Método y sistema fotónico de control celular para transmisores/receptores de banda ultra-ancha (UWB).

Una organización celular y método de control de dispositivos trasmisores/receptores en banda ultra ancha (UWB) que tiene como objetivo la mejora de la ocupación espacial (número de transmisores/receptores operando por unidad de superficie) y de la eficiencia espectral (número de transmisores/receptores operando en un cierto margen de frecuencias) en un área determinada. El método de control se basa en la configuración de los parámetros óptimos -potencia de transmisión, ancho de banda entre otros- para cada transmisor/receptor UWB presente en cada celda. Esta configuración es calculada a partir de la monitorización de los parámetros espectral es de los transmisores/receptores UWB operando en el área bajo control mediante una serie de sensores UWB. En su implementación preferida, pero no única, puede realizarse la interconexión de estos sensores mediante tecnología fotónica

Método y sistema fotónico de control celular para transmisores/receptores de banda ultra-ancha (UWB).

Objeto de la invención

La presente invención se refiere a una organización y método de control de sistemas transmisores/receptores utilizando transmisión de banda ultra ancha (sistemas conocidos en la literatura anglosajona como Ultra Wide-Band -Banda Ultra-Ancha- o por su acrónimo generalizado "UWB"), operando en un área geográfica determinada, mediante su agrupación celular y gestión coordinada. El método de control está basado en la monitorización de los parámetros espectrales de los dispositivos en operación en un área bajo control. Esta monitorización permite así mismo la evaluación del nivel de radiación electromagnética generado por el conjunto de celdas UWB gestionadas a fin de garantizar que no se superan los límites establecidos en la normativa al efecto.

Antecedentes de la invención

La presente invención comprende tres aspectos fundamentales: En primer lugar, la organización de los transmisiones/receptores UWB en un conjunto de celdas (celdas UWB), como sistema de transmisión complementario o substitutivo de otros sistemas celulares como GSM (según la nomenclatura anglosajona Global System for Mobile communications), UMTS (según la nomenclatura anglosajona Universal Mobile Telephone System) ó equivalentes. En segundo lugar, un método de control conjunto para los dispositivos UWB que permite la itinerancia entre dichas celdas UWB. En tercer lugar, la monitorización espectral de las señales UWB presentes en el entorno radioeléctrico mediante los pasos) de identificación de transmisores y de análisis espectral de la señal generada por esos trans- misores.

No se conoce ningún sistema o técnica que describa un una organización celular de transmisores/receptores UWB a fin de optimizar su funcionamiento en conjunto. Sí se conocen, sin embargo, varios dispositivos y métodos que utilizan señales UWB en distintas aplicaciones, pero estos sistemas y las técnicas asociadas resultan deficientes en cuanto a la eficiencia de la comunicación y son mejorables mediante el objeto de esta invención.

La solicitud de patente pub. no. US2007093237 describe un mecanismo de localización de dispositivos celulares, que puede utilizar la tecnología UWB entre otras, a fin de transmitir información. Esta patente describe así una aplicación de localización que puede ser aplicada en la tecnología UWB pero que no utiliza ningún control ni organización celular, lo cual implica una ineficiencia en la comunicación.

La solicitud de patente pub. no. EP1747616 describe un dispositivo celular en tecnología GSM o UMTS en la que el funcionamiento principal reside en esta red de manera que cuando el nivel de señal GSM ó UMTS es bajo -el sistema se encuentra en una zona sin cobertura- se produce la conmutación de la comunicación a la tecnología UWB. De este modo la conectividad UWB se utiliza como un mecanismo de salvaguarda, teniendo en cuenta la posible interferencia de la señal 2G/3G, pero sin incluir funcionalidades celulares, lo cual conlleva así mismo la misma limitación en cuanto a eficiencia que la solicitud descrita en el apartado anterior.

La solicitud de patente pub. no. WO2005050413 describe la transmisión de señales de audio/vídeo o imagen fija desde un dispositivo (terminal) UWB hacia otro dispositivo de visualización, como puede ser un televisor, proyector, etc. Esta funcionalidad no soporta el funcionamiento celular ya que solo se describe un escenario de comunicación punto a punto, lo cual también presenta las mismas limitaciones en la eficiencia de la comunicación.

Por otra parte, la solicitud de patente pub. no. WO03084259 describe un sistema de comunicación UWB destinado a monitorizar la localización de personas, en particular niños, mediante un dispositivo de muñeca. Al igual que en el caso anterior, esta patente describe una simple aplicación de la combinación de la tecnología UWB junto con la tecnología satélite GPS (Global Positioning System) y que no recoge su configuración celular y así mismo las mismas limitaciones en la eficiencia de la comunicación.

Por otra parte, la solicitud de patente pub. no. GB2399475 describe un mecanismo que facilita el uso concurrente de tecnologías celulares convencionales 2G/3G minimizando las interferencias entre ambas. Esta aplicación, así mismo, no recoge la posibilidad de configuración celular, por lo que presenta las mismas limitaciones en la eficiencia de la comunicación que las patentes descritas en los párrafos anteriores.

