SISTEMA Y MÉTODO PARA DETECTAR Y CONTROLAR LA DIFERENCIA DE FASE INTRODUCIDA POR RAMAS DE TRANSMISIÓN DE UN SISTEMA DE TRANSMISIÓN EN UNA RED DE COMUNICACIÓN MÓVIL.

Se describen un sistema y un método para detectar y controlar la diferencia de fase introducida en señales de radio por ramas de transmisión (330,

360) de un sistema de transmisión en una red de comunicación móvil. Periódicamente se genera una señal de calibración (320) en una entrada de las ramas de transmisión (330, 360) durante un modo de calibración de fase. Se detecta la diferencia de fase introducida por las dos ramas de transmisión detectando la diferencia de fase entre la señal de calibración, que ha pasado al menos parcialmente a través de la primera rama de transmisión y la señal de calibración, que ha pasado al menos parcialmente a través de la segunda rama de transmisión. Se controla la diferencia de fase entre las señales de radio basándose en la diferencia de fase detectada.

Sistema y método para detectar y controlar la diferencia de fase introducida por ramas de transmisión de un sistema de transmisión en una red de comunicación móvil.

Antecedentes de la invención Campo técnico

La presente invención se refiere a un sistema de transmisión para su uso en una red de comunicación móvil y más específicamente a la detección y el control de la diferencia de fase introducida por ramas de transmisión de un sistema de transmisión de este tipo.

Descripción de la técnica relacionada

HSDPA (acceso de paquetes de alta velocidad en enlace descendente) es un servicio de datos basado en paquetes en los sistemas W-CDMA (acceso múltiple por división de código de banda ancha) de 3ª generación (3G) , que proporciona transmisión de datos a alta velocidad (con diferentes tasas de descarga por ejemplo 7, 2/10, 8/16, 2/21, 6/28, 8 Mbps sobre un ancho de banda de 5 MHz) para soportar servicios multimedia.

Con el fin de alcanzar las tasas de transmisión pico más altas (28, 8 Mbps con Release de 3GPP) , se usa la característica MIMO (múltiples entradas y múltiples salidas) en HSDPA, en la que se implementan múltiples antenas tanto en la estación base (nodo B) como en terminales móviles (UE: equipo de usuario) .

La característica MIMO básica tal como se ha normalizado en Release 7 de 3GPP se basa en dos antenas de transmisor (en el nodo B) y dos antenas de recepción (en el UE) que usan una portadora común. En el transmisor, los datos transmitidos se dividen en 2 flujos de datos y se transmiten a través de las dos antenas usando el mismo recurso de radio (es decir, el mismo intervalo de tiempo de transmisión y códigos HSDPA) . Una estructura de transmisor de enlace descendente genérico para soportar operación MIMO según el punto 8.1 de 3GPP TR 25.876 V7.0.0 (200703) se muestra en la figura 1. Los bloques de transporte primario y secundario 100, 110 se procesan cada uno 120 (intercalado y codificación de canal) , a continuación se ensanchan 130, y posteriormente se ponderan mediante pesos de precodificación w1, w2, w3, w4. Finalmente, se realiza una operación de adición 140 que da como resultado un canal MIMO n.º 1 y un canal MIMO n.º 2. Los canales MIMO n.º 1 y n.º 2 se añaden 150 a P-CPICH y S-CPICH, respectivamente antes de proporcionarse a través de ramas de transmisión no mostradas a una primera antena física 160 y una segunda antena física 170.

Los dos flujos de datos se recuperan por el UE a partir de las señales recibidas a través de sus dos antenas (diversidad Rx) . Por tanto, para que la característica MIMO funcione, es necesario que tanto la red como los terminales tengan capacidad MIMO. Para desplegar MIMO y transmitir dos flujos de datos paralelos, se requieren dos amplificadores de potencia por cada sector (uno para cada una de las dos antenas) . Para no usar una portadora completa sólo para MIMO (5 MHz) , es más eficaz y práctico usar la misma portadora para dispositivos MIMO que la que se usa para dispositivos no MIMO, tales como terminales HSDPA legados.

La tecnología MIMO es una etapa importante en el desarrollo de HSDPA, porque proporciona tasas de transmisión de datos más altas en enlace descendente mientras que mejora adicionalmente la eficacia del espectro.

