ES2384714B1 - Sistema y procedimiento para enviar una señal radio en una red de comunicación móvil. - Google Patents

Sistema y procedimiento para enviar una señal radio en una red de comunicación móvil. Download PDF

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Abstract

Sistema y procedimiento para enviar una señal radio en una red de comunicación móvil.#Sistema y procedimiento para transmitir una señal radio con polarización circular donde los medios de transmisión 1 comprenden medios de procesamiento de banda base 3 proporcionando una señal de banda base 5, para ser adaptada, mediante un convertidor de frecuencia 7 y amplificador de potencia 11, a una señal radio 13. La señal radio 13 se divide mediante medios de división de potencia y desplazamiento de fase 15 con un combinador híbrido de 90º 16 dando una primera versión de la señal radio 17a y una segunda 17b, que se alimentan a un dispositivo de antena con polarización dual 19, con elementos de antena 21a y 21b para emitir señales con polarizaciones lineales ortogonales. Alternativamente, puede usarse un combinador híbrido de desplazamiento de fase distinto de 90º y para obtener el desplazamiento de fase de 90º entre la primera y la segunda versión de la señal radio se usa un desplazador de fase genérico 18.

Description

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
Campo técnico
La presente invención se refiere a un sistema para la transmisión de una señal radio en una red de comunicación móvil así como a un procedimiento correspondiente.
Descripción de la técnica relacionada
En redes de comunicación móviles tradicionales, una señal portadora que se genera al nivel de banda base en un nodo de acceso radio se amplifica mediante un amplificador de potencia y se emite por el aire con polarización lineal, normalmente vertical o a +/-45° de inclinación usando un único puerto de transmisión.
Las propiedades de polarización de la señal transmitida en el canal radio se modifican por las reflexiones desde, y la refracción sobre múltiples obstáculos antes de llegar al receptor del terminal móvil, haciendo que la potencia originalmente transmitida con una polarización lineal dada rote progresivamente y se desacople también progresivamente en la polarización ortogonal (por ejemplo en la horizontal si la onda transmitida estaba en polarización vertical) .
La mayoría de terminales móviles comprenden una única antena optimizada para recibir una señal radio polarizada linealmente. En caso de un pequeño desacoplamiento y que la
recibida, la calidad de la señal recibida es generalmente buena. Sin embargo, en caso de desalineamiento en el terminal móvil y/o un fuerte desacoplamiento entre polarizaciones de la onda transmitida recibida por el móvil (como resultado de la propagación del canal móvil radio) y la polarización del sistema de antena móvil, la calidad de la señal recibida puede deteriorarse de manera significativa.
Con el fin de mejorar la calidad de la señal recibida, se han desarrollado terminales móviles con diversidad de recepción. Tales terminales móviles comprenden una antena de polarización cruzada, que consiste por ejemplo en dos antenas de dipolo perpendiculares, para recibir la señal radio a través de dos canales independientes con polarizaciones lineales ortogonales. Las señales de ambas ramas de recepción se combinan en el receptor de diversidad. Aunque la calidad de la señal recibida de tales terminales móviles es superior a la de los terminales móviles sin recepción de diversidad, el rendimiento de la diversidad Rx implementada de este modo no es óptimo en todas las circunstancias. Con un enfoque de este tipo, las contribuciones de las dos antenas de la estación móvil son en conjunto bastante desiguales. De hecho, el desacoplamiento de la polarización del canal radio no es, a menudo, lo suficientemente fuerte como para maximizar la potencia global recibida en ambas ramas de recepción y, por lo tanto, de media la diversidad presenta habitualmente un rendimiento mediocre (desvanecimiento a largo plazo), porque la mayor parte de la señal recibida se captura principalmente por una de las ramas de recepción en la estación móvil de antena.
buenas e intermedias, en las que las múltiples trayectorias no han tenido, todavía, un efecto relevante en el desacoplamiento entre polarizaciones. Esto da como resultado que la polarización lineal transmitida por la base radio
todavía
está presente en su mayoría en el receptor del
terminal
móvil, impidiendo así lograr cualquier ganancia de
diversidad.
