ITBO20100077A1 - Distributed antenna system for mimo communications. - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

SISTEMA. DI ANTENNE DISTRIBUITO PER COMUNICAZIONI MIMO

Le forme realizzative dell'invenzione sono orientate ai sistemi per comunicazioni radio, e in particolare a un sistema di antenne distribuito per comunicazioni radio MIMO.

[0002] Un sistema attuale per comunicazioni radio, come un sistema di antenne distribuito, include una pluralità di unità remote distribuite in un'area di servizio (ad esempio un edificio) per fornire la copertura all'interno dell'area di servizio del sistema. In particolare, ciascuna unità di antenna remota à ̈ tipicamente accoppiata a un'unità principale, a sua volta accoppiata ad almeno una stazione radio base ricetrasmittente ("BTS", Base Transceiver Station o, più semplicemente "stazione radio base") a singolo-ingresso e singola-uscita ("SISO", Single-Input Single-Output).

[0003] Ciascuna unità remota scambia generalmente segnali radio con un certo numero di dispositivi radio, ad esempio telefoni cellulari o calcolatori per uso personale dotati di interfaccia radio, situati in prossimità dell'unità remota. In particolare, i segnali radio provenienti da ciascuna unità remota sono associati a una o più BTS. I dispositivi radio possono pertanto comunicare con le BTS del sistema tramite uno dei segnali radio provenienti dalle unità remote.

[0004] Per migliorare tali comunicazioni radio, à ̈ possibile utilizzare la tecnologia MIMO al fine di fornire soluzioni avanzate per il miglioramento delle prestazioni e della capacità nei sistemi per comunicazioni radio a banda larga. È stato dimostrato che l'uso di una tecnica MIMO permette di realizzare miglioramenti sostanziali rispetto ai tradizionali sistemi SISO. I sistemi MIMO hanno le capacità di sfruttare a fondo la ricchezza dei cammini multipli dei canali radio. Le tecniche tradizionali tentano viceversa di contrastare gli effetti dei cammini multipli, invece di servirsene. I sistemi MIMO si basano in generale su antenne multielemento a entrambe le estremità dei collegamenti di comunicazione, ad esempio a livello di stazione radio base e anche di dispositivo mobile. Oltre alle caratteristiche desiderabili di formazione del fascio e di diversità, i sistemi MIMO sono inoltre in grado di fornire un guadagno di multiplazione, che consente di trasmettere più flussi di dati su sottocanali paralleli spazialmente indipendenti. Ciò può dare luogo a un notevole aumento della capacità del sistema o della velocità di trasmissione dati verso ciascun dispositivo radio. In generale, i sistemi di antenne distribuiti non sono in grado di sfruttare la tecnologia MIMO poiché sono progettati unicamente per fornire una copertura radio SISO.

[0005] Nei sistemi distribuiti tradizionali, un dispositivo radio comunica ad esempio con una sola unità remota, i cui segnali sono tipicamente isolati da quelli di altre unità remote mediante tecniche di settorizzazione della stazione radio base. In questo modo si evitano le interferenze fra i segnali provenienti da unità remote diverse dovute alla sovrapposizione delle aree di copertura. I segnali radio provenienti da ciascuna unità remota sono tipicamente alla medesima frequenza e trasportano gli stessi dati.

[0006] I sistemi di antenne distribuiti situati in ambienti chiusi presentano ulteriori problemi. Tali ambienti, ad esempio, sono spesso associati a una maggiore ricchezza di cammini multipli. In generale, gli elementi interni degli edifici (ad esempio colonne, tubi, pareti e porte) e gli oggetti presenti nei medesimi (ad esempio Personal Computerà, scrivanie e arredi) causano un aumento dei fenomeni di diffusione. Sempre a titolo di esempio, i sistemi di antenne distribuiti SISO sono tipicamente progettati per fornire una copertura radio in un determinato ambiente interno. A seconda del lay-out specifico, della posizione dell'utente e degli ostacoli presenti in tale ambiente interno, la ricchezza dei cammini multipli può tuttavia causare l'oscuramento, o perdita della visibilità radio, delle antenne.

[0007] È pertanto desiderabile migliorare i sistemi di antenne distribuiti esistenti sfruttando la tecnologia MIMO negli ambienti con sistemi di antenne distribuiti, che possono trarre vantaggio da tali condizioni di propagazione.

[0008] Le forme realizzative dell'invenzione forniscono un metodo per la creazione di un sistema di antenne distribuito. Il metodo comprende l'emissione di almeno un primo segnale e un secondo segnale da una stazione radio base MIMO e l'accoppiamento di una prima unità principale e una seconda unità principale alla stazione radio base MIMO, dove tali prima unità principale e seconda unità principale sono configurate in modo da ricevere il primo e, rispettivamente, il secondo segnale. Il metodo prevede inoltre l'accoppiamento di una prima unità remota alla prima unità principale, dove la prima unità remota comunica il primo segnale attraverso una prima interfaccia radio dislocata in una prima posizione all'interno di un ambiente e l'accoppiamento di una seconda unità remota alla seconda unità principale, dove la seconda unità remota comunica il secondo segnale radio attraverso una seconda interfaccia radio situata in una seconda posizione all'interno dell'ambiente. Il metodo prevede poi l'analisi di almeno uno sbilanciamento della potenza ricevuta tramite il primo e il secondo segnale in una terza posizione all'interno dell'ambiente, per determinare se à ̈ stata raggiunta una capacità prestabilita per le comunicazioni MIMO mediante il sistema.

[0009] Le forme realizzative alternative dell'invenzione forniscono inoltre un metodo per determinare la collocazione di un pluralità di antenne di un sistema di antenne distribuito con un sistema di calcolo del tipo comprendente uno o più processori e una memoria. In tali forme realizzative alternative, il metodo comprende la simulazione di una prima unità remota che comunica un primo segnale attraverso una prima interfaccia radio situata in una prima posizione all'interno di un ambiente e la simulazione di una seconda unità remota che comunica un secondo segnale radio attraverso una seconda interfaccia situata in una seconda posizione all'interno di un ambiente. Il metodo prevede inoltre l'analisi di almeno uno sbilanciamento simulato della potenza ricevuta tramite il primo e il secondo segnale in una terza posizione all'interno dell'ambiente, per determinare se à ̈ stata raggiunta una capacità prestabilita per le comunicazioni MIMO mediante il sistema.

BREVE DESCRIZIONE DEI DISEGNI:

[0010] La figura 1 Ã ̈ uno schema a blocchi di un sistema di antenne distribuito secondo alcune forme realizzative dell'invenzione.

[0011] La figura 2 à ̈ uno schema a blocchi dettagliato di un'unità principale utilizzata in alcune forme realizzative dell'invenzione.

