Disposición (7) de antena activa con eficiencia energética que comprende un controlador (5) de antena activa para controlar unidades modulares TRX que comprenden un módulo TRX maestro (2) y uno o más módulos TRX esclavos (3) y elementos de antena (1,

1'). Los módulos TRX esclavos (3) pueden ser conectados/desconectados mediante el controlador (5) de la antena activa en función de los requisitos de carga de tráfico, de manera que puede ajustarse la potencia de salida de la antena para reducir el consumo de potencia, y el diagrama de radiación de la antena permanece sustancialmente sin cambios.

DISPOSICIÓN DE ANTENA ACTIVA CON EFICIENCIA ENERGÉTICA

Campo de la Invención

La presente invención está comprendida en el campo de las telecomunicaciones móviles, y más en concreto en una nueva arquitectura de antena activa optimizada para el ahorro de potencia.

Antecedentes de la Invención

Tal como se describe en las figuras lA a ID, la arquitectura de las estaciones base de radio se está desplazando hacia soluciones más eficientes y simples, evolucionando desde una arquitectura con grandes armarios que alojan la estación base (figura lA, emplazamiento clásico) a soluciones de radio integradas en la antena (denominadas antenas activas, figura ID) . La figura lB muestra una solución intermedia, la cabeza de radio remota (RRH, remote radio head) , estando la unidad de radio remota (RRU, remote radio unit) cerca de la antena y conectada a la unidad de banda base (BBU, baseband unit) , mientras que en la figura IC la RRU está integrada en una antena pasiva, antena RRH integrada, formando un amplificador de potencia (PA, power amplifier) de alta potencia.

Existen dos tipos de antenas activas: débilmente integrada (básicamente una RRU integrada en una antena pasiva, figura IC) , y fuertemente integrada (una nueva arquitectura modular que optimiza la integración en la antena, figura ID) . En el presente documento la expresión "antena activa" se referirá solo a la antena fuertemente integrada basada en pequeños módulos de potencia, tal como se muestra en la figura ID.

Las antenas activas utilizan una serie de módulos transceptores (TRX) para transmitir/recibir una potencia grande de señal de RF mediante la combinación síncrona de las señales de manera inalámbrica. Si bien una disposición de antena tiene una potencia máxima de salida, una disposición de antena en una red activa transmite rara vez, si es que lo hace alguna, a la máxima potencia de salida, por una serie de razones:

la carga de tráfico es baja fuera de las horas pico (el funcionamiento bajo

carga de tráfico elevada se produce solo en un pequeño porcentaje del tiempo, por ejemplo el 20% del tiempo, aunque el P A como un todo sigue funcionando por si mismo y consumiendo recursos independientemente de qué se está transmitiendo de manera inalámbrica) . una o más portadoras no se utilizan (por ejemplo, una antena activa diseñada para una potencia de salida máxima de 40 W utilizando solo la potencia máxima de salida de 20 W cuando solo está activada una portadora) . los servicios en uso no son intensivos en potencia (por ejemplo, una célula que transporta unas pocas llamadas de voz está funcionando típicamente lejos de la potencia máxima de salida) .

La mejor forma de ahorrar energía (en emplazamientos que utilizan una arquitectura de antena activa "clásica") mientras la red está en funcionamiento, es desconectar algunos de los módulos TRX de la antena activa. La figura 2 ilustra cómo se conseguiría el modo de ahorro de energía basado en un diseño de antena activa convencional. La figura 3 muestra una arquitectura convencional de antena activa, que comprende módulos TRX conectados a elementos de antena y controlados por el controlador de la antena activa, el cual puede conectar o desconectar cada módulo TRX.

