Diversidad de transmisión con dos haces fijos.

Un método para transmitir simultáneamente señales al interior de una celda de un sistema celular utilizandohaces estrechos y trayectorias o caminos de señal no coherentes,

caracterizado por las etapas de:

seleccionar una señal de información para un usuario específico nº k, que se ha de transmitir a través de un canalde uso exclusivo o dedicado;

usar simultáneamente dos haces estrechos fijos utilizando polarización ortogonal para los dos haces estrechosfijos;

dedicar los dos haces estrechos fijos como haz nº 1 y haz nº 2, seleccionar el canal dedicado para que sea el hazestrecho fijo dedicado nº 1 o el haz estrecho fijo dedicado nº 2, basándose en información de dirección / angular /espacial;

dividir la transmisión de señal de difusión en dos corrientes de señal de difusión, una para cada uno de los hacesestrechos fijos;

combinar las dos corrientes de señal de difusión en unidades combinatorias con los dos haces estrechos fijosdedicados;

transmitir dicha señal de información y producir una transmisión de señal de difusión que define una cobertura decelda total, de tal manera que la cobertura de celda total se hace coincidir con la cobertura de los haces estrechosfijos nº 1 y nº 2.

Diversidad de transmisión con dos haces fijos.

Campo técnico

La presente invención se refiere a un método y a un aparto para transmitir simultáneamente señales con diversificación al interior de una celda de un sistema celular que tiene haces estrechos que utilizan trayectorias o caminos de señal no coherentes.

Antecedentes Hasta ahora, los sistemas celulares tienen estaciones de base que utilizan antenas omnidireccionales o antenas que radian en un sector (típicamente, con una cobertura de 120º por sector) . Las antenas cubren la totalidad de la celda y no se hace uso de ningún conocimiento de la posición de los móviles.

Con el fin de aumentar la cubertura y la capacidad de los sistemas futuros, se han hecho grandes esfuerzos en el desarrollo de esquemas / sistemas con diversidad de transmisión (TX-div) que utilizan múltiples antenas. La TX-div se sirve de una generación con múltiples fuentes de señal para su transmisión a través de canales de propagación más o menos independientes (no correlacionados) , hasta el receptor. El propósito es mejorar la recepción de la calidad de la señal total recibida. Esto se consigue, por lo común, a través de la combinación coherente de las señales de las diversas fuentes.

Los distintos métodos / esquemas de TX-div plantean, por lo común, diferentes requisitos de dispositivos físicos o hardware (HW) para las señales radiadas y su comportamiento relativo. Estos requisitos pueden asociarse habitualmente al tiempo, fase, y/o amplitud relativos de las señales radiadas.

Otro método para crear un incremento de la capacidad / cobertura en los sistemas celulares convencionales consiste en utilizar conjuntos geométricamente ordenados de antenas adaptativas en la Estación de Base de Radio (RBS – “Radio Base Station”) .

Los estrechos haces creados por la conformación de haces en el sistema de antenas adaptativas pueden utilizarse para aumentar la cobertura por direccionalidad, y para reducir la interferencia tanto en el enlace en sentido ascendente como en el enlace en sentido descendente. Así, pues, la idea consiste en evitar una distribución de energía de la que nadie pueda hacer uso, es decir, minimizar la interferencia en el sistema. En los sistemas celulares, tanto la información difundida (es decir, la información dirigida a todos los usuarios situados dentro del área de cobertura) como la información dedicada (es decir, la información para un terminal móvil específico) son transmitidas simultáneamente desde la RBS.

La transmisión simultánea en varios haces requiere caminos de señal coherentes desde la creación de la señal hasta la antena, incluyendo la coherencia en el cable de alimentación, o la participación de hardware adicional de señal y de antena. La coherencia de señal puede establecer un cierto número de requisitos en el hardware de sistema implementado, que no son necesariamente los mismos requisitos de hardware que para la TX-div.

Estado de la técnica El aumento de la cobertura y de la capacidad a través de los esquemas de TX-div implica la generación con múltiples fuentes de señales, transmitidas, en principio, por canales de propagación no correlacionados, hasta el receptor. Para conseguir esto, se utilizan múltiples unidades de antena. La configuración más común que puede proponerse es una disposición que tiene dos antenas idénticas separadas por una distancia suficientemente grande. Las dos antenas iluminan un área de cobertura que, en principio, es la misma para las dos antenas; véase, por ejemplo, la Figura 1.

Pueden utilizarse diferentes métodos para dar soporte a la identificación y/o la combinación de señales de fuente, por ejemplo, diversidad de retardo, diversidad de frecuencia, diversidad de polarización , diferentes identificadores (códigos) para la captación y la combinación de señales, corrección de realimentación (es decir, mediciones en el receptor comunicadas de vuelta al transceptor, o transmisor-receptor, para la corrección de las señales transmitidas) .

En todos los sistemas celulares comunes (GSM, Sistema Global para telecomunicaciones Móviles (“Global System for Mobile telecommunications”) ; PDC , sistema Celular Digital del Pacífico (“Pacific Digital Cellular system”) ; TDMA-IS136, Acceso Múltiple por División en el Tiempo (“Time Division Multiple Access”) ; EDGE, velocidades de Datos Mejoradas para Evolución Global (“Enhanced Data rates for Global Evolution”) ; UMTS, Sistema de Telecomunicaciones Móviles Universal (“Universal Mobile Telecommunications System”) ) , la TX-div se propone / utiliza en el enlace descendente, es decir, las señales de múltiples fuentes procedentes de la estación de base son transmitidas hacia el receptor móvil.