[0012] Le figure 3A e 3B sono schemi a blocchi dettagliati di una parte di un'unità remota utilizzata in alcune forme realizzative dell'invenzione.

[0013] La figura 4 à ̈ uno schema a blocchi dettagliato di una parte alternativa di un'unità remota utilizzata in alcune forme realizzative dell’invenzione.

[0014] La figura 5 à ̈ un grafico basato su dati che illustra l'aumento della capacità di un canale in funzione dello SNIR; il grafico mostra inoltre che, per un dato ambiente, l'ottimizzazione della capacità dei canali MIMO dipende da un'ottimizzazione del rapporto SNIR e del CCN secondo alcune forme realizzative dell'invenzione.

[0015] La figura 6 Ã ̈ un grafico che illustra la distribuzione tipica del CCN in un ambiente interno "denso" con antenne co-polarizzate secondo alcune forme realizzative dell'invenzione.

[0016] La figura 7 Ã ̈ un grafico che illustra la distribuzione tipica del CCN in un ambiente interno "aperto" con antenne co-polarizzate secondo alcune forme realizzative dell'invenzione.

[0017] La figura 8 Ã ̈ un grafico che illustra la distribuzione tipica del CCN in un ambiente interno "grande" con antenne co-polarizzate secondo alcune forme realizzative dell'invenzione.

[0018] La figura 9 à ̈ un'illustrazione di un ambiente interno nel quale sono state distribuite quattro unità remote e in cui sono stati determinati vari sbilanciamenti fra due segnali di uno schema MIMO 2x2 secondo alcune forme realizzative dell'invenzione.

[0019] La figura 10 à ̈ un grafico che illustra l'effetto sul CCN di uno sbilanciamento della potenza ricevuta di due segnali quando tale sbilanciamento à ̈ compreso fra circa 5 dB e circa 10 dB.

[0020] La figura 11 à ̈ un grafico che illustra l'effetto sul CCN di uno sbilanciamento della potenza ricevuta di due segnali quando tale sbilanciamento à ̈ compreso fra circa 5 dB e circa 10 dB.

[0021] La figura 12 à ̈ un grafico che illustra l'effetto sul CCN di uno sbilanciamento della potenza ricevuta di due segnali quando tale sbilanciamento à ̈ compreso fra circa 10 dB e circa 15 dB.

[0022] La figura 13 à ̈ un grafico che illustra l'effetto sul CCN di uno sbilanciamento della potenza ricevuta di due segnali quando tale sbilanciamento à ̈ superiore a circa 15 dB.

[0023] La figura 14 à ̈ un grafico che illustra l'effetto del CCN e del rapporto SNIR sulla capacità di un sistema MIMO secondo alcune forme realizzative dell'invenzione.

[0024] La figura 15 à ̈ un diagramma di flusso che illustra una sequenza di operazioni mirate a determinare in modo selettivo una posizione per l'installazione di una pluralità di unità remote, o una pluralità di antenne di unità remote, al fine di ottimizzare la capacità di un sistema DAS MIMO in un ambiente secondo alcune forme realizzative dell'invenzione.

[0025] La figura 16 à ̈ un diagramma di flusso che illustra una sequenza di operazioni mirate a fare sì che un utente sintonizzi in modo selettivo il funzionamento di un sistema DAS MIMO in una modalità operativa MIMO-SU o MIMO-MU in base a uno sbilanciamento della potenza secondo alcune forme realizzative dell'invenzione.

[0026] La figura 17 Ã ̈ un'illustrazione schematica di un sistema DAS MIMO comprendente antenne remote coposizionate in un ambiente interno secondo alcune forme realizzative dell'invenzione.

[0027] La figura 18 Ã ̈ un'illustrazione schematica del sistema DAS MIMO della figura 17, nel quale le antenne remote sono state posizionate in aree diverse dell'ambiente interno e presentano sovrapposizioni della copertura.

[0028] La figura 19 Ã ̈ un'illustrazione schematica del sistema DAS MIMO della figura 17, nel quale le antenne remote sono state posizionate in aree diverse dell'ambiente interno e non presentano sovrapposizioni della copertura.

[0029] È inteso che i disegni allegati non sono necessariamente in scala, e offrono una descrizione in qualche misura semplificata di varie caratteristiche preferite a titolo di illustrazione dei principi di base delle forme realizzative dell'invenzione. Le caratteristiche di progettazione specifiche del sistema e/o della sequenza di operazioni descritti nel presente documento, compresi ad esempio le dimensioni, l'orientamento, la posizione e la forma specifici dei vari componenti illustrati saranno determinati in parte dall'applicazione desiderata e dall'ambiente di utilizzo specifici. È possibile che alcune caratteristiche delle forme realizzative illustrate siano state ingrandite, deformate o rese in una prospettiva diversamente alterata rispetto ad altre al fine di agevolare la visualizzazione e una comprensione chiara.

[0030] Passando ai disegni, nei quali numeri simili denotano componenti simili nelle varie viste, la figura 1 illustra in forma schematica una possibile realizzazione di un sistema di antenne distribuito MIMO 10, nel quale una BTS MIMO 12 à ̈ incorporata in un ambiente, o prossima ad esso, secondo l'invenzione. Come illustrato nella figura 1, il sistema 10 comprende una BTS MIMO 12 che può essere configurata con almeno due antenne 14 e 16. Benché l'illustrazione raffiguri una BTS MIMO 2x2, un esperto del settore non ha difficoltà a comprendere che à ̈ possibile utilizzare ulteriori antenne per uno schema MIMO differente. La prima antenna 14 à ̈ accoppiata a una prima unità principale 18a tramite un primo collegamento di segnale 20a, mentre la seconda antenna 16 à ̈ accoppiata a una seconda unità principale 18b tramite un secondo collegamento di segnale 20b. In alternativa, à ̈ possibile non configurare con antenne la BTS MIMO 12. In tali forme realizzative, la BTS MIMO 12 comprende almeno due porte per antenna (non raffigurate) al posto delle antenne 14 e 16. Le antenne 15 e 16 possono essere installate altrove per acquisire i segnali MIMO da un’altra BTS e inoltrarli alla BTS MIMO 12. Una prima porta per antenna à ̈ accoppiata alla prima unità principale 18a tramite il primo collegamento di segnale 20a, mentre una seconda porta per antenna à ̈ accoppiata alla seconda unità principale 18b tramite il secondo collegamento di segnale 20b. I collegamenti di segnale sono una qualunque forma appropriata per il trasferimento dei segnali fra i componenti. Come illustrato nella figura 1, la prima e la seconda unità principale 18a-b possono essere configurate come una prima e una seconda sottounità principale 18a-b di un'unità principale MIMO 19.