SUMARIO DE LA INVENCIÓN
Es un objetivo de la invención proporcionar un procedimiento y una red de comunicación celular correspondiente mediante los que los problemas anteriormente mencionados se solucionan al menos en parte.
Para ello, según la invención se proporciona un sistema y procedimiento según las reivindicaciones independientes. Realizaciones favorables se definen en las reivindicaciones dependientes.
Según un aspecto de la invención, se proporciona un sistema para su uso en una red de comunicación móvil que comprende medios de transmisión para transmitir una señal radio a uno o varios terminales móviles con polarización circular.
Como resultado de ello, la calidad de recepción de la señal de terminales móviles que no emplean recepción de diversidad se mejora con la polarización circular lograda debido a la menor sensibilidad al desvanecimiento de polarización cruzada. De hecho, la calidad de la señal recibida varía mucho menos puesto que, ahora, se evita el polarización recibida. Como resultado, hay menos ocasiones en las que la calidad de la señal recibida es mala que con una señal radio polarizada linealmente, transmitida por el nodo de acceso radio.
Además, la antena de un terminal móvil con recepción de diversidad en condiciones de radio buenas recibe ahora un nivel de energía similar en ambos elementos de antena dando como resultado un rendimiento de diversidad óptimo. Teóricamente puede demostrarse que el nivel de la señal recibido en ambas ramas no depende del ángulo de incidencia entre la dirección de propagación de la señal radio y el plano de los elementos de antena ortogonales.
Como resultado, se reduce el desvanecimiento de la señal recibida tanto en terminales móviles sin recepción de diversidad como en terminales móviles con recepción de diversidad.
La ganancia de diversidad obtenida con la presente invención tiene un efecto significativo en redes de comunicación móviles que usan modulación de señal "agresiva", tal como 16QAM usada en acceso de paquetes de alta velocidad
(HSPA) o 64QAM usada en HSPA+. Por ejemplo, en UMTS la tasa de transferencia de HSPA está estrechamente ligada al nivel de calidad de la señal de radio. Como resultado de la reducción del desvanecimiento lograda con la presente invención, la tasa de transferencia de HSPA se mejora de manera significativa.
Preferiblemente, los medios de transmisión comprenden un
dispositivo de antena con polarización dual con un primer
con polarizaciones lineales mutuamente ortogonales y alimentados respectivamente con una primera versión y una segunda versión de la señal radio con igual potencia y en fase en cuadratura.
Hay varias realizaciones posibles para obtener la primera versión y la segunda versión de la señal radio con igual potencia y en fase en cuadratura.
Según una primera realización, con este fin se usan medios de división de potencia y desplazamiento de fase, insertados entre el amplificador de potencia de los medios de transmisión y el dispositivo de antena con polarización dual.
Preferiblemente, los medios de división de potencia y desplazamiento de fase comprenden un combinador híbrido para generar la primera y la segunda versión de la señal radio. Este combinador híbrido puede estar configurado adicionalmente para habilitar recepción de diversidad de señales radio recibidas por el primer elemento de antena y el segundo elemento de antena, respectivamente.
La diferencia de fase de 90 o entre la primera y la segunda versión de la señal radio puede obtenerse mediante un combinador híbrido de 90 o. En este caso, los alimentadores entre el combinador híbrido de 90 o y los puertos de antena deben tener la misma longitud dentro de un determinado margen.
Alternativamente, el combinador híbrido proporciona
señales de salida con un desplazamiento de fase distinto de 90 o y el desplazamiento de fase restante para obtener el
versión de la señal radio se obtiene mediante un desplazador de fase y/o diferencia de longitud entre los alimentadores entre el combinador híbrido y el dispositivo de antena con polarización dual.
