ES2278745T3 - Sistema de comunicaciones inalambrico multinodo con plataformas transpondedores multiples. - Google Patents
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Abstract
Un sistema (10; 100) de comunicaciones inalámbrico entre móviles, que comprende: una pluralidad de nodos transpondedores individuales (16; 104, 106, 108); un concentrador central de tratamiento (12; 102) en comunicación con cada uno de dicha pluralidad de nodos transpondedores individuales (16; 104, 106, 108), comprendiendo dicho concentrador central de tratamiento medios de retardo de tiempo de compensación, en los que una señal es radiada utilizando una pluralidad de señales radiadas con retardos de tiempo de compensación, a la pluralidad de dichos nodos transpondedores individuales (16; 104, 106, 108); y una pluralidad de terminales móviles (18; 112) asociados con usuarios remotos respectivos y destinados, cada uno de ellos, a recibir dichas señales radiadas desde cada uno de dicha pluralidad de nodos transpondedores individuales (16; 104, 106, 108) de forma simultánea, de modo que las señales radiadas se sumen coherentemente y para, después, generar simultáneamente una señal de retornoy dirigir la señal de retorno a través de la pluralidad de nodos transpondedores individuales; estando destinado dicho concentrador de tratamiento central a tratar la señal de retorno para compensar los diferenciales de trayectoria.
Description
Sistema de comunicaciones inalámbrico multinodo
con plataformas transpondedoras múltiples.
El presente invento se refiere a un sistema de
comunicaciones inalámbrico entre móviles y a un método para
comunicarse utilizando tal sistema.
A partir del documento US 5.423.059 se conoce un
método para mejorar la calidad de la señal en un sistema de
comunicaciones Simulcast (difusión simultánea en digital y en
analógico). En el sistema de comunicaciones con difusión
simultánea, una unidad de comunicaciones puede solicitar servicios
mejorados en su área de cobertura transmitiendo una petición de
calidad de señal mejorada a un controlador central de difusión
simultánea. Al recibir la petición, el controlador central de
difusión simultánea identifica, basándose en información
perteneciente a la situación de la unidad de comunicaciones, un
conjunto de transmisores para mejorar la cobertura del área de la
unidad de comunicaciones. El controlador central de difusión
simultánea determina retardos en el área de cobertura mejorada para
cada uno de los transmisores y ajusta los retardos respectivos de
cada transmisor de tal forma que se mejore la calidad de la señal
transmitida para la situación de la unidad de comunicaciones.
En particular, la unidad de comunicaciones envía
una petición de calidad de señal mejorada, que incluye su situación
corriente, al controlador central de difusión simultánea. Al
recibirse la petición, el controlador central de difusión simultánea
distingue la situación de la unidad solicitante.
Esto puede conseguirse midiendo el tiempo de
llegada de la petición a cada transmisor del sistema con ayuda de
una referencia de tiempo absoluta local. Con esta información, el
controlador central de difusión simultánea puede conseguir
efectivamente, mediante triangulación, la posición de la unidad de
comunicaciones.
Una vez conocida la situación de la unidad, el
controlador central de difusión simultánea determina un conjunto de
transmisores requeridos para mejorar el área de cobertura y, luego,
calcula un nuevo requisito de retardo de transmisión para cada
transmisor. Estos requisitos de retardo recién calculados son
pasados, entonces, a los transmisores, de tal modo que, merced al
cambio de retardos, se elimine sustancialmente la interferencia
destructiva que degradaba la calidad de la señal.
El presente invento se refiere, en general, a un
sistema de comunicaciones inalámbrico. Más específicamente, el
presente invento se refiere a un sistema de comunicaciones
inalámbrico con capacidad incrementada de reutilización de
frecuencia, para comunicaciones punto a punto.