[0031] Le unità principali 18a-b sono accoppiate tramite i rispettivi supporti o collegamenti di trasferimento a banda larga 22a-b a una pluralità di rispettive unità remote 24a-b. Ciascun collegamento 22ab può essere un collegamento digitale ad alta velocità o un collegamento analogico a banda larga per la trasmissione di segnali. Per il collegamento delle unità remote 24a-b con le rispettive unità principali 18a-b à ̈ ad esempio possibile utilizzare un supporto/collegamento di trasferimento analogico. In alternativa, à ̈ possibile realizzare collegamenti di trasferimento di tipo ottico utilizzando fibre ottiche, come discusso di seguito. Con tali fibre, il traffico fra le unità remote 24a-b e le unità principali 18a-b può essere trasmesso utilizzando ad esempio un formato radio-su-fibra ("RoF", Radio-over-Fibre). In questo modo, i segnali provenienti dalle unità principali 18a-b vengono trasferiti alle unità remote 24a-b in un formato analogico, e ciò può contribuire a prevenire almeno parte del degrado, dovuto agli effetti della linea di trasmissione, che possono manifestarsi nelle linee di trasmissione tradizionali in rame. Alle persone con competenze normali nel settore risulterà inoltre chiara la possibilità di utilizzare un filtraggio per consentire e/o impedire la distribuzione di segnali specifici. In alcune forme realizzative, ciascuno dei collegamenti 22a-b potrà quindi essere un'interfaccia ottica digitale a banda larga, come un cavo in fibra ottica. Ciascuna unità principale 18a-b può pertanto essere configurata in modo da digitalizzare i rispettivi segnali di ingresso e da inviare i relativi segnali digitali alle rispettive unità remote 24a-b. In alcune forme realizzative, tali segnali digitali di uscita possono essere inseriti in trame numeriche (o frame) mediante multiplazione a divisione di tempo e convertiti in un flusso seriale. Le unità remote 24a-b possono a loro volta essere configurate in modo da ricevere i segnali digitali di uscita provenienti dalle rispettive unità principali 18a-b, da convertire i segnali digitali di uscita in segnali elettrici, se necessario, da estrarre dai trame vari intervalli temporali e/o da deserializzare i segnali elettrici, e da trasmettere i segnali elettrici tramite le rispettive antenne locali 25a-b. Le unità principali 18a-b e le unità remote 22a-b possono a loro volta essere controllate da un controller di sistema 27 in grado di provvedere alla supervisione e al controllo complessivi delle unità principali 18a-b e delle unità remote 22a-b, nonché all'inoltro degli allarmi.

[0032] La figura 1 illustra il fatto che le unità remote 24a-b, o almeno le loro rispettive antenne 25a-b, sono situate in un ambiente interno 26. Come risulterà chiaro alle persone con competenze normali nel settore, un ambiente interno 26 comprende strutture in grado di ostacolare (parzialmente o totalmente) le trasmissioni radio. Fra tali strutture figurano ad esempio pareti, divisori, elementi strutturali, canaline elettriche, tubazioni, porte e persone. L'ambiente interno 26 illustrato ai fini della discussione comprende pertanto due aree 28a-b isolate almeno in una certa misura dal punto di vista elettromagnetico, all'interno delle quali i segnali vengono forniti dalle rispettive unità remote 24a-b. Per scopi illustrativi, le aree 28a-b sono raffigurate come separate da una partizione esemplificativa 30, ad esempio almeno un divisorio o una parete 30, ma alle persone con competenze normali nel settore risulterà chiaro che le aree 28a-b possono essere isolate almeno in una certa misura dal punto di vista elettromagnetico mediante altre strutture presenti nell'ambiente interno 26, tramite la separazione fisica fra le due aree 28a-b o in altri modi evidenti per le persone con competenze normali nel settore. Oltre a quelle 28a-b, l'ambiente 26 può inoltre comprendere altre aree in grado di influire sui segnali di unità remote della pluralità diverse e in aggiunta a quelle 24a-b illustrate ai fini della discussione.

[0033] È quindi presente uno sbilanciamento della potenza dei segnali provenienti dalle unità remote 24a-b ricevuta dai dispositivi radio 32a-b. Le unità remote 24a-b possono ad esempio fornire segnali al dispositivo radio 32a nella sua area 28a, ma vi à ̈ uno sbilanciamento della potenza fra i segnali ricevuti dal dispositivo 32a e provenienti, rispettivamente, dalle unità remote 24ab. Analogamente, le unità remote 24a-b possono fornire segnali al dispositivo radio 32b nella sua area 28b, ma vi à ̈ uno sbilanciamento della potenza fra i segnali ricevuti dal dispositivo 32b e provenienti, rispettivamente, dalle unità remote 24a-b. Ciascun dispositivo radio 32a-b può a sua volta essere configurato con almeno due antenne 34a-d per comunicare i segnali diretti alle e/o provenienti dalle unità remote 24a-b secondo schemi MIMO. Come illustrato nella figura 1, un primo dispositivo radio 32a à ̈ configurato con almeno due antenne 34a-b, mentre un secondo dispositivo radio 32b à ̈ configurato con almeno due antenne 34c-d.

[0034] In una forma realizzativa, le unità remote 24a-b sono configurate in modo da inviare e/o ricevere segnali RF digitali voce e/o dati rispettivamente ai e/o dai dispositivi radio 32a-b tramite le loro antenne locali 25a-b. Le unità principali 18a-b convertono i segnali ottici provenienti dalle rispettive unità remote 24a-b in segnali elettrici, e inviano questi ultimi alle antenne 14 e/o 16 della BTS MIMO 12, che può essere configurata in modo da rilevare e ricevere le rispettive porzioni dei medesimi. In alternativa, le unità principali 18a-b possono convertire i segnali ottici provenienti dalle rispettive unità remote 24a-b in segnali elettrici analogici, separare i segnali elettrici in una pluralità di segnali elettrici in una pluralità di bande corrispondenti a quelle utilizzate dalla BTS MIMO 12, quindi convertire la pluralità di segnali elettrici in una pluralità di segnali analogici e inviare tale pluralità di segnali analogici alla BTS MIMO 12.

