Sistema de antenas distribuidas.

Procedimiento para proporcionar cobertura de radio en una red de radio móvil que incluye estaciones de base radio (60,

65) y elementos de antena (50; 70a, 70b, y 70c) que proporcionan cobertura de radio a los usuarios (T) de dicha red, incluyendo el procedimiento las etapas de:

- equipar a dichos elementos de antena (50; 70a, 70b, y 70c) para la comunicación sobre al menos un primer canal de comunicación (PILOT1,..., PILOT9) que proporciona una primera capa de cobertura de radio individual para dichos elementos de antena (50; 70a, 70b, y 70c), y al menos un segundo canal de comunicación (PILOTA, PILOTB), y

- hacer que dicho al menos un segundo canal de comunicación (PILOTA, PILOTB) sea común a al menos un grupo (42, 44) de dichos elementos de antena (50; 70a, 70b, y 70c) para proporcionar una segunda capa de cobertura de radio que agrupa a las coberturas de radio de los elementos de antena (50; 70a, 70b, y 70c) incluidos en dicho al menos un grupo (42, 44), caracterizado por el hecho de que incluye las siguientes etapas:

- conectar al menos dos (60, 65) de dichas estaciones de base radio a una pluralidad de elementos de antena (70a, 70b, y 70c) para producir un sistema de antenas distribuidas,

- provocar que una primera de dichas estaciones de base radio coopere conjuntamente con un primer conjunto de dichos elementos de antena (70a, 70b, y 70c) de dicha pluralidad para producir una cobertura de radio agrupada sobre dicho primer conjunto de elementos de antena (70a, 70b, y 70c), y

- provocar que una segunda de dichas estaciones de base radio coopere distintamente con un segundo conjunto de dichos elementos de antena (70a, 70b, y 70c) de dicha pluralidad para producir coberturas de radio individuales en cada elemento de antena (70a, 70b, y 70c) de dicho segundo conjunto, coincidiendo dicho segundo conjunto de dichos elementos de antena al menos parcialmente con dicho primer conjunto de dichos elementos de antena.

Sistema de antenas distribuidas Sector de la invención [0001] La presente invención se refiere a técnicas de acceso de radio en sistemas de radio móvil.

La invención se ha desarrollado con especial atención a su posible uso en redes, incluyendo las estaciones base de radio distribuidas.

Descripción de antecedentes [0003] El sistema móvil por radio debe garantizar un servicio de comunicación entre una red de terminales fijas y móviles (terminales de usuario) distribuidos al azar en una determinada zona de servicio. La cobertura de radio se obtiene mediante la instalación de una pluralidad de estaciones base de radio, cada una de las cuales tiene la tarea de cubrir una cierta porción de la zona, conocida como una célula, de donde el nombre de "sistemas celulares". El terminal móvil genérico puede comunicarse con la red fija a través de una de las estaciones base de radio del sistema, por ejemplo la que recibe la señal de radio con mejor calidad. Los procedimientos mediante los cuales el terminal, una vez activado, escoge la estación base de radio de la cual recibir la información del sistema se designa con el término "selección de células".

Algunos sistemas (por ejemplo, UMTS - Universal Mobile Telecommunications System) prevén la posibilidad de que un terminal de usuario sea servido simultáneamente por una pluralidad de estaciones base de radio: esta condición se designa por el término "macrodiversidad". Las características de la movilidad de los usuarios hacen necesario establecer procedimientos destinados a garantizar la continuidad de la comunicación (o de traspaso) en el paso de una a otra célula. Cada estación base de radio transmite por el enlace descendente una pluralidad de canales de comunicación, que corresponden a diferentes flujos de datos específicos de señalización o servicio. El término "canal piloto" o "canal de baliza" designa un canal de comunicación particular, que corresponde a una secuencia conocida de bits (cuyas características difieren de un sistema a otro) . El terminal de usuario mide la calidad de radio de los canales de baliza que gestiona para recibir y, a partir de estas mediciones, selecciona la célula que da servicio en la etapa de "selección de células" o la etapa de "traspaso".

Los requisitos de capacidad y cobertura en zonas densamente urbanizadas conducen en muchos casos a la necesidad de proporcionar redes de células con una alta densidad de sitios. En este contexto, el uso de microcélulas ofrece ventajas significativas en términos de simplicidad de adquisición de los sitios, de aumento de la capacidad de la interfaz de radio y de una mayor eficiencia en términos de penetración en interiores, tal como se documenta en: J. Laiho y otros, "Radio Network Planning and Optimization for UMTS", Wiley, 2001, páginas 322-325.

En comparación con las células convencionales (indicadas con frecuencia como macrocélulas) , las microcélulas tienen las siguientes características distintivas:

- radio limitado de células (típicamente menos de 400 - 500 m) ;

- posicionamiento del aparato que irradia a una altura inferior a la altura media de los edificios de los alrededores, y

- potencia de transmisión limitada (por lo general menos de 5 W) .

