ES2262192T3 - Sistema celular con enlace optico entre una central telefonica movil y sitios celulares. - Google Patents

Abstract

UN SISTEMA CELULAR (10) INCLUYE EL PROCESO DE SEÑALES DIGITALES DE BANDA ANCHA EN UNA CENTRAL (14) QUE SE ENCUENTRA CONECTADA A UNA O MAS INSTALACIONES CELULARES (12) POR MEDIO DE CABLES DE FIBRA OPTICA (16). LAS SEÑALES DE DATOS SE INTERCAMBIAN ENTRE LAS INSTALACIONES CELULARES (12) Y LA CENTRAL (14) CON EL USO DE SEÑALES DE DATOS OPTICOS MODULADAS EN INTENSIDAD. EL CONTROL DE LA SUPERVISION Y MANIPULACION DE LLAMADAS SE CONSOLIDA EN LA CENTRAL (14), A FIN DE PERMITIR LA VARIACION DINAMICA DE LAS CAPACIDADES DE RECEPCION Y TRANSMISION DEL SERVICIO INALAMBRICO EN UNA INSTALACION CELULAR (12), EN RESPUESTA A LAS DEMANDAS CAMBIANTES IMPUESTAS AL SERVICIO INALAMBRICO. CADA ANTENA (140) DE UNA INSTALACION CELULAR (12) PUEDE RECIBIR Y TRANSMITIR UNA ANCHURA DE BANDA DE RF ASIGNADA, UTILIZANDO CUALQUIER FRECUENCIA SITUADA DENTRO DE DICHA BANDA. LA CENTRAL (14) PROCESA TODO EL ESPECTRO DEFINIDO EN CUANTO A DETECCION DE CONTROL Y ALCANCE DE TRANSMISION, FRECUENCIA PORTADORA DE RF Y NIVEL DE POTENCIA DE TRANSMISION PARA UN ENLACE DE CANAL ACTIVO ESTABLECIDO ENTRE UNA CENTRAL Y EL SISTEMA SITUADO EN UNA INSTALACION CELULAR (12).

Description

Sistema celular con enlace óptico entre una central telefónica móvil y sitios celulares.

La invención se refiere a un sistema de comunicación celular y, en particular, aunque no exclusivamente, a los denominados sistemas de comunicación celular, en los cuales las "células" están situadas en diversas áreas geográficas y que, respectivamente, reciben datos desde, y transmiten datos a, transmisores y receptores móviles o fijos, que reciben desde, y transmiten a, la célula energía de radiofrecuencia modulada con tales datos.

En los sistemas celulares actuales, una "célula" comprende una antena omnidireccional o antenas direccionales, cada una de las cuales cubre, habitualmente, un sector de la célula, receptores y transmisores de radiofrecuencia dedicada, convertidores, multiplexadores y equipos de conmutación y control, a fin de brindar el procesamiento, la supervisión y el traspaso celular de primer nivel, así como las comunicaciones de supervisión, a una oficina de conmutación telefónica móvil (MTSO).

Cada MTSO contiene una cantidad significativa de equipos y está conectada con el equipo celular de las células dentro de su área de supervisión, y con una red telefónica o Red Telefónica Pública Conmutada (PSTN) por líneas terrestres, p. ej., cable coaxial o líneas telefónicas convencionales. En términos generales, la MTSO incluye una máquina conmutadora que proporciona la conexión entre las líneas troncales o las líneas de la PSTN y las líneas troncales o las líneas de la MTSO con las células y con un sistema de control para gestionar los canales receptores de radiofrecuencia (RF) y los canales transmisores de RF activos en cada célula, y la interconexión de las líneas troncales de la PSTN y tales canales. La MTSO es más complicada que una oficina telefónica central convencional, debido al nivel adicional de complejidad en la supervisión de llamadas y el encaminamiento de llamadas. Este nivel adicional de complejidad es necesario porque el camino de red para las llamadas individuales puede cambiar varias veces durante una conversación telefónica individual. Tales cambios pueden involucrar a uno de los siguientes elementos, o a cualquier combinación de los mismos:

a. La frecuencia de radio que la llamada está utilizando;

b. La antena del sector en una sede celular que está atendiendo la llamada.

c. La sede celular que está atendiendo la llamada; y

d. La potencia de radiofrecuencia transmitida para cada canal en la sede celular y la estación.

Uno de los inconvenientes principales de los sistemas actuales es que, debido a las restricciones de frecuencia de las líneas terrestres que interconectan el equipo celular con el equipo de la MTSO, el equipo celular debe convertir la energía de radiofrecuencia modulada por datos que recibe en un formato que pueda ser transmitido por las líneas terrestres, y debe convertir los datos que recibe de la MTSO, que está restringida en frecuencia por las líneas terrestres, en energía de radiofrecuencia modulada por datos, a transmitir. Como resultado de esto, la célula debe incluir no sólo el receptor, transmisores y moduladores de radiofrecuencia, sino también equipos para:

a. La monitorización constante, a fin de optimizar la capacidad de la célula y la utilización del espectro según crece el tráfico y cambian los patrones de llamada;

b. El continuo redespliegue y redisposición de equipos en las sedes celulares; y

c. La reconfiguración y ajustes correspondientes de la capacidad de los enlaces de comunicación entre la célula y la MTSO.

En consecuencia, los equipos en la sede celular son caros y aumentan el mantenimiento y despliegue del equipo de reserva de mantenimiento en la sede.

La cantidad de equipos de radiofrecuencia y de procesamiento en una sede define la capacidad y potencialidades del servicio inalámbrico de la sede. A los receptores y transmisores individuales de radiofrecuencia en una sede se les adjudican frecuencias específicas que definen el número de enlaces de canal activo disponibles en la sede. Las frecuencias operativas de los receptores y transmisores se adjudican según protocolos inalámbricos específicos, que dividen el espectro celular en bloques de canales a fin de evitar los problemas, bien conocidos, de interferencia de co-canal y de canal adyacente entre las sedes celulares en un sistema celular. Los equipos de conmutación y procesamiento en cada sede gestionan el encaminamiento de datos, p. ej., datos modulados por ancho de pulso, por frecuencia de voz o por desplazamiento de frecuencia (FSK), para enlaces de canal activo establecidos entre una antena y la MTSO, supervisan la iniciación de llamadas y el traspaso de llamadas entre las antenas, y monitorizan los datos suplementarios recibidos, tales como, por ejemplo, datos de sondeos que identifican receptores/transmisores celulares dentro del ámbito de detección de la sede.

La MTSO también incluye equipos de procesamiento para gestionar enlaces de canal activo entre sedes celulares y receptores/transmisores móviles o fijos, tales como un teléfono o buscapersonas celular. Los equipos, además, controlan y gestionan el encaminamiento de datos suplementarios y de comunicaciones transmitidos por enlaces de canal activo dentro de todo el sistema.

La fragmentación de las funciones de vigilancia, monitorización y control de llamadas entre las sedes celulares y la MTSO en un sistema celular da como resultado las siguientes desventajas, Primero, hay que incurrir en gastos significativos para cambiar las características de la capacidad de la sede celular y del servicio de protocolo para los equipos de radiofrecuencia en una sede celular, a fin de permitir que puedan emplearse porciones distintas, o mayores, del espectro de radiofrecuencia, para establecer enlaces de canal activo en una sede celular. Además, el alto coste de los equipos de RF impone limitaciones prácticas sobre el número de unidades de RF que se incluirán en una sede celular. Además, el agregado de un nuevo equipo de RF en una sede celular puede requerir una onerosa reconfiguración o redespliegue de conexiones de líneas terrestres entre la sede celular y el MTSO, para asimilar la capacidad aumentada en esa sede específica. Además, es muy difícil cambiar conexiones de enlaces de canal activo desde una antena a otra dentro de una sede celular, o entre antenas de distintas sedes celulares, o cambiar la potencia de transmisión, el alcance receptor o la frecuencia de transmisión de RF para un enlace de canal activo en una sede celular, en respuesta a cambios en el tráfico inalámbrico y los patrones de llamadas en el área de cobertura geográfica del sistema celular.

Por lo tanto, los sistemas celulares actuales tienen muchas desventajas.

Un artículo, titulado "Fiber-Optic Microcell Radio Systems with a Spectrum Delivery Scheme" ["Sistemas de Radio de Fibra Óptica Microcelular con un Esquema de Entrega de Espectro"], de Ryutaro Ohmoto et al, IEEE Journal on Selected Areas in Communications, Vol. 11, Nº 7, Sept. 1993, páginas 1108-1117, revela un sistema de radio microcelular que emplea un procedimiento de control centralizado con un conmutador de entrega de espectro y transmisión por subportadora sobre fibra óptica.

La Patente US-A-5564075 revela un procedimiento para fijar un nivel de potencia de radiofrecuencia en una estación móvil.

La presente invención resuelve el problema de la determinación del nivel de potencia de radiofrecuencia para una señal de transmisión de sede celular.