[0035] Un'unità principale 18a-b può essere collegata in modo selettivo alle rispettive unità remote 24a-b secondo diverse modalità. Nell'illustrazione l'unità principale 18a à ̈ ad esempio collegata all'unità remota 24a tramite un collegamento full-duplex 22a (ad esempio con multiplazione a divisione di tempo) per la ricezione del segnale di uplink e la trasmissione del segnale di downlink da e verso l'unità remota 24a. L'unità principale 18b à ̈ collegata all'unità remota 24b in modo analogo. Per le persone con competenze normali nel settore à ̈ tuttavia chiaro che le unità principali 18a-b possono essere collegate alle rispettive unità remote 24a-b tramite due collegamenti half-duplex. In forme realizzative alternative l'unità principale 18a può essere ad esempio collegata all'unità remota 24a tramite un primo collegamento half-duplex (non mostrato) di trasmissione verso l'unità remota 24a, e tramite un secondo collegamento half-duplex (non mostrato) per la ricezione dall'unità remota 24a. L'unità principale 18b può essere collegata in modo analogo all'unità remota 24b. Come illustrato nella figura 1, in un collegamento full-duplex i segnali di trasmissione e ricezione utilizzano lunghezze d'onda diverse, e per combinare e/o dividere i due segnali ottici a livello delle unità principali 18a-b e delle unità remote 24a-b si utilizza un multiplatore a divisione di lunghezza d'onda ("WDM<n>, Wavelength Division Multiplexer). In alternativa, le unità principali 18a-b e le unità remote 24a-b possono comunicare tramite un ricetrasmettitore analogico o digitale diverso per supporti a velocità dati elevate, come cavi coassiali, fili in rame a doppino intrecciato, sistemi RF od ottici in spazio libero oppure reti condivise come, fra le altre, quelle Ethernet, SONET, SDH, ATM e/o PDH, comprese quelle che sfruttano la multiplazione WDM.

[0036] Agli esperti del settore risulterà chiaro che alcune parti del sistema 10 possono essere accoppiate a una BTS SISO. È quindi possibile utilizzare forme realizzative dell'invenzione per il retrofit di tali sistemi di antenne distribuiti SISO, consentendo notevoli risparmi sui costi grazie all'uso di apparecchiature SISO esistenti per la realizzazione di sistemi di antenne distribuiti MIMO mirati all'introduzione di modalità operative MIMO secondo gli aspetti dell'invenzione. Un sistema di tale genere può ad esempio includere due BTS SISO, che à ̈ possibile sostituire con una BTS MIMO 12 secondo alcune forme realizzative dell'invenzione.

[0037] Come discusso in precedenza, i segnali radio forniti ai dispositivi mobili 32a-b presenti nell'ambiente 26 dalle rispettive unità remote 24a-b possono essere associati a un sbilanciamento della potenza o essere isolati almeno in una certa misura dal punto di vista elettromagnetico. Secondo un aspetto dell’invenzione, nelle aree in cui i segnali radio provenienti dalle rispettive unità remote 24a-b sono isolati, il sistema 10 à ̈ configurato in modo da utilizzare tecniche MIMO multiutente ("MU", Multi-User) per comunicare con i dispositivi radio 32a-b presenti in tali aree isolate. Nell'ambiente interno 26 possono tuttavia esservi aree in cui i segnali provenienti dalle unità remote 24a-b si sovrappongono in una certa misura. In una forma realizzaiiva, il sistema 10 à ̈ quindi configurato in modo da utilizzare tecniche MIMO monoutente ("SU", Single-User) per comunicare con i dispositivi radio 32a-b presenti in tali aree di sovrapposizione. In alcune forme realizzative il sistema 10 à ̈ inoltre configurato in modo da commutare dinamicamente fra le modalità operative MIMO-SU e MIMO-MU per l'invio dei segnali ai dispositivi radio 32a-b in base agli indicatori della qualità del segnale forniti da tali dispositivi radio 32a-b. È pertanto possibile utilizzare in modo dinamico le caratteristiche MIMO LTE (Long Term Evolution) 3GPP (quali la diversità in trasmissione, altrimenti nota come "TX Diversity", la DL MIMO-SU e la DL/UL MIMO-MU).

[0038] Risulta chiaro che tale aspetto dell'invenzione può essere in qualche misura in contrasto con altre forme realizzative dell'invenzione, anch'esse illustrate nel presente documento, che mantengono un certo grado di sovrapposizione della copertura dei segnali fra le unità remote 12a-b, come richiesto dalla ricezione MIMO-SU realizzata tramite il sistema 10. Per ottenere entrambi i vantaggi indicati, pertanto, le forme realizzative dell’invenzione gestiscono e bilanciano i vantaggi di ambedue le caratteristiche MIMO in questione.

[0039] Ciascuna unità remota 24a-b fornisce e riceve quindi segnali ai e, rispettivamente, dai corrispondenti dispositivi radio 32a-b presenti nelle rispettive aree 28a-b. Come rilevato, un vantaggio di tale configurazione consiste nella possibilità di adottare una modalità di trasmissione MIMO collaborativa (per WiMAX) e/o una modalità di trasmissione MIMO-MU (per LTE) allo scopo di aumentare la capacità complessiva di trasmissione del sistema 10 riutilizzando le risorse di tempo e/o di frequenza associate ai diversi dispositivi radio 32a-b. Ciascuno dei dispositivi radio 32a-b può quindi condividere le risorse (ad esempio sfruttando le modalità operative DL/UL MIMO-MU), nonché essere associato a un'elevata capacità di settore (ad esempio, ancora una volta sfruttando le modalità operative DL/UL MIMO-MU) .

[0040] La configurazione della BTS MIMO 12 comprende almeno un’unità centrale di elaborazione ("CPU", Central Processing Unit) 36 accoppiata a una memoria 38. Ciascuna CPU 36 à ̈ tipicamente realizzata tramite un hardware che utilizza una logica circuitale distribuita su uno o più dispositivi fisici a circuiti integrati, o chip. Ciascuna CPU 36 può consistere in uno o più microprocessori, microcontroller, matrici di porte programmabili sul campo o ASIC, mentre la memoria 38 può comprendere memorie ad accesso casuale {"RAM", Random Access Memory), memorie dinamiche ad accesso casuale ("DRAM", Dynamic RAM), memorie statiche ad accesso casuale ("SRAM", Static RAM), memorie flash e/o altri supporti di archiviazione digitale, e tipicamente à ̈ anch'essa realizzata utilizzando una logica circuitale distribuita su uno o più dispositivi fisici a circuiti, o chip. La memoria 38 può pertanto essere considerata come comprensiva di un archivio di memoria situato fisicamente altrove nella BTS MIMO 12, ad esempio qualunque memoria cache nell'almeno una CPU 36. La memoria 38 include uno scheduler 40 eseguibile dalla CPU 36 per fare commutare in modo dinamico il sistema 10 da una modalità operativa MIMO-SU a una modalità operativa MIMO-MU .

