ES2337381T3 - Aparato de comunicacion de datos con multiples antenas. - Google Patents

Abstract

Un aparato que puede hacerse funcionar para comunicar datos entre una primera y una segunda unidad terminal, en el que al menos una de dicha primera y dicha segunda unidad terminal es una unidad (120) de terminal móvil, comprendiendo el aparato: una estación (100) base; y una pluralidad de unidades (110) de antena que presentan diferentes áreas de cobertura (130), donde cada unidad (110) de antena está conectada a dicha estación (100) base y puede hacerse funcionar para transmitir, de manera inalámbrica, señales de datos modulados recibidas desde dicha estación (100) base y para reenviar señales de datos modulados, recibidas de manera inalámbrica, a dicha estación (100) base, en el que dicha estación (100) base comprende: un transmisor para transmitir señales de datos modulados a cada una de dicha pluralidad de unidades (110) de antena para una transmisión inalámbrica; un receptor para recibir señales de datos modulados reenviadas por al menos una de dicha pluralidad de unidades (110) de antena; un modulador para generar señales de datos modulados con respecto a un canal de datos dado según un esquema de modulación predeterminado mediante el cual bloques sucesivos de datos modulados en dicho canal de datos están separados en el tiempo en dicho canal de datos por al menos un periodo de tiempo mínimo determinado para una disposición dada del aparato de manera que al menos dicho periodo de tiempo mínimo transcurra entre la llegada, a dicha unidad (120) de terminal móvil, de dichos bloques sucesivos de datos modulados y en el que, para dicha disposición dada del aparato, dicho periodo de tiempo mínimo predeterminado se fija para corresponderse sustancialmente con la máxima diferencia esperada en el intervalo de tiempo requerido para la comunicación de un bloque de datos dado entre dicha estación (100) base y dicha unidad (120) de terminal móvil mediante diferentes unidades de antena de dicha pluralidad de unidades (110) de antena; y un desmodulador para desmodular señales de datos recibidas por dicho receptor que se han modulado según dicho esquema de modulación predeterminado.

Description

Aparato de comunicación de datos con múltiples antenas.

La presente invención se refiere a comunicaciones de datos y, en particular, a un procedimiento y aparato para comunicar datos entre dispositivos terminales, al menos uno de los cuales es un dispositivo terminal móvil.

Con el fin de proporcionar cobertura a un área particular, las redes de comunicaciones móviles tienden a organizarse de manera celular, representando cada célula un área dentro de la cual un dispositivo terminal móvil puede comunicarse de manera inalámbrica con una estación base celular correspondiente, estando interconectada cada estación base celular mediante una red de comunicaciones. Un dispositivo terminal móvil que se desplaza desde una célula, donde estaba comunicándose a través de una primera estación base, a otra célula correspondiente a una segunda estación base debe experimentar un "traspaso" entre la primera estación base y la segunda para que la comunicación continúe cuando salga del alcance de la primera estación base. Cada estación base funciona a una frecuencia diferente y, por lo tanto, el traspaso implica un cambio de frecuencia de comunicación. El proceso de traspaso puede provocar pequeñas interrupciones en la comunicación que, en el caso de voz u otras aplicaciones de telefonía móvil, no es un factor critico. Sin embargo, si se aplica a comunicaciones con una mayor velocidad de transferencia de datos, por ejemplo al flujo continuo (streaming) de vídeo codificado de manera diferencial en vivo, incluso pequeñas interrupciones de comunicación de algunos microsegundos pueden dar como resultado pérdidas de datos irrecuperables y degradación de la imagen durante algún periodo de tiempo más allá de la interrupción.

Una solicitud de patente estadounidense, publicada como 2002/0181509, describe una disposición de comunicaciones de múltiples entradas y múltiples salidas (MIMO, Multi-input Multi-output) en la que los datos dentro de un canal se transmiten utilizando modulación de multiplexación por división de frecuencia ortogonal (OFDM, Orthogonal Frequency División Multiplexing) como una pluralidad de subcanales, cada uno transmitido a través de un enlace de comunicaciones inalámbrico diferente utilizando una antena de transmisión diferente con cobertura común o solapada, para proporcionar un único enlace de comunicaciones punto a punto. Diferentes retardos de tiempo a través de los subcanales se compensan insertando un número de muestras variable entre símbolos de datos adyacentes en la modulación OFDM de cada subcanal.

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Según un primer aspecto de la presente invención se proporciona un aparato que puede hacerse funcionar para comunicar datos entre una primera y una segunda unidad terminal, en el que al menos una de dicha primera y dicha segunda unidad terminal es una unidad de terminal móvil, comprendiendo el aparato:

una estación base; y

una pluralidad de unidades de antena que presentan diferentes áreas de cobertura, donde cada unidad de antena está conectada a la estación base y puede hacerse funcionar para transmitir, de manera inalámbrica, señales de datos modulados recibidas desde la estación base, y para reenviar señales de datos modulados, recibidas de manera inalámbrica, a la estación base,

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en el que la estación base comprende:

un transmisor para transmitir señales de datos modulados a cada una de la pluralidad de unidades de antena para una transmisión inalámbrica;

un receptor para recibir señales de datos modulados reenviadas por al menos una de la pluralidad de unidades de antena;

un modulador para generar señales de datos modulados con respecto a un canal de datos dado según un esquema de modulación predeterminado mediante el cual bloques sucesivos de datos modulados del canal de datos están separados en el tiempo en el canal de datos por al menos un periodo de tiempo mínimo determinado para una disposición dada del aparato de manera que al menos el periodo de tiempo mínimo transcurra entre la llegada, a la unidad de terminal móvil, de los bloques sucesivos de datos modulados y en el que, para la disposición dada del aparato, el periodo de tiempo mínimo predeterminado se fija para corresponderse sustancialmente con la máxima diferencia esperada en el intervalo de tiempo requerido para la comunicación de un bloque de datos dado entre la estación base y la unidad de terminal móvil mediante diferentes unidades de antena de la pluralidad de unidades de antena; y

un desmodulador para desmodular señales de datos recibidas por el receptor que se han modulado según el esquema de modulación predeterminado.

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Realizaciones preferidas de la presente invención permiten comunicaciones con un terminal móvil utilizando solamente una única frecuencia, independientemente de dónde esté situado el terminal móvil en las áreas de cobertura de radio de las unidades de antena. Cualquier posible problema que se produzca a través de la recepción de señales mediante diferentes unidades de antena con diferentes retardos correspondientes se evita garantizando que las señales retardadas no puedan interferir entre si durante la desmodulación; se crean tolerancias en el esquema de modulación para los diferentes retardos que pudieran esperarse. Esto permite una solución mucho más sencilla a estos posibles problemas que la que se ha utilizado en sistemas de comunicaciones móviles convencionales donde se utilizan múltiples frecuencias de comunicaciones.

En realizaciones preferidas de la presente invención se utiliza multiplexación por división de frecuencia ortogonal codificada (COFDM, coded orthogonal frequency división multiplexing) para modular/desmodular señales en la estación base y en terminales móviles. La modulación COFDM funciona particularmente bien en entornos con señales multitrayectoria estrictas utilizando los denominados retardos de "banda de guarda". Puede utilizarse cualquiera de una pluralidad de tipos deferentes de modulación COFDM, siendo la COFDM de tipo DQPSK y de tipo 64AQAM ejemplos particulares. Preferentemente, la corrección de errores de reenvió también se utiliza para ayudar a reducir errores de datos de multitrayectoria.

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Según un segundo aspecto de la presente invención se proporciona un procedimiento de comunicación de datos entre una primera unidad de terminal móvil y una segunda unidad terminal móvil a través de un canal de datos establecido mediante una pluralidad de unidades de antena que presentan diferentes áreas de cobertura, y en el que cada una de dicha pluralidad de unidades de antena está conectada con una estación base asociada con la segunda unidad terminal, comprendiendo el procedimiento las etapas de:

(i)

en la primera unidad de terminal móvil, generar una señal de datos modulados según un esquema de modulación predeterminado;

(ii)

transmitir la señal de datos modulados de manera inalámbrica para su recepción mediante al menos una de dicha pluralidad de unidades de antena; y

(iii)

en la estación base asociada, desmodular la señal de datos modulados recibida en dicho canal de datos para su comunicación a la segunda unidad terminal,

en el que, en la etapa (i), según dicho esquema de modulación predeterminado, bloques sucesivos de datos modulados en dicho canal de datos están separados en el tiempo en dicho canal mediante por al menos un periodo de tiempo mínimo determinado para una disposición dada del aparato de manera que al menos dicho periodo de tiempo mínimo transcurra entre la llegada, a la estación base, de dichos bloques sucesivos de datos modulados y en el que, para dicha disposición dada del aparato, dicho periodo de tiempo mínimo predeterminado se fija para corresponderse sustancialmente con la máxima diferencia esperada en el intervalo de tiempo requerido para la comunicación de un bloque de datos dado entre dicha unidad de terminal móvil y la estación base mediante diferentes unidades de antena de dicha pluralidad de unidades de antena.