Este problema se resuelve por medio del sistema de la reivindicación 1.

Las ventajosas realizaciones adicionales de la invención constituyen el contenido de las reivindicaciones dependientes 2 a 16.

A fin de que la presente invención sea comprendida más inmediatamente, se describirán seguidamente realizaciones de la misma, con referencia a los dibujos adjuntos.

La Fig. 1 es un diagrama esquemático simplificado de una primera realización de un sistema de comunicación celular;

La Fig. 2 es un diagrama esquemático simplificado de una segunda realización de un sistema de comunicación celular;

La Fig. 3 es un diagrama esquemático simplificado de una realización del dispositivo receptor en una sede celular;

La Fig. 4 es un diagrama esquemático simplificado de una realización del dispositivo transmisor en una sede celular; y

La Fig. 5 es un diagrama esquemático simplificado de una realización del dispositivo en una oficina central o MTSO.

La Fig. 1 ilustra un sistema 10 de comunicación inalámbrica que funciona intercambiando señales de frecuencia telefónica u otras señales de comunicación entre una sede celular y una oficina central, empleando señales ópticas transmitidas por cables de fibra óptica para consolidar y centralizar las operaciones de procesamiento de señales digitales en la MTSO, u oficina central, en el sistema 10.

Con referencia a la Fig. 1, el sistema 10 comprende una sede celular 12 conectada con una oficina central, u oficina de conmutación telefónica móvil (MTSO) 14, por un cable de fibra óptica de banda ancha que incluye las fibras ópticas 16_{1,2}. La oficina central 14 está convenientemente conectada con un controlador 116 de estación base (Base Station Controller - BSC). Un conmutador 120 conecta el BSC 116 con una o más redes telefónicas públicamente conmutadas (PSTN) por una línea adecuada de datos de comunicación, tal como, por ejemplo, una línea T1.

Con referencia nuevamente a la Fig. 1, la sede celular 12 comprende dispositivos receptores que incluyen una antena receptora 140, tal como una antena dipolar omnidireccional, que se conecta con un convertidor descendente 144 de radiofrecuencia (RF). Un montaje 146 de transmisor de señales ópticas conecta el convertidor descendente 144 con la fibra óptica 16_{1}. La sede celular 12, además, comprende dispositivos de transmisión que incluyen una antena 142 de transmisión que está conectada con un convertidor ascendente 150. Un convertidor 148 de señales ópticas transmitidas conecta el convertidor ascendente 150 con la fibra 16_{2}.

La oficina central 14 incluye un controlador transceptor 122 que está conectado con un módem 124, un canalizador 126, un sintetizador 128 de señales digitales y distribuidores digitales 125, 127, por líneas adecuadas de datos de señales de control. El canalizador 126 conecta un convertidor 132 de analógico a digital (ADC) con la entrada del distribuidor 125. El distribuidor 125 incluye una pluralidad de canales de salida 125_{1,2,...,n} que se conectan con el módem 124. Un convertidor 130 de señales ópticas recibidas conecta la fibra 16_{2} con el ADC 132. El distribuidor 127 incluye una pluralidad de canales de entrada 127_{1,2,...,m} que están conectados con el módem 124, y una salida que está conectada con el sintetizador 128. Un convertidor 134 de digital a analógico (DAC) conecta la salida del sintetizador 128 con un montaje 136 de transmisor de señales ópticas. El transmisor 136 de señales ópticas está conectado con la fibra 16_{2}.

Cada una de las fibras 16_{1,2} incluye convenientemente el ancho de banda suficiente para brindar soporte a al menos un canal que puede transmitir o recibir todo el espectro de un sistema de comunicación celular o personal. El cable óptico que incluye las fibras 16_{1,2} puede ser cualquier medio de transmisión por fibra óptica que sea bien conocido en la técnica, tal como, por ejemplo, una fibra óptica estándar de modalidad individual que tenga ventanas optimizadas en las longitudes de onda de 1300 nm y 1550 nm.

El convertidor descendente 144 es un convertidor heterodino convencional de radiofrecuencia que opera convenientemente para convertir señales analógicas, que tengan frecuencias en cualquier banda de RF en la que esté instalado el sistema 10 para dar servicio, en señales que tengan frecuencias entre 30 y 11.030 KHz, o señales de frecuencia intermedia. El convertidor ascendente 150 es un convertidor heterodino convencional de radio frecuencia que opera para convertir señales analógicas de frecuencia intermedia en señales de RF en la banda de RF deseada.

Los transmisores 136, 146 de señales ópticas y los convertidores 130, 148 de señales ópticas son estructuras convencionales bien conocidas en la técnica, tales como, por ejemplo, las estructuras del transmisor óptico y del convertidor óptico, respectivamente, descritas en detalle en la Patente Estadounidense Nº 4.768.186.

El ADC 132 y el DAC 134 son dispositivos de alta velocidad bien conocidos que convierten señales analógicas en una representación digital, y viceversa, respectivamente.

El controlador transceptor 122 es un microcontrolador bien conocido que está convenientemente conectado con, o incluye, una memoria, tal como una memoria RAM, no mostrada. El controlador 122 ejecuta instrucciones almacenadas en la memoria para controlar funciones de procesamiento en la oficina 14, vinculadas con el procesamiento digital de señales de datos moduladas sobre señales de RF detectadas en la antena receptora 140, y señales de datos a utilizar para modular señales de RF transmitidas por la antena transmisora 142 de la sede celular 12. De forma general, el controlador 122 intercambia datos suplementarios, y establece y gestiona enlaces de canal de comunicación activo con estaciones celulares que estén dentro del alcance geográficamente atendible de la sede celular 12. El alcance atendible está definido por una franquicia de servicio inalámbrico o por las máximas capacidades de transmisión o recepción del equipo de recepción y transmisión en la sede celular 12. Según se explica en mayor detalle a continuación, el controlador 122 puede proporcionar convenientemente señales de control al canalizador 126, al sintetizador 128, a los distribuidores 125, 127 y al módem 124 para implementar las características novedosas del control instantáneo de la frecuencia portadora de RF, el nivel de potencia de RF, el formato del protocolo y las antenas transmisoras y receptoras utilizadas para los enlaces de canal activo establecidos entre las estaciones celulares y el sistema 10.

El canalizador 126 es un filtro digital programable que es bien conocido en la técnica y que incluye convenientemente un microcontrolador para ejecutar instrucciones almacenadas en una memoria, tal como una memoria RAM. Las instrucciones pueden incluir, por ejemplo, un algoritmo de Transformada Rápida de Fourier, que se encarga de la segmentación de representaciones digitales de señales analógicas, contenidas en un espectro de frecuencia intermedia, en bandas espectrales separadas dentro del espectro de la frecuencia intermedia, y de la generación de una cadena de datos Multiplexados por División del Tiempo (TDM), de paquetes de bits de las representaciones digitales espectralmente segmentadas de las señales analógicas. El controlador 122 puede, en respuesta a cambios en las demandas de servicio inalámbrico al sistema 10, proporcionar convenientemente señales de control al canalizador 126, para cambiar por adaptación el número o el ancho de banda de las bandas espectrales utilizadas al segmentar representaciones digitales de señales analógicas. Por ejemplo, si los enlaces de canal activo establecidos en la antena receptora 140 sólo involucran a estaciones celulares que operan según el protocolo TDMA, el controlador 122 puede programar o reprogramar automáticamente el canalizador 126 para segmentar las representaciones digitales de señales analógicas en bandas espectrales de 200 KHz de ancho. Ha de entenderse, sin embargo, que el controlador 122 puede programar los canalizadores 126 para segmentar señales analógicas en bandas según cualquier protocolo inalámbrico conocido o propuesto.

El módem 124 es un dispositivo digital que es bien conocido en la técnica y que incluye demoduladores y moduladores digitales programables para procesar una cadena de datos de banda base según el protocolo inalámbrico asociado a la transmisión de esos datos de banda base por el aire, a o desde una estación celular. Por ejemplo, un demodulador o modulador en el módem 124 puede programarse para encaminar cadenas de datos de banda base, asociados a una transmisión por el aire de protocolo AMPS, idénticamente según se reciben. El número de demoduladores y moduladores típicamente incluidos en el módem 124 está predeterminado según las demandas operativas máximas esperadas en el sistema 10; en otras palabras, el número de enlaces de canales activos que se espera que se establezcan entre el sistema 10 y las estaciones celulares durante los periodos de demanda máxima de servicio.

El distribuidor 125 es un dispositivo controlable bien conocido que puede programarse para seleccionar, en una cadena de datos TDM de representaciones digitales de amplitudes de señales analógicas, paquetes de bits que correspondan a bandas espectrales específicas, y para encaminar los paquetes, según sus bandas espectrales, hacia los canales 125_{1,2,...,n} de salida individuales a una velocidad de bits deseada, preferiblemente más lenta que la velocidad a la que se reciben los datos en la entrada del distribuidor 125. En otras palabras, el distribuidor 125 distribuye las representaciones digitales de las señales analógicas por sus canales de salida según la posición espectral de las señales analógicas digitalizadas.

