SISTEMA PARA COMUNICAR UNA SEÑAL.

Sistema para comunicar una señal.La invención se refiere a un sistema para comunicar una señal,

entre unos medios de emisión de la señal y unos medios de recepción de la señal, comprendiendo los medios de emisión de la señal una agrupación de antenas de emisión, y comprendiendo los medios de recepción de la señal una agrupación de antenas de recepción. Se caracteriza por el hecho de que entre la agrupación de antenas de emisión y la agrupación de antenas de recepción se utilizan más de dos estados de polarización.Se consigue un aumento de la capacidad de transmisión y una reducción de la separación necesaria entre las antenas para poder conseguir las mismas prestaciones de capacidad que los sistemas tradicionales

Sistema para comunicar una señal.

La presente invención se refiere a un sistema para comunicar una señal, entre unos medios de emisión de la señal y unos medios de recepción de la señal, comprendiendo los medios de emisión de la señal una agrupación de antenas de emisión, y comprendiendo los medios de recepción de la señal una agrupación de antenas de recepción. Más concretamente, la invención se refiere a un sistema para comunicar una señal que utiliza más de dos polarizaciones distintas en las agrupaciones de antenas de emisión, recepción, o ambas, de forma que se aproveche la propagación multi-camino para obtener señales parcialmente decorreladas.

Antecedentes de la invención

Los sistemas MIMO son aquellos en los que tanto transmisor como receptor, o ambos, emplean múltiples antenas (figura 1) para mejorar la transferencia de datos respecto de un sistema SISO que emplea solamente una antena en transmisión y otra en recepción. En los sistemas MIMO, el dispositivo receptor combina las señales recibidas mediante diferentes algoritmos para obtener los datos transmitidos.

En la figura 1, la referencia numérica 1 es un subsistema de transmisión de comunicaciones inalámbricas; la referencia numérica 2 es un subsistema de recepción de comunicaciones inalámbricas; la referencia numérica 3 es una agrupación de tres antenas en transmisión; la referencia numérica 4 corresponde a una agrupación de tres antenas en recepción; y la referencia numérica 5 corresponde a múltiples caminos que sigue la señal entre transmisión y recepción.

Los sistemas MIMO se utilizan en entornos donde la propagación multi-camino generada por múltiples agrupaciones ("clusters") proporciona señales distintas en cada una de las antenas de recepción.

Los sistemas MIMO actuales usan habitualmente procedimientos de diversidad espacial ("spatial diversity"), diversidad de polarización ("polarization diversity") o diversidad de diagrama de radiación ("pattern diversity") para mejorar la ganancia de diversidad o capacidad MIMO del sistema. La diversidad espacial está limitada por el tamaño de los terminales, cada día más pequeños. La utilización de la diversidad de polarización se define como el empleo de dos polarizaciones ortogonales en las agrupaciones de antenas de emisión y recepción, por lo que se evalúa típicamente la diversidad de polarización cruzada (XPD), es decir, qué parte de la potencia de un sistema transmisor polarizado verticalmente se recibe por un receptor polarizado horizontalmente, o de forma ortogonal entre dos polarizaciones distintas. Por último la diversidad de diagrama de radiación implica costosos diseños de las antenas. Por tanto las tres diversidades utilizadas actualmente están limitadas por diferentes factores.

Por otra parte se utilizan diversos tipos de antenas en el transmisor haciendo que no se pueda asumir la dominancia de una polarización concreta en el transmisor. Además, en entornos urbanos y asumiendo que el transmisor emplea polarización vertical, ésta no resulta dominante en el receptor. La ausencia del dominio de una polarización concreta en suma con la dispersión multi-camino que ocurre en algunos entornos puede dar lugar a que el canal se comporte de forma diferente para cada estado de polarización.

Dado que para los sistemas MIMO no es necesario que los canales estén totalmente decorrelados para obtener capacidades casi máximas, es decir, que no es necesario que la energía transmitida en una polarización concreta tenga que desacoplarse a una polarización ortogonal (decorrelación casi total), tiene más sentido emplear diversos y arbitrarios estados de polarización de manera que se obtengan distintas señales parcialmente decorreladas con las que se pueda obtener mejora de las capacidades de transmisión. El uso de más de dos estados distintos de polarización tanto en el receptor como en el transmisor o en ambos es parte del procedimiento que se revindica en esta solicitud como una innovación en los sistemas Multiple Input Multiple Output (MIMO). Este sistema, que recibe el nombre de Auténtica Diversidad de Polarización (ADP), puede ser aplicado a cualquier sistema de comunicaciones inalámbricas que utilice una agrupación de antenas.

Descripción de la invención

A partir de lo descrito anteriormente, es un objetivo de la presente invención proporcionar un sistema para comunicar una señal que permite incrementar la capacidad de un sistema de comunicaciones inalámbricas, proporcionando un mayor ancho de banda y una mayor velocidad de transmisión.

