ES2253760T3 - Estacion de radio para enviar y recibir informaciones digitales en un sistema de comunicacion movil. - Google Patents
Estacion de radio para enviar y recibir informaciones digitales en un sistema de comunicacion movil.Info
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Abstract
PARA UNA ESTACION DE RADIO DEDICADA A LA TRANSMISION Y RECEPCION DE INFORMACIONES DIGITALES EN UN SISTEMA DE COMUNICACION MOVIL, LA TRANSMISION Y LA RECEPCION CON DIVERSIDAD SE REALIZA POR UNA SOLA ANTENA. A TAL EFECTO, LA ANTENA CONSTA COMO MINIMO DE DOS SISTEMAS DE EXCITACION CON POLARIZACION DIFERENTE. LAS UNIDADES DE TRANSMISION Y RECEPCION SE UNEN DEL MODO ADECUADO CON LOS SISTEMAS DE EXCITACION, P. EJ. POR DUPLEXORES.
Description
Estación de radio para enviar y recibir
informaciones digitales en un sistema de comunicaciones móvil.
La invención se refiere a una estación de radio
para enviar y recibir informaciones digitales en un sistema de
comunicaciones móvil según el concepto general de la reivindicación
1.
Las estaciones de radio sirven para transmitir
informaciones con ayuda de ondas electromagnéticas. El espectro de
frecuencias de las ondas electromagnéticas correspondientes llega
desde varios KHz hasta varios cientos de GHz, habiendo ganado
especialmente en importancia el espectro de frecuencias en la zona
inferior de gigaherzios, debido a la evolución de la técnica de
telefonía móvil. Así, se utilizan estaciones de radio para la
técnica de telefonía móvil en aprox. 0,9 y 1,8 GHz. Un sistema de
comunicaciones móvil es por ejemplo la red móvil por radio GSM
(Global System for Mobile Communications), pero también las
conocidas redes de comunicaciones sin hilos, por ejemplo según el
estándar DECT, realizan un sistema de comunicaciones móvil como el
indicado.
Cuando estas estaciones de radio están previstas
tanto para enviar como también recibir informaciones, las mismas
incluyen al menos una unidad receptora y al menos una unidad
emisora. En la unidad emisora se modulan las informaciones a enviar
sobre una frecuencia portadora y se amplifican las señales de
emisión generadas. La unidad receptora sirve para la evaluación de
la información de las señales de recepción y su separación de la
portadora y de perturbaciones por ruido.
Una estación de radio como la indicada se conoce
por ejemplo como estación de base por la solicitud de patente
alemana 195 472 88.8. Esta estación de radio incluye además una
antena para emitir y recibir. Así, a través de esta antena tanto se
envían señales de emisión como también se reciben señales de
recepción. Esta estación de radio presenta no obstante el
inconveniente de que con ella no es posible ninguna recepción con
diversidad (diversity).
Por el folleto "Transmisión de télex y de datos
mediante onda corta", L. Wiesner, Siemens Aktiengesellschaft,
tercera edición, 1980, págs. 94 a 104, se conocen diversas
posibilidades de realización de una recepción con diversidad. Entre
otros, se presenta la posibilidad de la diversidad de
polarizaciones, en la que para la recepción con diversidad se
utilizan dos antenas de las cuales una está polarizada por ejemplo
verticalmente y la otra horizontalmente. Un sistema de antenas como
el indicado se conoce también por la memoria de patente alemana DE
2 032 002 B2. Estas memorias presentan realizaciones de la recepción
con diversidad que no obstante se basan en antenas espacialmente
separadas y además no tienen en cuenta la problemática del
funcionamiento en emisión.
Los sistemas de comunicaciones móviles
tradicionales, ver al respecto la especificación funcional de
Siemens
A30862-X1001-A314-03-7659,
MOBNET, del 25.08.1995, págs. 5-2, realizan una
estación de radio con funcionamiento con diversidad también debido a
que existen antenas separadas para emitir y para cada ramal
individual de diversidad. Ambas antenas para la recepción con
diversidad deben no obstante presentar una determinada separación
espacial, para asegurar una descorrelación de las señales de
recepción. Otra posibilidad de realización prevé el dúplex de
señales de emisión sobre las antenas para la recepción con
diversidad. No obstante, también debe haber aquí una separación
espacial de las antenas para la recepción con diversidad.
Por la US 5,262,788 se conoce una transmisión de
datos que utiliza antenas por el lado emisor y receptor con dos
sistemas de activación polarizados de manera distinta, que generan y
evalúan respectivamente una señal polarizada según determinados
criterios. En cuanto a la polarización y otros parámetros de señal,
están sintonizados los equipos de procesamiento de señal del lado
receptor con los equipos de generación de señal del lado emisor. No
es posible una recepción con diversidad (diversity).