Cuando se introduce MIMO en un sistema, es indispensable tener 2 ramas de transmisión (cadenas RF) , incluyendo 2 amplificadores de potencia estando conectado cada uno a la antena física. Con el fin de optimizar el uso del recurso de potencia es altamente deseable equilibrar la potencia entre los 2 amplificadores de potencia. Mientras que los canales MIMO están perfectamente equilibrados respecto a la potencia de manera intrínseca, es necesario que cada amplificador de potencia transmita todos los canales restantes con igual potencia. Para este fin, pueden usarse dos técnicas: la primera es el uso de diversidad de transmisión (usando “diversidad de transmisión espacio-temporal” (STTD) para todos los canales no MI-MO excepto para el canal de sincronización para el que se usa “diversidad de transmisión conmutada por tiempo” (TSTD) ) . Otra técnica se denomina agrupamiento funcional virtual de antenas (Virtual Antenna Mapping, VAM) en esta descripción y se trata a continuación en el presente documento.

Otro requisito clave es garantizar que la técnica usada para equilibrar los canales no MIMO con respecto a la potencia permita obtener el mismo rendimiento que el que se conseguiría con la misma energía y un único amplificador de potencia. STTD se definió por 3GPP (Release ’99) con el fin de conseguir esto. Sin embargo en la práctica, se ha encontrado que esta característica afecta al rendimiento de usuarios legados. En particular, los usuarios HSDPA con receptores ecualizadores pueden verse afectados de manera importante. Esto se debe a la transformación de tiempo que se realiza por STTD, que no es adecuada para un proceso de ecualización óptimo. Se ha encontrado que por este motivo algunos dispositivos HSDP desactivan su ecualizador. Pruebas de campo han demostrado que el impacto del uso de STTD en el rendimiento global de datos recibidos por un dispositivo HSDPA de categoría 8 (que tiene un receptor de tipo 2, es decir, un receptor ecualizador de antena única) es particularmente negativo en condiciones de radio buenas y medias.

El agrupamiento funcional de antenas virtual es una alternativa que pretende resolver este problema satisfaciendo los dos requisitos anteriormente mencionados. Por tanto, esta técnica permite equilibrar los amplificadores de potencia con respecto a la potencia al tiempo que no impacta en el rendimiento de usuarios legados. El principio de la técnica VAM se representa en la figura 2. La operación/función VAM 200 se realiza como una función de banda base después de la operación MIMO mostrada en la figura 1. Las señales mostradas en la entrada de las operaciones de adición 150 son las siguientes: Rel’99 se refiere al canal dedicado (DCH) que puede llevar tráfico de datos o voz. HS-PDSCH1 se refiere a HSDPA SI-MO (única entrada múltiples salidas, es decir, HSDPA sin MIMO) . El canal MIMO n.º 1 es el primer canal HSDPA MIMO HS-PDSCH1 y el canal MIMO n.º 2 es el segundo canal HSDPA MIMO HS-PDSCH2. VAM consiste en agrupar funcionalmente señales de entrada sobre las antenas físicas con pesos específicos para cada trayectoria. VAM puede considerarse como una matriz de 4 pesos w5, w6, w7, w8 y dos sumadores 210 aplicados a 2 señales de entrada alimentadas por “antenas virtuales” 160, 170 correspondientes a las antenas físicas representadas en la figura 1, que muestra la operación MIMO. La fuerza del concepto de antena virtual es que el UE se comporta como si las señales presentes en las antenas virtuales fueran las realmente transmitidas, aunque las antenas físicas irradien algo diferente. El UE legado (que no soporta MIMO) sólo verá la antena virtual 160. Aunque su señal se transmitirá en ambas antenas físicas, el receptor UE actuará como si se transmitiera desde una (el agrupamiento funcional entre antenas virtuales y físicas es transparente para el equipo de usuario) . La configuración recibida por el usuario legado es la misma que en un sistema de transmisión de antena única, el equipo de usuario no está configurado para ninguna forma de diversidad de transmisión a nivel RRC. El UE MIMO verá tanto la antena virtual 160 como la antena virtual 170 y desconoce el agrupamiento funcional entre las antenas virtuales y físicas, que es transparente a la operación MIMO.