Se ha considerado que sería conveniente establecer un método y dispositivo que soluciona, al menos en parte, algunos de los problemas o inconvenientes que presentan los sistemas conocidos.

Descripción de la invención

La presente invención consiste en un método y sistema capaz mejorar la eficiencia espacial (definida como el número de transmisores/receptores UWB en operación simultánea por unidad de superficie) y espectral (definida como el número de transmisores/receptores UWB en operación simultánea en un mismo rango de frecuencias) en un área determinada. Este método es denominado "control celular de dispositivos UWB".

La señal transmitida por los dispositivos UWB presenta características diferenciales respecto a otros sistemas de comunicaciones inalámbricas: El ancho de banda de la señal UWB es igual o mayor a 500 MHz, o su ancho de banda fraccional es mayor del 25% según la descripción recogida en la "FCC First Report and Order" de 14 de Febrero del 2002.

La optimización espacial y espectral se consigue mediante el ajuste de distintos parámetros de cada transmisor/receptor UWB dentro del área controlada. Estos parámetros pueden ser la potencia radiada, el margen de frecuencias de operación, el canal o canales asignados (alternativamente, puede asignarse la frecuencia central de operación) entre otros.

El método de control propuesto está basado, sin pérdida de generalidad, en monitorizar el espectro radio eléctrico de los trasmisores UWB en operación en el área bajo control, el cálculo de los parámetros óptimos para cada uno de ellos y su posterior configuración. La configuración puede realizarse, sin pérdida de generalidad, mediante una comunicación inalámbrica utilizando cualquier protocolo que se considere conveniente.

De una manera particular, la monitorización espectral puede ser realizada mediante la utilización de convertidores analógico digital basados en tecnología fotónica. Estos convertidores presentan la ventaja de poder capturar todo el espectro de la señal UWB de una manera simultánea, es decir, evitando etapas de filtrado, barrido y conversión a frecuencia intermedia.

En resumen, el método descrito comprende una organización celular de un conjunto de sistemas transmisores/receptores UWB área determinada y el control de sus parámetros de operación. El control se basa en la monitorización del espectro radiado por cada transmisor UWB, lo cual permite la evaluación del nivel conjunto de radiación electromagnética generado por la agrupación de celdas UWB a fin de garantizar que no se superan los límites establecidos en la normativa. Esto presenta notables ventajas de eficiencia en la comunicación.

La presente invención tiene su aplicación dentro dé la provisión eficiente de servicios de comunicación inalámbricos mediante tecnología UWB.

Breve descripción de los dibujos

Estas y otras características y ventajas de la invención, se pondrán más claramente de manifiesto a partir de la descripción detallada que sigue de una forma preferida de realización, dada únicamente a título de ejemplo ilustrativo y no limitativo, con referencia a los dibujos que se acompañan, en los que:

La Figura 1 muestra el ámbito de aplicación del método y sistema de control celular UWB. En esta figura se muestran distintos transmisores/receptores UWB operando dentro del área de cobertura de un nodo de control.

La Figura 2 muestra un ejemplo de implementación del control celular en el que un nodo transmisor central (4) envía información de control a los transmisores/receptores UWB operando dentro de su área de cobertura. Esta información puede incluir la asignación de canal y/o potencia transmitida, entre otros parámetros.

La Figura 3 muestra un ejemplo de implementación del nodo central de control. Este nodo realiza la monitorización espectral de la señal UWB mediante el análisis del espectro radioeléctrico...

1. Sistema fotónico de control celular para transmisores/receptores de banda ultra-ancha, UWB, caracterizado porque comprende:

2. Sistema fotónico de control celular para transmisores/receptores de banda ultra-ancha, UWB, según la reivindicación 1, caracterizado porque adicionalmente comprende:

3. Sistema fotónico de control celular para transmisores/receptores de banda ultra-ancha, UWB, según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque la serie de sensores comprende un modulador electro-óptico (12) y una antena (13).

4. Sistema fotónico de control celular para transmisores/receptores de banda ultra-ancha, UWB, según la reivindicación 1, caracterizado porque los parámetros operativos están comprendidos por el conjunto formado por potencia de transmisión, canal de operación, ancho de banda y tipo de modulación.

5. Sistema fotónico de control celular para transmisores/receptores de banda ultra-ancha, UWB, según la reivindicación 2, caracterizado porque la fuente óptica es tipo laser supercontinuum (8).

6. Método fotónico de control celular para transmisores/receptores de banda ultra-ancha, UWB, de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque comprende:

7. Método fotónico de control celular para transmisores/receptores de banda ultra-ancha, UWB, según la reivindicación 6, caracterizado porque adicionalmente comprende una asignación de los parámetros operativos en cada área que atraviesa cuando el transmisor/receptor de banda ultra-ancha, UWB, cambia de una zona de cobertura de celdas (3A) a otra.