Por la EP 0 642 232 A1 se conoce una estación de
radio con varios sistemas de activación, estando separado
espacialmente un sistema de activación previsto por el lado emisor
de los sistemas de activación previstos por el lado receptor.
Por la US 4,704,733 se conoce un equipo para la
ampliación de una célula de radio. Al respecto, una señal de un
"subscriber" (abonado) que se recibe a través de dos antenas
del equipo, es transmitida a través de dos rutas de señal a una
antena con dos polarizaciones distintas para su retransmisión a una
estación de base.
En los sistemas de comunicaciones móviles
actuales existe no obstante una presión considerable sobre los
operadores de red para que salgan adelante con pocos emplazamientos
de antenas. Al respecto, la puesta a disposición de dos antenas
separadas para la recepción con diversidad significa un
inconveniente considerable.
La invención tiene por lo tanto como tarea básica
indicar una estación de radio para emitir y recibir informaciones
digitales en un sistema de comunicaciones móvil que tenga para la
emisión y para la recepción con diversidad una reducida necesidad de
espacio para el emplazamiento de las antenas. Esta tarea se resuelve
en cada caso mediante la estación de radio correspondiente a la
invención de la reivindicación 1, partiendo de las particularidades
del concepto general mediante las particularidades de la parte
característica. Ventajosos perfeccionamientos pueden deducirse de
las reivindicaciones secundarias.
En el marco de la invención está compuesta la
antena por un primer y un segundo sistema de activación con distinta
polarización. Para la utilización conjunta de la antena para emitir
y recibir, enlaza un primer duplexador al menos una primera unidad
emisora y una primera unidad receptora con una primera línea de
antena común. El primer sistema de activación está unido mediante la
primera línea de antena con el primer duplexador. El segundo sistema
de activación presenta un enlace con al menos la primera unidad
receptora a través de una segunda línea de antena. De esta manera se
asegura al menos a través de la primera unidad receptora y de ambos
sistemas de activación una recepción con diversidad. Además, se
realiza al menos a través del primer sistema de activación el envío
de informaciones digitales.
Como alternativa, se prevén en la antena al menos
tres sistemas de activación, dos para recepción y uno para emisión,
distinguiéndose los sistemas de activación por sus planos de
polarización. Mediante esta solución puede ahorrarse el duplexador,
resultando no obstante un gasto más elevado en la realización de la
antena.
La estación de radio correspondiente a la
invención cumple ventajosamente a la vez la exigencia de una
reducción de la cantidad de antenas y las exigencias de un sistema
de comunicaciones móvil con recepción con diversidad. De esta
manera, es posible a los operadores de red, sobre todo en centros de
aglomeración, cumplir las estrictas exigencias por ejemplo respecto
a las repercusiones ópticas y estéticas del sistema de antenas.
Según ventajosos perfeccionamientos, tienen el
primer y el segundo sistema de activación un punto central
geométrico común. Mediante una disposición como la indicada de los
sistemas de activación, puede seguirse reduciendo la necesidad de
espacio para la antena. Para una elevada ganancia de antena, se
utilizan ventajosamente grupos de elementos para los sistemas de
activación. Mediante las correspondientes configuraciones de los
elementos de los sistemas de activación, puede realizarse sin un
gran coste adicional la generación de diagramas de emisión de
distinta polarización.
Entonces sigue siendo posible integrar otros
sistemas de activación en esta antena, con lo que, según ventajosos
perfeccionamientos de la estación de radio correspondiente a la
invención, estos sistemas de activación adicionales se utilizan bien
para la recepción con diversidad o bien para el envío.
Si la emisión de las señales de emisión no ha de
realizarse sólo mediante un sistema de activación, entonces prevé
otro perfeccionamiento ventajoso de la estación de radio
correspondiente a la invención el enlace del segundo sistema de
activación con la primera unidad receptora a través de un segundo
duplexador, enlazando el segundo duplexador una segunda unidad
emisora y la primera unidad receptora con la segunda línea de antena
común. Según distintas posibilidades de realización, puede así
distribuirse la energía de emisión de una unidad emisora entre dos
sistemas de activación o bien están conectadas distintas unidades de
emisión en cada caso a un sistema de activación.