El distribuidor 127 es un dispositivo controlable bien conocido que opera de manera inversa al distribuidor 125. El distribuidor 127 asigna posiciones espectrales a las representaciones digitales de cadenas de datos de canales de comunicación de banda base, que pueden suministrarse por los canales 127_{1,2,...,m} de entrada individuales, según las señales de control proporcionadas por el controlador 122. En otras palabras, el controlador 122 selecciona la posición espectral para cada señal de canal de comunicación proporcionada al distribuidor 127. El distribuidor 127 utiliza la TDM para comprimir las cadenas de bits de datos de las señales individuales de canales de comunicación a las que se han adjudicado posiciones espectrales, y para generar una cadena de bits digitales de salida que, preferiblemente, tiene una velocidad de bits mayor que la de las señales de comunicación suministradas al mismo.

El sintetizador 128 es un dispositivo digital programable bien conocido que incluye convenientemente un microcontrolador para ejecutar instrucciones almacenadas en una memoria, tal como una memoria RAM. Las instrucciones pueden incluir, por ejemplo, un algoritmo inverso de Transformada Rápida de Fourier, que permite al microcontrolador en el sintetizador 128 construir una representación digital de una envolvente compuesta de señales analógicas moduladas. Cada señal analógica representada digitalmente representa una señal que tiene una frecuencia asociada a una posición espectral asignada y paquetes de bits de datos asignados a esa posición espectral. Los paquetes de bits de datos representan el nivel de amplitud de las señales analógicas. El controlador 122 también puede controlar convenientemente los niveles relativos de amplitud para cada una de las representaciones digitales de las señales analógicas, lo que permite el control del nivel de potencia de las correspondientes señales de RF en la antena transmisora de una sede celular.

Para mayor claridad, y para destacar las características de la presente invención, se describen a continuación la operación y la estructura del sistema 10 con referencia a la transferencia de señales de datos entre la oficina central 14 y la sede celular 12. Estas señales de datos pueden, por ejemplo, incluir señales de frecuencia telefónica asociadas a enlaces de canal activo establecidos desde la sede celular 12 con estaciones celulares, o bien otros datos de comunicación intercambiados habitualmente entre una oficina central y estaciones celulares dentro del alcance del servicio de una sede celular. Ha de entenderse, sin embargo, que la oficina central 14 puede incluir estructuras adicionales similares, y preferiblemente idénticas, al convertidor 130 de señales ópticas, al transmisor 136 de señales ópticas, al ADC 132, al DAC 134, al canalizador 125, al sintetizador 128 y a los distribuidores 125, 127, que funcionan para establecer y mantener enlaces de canal activo y para intercambiar otras señales de datos de comunicación con otras sedes celulares similares a la sede celular 12.

La modulación de datos aplicada a las señales analógicas que son recibidas y procesadas por el sistema 10 puede incluir, por ejemplo, la modulación de amplitud (AM), la modulación de frecuencia (FM), la modulación de amplitud de cuadratura (QAM), la modulación por desplazamiento de fase (PSK) o la modulación por desplazamiento de fase de cuadratura (QPSK). Con fines de ilustración, se describe a continuación el sistema 10 con referencia al procesamiento de señales de datos analógicos, moduladas utilizando AM.

Según la presente realización, las transmisiones de señales analógicas de RF moduladas por datos, moduladas empleando AM, desde estaciones celulares (no mostradas), detectadas en la antena receptora 140 de la sede celular 12, son convertidas en señales de menor frecuencia por el convertidor descendente 144. La antena 140 detecta todas las señales de RF moduladas por AM que tienen frecuencias de portadora dentro de una gama de radiofrecuencia predeterminada. Las señales de frecuencia inferior se utilizan para modular el transmisor 146 de señales ópticas, que suministra una señal óptica recibida, modulada en intensidad, a la oficina 14. El convertidor 130 de señales ópticas en la oficina 14 convierte la señal de recepción óptica en señales analógicas moduladas por AM que son eléctricamente equivalentes, en términos de frecuencia y amplitud, a aquellas suministradas al transmisor 146 de señales ópticas. El ADC 132 convierte esas señales analógicas moduladas por AM a un formato digitalmente representativo, como cadenas de bits de datos, que se encaminan al canalizador 126.

El controlador 122 suministra señales de control al canalizador 126 para causar que el canalizador 126 separe y agrupe las señales AM, digitalmente representadas, en bandas espectrales que tienen anchos de banda predeterminados. Las gamas de frecuencia de las bandas espectrales se seleccionan para que correspondan a las frecuencias de señales analógicas que sean representativas de las señales de RF que se espera recibir en la antena 140 para los enlaces de canal activo establecidos en la sede celular 12. El canalizador 126 genera una cadena de bits TDM de salida que incluye las representaciones digitales espectralmente segmentadas de las señales AM.

La cadena de bits TDM se encamina al distribuidor 125, que coloca segmentos espectrales individuales de representaciones digitales de señales AM en los canales 125_{1,2,...,n} de salida, para lograr que la cadena de bits de datos para un canal de salida tenga una velocidad adecuada para el procesamiento de las señales digitalizadas de datos de comunicación y para la transmisión al módem 124. Los demoduladores en el módem 124 están convenientemente acoplados con los canales 125_{1,2,...,n} de salida, a fin de que los demoduladores programados para un protocolo seleccionado procesen señales de datos que tengan el mismo formato de protocolo. Los demoduladores encaminan una o más señales de datos de canal de comunicación, según el protocolo inalámbrico, como cadenas de bits de datos digitales de canales individuales hacia el BSC 116. El BSC 116 bien encamina las cadenas de bits de datos de canal al conmutador 120 para su transferencia a una PSTN, o bien de regreso al módem 124, para su transmisión a una estación celular que haya establecido un enlace activo con el sistema 10.

El controlador 122 también toma muestras de las cadenas de bits puestas en los canales de salida del distribuidor 125, y monitoriza las representaciones digitales de las amplitudes de las señales AM a fin de determinar los niveles efectivos de potencia de RF recibida para los enlaces activos establecidos en la sede celular 12. Los niveles de RF son proporcionales a la representación digital de las amplitudes de las señales AM suministradas al transmisor 146 de señales ópticas y al ADC 132.

En la dirección inversa, o de transmisión, el controlador transceptor 122 suministra señales de control al BSC 116 y al módem 124, para facilitar la transferencia, desde el conmutador 120 hacia los moduladores del módem 124, de las señales de datos de canal de banda base señaladas para la transmisión a una estación celular que ha establecido un enlace activo con la sede celular 12. Para mayor simplicidad, se supone que todas las señales de datos de canal de banda base suministradas desde el BSC 116 están en formato digital y están señaladas para la transmisión desde la antena 142 en el sistema 10. El controlador 122 proporciona señales de control para encaminar señales de datos de canal de banda base a los moduladores en el módem 124, programado para operar de acuerdo al protocolo inalámbrico para la estación celular de destino, para las respectivas señales de datos de canal de banda base. Los moduladores en el módem 124 encaminan las señales de datos de canal de banda base hacia los canales 127_{1,2,...,m} de entrada del distribuidor 127.

Basándose en señales de control proporcionadas desde el controlador 122, el distribuidor 127 coloca las cadenas de datos para las señales de canal de banda base en posiciones espectrales asociadas a la generación de representaciones digitales de señales analógicas AM que tengan frecuencias correspondientes a las frecuencias portadoras de RF que están designadas para la transmisión de señales de comunicación para los respectivos enlaces de canal activo. El distribuidor 127 comprime las señales de datos de canal, situadas espectralmente, utilizando TDM, y suministra una cadena de datos de bits comprimidos de alta velocidad al sintetizador 128, donde la velocidad de bits es preferiblemente mayor que la proporcionada al distribuidor 127.

El controlador 122 proporciona señales de control al sintetizador 128 a fin de facilitar la generación de representaciones digitales de señales analógicas moduladas por los datos de canal de banda base espectralmente situados. Las señales de control facilitan que la representación digital de la amplitud para una señal analógica sea proporcional al nivel de potencia de RF a transmitir a una sede celular, y que la frecuencia de una señal analógica esté vinculada con la frecuencia de RF para la transmisión, para los datos de canal de banda base. Las posiciones espectrales facilitan la correlación de las frecuencias de las señales a generar con las cadenas de datos de canal utilizadas para modular esas señales, respectivamente. El sintetizador 128 suministra la cadena de bits, incluyendo las representaciones digitales de las señales AM, al DAC 134, que las convierte de nuevo en señales analógicas AM.