Un problema técnico asociado al uso generalizado de microcélulas está vinculado a la prestación de servicio a los usuarios de alta movilidad. Un usuario que se está moviendo a alta velocidad en un contexto de microcélulas, de hecho, realiza un número muy grande de procedimientos de traspaso entre células, que causan una sobrecarga de señalización tanto en el enlace ascendente como en el enlace descendente. Además de la sobrecarga de señalización, debe recordarse que hay retrasos de procesamiento inevitablemente asociados a las operaciones de medición y a las consiguientes operaciones de apoyo a la movilidad. En el caso de dimensiones de células pequeñas estos retardos de procesamiento pueden resultar críticos para la ejecución de procedimientos de traspaso, con la consiguiente posible pérdida de la llamada.

Una posible solución a este problema es el uso simultáneo de microcélulas y macrocélulas. Las macrocélulas se utilizan para garantizar un servicio a los usuarios de alta movilidad, mientras que las microcélulas se utilizan para ofrecer un servicio que requiere una alta capacidad para los usuarios de baja movilidad (por ejemplo, para proporcionar servicios de paquetes de alta velocidad de bits) .

El documento US 5, 265, 263 describe un sistema de radio celular que incluye una pluralidad de células que utilizan cada una normalmente un canal respectivo con finalidades de control, en el que un número de células adyacentes comprende un grupo de células y en el caso de una llamada asociada con un equipo que se mueve en dicho grupo de células se le asigna al equipo un canal común para todas las células del grupo, para facilitar el traspaso entre las células del grupo.

En el caso de UMTS, con particular referencia al componente FDD (Dúplex por División de Frecuencia-) , la capa de cobertura de macrocélula y la capa de cobertura de microcélulas pueden utilizar la misma portadora radio W-CDMA (Wideband Code-Division Multiple Access) o portadoras distintas.

Como se destaca en: T. Ojampera, R. Prasad, "Wideband CDMA for Third Generation Mobile Communications", Artech House, 1998, páginas 252 a 253, el uso de un sistema con macrocélulas y microcélulas en la misma portadora W-CDMA presenta numerosos problemas de diseño y operación. Uno de los problemas más importantes, designados por el término "cerca-lejos", está representado por la siguiente condición: un terminal móvil, aunque situado en la proximidad de una microcélula, es servido por una macrocélula. Esta condición puede ser causada, por ejemplo, por un retraso en los procedimientos de traspaso, como se mencionó anteriormente, y provoca un aumento en la interferencia sufrida por la microcélula y, en consecuencia, un deterioro en el rendimiento para todos los usuarios servidos por la propia microcélula.

Típicamente, se utilizan entonces diferentes portadoras W-CDMA para la capa de microcélulas y para la capa de macrocélula. Frecuentemente, sin embargo, los operadores UMTS tienen un número muy limitado de portadoras disponibles. La necesidad de utilizar diferentes portadoras de las dos capas constituye, pues, una limitación importante para la creación de redes UMTS. En el caso en que el operador sólo tiene dos portadoras disponibles, por ejemplo, esta restricción resulta en una elección obligada y evita soluciones alternativas, tales como, en particular, el uso de ambas portadoras en la capa de microcélulas, lo que maximiza la capacidad global del acceso radio W-CDMA.

Además, las arquitecturas de sistemas de antena distribuidas (DAS) de tipo conocido hasta ahora no permiten la implementación de una estructura jerárquica. Las soluciones conocidas de tipo DAS están constituidas por una unidad central conectada, típicamente mediante conexiones de fibra óptica de un tipo analógico o digital, a una pluralidad de unidades remotas.

Por ejemplo, la solución descrita en el documento EP-AO 391 597 prevé la distribución de una y la misma señal a través de una multiplicidad de antenas. En este caso, un único canal de baliza se irradia a través de una multiplicidad de unidades remotas que se comportan como "repetidores de señal", y los procedimientos de traspaso no son necesarios entre las zonas de cobertura asociadas a una y la misma unidad remota. Más específicamente, el documento EP-AO 391 597 da a conocer un sistema de comunicación microcelular que incluye conexiones de fibra óptica entre una estación de base de radio y un conjunto de transductores de Opto-radio-frecuencia (opto RF) situados en una cuadrícula estrechamente espaciada. En este contexto, las señales de ondas de radio se modulan directamente en salidas de láser a través de las fibras ópticas para la transmisión tanto a las unidades móviles o desde las unidades móviles. Los transductores opto-RF, alojados en botes, están montados en los postes telefónicos o de energía para proporcionar una cobertura de enlace de radio a los teléfonos móviles y portátiles ubicados en un área de microcélulas, por ejemplo, en el área metropolitana congestionada donde el espacio para una estación base en la azotea es muy limitado y caro.