[0041] Nelle comunicazioni fra la BTS MIMO 12 e un dispositivo radio 32, quest'ultimo può fornire alla BTS MIMO 12 un feedback sui segnali diretti a e/o provenienti da tale dispositivo radio 32. Considerando ad esempio lo standard LTE (senza alcun intento limitativo delle forme realizzative dell'invenzione), il feedback sulla trasmissione fornito dal dispositivo radio 32 a supporto dei segnali di ricezione provenienti dalla BTS MIMO 12 può comprendere uno o più misuratori delle prestazioni relative a tale segnale, fra cui un indicatore di rango ("RI", Rank Indicator), un indicatore di matrice di precodifica ("PMI", Pre-coding Matrix Indicator) e un indicatore di qualità del canale ("CQI", Channel Quality Indicator). L'indicatore RI misura il numero di strati (flussi di dati) che il canale spaziale presente a livello del dispositivo radio 32 à ̈ in grado di supportare. Vengono quindi calcolati l'indicatore PMI, con la condizione posta dal relativo RI, e infine l'indicatore CQI, con le condizioni poste dai relativi RI e PMI. Un valore elevato dell'indicatore CQI denota tipicamente un canale di elevata qualità. Per RI = 1, viene fornito un solo indicatore CQI per ciascuna unità segnalante in frequenza, poiché in tale condizione la BTS MIMO 12 à ̈ in grado di trasmettere un solo strato (flusso di dati). Per RI = 2, viceversa, vengono forniti due indicatori CQI per la multiplatura spaziale (trasmissione (DL) MIMO-SU), in quanto flussi di dati diversi si avvalgono di canali spaziali diversi. L'indicatore PMI mostra il candidato preferito per la precodifica per l'unità di frequenza corrispondente, che nel caso di due antenne trasmittenti secondo l'indicatore RI viene selezionato fra i possibili candidati di precodifica della tabella 1.

Codebook Number of layers Ï…

index

1 2

1 Ύ 1 Ί o<*>

0

4Ϊ _1_ 4ϊ lo 1.

1 1 ì 1<'>

1

Έ -1 2<1>-1

1 T 1<'>1 1<'>

2

V? J.2 J -j.

1 1

3 -

V2 -j

Codebook index = Indice di cifrario

Number of layers = Numero di strati

Tabella 1: Cifrario di precodifica per la trasmissione su due antenne

[0042] L'indicatore CQI può rappresentare una misura del rapporto fra segnale e rumore più interferenza ("SNIR", Signal to Noise plus Interference Ratio), ma in realtà à ̈ codificato in termini dello schema di modulazione e codifica ("MCS", Modulation and Coding Scheme) richiesto per la probabilità di un determinato tasso di errore, come evidenziato nella tabella 2. L'indicatore CQI denota pertanto la combinazione di dimensioni massime delle informazioni e schema di modulazione, fra quelli QPSK, 16QAM e 64QAM, in grado di fornire un tasso di errore dei blocchi non superiore a 0,1 (vale a dire 10-1), assumendo che nella risorsa tempo-frequenza vengano applicati il rango e la matrice di precodifica indicati. Tale definizione degli indicatori CQI, PMI e RI permette all'apparecchiatura o al dispositivo mobile dell'utente di indicare le dimensioni massime dei dati che à ̈ in grado di ricevere e demodulare tenendo conto delle capacità del suo ricevitore .

Indicatore Modulazione Tasso di Efficienza

CQI codice x 1024

0 fuori scala

1 QPSK 78 0.1523

2 QPSK 120 0.2344

3 QPSK 193 0.3770

4 QPSK 308 0.6016

5 QPSK 449 0.8770

6 QPSK 602 1.1758

7 16QAM 378 1.4766

8 16QAM 490 1.9141

9 16QAM 616 2.4063

10 64QAM 466 2.7305

11 64QAM 567 3.3223

12 64QAM 666 3.9023

13 64QAM 772 4.5234

14 64QAM 873 5.1152

15 64QAM 948 5.5547

Tabella 2: Tabella degli indicatori CQI

[0043] Sulla base di questo feedback, lo scheduler 40

della BTS MIMO 12 viene configurato per adattare la

modalità di trasmissione del collegamento di ricezione

così da accettare la ricezione dei dati di un

dispositivo radio 32. In modo specifico, lo scheduler 40

può scegliere la modalità operativa di trasmissione (DL)

MIMO-SU o MIMO-MU per uno o più dispositivi radio 32.

Come illustrato in precedenza, Ã ̈ ad esempio probabile

che la scelta dello scheduler 40 fra questi due schemi

MIMO si basi soprattutto sull'indicatore RI mostrato dai

dispositivi radio 32, ma può invece basarsi

sull'indicatore CQI fornito dai dispositivi radio 32 o

calcolato a partire dai valori degli indicatori RI e

PMI, come discusso poc’anzi. Lo scheduler 40 può in

effetti decidere di aumentare la velocità di trasmissione dei dati per un singolo dispositivo radio 32, qualora il canale fra la BTS MIMO 12 e il dispositivo radio 32 supporti due flussi spaziali (ad esempio RI = 2, in modo che il sistema 10 utilizzi una modalità operativa MIMO-SU). Lo scheduler 40 può d'altro canto assegnare le stesse risorse di tempo-frequenza a due dispositivi radio 32 diversi che abbiano segnalato un solo canale di flusso ciascuno (ad esempio RI = 1, in modo che il sistema 10 utilizzi una modalità operativa MIMO-MU), al fine di migliorare la capacità complessiva di un settore. Ciò avviene perché quando un dispositivo radio 32 à ̈ configurato in modo da trovarsi nella modalità di trasmissione MIMO-MU, per tale dispositivo radio 32 à ̈ possibile programmare soltanto una trasmissione di rango 1.

[0044] Le figure 2-4 illustrano i componenti di un sistema di antenne distribuito esemplificativo di alcune forme realizzative dell'invenzione. Concentrandosi ora su un'unità principale 18, la figura 2 contiene uno schema a blocchi dettagliato dell'unità principale 18. Ciascuna unità principale 18 può contenere uno o più canali radio 110 (tipicamente da uno a sei, indicati d'ora in avanti come "percorsi"), uno o più canali ottici modulati 112 (tipicamente da uno a quattro), un controller 114, un generatore di clock 116 e uno switch Ethernet 118.

[0045] In una forma realizzativa, ciascun percorso, come quello 110a, può essere configurato in modo da gestire ad esempio un segnale diretto alla BTS MIMO 12 e proveniente da essa. Nel caso di un'interfaccia radio di tipo a divisione di frequenza ("FDD" Frequency Division Duplexing), i percorsi 110a impiegano un combinatore e un duplexer 120 per gestire i segnali di trasmissione e ricezione. Un convertitore RF verso il basso 122 può amplificare il segnale proveniente dal combinatore/duplexer 120, per garantire che un convertitore A/D 124 operi a pieno carico. Il convertitore RF verso il basso 122 stabilisce la frequenza centrale di una banda contenuta nella banda passante del convertitore A/D. Il convertitore A/D a banda larga 124 digitalizza l'intera banda di ricezione dell'interfaccia radio, per garantire la digitalizzazione di tutti i canali di ricezione. Un ricampionatore 126 converte il segnale in un formato complesso, effettua in alcuni casi una conversione digitale verso il basso della banda di frequenza, decima e filtra il segnale, e infine lo ricampiona. Ciò riduce la quantità di dati associati a un segnale di ricezione, come quello 128a, che deve essere trasferito tramite linee ottiche, e sincronizza la velocità di trasmissione dei dati digitalizzati con quella di trasmissione dei bit della rete ottica.

