Sistema de distribución inalámbrica basado en guía de onda y procedimiento de operación.

Un sistema de distribución inalámbrica adaptado para la instalación con,

o integrado en una bandeja portadora mecánica, que comprende:

una bandeja portadora mecánica (135) para apoyar cables, tuberías o conductos en espacios aéreos en oficinas y emplazamientos industriales;

una primera guía de onda hueca (131, 133) de sección transversal consistente y superficie interna altamente conductiva que sirve con el propósito dual de funcionar como una guía de onda de comunicaciones inalámbricas y un elemento estructural de la bandeja portadora mecánica; y

una sonda de señal (52) insertada en la primera guía de onda hueca en una localización preseleccionada a lo largo de la primera guía de onda hueca para intercambiar energía con la primera guía de onda hueca.

REFERENCIA CRUZADA A SOLICITUDES DE PATENTE RELACIONADAS

La presente solicitud de patente reivindica el beneficio de la solicitud de patente provisional de EE.UU. n° 60/718.419 titulada "Sistema de distribución inalámbrica de guía de onda" y presentada el 19 de septiembre de 2005.

CAMPO

La presente divulgación se refiere a sistemas de distribución inalámbrica (de radio), y más particularmente a sistemas para distribuir y recoger señales inalámbricas en edificios tales como oficinas, fábricas, almacenes, escuelas, hogares e instalaciones gubernamentales, y en sitios abiertos tales como estadios deportivos, parques, autopistas y vías férreas.

DESCRIPCIÓN DE LA TÉCNICA RELACIONADA

Se proporciona información base en el contexto de un problema específico para el que es aplicable la materia desvelada en uno o más de sus aspectos: la distribución eficiente de señales inalámbricas dentro y fuera de oficinas u otros edificios en los que distancias e impedimentos estructurales, u otros objetos, pueden reducir de otro modo la intensidad y calidad de señales inalámbricas, y para la distribución eficiente de señales inalámbricas en áreas abiertas.

Ahora son habituales las unidades de comunicación portátiles y otros dispositivos de usuario tales como ordenadores portátiles, asistentes digitales personales, buscas, teléfonos móviles, receptores de audio y vídeos portátiles e instrumentación telemétrica que emplean comunicaciones inalámbricas a frecuencias en el intervalo de 1000 MHz y superiores. La demanda de servicios de comunicaciones inalámbricas fácilmente disponibles para estos tipos de dispositivos ha aumentado significativamente, junto con la esperanza por los usuarios de que esté disponible conectividad inalámbrica fidedigna ubicua dentro de los edificios y otros sitios interiores y exteriores que son frecuentados. El uso rápidamente creciente de tanto dispositivos de comunicaciones inalámbricas portátiles como fijos requiere iluminación de señales de radio más eficiente y precisa de áreas específicas dentro y fuera de estructuras de edificios para utilizar completamente las asignaciones del espectro de radiofrecuencia limitadas por el gobierno que están actualmente disponibles.

La utilización de información de datos, voz y vídeo de velocidad cada vez mayor codificada en señales inalámbricas digitales y analógicas está aumentando la demanda del diseño de sistemas de antena en edificios y otros centros en los que obstrucciones, distancias o reglamentaciones pueden limitar el intervalo de transmisiones de radio. Esto es particularmente el caso en el que las reglamentaciones gubernamentales y los patrones de la industria limiten transmitir potencia a bajos niveles. También hay una necesidad simultánea de limitar la potencia de transmisión de dispositivos inalámbricos personales portátiles para disminuir la merma de fuentes de alimentación portátiles tales como baterías, y también de reducir la interferencia con sistemas próximos en el mismo canal.

Reflexiones múltiples inducidas por la estructura y objetos de señales de radio que llegan simultáneamente de dos o más direcciones a una antena receptora y pueden producir distorsión en el tiempo y debilitamiento de datos codificados a radiofrecuencias que se presentan a un receptor. Se requieren señales de alta intensidad y de alta calidad con debilitamiento mínimo y distorsión del tiempo de llegada para la transmisión y la recepción de alta velocidad a bajo coste fidedigna de información radiotransmitida. Por ejemplo, radios de punto de acceso inalámbrico basados en las actuales normas IEEE 802.11 a/b/g normalmente usan antenas omnidireccionales simples, o antenas con directividad moderada, para cubrir un área en un edificio. Una instalación de radio de punto de acceso estándar puede emplear una, o quizás hasta tres, antenas que se disponen sobre una pared en una única localización específica en una estructura del edificio. Entonces se intentará radiar señales en la medida de lo posible a través de, y alrededor de, las obstrucciones y contenidos del edificio para alcanzar un dispositivo inalámbrico de usuario. El procesamiento de señales por software basado en receptor de múltiples antenas receptoras colocalizadas ofrece alguna mejora en la calidad de la señal, pero solo obtiene recuperación moderadamente mejor de una señal transmitida que ya ha sufrido una distorsión significativa que se propaga de retardo en el tiempo, y distorsión de la amplitud, en una vía físicamente saturada reflectante tomada por una señal.