Las señales analógicas AM modulan el transmisor 136 de señales ópticas para generar una señal de transmisión óptica modulada en intensidad. La señal de transmisión óptica se encamina por la fibra 16_{2} hacia el convertidor 148 de señales ópticas, que convierte la señal de transmisión óptica de nuevo a su forma eléctrica, de la misma manera que el receptor óptico 130. La representación en señal eléctrica de la señal de transmisión óptica se proporciona al convertidor ascendente 150, que convierte las señales AM de menor frecuencia en las correspondientes señales portadoras de RF modulada. Estas señales de RF son transmitidas por la antena transmisora 142 a las estaciones celulares de destino. Cada señal de RF transmitida tiene una frecuencia igual a la seleccionada para el correspondiente enlace activo en la oficina central 14, que está basada en las señales de control suministradas desde el controlador 122 al distribuidor 127 y al sintetizador 128.

Además, los niveles de energía de las señales de RF moduladas, transmitidas a la antena transmisora 142, corresponden a las representaciones digitales de las amplitudes de las señales analógicas, que también se basan en las señales de control proporcionadas por el controlador 122 al sintetizador 128.

La presente realización, por lo tanto, brinda la consolidación y centralización de operaciones de procesamiento de señales digitales de banda ancha en la oficina 14. El equipo de recepción y transmisión en la sede celular 12 se extiende efectivamente a la oficina 14 por cables de fibra óptica.

El procesamiento de los datos no tiene lugar en la sede celular individual 12, y todo el espectro de RF en cuestión se procesa en la oficina 14. El controlador 122 puede suministrar señales de control a los componentes dentro de la oficina 14; a saber, el canalizador 126, el sintetizador 128, los demoduladores y moduladores en el módem 124 y los distribuidores 125 y 127, para permitir la asignación dinámica, en tiempo real, de la frecuencia de portadora de RF, el nivel de potencia de transmisión de RF y el formato de protocolo inalámbrico para la demodulación y modulación de las señales de comunicación. De esta manera, el controlador 122 puede variar instantáneamente la capacidad de transmisión y recepción del sistema 10 en respuesta a los cambios en la demanda del servicio inalámbrico.

La centralización de las operaciones de procesamiento en la oficina 14 también puede reducir el número de componentes y el tamaño de una sede celular en el sistema 10, y facilitar economías en el mantenimiento de equipos. Además, la consolidación de las típicas funciones de procesamiento de sede celular en la oficina 14, tales como el traspaso de llamada para una llamada entre sectores del mismo sistema de antena, la recepción y acuse de recibo de estaciones celulares que tienen enlaces de canal activo y que ingresan al área servida por una antena particular, y el barrido del espectro para llamadas y otras señales que no están siendo procesadas por una antena, minimiza la cantidad del tráfico suplementario entre una oficina y una sede celular, proporcionando por ello capacidad aumentada a un sistema celular.

Además, una sede celular puede tener una capacidad significativamente aumentada, porque los datos utilizados para modular señales de RF a transmitir desde la sede celular se generan digitalmente en la oficina 14. Por ejemplo, la representación analógica del espectro de frecuencia intermedia estaría libre de las señales armónicas que son habitualmente generadas por los procedimientos combinatorios convencionales, permitiendo por ello la asignación de más canales activos que estén dentro de las limitaciones de los filtros en una estación celular. Además, la generación de señales de frecuencia intermedia en la oficina central para todas las antenas en el sistema permite la asignación dinámica de canales dentro del espectro de RF para satisfacer la demanda de servicio allí donde la asignación de canal está limitada sólo por la interferencia entre antena y antena.

Además, la transmisión de datos de comunicación por fibras ópticas utilizando técnicas de modulación de intensidad en lugar de modulación digital facilita el transporte económico de las señales de comunicación sobre grandes distancias. La sede celular realiza un procesamiento limitado sobre las señales de RF recibidas, y todo el espectro de RF recibido se transporta en su forma original por medio de un cable de fibra óptica hasta la oficina central. Además, una pequeña fracción del ancho de banda espectral en la fibra óptica se ocupa para la transmisión del espectro de señales detectadas en una antena de una sede celular. Además, se requieren menos repetidores para interconectar un cable largo de fibra óptica, porque las velocidades de bits que deben mantenerse en la modulación de la intensidad no son tan grandes como las requeridas para transmitir señales moduladas digitalmente estampadas sobre fibras ópticas. Los repetidores que pueden emplearse, tales como, por ejemplo, repetidores de frecuencia intermedia, que convierten la señal óptica a un formato de frecuencia intermedia eléctrica, realizan la amplificación y luego reconvierten las señales eléctricas de nuevo en señales ópticas; o, alternativamente, los amplificadores ópticos que amplifican la señal óptica en el dominio óptico, también son más sencillos y menos costosos que aquellos utilizados en los sistemas ópticos modulados digitalmente.

La Fig. 2 ilustra una segunda realización de un sistema 100 que es similar en estructura y operación al sistema 10, excepto en que las señales analógicas AM de menor frecuencia, correspondientes a las señales detectadas de RF modulada, u otras señales de comunicación suministradas a una oficina central, o las señales de datos a suministrar a una sede celular, son convertidas en señales de frecuencia modulada (FM) por un modulador de frecuencia antes de ser suministradas a un generador de energía de señales ópticas, de un transmisor de señales ópticas. El sistema 100 también incluye medios para convertir las señales FM nuevamente en señales AM. La conversión de señales AM al formato FM para modular la intensidad de la salida de energía óptica de un generador óptico se describe en detalle en la Patente Estadounidense Nº 4.786.186. Las señales AM, preferiblemente, se convierten al formato FM antes de ser aplicadas para modular una señal óptica, a fin de lograr una mejora del ruido. Se utilizan iguales números de referencia para designar componentes en el sistema 100 que se describen en detalle anteriormente, con referencia al sistema 10.

Con referencia a la Fig. 2, el sistema 100 incluye una sede celular 112 conectada con una oficina central 11. La sede celular 112 incluye componentes y conexiones similares a los de la sede celular 12, excepto en que un modulador de frecuencia 172 conecta el convertidor descendente 144 con el transmisor 146 de señales ópticas, y que un discriminador 188 de modulación de frecuencia conecta el convertidor 148 de señales ópticas con el convertidor ascendente 150. La sede celular 112 incluye adicionalmente un dispositivo 152 de canal de servicio y de cable de pedido, o prestador de servicio, que está conectado con el convertidor descendente 144 y con el convertidor ascendente 150.

La oficina 114 está modificada de manera similar, para permitir la conversión entre los formatos FM y AM, y viceversa. La oficina 114 incluye componentes y conexiones similares a los de la oficina 14, e incluye adicionalmente un discriminador 216 de modulación de frecuencia que conecta el convertidor 130 de señales ópticas con el ADC 132, y un modulador 222 de frecuencia que conecta el DAC 134 con el transmisor 136 de señales ópticas. La oficina 114 incluye además un prestador de servicio 158 que está conectado con el discriminador 216 y el modulador 222.

Los moduladores 172 y 222 son moduladores de frecuencia bien conocidos, tales como osciladores controlados por tensión, que generan una representación de FM sumamente lineal, de amplia desviación, de una señal analógica AM. Los discriminadores 188 y 216 son demoduladores de frecuencia bien conocidos que demodulan señales de FM en señales de AM.

El prestador 152 de servicio es un dispositivo de sede celular bien conocido que transmite datos de mantenimiento de sede celular a una oficina central, tal como la oficina 114, y recibe desde la misma mensajes de respuesta.

Similarmente, el prestador 158 de servicio es un dispositivo de oficina central bien conocido que transmite datos de mantenimiento de sede celular desde una oficina central de vuelta a la sede celular que transmitió las señales de datos de servicio a la oficina central. Los prestadores 152 y 158 de servicio, en combinación, realizan operaciones bien conocidas de gestión de sistemas, tales como la monitorización de toda luz de advertencia colocada en una sede celular, y la monitorización de cambios en el nivel de potencia recibida por un cable de fibra óptica, intercambiando datos por un canal sobre el cable de fibra óptica que facilita la comunicación directa entre la oficina central y una sede celular.

En una realización preferida, un sistema 300 puede comprender múltiples antenas receptoras y transmisoras situadas en una o más sedes celulares 300A, que son similares a la sede celular 112, y puede operar para variar instantáneamente los enlaces de canal activo entre las antenas y las sedes celulares 300A, que están acoplados con una oficina 300B, según las necesidades cambiantes de comunicación para el sistema 300 y la presente técnica novedosa. En el sistema 300, la oficina 300B es similar a la oficina 114 y comprende múltiples conjuntos de discriminadores, ADC y canalizadores, y múltiples conjuntos de moduladores de frecuencia, DAC y sintetizadores para las antenas receptoras y transmisoras, respectivamente, incluidas en el sistema 300. Un controlador en la oficina 300B controla esos componentes a fin de seleccionar la antena receptora y transmisora para un enlace de canal activo establecido con el sistema 300, a fin de facilitar que el sistema 300 pueda operar como una virtual sede celular individual que tiene múltiples antenas. Se emplean iguales números de referencia para designar componentes en el sistema 300, ilustrados en relación con las Figs. 3, 4 y 5 a continuación, que se describen en detalle anteriormente con referencia a los sistemas 10 y 100.