[0046] La sezione di trasmissione del canale radio 110a somma 130 per la banda a essa assegnata i segnali di trasmissione, come quelli 129a-d, provenienti dalle unità remote 24 accoppiate all'unità principale 18, dopo che essi sono stati convertiti in un segnale elettrico. La somma 130 viene ricampionata, in alcuni casi interpolata per passare a una velocità di trasmissione dei dati diversa, sottoposta a una conversione verso l'alto da parte del ricampionatore 132, quindi convertita in forma analogica dal convertitore D/A 134.

Il convertitore RF verso l'alto 136 traduce la frequenza centrale del segnale analogico nella frequenza appropriata per l'interfaccia radio, quindi la amplifica. Il segnale amplificato viene inviato al combinatore/duplexer 120 e reinstradato verso la BTS MIMO 12.

[0047] Nelle forme realizzative che utilizzano interfacce radio di tipo a divisione di tempo ("TDD", Time Division Diplexing), il combinatore e il duplexer sono sostituiti da una funzione di commutazione 138, mostrata ad esempio nella figura 2 nel canale radio 110b. Mentre l'unità principale 18 riceve il segnale di ricezione, un amplificatore RF all'interno del convertitore RF verso l'alto à ̈ disabilitato e un interruttore di derivazione della funzione di commutazione 138 può collegare a massa l'amplificatore RF per ridurre ulteriormente le perdite. Durante gli intervalli in cui l'unità principale 18 invia il segnale di trasmissione alla stazione radio base 24, l'amplificatore RF à ̈ abilitato, l'interruttore di derivazione à ̈ aperto e un interruttore in serie, all'interno della funzione di commutazione 138, può essere aperto per proteggere il convertitore RF verso il basso dai danni derivanti da livelli di potenza elevati. La tempistica 144 di controllo degli interruttori à ̈ controllata da un controller 114 dell'unità principale a partire dal segnale di ricezione 128b. Un formattatore 146 può inoltre applicare una compressione dei dati per ridurre le informazioni digitali ridondanti contenute nel flusso di dati seriali prima di inviarlo al trasmettitore presente nel ricetrasmettitore elettroottico 148. La compressione può consentire un risparmio di larghezza di banda o l'uso di un ricetrasmettitore meno costoso, con una velocità di trasmissione dei bit inferiore. Dopo la ricezione all'altra estremità del ricevitore ottico dell'elemento 148, i dati seriali compressi possono essere convertiti in un flusso di dati non compressi per opera del formattatore 146 presente dal lato del ricevitore.

[0048] Ciascun canale ottico 112a-b modulato in modo digitale à ̈ costituito da un formattatore 146 e da un ricetrasmettitore elettro-ottico 148. Dal lato di uscita, il formattatore 146 organizza in frame con multiplazione a divisione di tempo, il segnale digitalizzato di ricezione 128a-b unitamente al contenuto informativo di un'interfaccia Ethernet a disposizione dell'utente nel formato di interfaccia ridotta indipendente dal supporto ("RMII", Reduced Media Independent Interface) 150a-b, a dati di funzionamento e manutenzione ("O&M", Operation and Maintenance) 152 a-c e, ulteriormente, a informazioni di sincronizzazione. In altre forme realizzative, in luogo dell’interfaccia RMII à ̈ possibile utilizzare altre interfacce, fra cui ad esempio quelle MII, RMII, GMII, SGMII e XGMII. I dati inseriti nei frame possono essere randomizzati ponendoli in disgiunzione esclusiva (XOR) con l'uscita di un registro di feedback a scorrimento lineare per rimuovere le eventuali lunghe stringhe di uno e zero logici. È inoltre possibile utilizzare altri formati di codifica noti, come quelli a 8 bit/10 bit o 64 bit/66 bit, ma ciò può dare luogo a una riduzione dell'efficienza di utilizzo del collegamento digitale seriale. Questi dati digitali vengono quindi convertiti in un flusso seriale che viene utilizzato per modulare un trasmettitore ottico all'interno del ricetrasmettitore elettro-ottico 148. In una realizzazione a fibra singola à ̈ possibile utilizzare un multiplatore a divisione di lunghezza d'onda ("WDM", Wavelength Division Multiplexer) 149 per combinare o dividere i due segnali ottici.

[0049] Per i segnali in ingresso provenienti dalle unità remote 24, il ricetrasmettitore elettro-ottico 148 converte il segnale ottico in un segnale elettrico. Il formattatore 146 effettua l'aggancio di fase al flusso di bit in ingresso e genera un clock dei bit la cui fase à ̈ agganciata alla velocità di trasmissione dei dati e allineata con il flusso di dati seriali. Il formattatore 146 converte quindi il flusso seriale in un flusso di dati digitali paralleli, lo derandomizZa ed esegue la sincronizzazione dei frame. Esso suddivide poi il segnale di trasmissione digitalizzato per le varie bande, bufferizza ciascuna banda e instrada le bande al canale radio appropriato 110a e 110b, se necessario. Il formattatore 146 suddivide infine i buffer, i dati Ethernet O&M 152a-c e i dati Ethernet utente 150a-b, inoltrandoli successivamente al controller 114 e, rispettivamente, allo switch Ethernet 118.

[0050] Il controller 114 dell'unità principale utilizza informazioni memorizzate localmente e provenienti dai dati Ethernet O&M per configurare e controllare gli altri blocchi dell'unità principale 18. Esso trasferisce inoltre tali informazioni alle unità remote 24, indicando al controller 27 del sistema lo stato delle unità remote 24 e dell'unità principale 18.

Quando un canale radio, come quello 110b, à ̈ assegnato a un'interfaccia radio TDD, il controller 114 dell'unità principale utilizza anche il corrispondente segnale di ricezione 128b per derivare la tempistica 144 di controllo degli interruttori TDD.

