPDTX, lo que significa que si la potencia Wv se transmite utilizando la polarización V (en lo sucesivo el símbolo en "minúscula" w indica la potencia en la unidad lineal, mientras que la "mayúscula" indica la unidad dB), una parte VH de esta potencia caerá en la polarización ortogonal, y:


Existe una atenuación similar XPDRX para la antena de recepción.

El modelo de propagación recomendado en ITU-R- P 530 establece que la despolarización causada por la lluvia XPDRain puede ser evaluada a partir de la atenuación directa, con esta fórmula:


donde CPA (atenuación copolar) es la atenuación de la polarización transmitida tanto H como V y los coeficientes U y ? dependen de la frecuencia. Como consecuencia de la (Ec. 5) son posibles dos despolarizaciones distintas XPD debido a la lluvia, a saber: XPDRainH y un XPDRainV, pero la diferencia entre ellas no es muy significativa debido a la variabilidad de los parámetros U y ?, como se comenta en el párrafo 4.2.1 del Rec. ITU-R P 530-8. Así a continuación tiene que ser considerado el peor caso para el parámetro XPDRain. Hay que tener en cuenta todos los mecanismos de despolarización: a saber, la lluvia más el efecto de las antenas, se puede calcular la interferencia cross-polar (total Cross Polar Isolation) (XPI). El XPI se define como la proporción, en el receptor, entre la potencia recibida en una polarización y esta recibida sobre la misma polarización debida a la transmisión sobre el canal ortogonal. Hay dos valores XPI para las dos polarizaciones H y V, respectivamente definidas como:


donde WRX(H rightarrow H) es la potencia transmitida en la polarización H y recibida sobre H, y así sucesivamente para los otros términos. Lo que sigue (Ec. 7) es un desarrollo detallado de la (Ec. 6) en forma logarítmica:


donde los parámetros tienen el siguiente significado:

• PTXV = potencia transmitida en la polarización vertical;

• PTXH = potencia transmitida en la polarización horizontal;

• XPDRainv = XPD debido a la lluvia (véase la Ec. 5);

• XPDRainH = XPD debido a la lluvia (véase la Ec. 5);

• XPDTx = XDP de la antena de transmisión;

• XPDRX = XDP de la antena receptora;

• ARainV...

 


Reivindicaciones:

1. Procedimiento de ajuste de la potencia de transmisión para un radioenlace con visibilidad directa sobre cocanales por polarización cruzada sometidos a la atenuación causada por la lluvia,

caracterizada porque:

se fija un valor de diferencia positivo óptimo (?POPT) entre los logaritmos de las potencias de transmisión de las señales polarizadas horizontal (H) y verticalmente (V); dicha diferencia óptima (?POPT) se calcula en orden a tener igual probabilidad de indisponibilidad del enlace para las dos señales de polarización cruzada (H, V), dada la longitud del enlace, la zona de lluvia y el umbral correspondiente para la relación seña/ruido mas interferencia.

2. Procedimiento según la reivindicación anterior,

caracterizado porque,

dicha diferencia positiva óptima (?POPT) se limita de tal modo que sea igual o inferior a un valor de diferencia máximo (?PMAX) calculado por una condición de aire limpio.

3. Procedimiento según la reivindicación 1 o 2,

caracterizado porque,

dicha longitud dada de enlace es una longitud máxima (DMAX) calculada de manera forzada para ser igual a los equilibrios entre el margen de protección contra los desvanecimientos (FM) y el margen requerido para la lluvia (RM) frente a la longitud de enlace de las señales polarizadas horizontal y verticalmente (H, V).

4. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores,

caracterizado porque,

dicho valor de diferencia positiva óptimo (?POPT) se calcula por adelantado y se mantiene durante todo el tiempo de la transmisión.

5. Procedimiento según la reivindicación 1,

caracterizada porque,

dicho valor de diferencia positivo óptimo (?POPT) se fija conjuntamente con un control de potencia en bucle cerrado que actúa sobre las dos señales de transmisión de polarización cruzada (H, V).

6. Procedimiento según la reivindicación anterior,

caracterizado porque,

se fija una potencia de transmisión mínima (PMin) compatible con la potencia de transmisión máxima (PMax) y la anchura de la zona de control de potencia para las dos señales de polarización cruzada (H, V).

7. Procedimiento según la reivindicación 5 o 6,

caracterizado en que,

el nivel de potencia de la señal de transmisión con polarización vertical (PTXV) se mantiene constante cuando la suma de ésta con dicha diferencia positiva óptima (?POPT) calculada por adelantado alcanza la potencia máxima (PMAX) permitida para la señal de transmisión con polarización horizontal (PTXH).

8. Procedimiento según la reivindicación 5 o 6,

caracterizado en que,

dicho valor de diferencia positivo óptimo (?POPT) se obtiene igualando las relación de señal ruido mas interferencia de las dos señales de recepción con polarización cruzada (H, V).