Este objetivo se consigue de acuerdo con la reivindicación 1, proporcionando un sistema para comunicar una señal, en el que entre la agrupación de antenas de emisión y la agrupación de antenas de recepción se utilizan más de dos estados de polarización. Estos estados de polarización pueden ser obtenidos de diversas formas entre las que se encuentra la obtención de polarizaciones óptimas por cualquier método de optimización (uso de algoritmos genéticos, algoritmos quasi-Newton ...etc.). Las ventajas que proporciona este sistema de múltiples polarizaciones son un aumento de la capacidad de transmisión y una reducción de la separación necesaria entre las antenas para poder conseguir las mismas prestaciones de capacidad que los sistemas tradicionales.

De acuerdo con una realización de la invención, se utilizan estados de polarización entre 0 y α_max, donde α_max corresponde al ángulo máximo que puede adoptar una antena polarizada linealmente comprendida en la agrupación de antenas de emisión o la agrupación de antenas de recepción. El uso de múltiples polarizaciones entre 0 y α_max supone el aumento de la capacidad en entornos donde existe predominancia de un tipo de polarización determinado, ya sea por las características de la emisión de la señal como por las características de la propagación de la señal, limitando los estados de polarización entre 0 y α_max.

Según otra realización de la invención, los estados de polarización se utilizan de forma secuencial y no se pueden repetir. En este caso, los estados de polarización se pueden obtener a partir de la fórmula:

donde Φ_n es la polarización de la antena n y N es el número de antenas de la agrupación. Esta realización de la invención proporciona un aumento de la capacidad en entornos donde no existe predominancia de un tipo de polarización determinado, ya sea por las características de la emisión de la señal como por las características de la propagación de la señal. Por tanto, se pueden utilizar todos los estados de polarización.

Alternativamente, los estados de polarización se pueden utilizar de forma secuencial y se pueden repetir, en cuyo caso los estados de polarización pueden obtenerse a partir de la fórmula:

donde Φ_n es la polarización de la antena n, N es el número de antenas de la agrupación y M es el número de veces que se repiten los estados de polarización. Esta realización de la invención es adecuada para sistemas electromagnéticamente complejos, donde cabe la posibilidad de reutilizar las distintas polarizaciones M veces. El método para determinar el número de veces que se reutiliza una polarización (M) puede ser cualquier método de optimización, tal como los algoritmos genéticos o los métodos quasi-Newton. Esta realización de la invención proporciona un aumento de la capacidad del sistema en entornos tales como los descritos anteriormente.

También alternativamente, los estados de polarización pueden obtenerse de forma arbitraria, pudiendo repetirse, lo que proporciona una mejora en la capacidad en entornos donde no se tiene conocimiento a priori de las características de propagación de la polarización, ni si hay o no predominancia de una determinada polarización.

De acuerdo con una realización de la invención, al menos una antena de entre la agrupación de antenas de emisión y la agrupación de antenas de recepción es una antena con diagrama de radiación simétrico. En dicho caso, la...

1. Sistema para trasmitir una señal, entre unos medios de emisión de la señal y unos medios de recepción de la señal, comprendiendo los medios de emisión de la señal una agrupación de antenas de emisión, y comprendiendo los medios de recepción de la señal una agrupación de antenas de recepción, caracterizado por el hecho de que de entre la agrupación de antenas de emisión y la agrupación de antenas de recepción se utilicen más de dos estados de polarización.

2. Sistema según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que se utilizan estados de polarización entre 0 y α_max, donde α_max corresponde al ángulo máximo que puede adoptar una antena polarizada linealmente comprendida entre la agrupación de antenas de emisión y la agrupación de antenas de recepción.

3. Sistema según la reivindicación 2, caracterizado por el hecho de que los estados de polarización se utilizan de forma secuencial y no se pueden repetir.

4. Sistema según la reivindicación 3, caracterizado por el hecho de que los estados de polarización se obtienen a partir de la fórmula:

donde Φ_n es la polarización de la antena n y N es el número de antenas de la agrupación.

5. Sistema según la reivindicación 2, caracterizado por el hecho de que los estados de polarización se utilizan de forma secuencial y se pueden repetir.

6. Sistema según la reivindicación 5, caracterizado por el hecho de que los estados de polarización se obtienen a partir de la fórmula:

donde Φ_n es la polarización de la antena n, N es el número de antenas de la agrupación y M es el número de veces que se repiten los estados de polarización.

7. Sistema según la reivindicación 2, caracterizado por el hecho de que los estados de polarización se obtienen de forma arbitraria, pudiendo repetirse.

8. Sistema según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado por el hecho de que al menos una antena de entre la agrupación de antenas de emisión y la agrupación de antenas de recepción es una antena con diagrama de radiación simétrico.

9. Sistema de comunicaciones inalámbricas que comprende medios de emisión de una señal, medios de recepción de dicha señal, y un sistema para transmitir una señal entre los medios de emisión de la señal y los medios de recepción de la señal, de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8.

10. Sistema según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado por el hecho de que la obtención de las polarizaciones óptimas se realiza a partir de un método seleccionado de entre los siguientes métodos de optimización: uso de Algoritmos Genéticos o métodos Quasi-Newton.

11. Sistema según cualquiera de las reivindicaciones 6 a 8, caracterizado por el hecho de que la obtención del número óptimo (M) de polarizaciones se realiza a partir de un método seleccionado de entre los siguientes métodos de optimización: uso de Algoritmos Genéticos o métodos Quasi-Newton.