Según una segunda realización, la división de la señal en dos ramas que contienen la misma información y con igual potencia y diferencia de fase de 90° se realiza al nivel de banda base. Los medios de división de potencia y desplazamiento de fase externos de la primera realización pueden omitirse en este caso. El amplificador de potencia adicional, que es necesario para amplificar la segunda rama de la señal, puede usarse adicionalmente para me j orar la capacidad o para introducir otras características que requieran dos amplificadores de potencia.
El desplazamiento de fase de 90° entre la primera y la segunda versión de la señal de banda base puede obtenerse mediante un desplazador de fase de 90° insertado en la placa de procesamiento de señales. En este caso, los alimentadores entre los dos amplificadores de potencia y los puertos de antena deben tener la misma longitud dentro de un determinado margen y además ambos amplificadores de potencia deben estar sincronizados en fase.
Alternativamente, el desplazamiento de fase de 90° entre la primera y la segunda versión de la señal de banda base puede obtenerse mediante un desplazador de fase variable. Un detector de desplazamiento de fase detecta el desplazamiento de fase entre la primera versión y la segunda versión de la señal radio y proporciona al desplazador de fase variable información de corrección de fase, es decir la desviación del desplazador de fase variable está configurado para adaptar el desplazamiento de fase entre la primera y la segunda versión de la señal de banda base según la información de corrección de fase. De este modo se corrige de manera continua cualquier imprecisión en la diferencia de fase entre la primera y la segunda versión de la señal radio.
Según una tercera realización, los medios de división de potencia y desplazamiento de fase están integrados en el dispositivo de antena. En este caso se evitan los potenciales problemas que podrían ocurrir debido a diferencias en las longitudes de los alimentadores.
Según un aspecto adicional de la invención, se proporciona un procedimiento para su uso en una red de comunicación móvil para transmitir una señal radio a uno o varios terminales móviles, caracterizado porque la señal radio se transmite con polarización circular.
Estos y otros aspectos de la invención resultarán evidentes a partir de y se dilucidarán con referencia a las realizaciones descritas a continuación.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS
La invención se entenderá mejor y sus numerosos objetivos y ventajas resultarán más evidentes para los expertos en la técnica en referencia a los siguientes dibujos, junto con la memoria descriptiva que los acompaña, en los que:
realización de la presente invención. La figura 2 muestra un sistema según una segunda realización de la presente invención. La figura 3 muestra un componente del sistema según la figura 2 en detalle. La figura 4 muestra un sistema según una tercera realización de la presente invención.
La figura 5 ilustra el efecto del sistema según la presente invención sobre valores de indicador de calidad de canal registrados para acceso de paquetes de alta velocidad.
En todas las figuras los mismos números de referencia se refieren a elementos iguales.
DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA PRESENTE INVENCIÓN
Según la invención, un sistema para su uso en redes de comunicación móviles comprende medios de transmisión para transmitir una señal radio con polarización circular a uno o varios terminales móviles.
Las figuras 1 a 4 muestran tres realizaciones preferidas diferentes del sistema de la invención. En las dos primeras realizaciones, la polarización circular se obtiene mediante un dispositivo de antena con polarización dual 19, es decir un dispositivo de antena con polarización dual que emite dos señales a la misma frecuencia con polarizaciones mutuamente ortogonales, que se alimenta simultáneamente con una primera versión de la señal radio 17a y una segunda versión de la señal radio 17b. La primera y la segunda versión de la señal radio comprenden la misma información, tienen la misma potencia y tienen una diferencia de fase de 90 grados.