Por ejemplo, en la comunicación Dúplex por División en Frecuencia del Sistema de Telecomunicaciones Móviles Universal (UMTS-FDD –“Universal Mobile Telecommunications System Frequency Division Duplex”) (WCDMA, Acceso Múltiple por División en Código de Banda Ancha –“Wideband Code Division Multiple Access”) , existen diversos modos de TX-div definidos en la norma [1] como el modo1 y el modo2 de bucle cerrado de la Diversidad de Transmisión Espacial y Temporal (STTD –“Space Time Transmit Diversity”) de bucle abierto. Los modos de TX-div de WCDMA antes mencionados son relativos a configuraciones y a esquemas que utilizan dos ramas de TX-div. En el futuro, pueden incluso normalizarse esquemas para un número de orden superior de ramas de TX-div.

En estos esquemas, existen requisitos bastante estrictos sobre la precisión de fases, amplitudes y/o tiempos relativos entre los caminos de señal en las ramas de transmisión TX-div.

El documento WO 01/89030 divulga una estación de base que envía una señal difundida por un primer grupo de elementos de antena que generan un haz ancho, y que envía señales dedicadas, o exclusivas, para el usuario mediante un segundo grupo de antenas que generan haces estrechos.

Problemas que resolver

El aprovechamiento de las ventajas del rendimiento potencial (capacidad / cobertura) de los haces múltiples, especialmente para dos haces fijos a modo de solución de TX-div, requiere la transmisión simultánea tanto para la cobertura de celda como para la de haz estrecho. Se han identificado diversos aspectos que deben satisfacerse para obtener un sistema eficiente en cuanto a costes:

Debe requerirse una cantidad menor o igual de recursos de hardware que para un sistema de TX-div convencional con dos antenas de cobertura de sector. Específicamente, para UMTS-FDD (WCDMA) , no habrá ningún cambio en la configuración de hardware de la RBS (Nodo B) , a excepción del hardware de antena y el montaje. No deben aumentarse los requisitos sobre componentes y/o subsistemas.

A fin de no introducir una complejidad adicional, se requiere que no se introduzcan en el sistema requisitos de coherencia adicionales. En general, debido a la adición vectorial de las señales transmitidas, la transmisión simultánea en dos haces requiere caminos de señal coherentes desde la creación de las señales hasta la antena, incluyendo coherencia en el cable de alimentación. En caso contrario, la configuración de la radiación estará descontrolada y puede tener variaciones significativas, incluyendo posibles direcciones con ceros en la configuración o patrón de radiación. Tales caminos de señales coherentes son muy delicados de conseguir en un producto instalado con varios años de vida útil esperada. Este tipo de solución incluirá bucles de calibración y funciones de control que son caros de introducir en el sistema. El problema es crear el comportamiento del sistema de antenas coherente sin que se necesite la coherencia de las señales.

Capacidad / cobertura: La solución no debe poner límite a la posibilidad de utilizar todo el potencial del sistema de Diversidad de Transmisión con Dos Haces Fijos. Cabe esperar que el potencial de tal sistema consiga un mejor rendimiento que un sistema de TX-div convencional.

No se desean cambios de normativa: Un requisito fundamental es que no se permita ninguna interacción con el móvil / terminal fuera del protocolo estándar. La solución debe ser transparente para el sistema.

Sumario de la invención Se propone una solución novedosa para minimizar la cantidad de dispositivos físicos o hardware y los requisitos de precisión del hardware, lo que proporciona, simultáneamente, la característica de transmisión de dos celdas y de haces estrechos, al tiempo que hacen posibles métodos para el aumento de la capacidad / cobertura.

La propiedad principal... [Seguir leyendo]

1. Un método para transmitir simultáneamente señales al interior de una celda de un sistema celular utilizando haces estrechos y trayectorias o caminos de señal no coherentes, caracterizado por las etapas de:

seleccionar una señal de información para un usuario específico nº k, que se ha de transmitir a través de un canal 5 de uso exclusivo o dedicado;

usar simultáneamente dos haces estrechos fijos utilizando polarización ortogonal para los dos haces estrechos fijos;

dedicar los dos haces estrechos fijos como haz nº 1 y haz nº 2, seleccionar el canal dedicado para que sea el haz estrecho fijo dedicado nº 1 o el haz estrecho fijo dedicado nº 2, basándose en información de dirección / angular /

espacial;

dividir la transmisión de señal de difusión en dos corrientes de señal de difusión, una para cada uno de los haces estrechos fijos;

combinar las dos corrientes de señal de difusión en unidades combinatorias con los dos haces estrechos fijos dedicados;

transmitir dicha señal de información y producir una transmisión de señal de difusión que define una cobertura de celda total, de tal manera que la cobertura de celda total se hace coincidir con la cobertura de los haces estrechos fijos nº 1 y nº 2.

2. El método de acuerdo con la reivindicación 2, caracterizado por la etapa de combinar señales de usuario dedicadas seleccionadas para la transmisión por un haz estrecho fijo específico nº 1 o nº 2, conjuntamente con una corriente de señal de difusión asociada en una única unidad combinatoria.

3. El método de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por la etapa adicional de utilizar como los dos estados de polarización ortogonales planos de polarización lineal inclinados a +45º y –45º, respectivamente.