9. Un sistema de ajuste de la potencia de transmisión para un radioenlace de visibilidad directa sobre cocanales por polarización cruzada sometidos a atenuación debido a la lluvia,

caracterizado porque:

incluye medios de control (CONTROL LOGIC, CONTR-TX, CONTR-RX-H, CONTR-RX-V, CONTR-RX, CONTR-TX-H, CONTR-TX-V) para fijar un valor de diferencia positiva óptima (?POPT) entre los logaritmos de la potencia de transmisión de las señales polarizadas horizontal (H) y vertical (V) con el fin de tener una probabilidad igual de indisponibilidad del enlace para las dos señales con polarización cruzada (H, V), dada la longitud del enlace, las zonas de lluvia, y el umbral correspondiente para la relación de señal ruido mas interferencia.

10. Sistema según la reivindicación anterior,

caracterizada porque,

dichos medios de control (CONTROL LOGIC) se colocan en la estación de transmisión (ESTACIÓN-A) para la recepción de las medidas de los niveles de potencia de transmisión (PTXH, PTXV) de las señales polarizadas horizontal (H) y vertical (V) a la salida de los medios de detección pertinentes (D-H, D-V), y además recibir el valor de dicha diferencia positiva óptima (?POPT) que se calcula por adelantado, y generando en correspondencia dos órdenes de control de ganancia dirigidos a los transmisores de las señales de polarización cruzadas (TRANS-H-A, TRANS-V-A) para alcanzar dicha diferencia óptima (?POPT) y mantenerla constante durante todo el tiempo de transmisión.

11. Sistema según la reivindicación 9,

caracterizado en que,

dichos medios de control (CONTR-TX; CONTR-RX-H, CONTR-RX-V) se subdividen en dos partes, una primera (CONTR-RX-H, CONTR-RX-V) colocada en la estación de recepción (STATION-B) y una segunda (CONTR-TX) en la estación de transmisión (STATION-A) con el fin de realizar un control de potencia en bucle cerrado que tiene una gama de potencia dinámica dada:

- los primeros medios de control (CONTR-RX-H, CONTR-RX-V) se disponen para recibir las medidas de los niveles de potencia de recepción (PTXH, PTXV) de las señales de polarización horizontal (H) y vertical (V) a la salida de los medios de detección pertinentes (D-H, D-V) y seguir las diferencias entre cada medida y un umbral de potencia intermediario, con el fin de generar correcciones pertinentes (PW-COM-H, PW-COM-V) a las potencias de transmisión;

- los segundos medios de control (CONTR-TX) se disponen para controlar dinámicamente el nivel de potencia de las señales de transmisión con polarización cruzada (PTXH, PTXV) en la recepción de dichas correcciones (PW-COM-H, PW-COM-V) y dicho valor óptimo de la diferencia positiva (?POPT) que se calcula por adelantado.

12. El sistema según la reivindicación 11,

caracterizado porque,

el segundo medio de control (CONTR-TX), esta además dispuesto para mantener el nivel de potencia de la señal de transmisión con polarización vertical (PTXV) cuando la suma de la misma con dicho valor óptimo de la diferencia positiva (?POPT) alcanza la potencia máxima (PMAX) permitida a la señal de transmisión con polarización horizontal (PTXH).

13. El sistema según la reivindicación 11 o 12,

caracterizado porque,

dicho segundo medio de control (CONTR-TX) incluye un medio de filtrado para la promediación en el tiempo de dichas correcciones (PW-COM-H, PW-COM-V).

14. Sistema según la reivindicación 9,

caracterizado porque,

dichos medios de control (CONTR-RX, CONTR-TX-H, CONTR-TX-V) se subdividen en dos partes; una primera (CONTR-RX) colocada en la estación de recepción (STATION-B) y una segunda (CONTR-TX-H, CONTR-TX-V) en la estación transmisora (STATION-A) con el fin de realizar un control de potencia en bucle cerrado que tiene una gama de potencia dinámica dada:

- el primer medio de control (CONTR-RX) esta dispuesto para recibir las medidas de los niveles de potencia de recepción (PTXH, PTXV) de las señales de polarización horizontal (H) y vertical (V) a la salida de los medios de detección pertinentes (D-H, D-V) y generar comandos de control de potencia respectivos (PC-COM-H, PC-COM-V) incluyendo correcciones pertinentes de las potencias de transmisión correspondientes (PTXH, PTXV) para igualar dinámicamente los niveles de potencia de recepción (PTXH, PTXV);

- los segundos medios de control (CONTR-TX-H, CONTR-TX-V) están dispuestos para actuar en la ganancia de los dos transmisores (TRANS-H-A, TRANS-V-A) de las señales de polarización cruzada (H, V) en función de dichos comandos de control de potencia (PC-COM-H, PC-COM-V).

15. Sistema según la reivindicación 13,

caracterizado porque,

dicho primer medio de control (CONTR-RX) incluye medios de filtrado para hacer la medición del tiempo de dichos comandos de control de potencia (PC-COM-H, PC-COM-V).


 

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