La Fig. 3 ilustra un dispositivo receptor preferido que puede implementarse en la sede celular 300A para detectar señales de RF modulada por datos en cada una de una pluralidad de antenas. Con referencia a la Fig. 3, la sede celular 300A puede comprender, convenientemente, filtros 160_{A,B,C} de paso de banda (BPF) que conectan las antenas receptoras 140_{A,B,C} con las entradas de los amplificadores 162_{A,B,C} de ruido bajo (LNA), respectivamente. Las antenas receptoras 140_{A,B,C}, preferiblemente, son antenas direccionales, cada una de las cuales cubre un sector separado de la célula. Las primeras entradas de los mezcladores 164_{A,B,C} se conectan con las salidas de los LNA 162_{A,B,C}, respectivamente, y cada una de las segundas entradas de los mezcladores 164_{A,B,C} se conecta con un oscilador local (LO) 141. Las salidas de los mezcladores 164_{A} y 164_{B} se conectan a través de los BPF 168_{A} y 168_{B} con las primeras entradas de los combinadores 170_{A} y 170_{B}, respectivamente. Un prestador 152 de servicio se conecta con las segundas entradas de los combinadores 170_{A} y 170_{B}. El mezclador 164_{C} incluye una salida que se conecta con un BPF 168_{C}. Los moduladores 172_{A,B} de frecuencia se conectan con salidas de los combinadores 170_{A} y 170_{B}, respectivamente, y un modulador 172_{C} de frecuencia se conecta con el BPF 168_{C}. Los BPF 174_{A,B,C} conectan las salidas de los moduladores 172_{A,B,C} de frecuencia, respectivamente, con un combinador 177. El combinador 177 se conecta con un transmisor 146 de señales ópticas.

La Fig. 4 ilustra una realización preferida de un dispositivo transmisor que puede implementarse en la sede celular 300_{A} para transmitir señales de RF moduladas por datos a cualquiera entre una pluralidad de antenas. Con referencia a la Fig. 4, el dispositivo transmisor puede comprender convenientemente un convertidor 148 de señales ópticas conectado con un divisor 184 de potencia de tres salidas. Los filtros 186_{A,B,C} de paso de banda conectan las salidas del divisor 184 con los discriminadores 188_{A,B,C} de FM, respectivamente. Los BPF 190_{A,B,C} conectan las salidas de los discriminadores 188_{A,B,C} de FM con las primeras entradas de los mezcladores 194_{A,B,C}, respectivamente. Los mezcladores 194_{A,B,C} incluyen segundas entradas, cada una de las cuales se conecta con el LO 141, y salidas que se conectan, a través de los BPF 192_{A,B,C}, con los amplificadores 191_{A,B,C} de alta potencia (HPA), respectivamente. Los BPF 197_{A} y 197_{B} conectan las salidas de los BPF 190_{B} y 190_{C}, respectivamente, con el prestador 152 de servicio. Los HPA 191_{A,B,C} se conectan con las antenas transmisoras 142_{A,B,C}, respectivamente.

El LO 141 es un dispositivo bien conocido que genera una señal estable de salida de frecuencia fija. Los mezcladores 164_{A,B,C} y 194_{A,B,C} son dispositivos bien conocidos que utilizan una señal de referencia, tal como la suministrada por el LO 141, para producir señales heterodinas entre una y otra gama de frecuencias, tal como entre RF y frecuencia intermedia, o frecuencia intermedia y RF. Los LNA 162 son dispositivos convencionales que aumentan convenientemente la potencia de las señales portadoras de RF.

En una realización, cada uno de los HPA 191_{A,B,C} puede comprender convenientemente una formación de amplificadores de potencia de GaAs, libres de ruido, sumamente lineales, de banda ancha de 10 Vatios, y de estado sólido. Cada una de estas formaciones de amplificadores de GaAs puede amplificar cualquier porción del espectro de RF y está convenientemente empotrado en la cara de una respectiva antena transmisora 142, que tiene, preferiblemente, una cara cóncava, para facilitar la interferencia constructiva y la radiación desde un punto focal que está a una distancia predeterminada de la sede celular 112. Esta disposición brinda la ventaja de que un sector de la sede celular 112, sencillamente, pierde fuerza de transmisión, y no queda fuera de funcionamiento si surgen problemas en uno o más de los amplificadores de GaAs en uno de los HPA 191 para una respectiva antena 142. Además, el empleo de los HPA en una sede celular facilita que las señales de RF se combinen en el espacio libre para minimizar la generación de señales armónicas en la transmisión de señales de RF, lo que, de otra manera, limitaría la utilización del espectro de RF, y para mantener la linealidad de la señal.

La Fig. 5 muestra una realización preferida de la oficina 300B para procesar señales de datos intercambiadas con la sede celular 300A por las fibras 16_{1,2} en forma de señales ópticas moduladas por intensidad. Con referencia a la Fig. 5, la oficina 300B comprende un convertidor 130 de señales ópticas que está conectado con un divisor 212 de potencia, los BPF 214_{A,B,C}, los discriminadores 216_{A,B,C} de FM, los BPF 231_{A,B,C} y los BPF 229_{A,B}, de la misma manera que el convertidor 148 de señales ópticas está conectado con el divisor 184 de potencia, los BPF 186_{A,B,C}, los discriminadores 188_{A,B,C} de FM, los BPF 190_{A,B,C} y los BPF 197_{A,B}, respectivamente, en la sede celular 300A mostrada en la Fig. 4.

La oficina 300B comprende adicionalmente un subsistema 200 de procesamiento de señales digitales, que incluye los ADC 132_{A,B,C} conectados con los canalizadores 126_{A,B,C}, respectivamente, y los sintetizadores 128_{A,B,C} conectados con los DAC 134_{A,B,C}, respectivamente. Los ADC 130_{A,B,C} están conectados con los BPF 231_{A,B,C}, respectivamente. Las entradas de los distribuidores digitales 125_{A,B,C} están conectadas con los canalizadores 126_{A,B,C}, respectivamente. Los canales de salida 125_{A1,A2,A3}, 125_{B1,B2,B3} y 125_{C1,C2,C3} de los distribuidores 125_{A,B,C}, respectivamente, están conectados directamente con el controlador 122. Los canales de salida 125_{A4,A5,...,An}, 125_{B4,B5,...,Bn} y 125_{C4,C5,...,Cn} de los distribuidores 125_{A,B,C}, respectivamente, están conectados con los puertos 242 de encaminamiento de un conmutador digital 240. El conmutador 240 incluye las compuertas electrónicas 243 para establecer un camino de conexión entre un puerto de encaminamiento y uno entre una pluralidad de demoduladores 250_{1,2,...,p} o moduladores 252_{1,2,...,q} en el módem 124.

Los canales de entrada 127_{A1,A2,...,Am}, 127_{B1,B2,...,Bm} y 127_{C1,C2,...,Cm} de los distribuidores 127_{A,B,C}, respectivamente, también están conectados con los puertos 242 de encaminamiento del conmutador 240. Los canales de entrada 127_{A1,A2,A3}, 127_{B1,B2,B3} y 127_{C1,C2,C3} de los distribuidores 127_{A,B,C}, respectivamente, están conectados con el controlador 122. Los distribuidores 127_{A,B,C} incluyen adicionalmente salidas que están conectadas con los sintetizadores 128_{A,B,C}, respectivamente. Los combinadores 237_{B,C} conectan los DAC 134_{B,C} con los BPF 235_{B,C}, respectivamente, y un BPF 235_{A} está conectado con el DAC 134_{A}. El prestador 158 de servicio también está conectado con cada uno de los combinadores 237_{B,C}. El transmisor 136 de señales ópticas está conectado con un combinador 218, los BPF 220_{A,B,C}, los moduladores 222_{A,B,C} y los BPF 235_{A,B,C} de la misma manera que el transmisor 146 de señales ópticas está conectado con el combinador 177, los BPF 174_{A,B,C} y los moduladores 172_{A,B,C}, respectivamente, en la sede celular 300A, según se muestra en la Fig. 3.

Los BPF 160_{A,B,C} y 192_{A,B,C} son filtros que son bien conocidos en la técnica, y que tienen bandas de paso que son adecuadas para el alcance operativo de RF servido por el sistema 300. La banda de paso puede ser, por ejemplo, de aproximadamente 800, 900 o 1900 MHz, a fin de adecuarse a los requisitos operativos de red de los sistemas de comunicaciones personales (PCS), europeos o estadounidenses para un sistema celular. Con fines de ilustración, el sistema 100 está operando según los requisitos estadounidenses. Ha de entenderse que los protocolos inalámbricos pueden incluir, por ejemplo, el AMPS, el CDMA, el TDMA, el GSM o cualquier protocolo desarrollado posteriormente que subdivida adecuadamente el espectro de radiación. Los BPF 168_{A,B,C} y 190_{A,B,C} son filtros bien conocidos que tienen bandas de paso de 15 MHz de ancho en la correspondiente frecuencia inferior, o en el alcance operativo de frecuencia intermedia del sistema 300. Los BPF 197_{A,B} y 229_{A,B} son filtros de paso de banda bien conocidos, que tienen bandas de paso adecuadas para suministrar señales de datos a los prestadores 158 y 158 de servicios, respectivamente. Los combinadores 170_{A}, 170_{B}, 237_{A} y 237_{B} son amplificadores de suma bien conocidos.