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A través de la presente memoria descriptiva de patente, donde se utilizan las palabras "comprender", "comprende" o "que comprende", o variaciones de las mismas, éstas deben interpretarse con el significado de que el objeto en cuestión incluye el elemento o los elementos que se muestran posteriormente, pero que el objeto no está limitado a incluir solamente ese elemento o esos elementos.

A continuación se describirán en mayor detalle realizaciones preferidas de la presente invención, solamente a modo de ejemplo, con referencia a los dibujos adjuntos, en los que:

la figura 1 muestra de manera genérica un aparato de comunicación por radio y fibras según realizaciones preferidas de la presente invención;

la figura 2 muestra elementos principales de una estación base para su utilización en realizaciones preferidas de la presente invención;

la figura 3 muestra elementos principales de una unidad de antena remota para su utilización en realizaciones preferidas de la presente invención;

la figura 4 muestra los componentes de una interfaz de transmisión de enlace descendente de una estación base según una realización preferida de la presente invención;

la figura 5 muestra los componentes de un transmisor óptico de enlace descendente dispuesto para transmitir señales tanto de datos como de oscilador local según una realización preferida de la presente invención;

la figura 6 muestra los componentes de una unidad de antena remota según una realización preferida de la presente invención;

la figura 7 muestra los componentes de una interfaz de recepción de enlace ascendente según una realización preferida de la presente invención;

la figura 8 muestra los componentes de una interfaz de transmisión/recepción móvil según una realización preferida de la presente invención;

la figura 9 muestra los componentes de un diseño adicional para el transmisor óptico de enlace descendente según una realización preferida de la presente invención;

la figura 10 muestra una antena dieléctrica conformada adecuada para utilizarse con una unidad de antena remota según una realización preferida de la presente invención; y

la figura 11 muestra una antena dieléctrica conformada adecuada para utilizarse con una unidad terminal móvil según una realización preferida de la presente invención.

Las realizaciones preferidas de la presente invención se refieren a un aparato diseñado para proporcionar una trayectoria de comunicaciones entre terminales, al menos uno de los cuales es una unidad de terminal móvil. En una aplicación preferida se proporcionan uno o más canales de comunicaciones de gran ancho de banda para permitir una comunicación inalámbrica entre un terminal central y uno o más dispositivos móviles, por ejemplo cámaras de televisión de alta definición que se mueven en un entorno relativamente cerrado tal como un gran estudio de televisión o un plato de cine. En un entorno de este tipo se generan señales de alta frecuencia, preferentemente del orden de 55 a 65 GHz, que cuando se comunican de manera inalámbrica se someten a atenuación, distorsión y otros efectos. Normalmente, tales efectos no se producen, o no se producen en el mismo grado, en sistemas de comunicaciones móviles convencionales que funcionan con señales de frecuencia más baja y en entornos más abiertos. Un aparato preferido comprende una estación base y una o más unidades de antena remotas (RAU, remote antenna unit). También se describirá una interfaz de transmisión/recepción de unidad de terminal móvil preferida que se utilizará con la estación base preferida y las unidades de antena remotas. A continuación se describirá una visión general del aparato preferido y de su funcionamiento con referencia a la figura 1.

Haciendo referencia a la figura 1, una estación 100 base está dispuesta para comunicarse con uno o más terminales 120, 125 de datos móviles mediante las RAU 110. Cada RAU 110 está conectada a la estación 100 base mediante una fibra 115 óptica de enlace descendente y una fibra 118 óptica de enlace ascendente en una arquitectura de fibras y radio. La transmisión por fibra óptica se utiliza para la comunicación entre la estación 100 base y las RAU 110, en lugar de una linea de transmisión eléctrica (por ejemplo, cable coaxial o guía de ondas eléctrico) o transmisión por radiofrecuencia (RF). Esto es particularmente importante en frecuencias del orden de 60 GHz, donde la pérdida por inserción de guía de ondas eléctrico es de \sim1,5 dB/m y la atenuación es de 12 dB/km aproximadamente en espacios abiertos. La estación 100 base está dispuesta para modular señales de datos recibidas, por ejemplo, desde una unidad 105 de terminal central u otro dispositivo terminal y para transmitirlas de manera óptica, con una baja pérdida, a cada una de las RAU 110 a través de las fibras 115 ópticas de enlace descendente. Cada una de las RAU 110 está dispuesta para convertir las señales ópticas recibidas en señales de ondas milimétricas para su transmisión inalámbrica desde sus antenas. Un terminal 120, 125 de datos móvil objetivo que se mueve dentro de área de cobertura 130 de radio de una o más de las RAU 110 puede recibir entonces la señal transmitida.

En la dirección de enlace ascendente, una señal de radiofrecuencia transmitida por un terminal 120, 125 de datos móvil puede recibirse por una o más RAU 110. Cada RAU 110 de recepción está dispuesta para convertir de manera descendente la señal recibida en una señal de datos de frecuencia intermedia (IF, intermediate frequency) y para transmitir de manera óptica la señal de datos de IF a través de la fibra 118 óptica de enlace ascendente respectiva para su recepción mediante la estación 100 base. Después de desmodular la señal de datos de IF transportada de manera óptica, la estación 100 base transmite la señal resultante.

Por otra parte, en realizaciones preferidas de la presente invención, en las que diferentes líneas de transmisión de fibra óptica de enlace descendente 115 y de enlace ascendente 118 se especifican por motivos de simplicidad, es posible combinar líneas de transmisión de enlace descendente y de enlace ascendente entre la estación 100 base y una RAU 110 en una única fibra óptica utilizando técnicas e interfaces de modulación y de multiplexación apropiadas para dividir y combinar fibras en la estación 100 base.

Una pluralidad de RAU 110 con áreas 130 de cobertura de radio solapadas está dispuesta para formar una estructura celular de frecuencia única utilizando una frecuencia diferente para cada uno de los terminales 120, 125 de datos móviles. Esto difiere de los sistemas de radio celulares convencionales en los que se asigna una frecuencia diferente para su utilización por parte de cada RAU 110 para la comunicación con terminales 120, 125 de datos móviles que se muevan dentro de su área de cobertura 130 de radio. Además, la utilización de una única frecuencia por móvil en las realizaciones preferidas de la presente invención evita la necesidad de un sistema de control que de otro modo seria necesario, tal como en un sistema de radio celular convencional, para gestionar el traspaso de terminales 120, 125 de datos móviles cuando salgan del área 130 de cobertura de radio y, por lo tanto, la frecuencia de comunicación de una RAU 110 con respecto a la de las demás. Esto ayuda a garantizar una comunicación continua sin interrupciones (esencial para la transmisión de señales de vídeo digital de alta velocidad de transferencia de datos en tiempo real, por ejemplo), lo que no es posible normalmente con sistemas de radio celulares convencionales de múltiples frecuencias donde se experimentan frecuentemente breves interrupciones debido a que un móvil cambia su frecuencia cuando se desplaza entre células.

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A continuación se describirá en mayor detalle los elementos y el funcionamiento de la estación 100 base según una realización preferida de la presente invención con referencia a la figura 2 y haciendo referencia de nuevo a la figura 1.

Haciendo referencia a la figura 2, la estación 100 base comprende dos secciones principales: una interfaz 200 de transmisión de enlace descendente y una interfaz 245 de recepción de enlace ascendente. Las salidas ópticas de la interfaz 200 de enlace descendente y las entradas ópticas a la interfaz 245 de enlace ascendente están conectadas mediante una interfaz apropiada a las fibras 115 y 118 ópticas respectivamente, conectando cada una de las RAU 110 a la estación 100 base. Las señales de datos destinadas a un terminal 120, 125 de datos móvil objetivo particular se reciben mediante la interfaz 200 de transmisión de enlace descendente de la estación 100 base donde está prevista una pluralidad de moduladores 205, cada uno dedicado a modular señales de datos de entrada con respecto a un canal de datos diferente. Un canal de datos puede utilizarse para la comunicación con una o más unidades 120, 125 de terminal móvil según los requisitos de ancho de banda de esos terminales. Sin embargo, en una realización preferida de la presente invención dirigida a una aplicación de estudio de cine o de televisión, es probable que una única unidad 120, 125 de terminal móvil requiera todo el ancho de banda de un canal de datos para su propio uso, al menos en una dirección de enlace ascendente. La estación 100 base está equipada para proporcionar tantos canales de datos como necesite la aplicación particular. Sin embargo, las limitaciones en la disponibilidad de frecuencia limitarán en última instancia el número de canales que pueden proporcionarse. En realizaciones preferidas de la presente invención, la utilización de la banda de 55 a 65 GHz proporciona el suficiente ancho de banda como para manejar una pluralidad de canales dúplex de alta velocidad de transmisión de datos.

