Unidad de refuerzo celular de corto alcance.

Un repetidor (200) que media en el tráfico entre un transceptor de red y un transceptor de usuario en un sistema de comunicación inalámbrico, comprendiendo el repetidor

(200):

una unidad de red (502) que mantiene un enlace de red con el transceptor de red;

una unidad de usuario (504) que mantiene un enlace de usuario con el transceptor de usuario;

una trayectoria de comunicación bidireccional entre la unidad de red (502) y la unidad de usuario (504); que facilita la comunicación de señales entre el transceptor de red y el transceptor de usuario en saltos de repetidor autónomos entre el transceptor de red y la unidad de usuario (502), entre el transceptor de usuario y la unidad de usuario (504), y entre la unidad de red (502) y la unidad de usuario (504);

un controlador de ganancia (212) en la unidad de usuario (504) que compensa las pérdidas de propagación de las señales en la trayectoria de comunicación bidireccional entre la unidad de red (502) y la unidad de usuario (504) solamente; y

un cancelador de eco en cada una de las unidades de red (502) y de usuario (504), que inserta un retardo en la trayectoria de la señal, siendo seleccionando la trayectoria de entre un grupo que consiste en un retardo deliberado en la unidad de red (502), un retardo deliberado en la unidad de usuario (504), y un retardo deliberado tanto en la unidad de red (502) como en la unidad de usuario (504).

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/US2004/029123.

Solicitante: NEXTIVITY, INC.

Nacionalidad solicitante: Estados Unidos de América.

Dirección: 12230 World Trade Drive, Suite 250 San Diego, CA 92128 ESTADOS UNIDOS DE AMERICA.

Inventor/es: MOHEBBI, BEHZAD.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION H — ELECTRICIDAD > TECNICA DE LAS COMUNICACIONES ELECTRICAS > TRANSMISION > Sistemas de radiotransmisión, es decir, utilizando... > H04B7/216 (Acceso múltiple por división en código o por ensanche de espectro)
  • SECCION H — ELECTRICIDAD > TECNICA DE LAS COMUNICACIONES ELECTRICAS > TRANSMISION DE INFORMACION DIGITAL, p. ej. COMUNICACION... > Redes de datos de conmutación (interconexión o... > H04L12/28 (caracterizados por la configuración de los enlaces, p. ej. redes locales (LAN), redes extendidas (WAN) (redes de comunicación inalámbricas H04W))
  • SECCION H — ELECTRICIDAD > TECNICA DE LAS COMUNICACIONES ELECTRICAS > TRANSMISION > Detalles de los sistemas de transmision, no cubiertos... > H04B1/38 (Transceptores, es decir, dispositivos en los cuales el emisor y el receptor forman una unidad estructural y en la cual al menos una parte es utilizada para funciones de emisión y de recepción)
  • SECCION H — ELECTRICIDAD > TECNICA DE LAS COMUNICACIONES ELECTRICAS > COMUNICACIONES MULTIPLEX (peculiar de la transmisión... > Sistemas múltiplex de división de tiempos (H04J... > H04J3/06 (Disposiciones de sincronización)
  • SECCION H — ELECTRICIDAD > TECNICA DE LAS COMUNICACIONES ELECTRICAS > TRANSMISION > Sistemas de radiotransmisión, es decir, utilizando... > H04B7/15 (Sistemas repetidores activos)

PDF original: ES-2540250_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Unidad de refuerzo celular de corto alcance Antecedentes

Las redes celulares existentes, tal como el sistema global de comunicaciones móviles (GSM) e IS95, están previstas para proporcionar una cobertura transmisible y continua, de modo que soporten la elevada movilidad de terminales esperada en dichos sistemas. Sin embargo, a pesar de un cuidadoso diseño de la red, la cobertura en interiores (dentro de edificios), o la cobertura en lugares con elevada atenuación por sombra (por ejemplo túneles) de dichas redes frecuentemente "dispersa", con "agujeros de cobertura" en el mejor de los casos y nula cobertura en el peor. La razón para la desequilibrada cobertura interior es que las estaciones base celulares se sitúan normalmente fuera de los edificios, más altas que las alturas medias de los edificios, para proporcionar una gran área de cobertura. Aunque la señal pueda ser adecuada a "nivel de calle", quedará fuertemente atenuada por el material del edificio, reduciendo la potencia de la señal en el interior del edificio, dando como resultado la pobre cobertura. La pérdida de potencia de la señal (atenuación) depende del material del edificio y puede ser decenas de decibelios para cada traspaso de pared. El problema se agrava en los sistemas de la 3a generación tales como el Acceso Múltiple por División de Código de Banda Ancha (WCDMA) y cdma2, dado que estos sistemas tienen la capacidad de una transmisión de datos elevada, lo que da como resultado una energía por bit de información (Eb) más baja, y un balance del enlace y huella de la célula muy reducidos. Actualmente, las soluciones comunes para proporcionar cobertura interior son:

I) Más estaciones base exteriores en la misma área geográfica, soportando tamaños de células más pequeños.

II) Microcélulas.

III) Picocélulas (células de interior de edificios).

IV) Repetidores convencionales.

Claramente todas las soluciones anteriores (excepto la solución de repetidor) son muy caras e implican una inversión amplia en la infraestructura de la red celular y son mucho más complejas de planificar y de operación. Hay otras soluciones tales como repetidores que se pueden usar para reforzar la señal en un área geográfica dada.

La solución de repetidor, aunque más barata que una estación base, tiene varios inconvenientes. Estos repetidores exteriores son aún demasiado caros para un usuario privado, e implican una planificación cuidadosa. La mayor parte usan grandes antenas direccionales, o frecuencias de ida y retomo adicionales para reducir las especificaciones de ganancia de antena, lo que da como resultado una eficiencia espectral inferior y son de capacidad limitada. Los repetidores frecuentemente producen un incremento de interferencias en la red, dado que son dispositivos exteriores, similares a las estaciones base, y por ello no son populares como una solución viable para proporcionar una cobertura interior de alto rendimiento. Los repetidores interiores son aún más baratos que la versión exterior, pero típicamente implican la instalación de antenas altamente direccionales sobre el techo, y un aislamiento de la antena asegurado, creando un costoso requisito para una instalación y operación cualificadas. Por lo tanto, el sistema continúa siendo generalmente demasiado complicado para un usuario no cualificado y no es suficientemente barato para su uso en un área de cobertura muy localizada.

El documento WO 3/32524 A1 desvela un retransmisor de propagación, añadido a un recinto, que recibe una señal inalámbrica. La señal se envía desde una estación base a través de una frecuencia del enlace descendente. El retransmisor de propagación convierte la señal del enlace descendente y la transmite de modo inalámbrico, usando una frecuencia diferente, a los puertos de interfaz de la estación móvil situados dentro del recinto. Los puertos de interfaz de la estación móvil convierten la señal de vuelta a una frecuencia del enlace descendente y la envían, a través de un enlace inalámbrico, a las estaciones móviles en el interior del recinto. La comunicación desde las estaciones móviles a la estación base tiene lugar de la misma manera.

El documento de Shoemake M.B.: "Wi-Fi (IEEE 82.11b) and Bluetooth: Coexistence Issues and Solutions for the 2.4 GHz ISM Band", libro blanco de Texas Instruments, febrero de 21, páginas 1-17, XP2242399 (D2) se refiere al sistema Bluetooth como sistema operativo en la banda ISM.

El documento US 23/14781 A1 se refiere a un sistema convertidor de frecuencia de radio residencial modular compuesto de dos repetidores modulares que comunican simultáneamente entre sí con bajas frecuencias de radio convertidas.

El documento US 22/45461 A1 se refiere a un sistema que opera para controlar adaptativamente el área de cobertura de un repetidor en una frecuencia. Primero las señales de RF recibidas desde un transceptor son detectadas usando un detector de banda ancha, convertidor de reducción a banda estrecha y detector, y estas señales detectadas son supervisadas por un microcontrolador. El microcontrolador funciona, bajo el control del software adecuado que implementa un Algoritmo de Control Adaptativo, para ajustar el ERP de las segundas señales de RF transmitidas al transceptor para de ese modo controlar el área de cobertura del repetidor, y mantener un nivel de potencia sustancialmente constante de las segundas señales de RF recibidas por el transceptor.

De ese modo, y de acuerdo con un aspecto, hay un problema para proporcionar un repetidor que medie en el tráfico entre un transceptor de red y un transceptor de usuario en un sistema de comunicaciones inalámbrico que sea fácil de usar y económico.