Los sistemas corrientes para comunicaciones
entre móviles por satélite, tales como Iridium, Globalstar e ICO,
utilizan terminales de usuario de bajo coste como una de las
características clave del sistema. Para mantener el enlace de
comunicaciones con estos sistemas de móviles corrientes, los
satélites del sistema proporcionan a los abonados servicios de
múltiples haces y de elevada ganancia. Los terminales portátiles de
bajo coste y baja ganancia utilizados por los usuarios de estos
sistemas, transmiten y reciben señales hacia y desde satélites de
elevado rendimiento que pueblan casi toda la atmósfera. Algunos de
estos sistemas corrientes exigen acceso a, por lo menos, dos
satélites con el fin de asegurar un proceso de transferencia exento
de problemas cuando los satélites se desplazan de un horizonte al
otro. Como resultado, el sistema de satélites gana en fiabilidad y
en disponibilidad a medida que en el campo de visión (FOV) de un
usuario aumenta el número de satélites. Las constelaciones de
satélites ofrecidas por estos sistemas corrientes se dimensionan,
así, para garantizar, en todo momento, en grandes áreas de
cobertura, el número mínimo de satélites dentro del FOV de un
usuario.
Sin embargo, todos estos sistemas de
comunicaciones entre móviles por satélite corrientes, adolecen de
ciertas desventajas. En primer lugar, todos ellos poseen recursos
de frecuencia limitados (el término "frecuencia" se utiliza en
este documento en un sentido general para referirse a frecuencia,
intervalos de tiempos o código CDMA). Cualquier frecuencia dada
para una posición terrestre dada solamente puede ser utilizada por
un usuario cada vez. Así, si un usuario accede a un satélite
utilizando una frecuencia particular para comunicarse con su
contrapartida en la red, otros satélites y/o usuarios de la misma
región, no pueden utilizar la misma fuente de frecuencia en la misma
zona local. En particular, si un usuario secundario próximo tiene un
teléfono que necesita la misma fuente de frecuencia que está siendo
utilizada por el primer usuario, el segundo usuario no puede acceder
al sistema, incluso ni a través de satélites diferentes. Esto es
cierto con independencia de la sofisticación del sistema, incluso
con sistemas que utilizan diseños de satélites con múltiples haces.
Aún cuando en un lugar geográfico dado pueda disponerse de múltiples
satélites, el mismo espectro de frecuencia no puede ser utilizado
por más de un usuario en un área local. La disponibilidad de
satélites múltiples no sirve mas que para incrementar la
disponibilidad del sistema para el usuario. Sin embargo, la
capacidad total de estos sistemas de satélites de comunicaciones
entre móviles todavía está limitada por su uso, poco eficiente, de
las fuentes de frecuencia disponibles. Así, el crecimiento potencial
de estos sistemas de comunicaciones por satélite corrientes está
limitado inherentemente.
Además, los corrientes sistemas de
comunicaciones sólo permiten, generalmente, comunicaciones de móvil
a concentrador y de concentrador a móvil en la mayoría de las
constelaciones de satélites para móviles situados en órbita
terrestre media y en órbita terrestre baja. Los enlaces de móvil a
móvil exigen múltiples saltos entre concentradores. Esto quiere
decir que dos o más recursos de frecuencia deben ser destinados por
el sistema para cerrar la red.
Evidentemente, es deseable proporcionar un
sistema de satélites para comunicaciones entre móviles que alivie
las limitaciones antes mencionadas, y que haga un uso más eficiente
de las fuentes corrientes del sistema de comunicaciones por
satélite entre móviles, al tiempo que proporcione también
oportunidades mucho mayores de crecimiento del sistema.
Un objeto del presente invento es proporcionar
un sistema de comunicaciones inalámbrico con menores limitaciones
en cuanto a la reutilización de la frecuencia para comunicaciones
punto a punto.
Otro objeto del presente invento es proporcionar
un sistema de comunicaciones inalámbrico que utilice transpondedores
individuales y terminales móviles que sean relativamente sencillos
y poco complicados.
Otro objeto del presente invento es proporcionar
un sistema de comunicaciones inalámbrico con una fiabilidad elevada
en virtud de una degradación aceptable.
Todavía otro objeto del presente invento es
proporcionar un sistema de comunicaciones inalámbrico cuya
complejidad se concentre en las estaciones concentradoras centrales
de tratamiento.
Aún otro objeto del presente invento es
proporcionar un sistema de comunicaciones inalámbrico con capacidad
para lograr un posicionamiento más preciso de satélites y de
usuarios.