[0051] Il controller 114 dell'unità principale provvede alla configurazione e alla supervisione dei singoli moduli. Nell'ambito delle funzioni di configurazione e supervisione, il controller 114 dell'unità principale può essere utilizzato per determinare la tempistica degli interruttori di trasmissione/ricezione dei sistemi TDD decodificando i segnali di ricezione o acquisendola da un'altra fonte, come l'indicazione di intensità del segnale ricevuto ("RSSI", Received Signal Strength Indication) di trasmissione variabile nel tempo o un segnale di clock della stazione radio base proveniente da una sorgente esterna. Il clock dei frame di ricezione presente nei sistemi TDMA può essere determinato e distribuito decodificando i segnali di ricezione per abilitare funzioni basate su intervalli temporali, come il silenziamento della trasmissione o della ricezione, le misurazioni RSSI di trasmissione e ricezione all'interno degli intervalli temporali, l'analisi del traffico di trasmissione e ricezione, e così via. Il controller 114 dell'unità principale può rilevare i canali attivi nello spettro RF al fine di fornire un supporto per la definizione della configurazione dei filtri dei ricampionatori 126 e 132, o di eseguirla automaticamente. Il livello ottimale dei singoli segnali all'interno del ricampionatore può inoltre essere definito misurando l'indicazione RSSI dei vari segnali presenti nella banda RF di ricezione. Il controller di un'unità remota può svolgere attività analoghe nell'ambito del collegamento di trasmissione dell'unità remota 24.

[0052] Il generatore di clock 116 può utilizzare un cristallo stabile con controllo in tensione e compensazione della temperatura ("TCVXO", Temperature Compensated Voltage Controlled Crystal Oscillator) per generare clock e segnali di riferimento stabili 154 per i blocchi funzionali dell'unità principale 18. Per le persone con competenze normali nel settore risulterà tuttavia chiaro che per generare i segnali di clock à ̈ possibile utilizzare anche altri dispositivi od oscillatori, a condizione che essi siano in grado di produrre i clock stabili richiesti dal sistema.

[0053] Concentrandosi ora su un'unità remota 24, la figura 3A e la figura 3B contengono uno schema a blocchi dettagliato di un'unità remota 24 secondo alcune forme realizzative dell'invenzione. Ciascuna unità 24 può contenere uno o più canali radio 160 (tipicamente da uno a sei), uno o più DMOC ("Digital Module Optical Channel") 162 (tipicamente uno o due), un controller 164 dell'unità remota e uno switch Ethernet 166.

[0054] I DMOC 162 possono essere designati come canali di downstream 168 e canali di upstream 170. Se configurato in tal modo, il canale di downstream 168 à ̈ collegato a un'unità remota 24 che precede l'unità remota 24 in questione all'interno di un collegamento in cascata del tipo daisy chain. Il canale di upstream 170 invece à ̈ collegato a un'unità principale 18 o a un'altra unità remota 24. I blocchi funzionali dei DMOC 162 sono simili a quelli presenti nell'unità principale 18. Entrambi sono costituiti da un formattatore 172 e da un ricetrasmettitore elettro-ottico 174. I dati in uscita sono bufferizzati, formattati in frame, randomizzati, sottoposti a una conversione da parallela a seriale e utilizzati per modulare un trasmettitore ottico all'interno del ricetrasmettitore elettro-ottico 174. I dati in ingresso vengono convertiti da un formato ottico a uno elettrico, sincronizzati a livello di bit, derandomizzati, sincronizzati a livello di frame e convertiti in un formato parallelo. I vari tipi di dati vengono quindi divisi, bufferizzati e distribuiti agli altri blocchi funzionali dell'unità remota 24. In alcune forme realizzative, il formattatore 172 può realizzare schemi di compressione e decompressione per ridurre la larghezza di banda sul collegamento ottico digitale.

[0055] Da un punto di vista funzionale, i canali radio presenti nell'unità remota 24 sono simili a quelli dell'unità principale 18. Ciascun canale radio à ̈ configurato per gestire una singola banda RF. A differenza dei canali radio 110 dell'unità principale 18, i canali radio 160 dell'unità remota 24 sono collegati tramite un accoppiatore a bande incrociate 176 alla sua antenna 25. Per le interfacce radio FDD, i canali radio come quello 160a utilizzano un duplexer 178 per dividere il segnale di trasmissione da quello di ricezione. I duplexer, i combinatori e gli accoppiatori a bande incrociate possono essere opzionali per alcune forme realizzative dell'unità principale 18 o delle unità remote 24. In tali forme realizzative, à ̈ possibile che il duplexer 178 e l'accoppiatore incrociato 176 presenti nelle unità remote 24 siano sostituiti da ulteriori antenne. Ciò richiede ulteriori cavi all'interno dell'unità principale 18. Un convertitore RF verso il basso 180 amplifica il segnale di trasmissione proveniente dall'antenna 25, per garantire che un convertitore A/D 182 operi a pieno carico, e stabilisce la frequenza centrale della banda all'interno della banda passante del convertitore A/D. Il convertitore A/D a banda larga 182 digitalizza l'intera banda di trasmissione per garantire la digitalizzazione di tutti i canali di trasmissione. Un ricampionatore 184 converte il segnale di trasmissione in un formato complesso, effettua in alcuni casi una conversione digitale verso il basso del segnale, decima e filtra il segnale, e infine lo ricampiona con un banco di filtri multivelocità. Ciò riduce la quantità di dati da trasferire sui collegamenti ottici e sincronizza la velocità di trasmissione dei dati digitalizzati con la velocità di trasmissione dei bit della rete ottica. Nel sommatore 187, l'uscita del ricampionatore 184 viene sommata ai segnali di trasmissione 186a provenienti dalle unità remote 24 situate a valle. Il segnale di trasmissione sommato 188a relativo a ciascuna banda viene quindi inviato a un formattatore 172 situato nel canale a monte 170 del DMOC 162.

[0056] Nel ricampionatore 192, il segnale di ricezione 190 relativo a ciascuna banda (190a e 190b) viene interpolato e traslato in frequenza. Il ritardo di gruppo delle singole componenti spettrali può essere regolato tramite filtri o elementi di ritardo all'interno del ricampionatore 192. Il convertitore D/A 194 converte quindi il segnale in una forma analogica. Il convertitore RF verso l'alto 196 traduce la frequenza centrale della banda di trasmissione analogica nella frequenza appropriata per l'interfaccia radio e amplifica il segnale. Il segnale amplificato viene quindi applicato all'antenna 25 e trasmesso a un dispositivo radio 32.

[0057] Nel caso delle interfacce radio TDD, il duplexer 178 à ̈ sostituito dalla funzione di commutazione 138 mostrata nel canale radio 160b e nella figura 3A. Mentre l'unità remota 24 à ̈ impegnata nella ricezione della trasmissione, l'amplificatore di potenza RF presente nel convertitore RF verso l'alto 196 à ̈ disabilitato e un interruttore di derivazione della funzione di commutazione 138 collega a massa l'amplificatore di potenza RF per ridurre ulteriormente le perdite. Quando l'unità remota 24 à ̈ impegnata nella trasmissione del segnale di ricezione, l'amplificatore di potenza RF à ̈ abilitato, l'interruttore di derivazione à ̈ aperto per consentire al segnale di ricezione di raggiungere l'antenna 25 e un interruttore in serie della funzione di commutazione 138 à ̈ aperto per proteggere il convertitore RF verso il basso 180 dai danni dovuti a livelli di potenza elevati. Come nel caso dell'unità principale 18, la tempistica 144 di controllo degli interruttori à ̈ determinata dal controller 164 a partire dal segnale di ricezione 190a e 190b.