Después de la modulación mediante un modulador 205 apropiado, la señal de entrada modulada se introduce en un convertidor 210 de señales de enlace descendente donde las señales moduladas para el canal de datos respectivo se convierten a una frecuencia predeterminada asignada específicamente para el canal. Después, la señal convertida se introduce en un oscilador 215 local y transmisor óptico dispuesto para generar una señal óptica de enlace descendente que comprende preferentemente una señal de oscilador óptico que se modula mediante la señal de entrada convertida para su transmisión a las RAU 110. Preferentemente, la señal óptica de enlace descendente transmitida por el transmisor 215 óptico incluye una señal de oscilador local aparte que está entonces disponible para utilizarse, después de aislarse, por cada RAU 110 de recepción, evitando de ese modo la necesidad de utilizar un oscilador de la misma frecuencia en cada RAU 110. Esto reduce la complejidad y el tamaño del sistema de circuitos para generar y controlar una señal de oscilador local dentro de cada RAU 110. Esto resulta ventajoso ya que las RAU 110 están diseñadas preferentemente para que sean pequeñas y compactas de manera que puedan colocarse, por ejemplo, en entornos tales como farolas en determinadas aplicaciones, donde la temperatura puede variar significativamente y volver inestable una señal de oscilador local. La señal óptica de enlace descendente se introduce en un divisor 220 óptico donde se divide y se introduce en cada uno de los enlaces 115 de fibra óptica de enlace descendente mediante una interfaz apropiada para transmitirse a cada una de las RAU 110.

Si el número de RAU 110 es tal que la utilización de un único divisor 220 óptico es impracticable o da como resultado que se introduzcan señales ópticas de enlace descendente excesivamente débiles en cada una de las fibras 115 de enlace descendente, considerando la longitud de fibra 115 que está utilizándose, puede implementarse una técnica alternativa para dividir la señal óptica de enlace descendente, en la que se utilizan divisores de orden inferior, por ejemplo de 1:4, en una disposición en cascada, utilizándose amplificadores de fibra dopada con erbio para amplificar la señal si fuera necesario. Por ejemplo, un divisor 220 inicial en la estación 100 base puede conectarse a divisores remotos situados más cerca de las RAU 100 particulares a las que se está dando servicio para subdividir adicionalmente las señales.

En la dirección de enlace ascendente, cualquier señal recibida mediante una o más RAU 110 desde un terminal 120, 125 de datos móvil se convierte y se reenvía a la estación 100 base a través de las fibras 118 ópticas de enlace ascendente hasta llegar a la interfaz 245 de recepción de enlace ascendente. La interfaz 245 de recepción de enlace ascendente incluye un conjunto de fotorreceptores 225, un fotorreceptor para cada fibra 118 óptica de enlace ascendente, que detecta y convierte señales ópticas de enlace ascendente que llegan a través de las fibras 118 ópticas de enlace ascendente en señales de IF que se introducen en un separador 230 de canal. Las señales ópticas de enlace ascendente pueden comprender una combinación de señales para uno o más canales de datos que necesiten separarse mediante la estación 100 base. Por lo tanto, el separador 230 de canal está diseñado para separar las señales para cada canal de datos (y, por lo tanto, para los diferentes terminales 120, 125 de datos móviles) en base a que la señal para cada canal de datos presenta una frecuencia predeterminada diferente. Después, las señales separadas para cada canal se introducen en convertidores 235 de señal de enlace ascendente donde las señales en sus respectivas frecuencias predeterminadas se convierten para introducirse en desmoduladores 240, un desmodulador 240 diferente para cada canal de datos. La salida desmodulada de cada desmodulador 235 forma la salida de la estación 100 base, por ejemplo hacia la unidad 105 de terminal central.

A continuación se describirá algo más en detalle el funcionamiento de las RAU 110 con referencia a la figura 3 y haciendo referencia de nuevo a la figura 2.

Haciendo referencia a la figura 3, una RAU 110 está dotada de un receptor 310 óptico de enlace descendente y de un transmisor 335 óptico de enlace ascendente, cada uno conectado mediante una interfaz 305 óptica a la fibra 115 óptica de enlace descendente y a la fibra 118 óptica de enlace ascendente respectivamente que conectan la RAU 110 con la estación 100 base. El receptor 310 óptico de enlace descendente está dispuesto para recibir señales ópticas de enlace descendente transmitidas por el oscilador 215 local y transmisor óptico de estación base y para convertir las señales ópticas recibidas en señales de radiofrecuencia (RF). Las señales de RF se introducen en un diplexor 312 dispuesto para separar la señal de oscilador local generada por el transmisor 215 óptico de estación base de las señales de datos para uno o más canales de datos. Las señales de datos transmitidas por el diplexor 312 se amplifican mediante un amplificador 315 y se introducen en una antena 320 para su transmisión inalámbrica mediante la RAU 110.

En la dirección de enlace ascendente, cualquier señal de RF transmitida por un terminal 120, 125 de datos móvil y recibida en una antena 325 se pasa a un convertidor 330 de señal de enlace ascendente dispuesto para convertir la señal de RF recibida en una señal de datos de frecuencia intermedia (IF). El convertidor 330 de señales de enlace ascendente utiliza la señal de oscilador local separada por el diplexor 312 para convertir la señal de RF recibida en la señal de datos de IF que a su vez se pasa al transmisor 335 óptico de enlace ascendente para generar una señal óptica de enlace ascendente para su transmisión a la estación 100 base a través de la fibra 118 óptica de enlace ascendente. Preferentemente, el transmisor 335 óptico de enlace ascendente transmite la señal de datos de IF o bien modulando directamente un diodo láser o bien modulando la luz de un diodo láser (CW) en un modulador óptico externo. En aplicaciones particulares, puede ser más conveniente utilizar multiplexación por división de longitud de onda en la RAU 110 y desmultiplexación por división de longitud de onda en la estación 100 base de manera que las múltiples señales ópticas de enlace ascendente puedan combinarse en una única fibra 118 óptica de enlace ascendente que dé servicio a todas las RAU 110, o al menos en un número reducido de fibras 118 ópticas de enlace ascendente. Sin embargo, en ese caso, el diodo láser utilizado en el transmisor 335 óptico de enlace ascendente necesitará seleccionarse para emitir luz de una longitud de onda compatible con el multiplexor de división de longitud de onda y con la separación de canal asociada.

Aunque la figura 3 muestra una antena (320) diferente que está utilizándose en una RAU 110 para transmitir señales a esa antena (325) utilizada para recibir señales, puede utilizarse la misma antena física tanto para la transmisión como para la recepción.

Tal y como se ha mencionado anteriormente, una frecuencia predeterminada diferente está asignada a canal de datos proporcionado por la estación 100 base y las RAU 110. La utilización de una frecuencia diferente por canal de datos proporciona uno de los elementos preferidos en realizaciones de la presente invención que permite hacer funcionar una red de comunicaciones móvil de frecuencia única (por terminal 120, 125 de datos móvil). Otro elemento preferido que permite hacer funcionar la red de frecuencia única es la elección de la técnica de modulación implementada por los moduladores 205 y los desmoduladores 240 de la estación 100 base y utilizada igualmente en cada uno de los terminales 120, 125 de datos móviles.

En una disposición de comunicaciones de frecuencia única basada en la arquitectura mostrada en la figura 1 en la que las áreas de cobertura 130 de radio de las RAU 110 pueden solaparse, una señal transmitida puede recibirse por un terminal 120, 125 de datos móvil desde dos o más RAU 110 diferentes con un retardo de cantidades ligeramente diferentes debido a sus diferentes distancias desde el terminal 120, 125 de datos móvil. Por ejemplo, haciendo referencia a la figura 1, puede observarse que aunque la unidad 120 de terminal móvil esté dentro del área 130 de cobertura de radio de una única RAU 110 ("RAU 4"), la otra unidad 125 de terminal móvil está dentro de una región de cobertura de radio solapada para dos RAU 110 ("RAU 2" y "RAU 3"). De manera similar, una señal transmitida por un terminal 120, 125 de datos móvil puede recibirse por más de una RAU 110 situadas dentro del alcance del terminal móvil de manera que cada señal recibida se reenvía hasta llegar a la estación 100 base en tiempos ligeramente diferentes. En cada caso, el esquema de modulación escogido debe ser intrínsecamente tolerante con tales retardos de señal de manera que las señales recibidas puedan combinarse y desmodularse de manera satisfactoria mediante el terminal 120, 125 de datos móvil en la dirección de enlace descendente y, en la dirección ascendente, mediante la estación 100 base.