En el documento US-5 627 879 se describe una solución de tipo DAS, en la que hay un sistema de microcélulas donde una pluralidad de unidades de estaciones base de microcélula comúnmente situadas se comunican con una pluralidad correspondiente de unidades de antena de microcélulas desplegadas en respectivas áreas de microcélulas. Cada unidad... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento para proporcionar cobertura de radio en una red de radio móvil que incluye estaciones de base radio (60, 65) y elementos de antena (50; 70a, 70b, y 70c) que proporcionan cobertura de radio a los usuarios (T) de dicha red, incluyendo el procedimiento las etapas de:

- equipar a dichos elementos de antena (50; 70a, 70b, y 70c) para la comunicación sobre al menos un primer canal de comunicación (PILOT1, ..., PILOT9) que proporciona una primera capa de cobertura de radio individual para dichos elementos de antena (50; 70a, 70b, y 70c) , y al menos un segundo canal de comunicación (PILOTA, PILOTB) , y

- hacer que dicho al menos un segundo canal de comunicación (PILOTA, PILOTB) sea común a al menos un grupo (42, 44) de dichos elementos de antena (50; 70a, 70b, y 70c) para proporcionar una segunda capa de cobertura de radio que agrupa a las coberturas de radio de los elementos de antena (50; 70a, 70b, y 70c) incluidos en dicho al menos un grupo (42, 44) , caracterizado por el hecho de que incluye las siguientes etapas:

- conectar al menos dos (60, 65) de dichas estaciones de base radio a una pluralidad de elementos de antena (70a, 70b, y 70c) para producir un sistema de antenas distribuidas,

- provocar que una primera de dichas estaciones de base radio coopere conjuntamente con un primer conjunto de dichos elementos de antena (70a, 70b, y 70c) de dicha pluralidad para producir una cobertura de radio agrupada sobre dicho primer conjunto de elementos de antena (70a, 70b, y 70c) , y

- provocar que una segunda de dichas estaciones de base radio coopere distintamente con un segundo conjunto de dichos elementos de antena (70a, 70b, y 70c) de dicha pluralidad para producir coberturas de radio individuales en cada elemento de antena (70a, 70b, y 70c) de dicho segundo conjunto, coincidiendo dicho segundo conjunto de dichos elementos de antena al menos parcialmente con dicho primer conjunto de dichos elementos de antena.

2. El procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que incluye las etapas de:

- proporcionar una pluralidad de dichos segundos canales de comunicación (PILOTA, PILOTB) , y

- hacer que cada dicho segundo canal de comunicación (PILOTA, PILOTB) en dicha pluralidad sea común a un grupo respectivo (42, 44) de dichos elementos de antena (50; 70a, 70b, y 70c) ) , de modo que dicha segunda capa de cobertura de radio queda dividida en células virtuales agrupando cada una de dichas células virtuales a las coberturas de radio de los elementos de antena (50; 70a, 70b, y 70c) incluidas en dicho grupo respectivo (42, 44) .

3. El procedimiento según la reivindicación 2, caracterizado por el hecho de que incluye las etapas de:

- equipar al menos uno de dichos elementos de antena (50; 70a, 70b, y 70c) con una pluralidad de dichos segundos canales de comunicación (PILOTA, PILOTB) , y

- provocar que dicho al menos uno de dichos elementos de antena (50; 70a, 70b, y 70c) provocar que selectivamente dichos segundos canales de comunicación (PILOTA, PILOTB) en dicha pluralidad sea común a un diferente grupo respectivo (42, 44) de elementos de antena (50; 70a, 70b, y 70c) .

4. El procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que incluye la etapa de conectar dichos elementos de antena (50; 70a, 70b, y 70c) en una disposición de radio por fibra (« Radio Over Fibre » o ROF) .

5. Una red de radio móvil que incluye estaciones de base radio (60, 65) y elementos de antena (50; 70a, 70b, y 70c) que proporcionan cobertura de radio a los usuarios (T) de dicha red, en el que:

- dichos elementos de antena (50; 70a, 70b, y 70c) están equipados para la comunicación sobre al menos un primer canal de comunicación (PILOT1, ..., PILOT9) que proporciona una primera capa de cobertura de radio individual para dichos elementos de antena (50; 70a, 70b, y 70c) , y al menos un segundo canal de comunicación (PILOTA, PILOTB) , y

- dicho al menos un segundo canal de comunicación (PILOTA, PILOTB) es común a al menos un grupo (42, 44) de dichos elementos de antena (50; 70a, 70b, y 70c) para proporcionar una segunda capa de cobertura de radio que agrupa a las coberturas de radio de los elementos de antena (50; 70a, 70b, y 70c) incluidos en dicho al menos un grupo (42, 44) , caracterizada por el hecho de que:

- al menos dos (60, 65) de dichas estaciones de base radio están conectadas a una pluralidad de elementos de antena (70a, 70b, y 70c) para producir un sistema de antenas distribuidas,

- una primera (60, 65) de dichas estaciones de base radio coopera conjuntamente con un primer conjunto de dichos elementos de antena (70a, 70b, y 70c) de dicha pluralidad para producir una cobertura de radio agrupada sobre dicho primer conjunto de elementos de antena (70a, 70b, y 70c) , y

- una segunda (60, 65) de dichas estaciones de base radio coopera distintamente con un segundo conjunto de dichos elementos de antena (70a, 70b, y 70c) de dicha pluralidad para producir coberturas de radio individuales en cada elemento de antena (70a, 70b, y 70c) de dicho segundo conjunto, coincidiendo dicho segundo conjunto de dichos elementos de antena al menos parcialmente con dicho primer conjunto de dichos elementos de antena.

6. La red según la reivindicación 5, caracterizada por el hecho de que dicho al menos un grupo incluye elementos de antena vecinos (50; 70a, 70b, y 70c) en dicha red de radio móvil.

7. La red según la reivindicación 5, caracterizado por el hecho de que incluye una pluralidad de dichos segundos canales de comunicación (PILOTA, PILOTB) , siendo cada dicho segundo canal de comunicación (PILOTA, PILOTB) en dicha pluralidad común a un grupo respectivo (42, 44) de dichos elementos de antena (50; 70a, 70b, y 70c) ) , de modo que dicha segunda capa de cobertura de radio queda dividida en células virtuales agrupando cada una de dichas células virtuales a las coberturas de radio de los elementos de antena (50; 70a, 70b, y 70c) incluidas en dicho grupo respectivo (42, 44) .

8. La red según la reivindicación 7, caracterizada por el hecho de que:

- al menos uno de dichos elementos de antena (50; 70a, 70b, y 70c) está equipado para la comunicación sobre una pluralidad de dichos segundos canales de comunicación (PILOTA, PILOTB) , mediante el cual al menos uno de dichos elementos de antena (50; 70a, 70b, y 70c) está configurado para hacer que selectivamente dichos segundos canales de comunicación (PILOTA, PILOTB) en dicha pluralidad sea común a un diferente grupo respectivo (42, 44) de elementos de antena (50; 70a, 70b, y 70c) .

9. La red según la reivindicación 5, caracterizada por el hecho de que dicho al menos un primer canal de comunicación (PILOT1, ..., PILOT9) y dicho al menos un segundo canal de comunicación (PILOTA, PILOTB) emplean diferentes portadoras.

10. La red según la reivindicación 5, caracterizada por el hecho de que dicho al menos un primer canal de comunicación (PILOT1, ..., PILOT9) y dicho al menos un segundo canal de comunicación (PILOTA, PILOTB) utilizan la misma portadora y diferentes códigos.

11. La red según la reivindicación 5, caracterizado por el hecho de que:

- dichos diferentes códigos son códigos para comunicaciones Code Division Multiple Access (CDMA) que incluyen un código primario (P-CPICH) así como un conjunto de códigos secundarios (S-CPICH) asociados a dicho código primario (P-CPICH) ,

- dicho al menos un segundo canal de comunicación (PILOTA, PILOTB) utiliza dicho código primario (P-CPICH) , y

- dicho al menos un primer canal de comunicación (PILOT1, ..., PILOT9) utiliza un código secundario (S-CPICH) selected out de said códigos secundarios (S-CPICH) asociados a dicho código primario (P-CPICH) .

12. La red según la reivindicación 10, caracterizada por el hecho de que dichos diferentes códigos son un conjunto de códigos primarios (P-CPICH) para comunicaciones Code Division Multiple Access (CDMA) .

13. La red según la reivindicación 10, caracterizada por el hecho de que dichos diferentes códigos son códigos tomados de un árbol común de códigos ortogonales para comunicaciones Code Division Multiple Access (CDMA) .

14. La red según la reivindicación 10, caracterizada por el hecho de que al menos dos elementos de antena que no son vecinos (50; 70a, 70b, y 70c) incluidos en dicho al menos un grupo utilizan el mismo código para dicho primer canal de comunicación.

15. La red según la reivindicación 5, caracterizada por el hecho de que dichos elementos de antena (50; 70a, 70b, y 70c) están conectados según una disposición de radio por fibra (« Radio Over Fibre » oo ROF) .

16. Un producto de programa de ordenador, que se puede cargar en la memoria de al menos un ordenador y que incluye partes de código de software para realizar el procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4.