Si se utilizan varias unidades receptoras en la
estación de radio, entonces es ventajoso unirlas en cada caso con un
primer y un segundo amplificador separador (cuando hay dos sistemas
de activación) y distribuir mediante los amplificadores separadores
la potencia de las señales de recepción recibidas por los sistemas
de activación de la forma correspondiente entre las unidades
receptoras. Mediante la utilización de amplificadores separadores,
puede utilizarse una cantidad mayor de unidades receptoras.
Según otros perfeccionamientos ventajosos de la
estación de radio correspondiente a la invención y en particular de
la antena, los sistemas de activación están dispuestos de tal manera
que el desacoplamiento de polarización cruzada de los sistemas de
activación es de al menos 30 dB. Este desacoplamiento se corresponde
con el desacoplamiento de dos antenas con un metro de distancia a
900 MHz. Mediante esta medida debe quedar asegurado que las
interacciones entre los sistemas de activación emisor y receptor son
pequeñas. Un elevado acoplamiento de polarización cruzada se alcanza
por ejemplo cuando el plano de polarización del primer y del segundo
sistema de activación están inclinados entre sí unos 90 grados. La
inclinación de los planos de polarización de ambos sistemas de
activación en comparación con la horizontal puede estar determinada
de distinta manera. Es especialmente ventajoso inclinar ambos planos
de polarización unos 45 grados respecto a la horizontal, con lo cual
los mismos quedan en igualdad de condiciones en la estación de
radio receptora tras diversas reflexiones o bien sobre el tramo de
radio o también a través de la ruta de propagación directa. Otra
variante de realización ventajosa prevé que el plano de polarización
de un sistema de activación que emite las señales emisoras sea
aproximadamente perpendicular a la horizontal. Esta inclinación se
corresponde con las configuraciones usuales hasta ahora de antenas
emisoras.
Para conectar una gran cantidad de unidades
emisoras, se utilizan ventajosamente combinadores de potencia, que
enlazan en cada caso varias unidades emisoras con un duplexador o
bien directamente con un sistema de activación. Si han de utilizarse
varias unidades emisoras y mantenerse reducidas las pérdidas de la
transmisión de la energía de emisión de las señales de emisión hacia
los sistemas de activación, entonces, según un perfeccionamiento
ventajoso de la invención se renuncia al combinador de potencia,
añadiendo otra antena, cuyo sistema de activación se utiliza para
emitir o también para mejorar la recepción con diversidad.
La estación de radio correspondiente a la
invención se describirá más en detalle a continuación con ayuda de
representaciones en dibujo.
Al respecto se muestra en
Fig. 1 una estación de radio con dos sistemas de
activación inclinados en cada caso en 45 grados respecto a la
horizontal y en cada caso cuatro unidades emisoras y receptoras,
Fig. 2 una estación de radio con dos sistemas de
activación inclinados entre sí en 90 grados y plano de polarización
vertical para las señales de emisión emitidas,
Fig. 3 una estación de radio con una antena que
presenta cuatro sistemas de activación, y
Fig. 4 una estación de radio con dos antenas y
cuatro sistemas de activación unidos con respectivas unidades
emisoras.
La estación de radio FS según la figura 1, está
compuesta por una antena A, cuatro unidades receptoras RX1…4 y
cuatro unidades emisoras TX1…4. Las señales de emisión tx de la
primera y la segunda unidad emisora TX1, TX2 se reúnen mediante un
primer combinador de potencia H1 y se llevan a un primer duplexador
DX1. Correspondientemente, se reúnen las señales de emisión tx de la
tercera y cuarta unidad emisora TX3, TX4 mediante un segundo
combinador de potencias H2 y se llevan a un segundo duplexador DX2.
Los combinadores de potencia H1, H2 realizan la transmisión adaptada
a la energía de emisión a los duplexadores DX1, DX2.
Cada uno de estos duplexadores DX1, DX2 tiene un
enlace con un primer amplificador separador FRX1 o bien un segundo
amplificador separador FRX2. Estos amplificadores separadores FRX1,
FRX2 están unidos por el lado de la salida en cada caso con cuatro
unidades receptoras RX1…4. En el amplificador separador FRX1, FRX2
tiene lugar un filtrado de banda ancha en función de la anchura de
banda del sistema y se realiza una nueva amplificación antes de que
la energía de las señales de recepción rx se distribuya
uniformemente entre todas las unidades receptoras RX1…4. En las
unidades receptoras RX1…4 se realiza la evaluación de las señales de
recepción RX según un procedimiento de diversidad. Respecto a
procedimientos de recepción con diversidad conocidos, remitimos por
ejemplo a J.G.Proakis, "Digital Communications", McGraw Hill,
1989.