El problema de dichos tipos de soluciones es que desconectar los módulos TRX no solo reduce la potencia de salida global máxima disponible sino que afecta asimismo al diagrama de radiación de la antena (por ejemplo, acimut e inclinación vertical) por lo tanto modificando instantáneamente la cobertura. En otras palabras, cuando se desconecta módulos para ahorrar energía, existe un alto riesgo de que esto afecte a indicadores clave de rendimiento (KPis, key performance indicators) de la red activa (por ejemplo, incrementos de llamadas interrumpidas, de llamadas bloqueadas) .

Es bien sabido que las abreviaturas y los acrónimos se utilizan frecuentemente en el campo de la telefonía móvil. A continuación se presenta un glosario de acrónimos/términos utilizados a lo largo de la presente especificación: P A Amplificador de potencia (Power Amplifier) RRH Cabeza de radio remota (Remote Radio Head) RRU Unidad de radio remota (Remote Radio Unit) TRX Transceptor

Descripción de la Invención

La invención se refiere a una antena activa con eficiencia energética, que comprende una serie de unidades modulares de TRX y un controlador de la antena activa para controlar las unidades modulares de TRX. Cada unidad modular de TRX comprende, a su vez, por lo menos un elemento de antena para radiar señales de RF,

1O por lo menos un módulo TRX maestro y por lo menos un módulo TRX esclavo. El, o cada, módulo TRX esclavo es operativo para ser conectado/desconectado mediante el controlador de la antena activa, de acuerdo con los requisitos de carga de tráfico. La disposición de antena activa está configurada de modo que, cuando está en uso, el o cada módulo TRX maestro está activo y radiando por lo menos una correspondiente

potencia de salida mínima, de manera que cuando la antena está en uso el diagrama de radiación de la antena permanece sustancialmente idéntico independientemente del número de módulos TRX esclavos desconectados.

La presente invención proporciona una arquitectura de antena activa que permite una reducción sustancial en la potencia consumida por las estaciones base

utilizadas para redes 2G, 3G y LTE (donde se despliega dicho tipo de antena activa) , manteniendo a la vez invariable la cobertura para los usuarios en la red de radio. Esta reducción en el consumo de potencia tendrá un impacto positivo en el ahorro de OPEX y minimizará asimismo los impactos ambientales cuando se hacen funcionar las redes activas.

La distribución de potencia entre todos los módulos TRX activos y todos los módulos TRX esclavos está dimensionada preferentemente de tal forma que maximiza el ahorro de energía mediante la mejora de la eficiencia de funcionamiento de los módulos TRX maestros, funcionando cerca de su potencia máxima, y mediante la desconexión, siempre que sea posible, de los módulos TRX esclavos.

módulo TRX esclavo puede estar dispuesto, cuando está conectado, para radiar por

lo menos los mismos canales comunes o para radiar solo canales dedicados. Todos los módulos TRX maestros tienen preferentemente la misma potencia máxima de salida PM y todos los módulos TRX esclavos tienen preferentemente la 5 misma potencia máxima de salida Ps.

En una realización preferida, cada unidad modular de TRX comprende un elemento de antena asociado con uno correspondiente de los módulos TRX maestros, y para cada módulo TRX esclavo, un elemento de antena asociado a cada correspondiente módulo TRX esclavo. La disposición de antena activa está

1 O configurada, cuando está en uso, para: -radiar la señal de salida de cada módulo TRX maestro de cada unidad modular TRX sobre su elemento de antena asociado; -cuando un módulo TRX esclavo de una unidad modular TRX es desconectado, radiar la señal de salida del módulo TRX maestro de dicha unidad

modular TRX sobre el elemento de antena asociado a dicho módulo TRX esclavo, siendo dicha señal de salida ajustada adecuadamente para mantener el diagrama de radiación;

- cuando un módulo TRX esclavo de una unidad modular TRX es conectado, radiar su señal de salida sobre su elemento de antena asociado. 20 En esta realización, cada unidad modular TRX maestra puede comprender:

- elementos de conmutación, controlados por el controlador de antena, para encaminar apropiadamente las señales de salida del módulo TRX maestro y de dicho por lo menos un módulo TRX esclavo, y

- para cada módulo TRX esclavo, un desfasador y atenuador variable, 25 controlado por el controlador de la antena, para ajustar la atenuación y el desfase de la señal de salida del módulo TRX maestro;

- opcionalmente,...