De acuerdo con los objetos del presente invento,
se proporciona un sistema de comunicaciones inalámbrico entre
móviles. El sistema de comunicaciones inalámbrico entre móviles
incluye una pluralidad de plataformas transpondedoras de
comunicaciones individuales. Cada uno de la pluralidad de
transpondedores individuales se encuentra en comunicación con un
concentrador central de tratamiento, de tal manera que una señal
tratada por el concentrador central de tratamiento en el enlace de
envío sea radiada con retardos de tiempo de compensación, hacia la
pluralidad de transpondedores individuales. Las señales radiadas
son, entonces, radiadas nuevamente por la pluralidad de
transpondedores individuales y son recibidas coherentemente y
tratadas por un terminal móvil de usuario. La vía de retorno de la
señal de enlace, es la contraria de la vía de envío.
Estas y otras características del presente
invento resultarán evidentes a partir de la siguiente descripción
del invento, cuando se contempla de acuerdo con los dibujos adjuntos
y las reivindicaciones anejas.
La Figura 1 es una ilustración esquemática de la
geometría del enlace de envío de un sistema de comunicaciones por
satélite para móviles, de acuerdo con el presente invento;
la Figura 2 es un diagrama esquemático de
bloques que ilustra la función de transmisión de señal de un
concentrador de telecomunicaciones terrestres para un sistema de
comunicaciones inalámbrico, de acuerdo con una realización preferida
del presente invento;
la Figura 3 es una ilustración esquemática de la
geometría del enlace de retorno de un sistema de comunicaciones
inalámbrico de acuerdo con una realización preferida del presente
invento;
la Figura 4 es un diagrama esquemático de
bloques que ilustra la función de recepción de la señal de un
concentrador de telecomunicaciones terrestres para un sistema de
comunicaciones inalámbrico de acuerdo con una realización preferida
del presente invento;
la Figura 5 es un diagrama de flujo esquemático
que ilustra la arquitectura global de un sistema de comunicaciones
inalámbrico con transpondedores múltiples, de acuerdo con una
realización preferida del presente invento; y
la Figura 6 es una ilustración esquemática de un
sistema de comunicaciones inalámbrico para comunicación punto a
punto, que utiliza una variedad de diferentes tipos de nodos
transpondedores, de acuerdo con una realización preferida del
presente invento.
Refiriéndonos ahora a las figuras, el sistema de
comunicaciones entre móviles descrito puede utilizarse para romper
la limitación del espectro de frecuencia anteriormente expuesta y
proporciona medios mucho más eficientes para reutilizar multitud de
veces el espectro inalámbrico y el satélite para móviles asignado.
Al eliminarse esta limitación del espectro de frecuencia en el
funcionamiento de múltiples satélites, puede ampliarse más
fácilmente la capacidad global de los sistemas de comunicaciones
inalámbricas y de los satélites para móviles existentes.
Refiriéndonos ahora a la Figura 1, en ella se
ilustra un sistema 10 de comunicaciones por satélite entre móviles
de acuerdo con una realización preferida del presente invento. En la
Figura 1, el sistema 10 de comunicaciones por satélite entre
móviles se representa en un modo de enlace de envío. El sistema 10
de comunicaciones por satélite entre móviles incluye un
concentrador terrestre de telecomunicaciones 12, una constelación 14
de satélites constituida por una pluralidad de satélites 16
individuales, y una pluralidad de terminales portátiles 18 de
usuario, tales como teléfonos móviles. Como se describe con mayor
detalle en lo que sigue, los terminales 18 de usuario pueden
recibir señales 20 simultáneamente desde múltiples satélites 16
mediante antenas 22 de haz ancho. El concentrador terrestre de
telecomunicaciones 12 se encuentra en comunicación con todos los
satélites 16 de la constelación 14 de satélites, individual y
simultáneamente. El concentrador 12 también ejecuta un tratamiento
previo de señales de usuario para compensar diferenciales de
trayectoria antes de enviar las señales 24 radiadas a los satélites
16, como se describe con mayor detalle en lo que sigue y,
similarmente, ejecuta un tratamiento de las señales recibidas de
los satélites.
De acuerdo con la realización preferida, el
diseño de los satélites individuales puede simplificarse de manera
significativa con respecto a los utilizados en los anteriores
sistemas de móviles, dado que la constelación 14 de satélites se
comporta como una agrupación radiante dispersa. Es sabido que
cuantos más satélites 16 estén incluidos en la constelación 14 de
satélites, mejor será el comportamiento obtenido del sistema 10 de
comunicaciones por satélite entre móviles. Se prefieren satélites
sencillos, pequeños y que ofrezcan un alto rendimiento. Ello se
debe a que el comportamiento del sistema 10 depende más de la
constelación 14 de satélites que de los satélites 16
individuales.