Este problema se resuelve por un repetidor que tenga las características desveladas en la reivindicación 1. Las realizaciones preferidas se definen en las reivindicaciones dependientes.

Sumario

De acuerdo con una realización de un dispositivo de comunicación, un repetidor media en el tráfico entre un transceptor de red y un transceptor de usuario en los sistemas de comunicaciones inalámbrico. El repetidor comprende una unidad de red que mantiene un enlace de red con el transceptor de red, una unidad de usuario que mantiene un enlace de usuario con el transceptor de usuario, una trayectoria de comunicación bidireccional entre la unidad de red y la unidad de usuario; que facilita la comunicación de señales entre el transceptor de red y el transceptor de usuario en saltos de repetidor autónomos entre el transceptor de red y la unidad de red, entre el transceptor de usuario y la unidad de usuario y entre la unidad de red y la unidad de usuario, y un controlador de ganancia que compensa las pérdidas de propagación entre la unidad de red y la unidad de usuario por separado.

Breve descripción de los dibujos

Realizaciones de la invención que se refieren tanto a estructuras como métodos de operación, se pueden entender mejor por referencia a la descripción a continuación y a los dibujos adjuntos en los que:

La FIGURA 1 es un diagrama de bloques esquemático que ¡lustra una realización de una red celular con dos estaciones base;

la FIGURA 2 es un diagrama de bloques esquemático que representa una realización de una parte del enlace directo de un repetidor;

la FIGURA 3 es un diagrama de bloques esquemático que muestra una realización de una parte del enlace inverso de un repetidor;

la FIGURA 4 es un diagrama de bloques esquemático que ilustra una realización de un sistema que incluye una unidad de Red y una unidad de Usuario;

la FIGURA 5 es un diagrama de bloques esquemático que ilustra una realización de un sistema que incluye una unidad de Red que implementa diversidad de antenas;

la FIGURA 6 es un diagrama de bloques... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Un repetidor (2) que media en el tráfico entre un transceptor de red y un transceptor de usuario en un sistema de comunicación inalámbrico, comprendiendo el repetidor (2):

una unidad de red (52) que mantiene un enlace de red con el transceptor de red;

una unidad de usuario (54) que mantiene un enlace de usuario con el transceptor de usuario;

una trayectoria de comunicación bidireccional entre la unidad de red (52) y la unidad de usuario (54); que

facilita la comunicación de señales entre el transceptor de red y el transceptor de usuario en saltos de repetidor

autónomos entre el transceptor de red y la unidad de usuario (52), entre el transceptor de usuario y la unidad de

usuario (54), y entre la unidad de red (52) y la unidad de usuario (54);

un controlador de ganancia (212) en la unidad de usuario (54) que compensa las pérdidas de propagación de las señales en la trayectoria de comunicación bidireccional entre la unidad de red (52) y la unidad de usuario (54) solamente; y

un cancelador de eco en cada una de las unidades de red (52) y de usuario (54), que inserta un retardo en la trayectoria de la señal, siendo seleccionando la trayectoria de entre un grupo que consiste en un retardo deliberado en la unidad de red (52), un retardo deliberado en la unidad de usuario (54), y un retardo deliberado tanto en la unidad de red (52) como en la unidad de usuario (54).

2. El repetidor (2) de acuerdo con la reivindicación 1 en el que:

la unidad de red (52) se configura para colocarse exteriormente a la estructura;

la unidad de usuario (54) se configura para colocarse interiormente a la estructura; y

el controlador de ganancia (212) compensa solamente las pérdidas de propagación interior-exterior.

3. El repetidor (2) de acuerdo con la reivindicación 1 en el que:

el salto de repetidor autónomo entre la unidad de red (52) y la unidad de usuario (54) en la trayectoria de comunicación comunica sobre una señal portadora que es independiente de las señales comunicadas entre el repetidor (2) y los transceptores de red y de usuario.

4. El repetidor (2) de acuerdo con la reivindicación 1 en el que:

el salto de repetidor autónomo entre la unidad de red (52) y la unidad de usuario (54) en la trayectoria de comunicación comunica a una frecuencia portadora que es independiente de las señales comunicadas entre el repetidor (2) y los transceptores de red y de usuario.