El primer y el segundo duplexador DX1, DX2
enlazan las unidades emisoras TX1…4 y las unidades receptoras RX1…4
con una primera o bien segunda línea de antena Ltg1, Ltg2. Estas
líneas de antena Ltg1, Ltg2 conducen a la antena A. Esta antena A
está compuesta por dos sistemas de activación AE1, AE2. El primer
sistema de activación AE1 está unido con la primera línea de antena
Ltg1 y el segundo sistema de activación AE2 está unido con la
segunda línea de antena Ltg2. Ambos sistemas de activación AE1, AE2
están inclinados unos 45º respecto a la horizontal de la tierra e
inclinados entre sí unos 90 grados. Correspondientemente, están
también inclinados los planos de polarización de sus direcciones de
emisión. Los sistemas de activación son por ejemplo antenas
agrupadas, que están compuestas en cada caso por varios elementos
individuales.
La estación de radio FS según la figura 2 está
compuesta a su vez por una antena A, cuatro unidades emisoras TX1…4
y cuatro unidades receptoras RX1…4. La combinación de las energías
de emisión de las señales de emisión tx de las cuatro unidades
emisoras TX1…4 tiene lugar no obstante, contrariamente a la estación
de radio FS de la figura 1, de otra manera. Tras la combinación de
las señales de emisión tx de la primera y la segunda unidad emisora
TX1, TX2 en un primer combinador de potencia H1 y de la combinación
de las señales de emisión tx de la tercera y cuarta unidad emisora
TX3, TX4 en un segundo combinador de potencia H2, se reúnen estas
señales de emisión tx de nuevo en un tercer combinador de potencia
H3 y se llevan solamente al primer duplexador DX1. El segundo
duplexador DX2 se cierra de forma adaptada por el lado de la unidad
emisora. La conexión de las unidades receptoras RX1…4 tiene lugar
según al configuración de las unidades receptoras RX1…4 según la
figura 1.
La conexión del primer y del segundo sistema de
activación AE1, AE2 de la antena A se realiza a su vez a través de
una primera y segunda línea de antena Ltg1, Ltg2 hacia el primer y
el segundo duplexador DX1, DX2. El primer sistema de activación AE1
está dispuesto en perpendicular respecto a la horizontal e inclinado
unos 90 grados respecto al segundo sistema de activación AE2. De
esta manera presenta el diagrama de emisión de las señales de
emisión tx una polarización vertical. Al igual que en la figura 1,
se reciben las señales de recepción rx en ambos planos de
polarización. Mediante esta configuración de los sistemas de
activación AE1, AE2 se realiza, al igual que para la estación de
radio FS de la figura 1, una recepción con diversidad de
polarización.
La estación de radio FS según la figura 3 muestra
una posibilidad de realización correspondiente a la invención,
estando compuesta la antena A por cuatro sistemas de activación
AE…4. Estos están inclinados, a modo de ejemplo, en 45 grados uno
respecto a otro, pero podría utilizarse no obstante otra cantidad de
sistemas de activación con una inclinación distinta. Un primer
sistema de activación AE1 está unido con un primer amplificador
separador FRX2 y un segundo sistema de activación AE2 está unido con
un segundo amplificador separador FRX1. Ambos amplificadores
separadores FRX1, FRX2 están unidos respectivamente con una primera
y una segunda unidad receptora RX1, RX2, y conducen ambos
respectivamente las señales de recepción rx recibidas a través del
primer y segundo sistema de activación AE1, AE2. Una primera y una
segunda unidad de emisión TX1, TX2 están conectadas directamente con
un tercer y un cuarto sistema de activación AE3, AE4
respectivamente. En este perfeccionamiento puede renunciarse a un
duplexador y combinador de potencia. No obstante, sería también
posible combinar las potencias de la primera y segunda unidad
emisora TX1, TX2 y llevarlas solamente a un único sistema de
activación AE3 y renunciar al cuarto sistema de activación AE4.
La estación de radio FS según la figura 4
asegura, desde luego, cuando hay una gran necesidad de espacio, una
clara reducción de las atenuaciones de las señales de emisión tx.
Mediante la utilización de dos antenas separadas A con en cada caso
dos sistemas de activación AE1, AE2, por ejemplo polarizados en
cruz, se ahorra el combinador de potencia y con ello, para la misma
potencia de salida de las unidades emisoras TX1, … TX4, es posible
una mayor emisión de potencia de la estación de radio FS. Los
sistemas de activación de la antena adicional A se utilizan para la
recepción con diversidad, con lo cual es posible también una
diversidad triple y se utiliza para el envío de las señales de
emisión tx de las dos unidades de emisión TX1, TX2. La distribución
de la utilización de los sistemas de activación AE1, AE2 de ambas
antenas A puede no obstante realizarse también de otra manera,
siendo aquí posibles según la invención diversas variantes en
función de las exigencias concretas en cuanto a la necesidad de
espacio y a la potencia de emisión.