En un modo de tránsito, ilustrado en la Figura
1, los satélites 16 individuales radian energía de RF modulada a un
campo de visión ("FOV") elegido. El sistema 10 puede ser hecho
funcionar, no obstante, con capacidad reducida y sin
reconfiguración, incluso si, por cualquier razón, se pierde un
satélite 16 individual. Como resultado, el sistema 10 presenta
características de degradación aceptables y proporciona una
fiabilidad y una disponibilidad muy elevadas. Las mayores
complicaciones del sistema 10 residen en los concentradores
terrestres 12, que localizan y siguen a los potenciales usuarios y
ejecutan las funciones principales de formación de haz y filtrado,
como se describe en lo que sigue.
Como se muestra en la Figura 2, el tratamiento
realizado en el concentrador terrestre de telecomunicaciones 12 se
ilustra diagramáticamente. El concentrador 12 sigue, actualiza y
predice la información diferencial, variable en el tiempo entre
varias trayectorias entre el concentrador 12 y los terminales 18 de
usuario previstos. La precisión de esta información está
comprendida, de preferencia, dentro de la décima parte de una
longitud de onda de RF. Para sistemas de UHF por satélite, la
precisión diferencial de trayectoria requerida debe ser de unos 10
(diez) centímetros. Para constelaciones de satélites para móviles en
banda L y S, la precisión debe ser del orden de un (1) centímetro.
Desafortunadamente, las técnicas de GPS o usuales no son capaces de
proporcionar la precisión requerida.
De acuerdo con el presente invento, la precisión
requerida de los diferenciales de trayectorias equivalentes,
incluyendo toda la distorsión de propagación, puede conseguirse
utilizando calibración activa de dos vías y técnicas R2N
(navegación con medición de distancias en dos vías). Una técnica R2N
es, simplemente, una técnica para obtener información de
posicionamiento gracias a la cual se localizan las posiciones de los
satélites y de los usuarios con precisión utilizando múltiples
lugares de calibración, y se describe en la solicitud de patente
norteamericana, también en tramitación, número de serie 09/209.062,
titulada "Método y sistema para determinar la posición de una
unidad transceptora que incorpora navegación con medición de
distancia en dos vías como referencia de calibración para GPS", y
presentada el 10 de diciembre de 1998. También pueden utilizarse
otras técnicas conocidas.
El concentrador terrestre de comunicaciones 12
tiene un centro de tratamiento 26 que trata cada señal y se ilustra
en modo de transmisión en la Figura 2. El concentrador 12 tiene
capacidad para acceder a la pluralidad de satélites individualmente
haciendo uso de discriminación espacial en la antena para
proporcionar señales separadas a satélites diferentes.
Alternativamente, puede utilizarse, también, identificación mediante
código para acceder a diferentes satélites en forma
independiente.
Como se muestra en la Figura 2, suponiendo que
hay "H" usuarios, las señales del usuario 1 al usuario H,
identificados de manera general por el número de referencia 28, son
introducidas en el centro 26 de tratamiento. Las posiciones de los
diversos usuarios (1 a H), designados con el número de referencia
30, son determinadas, generalmente, por la circuitería a partir de
las diversas señales 28 de usuario. Las diversas señales 28 de
usuario para los usuarios del 1 al H, son combinadas entonces para
su transmisión a los diferentes satélites 16, como se indica de
manera general mediante el número de referencia 32. En este caso, la
señal es enviada a N satélites. Luego, las señales combinadas son
amplificadas, filtradas, convertidas en sentido ascendente y, luego,
amplificadas adicionalmente, como se indica generalmente mediante
el número de referencia 36. Estas señales son entregadas entonces a
una antena 38 multihaz en donde se realiza el tratamiento de
formación de haz de modo que las señales puedan ser transmitidas a
cada uno de los N satélites mediante señales radiantes 24. El
tratamiento de formación de haz puede llevarse a cabo en la banda
de base o en una banda baja de frecuencia de IF, por medios
digitales o analógicos. Para una señal con pequeña anchura de banda
(inferior a unos pocos MHz), la ejecución por medios digitales
puede ofrecer ventajas económicas. Las señales 24 tratadas, radiadas
desde el concentrador terrestre 12 a cada satélite, son
amplificadas, filtradas y, luego, vueltas a radiar por cada uno de
los múltiples satélites 16 para hacerlas llegar, simultáneamente, a
posiciones de usuario designadas. En consecuencia, las señales
radiadas desde los múltiples satélites serán recibidas
coherentemente por una simple antena 22 de haz ancho, de terminal
portátil.