5. El repetidor (2) de acuerdo con la reivindicación 1 en el que:

el salto de repetidor autónomo entre la unidad de red (52) y la unidad de usuario (54) en la trayectoria de comunicación comunica con una forma de onda de señal que es independiente de la forma de onda de la señal comunicada entre el repetidor (2) y los transceptores de red y de usuario.

6. El repetidor (2) de acuerdo con la reivindicación 1 que comprende adicionalmente:

enlaces de datos y/o control inalámbricos dedicados en la trayectoria de comunicación entre la unidad de red (52) y la unidad de usuario (54) operando en bandas de frecuencia sin licencia.

7. El repetidor (2) de acuerdo con la reivindicación 1 que comprende adicionalmente:

enlaces de datos y/o control propietarios inalámbricos dedicados en la trayectoria de comunicación entre la unidad de red (52) y la unidad de usuario (54) operando en bandas de frecuencia sin licencia.

8. El repetidor (2) de acuerdo con la reivindicación 1 que comprende adicionalmente:

enlaces de datos y/o control inalámbricos dedicados en la trayectoria de comunicación entre la unidad de red (52) y la unidad de usuario (54) en base a normas inalámbricas.

9. El repetidor (2) de acuerdo con la reivindicación 1 que comprende adicionalmente:

enlaces de datos y/o control cableados dedicados en la trayectoria de comunicación entre la unidad de red (52) y la unidad de usuario (54) seleccionados de entre los enlaces en un grupo que consiste en cables eléctricos, líneas telefónicas y cables coaxiales.

1. El repetidor (2) de acuerdo con la reivindicación 1 que comprende adicionalmente:

enlaces de datos y/o control cableados dedicados en la trayectoria de comunicación entre la unidad de red (52) y la unidad de usuario (54) en base a una línea de cable estándar.

11. El repetidor (2) de acuerdo con la reivindicación 1 que comprende adicionalmente:

un enlace de control en la banda o fuera de banda en la trayectoria de comunicación entre la unidad de red (52) y la unidad de usuario (54).

12. El repetidor (2) de acuerdo con la reivindicación 1 que comprende adicionalmente:

un enlace de control en la trayectoria de comunicación entre la unidad de red (52) y la unidad de usuario (54) seleccionado de entre un grupo que consiste en Bluetooth, cualquiera de las normas basadas en (82).11 y otras normas inalámbricas.

13. El repetidor (2) de acuerdo con la reivindicación 1 que comprende adicionalmente:

un enlace de control propietario inalámbrico o cableado en la trayectoria de comunicación entre la unidad de red (52) y la unidad de usuario (54) en base a tonos de frecuencia.

14. El repetidor (2) de acuerdo con la reivindicación 1 en el que la unidad de red (52) y/o la unidad de usuario (54) comprenden adicionalmente:

un par de antenas (56, 58; 51, 512); y un conmutador conectado al par de antenas (56, 58; 51, 512) que realiza operaciones de conmutación para las operaciones de transmisión/recepción que permiten diversidad de antena conmutada en todos o algunos saltos de repetición y enlaces de comunicación.

15. El repetidor (2) de acuerdo con la reivindicación 1 que comprende adicionalmente: osciladores locales en la unidad de red (52) y la unidad de usuario (54); y

un enlace de control y/o datos en la trayectoria de comunicación desde la unidad de red (52) a la unidad de usuario (54) que transporta una señal de sincronización para sincronizar mutuamente los osciladores locales.

16. El repetidor (2) de acuerdo con la reivindicación 1 que comprende adicionalmente:

osciladores locales en la unidad de red (52) y la unidad de usuario (54) que se sincronizan usando oscilaciones de la señal de la red de distribución eléctrica para sincronizar mutuamente los osciladores locales.

17. El repetidor (2) de acuerdo con la reivindicación 1 en el que:

la unidad de red (52) y la unidad de usuario (54) tienen asignados números de identificación únicos.

18. El repetidor (2) de acuerdo con la reivindicación 1 que comprende adicionalmente:

una unidad de identificación y frecuencia de referencia (624) que genera una señal de Modulación por Desplazamiento de Fase Binaria (BPSK) modulada por el número de identificación,

modula la señal en una parte adecuada de la banda de operación del espectro sin licencia, y conecta la señal a una trayectoria transmisora de un enlace directo (514) de la unidad de red (52).