Los moduladores en los dos conjuntos de moduladores de frecuencia 172_{A,B,C} y 222_{A,B,C} tienen frecuencias centrales, respectivamente, que están desplazadas entre sí en aproximadamente 135 MHz. Estos desplazamientos explotan la capacidad de ancho de banda de la fibra 16, que es, típicamente, de 500 MHz, e impiden la intermodulación entre las representaciones de FM de señales analógicas de baja frecuencia cuando se combinan en un combinador. Las frecuencias de demodulación utilizadas en los discriminadores 216_{A,B,C} y 188_{A,B,C} corresponden a las frecuencias centrales de los moduladores de frecuencia 172_{A,B,C} y 222_{A,B,C}, respectivamente. Las frecuencias centrales y de demodulación en la oficina 300B y la sede celular 300A se aparean para establecer un camino de señal que se extiende entre una antena seleccionada en la sede celular 300A y el sistema digital 200.

Los BPF 174_{A,B,C} y 214_{A,B,C}, y los BPF 186_{A,B,C} y 220_{A,B,C} son filtros bien conocidos que tienen bandas de paso centradas alrededor de las frecuencias, centrales y de demodulación, de los moduladores y de los discriminadores 172_{A,B,C} y 216_{A,B,C}, y 188_{A,B,C} y 222_{A,B,C}, respectivamente, con anchos de banda convenientemente iguales a la suma del doble de la desviación máxima de la frecuencia central de un modulador y el doble de la frecuencia más alta de la señal analógica suministrada al modulador.

El conmutador 240 es un dispositivo digitalmente controlable, bien conocido, que incluye las compuertas electrónicas 243, que pueden abrirse o controlarse, basándose en señales de control, para establecer caminos seleccionados de señal a y desde los puertos individuales 242 de encaminamiento y las ubicaciones conectadas con las compuertas electrónicas 243.

Los divisores 184 y 212 de potencia son dispositivos bien conocidos que subdividen equitativamente una señal recibida en una pluralidad de señales de salida idénticas que tienen niveles inferiores de energía.

La sede celular 300A y la oficina 300B intercambian señales de datos por las fibras 16_{1,2}, y las señales de datos se procesan digitalmente en la oficina 300B para establecer, o mantener, enlaces de canal activo, intercambiando datos suplementarios de señales de control con estaciones celulares en el ámbito de servicio de la sede celular 300A, y atendiendo la prestación de servicio en la sede celular 300A de la siguiente manera. El espectro entero de señales de RF moduladas por datos se detecta en cada una de las antenas receptoras 140_{A,B,C}, y se encamina desde allí a través de los BPF 160_{A,B,C}, respectivamente, para eliminar las señales fuera del espectro operativo de RF del sistema 300. Los LNA 162_{A,B,C} amplifican las señales de RF filtradas hasta un nivel adecuado, para permitir que los mezcladores 164_{A,B,C}, que emplean una señal predeterminada suministrada por el LO 141, las conviertan en señales AM de frecuencia inferior, respectivamente. Los BPF 168_{A,B,C} filtran las respectivas señales de frecuencia inferior. Los combinadores 170_{A} y 170_{B} suman todas las señales de datos de servicio, que están, preferiblemente, en la gama de las frecuencias intermedias, suministradas desde el prestador 152 de servicio con las señales de AM suministradas desde los mezcladores 164_{A} y 164_{B}, respectivamente. Para mayor facilidad de referencia, las señales de comunicación asociadas a las señales de RF moduladas por datos, detectadas en una específica antena receptora 140, y cualesquiera señales de datos de servicio, combinadas con las señales de comunicación detectadas en una específica antena receptora, se denominan colectivamente como un haz de antenas receptoras. Para mayor simplicidad, no se exponen a continuación las señales de datos de servicio; ha de entenderse, sin embargo, que estas señales de datos de servicio se procesarían de manera similar a la de las señales de comunicación que se están intercambiando.

Las señales de AM que forman las señales de los tres haces de antenas receptoras se proporcionan a los moduladores 172_{A,B,C}, respectivamente, cada uno de las cuales genera una representación nítida, sumamente lineal, de FM de desviación ancha, de las respectivas señales de haces de antenas receptoras. Los BPF 174_{A,B,C} eliminan de las respectivas representaciones de FM toda señal fuera de las bandas deseadas, correspondientes a las frecuencias centrales de los moduladores 172_{A,B,C}, respectivamente. Las frecuencias centrales de los moduladores 172_{A,B,C}, por ejemplo, pueden fijarse iguales a 70, 230 y 350 MHz, respectivamente, a fin de impedir la intermodulación cuando las respectivas representaciones de FM se combinan en el combinador 177. Las señales de FM combinadas del combinador 177 se suministran al transmisor óptico 146, el cual genera una señal de datos ópticos recibidos modulada en intensidad, para su encaminamiento por la fibra 16, hacia la oficina 300B.

En la oficina 300B, la señal óptica recibida es convertida a un formato de señal eléctrica por el convertidor 130 de señales ópticas, y es encaminada, por medio del divisor 212 de potencia, de manera idéntica, a través de los BPF 214_{A,B,C} y hacia los discriminadores 216_{A,B,C} de FM. Los discriminadores 216_{A,B,C} de FM demodulan las señales de FM en señales de AM, correspondientes a las señales de AM en la sede celular 300A asociadas con los caminos de señal para las antenas 140_{A,B,C}, respectivamente. Los BPF 231_{A,B,C} filtran las salidas de los discriminadores 216_{A,B,C}, respectivamente, para eliminar señales espurias o de intermodulación. Los BPF 229_{A,B} separan señales analógicas suministradas desde los discriminadores 216_{A,B} de FM que representan las señales de datos de servicio proporcionadas por el prestador 152 de servicio. Estas señales de datos de servicio se encaminan al prestador 158 de servicio para su procesamiento convencional. De manera similar al sistema 10, los ADC 130_{A,B,C} generan representaciones digitales de las señales de AM en las respectivas señales de haces de antenas receptoras, y suministran esas cadenas de bits a los canalizadores 126_{A,B,C}, respectivamente. Los canalizadores 126_{A,B,C} segmentan las representaciones digitales de las señales de AM para los haces de antenas receptoras, respectivamente, según su posición en el espectro. El controlador 122, por ejemplo, puede suministrar señales de control al canalizador 126_{A}, para facilitar el filtrado de las representaciones digitales de las señales de AM de la respectiva señal del haz de antenas receptoras en bandas espectrales que tienen un ancho de banda de 200 KHz para GSM o TDMA, un ancho de banda de 30 KHz en aplicaciones de AMPS, o cualquier combinación de anchos de banda en aplicaciones mixtas o futuras.

El controlador 122 también proporciona señales de control a los distribuidores 125_{A,B,C} y al conmutador 240, para establecer los caminos de señal a fin de encaminar los segmentos espectrales de los paquetes de bits de datos proporcionados por los canalizadores 126_{A,B,C} entre determinados canales de salida de comunicación de los respectivos distribuidores 125_{A,B,C} y determinados demoduladores 250_{1,2,...,p}. Por ejemplo, un segmento espectral correspondiente a una señal de comunicación detectada en la antena receptora 140_{A}, que está en el formato del protocolo AMPS, puede ser seleccionado para su encaminamiento desde el canalizador 126_{A}, a través del canal distribuidor 125_{A4}, hasta el demodulador 250_{1}. El demodulador 250_{1} se programaría para procesar bits de datos modulados según el formato del protocolo inalámbrico AMPS.

Los demoduladores 250_{1,2,...,p} en el módem 124 encaminan las cadenas de datos procesados del canal de comunicación hacia el BSC 116 para su procesamiento y encaminamiento adicionales, según las técnicas convencionales. El BSC 116 puede proporcionar las señales de datos de banda básica para un enlace de canal activo en el sistema 300 hacia el conmutador 120, para el encaminamiento a un destino de red conmutada pública.

Además, el controlador 122 proporciona señales de control al distribuidor 125_{A,B,C} para encaminar representaciones digitales de las cadenas de bits de datos de canal espectralmente segmentadas por los canales de salida 125_{A1,A2,A3}, 125_{B1,B2,B3} y 125_{C1,C2,C3}, respectivamente, directamente al controlador 122. Estas cadenas de datos pueden incluir señales suplementarias de comunicación desde estaciones celulares dentro del área geográficamente atendible de la sede celular 300A, y señales de comunicación telefónica asociadas a los enlaces de canal activo establecidos con la sede celular 300A. El controlador 122 procesa las señales de datos asociadas a los enlaces de canal activo a fin de determinar el nivel de potencia de RF efectivamente recibido en las antenas 142_{A,B,C} para las señales de RF que se espera recibir en cada una de las respectivas antenas de la sede celular 300A. Los niveles efectivos de potencia de RF son proporcionales a la representación digital de las amplitudes de las señales de AM suministradas desde los canalizadores 126_{A,B,C}, a los distribuidores 125_{A,B,C}, respectivamente.

