Estación repetidora de radio doble.

Estación repetidora RS utilizada en una red de comunicación que tiene una arquitectura en árbol constituida por varios niveles jerárquicos TLi,

comprendiendo dicha red de comunicación un punto central, tal como una estación base BS0 del nivel jerárquico más elevado, una o varias estaciones repetidoras RSi, y una o varias estación(es) de abonado SSi, caracterizada porque una estación repetidora RSn comprende al menos dos módulos (2A, 2B) de radio, estando adaptado un primer módulo (2A) de radio para comunicar con unas estaciones de nivel jerárquico inferior TL(n+1) y estando adaptado un segundo módulo (2B) de radio para comunicar con unas estaciones de nivel jerárquico superior TL(n-1), dicha RS utiliza dos frecuencias diferentes para las comunicaciones realizadas en el nivel jerárquico inferior TL(n+1) y en el nivel jerárquico superior TL(n-1), estando sincronizados los dos módulos (2A, 2B) de radio a la altura de su capa MAC y comprendiendo dicha estación repetidora al menos una antena (6A, 6B, 7) unida a dicha capa MAC de los módulos de radio.

Estación repetidora de radio doble

La invención se refiere a una estación repetidora equipada con una o varias antenas emisor-receptor y que utiliza dos módulos de radio, en base a la misma tecnología, que están conectados entre sí y sincronizados a la altura de la capa de acceso al medio más conocida bajo la denominación anglosajona MAC (Médium Access Control).

La realización de la estación repetidora en los sistemas de comunicación de alta capacidad, a título de ejemplo el sistema WiMax, es una apuesta fundamental para las aplicaciones de seguridad civil. Por ejemplo, es posible citar los sistemas de supervisión de las cercanías o incluso la supervisión de puntos sensibles. Es posible también citar unas aplicaciones de defensa, tales como la protección de campos y control de zona.

Las normas civiles tienden actualmente a aportar las soluciones. Por ejemplo, el comité de normalización del IEEE está en trámite de especificar este tipo de mecanismos para los sistemas WiMax móviles (82.16e) en el seno del grupo 82.16j. Las informaciones más completas se disponen en la página de Wikipedia. No obstante, el despliegue de esta tecnología necesitará un nuevo y completo desarrollo de los módulos de radio actualmente presentes en los sistemas o "conjuntos de chips" que pueden engendrar dificultades tecnológicas y también costes.

En la descripción, las letras RF designan la radiofrecuencia y las letras BB, la señal en Banda Base.

El objeto de la presente invención se refiere a unas arquitecturas de sistemas y materiales (más conocidos con la designación anglosajona hardware) que permitan el desarrollo rápido y a coste reducido de las estaciones repetidoras. Este nuevo enfoque se basa particularmente en la conexión de dos módulos de radio en el seno de una estación repetidora que están sincronizados a la altura de la capa MAC.

El documento titulado "Multihop communication in relay enhanced IEEE 82.16 networks" presenta dos maneras de integrar una comunicación multi-salto en un sistema IEEE 82. 16. El primer concepto sigue un enfoque centralizado en el que la estación base tiene un control total sobre la célula repetidora. El segundo concepto sigue un enfoque semidistribuido en el que una estación repetidora controla lo que puede inscribirse en la red.

La solución propuesta tiene en cuenta la posibilidad de desplegar unas antenas directivas que puedan funcionar en dos niveles jerárquicos (superior e inferior), para una red de comunicación desplegada en forma de árbol. Este enfoque se basa en la realización de antenas inteligentes de bajo coste y rápida conmutación o FESA (Fast Electronically Steerable Antenna). La topología en árbol se compone de una estación base del nivel jerárquico más elevado, de estaciones repetidoras RS y de estaciones de abonado SS.