En realizaciones preferidas de la presente invención, el esquema de modulación seleccionado es el esquema de multiplexación por división de frecuencia ortogonal codificada (COFDM) descrito, por ejemplo, en un libro de Mark Massel titulado "Digital Televisión: DVB-T COFDM and ATSC 8 - VsB" publicado por Digitaltvbooks.Com, ISBN 0970493207. Una de las características principales de la COFDM que permite la recepción de señales de datos modulados con diferentes retardos, combinadas y desmoduladas de manera satisfactoria, es la utilización de los denominados intervalos de guarda en las señales de datos modulados.

La COFDM es una forma de modulación digital multiportadora en la que los datos se modulan en un gran número de portadoras dispuestas de manera próxima entre sí cuya separación en el dominio de frecuencia se elige cuidadosamente de manera que cada portadora sea ortogonal a las otras portadoras, eliminando de ese modo las interferencias entre las mismas cuando se transmiten simultáneamente. Cada portadora está dispuesta para enviar un símbolo a la vez. El tiempo que se tarda en transmitir un símbolo se denomina como duración de símbolo. Con el fin de garantizar que no haya interferencia entre símbolos en una portadora particular debido a la llegada con retardo de un primer símbolo a un receptor desde dos o más antenas diferentes, la duración de símbolo puede ampliarse por el modulador mediante la inserción de un denominado intervalo de guarda de longitud predeterminada entre los símbolos transmitidos en la portadora particular para garantizar que el siguiente símbolo de la portadora llegue al receptor después de la última llegada con retardo del primer símbolo.

Preferentemente, cada una de las fibras 115 ópticas de enlace descendente y cada una de las fibras 118 ópticas de enlace ascendente tienen sustancialmente la misma longitud con el fin de minimizar retardos de tiempo diferenciales en la transmisión de las señales entre la estación 100 base y cada una de las RAU 110.

A continuación se describirá en mayor detalle la interfaz 200 de transmisión de enlace descendente de la estación 100 base, según una realización preferida de la presente invención, con referencia a la figura 4. Se utilizan los mismos números de referencia para etiquetar las características mostradas en la figura 4 que sean similares a las de cualquiera de las figuras anteriores. En esta realización preferida, la estación 100 base proporciona dos canales de comunicaciones. Este ejemplo de dos canales se utilizará como la base para el resto de la descripción de la presente solicitud de patente con el fin de simplificar las figuras aunque, por supuesto, la estación 100 base puede equiparse para proporcionar canales de datos adicionales según sea necesario, tal y como resultará evidente a partir de la siguiente descripción.

Haciendo referencia a la figura 4 se muestran los componentes de una interfaz 200 de transmisión preferida de enlace descendente de dos canales. En particular, se proporcionan dos módems (moduladores) 205, uno para cada canal de datos. Para la comunicación con un terminal particular de los terminales 120, 125 de datos móviles, se selecciona un canal apropiado de los dos canales de datos y los datos se introducen en el módem 205 respectivo para ese canal. El módem 205 modula la señal de datos de entrada, preferentemente según el esquema de modulación COFDM. Aunque no se muestra en la figura 4, preferentemente las salidas de canal "I" y "Q" de un módem 205 (COFDM) se convierten en un primer canal de frecuencia intermedia combinado mezclando cada una de las señales "I" y "Q" con una señal de oscilador de frecuencia intermedia (IF) de 520 MHz, mezclándose la señal "Q" con una señal de oscilador de IF de 520 MHz que es un cuarto de ciclo desfasado con el de la señal "I", y combinando las señales resultantes. La señal combinada de cada módem 205 se hace pasar a través de un filtro 405 paso banda de 520 MHz que presenta un ancho de banda de 340 MHz aproximadamente, para eliminar cualquier armónico y ruido no deseados que normalmente se generan como resultado de la fase de mezcla y combinación de IF preferida.

La señal transmitida desde el filtro 405 para cada canal de introduce después en el convertidor 210 de señal de enlace descendente para su conversión en una señal de una frecuencia predeterminada asignada para ese canal de datos, preferentemente en el intervalo de 1,5 a 3,5 GHz. El convertidor 210 de señales de enlace descendente comprende, para cada canal de datos, un mezclador 410 y un oscilador (LO, local oscillator) 415, 418 local. Las frecuencias de los osciladores 415, 418 locales se seleccionan para garantizar que cuando la señal de oscilador se mezcle (410) con la señal de salida del filtro 405, se genera una señal de la frecuencia predeterminada para ese canal. Preferentemente, las frecuencias de los osciladores 415, 418 locales y, por tanto, las frecuencias predeterminadas para los canales, se seleccionan para minimizar productos de mezcla no deseados generados como resultado de la mezcla de la señal de los osciladores 415, 418 locales con las señales de salida de los filtros 405, teniendo en cuenta la combinación particular de frecuencias utilizadas para generar esas señales de salida. En el presente ejemplo, que presenta dos canales de datos, el oscilador 415 local para uno de los canales se fija preferentemente a una frecuencia de 1,43 GHz y el oscilador 418 local para el otro canal se fija a una frecuencia de 2,68 GHz. Si la estación 100 base está equipada para proporcionar n canales de datos, entonces seria necesario proporcionar normalmente n módems 205, filtros 405, mezcladores 410 y osciladores 415, 418 locales, fijándose cada oscilador local a una frecuencia diferente para generar una señal de canal dentro de un intervalo de frecuencias predeterminado, por ejemplo de 1,5 a 3,5 GHz. El proceso de seleccionar frecuencias de canal y, por lo tanto, frecuencias de oscilador correspondientes, tiene lugar como parte de una fase de diseño global del aparato. Sin embargo, aunque el uso de frecuencias de oscilador local fijas se describe en el presente ejemplo, puede implementarse una disposición de conmutación para permitir seleccionar diferentes osciladores locales para permitir la conmutación entre canales de datos y, por lo tanto, la comunicación con diferentes unidades 120, 125 de terminal móvil. Como alternativa, pueden proporcionarse osciladores locales ajustables para conseguir un efecto similar.

La salida del mezclador 410 no solamente comprende una señal en la frecuencia asignada para el canal de datos, sino también señales a una o más frecuencias diferentes. Por lo tanto, un filtro 420, 423 se utiliza para eliminar los componentes no deseados de la señal de salida de mezclador dejando solamente una señal de la frecuencia asignada para el canal de datos. En el presente ejemplo, los filtros 420 y 423 son filtros paso banda centrados en frecuencias de 1,95 GHz y de 3,2 GHz respectivamente, presentando ambos un ancho de banda superior o igual a 340 MHz. Las señales que salen de los filtros 420 y 423, cada una de distinta frecuencia, se combinan en un combinador 425 para formar una señal compuesta para introducirse en el transmisor 215 óptico. El combinador 425 del presente ejemplo es un combinador de 2:1 ya que solamente hay dos canales de datos. Si la estación 100 base está equipada para proporcionar n canales, entonces se proporcionará un combinador de n:1 para combinar las señales en un único canal compuesto.

En una realización preferida de la presente invención, el transmisor 215 óptico está construido según un diseño de modulador óptico en cascada. Una portadora óptica generada por un láser 430 está conectada de manera óptica utilizando fibra óptica que mantiene la polarización a un primer modulador 440 óptico dispuesto para modular la portadora óptica con una señal de oscilador amplificada (437) y filtrada (439) generada por un oscilador 435 para formar una señal de oscilador óptico y, en un segundo modulador 445 óptico, conectado de manera óptica utilizando fibra óptica que mantiene la polarización al primer modulador 440 óptico, la señal de oscilador óptico se modula con una señal compuesta amplificada (447) y filtrada (449) transmitida por el combinador 425. La frecuencia del oscilador 435 se selecciona para garantizar que una señal se transmita desde el segundo modulador 445 óptico presentando una frecuencia predeterminada adecuada para su transmisión inalámbrica mediante las RAU 110. Es necesario que esta frecuencia predeterminada esté dentro de un intervalo de frecuencias para el que se haya concedido una licencia de transmisión. En realizaciones preferidas de la presente invención, este intervalo de frecuencias se elige para estar comprendido entre 57 y 59 GHz para el enlace descendente y entre 62 y 64 GHz para el enlace ascendente, con una frecuencia de oscilador local de 60,5 GHz. La señal óptica de enlace descendente transmitida por el segundo modulador 445 óptico se divide mediante el divisor 220 óptico y se introduce en cada una de las fibras 115 ópticas de enlace descendente que conectan la estación 100 base con las RAU 110.