19. El repetidor (2) de acuerdo con la reivindicación 1 que comprende adicionalmente:

una unidad de identificación y localización que modula la información de identificación y localización en una forma de onda de comunicación del enlace inverso mediante una modulación de baja tasa de bits codificada, siendo la modulación, modulación de amplitud o Modulación por Desplazamiento de Fase en Cuadratura Diferencial (DQPSK).

2. El repetidor (2) de acuerdo con la reivindicación 1 que comprende adicionalmente:

un generador/transmisor de señal de calibración (622) que genera una señal de espectro distribuido para la generación de la respuesta del canal a un impulso complejo.

21. El repetidor (2) de acuerdo con la reivindicación 1 que comprende adicionalmente:

un generador/transmisor de señal de calibración (622) que genera una señal de espectro distribuido para una generación de la respuesta del canal a un impulso complejo usando una técnica de generación de código seleccionada entre una o más técnicas de entre un grupo que consiste en:

generación de onda de espectro distribuido mediante códigos pseudo aleatorios, número dorado, u otros conocidos a priori para todas las unidades;

generación de fases de código de un código conocido para identificar de modo único todas las unidades de usuario y todas las unidades de red;

asignación de códigos o fases de código mediante estrategias de asignación dinámica;

el uso de más de un código para generación de la respuesta del canal a un impulso complejo;

el uso de más de una fase de código para la generación de la respuesta del canal a un impulso complejo;

modulación de la señal de espectro distribuido mediante el identificador de la unidad; y

generación de la frecuencia de onda del espectro distribuido en la banda celular de operación o en una banda

sin licencia.

22. El repetidor (2) de acuerdo con la reivindicación 1 que comprende adicionalmente:

al menos un amplificador que refuerza una señal deseada que entra en el repetidor (2) en parte o todo un espectro de señal asignado.

23. El repetidor (2) de acuerdo con la reivindicación 1 que comprende adicionalmente:

la trayectoria de comunicación entre la unidad de red (52) y la unidad de usuario (54) tiene una banda de operación que se determina usando una técnica seleccionada de entre una o más de un grupo que consiste en la preselección de la banda de operación, selección manual de la banda de operación, y selección automática de la banda de operación en base a las señales detectadas.

24. El repetidor (2) de acuerdo con la reivindicación 1 que comprende adicionalmente:

al menos un amplificador que refuerza una señal deseada que entra en el repetidor (2) por el que la señal procede de sistemas inalámbricos seleccionados de entre uno o más de un grupo que consiste en el Sistema Global para Comunicaciones Móviles (GSM) y todos sus sistemas derivados, cdma2 (Acceso Múltiple por División de Código), Acceso Múltiple por División de Código de Banda Ancha (WCDMA), y cualquier otra norma, y los sistemas que operan en bandas celulares o inalámbricas, así como el Sistema de Posicionamiento Global (GPS).

25. El repetidor (2) de acuerdo con la reivindicación 1 que comprende adicionalmente:

antenas direccionales capaces de aislamiento mutuo de la unidad de red (52) y la unidad de usuario (54) en operación en la banda de frecuencias de la señal reforzada.

26. El repetidor (2) de acuerdo con la reivindicación 1, 3 o 5 que comprende adicionalmente:

el cancelador de eco en cada unidad de red (52) y de usuario (54), que aísla mutuamente a la unidad de red (52) y la unidad de usuario (54) y opera en una banda de frecuencias de una señal reforzada.

27. El repetidor (2) de acuerdo con la reivindicación 1 en el que:

una trayectoria en el enlace inverso en la trayectoria de comunicación entre la unidad de red (52) y la unidad de usuario (54), y en el enlace inverso entre la unidad de red y el transceptor de red se regulan en base a la presencia de señal para reducir la interferencia y el consumo de potencia.

28. El repetidor (2) de acuerdo con la reivindicación 1 en el que:

la unidad de red (52) se configura para operar con una pluralidad de unidades de usuario (54).

29. El repetidor (2) de acuerdo con la reivindicación 1 en el que:

la unidad de red (52) y la unidad de usuario (54) se añaden y configuran mecánicamente espalda con espalda en un alojamiento único.

3. El repetidor (2) de acuerdo con la reivindicación 1 en el que:

el repetidor (2) opera en una banda de frecuencias sin licencia y es capaz de seleccionar una banda de operación a una frecuencia que no interfiera con otros dispositivos que operen en la banda de frecuencias sin licencia.