1. Disposición (7) de antena activa, que comprende una serie de unidades modulares TRX y un controlador ( 5) de la antena activa para controlar las unidades modulares TRX; comprendiendo cada unidad modular TRX por lo menos un

elemento de antena (1, 1') para radiar señales de RF, caracterizada porque cada

unidad modular TRX comprende además: por lo menos un módulo TRX maestro (2) , por lo menos un módulo TRX esclavo (3) , cada uno operativo para ser

conectado/desconectado por el controlador (5) de la antena activa de acuerdo con 1 O requisitos de carga de tráfico;

estando configurada la disposición (7) de antena activa de manera que, cuando está en uso, el o cada módulo TRX maestro (2) está activo y radiando por lo menos una correspondiente potencia de salida mínima.

2. La disposición (7) de antena activa acorde con la reivindicación 1, 15 estando desplegada la disposición (7) de antena activa para transmisión 3G, donde el

o cada módulo TRX maestro (2) está dispuesto, cuando la disposición (7) de antena activa está en uso, para radiar por lo menos los canales comunes, y donde cada módulo TRX esclavo (3) está dispuesto, cuando está conectado, para radiar por lo menos los mismos canales comunes.

3. La disposición (7) de antena activa acorde con la reivindicación 1, estando desplegada la disposición (7) de antena activa para transmisión 3G, donde el

o cada módulo TRX maestro (2) está dispuesto, cuando la disposición (7) de antena activa está en uso, para radiar por lo menos los canales comunes, y donde cada módulo TRX esclavo (3) está dispuesto, cuando está conectado, para radiar solo

canales dedicados.

4. La disposición (7) de antena activa acorde con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en la que todos los módulos TRX maestros (2) tienen la misma potencia máxima de salida PM y todos los módulos TRX esclavos (3) tienen la misma potencia máxima de salida Ps.

5. La disposición (7) de antena activa acorde con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en la que cada unidad modular TRX comprende:

un elemento de antena (1) asociado con uno correspondiente de los

módulos TRX maestros (2) , y para cada módulo TRX esclavo (3) , un elemento de antena (1 ') asociado a cada correspondiente módulo TRX esclavo (3) ;

8. La disposición (7) de antena activa acorde con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en la que cada unidad modular TRX comprende un solo elemento de antena (1) , estando configurada la disposición (7) de antena activa, cuando está en uso, para:

- cuando cada módulo TRX esclavo (3) de una unidad modular TRX es desconectado, radiar la señal de salida del módulo TRX maestro (2) de dicha unidad modular TRX sobre el elemento de antena (1) de dicha unidad modular TRX;

- cuando por lo menos un módulo TRX esclavo (3) de una unidad modular TRX es conectado, obtener una señal combinada coherente entre dicho por lo menos un módulo TRX esclavo (3) conectado y el módulo TRX maestro (2) de dicha unidad modular TRX, y radiar dicha señal combinada sobre el elemento de antena (1) de dicha unidad modular TRX.

9. La disposición (7) de antena activa acorde con la reivindicación 8, comprendiendo cada unidad modular TRX maestra un combinador coherente (71) dispuesto para obtener la señal combinada coherente, y elementos de conmutación (70, 72) controlados por el controlador (5) de la antena activa para direccionar apropiadamente las señales RF intervinientes al elemento de antena ( 1) asociado.

1O. La disposición (7) de antena activa acorde con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en la que cada módulo TRX (2, 3) está dispuesto para alimentar un solo elemento de antena ( 1, 1 ') , estando dispuesto el controlador ( 5) de la antena activa para ajustar dinámicamente los factores de ponderación y las configuraciones de potencia de los módulos TRX maestro (2) y esclavo (3) .