A continuación se describirá en mayor detalle el funcionamiento del transmisor 215 óptico, según una realización preferida de la presente invención, con referencia a la figura 5.

Haciendo referencia a la figura 5, los moduladores 440 y 445 ópticos son preferentemente moduladores ópticos Mach-Zehnder (MZ) de alta frecuencia disponibles comercialmente. El primer modulador 440 óptico está polarizado en el punto mínimo de su característica de transferencia de manera que pueda conseguirse un efecto de duplicación de frecuencia en la modulación de la luz (430) de láser, transmitida preferentemente por el diodo 430 láser DFB de 50 mW, con la señal (435, 437, 439) de oscilador amplificada. La duplicación de frecuencia puede conseguirse polarizando el primer modulador 440 óptico en su punto máximo o en su punto mínimo. Sin embargo, es preferible polarizar en el punto mínimo ya que esto minimiza el nivel de luz de en un fotorreceptor y, por lo tanto, proporciona la mejor característica de ruido. La utilización de las propiedades de duplicación de frecuencia de un modulador MZ permite el uso de un oscilador 425 que presente una frecuencia de solamente 30,25 GHz para generar una señal de oscilador de 60,5 GHz en la salida óptica del primer modulador 440 óptico MZ (de hecho se generan dos señales de banda lateral de oscilador óptico, tal y como se muestra (505) en la figura 5, separadas en 60,5 GHz), suprimiéndose la propia portadora (430) láser. El segundo modulador 445 óptico MZ está polarizado en el punto de cuadratura, la región más lineal de su característica de transferencia. Cuando la señal de datos de IF compuesta amplificada se introduce en el segundo modulador 445 óptico MZ, cada una de las bandas laterales de oscilador óptico se modula dando como resultado un par de bandas laterales de señales de datos ópticas centradas en torno a cada una de las bandas laterales de oscilador óptico, tal y como se muestra (510) en la figura 5, el primer par en el intervalo de frecuencias de 57 a 59 GHz y el segundo en el intervalo de 62 a 64 GHz respectivamente en el presente ejemplo, correspondiéndose con el intervalo de frecuencias de señales de datos de IF compuestas de 1,5 a 3,5 GHz. Cada banda lateral de señales de datos se separa, en el dominio de frecuencia, de las señales de banda lateral de oscilador óptico según las frecuencias de las componentes de señal de la señal de datos de IF compuesta. Después, la señal óptica de enlace descendente transmitida por el segundo modulador 445 óptico MZ se introduce en cada una de las fibras 115 ópticas de enlace descendente para su envío a las RAU 110.

A continuación se describirá en mayor detalle el funcionamiento de una RAU 110, según una realización preferida de la presente invención, con referencia a la figura 6.

Haciendo referencia a la figura 6, la señal óptica de enlace descendente transmitida por el transmisor 215 óptico en la estación 100 base se recibe a través de la fibra 115 óptica de enlace descendente en una interfaz 305 óptica y se hace pasar a un receptor 310 óptico que comprende un fotorreceptor 605. Las salidas eléctricas RF del fotorreceptor 605 son la señal de oscilador local de 60,5 GHz, generada por el transmisor 215 óptico de estación base, y las bandas laterales de señales de datos inferior y superior en los intervalos de frecuencia de 57 a 59 GHz y de 62 a 64 GHz respectivamente (60,5 GHz \pm 1,5 a 3,5 GHz). Las señales de RF se amplifican en un amplificador 610 y se transmiten a un diplexor 312 dispuesto para separar la señal de oscilador local de las bandas laterales de señales de datos. Preferentemente, en el presente ejemplo, la banda lateral de frecuencia inferior en el intervalo de 57 a 59 GHz se mantiene como la señal de enlace descendente para su transmisión mediante la RAU 110, mientras que la banda lateral de frecuencia superior se bloquea mediante un filtro 615 paso banda que solamente permite que la banda de frecuencia inferior pase al amplificador 315 de potencia y después mediante un aislador 620 a la antena 320 de enlace descendente. La señal de oscilador local separada pasa al convertidor 330 de señal de enlace ascendente para utilizarse en la conversión de señales de enlace ascendente de ondas milimétricas en señales de enlace ascendente de IF.

En la dirección de enlace ascendente, una señal de ondas milimétricas transmitida por un terminal 120, 125 de datos móvil y recibida en la RAU 110 por la antena 325 se hace pasar mediante un aislador 635 al convertidor 330 de señal de enlace ascendente. La señal de enlace ascendente reciba se filtra en primer lugar en un filtro 640 paso banda dispuesto para permitir el paso de señales en el intervalo de 62 a 64 GHz (el intervalo de frecuencias preferido para las comunicaciones de enlace ascendente en el presente ejemplo), se amplifica posteriormente en un amplificador 645 y se introduce en un mezclador 650. La señal de oscilador local de 60,5 GHz separada del diplexor 312 se filtra en un filtro paso banda de 60,5 GHz y se amplifica por un amplificador 630 antes de introducirse en el mezclador 650. El resultado de mezclar la señal de oscilador local de 60,5 GHz con la señal de enlace ascendente reciba es, entre otros productos de mezcla, una señal de IF de enlace ascendente en el intervalo de frecuencias de 1,5 a 3,5 GHz. La salida del mezclador se amplifica en un amplificador 655 antes de filtrar todas las señales menos la señal de IF de enlace ascendente en el intervalo de frecuencias de 1,5 a 3,5 GHz en un filtro 660 paso banda. Después de una amplificación adicional en un amplificador 665, el convertidor 330 de señal de enlace ascendente transmite la señal de IF de enlace ascendente al transmisor 335 óptico de enlace ascendente. El transmisor 335 óptico de enlace ascendente comprende un modulador 670 óptico para modular la señal de IF de enlace ascendente en una señal portadora óptica proporcionada por un láser 675 para generar una señal óptica de enlace ascendente que se introduce después en la fibra 118 óptica de enlace ascendente hacia la estación 100 base.

A continuación se describirá en mayor detalle la interfaz 245 de recepción de enlace ascendente de la estación 100 base, según una realización de la presente invención, con referencia a la figura 7. Se utilizan los mismos números de referencia para etiquetar las características mostradas en la figura 7 que sean similares a las de cualquiera de las figuras anteriores.

Haciendo referencia a la figura 7 se muestran los componentes de una interfaz 245 de recepción de enlace ascendente de dos canales. La interfaz 245 de recepción de enlace ascendente en este ejemplo está dispuesta para interactuar con cualquier combinación de tres RAU 110 aunque, por supuesto, la estación 100 base puede escalarse a una interfaz con RAU 110 adicionales tal y como resultará evidente a partir de esta descripción. Las señales ópticas de enlace ascendente recibidas a través de cualquiera de las tres fibras 118 ópticas de enlace ascendente se detectan mediante un fotorreceptor 225 conectado a esa fibra 118 óptica de enlace ascendente mediante una interfaz apropiada. El fotorreceptor 225 convierte la señal óptica de enlace ascendente recibida en una señal de IF de enlace ascendente similar a la generada por el convertidor 330 de señal de enlace ascendente de la RAU 110. Un fotorreceptor 225 diferente está previsto para recibir señales desde cada una de las tres fibras 118 ópticas de enlace ascendente. La señal de IF de enlace ascendente transmitida por cada uno de los fotorreceptores 225 se introduce después en el separador 230 de canal. Las señales ópticas de enlace ascendente recibidas desde una RAU 110 pueden transportar señales para más de un canal de datos simultáneamente si la RAU 110 está dentro del alcance de múltiples unidades 120, 125 de terminal móvil de transmisión. El separador 230 de canal está diseñado para separar las señales para cada uno de los canales de datos y, cuando las señales para un canal de datos dado se reciban por separado desde más de una RAU 110, para combinar todas las señales recibidas para un canal de datos dado con el fin de transmitir una señal de canal combinada para cada canal. Por lo tanto, en el ejemplo mostrado en la figura 7, las tres entradas 118 de fibra óptica de enlace ascendente se convierten en dos salidas de canal del separador 230 de canal.