En lo que sigue de la descripción, la letra "n" se utiliza para designar un nivel de jerarquía dado en la estructura en árbol de la red, "n-1" para designar el nivel de jerarquía superior al nivel n y "n+1" para designar un nivel de jerarquía inferior al nivel n. Además, el término "trama" designa un periodo de tiempo recurrente que comprende las diferentes asignaciones de recursos para cada estación. Puede denominarse igualmente "supertrama" y se encuentra generalmente delimitada por la emisión de motivos de sincronización.

La invención se refiere a una estación repetidora RS utilizada en una red de comunicación que tiene una arquitectura en árbol constituida por varios niveles jerárquicos TL¡, comprendiendo dicha red de comunicación un punto central, por ejemplo una estación base BS del nivel jerárquico más elevado, una o varias estaciones repetidoras RS¡ y una o varias estación(es) de abonado SS¡, caracterizada porque una estación repetidora RSn comprende al menos dos módulos de radio, estando adaptado un primer módulo de radio para comunicar con unas estaciones de nivel jerárquico inferior TL(n+i) y estando adaptado un segundo módulo de radio para comunicar con unas estaciones de nivel jerárquico superior TL(n-i), dicha RS utiliza dos frecuencias diferentes para las comunicaciones realizadas en el nivel jerárquico inferior TL(n+i) y en el nivel jerárquico superior TL(n-i), estando sincronizados los dos módulos de radio a la altura de su capa MAC y comprendiendo dicha estación repetidora al menos una antena unida a dicha capa MAC de los módulos de radio. La repetición de las informaciones se efectúa a la altura de la capa MAC de manera que se minimicen los retardos de las transmisiones de extremo a extremo.

La invención se refiere igualmente a la división de la banda pasante entre los diferentes nodos de una red tal como se ha descrito anteriormente. En este marco, se describen dos modos de funcionamiento que aportan diferentes estructuras de trama. El modo multicanal corresponde a la utilización de varios canales de frecuencia en los diferentes niveles jerárquicos vinculados a la estación repetidora. En el modo monocanal, una estación repetidora funciona en la misma frecuencia en los diferentes niveles jerárquicos a los que está asociada. La invención se refiere también a un procedimiento o protocolo de transmisión realizado en el seno de una estación repetidora que presenta al menos una de las características antes citadas caracterizado porque utiliza una antena inteligente y dicha antena inteligente utiliza un modo omnidireccional en los periodos de la trama en los que la estación repetidora emite en modo de difusión hacia el nivel jerárquico inferior o en los que la estación repetidora recibe los mensajes emitidos en un periodo de contenciones, utilizando dichos mensajes emitidos en estos dos periodos de la trama una modulación robusta (tal como QPSK) mientras que las otras ranuras de transmisiones utilizan unas modulaciones adaptadas para ofrecer una velocidad más elevada.

Surgirán mejor otras características y ventajas del dispositivo según la invención con la lectura de la descripción que sigue de un ejemplo de realización dado a título Ilustrativo y en ningún caso limitativo con unas figuras adjuntas que representan:

La figura 1, un ejemplo de topología de red punto-multipunto, la figura 2, un ejemplo de topología en árbol de cuatro niveles,

la figura 3A y la figura 3B, un primer ejemplo de esquema funcional y la arquitectura asociada de una estación repetidora según la invención,

las figuras 4A y 4B, un segundo ejemplo de esquema funcional y una arquitectura de una estación repetidora según la invención,

las figuras 5A y 5B, un tercer ejemplo de esquema funcional y de una arquitectura repetidora según la invención,

la figura 6, un ejemplo de estructura de trama utilizado en el caso de un funcionamiento en modo multicanal,

la figura 7, un ejemplo de estructura de trama utilizado para el funcionamiento en modo monocanal,

la figura 8, un segundo ejemplo de estructura de trama utilizado para el funcionamiento en modo monocanal,

la figura 9A, un ejemplo de estructura de trama en un árbol de varios niveles en modo monocanal,

la figura 9B, otro ejemplo de estructura de trama en una rama del árbol de varios niveles con reutilización

espacial,

la figura 1, una tabla que agrupa las características de transmisión para una configuración dada, la figura 11, las etapas realizadas en el transcurso del procedimiento de entrada de una estación en la red, la figura 12, las etapas ejecutadas durante los procedimientos de seguimiento, y la figura 13, un esquema que representa la dirección de escrutinio de una antena.