1 comprenden medios de procesamiento de banda base 3 que proporcionan una señal de banda base 5. La señal de banda base 5 se convierte en sentido ascendente a una frecuencia de radio mediante medios de conversión de frecuencia 7 y se amplifica mediante el amplificador de potencia 11, obteniéndose de este modo una señal radio 13. La señal radio 13 se divide mediante medios de división de potencia y desplazamiento de fase 15 en la primera versión de la señal radio 17 a y la segunda versión de la señal radio 1 7b. Los medios de división de potencia y desplazamiento de fase 15 pueden consistir en cualquier componente pasivo o activo o combinaciones de componentes pasivos o activos que dividen una señal de entrada de manera igual entre ambas salidas, pero con un desplazamiento de fase de 90 grados entre ambas ramas de salida. Sin embargo, los medios de división de potencia y desplazamiento de fase preferiblemente comprenden un combinador híbrido de 90° 16. Este componente disponible comercialmente comprende dos entradas y dos salidas y divide la señal de entrada en cada entrada entre ambas salidas con
un
desplazamiento de fase de 90 grados entre las ramas de
salida.
Este componente puede usarse adicionalmente para la
recepción
de diversidad de señales radio recibidas por el
primer elemento de antena y el segundo elemento de antena, respectivamente.
La primera y la segunda versión de la señal radio se alimentan al un dispositivo de antena con polarización dual
19. Como resultado, la misma señal está disponible en ambos puertos de entrada del dispositivo de antena 19 pero con una diferencia de fase de 90°. Las longitudes de los alimentadores entre el combinador híbrido de 90° 16 Y los puertos de entrada de antena tienen que ser iguales para de antena con polarización dual 19 comprende un primer elemento de antena 21a para emitir una señal con una primera polarización lineal y un segundo elemento de antena 21b para emitir una señal con una segunda polarización lineal, que es ortogonal a la primera polarización.
Alternativamente, puede usarse un combinador híbrido que proporciona señales de salida con un desplazamiento de fase distinto de 90° o que proporciona señales de salida con ningún desplazamiento de fase en absoluto. En este caso, el
desplazamiento
de fase restante para obtener el
desplazamiento
de fase de 90° entre la primera y la segunda
versión
de la señal radio debe obtenerse mediante un
desplazador de fase genérico 18 y/o diferencia de longitud entre los alimentadores entre el combinador híbrido y el dispositivo de antena con polarización dual.
Según la segunda realización, la señal se divide ya al nivel de banda base mediante los medios de procesamiento de banda base 3, en una primera versión de la señal de banda base 5a y una segunda versión de la señal de banda base 5b. La primera versión de la señal de banda base 5a y la segunda versión del componente de señal de banda base 5b contienen la misma información, tienen una diferencia de fase de 90° entre ellas y tienen igual potencia. Esto se muestra en más detalle en la figura 3. Los medios de procesamiento de banda base 3 comprenden un divisor de la señal de banda base 2 para dividir la señal de entrada y un desplazador de fase de 90° 4 para generar la diferencia de fase de 90° requerida. Alternativamente, el desplazador de fase 4 es un desplazador de fase variable. En este caso, se necesita un detector de desplazamiento de fase 14 que detecta el desplazamiento de señal radio y proporciona al desplazador de fase variable información de corrección de fase 20, es decir la desviación del desplazamiento de fase detectado con respecto a 90 o. El desplazador de fase variable está configurado para adaptar el desplazamiento de fase entre la primera y la segunda versión de la señal de banda base según la información de corrección de fase.
Los medios de conversión de frecuencia 7, el primer amplificador de potencia 11a y el segundo amplificador de potencia 11b convierten en sentido ascendente y amplifican la primera versión de la señal de banda base 5a y la segunda versión de la señal de banda base 5b, obteniéndose de este modo la primera versión de la señal radio 17a y la segunda versión de la señal radio 17b, respectivamente.
Los amplificadores de potencia 11a, 11b requeridos para ambos brazos deben estar en fase y la longitud de los alimentadores hacia los dos puertos de entrada de antena debe ser nuevamente la misma dentro de un determinado margen. Con esta segunda realización, se obtiene el mismo efecto que con la primera realización sin añadir ningún elemento adicional, sino un amplificador de potencia 11b adicional. Aparte de amplificar la segunda versión de la señal radio, el segundo amplificador de potencia 11b puede usarse adicionalmente para la mejora de la capacidad o para introducir otras características que requieran dos amplificadores de potencia.