Las señales para cada canal de datos se distinguen mediante sus diferentes frecuencias. Por lo tanto, después de la amplificación en un amplificador 705 de IF, el separador 230 de canal divide la señal de IF de enlace ascendente de cada fotorreceptor 225 a lo largo de dos trayectorias de señal, una trayectoria de señal por canal de datos, utilizando un divisor 710. En el presente ejemplo, una trayectoria de señal conduce a un filtro 715 paso banda de 1,95 GHz para hacer pasar señales en la frecuencia asignada para el primer canal de datos, y la otra trayectoria de señal conduce a un filtro 720 paso banda de 3,2 GHz para hacer pasar señales en la frecuencia asignada para el segundo canal de datos. Las señales que pasan por cada uno de los tres primeros filtros 715 paso banda mostrados en la figura 7 para el primer canal de datos se combinan en un combinador 725 de 3:1 (si hay n RAU 110, entonces el combinador 725 será un combinador de n:1) y de manera similar para los tres filtros 720 paso banda para el segundo canal de datos en un combinador 728 de 3:1 diferente. Después, cada señal de IF de enlace ascendente combinada para cada canal de datos se amplifica en los amplificadores 730 y 732 de IF, se filtran de nuevo en otros filtros 735, 738 paso banda respectivos, similares a los filtros 715 y 720 respectivamente, para eliminar cualquier componente de señal generada por el combinador 725 a frecuencias diferentes a las frecuencias de canal deseadas. Después del filtrado, las señales combinadas para cada canal de datos se transmiten, por separado, al convertidor 235 de señal de enlace ascendente.

El convertidor 235 de señal de enlace ascendente comprende, para cada canal de datos, un mezclador 740, 742 y un oscilador 745, 748 local. Los osciladores 745, 748 locales funcionan a las mismas frecuencias que los osciladores 415 y 418 locales, respectivamente, de la interfaz 210 de transmisión de enlace descendente descrita anteriormente. Las señales de IF de enlace ascendente combinadas para cada canal se reciben en el mezclador 740, 742 respectivo y se mezclan con las señales de oscilador local correspondientes. Después, las señales resultantes se amplifican mediante un amplificador 750, 752 de IF respectivo. Los mezcladores 740, 742 generan una pluralidad de componentes de señal de las que solamente se requiere una. Por lo tanto, un filtro 755, 758 paso banda se utiliza para bloquear las componentes de señal no deseadas para cada canal antes de que las componentes de señal de enlace ascendente requeridas se transmitan para desmodularse en desmoduladores 240 COFDM respectivos.

Preferentemente, los módems 240 son módems COFDM. La señal de datos desmodulada para cada canal se transmite después desde el módem 240, por ejemplo a la unidad 105 de terminal central.

A continuación se describirá una interfaz de transmisión/recepción móvil preferida, con referencia a la figura 8, para su utilización en una unidad 120, 125 de terminal móvil para permitir la comunicación con la estación 100 base a través de las RAU 110. En una aplicación preferida, la interfaz de transmisión/recepción móvil puede montarse físicamente y conectarse electrónicamente a una cámara de televisión móvil para permitir que la cámara transmita datos de imágenes a y recibir datos de control desde un estudio central, por ejemplo, mediante las RAU 110 y la estación 100 base.

Haciendo referencia a la figura 8 se muestran los componentes de una unidad 120, 125 de terminal móvil preferida incluyendo una fuente 805 de datos, una cámara de televisión por ejemplo, conectada para comunicaciones de enlace ascendente a la interfaz 810 de transmisión/recepción móvil mediante un modulador 815 COFDM. Una señal de enlace descendente transmitida desde la interfaz 810 de transmisión/recepción móvil se desmodula en un desmodulador 820 COFDM para transmitirse (825) a un monitor de televisión, por ejemplo. Tanto el modulador 815 COFDM como el desmodulador 820 están dispuestos para actuar conjuntamente con los desmoduladores 240 y los moduladores 205 respectivamente, tal y como se utilizan en la estación 100 base. Aunque no se muestra en la figura 8, el modulador 815 COFDM incluye un sistema de circuitos para convertir una señal modulada de banda base en una señal de datos de enlace ascendente de IF de una frecuencia predeterminada especifica para esa interfaz 810 de transmisión/recepción móvil, o bien de 1,95 GHz o bien de 3,2 GHz en el presente ejemplo de dos canales. De manera similar, el desmodulador 820 COFDM incluye un sistema de circuitos para convertir una señal de datos de IF de enlace descendente en una señal de la frecuencia requerida para su desmodulación mediante el desmodulador 820 COFDM. Por supuesto, esto supone que la interfaz de transmisión/recepción móvil va a utilizarse para comunicarse solamente a través de uno de los canales de datos soportados por la estación 100 base, aunque una disposición de conmutación puede proporcionarse en la unidad 120, 125 de terminal móvil si es necesario permitir una conmutación entre frecuencias de canal de manera similar a lo mencionado anteriormente durante la descripción del funcionamiento de una estación 100 base preferida.

Considerando en primer lugar la dirección de enlace ascendente, una señal introducida por la fuente 805 de datos se modula mediante COFDM y se convierte (815) en una señal de datos de enlace ascendente de IF. La interfaz 810 de transmisión/recepción móvil recibe la señal de datos de IF de enlace ascendente, la amplifica en un amplificador 830 de IF y mezcla la señal amplificada en un mezclador 835 con una señal de oscilador local de 60,5 GHz, en el presente ejemplo, generada por un oscilador 840 local. Después, la salida del mezclador se filtra en un filtro paso banda para bloquear todos los productos de mezclador menos los productos de mezclador en el intervalo de frecuencias preferido de comunicación inalámbrica de enlace ascendente de 62 a 64 GHz. Después de la amplificación en un amplificador 850 de potencia, la señal de datos de enlace ascendente se transmite de manera inalámbrica mediante una antena 855 para recibirse por una o más RAU 110.

En la dirección de enlace descendente, una señal transmitida por una o más RAU 110, en el intervalo de frecuencias preferido de comunicación inalámbrica de enlace descendente de 57 a 59 GHz para el presente ejemplo, se recibe en una antena 860. La señal de enlace descendente recibida se filtra en un filtro 865 paso banda de 57 a 59 GHz y se amplifica en un amplificador 870 (LNA) de bajo ruido antes de introducirse en un mezclador 875 dispuesto para mezclar la señal amplificada con la señal de oscilador local del oscilador 840. Uno de los resultados de mezclar la señal de oscilador con una señal en el intervalo de 57 a 59 GHz es una señal de datos de IF de enlace descendente en el intervalo de frecuencia de 1,5 a 3,5 GHz. Todos los demás productos de mezclador se bloquean en un filtro 880 paso banda, dejando que la señal de datos de IF de enlace descendente se amplifique en un amplificador 885 de IF para su transmisión desde la interfaz 810 de transmisión/recepción móvil. La señal de datos de IF transmitida se convierte y se desmodula en el desmodulador 820 COFDM y se trasmite (825), por ejemplo, a un monitor de televisión.

A continuación se describirá un diseño alternativo para el oscilador 215 local y transmisor óptico de enlace descendente, según una realización preferida de la presente invención, con referencia a la figura 9. Los componentes compartidos con el transmisor 215 descrito anteriormente con referencia a la figura 4 y la figura 5 están etiquetados con los mismos números de referencia.

Haciendo referencia a la figura 9 se muestra un transmisor óptico preferido construido según un denominado diseño de doble frecuencia de banda lateral única de RF. En este diseño, la señal compuesta transmitida por el combinador 425 se filtra en primer lugar en un filtro 449 paso banda de 1,5 a 3,5 GHz antes de introducirse en un modulador 905 eléctrico de portadora no suprimida de banda lateral única para modular una señal de oscilador de RF generada por el oscilador 435. Es importante que la señal portadora de oscilador no se suprima por el modulador ya que la señal de oscilador se incluirá en la señal transmitida a las RAU 110. La señal de banda lateral única resultante y la señal de oscilador transmitida por el modulador 905 se amplifican (910) adicionalmente y se filtran en un filtro 915 paso bajo de 30,5 GHz para rechazar adicionalmente cualquier señal de banda lateral superior no deseada. La señal de banda lateral única y la señal de oscilador resultantes, mostradas (920) en la figura 9, se introducen en un modulador 440 óptimo MZ polarizado en el punto mínimo de su característica de transferencia, al igual que el primer modulador óptico del diseño de modulador óptico en cascada descrito anteriormente con referencia a la figura 5, para conseguir duplicación de frecuencia y supresión de la entrada de portadora óptica de un láser 430. El láser 430 está conectado de manera óptica utilizando fibra óptica que mantiene la polarización al modulador 440 óptico MZ, donde la portadora óptica se modula mediante la señal (920) de oscilador y de banda lateral única. El resultado (mostrado como 925 en la figura 9), es una señal óptica de enlace descendente que comprende un par de señales de oscilador local separadas en 60,5 GHz junto con dos bandas laterales de datos de enlace descendente separadas, en el dominio de frecuencia, de la señal de oscilador según la frecuencia de la señal (920) de banda lateral única. Aunque las frecuencias de las señales de oscilador y de banda lateral única introducidas en el modulador 440 MZ se duplican, la separación de frecuencia de las componentes de señal de banda lateral y de oscilador se mantiene después de la modulación (una característica importante que permite utilizar este diseño de transmisor 215 óptico como una alternativa al diseño de transmisor óptico en cascada descrito anteriormente con relación a la figura 5 sin necesidad de modificar el diseño de los otros componentes del aparato o de las unidades 120, 125 de terminal móvil). La señal óptica de enlace descendente transmitida por el modulador 440 óptico MZ se muestra como 925 en la figura 5. Esta señal se introduce en las fibras 115 ópticas de enlace descendente para su comunicación a las RAU 110.