Con el fin de hacer comprender mejor la arquitectura y el funcionamiento de las estaciones repetidoras según la Invención, el ejemplo de la descripción pone en práctica una antena inteligente del tipo FESA en un contexto 82.16d y 82.16e, por ejemplo.

SI salir del ámbito de la Invención, esta última se puede aplicar también para unas antenas omnldlreccionales. La utilización de antenas Inteligentes FESA permite particularmente obtener una ganancia mejor y una mayor rapidez en unos cambios de dirección de apuntado.

La descripción se dirigirá también, a título de ejemplo, al contexto WIMAX, en el seno de un sistema que comprende una o varias estaciones base (BS), unas estaciones repetidoras (RS) y unas estaciones de abonado (SS).

La figura 1 representa un ejemplo de arquitectura de un sistema punto-multipunto que comprende una estación base BS que comunica con varias estaciones de abonado SS que están distribuidas en forma de estrella. Una estructura de ese tipo ofrece una cobertura limitada y unas conexiones también limitadas.

La figura 2 representa una arquitectura que implementa varias estaciones repetidoras RS. Esta... [Seguir leyendo]

1. Estación repetidora RS utilizada en una red de comunicación que tiene una arquitectura en árbol constituida por varios niveles jerárquicos TL¡, comprendiendo dicha red de comunicación un punto central, tal como una estación base BS del nivel jerárquico más elevado, una o varias estaciones repetidoras RS¡, y una o varias estación(es) de abonado SS¡, caracterizada porque una estación repetidora RSn comprende al menos dos módulos (2A, 2B) de radio, estando adaptado un primer módulo (2A) de radio para comunicar con unas estaciones de nivel jerárquico inferior TL(n+i) y estando adaptado un segundo módulo (2B) de radio para comunicar con unas estaciones de nivel jerárquico superior TL(n-i), dicha RS utiliza dos frecuencias diferentes para las comunicaciones realizadas en el nivel jerárquico inferior TL(n+i) y en el nivel jerárquico superior TL(.i), estando sincronizados los dos módulos (2A, 2B) de radio a la altura de su capa MAC y comprendiendo dicha estación repetidora al menos una antena (6A, 6B, 7) unida a dicha capa MAC de los módulos de radio.

2. Estación repetidora según la reivindicación 1 caracterizada porque dicha estación repetidora RSn comprende una única antena (7) y porque un módulo (2A, 2B) de radio está constituido por una capa física (4A, 4B) en banda base, una capa física (5A, 5B) de radiofrecuencia y una capa (3A, 3B) MAC y porque dicha estación repetidora comprende un conmutador (8) que recibe las señales de radiofrecuencia RF de la capa física de cada uno de los módulos y también de la antena (7), recibiendo un conmutador (9) las órdenes procedentes de la capa MAC y estando unido a dicha antena.

3. Estación repetidora según la reivindicación 2 caracterizada porque comprende una capa física (5A, 5B) de RF común a dos módulos de radio, estando colocada dicha capa física (5A, 5B) de radiofrecuencia entre el conmutador (8) y la antena.