Para las estaciones de radio FS según las figuras
1 a 4, pueden reducirse las líneas de antena Ltg1, Ltg2 igualmente a
una única, o a una cantidad que es inferior a la de los sistemas de
activación AE1 … 4, mediante duplexado.
Claims (14)
1. Estación de radio (FS) para enviar y recibir
informaciones digitales en un sistema móvil de comunicaciones,
- -
- con una antena (A) para emitir y recibir, que presenta un primer y un segundo sistema de activación (AE1, AE2) con distinta polarización,
- -
- con al menos una primera unidad emisora (TX1, TX2, …, TXn),
- -
- con al menos una primera unidad receptora (RX1, RX2, …, RXn),
caracterizado porque
- -
- el primer y el segundo sistema de activación (AE1, AE2) presentan un enlace con la primera unidad receptora (RX1),
- -
- la primera unidad receptora (RX1) está configurada para la recepción con diversidad, para compensar el fallo de una ruta de recepción de un sistema de activación (AE1, AE2),
- -
- la antena (A) presenta al menos un tercer sistema de activación (AE3) con polarización diferente a la del primer y segundo sistema de activación (AE1, AE2), y
- -
- el tercer sistema de activación (AE3) presenta un enlace con al menos la primera unidad emisora (TX1).
2. Estación de radio (FS) según la reivindicación
1,
en la que la antena (A) presenta al menos otro
sistema de activación (AE4) que se utiliza para la recepción con
diversidad.
3. Estación de radio (FS) según la reivindicación
1 ó 2,
en la que la antena (A) presenta al menos otro
sistema de activación (AE4) que se utiliza para la emisión.
4. Estación de radio (FS) según una de las
reivindicaciones precedentes,
en la que las unidades receptoras (RX1, RX2, …,
RXn) están unidas respectivamente con un primer y un segundo
amplificador separador (FRX1, FRX2) y los amplificadores separadores
(FRX1, FRX2) distribuyen la potencia de las señales de recepción
(rx) recibidas de los dos sistemas de activación (AE1, AE2)
correspondientemente entre las unidades receptoras (RX1, RX2, …,
RXn).
5. Estación de radio (FS) según una de las
reivindicaciones precedentes,
en la que al menos dos unidades emisoras (TX1,
TX2, …, TXn) están enlazadas mediante un combinador de potencias
(H1, H2) directamente con el sistema de activación (AE3, AE4).
6. Estación de radio (FS) según una de las
reivindicaciones precedentes,
en la que los primeros y segundos sistemas de
activación (AE1, AE2) tienen un centro geométrico común.
7. Estación de radio (FS) según una de las
reivindicaciones precedentes,
en la que los sistemas de activación (AE1, AE2)
están formados por grupos de elementos.
8. Estación de radio (FS) según una de las
reivindicaciones precedentes,
en la que los sistemas de activación (AE1, AE2,
AE3) están dispuestos de tal manera que el desacoplamiento de la
polarización cruzada es de al menos 30 dB.
9. Estación de radio (FS) según una de las
reivindicaciones precedentes,
en la que los planos de polarización del primer y
del segundo sistema de activación (AE1, AE2) están inclinados entre
sí 90º o casi 90º.
10. Estación de radio (FS) según una de las
reivindicaciones precedentes,
en la que los planos de polarización del primer y
del segundo sistema de activación (AE1, AE2) están inclinados 45º o
casi 45º respecto a la horizontal.
11. Estación de radio (FS) según una de las
reivindicaciones precedentes,
en la que el plano de polarización de un sistema
de activación (AE1) que emite las señales de emisión (tx) está
inclinado 90º o caso 90º respecto a la horizontal.
12. Estación de radio (FS) según una de las
reivindicaciones precedentes,
en la que varias líneas de antena (Ltg1, Ltg2)
están realizadas sobre líneas físicas comunes.
13. Estación de radio (FS) según una de las
reivindicaciones precedentes,
en la que se prevé una segunda antena (A), en la
que al menos un sistema de activación (AE1, AE2) se utiliza para
enviar o para recibir con diversidad (diversity).
14. Estación de radio (FS) según una de las
reivindicaciones precedentes,
que constituye una estación de base de una red de
telefonía móvil.
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