De forma equivalente, el efecto del tratamiento
espacial llevado a cabo por el centro de tratamiento 26 es enfocar
la intensidad de la señal sobre el usuario desde múltiples satélites
16, que actúan como partes separadas, dispersas, de un gran
reflector activo. Por tanto, el tratamiento en tierra incorporará
diferentes retardos de tiempo en las señales 24 que se radian por
diversas vías (es decir, transpondedores). Los retardos de tiempo
se introducirán en las señales 24 como si los satélites estuviesen
situados en una superficie elipsoidal, cuyos dos focos estuviesen
situados, exactamente, en las posiciones del concentrador 12 y del
usuario 18 designado, respectivamente. En las constelaciones
situadas en órbita terrestre media y baja, los usuarios 18 y el
concentrador 12 siempre estarán en el campo próximo de la
agrupación dispersa.
En el modo de recepción, ilustrado en la Figura
3, los satélites 16 individuales recogen señales de RF procedentes
del mismo FOV. La Figura 3 ilustra la geometría del enlace de
retorno para recibir señales enviadas desde los terminales 18 de
usuario al concentrador terrestre 12 de telecomunicaciones. Como se
muestra en la Figura 3, hay implicados dos grupos de enlaces: los
enlaces (señales) entre los usuarios 18 y los satélites 16,
indicados generalmente con el número de referencia 40; y los
existentes entre los satélites 16 y el concentrador 12, indicados
generalmente con el número de referencia 42. Para conseguir el mejor
comportamiento, las antenas 22 de usuario son capaces de iluminar,
de preferencia, todos los satélites 16 implicados. Ello conducirá a
una restricción sobre la variación de la ganancia de la antena 22 de
usuario respecto al grupo.
Como en el caso de la geometría del enlace
directo, los satélites 16 amplificarán las señales 40 recibidas
desde los usuarios 18 y volverán a radiar las señales 42 hacia el
concentrador 12. El concentrador 12 puede recibir las señales 42 de
manera independiente, pero a la vez, desde los satélites 16; y
sumará las señales 42 procedentes de diferentes satélites 16 en
forma coherente en el procesador posterior 44, como se ilustra en la
Figura 4.
Los flujos de señal y el diagrama de bloques
ilustrado en la Figura 4 muestran la función de recepción del
procesador posterior 44 y el concentrador 12. Los flujos de señal
son los contrarios respecto a los correspondientes de la Figura 2.
Por tanto, no se repetirá con detalle el proceso de recepción. Sin
embargo, los enlaces 42, de los satélites 16 al concentrador 12 son
recibidos en la antena 34 multihaz, formadora de haces y, luego,
son transmitidos al receptor y a los convertidores 46 de sentido
descendente antes de que las señales sean separadas. La señales son
separadas dependiendo del usuario desde el que se reciben, como se
indica generalmente mediante el número de referencia 48 y, luego,
son enviadas al usuario específico, 1 a H, como se indica de modo
general mediante el número de referencia 50. Debe comprenderse que
ambas funciones, de recepción y de transmisión, son partes
necesarias para la calibración de la trayectoria de enlace y la
localización de la posición del usuario.