A continuación se describa a grandes rasgos una aplicación preferida del aparato descrito anteriormente según realizaciones preferidas de la presente invención. Esta aplicación preferida se ha mencionado anteriormente y se refiere a la comunicación inalámbrica de señales de cámaras de cine o de televisión en el entorno de un plato de cine o estudio de televisión. En un entorno de este tipo, particularmente un entorno que comprende una pluralidad de diferentes estudios, las señales transmitidas de manera inalámbrica mediante las RAU 110 a una frecuencia de 60 GHz aproximadamente, tal y como se mencionado a través del ejemplo presentado en la descripción anterior, estarán limitadas esencialmente a estudios particulares. Incluso en espacios abiertos, tales señales están sometidas a atenuación a una velocidad de 12 dB/km. Por lo tanto, la posibilidad de señales multitrayectoria puede reducirse de manera significativa, particularmente cuando se utilizan antenas de patrón de radiación conformado tanto en las RAU 110 como en las interfaces 810 de transmisión/recepción móviles para reducir reflexiones desde las paredes del estudio, etc.

A continuación se describirán diseños preferidos de antenas de patrón de radiación conformado según realizaciones preferidas de la presente invención. En primer lugar se describirá con referencia a la figura 10 un diseño preferido para su utilización como una unidad 320, 325 de antena para una RAU 110 y, en segundo lugar, se describirá con referencia a la figura 11 un diseño preferido para su utilización como una antena 855, 860 para una unidad 120, 125 de terminal móvil. Preferentemente, cada una de las antenas está diseñada para utilizarse con señales en el intervalo de frecuencias de 57 a 64 GHz, aunque a un experto en la materia en el campo del diseño de antenas le resultará evidente que las antenas pueden diseñarse para funcionar en otros intervalos de frecuencias según la aplicación particular del aparato de la presente invención.

Haciendo referencia a la figura 10a se muestra una vista en planta de una antena 1000 preferida de patrón de radiación conformado. La antena 1000 preferida es una antena de lente dieléctrica rotacionalmente simétrica que comprende una parte 1005 de lente dialéctica, fabricada preferentemente con PTFE, montada en una placa 1010 de montaje conductora. La lente 1005 dieléctrica tiene una forma conocida diseñada para generar un patrón de potencia de radiación de sustancialmente sec^{2}\theta, donde \theta es el ángulo medido desde el eje de simetría a través de la antena 1000, para ángulos \theta de hasta 70º aproximadamente. Se ha observado que este patrón de potencia es adecuado para utilizarse en un entorno cerrado tal como un estudio de televisión donde la antena está acoplada al techo cerca del centro del espacio. Este diseño establece un buen compromiso para su utilización en tales entornos en lugar de un diseño de lente conocido alternativo, pero más complejo, que puede producir campos de radiación sustancialmente
rectangulares.

Haciendo referencia a la figura 10b se muestra una sección plana a través de la antena 1000, tomada a través del plano indicado por la línea A-A de la figura 10a. La lente 1005 dieléctrica conformada está acoplada a la placa 1010 de montaje conductora mediante cuatro pernos 1015 de fijación, cada uno fabricado, opcionalmente, con un material similar al utilizado para la propia lente 1005 dieléctrica, aunque también pueden utilizarse pernos metálicos. Cada perno 1015 está enganchado a un orificio roscado correspondiente previsto en una parte 1016 anular saliente de la lente 1005 dieléctrica, la cual está enganchada a un rebaje 1018 anular correspondiente previsto en la placa 1010 de montaje. Un orificio 1020 está previsto a través del centro de la placa 1010 de montaje para proporcionar un punto de entrada para un ensamblado 1025 de guía de ondas. El ensamblado 1025 de guía de ondas comprende un polarizador lleno de aire, de un diseño convencional, dispuesto en dos partes para emitir radiación con polarización circular en la lente dieléctrica: una parte 1030 de sección rectangular que conduce a una parte 1035 de sección circular aplanada, con secciones 1040 y 1045 de transición conformadas de manera adecuada dispuestas entre la sección 1030 rectangular y la sección 1035 circular aplanada llenas de aire y entre la sección 1035 circular aplanada llena de aire y el orificio 1020 de entrada lleno de material dieléctrico, respectivamente. Esa parte del orificio 1020 no ocupada por la sección 1045 de transición de introducción de guía de ondas está llena de material dieléctrico, preferentemente el mismo material que el utilizado para la propia lente 1005. Preferentemente, una parte del material dieléctrico puede tener un diámetro interior central o, como alternativa, tener su radio externo reducido con el fin de proporcionar una sección de correspondencia de impedancias entre el guía de ondas circular lleno de aire y el orificio de entrada lleno de material dieléctrico.

Preferentemente, un patrón axialmente simétrico de muescas 1050 circulares está dispuesto en la superficie de la lente dieléctrica para ayudar a reducir los efectos de reflexiones internas dentro de la lente, de una manera conocida.

Haciendo referencia a la figura 11a se muestra una vista en planta de una antena 1100 preferida de patrón de radiación conformado para utilizarse con una unidad 120, 125 de terminal móvil. La antena 1100 preferida es una antena de lente dieléctrica rotacionalmente simétrica que comprende una parte 1105 de lente dieléctrica, también fabricada preferentemente con PTFE, montada en una placa 1110 de montaje conductora. La lente 1105 dieléctrica está conformada según una forma conocida diseñada para generar un patrón de potencia de radiación sustancialmente hemisférico.

Haciendo referencia a la figura 11b se muestra una sección plana a través de la antena 1100, tomada a través del plano indicado por la línea B-B de la figura 11a. La lente 1105 dieléctrica conformada está acoplada a la placa 1110 de montaje conductora mediante una parte 1115 anular saliente que está enganchada a un rebaje 1118 anular correspondiente previsto en la placa 1110 de montaje. Un orificio 1120 está previsto a través del centro de la placa 1110 de montaje como un punto de entrada para un ensamblado 1125 de guía de ondas. El ensamblado 1125 de guía de ondas es similar en diseño al utilizado (1025) con la antena 1000 RAU de la figura 10, aunque con una parte 1130 de introducción de menor diámetro en la lente 1105 dieléctrica para proporcionar un patrón de radiación más ancho y, por lo tanto, una iluminación más ancha de la lente 1105. Sin embargo, al proporcionar una iluminación más ancha en la lente 1105, se ha observado que el efecto de reflexiones internas en el patrón de radiación es mayor que en la antena 1000 RAU, en particular en el patrón de radiación hacia los límites externos del campo entre 70º y 90º medido desde el eje de simetría de la lente. Sin embargo, se ha observado que si una parte 1135 anular de un material de absorción de radiación, por ejemplo "Eccosorb AN-72"^{TM} de Emerson & Cuming, está dispuesto en un rebaje anular formado hacia el borde exterior de la placa 1110 de montaje, un rebaje formado preferentemente ampliando el ancho del rebaje 118 radialmente hacia fuera, entonces el efecto de las reflexiones internas puede reducirse considerablemente. Preferentemente, la parte 1115 anular saliente de material dieléctrico junto con la parte anular de material 1135 de absorción llenan conjuntamente el rebaje 1118 anular ampliado de la placa 1110 de montaje para proporcionar un acoplamiento firme de la lente 1105 dieléctrica a la placa 1110 de montaje.

Al igual que la antena 1000 RAU, la superficie de la lente 1105 dieléctrica de la antena 1100 de unidad de terminal móvil está dotada de un patrón de muescas 1140 circulares para reducir las reflexiones internas.