Según una tercera realización mostrada en la figura 3, los medios de división de potencia y desplazamiento de fase 15 se insertan en el cuerpo de un dispositivo de antena con
polarización dual 19 existente, en el que el primer elemento
de antenas. En este caso, no hay limitaciones con respecto a la longitud de los alimentadores entre las salidas de los medios de división de potencia y desplazamiento de fase y las entradas de los puertos de antena ya que las salidas de los medios de división de potencia y desplazamiento de fase están conectadas directamente con la red de alimentadores de elementos de antena.
El uso del sistema según la presente invención ha demostrado ser muy ventajoso para portadoras de acceso de paquetes de alta velocidad en enlace descendente (H SDPA). La mejora en la calidad de la señal recibida de la portadora HSDPA en un terminal móvil HSPA da como resultado una mejor estimación de canal. Por tanto, los valores de tasa de error de bloque (BLER) son menores y el valor promedio del indicador de calidad de canal (CQI) registrado por el terminal móvil aumenta.
Esto se ilustra en la figura 5, que muestra la distribución de valores CQI registrados en terminales móviles para transmisión de señales con polarización lineal (línea de puntos) y para transmisión de señales con polarización circular (línea continua) .
Según la modulación adaptativa y el esquema de modificación usado para HSDPA, la red de comunicación móvil en este caso aumenta de manera significativa el caudal de datos cambiando la modulación usada y/o usando códigos adicionales.
también puede usarse de manera ventajosa con cualquier otra señal de datos o voz.
Ha de observarse que los términos polarización circular, igual nivel de potencia y diferencia de fase de 90° usados en esta descripción detallada y las reivindicaciones pretenden incluir ligeras desviaciones de los mismos, que pueden
adoptar
la forma de cualquier polarización elíptica que
pretenda
conseguir los mismos beneficios basándose en los
mismos
principios expuestos en el presente documento.
El sistema según la presente invención puede implementarse en cualquier tipo de nodos de acceso radio usados en redes de comunicación móviles, tales como estaciones de transceptor radio base (BTS), nodos B o en nodos B evolucionados (eNB) en una red de comunicación celular de evolución a largo plazo (LTE), que se está normalizando en la actualidad y a la que también se hace referencia a menudo como la red celular de cuarta generación
(4G). También puede implementarse en la unidad de radio remota en el concepto de nodo B distribuido.
Aunque la invención se ha ilustrado y descrito en detalle en los dibujos y en la descripción precedente, tal ilustración y descripción han de considerarse ilustrativas o ejemplares y no restrictivas; la invención no está limitada a las realizaciones dadas a conocer.
Los expertos en la técnica pueden entender y realizar otras variaciones de las realizaciones dadas a conocer a la hora de poner en práctica la invención reivindicada, a partir
de un estudio de los dibujos, la descripción, y las
término "que comprende" no excluye otros elementos o etapas,
y el articulo indefinido "un" o "una" no excluye una
pluralidad. Un único procesador u otra unidad puede
5 desempeñar las funciones de varios articulos enumerados en las reivindicaciones. El mero hecho de que se enumeren determinadas medidas en reivindicaciones dependientes mutuamente diferentes no indica que no pueda usarse ventajosamente una combinación de esas medidas. Un programa
10 informático puede estar almacenado / distribuirse en un medio adecuado, tal como un medio de almacenamiento óptico o un medio de estado sólido suministrado junto con o como parte de otro hardware, aunque también puede distribuirse de otras formas, tales como a través de Internet u otros sistemas de
15 telecomunicación por cable o inalámbrica. Ningún simbolo de referencia en las reivindicaciones debe interpretarse como que limita el alcance.

Claims (11)

  1. REIVINDICACIONES
    1.