La técnica del presente invento ha demostrado
que reduce significativamente los niveles medios de los lóbulos
laterales. Se ha determinado que ello se debe a tres factores. En
primer lugar, la arquitectura propuesta no es una agrupación
periódica sino una agrupación dispersa con separaciones aleatorias,
carente de lóbulos de difracción. Aunque el nivel medio de los
lóbulos laterales a una frecuencia única es relativamente alto, el
nivel disminuye al aumentar el ancho de banda. En segundo lugar, la
gran agrupación poco poblada formada por los satélites constituye
una gran abertura extendida. Así, todos los usuarios terrestres se
encuentran en el campo cercano de la abertura extendida y los
frentes de onda recibidos por todos los usuarios son esféricos en
lugar de planos. En consecuencia, los efectos de la dispersión son
mucho más pronunciados de lo que serían en el campo lejano. La
dispersión crece muy rápidamente cuando se explora con una sonda
fuera del haz principal y emborrona muy eficazmente la distribución
de potencia en un ancho de banda de señal finito. En tercer lugar,
el sistema de comunicaciones se diseña, preferiblemente, con un gran
ancho de banda de frecuencia. La señal de información, por tanto,
se extenderá por todo este ancho de banda a través de CDMA o
mediante formas de onda de corta duración para esquemas de TDMA.
La Figura 5 ilustra diagramáticamente el
funcionamiento del invento, que hace posible la reutilización
incrementada del precioso espectro de frecuencia por múltiples
satélites. Entre las ventajas ofrecidas por este sistema se cuenta
con la ausencia de limitación alguna sobre la reutilización de las
frecuencias por satélites adicionales para comunicaciones punto a
punto. En vez de ello, la capacidad de este sistema únicamente está
limitada por la potencia total de RF de los satélites. Además, la
realización preferida permite el uso de diseños sencillos y baratos
de los satélites, ya que cuantos más satélites se incluyan en la
constelación, mejor será el comportamiento de todo el sistema. El
sistema también proporciona una elevada fiabilidad en virtud de una
degradación aceptable, así como la concentración de los
tratamientos complicados en los concentradores.
La realización preferida crea una demanda de
gran número de satélites de bajo coste y, también, hace uso de
técnicas de R2N para conseguir la localización de los satélites y de
los usuarios. Cuanto mayor sea el número de usuarios que utilicen
este sistema, mayor será la precisión con que pueden determinarse
las posiciones de satélites y de usuarios. Sin embargo, aún más
importantes que las posiciones reales de los usuarios y de los
satélites, son las longitudes de las trayectorias recorridas por las
señales. Por tanto, las técnicas de calibración periódica aplicadas
directamente a esas longitudes de trayectoria pueden ser mucho más
simples y más efectivas desde el punto de vista económico. El
sistema se beneficia, también, del gran porcentaje de anchos de
banda disponibles con los sistemas de CDMA y de TDMA.
Como se muestra en la Figura 5, el presente
invento se divide en tres segmentos: un segmento 52 de concentrador
que contiene el concentrador 12 de telecomunicaciones terrestres, un
segmento de espacio 54 que contiene una pluralidad de satélites 16
individuales, y un segmento 56 de usuarios que tiene una pluralidad
de terminales de usuario 18. El segmento de concentrador también
tiene un centro 26 de tratamiento que somete a tratamiento previo a
las señales de transmisión y un procesador posterior 44 para someter
a un tratamiento ulterior a las señales recibidas.
Los terminales de usuario 18 reciben y
transmiten señales simultáneamente desde/hacia múltiples satélites
16 a través de antenas de banda ancha. Los terminales de usuario 18
pueden carecer de capacidad para acceder por separado a los
satélites individuales 16 en el segmento 14 de espacio. El
concentrador 12 trata previamente las señales destinadas a cada
usuario local al transmitirlas y somete a tratamiento posterior a
las señales suministradas a cada usuario local al recibirlas, para
compensar los diferenciales de trayectoria. Estas correcciones se
calculan por separado y se aplican a las señales transmitidas a cada
satélite 16 del segmento de espacio 54 o a las recibidas desde cada
uno de ellos. Si bien el invento se ha descrito, hasta ahora en
relación con una pluralidad de satélites 16, debe comprenderse que
pueden utilizarse una variedad de otros nodos transpondedores en
lugar de uno o más de los satélites 16 o en combinación con
ellos.
Refiriéndonos de nuevo a la Figura 6, en ella se
muestra un sistema de comunicaciones inalámbrico 100, ilustrativo,
de acuerdo con la realización preferida. El sistema de
comunicaciones inalámbrico 100 ilustrativo incluye un concentrador
central 102, una torre transmisora 104, un transpondedor 106 de
satélite, una plataforma 108 situada a gran altura, una antena 110 y
un usuario previsto 112. El usuario previsto 112 puede ser un
usuario fijo o un usuario móvil.