Por otra parte, en algunas aplicaciones, una única unidad 120, 125 de terminal móvil puede requerir todo el ancho de banda de un canal de datos, en otras aplicaciones una pluralidad de unidades de terminal móvil pueden compartir un canal de datos dado y el equipamiento de estación base asociado utilizando una combinación de multiplexación por división de tiempo (TDM, Time División Multiplexing) y multiplexación por división de frecuencia (FDM, Frequency División Multiplexing). Esto implica asignar intervalos de tiempo a un grupo de usuarios móviles que funcionan todos a una frecuencia. Una pluralidad de estos "grupos" funcionará a diferentes frecuencias. Sin embargo, mientras que un sistema de radio celular convencional está diseñado para soportar comunicación de bajo ancho de banda mediante millones de usuarios móviles, el aparato según las realizaciones preferidas de la presente invención está destinado a centenares de usuarios.

Claims (15)

1. Un aparato que puede hacerse funcionar para comunicar datos entre una primera y una segunda unidad terminal, en el que al menos una de dicha primera y dicha segunda unidad terminal es una unidad (120) de terminal móvil, comprendiendo el aparato:

una estación (100) base; y

una pluralidad de unidades (110) de antena que presentan diferentes áreas de cobertura (130), donde cada unidad (110) de antena está conectada a dicha estación (100) base y puede hacerse funcionar para transmitir, de manera inalámbrica, señales de datos modulados recibidas desde dicha estación (100) base y para reenviar señales de datos modulados, recibidas de manera inalámbrica, a dicha estación (100) base,

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en el que dicha estación (100) base comprende:

un transmisor para transmitir señales de datos modulados a cada una de dicha pluralidad de unidades (110) de antena para una transmisión inalámbrica;

un receptor para recibir señales de datos modulados reenviadas por al menos una de dicha pluralidad de unidades (110) de antena;

un modulador para generar señales de datos modulados con respecto a un canal de datos dado según un esquema de modulación predeterminado mediante el cual bloques sucesivos de datos modulados en dicho canal de datos están separados en el tiempo en dicho canal de datos por al menos un periodo de tiempo mínimo determinado para una disposición dada del aparato de manera que al menos dicho periodo de tiempo mínimo transcurra entre la llegada, a dicha unidad (120) de terminal móvil, de dichos bloques sucesivos de datos modulados y en el que, para dicha disposición dada del aparato, dicho periodo de tiempo mínimo predeterminado se fija para corresponderse sustancialmente con la máxima diferencia esperada en el intervalo de tiempo requerido para la comunicación de un bloque de datos dado entre dicha estación (100) base y dicha unidad (120) de terminal móvil mediante diferentes unidades de antena de dicha pluralidad de unidades (110) de antena; y

un desmodulador para desmodular señales de datos recibidas por dicho receptor que se han modulado según dicho esquema de modulación predeterminado.

2. Un aparato según la reivindicación 1, en el que el periodo de tiempo mínimo predeterminado se determina en base a los diferentes retardos esperados en la comunicación de dicho bloque de datos dado debido a efectos de multitrayectoria en dicha disposición dada del aparato.

3. Un aparato según la reivindicación 1 o la reivindicación 2, en el que cada una de dicha pluralidad de unidades (110) de antena está conectada a dicha estación (100) base mediante al menos una linea (115, 118) de transmisión de fibra óptica y en el que dicho transmisor y dicho receptor son dispositivos optoelectrónicos.

4. Un aparato según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, que puede hacerse funcionar para proporcionar al menos dos canales de datos para la comunicación con dicha al menos una unidad (120) de terminal móvil, en el que un intervalo de frecuencias predeterminado diferente se asigna para comunicar datos a través de cada uno de dichos canales de datos.

5. Un aparato según la reivindicación 4, en el que cada uno de dichos intervalos de frecuencia predeterminados está en el intervalo de 55 GHz a 65 GHz.

6. Un aparato según la reivindicación 4 o la reivindicación 5, en el que dicha estación (100) base comprende además medios de separación de canal para separar señales relacionadas con cada uno de dichos al menos dos canales de datos cuando están contenidas dentro de una señal de datos modulados recibida en el receptor desde una unidad de antena de dicha pluralidad de unidades (110) de antena.

7. Un aparato según la reivindicación 6, en el que dicha estación (100) base comprende además medios de combinación que pueden hacerse funcionar, para cada uno de dichos al menos dos canales de datos, para combinar señales separadas respectivas recibidas desde al menos dos unidades de antena de dicha pluralidad de unidades (110) de antena.

8. Un aparato según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dicho esquema de modulación predeterminado es un esquema de multiplexación por división de frecuencia ortogonal codificada (COFDM) y en el que dicho periodo de tiempo mínimo predeterminado se consigue mediante un intervalo de guarda insertado por un modulador COFDM entre símbolos modulados.

9. Un aparato según la reivindicación 3, en el que cada una de dicha pluralidad de unidades (110) de antena está conectada a dicha estación (100) base mediante una longitud sustancialmente idéntica de linea de transmisión de fibra óptica para igualar los retardos en la comunicación de señales entre dicha estación (100) base y cada una de dicha pluralidad de unidades (110) de antena.

10. Un procedimiento de comunicación de datos entre una primera unidad (120) de terminal móvil y una segunda unidad terminal a través de un canal de datos establecido mediante una pluralidad de unidades (110) de antena que presentan diferentes áreas de cobertura (130), y en el que cada una de dicha pluralidad de unidades (110) de antena está conectada a una estación (100) base asociada con la segunda unidad terminal, comprendiendo el procedimiento las etapas de:

(i)

en la primera unidad (120) de terminal móvil, generar una señal de datos modulados según un esquema de modulación predeterminado;

(ii)

transmitir la señal de datos modulados de manera inalámbrica para su recepción mediante al menos una de dicha pluralidad de unidades (110) de antena; y

(iii)

en la estación (100) base asociada, desmodular la señal de datos modulados recibida en dicho canal de datos para su comunicación a la segunda unidad terminal,

en el que, en la etapa (i), según dicho esquema de modulación predeterminado, bloques sucesivos de datos modulados en dicho canal de datos están separados en el tiempo en dicho canal por al menos un periodo de tiempo mínimo determinado para una disposición dada del aparato de manera que al menos dicho periodo de tiempo mínimo transcurra entre la llegada, a la estación (100) base, de dichos bloques sucesivos de datos modulados y en el que, para dicha disposición dada del aparato, dicho periodo de tiempo mínimo predeterminado se fija para corresponderse sustancialmente con la máxima diferencia esperada en el intervalo de tiempo requerido para la comunicación de un bloque de datos dado entre dicha unidad (120) de terminal móvil y la estación (100) base mediante diferentes unidades de antena de dicha pluralidad de unidades (110) de antena.

11. Un procedimiento según la reivindicación 10, en el que el periodo de tiempo mínimo predeterminado se determina en base a los diferentes retardos esperados en la comunicación de dicho bloque de datos dado debido a efectos de multitrayectoria en dicha disposición dada del aparato.

12. Un procedimiento según la reivindicación 10 o la reivindicación 11, en el que una señal de datos puede comunicarse a través de un canal seleccionado de al menos dos canales de datos y

en el que, en la etapa (i), la señal de datos modulados se convierte en una señal en un intervalo de frecuencias predeterminado respectivo asignado para comunicar datos a través del canal de datos seleccionado.

13. Un procedimiento según la reivindicación 12, en el que cada dicho intervalo de frecuencia predeterminado está en el intervalo de 55 GHZ a 65 GHz.

14. Un procedimiento según la reivindicación 12 o la reivindicación 13, que comprende además las etapas de:

(iii)

recibir, en la estación (100) base, la señal de datos modulados comunicada a través del canal de datos seleccionado;

(iv)

encaminar la señal de datos modulados recibida a través de un separador de canal dispuesto para separar señales de datos modulados recibidas según su intervalo de frecuencia de canal;

(v)

en caso de que la señal de datos modulados recibida se reciba desde dos o más unidades de antena de dicha pluralidad de unidades de antena, combinar las señales de datos modulados recibidas para el canal de datos seleccionado; y

(vi)

desmodular la señal de datos modulados recibida, en particular cuando está combinada, para el canal de datos seleccionado.

15. Un procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 10 a 14, en el que dicho esquema de modulación predeterminado es un esquema de multiplexación por división de frecuencia ortogonal codificada (COFDM) y en el que dicho periodo de tiempo mínimo predeterminado se consigue mediante un intervalo de guarda insertado en la etapa (i) entre símbolos modulados durante la generación de la señal de datos modulados.