Se está volviendo cada vez más difícil proporcionar comunicaciones fidedignas a los usuarios de servicios de datos, voz y vídeo inalámbricos de mayor velocidad cuando se emplean antenas centralizadas debido a que la atenuación de la amplitud y los retardos de la reflexión sufridos por señales inalámbricas que pasan a través de paredes, particiones, suelos, cajas de escalera y otras estructuras y objetos normalmente encontrados en edificios.

Hay un reto continuo (y creciente) de cubrir todas las áreas requeridas en una instalación con intensidad y calidad de señal suficiente y predecible que proporcionará comunicaciones fidedignas en un entorno de reglamentaciones gubernamentales que limitan la máxima potencia de salida de transmisores inalámbricos. En particular, velocidades de datos cada vez mayores en sistemas inalámbricos digitales, con sus mayores niveles asociados de codificación, están demandando mayores relaciones de señal con respecto a ruido y mayor calidad de señal para soportar la operación fidedigna a velocidad completa.

La solución de estos problemas de comunicaciones inalámbricas mediante mejoras en la sensibilidad de receptores inalámbricos en el intervalo de frecuencia citado es cada vez más desafiante, ya que la tecnología de receptores está cerca de alcanzar su límite teórico de sensibilidad en los presentes diseños de sistemas. El uso de procesadores de señales digitales de alta velocidad está mejorando algo la recuperación de datos, pero al precio de mayor merma de la fuente de potencia, que produce menor vida de la batería en sistemas portátiles, software complejo y coste elevado. Con potencia de salida del transmisor restringida y sensibilidad del receptor limitada, los sistemas que emplean mayores velocidades de datos y los actuales diseños de sistemas están limitados al Intervalo de operación más corto, requiriendo así más transceptores de radio para cubrir un área dada, que provoca mayores costes del sistema y un mayor riesgo de interferencia entre radios en áreas próximas que deben compartir una frecuencia de canal común.

Además de las comunicaciones IEEE 802.11 a/b/g, otros tipos de sistemas inalámbricos que operan en los intervalos de 2,4 GHz y mayor frecuencia tales como sistemas Bluetooth, ZigBee y RFID necesitan sistemas de distribución de señales más eficiente. Las normas para estas tecnologías especifican formatos de codificación más simples, menores velocidades de datos, menor potencia de transmisión y menores sensibilidades del receptor con el fin de miniaturizar componentes, reducir el coste por función y reducir la merma global del dispositivo de una fuente de potencia. Se combinan varios de estos factores para limitar el intervalo de comunicaciones o utilización económica de estos tipos de sistemas. Aunque en algunos casos se desea intervalo limitado, la mayoría de los sistemas inalámbricos sufren cobertura limitada y/o la capacidad para cubrir áreas deseadas con intensidad y calidad de señal definida.

Las incompatibilidades entre diferentes tipos de dispositivos de radio que operan en la misma banda de frecuencia también son un problema creciente, especialmente cuando deben localizarse antenas unitarias base para cada uno en estrecha proximidad; y transmisores de radio próximos que comparten el mismo espectro son operados a elevada potencia para poder obtener un intervalo de comunicaciones máximo a través de estructuras y otros objetos.

Un procedimiento que se ha empleado en un intento por vencer la atenuación y/o distorsión de retardo producida por obstrucciones estructurales es distribuir señales en una parte de una instalación usando un radiador "de fuga". Este tipo de radiador está normalmente en forma de un tipo especial de cable coaxial que emplea agujeros o ranuras en su conductor externo que permiten que "se fugue" una cantidad controlada de radiación, es decir, radie, a través de la longitud del cable. Sin embargo, este tipo de radiador lineal de fuga tiene varias desventajas a mayores frecuencias debido a la atenuación de señales longitudinal relativamente alta inherente en un diámetro práctico de cable coaxial de fuga. Esta característica limita... [Seguir leyendo]

1. Un sistema de distribución inalámbrica adaptado para la instalación con, o integrado en una bandeja portadora mecánica, que comprende:

una bandeja portadora mecánica (135) para apoyar cables, tuberías o conductos en espacios aéreos en oficinas y emplazamientos industriales;

una primera guía de onda hueca (131, 133) de sección transversal consistente y superficie interna altamente conductiva que sirve con el propósito dual de funcionar como una guía de onda de comunicaciones inalámbricas y un elemento estructural de la bandeja portadora mecánica; y una sonda de señal (52) insertada en la primera guía de onda hueca en una localización preseleccionada a lo largo de la primera guía de onda hueca para intercambiar energía con la primera guía de onda hueca.