Los 4 pesos de la matriz VAM se diferencian por fases sólo puesto que se requiere una amplitud igual para conseguir un equilibrio de potencia entre las 2 antenas físicas 220, 230. Un primer amplificador de potencia 240 y un segundo amplificador de potencia 250 están configurados para amplificar las señales de salida de la función VAM antes de irradiarse por las antenas 220, 230. Los pesos de la matriz VAM son fijos. Están configurados para la célula y establecidos por operación y mantenimiento (O y M) y normalmente no se cambian muy a menudo. Los pesos VAM satisfacen completamente diferentes objetivos que los pesos de precodificación de MIMO, siendo estos últimos pesos variables (que pueden cambiar cada 2 ms) usados sólo para transmisión MIMO aunque el VAM se aplica a todos los canales y tiene el objetivo de satisfacer los 2 requisitos destacados anteriormente.

Desde el punto de vista del usuario legado, la técnica VAM es como una transmisión de antena única, es decir, el terminal de usuario demodula la señal HSDPA como si no...

1. Sistema de transmisión para su uso en una red de comunicación móvil, comprendiendo el sistema de transmisión una primera rama de transmisión (330) para transmitir una primera señal de radio y una segunda rama de transmisión (360) para transmitir una segunda señal de radio en la misma portadora que la primera señal de radio, caracterizado porque:

- el sistema de transmisión está configurado para alimentar una señal de calibración (320) a una entrada de la primera rama de transmisión y una entrada de la segunda rama de transmisión durante un modo de calibración de fase,

- el sistema de transmisión comprende medios de detección (380) para detectar la diferencia de fase introducida por las dos ramas de transmisión detectando la diferencia de fase entre la señal de calibración, que ha pasado al menos parcialmente a través de la primera rama de transmisión y la señal de calibración, que ha pasado al menos parcialmente a través de la segunda rama de transmisión y

- el sistema de transmisión comprende medios de control (200) para controlar la diferencia de fase entre la primera y la segunda señal de radio basándose en la diferencia de fase detectada.

2. Sistema de transmisión según la reivindicación 1, caracterizado porque los medios de control (200) están configurados para controlar la diferencia de fase entre la primera y la segunda señal de radio adaptando pesos de fase aplicados a señales de entrada de los medios de control.

3. Sistema de transmisión según la reivindicación 1ó2, caracterizado porque la primera rama de transmisión y la segunda rama de transmisión están configuradas para operar en una primera portadora de frecuencia y porque el sistema de transmisión está configurado para operar adicionalmente en una segunda portadora de frecuencia, en el que durante el modo de calibración de fase se transmiten y reciben todos los datos de tráfico en la primera portadora de frecuencia.

4. Sistema de transmisión según una cualquiera de las reivindicaciones 1-3, caracterizado porque los medios de detección están integrados en un elemento de red (300, 420) que comprende los amplificadores de potencia de las ramas de transmisión primera y segunda.

5. Sistema de transmisión según una cualquiera de las reivindicaciones 1-3, caracterizado porque los medios de detección (380) están integrados en una antena (350) o directamente conectados a un puerto de entrada primero y segundo (340, 370) de la antena.

6. Sistema de transmisión según la reivindicación 5, caracterizado porque los medios de detección están configurados para señalizar la diferencia de fase detectada a un elemento de red (300, 420) que comprende los amplificadores de potencia (240, 250) de las ramas de transmisión primera y segunda.

7. Elemento de red (300) que comprende el sistema de transmisión según una cualquiera de las reivindicaciones 1-4.

8. Método de operación de un sistema de transmisión en una red de comunicación móvil, comprendiendo el sistema de transmisión una primera rama de transmisión (330) para transmitir una primera señal de radio y una segunda rama de transmisión (360) para transmitir una segunda señal de radio en la misma portadora que la primera señal de radio, caracterizado porque:

- se alimenta una misma señal de calibración

(320) a una entrada de la primera rama de transmisión y una entrada de la segunda rama de transmisión durante un modo de calibración de fase,

- se detecta la diferencia de fase introducida por las dos ramas de transmisión detectando la diferencia de fase entre la señal de calibración, que ha pasado al menos parcialmente a través de la primera rama de transmisión y la señal de calibración, que ha pasado al menos parcialmente a través de la segunda rama de transmisión y

- se controla la diferencia de fase entre la primera y la segunda señal de radio basándose en la diferencia de fase detectada.