4. Estación repetidora según la reivindicación 1 caracterizada porque la trama que contiene las informaciones o datos a transmitir está compuesta por dos partes que corresponden a un periodo de recepción RX y a un periodo de emisión TX y porque la secuencia de transmisión es la siguiente:

-en el periodo de RX correspondiente a la ranura temporal T1, la parte "estación de abonado" de la estación repetidora RSn(SS) recibe un flujo de datos Fi emitidos por la estación de nivel superior (flujo descendente), BSn. 1 o RSn-i(BS) y la parte "estación base" de esta estación repetidora RSn(BS) recibe un flujo de datos flujos F2 procedentes de una o varias estaciones de abonado SSn+i o RSn+i(SS) de nivel jerárquico Inferior (flujo ascendente),

- en el periodo de TX, correspondiente a la ranura temporal T2, la parte "estación de abonado" de la estación repetidora RSn(SS) emite unos datos F3 hacia la estación de nivel superior (flujo ascendente) BSn-i o RSn-i (BS) y la parte "estación base" de esta estación repetidora RSn (BS) transmite unos datos F4 hacia una o varias estaciones de nivel jerárquico Inferior (flujo descendente).

5. Estación repetidora según una de las reivindicaciones 1 a 3 caracterizada porque la trama que contiene las informaciones o datos a transmitir está compuesta por dos partes que corresponden a un periodo de recepción RX y a un periodo de emisión TX y porque la secuencia de transmisión es la siguiente:

> en el primer periodo de RX (ranura temporal T3), la parte SS de la estación repetidora RSn (SS) recibe un flujo de datos F5 de la estación de nivel superior, durante este tiempo, la parte BS de esta estación repetidora RSn (BS) está en reposo,

> en el primer periodo de RX, correspondiente a la ranura temporal T4, la parte BS de la estación repetidora RSn(BS) emite un flujo de datos Fe hacia una o varias estación(es) de nivel inferior, a continuación una conmutación TX/RX permite a la misma parte, la RSn(BS), recibir un flujo de datos F7 transmitidos desde el nivel jerárquico inferior,

> en el segundo periodo de TX, ranura temporal T6, la parte SS de la RSn emite un flujo de datos Fs hacia la estación de nivel superior BSn+i o RSn+i(BS).

6. Estación repetidora según una de las reivindicaciones 1 a 3 caracterizada porque la trama que contiene las informaciones o datos a transmitir está compuesta por dos partes que corresponden a un periodo de recepción RX y a un periodo de emisión TX y porque la secuencia de transmisión es la siguiente:

> en el primer periodo de RX, ranura temporal T7, la parte SS de la estación repetidora RSn (SS) recibe un flujo de datos Fg de la estación de nivel superior n+1, durante este tiempo, la parte BS de esta estación repetidora RSn (BS) está en reposo,

> en la primera parte del el periodo de TX, ranura temporal Ts, la parte BS de la estación repetidora RSn (BS) emite un flujo de datos F1 hacia la estación de nivel superior n+1, a continuación una conmutación TX/RX permite a la parte SS de la estación repetidora RSn (SS) emitir en la ranura temporal Tg del periodo de TX hacia una o varias estación(es) de nivel jerárquico inferior n-1, posteriormente esta misma parte recibirá en la ranura temporal T1 del periodo de RX un flujo de datos F12 procedentes de una o varias estación(es) de nivel jerárquico inferior n-1.

7. Estación repetidora según la reivindicación 6 caracterizada porque la trama en una rama permiten unas transmisiones simultáneas en los niveles n y n+2, a saber por ejemplo entre BSn+2 y SSn+3 por una parte y BSn y

SSn+i por otra parte.

8. Estación repetidora según una de las reivindicaciones 1 a 6 caracterizada porque la sincronización se efectúa transmitiendo un motivo de sincronización Ts desde la parte de estación de abonado RSn(SS) hacia la parte estación base RSn(BS) al final del primer periodo de RX.

9. Estación repetidora según una de las reivindicaciones 1 a 8 caracterizada porque la repetición de los paquetes

de datos, de control y de gestión se efectúa a la altura dos de la pila protocolaria OSI estableciendo un enlace entre dos capas MAC de los dos módulos de radio de esta misma estación.

1. Estación repetidora según una de las reivindicaciones 1 a 9 caracterizada porque la antena que equipa dicha estación repetidora es una antena inteligente de conmutación rápida, del tipo FESA.