2. El sistema de distribución inalámbrica de la reivindicación 1 que comprende además una segunda guía de onda hueca (131, 133) de sección transversal consistente que sirve con el propósito dual de funcionar como una guía de onda de comunicaciones inalámbricas y un elemento estructural de la bandeja portadora mecánica.

3. El sistema de distribución inalámbrica de la reivindicación 1 que comprende además una segunda guía de onda hueca, en donde tanto la primera como la segunda guías de onda huecas tienen una estructura de sección transversal hueca longitudinalmente consistente y una superficie interna eléctricamente conductiva que soporta la transmisión de energía de señal inalámbrica de una fuente de señal inalámbrica a una localización próxima a un receptor inalámbrico.

4. El sistema de distribución inalámbrica de la reivindicación 2 en el que la primera guía de onda hueca y la segunda guía de onda hueva están ambas configuradas para transportar un grupo de frecuencias.

5. El sistema de distribución inalámbrica de la reivindicación 1, en el que el sistema de distribución inalámbrica cumple con las regulaciones de fuego y humo del gobierno y la industria para su uso en un pleno de aire de retorno HVAC.

6. El sistema de distribución inalámbrica de la reivindicación 1 que comprende además un ensamblaje final de terminación conectado a la primera guía de onda hueca.

7. El sistema de distribución inalámbrica de la reivindicación 1, en el que la sonda de señal es excitado por un campo eléctrico dentro de la primera guía de onda hueca.

8. El sistema de distribución inalámbrica de la reivindicación 1 en el que una profundidad de inserción o un ángulo de rotación de la sonda de señal pueden ser ajustados para variar la cantidad de energía de señal inalámbrica extraída desde la primera guía de onda hueca.

9. El sistema de distribución inalámbrica de la reivindicación 8 en el que una profundidad de inserción o un ángulo de rotación de la sonda de señal pueden ser ajustados de forma remota.

10. El sistema de distribución inalámbrica de la reivindicación 1 que comprende además un acoplador de señal acoplado con la sonda de señal, en el que el acoplador de señal tiene al menos un sensor incorporado en el mismo para medir e informar de los datos de posición mecánicos de la sonda de señal.

11. El sistema de distribución inalámbrica de la reivindicación 1, que comprende además al menos una apertura pre- posicionada localizada en un lado de la primera guía de onda hueca, en el que la apertura pre-posiclonada es un radiador directo desde la guía de onda al espacio libre.

12. El sistema de distribución inalámbrica de la reivindicación 11, en el que la apertura es variable en el tamaño de abertura.

13. El sistema de distribución inalámbrica de la reivindicación 1 en el que la sonda de señal Incluye un bucle excitado por un campo magnético dentro de la guía de onda.

14. El sistema de distribución inalámbrica de la reivindicación 13 en el que una cantidad variable de la energía de la señal se acopla desde la primera guía de onda hueca cambiando el área del bucle presentada al campo magnético o rotando el bucle alrededor de un eje de la sonda de señal.

15. El sistema de distribución inalámbrica de la reivindicación 14 que comprende además un Indicador que muestra una posición de rotación del bucle alrededor de un eje perpendicular a un eje de la primera guía de onda hueca.

16. El sistema de distribución inalámbrica de la reivindicación 1 que comprende además un acoplador de señal acoplado con la sonda de señal, un puerto en el acoplador de señal para la conexión con un dispositivo de radiación inalámbrica; y

un dispositivo de radiación de señal conectado al puerto del acoplador de señal a través de circuitería de adaptación de ¡mpedancia.

17. El sistema de distribución inalámbrica de la reivindicación 1 en el que un ensamblaje de interfaz de señal está unido a la primera guía de onda hueca y el ensamblaje de interfaz de señal es uno o más de un transmisor, receptor, transceptor, filtro, filtros, combinador, duplexor, amplificador, y amplificadores.

18. El sistema de distribución inalámbrica de la reivindicación 1 que comprende además un acoplador de señal acoplado a la sonda de señal; y

al menos un detector de radio frecuencia acoplado con el acoplador de señal para monitorizar señales a al menos un punto predeterminado en la guía de onda.

19. El sistema de distribución inalámbrica de la reivindicación 1 en el que dos o más señales de las frecuencias predeterminadas se multiplexan en la primera guía de onda hueca usando uno o más modos de propagación dentro de la primera guía de onda hueca.