Se hace notar que las señales de datos de comunicación por RF asociadas a otros enlaces de canal activo establecidos con el sistema 100, o con un sistema inalámbrico vecino, pueden incluirse en una o más de las bandas espectrales de las cadenas de bits de datos generadas en el canalizador 126_{A,B,C}. El controlador 122, sin embargo, sólo suministra señales de control a los distribuidores 125_{A,B,C} y al conmutador 240 para establecer un camino de conexión hacia los demoduladores 250_{1,2...,p}, que encamina cadenas de bits de datos correspondientes a las señales de comunicación para enlaces de canal activo, donde las cadenas de bits representan frecuencias correspondientes a aquellas portadoras de RF esperadas para los enlaces de canal activo establecidos en la sede celular 300A.

Además, el controlador 122 puede realizar el procesamiento de señales digitales en todas las cadenas de bits segmentadas proporcionadas a los distribuidores 125_{A,B,C} para monitorizar el estado de toda señal de RF detectada en cualquiera de las antenas receptoras en el sistema 300. Debido a que el controlador 122 puede monitorizar continuamente la actualización del estado de la transmisión inalámbrica en el sistema 300, el controlador 122 puede restablecer o establecer inicialmente un enlace de canal activo de manera virtualmente instantánea en cualquier antena en el sistema 300 cuando surge la necesidad, tal como, por ejemplo, cuando una antena, o una sede celular entera, falla por completo.

Además, el controlador 122 controla el encaminamiento de señales de datos suplementarios y de señales de datos de comunicación, asociadas a enlaces de canal activo, desde la oficina 300B hasta la sede celular 300A, según lo siguiente. El controlador 122 monitoriza la transferencia de las cadenas de datos de comunicación de banda básica al BSC 116 desde el conmutador 120, y proporciona señales de control al BSC 116, al módem 124 y al conmutador 240 para establecer caminos de conexión desde el BSC 116, a través de los moduladores 252_{1,2,...,q}, y hasta las entradas de canales de datos en los distribuidores 127_{A,B,C}, según el formato del protocolo inalámbrico y la antena de transmisión en la sede celular 300A seleccionada para transmitir los datos del canal de comunicación como señales moduladas de RF. Por ejemplo, el controlador 122 puede establecer un camino de conexión desde uno o más de los moduladores 252 hasta el distribuidor 127_{A}, a fin de encaminar señales de datos de canal para su transmisión desde la antena 142_{A}. Además, el controlador 122 suministra señales de datos suplementarios por las entradas de canal a los distribuidores 127_{A,B,C}. Con fines de simplicidad, estas señales suplementarias no se consideran a continuación. Se hace notar que se procesarían de manera similar a la de las cadenas de bits de canal de comunicación.

El controlador 122 proporciona señales de control a los distribuidores 127_{A,B,C} para situar espectralmente cadenas de bits de señales de comunicación, a fin de proporcionar la generación de representaciones digitales de señales de AM que tengan frecuencias deseadas en los sintetizadores 128_{A,B,C}, respectivamente. Según el nivel de potencia recibido para las señales de RF detectadas para los enlaces de canal activo establecidos en la sede celular 300A, el controlador 122 proporciona señales de control a los sintetizadores 128_{A,B,C}, a fin de generar representaciones digitales de señales de AM que tengan amplitudes que correspondan al nivel deseado de potencia de RF, para su transmisión, en formato convertido como señales de RF moduladas por datos, a las antenas 142_{A,B,C}. Por ejemplo, el controlador 122 puede proporcionar convenientemente señales de control al sintetizador 128_{A} para ajustar hacia arriba o hacia abajo el nivel de potencia para una transmisión de señal de RF asociada a un enlace de canal activo, según la estación celular asociada al enlace se aleja o se acerca adicionalmente a la antena transmisora asignada para el enlace durante el curso de un intercambio inalámbrico de datos. Además, el controlador 122 proporciona señales de control a los sintetizadores 128_{A,B,C} para generar la representación digital de señales de AM que tengan frecuencias según las posiciones espectrales de las cadenas de datos de canal, de manera tal que las frecuencias correspondan a las frecuencias deseadas de portadora de RF para los enlaces de canal activo después de que se ha realizado la conversión ascendente en la sede celular 300A.

Los DAC 134_{A,B,C} convierten las representaciones digitales de señales de AM generadas por el sintetizador 128_{A,B,C} en señales analógicas de AM, que son filtradas luego en el BPF 235_{A,B,C}, respectivamente. Para mayor simplicidad, se supone que el prestador 158 de servicio no proporciona señales de servicio. Estas señales de AM o haces de antenas transmisoras se convierten al formato de FM y luego se emplean para generar una señal transmisora óptica modulada en intensidad en el transmisor 136 de señales ópticas, de la misma manera anteriormente descrita. La señal transmisora óptica se encamina a la sede celular 300A por la fibra 16_{2}.

En la sede celular 300A, el convertidor óptico 148 convierte la señal transmisora óptica en una señal eléctrica, que está en el formato de las señales de FM. Las representaciones de FM se encaminan a través del divisor 184 de potencia y los BPF 186_{A,B,C} para su subdivisión en tres representaciones filtradas distintas de FM, que se demodulan selectivamente en los discriminadores 188_{A,B,C} de FM, respectivamente, en señales de AM correspondientes a las señales individuales del haz transmisor de AM generado en la oficina 300B. Estas señales de AM del haz transmisor se filtran en los BPF 190_{A,B,C} y luego se convierten en las correspondientes señales de RF moduladas por datos en los mezcladores 194_{A,B,C}, respectivamente. Estas señales de RF se filtran adicionalmente en los BPF 192_{A,B,C} antes de encaminarlas a los HPA 191_{A,B,C}, que proporcionan la transmisión de RF en la antena 142_{A,B,C}, respectivamente.

Como se apreciará en lo precedente, las realizaciones superan las desventajas de los sistemas de la técnica anterior, empleando el dispositivo revelado en mi Patente Estadounidense Nº 4.768.186 para interconectar el equipo en una sede celular con la MTSO, y transfiriendo funciones del equipo de una sede celular de la técnica anterior a la MTSO. De esta manera, el equipo de la sede celular se reduce significativamente, con una reducción concomitante en el coste del equipo en una sede celular de aproximadamente el 70%; los costes totales de equipo de un sistema celular se reducen en aproximadamente 45% y se reduce el coste de mantenimiento del sistema.

Claims (17)

1. Un sistema de comunicación celular (10) que tiene un espectro predeterminado de radiofrecuencia operativa, comprendiendo el sistema:

al menos una sede celular (12) que comprende una antena receptora para recibir toda la energía de radiofrecuencia modulada por datos, que tiene una frecuencia dentro del espectro operativo del sistema, comprendiendo la sede
celular;

al menos un receptor de energía de radiofrecuencia para recibir energía de radiofrecuencia a frecuencias dentro del espectro operativo del sistema, y modulada por las primeras señales de datos, en el cual la energía de radiofrecuencia tiene una primera ocupación espectral predeterminada;

un medio de conversión descendente (144) acoplado con dicho receptor de radiofrecuencia, para convertir la primera energía de radiofrecuencia modulada por señal de datos, recibida por dicho receptor de radiofrecuencia, en energía de frecuencia intermedia modulada por dichas primeras señales de datos, y que tiene una frecuencia inferior a dicha gama predeterminada de frecuencias de energía recibidas por dicho receptor de radiofrecuencia, en el cual la energía de frecuencia intermedia tiene la primera ocupación espectral; y

un primer transmisor (146) de señales ópticas acoplado con dicho medio (144) de conversión descendente, en el cual dicho primer transmisor (146) de señales ópticas transmite señales ópticas moduladas por dicha energía de frecuencia intermedia, modulada por dichas primeras señales de datos;

una oficina (14) de conmutación telefónica para procesar señales de salida correspondientes a toda la energía de radiofrecuencia modulada por datos, monitorizada y recibida en la sede celular (12), comprendiendo la oficina:

un primer receptor (130) de señales ópticas para convertir las señales ópticas moduladas por dicha energía de frecuencia intermedia, modulada por dichas primeras señales de datos, en las primeras señales eléctricas,

un medio de conmutación y control acoplado con dicho primer receptor de señales ópticas, para proporcionar señales de salida correspondientes a dichas primeras señales eléctricas; y al menos una fibra óptica (16) que interconecta dicho primer transmisor (146) de señales ópticas con dicho primer receptor (130) de señales ópticas,

un controlador (122) acoplado con una pluralidad de módems programables (124) y dispuesto para controlar instantáneamente la(s) sede(s) celular(s) asociada(s) al enlace de canal activo establecido entre una estación celular y el sistema,

caracterizado por

estar el controlador adicionalmente dispuesto para controlar instantáneamente un nivel de potencia de radiofrecuencia utilizado en dicho enlace de canal activo, en el cual el control del nivel de potencia de radiofrecuencia incluye el procesamiento en el controlador de la primera señal eléctrica modulada por señal de datos, correspondiente a un primer enlace activo, a fin de determinar el nivel de potencia de radiofrecuencia recibido para el primer enlace activo, y de asignar en el controlador una potencia de radiofrecuencia de transmisión a una señal de transmisión de sede celular correspondiente al primer enlace activo, basándose en el nivel determinado de potencia de radiofrecuencia para el primer enlace activo.