El concentrador central 102 se encuentra en
comunicación directa con la antena 110 con el fin de tratar las
señales transmitidas y recibidas por la antena 110, de acuerdo con
las técnicas descritas anteriormente. De acuerdo con esta
realización ilustrativa, el concentrador central 102 también se
comunica con la torre transmisora 104 a través de la línea 114, con
el fin de realizar el tratamiento de señales transmitidas y
recibidas por la torre transmisora 104. La línea 114 puede ser un
cable terrestre o puede representar una comunicación inalámbrica
entre el concentrador central 102 y la torre transmisora 104.
Además, aunque solamente se ilustran una sola antena 110 y una sola
torre 104, se comprenderá que pueden emplearse múltiples antenas y
múltiples torres. Además, la torre 104 puede formar parte de una
red celular a base de torres, regional o nacional, para
comunicaciones entre fijos o entre móviles.
Como se muestra, en el ejemplo, el concentrador
central 102 trata señales 116 que son transmitidas desde la antena
110 a una plataforma 108 situada a gran altura. En el enlace
directo, la señal 116 es transmitida, entonces, desde la plataforma
108 a gran altura hasta el usuario previsto 112, como se representa,
en general, mediante la señal 118. En el enlace de retorno, el
usuario previsto envía una señal 118 a la plataforma 108 a gran
altura que, entonces, envía una señal 116 a la antena 110, la cual
ha sido tratada por el concentrador central 102. Además, el
concentrador central 102 también trata las señales 120 que son
transmitidas por la antena 110 a un transpondedor 106 de satélite.
El transpondedor 106 de satélite transmite entonces la señal 122 al
usuario previsto 112. En el enlace de retorno, el usuario previsto
112 envía una señal 122 al transpondedor 106 de satélite que,
entonces, envía la señal 120 a la antena 110 para su tratamiento por
el concentrador central 102.
Además, el concentrador central 102 envía una
señal 114 a la torre transmisora 104 que, a su vez, comunica con el
usuario previsto 112 a través de una señal 124. En el enlace de
retorno, el usuario previsto 112 comunica con la torre 104 a través
de una señal 124, comunicándose dicha torre entonces con el
concentrador central 102 mediante una línea 114 para tratamiento de
la señal. Aunque solamente se describe un único nodo transpondedor
de cada tipo (es decir, satélite, plataforma a gran altura o torre),
un sistema específico puede utilizar cualquier combinación de tales
nodos transpondedores. Debe comprenderse que, de acuerdo con el
sistema descrito, puede utilizarse cualquier sistema de plataforma
situada a gran altura, tal como aeronaves tripuladas o no, globos o
aeroplanos. Además, de acuerdo con el sistema descrito, puede
utilizarse cualquier sistema con base en el espacio que incluya uno
o más ingenios espaciales para comunicaciones punto a punto.
El sistema ilustrativo 100 descrito puede
mejorar mucho la eficacia en la reutilización de la frecuencia para
comunicaciones punto a punto, tales como en telefonía múltiple y
protocolo bidireccional de Internet. Esta capacidad mejorada es el
resultado del hecho de que la información para el receptor previsto
(usuario) 112 llegará desde todos los transpondedores en fase.
Merced a esta configuración, la información para usuarios no
previstos llegará, generalmente, fuera de fase. Para los usuarios no
previstos, las señales fuera de fase aparecerán como ruido. El
comportamiento del invento propuesto dependerá de las separaciones
espaciales entre los diversos nodos transpondedores, así como de
los usuarios remotos. La anchura de banda de comunicaciones entre
los transpondedores y los usuarios también afectará al
comportamiento. El efecto de estos sobre el sistema 100 descrito
puede determinarse en una variedad de formas conocidas.
Así, el presente sistema 100 puede estar
compuesto por una pluralidad de nodos transpondedores que solamente
son parte de un sistema puro basado en una torre, un sistema con
plataformas a gran altura, tal como una plataforma estratosférica,
o un sistema de satélites de comunicaciones. Alternativamente, el
sistema puede consistir en una pluralidad de transpondedores que se
seleccionen de entre todos o algunos de los tipos antes mencionados
de nodos transpondedores.