    Sistema para su uso en una red de comunicación móvil que
    comprende medios de transmisión (1) para transmitir una
    señal radio a uno o varios terminales móviles,
    caracterizado porque los medios de transmisión (1) están
    configurados para transmitir la señal radio con
    polarización circular.
  2. 2 .
    Sistema según la reivindicación 1, en el que los medios
    de transmisión (1) comprenden un dispositivo de antena
    con polarización dual (19) con un primer elemento de
    antena (21a) y un segundo elemento de antena (21b) que
    emiten con polarizaciones lineales mutuamente
    ortogonales y alimentados respectivamente con una
    primera versión (17a) y una segunda versión (17b) de la
    señal radio con igual potencia y en fase en cuadratura.
  3. 3.
    Sistema según la reivindicación 2, en el que los medios
    de transmisión comprenden un amplificador de potencia
    (11) Y medios de división de potencia y desplazamiento
    de fase (15), insertados entre el amplificador de
    potencia y el dispositivo de antena con polarización
    dual (19), para generar la primera y la segunda versión
    de la señal radio.
  4. 4 .
    Sistema según la reivindicación 3, en el que los medios
    de división de potencia y desplazamiento de fase (15)
    comprenden un combinador híbrido (16) para generar la
    primera y la segunda versión de la señal radio, que está
    configurado adicionalmente para habilitar recepción de
    diversidad de señales radio recibidas por el primer
    elemento de antena y el segundo elemento de antena,
    respectivamente.
  5. 5 . Sistema según la reivindicación 4, en el que el combinador híbrido (16) es un combinador híbrido de 90° y los alimentadores entre el dispositivo de antena con polarización dual y el combinador híbrido de 90° tienen la misma longitud.
  6. 6.
    Sistema según la reivindicación 4, en el que el combinador híbrido (16) proporciona señales de salida con un desplazamiento de fase distinto de 90° Y en el que el desplazamiento de fase restante para obtener el desplazamiento de fase de 90° entre la primera y la segunda versión de la señal radio se obtiene mediante un desplazador de fase (18 ) y/o diferencia de longitud entre los alimentadores entre el combinador híbrido y el dispositivo de antena con polarización dual (19).
  7. 7.
    Sistema según la reivindicación 3, en el que los medios de división de potencia y desplazamiento de fase (15) están integrados en el dispositivo de antena (19).
  8. 8.
    Sistema según la reivindicación 2, en el que los medios de transmisión (1) comprenden medios de procesamiento de banda base (3) para dividir una señal de banda base en una primera versión (5a) y una segunda versión (5b) con igual potencia y en fase en cuadratura, medios de conversión de frecuencia (7) para convertir la primera versión y la segunda versión de la señal de banda base en la primera versión y la segunda versión de la señal radio que va a transmitirse, y un primer amplificador de potencia (lla) y un segundo amplificador de potencia
    (llb) para amplificar la primera versión de la señal
  9. 9.
    Sistema según la reivindicación 8, en el que los medios de procesamiento de banda base (3) comprenden un desplazador de fase de 90 o (4 ) para obtener el desplazamiento de fase de 90 o entre la primera y la segunda versión (5a, 5b) de la señal de banda base.
  10. 10.
    Sistema según la reivindicación 8, en el que los medios de procesamiento de banda base (3) comprenden un desplazador de fase variable (4 ) y los medios de transmisión comprenden un detector de desplazamiento de fase (14 ) para detectar el desplazamiento de fase entre la primera versión (17a) y la segunda versión (17b) de la señal radio y proporcionar al desplazador de fase variable (4) información de corrección de fase (20), estando el desplazador de fase variable configurado para adaptar el desplazamiento de fase entre la primera y la segunda versión (5a, 5b) de la señal de banda base según la información de corrección de fase.
  11. 11.
    Procedimiento para su uso en una red de comunicación móvil para transmitir una señal radio a uno o varios terminales móviles, caracterizado porque la señal radio se transmite con polarización circular.
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