2. El sistema de comunicación celular de la reivindicación 1,

en el cual el medio de conmutación y control es para acoplarse con una fuente de señales de datos y para proporcionar las segundas señales de datos;

en el cual la oficina (14) comprende un segundo transmisor de señales ópticas acoplado con dicho medio de conmutación y control, para transmitir señales ópticas analógicamente moduladas por dichas segundas señales de datos;

en el cual la sede celular (12) comprende adicionalmente:

un segundo receptor (148) de señales ópticas, para convertir las señales ópticas analógicamente moduladas por dichas segundas señales de datos en unas segundas señales eléctricas, en el cual dichas segundas señales eléctricas tienen una segunda ocupación espectral predeterminada;

un medio (150) de conversión ascendente acoplado con dicho segundo receptor (148) de señales ópticas, para convertir dichas segundas señales eléctricas en energía de radiofrecuencia, a frecuencias dentro de una gama predeterminada de frecuencias, en el cual la energía de radiofrecuencia tiene una ocupación espectral que es la misma que la de la segunda ocupación espectral predeterminada; y

al menos un transmisor (142) de energía de radiofrecuencia acoplado con dicho medio (150) de conversión ascendente, para transmitir la energía de radiofrecuencia en la cual dicho convertidor ascendente convierte dichas segundas señales eléctricas, en el cual dicha energía transmitida de radiofrecuencia está en las frecuencias dentro de la gama predeterminada de radiofrecuencias en las cuales dicho transmisor transmite energía de radiofrecuencia modulada;

en el cual al menos una fibra óptica (16) interconecta dicho segundo transmisor (136) de señales ópticas con dicho segundo receptor (148) de señales ópticas.

3. El sistema de comunicación de la reivindicación 1 ó 2,

en el cual dicha sede celular (12) comprende adicionalmente un medio de modulación de frecuencia acoplado con dicho medio (144) de conversión descendente, para convertir dicha energía convertida, modulada por dichas primeras señales de datos, en las primeras señales moduladas por frecuencia;

en el cual dicho primer transmisor (146) de señales ópticas está acoplado con dicho medio de modulación de frecuencia para transmitir señales ópticas moduladas por dichas primeras señales moduladas por frecuencia; y

en el cual dicha oficina comprende adicionalmente un medio de discriminación de modulación por frecuencia, acoplado con dicho primer receptor de señales ópticas a fin de demodular por frecuencia dichas primeras señales eléctricas.

4. El sistema de comunicación de la reivindicación 3,

en el cual el controlador (122) está adicionalmente dispuesto para controlar instantáneamente un formato de protocolo utilizado en el enlace de canal activo, y en el cual dicho medio de conmutación y control comprende adicionalmente un medio para procesar dichas señales de salida correspondientes a dichas primeras señales eléctricas, según al menos un protocolo inalámbrico seleccionado.

5. El sistema de comunicación de cualquiera de las reivindicaciones 3 y 4,

en el cual dicho receptor de energía de radiofrecuencia comprende adicionalmente una pluralidad de medios receptores para recibir dicha energía de radiofrecuencia modulada por dichas primeras señales de datos; y

en el cual dicho medio de conmutación y control comprende adicionalmente un módem (124) y un medio para seleccionar el medio de recepción desde el cual se procesan las correspondientes señales de salida en el módem.

6. El sistema de comunicación de cualquiera de las reivindicaciones 3 a 5,

en el cual dicho transmisor de energía de radiofrecuencia comprende adicionalmente una pluralidad de medios transmisores para transmitir energía de radiofrecuencia modulada por dichas segundas señales de datos, y

en el cual dicho medio de conmutación y control comprende adicionalmente un medio para seleccionar el medio transmisor desde el cual se transmiten las segundas señales eléctricas convertidas correspondientes a dichas segundas señales de datos.

7. El sistema de comunicación celular de la reivindicación 3, en el cual la oficina (14) comprende un medio de modulación de frecuencia acoplado con el medio de conmutación y control, y con el segundo transmisor de señales ópticas para modular por frecuencia las segundas señales de datos; y

en el cual la sede celular (12) comprende adicionalmente un discriminador de frecuencia acoplado con el segundo receptor (148) de señales ópticas, para demodular por frecuencia las segundas señales eléctricas, y en el cual el medio de conversión ascendente está acoplado con el discriminador de frecuencia para convertir las segundas señales ópticas demoduladas por frecuencia en energía de radiofrecuencia, a frecuencias dentro del espectro operativo.

8. El sistema de la reivindicación 1,

en el cual la oficina comprende adicionalmente un convertidor analógico a digital (ADC) (132) acoplado con el primer receptor óptico, y con el medio de conmutación y control, en el cual el ADC digitaliza las primeras señales eléctricas.

9. El sistema de la reivindicación 8,

en el cual la oficina comprende adicionalmente un canalizador acoplado con el ADC, con el medio de conmutación y control y con un distribuidor digital, en el cual el canalizador (126) segmenta las primeras señales eléctricas digitalizadas en bandas espectrales, y en el cual el distribuidor digital está acoplado con el medio de conmutación y control, incluye al menos una salida y encamina selectivamente las primeras señales eléctricas digitalizadas y segmentadas a la salida o salidas del distribuidor según la banda espectral.

10. El sistema de cualquiera de las reivindicaciones 3 a 8,

en el cual la oficina (14) incluye un convertidor (134) digital a analógico ("DAC") acoplado con el segundo transmisor (136) de señales ópticas, con el medio de conmutación y control y con un sintetizador digital, en el cual el sintetizador está acoplado con el medio de conmutación y control y proporciona una representación digital de una envolvente compuesta de las segundas señales de datos, en el cual el DAC (134) convierte la representación digital de las segundas señales de datos al formato analógico, y en el cual el segundo transmisor de señales ópticas transmite señales ópticas moduladas por las segundas señales de datos, según son convertidas por el DAC.

11. El sistema de la reivindicación 10,

en el cual la oficina comprende adicionalmente un distribuidor digital acoplado con el sintetizador y con el medio de conmutación y control, en el cual el distribuidor segmenta las segundas señales de datos según la banda espectral.

12. El sistema de cualquiera de las reivindicaciones 3 a 8 y 10 a 11,

en el cual la oficina (14) comprende adicionalmente:

un convertidor de analógico a digital (ADC) (132) acoplado con el primer receptor óptico y con el medio de conmutación y control, en el cual el ADC digitaliza las primeras señales eléctricas; y

un distribuidor digital acoplado con un sintetizador y con el medio de conmutación y control, en el cual el distribuidor segmenta las segundas señales de datos según la banda espectral.

13. El sistema de comunicación de la reivindicación 5,

en el cual el medio de conmutación y control procesa las primeras señales eléctricas correspondientes a la energía de radiofrecuencia modulada por las primeras señales de datos recibidas en un receptor seleccionado entre el receptor o receptores de energía de radiofrecuencia de la(s) sede(s) celular(es) según al menos un protocolo inalámbrico seleccionado.

14. El sistema de comunicación de la reivindicación 13, en el cual el medio de conmutación y control selecciona uno entre el receptor o receptores de radiofrecuencia de la(s) sede(s) celular(es) desde donde se procesan las correspondientes primeras señales eléctricas.

15. El sistema de comunicación de la reivindicación 13,

en el cual el medio de conmutación y control selecciona uno entre el transmisor o transmisores de energía de radiofrecuencia de la(s) sede(s) celular(es) desde donde se transmiten las segundas señales eléctricas correspondientes a las segundas señales de datos.

16. El sistema de comunicación de la reivindicación 13,

en el cual el medio de conmutación y control controla los niveles de potencia a los cuales el transmisor o transmisores de energía de radiofrecuencia de la(s) sede(s) celular(es) transmite(n) la energía de radiofrecuencia en la cual se convierten las segundas señales eléctricas.

17. El sistema de comunicación de la reivindicación 13, en el cual el controlador (122) está adicionalmente dispuesto para controlar instantáneamente la frecuencia de portadora de señal de datos de radiofrecuencia del enlace de canal activo, y en el cual el medio de conmutación y control controla una frecuencia a la cual el transmisor o transmisores de radiofrecuencia de la(s) sede(s) celular(es) transmite(n) la energía de radiofrecuencia en la cual se convierten las segundas señales eléctricas.