Habiéndose descrito ahora completamente el
invento, a los expertos normales en la técnica les resultará
evidente que pueden hacerse en él muchos cambios y modificaciones
sin apartarse del alcance del invento tal como se establece en este
documento.
Claims (10)
1. Un sistema (10; 100) de comunicaciones
inalámbrico entre móviles, que comprende:
una pluralidad de nodos transpondedores
individuales (16; 104, 106, 108);
un concentrador central de tratamiento (12; 102)
en comunicación con cada uno de dicha pluralidad de nodos
transpondedores individuales (16; 104, 106, 108), comprendiendo
dicho concentrador central de tratamiento
medios de retardo de tiempo de compensación, en
los que una señal es radiada utilizando una pluralidad de señales
radiadas con retardos de tiempo de compensación, a la pluralidad de
dichos nodos transpondedores individuales (16; 104, 106, 108);
y
una pluralidad de terminales móviles (18; 112)
asociados con usuarios remotos respectivos y destinados, cada uno
de ellos, a recibir dichas señales radiadas desde cada uno de dicha
pluralidad de nodos transpondedores individuales (16; 104, 106,
108) de forma simultánea, de modo que las señales radiadas se sumen
coherentemente y para, después, generar simultáneamente una señal
de retorno y dirigir la señal de retorno a través de la pluralidad
de nodos transpondedores individuales;
estando destinado dicho concentrador de
tratamiento central a tratar la señal de retorno para compensar los
diferenciales de trayectoria.
2. El sistema (10; 100) de la reivindicación 1,
caracterizado porque uno o más de dicha pluralidad de
transpondedores individuales (16; 104, 106, 108) es un satélite
individual (16; 106).
3. El sistema (10; 100) de la reivindicación 1 o
la reivindicación 2, caracterizado porque uno o más de dicha
pluralidad de nodos transpondedores individuales (16; 104, 106, 108)
es una plataforma (108) situada a gran altura.
4. El sistema (10; 100) de cualquiera de las
reivindicaciones 1-3, caracterizado porque
uno o más de dicha pluralidad de nodos transpondedores individuales
(16; 104, 106, 108) es una torre transmisora (104).
5. El sistema (10; 100) de cualquiera de las
reivindicaciones 1-4, caracterizado porque
uno o más de dicha pluralidad de nodos transpondedores individuales
(16; 104, 106, 108) es un globo.
6. Un método para comunicarse con un terminal
móvil portátil (18; 112), que comprende:
tratar una señal de usuario local para los
enlaces de envío y de retorno en un concentrador central de
tratamiento (12; 102);
radiar desde el concentrador central de
tratamiento, con retardos de tiempo de compensación, dicha señal por
múltiples vías o nodos transpondedores (16; 104, 106, 108);
recibir dichas señales desde dicha pluralidad de
nodos transpondedores (16; 104, 106, 108);
radiar nuevamente dichas señales desde dicha
pluralidad de nodos transpondedores (16; 104, 106, 108) hacia el
terminal móvil portátil (18; 112);
recibir dichas señales de enlace directo
procedentes de dicha pluralidad de nodos transpondedores (16; 104,
106, 108) en el terminal móvil portátil (18; 112), por lo que dicha
señal radiada nuevamente sólo será recibida coherentemente por un
usuario remoto previsto, asociado con el terminal móvil portátil
(18; 112);
transmitir una pluralidad de señales de retorno
desde el terminal móvil portátil al concentrador central de
tratamiento a través de las vías o los nodos transpondedores; y
tratar ulteriormente, mediante el procesador del
concentrador, la pluralidad de señales de tiempo de retorno para
compensación de los diferenciales de tiempo.
7. El método de la reivindicación 6,
caracterizado porque dichas señales son recibidas por un
sistema (108) de plataforma situada a gran altura.
8. El método de la reivindicación 7,
caracterizado porque dichas señales son recibidas por una
pluralidad de aeronaves, tripuladas o no.
9. El método de la reivindicación 7,
caracterizado porque dichas señales son recibidas por una
pluralidad de globos.
10. El método de la reivindicación 7,
caracterizado porque dichas señales son recibidas por una
pluralidad de aeroplanos, tripulados o no.
Applications Claiming Priority (2)
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