[0058] Il generatore di clock 198 include un oscillatore a cristallo con controllo in tensione ("VCXO", Voltage-Controlled Crystal Oscillator) agganciato in fase alla velocità di trasmissione dei bit del flusso di dati seriali in ingresso tramite un anello ad aggancio di fase ("PLL", Phase Locked Loop) a banda stretta. L'uscita dell'oscillatore VCXO viene divisa e utilizzata come riferimento di frequenza 200 per gli oscillatori locali di ciascun canale radio 160a-b, per i clock di campionamento destinati ai convertitori A/D 182 e D/A 194, nonché per un clock diretto agli altri blocchi dell'unità remota 24. Le persone con competenze normali nel settore si rendono senz'altro conto del fatto che la precisione a lungo termine della frequenza deve essere buona, per garantire che gli oscillatori locali operino alla frequenza giusta, e che anche i livelli di jitter a breve termine devono essere bassi, per evitare che il jitter causi un degrado dei processi di conversione A/D e D/A. Agganciandosi in fase alla velocità di trasmissione dei dati del collegamento ottico, tratta dall'oscillatore stabile TCVCXO dell'unità principale 18, l'unità remota 24 non richiede alcun costoso oscillatore con compensazione a forno o schema di disciplina GPS per mantenere la precisione a lungo termine della frequenza; ciò rende quindi meno costose le unità remote 24, che sono più numerose. L'uso di un anello PLL a banda stretta e di un oscillatore con controllo a cristallo può contribuire a ridurre il jitter a breve termine per i clock dei convertitori A/D e D/A. L'uso dei clock a jitter ridotto ricostruiti 202 per il reclocking dei dati di trasmissione nei collegamenti ottici a livello di ciascuna unità remota 24 riduce l’accumulo del jitter, contribuendo a migliorare i clock dei convertitori A/D e D/A delle unità remote 24 a valle e a ridurre il tasso di errore dei bit ("BER", Bit Error Rate) dei canali ottici di comunicazione 162.

[0059] Il controller 164 dell'unità remota ("RUC", Remote Unit Controller) utilizza informazioni memorizzate localmente e provenienti dalla Ethernet O&M per configurare e controllare gli altri blocchi dell'unità remota 24. È inoltre possibile fornire al formattatore 172 le interfacce RMII a valle 152d e a monte 152e, nonché configurare i dati O&M locali 206 a livello del terminale O&M locale 204. L'unità remota 24 trasferisce inoltre tali informazioni alle unità remote 24 a monte e a valle e/o all'unità principale 18. Il controller RUC 164 utilizza anche il segnale di ricezione appropriato per ricavare, ove necessario, la tempistica 144 di controllo degli interruttori TDD.

[0060] In una forma realizzativa alternativa del canale radio 160c utilizzato in un'unità remota 24, il canale radio 160c può inoltre utilizzare una predistorsione digitale per linearizzare l'amplificatore di potenza. Questa forma realizzativa del canale radio 160c in un’unità remota 24 à ̈ mostrata nello schema a blocchi della figura 4. In tale forma realizzativa, à ̈ possibile aggiungere un terzo percorso dei segnali a uno o più canali radio 160c. Il terzo percorso accoppia il segnale di ricezione dopo l'amplificazione di potenza e lo digitalizza. Il segnale proveniente dall'antenna 25 giunge a un convertitore RF verso il basso 208, che amplifica il segnale ricevuto per garantire che un convertitore A/D 210 operi a pieno carico, e stabilisce la frequenza centrale della banda contenuta nella banda passante del convertitore A/D. Il convertitore A/D 210 digitalizza l'intera banda di trasmissione dell'interfaccia radio, per garantire la digitalizzazione di tutti i canali di trasmissione. Il segnale digitalizzato viene confrontato, all'interno dell'unità di predistorsione digitale 212, con una versione ritardata del segnale di ricezione, e la differenza viene utilizzata per regolare in modo adattativo il guadagno e la fase del segnale prima della conversione D/A, al fine di correggere la non linearità dell'amplificatore di potenza.

[0061] In alcune forme realizzative, à ̈ possibile regolare la topologia di un sistema 10 per ottimizzare la capacità dei canali MIMO. L'equazione 1 fornisce ad esempio una formula per la capacità di un canale MIMO di un sistema MIMO NxM nel quale a ciascuna antenna 25 viene assegnata un'uguale potenza:

C =log2dei/ — HH

=<N>M<=>k=l

Equazione 1: Formula per la capacità di un canale MIMO

[0062] La capacità di un canale MIMO dipende pertanto da vari parametri, di cui occorre tenere conto ai fini della sua ottimizzazione. Il primo à ̈ dato dai numeri N ed M di antenne riceventi e, rispettivamente, trasmittenti coinvolte. Il secondo à ̈ costituito dalla media p del rapporto fra segnale e rumore più interferenze, altrimenti indicato con l'acronimo SNIR, sulle antenne riceventi. La matrice H di canale MIMO include infine le varie funzioni di trasferimento Hij del canale fra l'antenna ricevente "i" e l'antenna trasmittente "j". La matrice di canale MIMO à ̈ inoltre normalizzata in modo da eliminare l'effetto delle perdite di percorso sui suoi coefficienti e da includerlo nel parametro SNIR. La matrice di canale MIMO risente quindi soltanto del grado di correlazione esistente a livello delle antenne. È inoltre possibile scrivere la formula della capacità MIMO in termini degli autovalori Xk della matrice di canale MIMO, dove k varia da 1 al rango R della matrice di canale MIMO.

[0063] In alcune forme realizzative, gli autovalori rappresentano un indicatore della correlazione del canale MIMO. In quanto tali, essi forniscono una misura della capacità del canale MIMO di supportare più flussi seriali spaziali al fine di incrementare la capacità risultante. È inoltre possibile sfruttare il numero di condizione della matrice di canale MIMO ("CCN", Channel Condition Number), dato dal rapporto fra 1'autovalore più piccolo e quello più grande, come ulteriore parametro di misurazione del grado di condizionamento della matrice di canale MIMO. In altri termini, il CCN delle matrici di canale condizionate in modo corretto à ̈ prossimo a 0 dB; ciò significa che gli autovalori sono tutti uguali e che à ̈ possibile sfruttare con successo la multiplatura spaziale in virtù di una bassa correlazione (il sistema può ad esempio utilizzare modalità operative MIMO-SU) . Il CCN delle matrici condizionate in modo errato può viceversa raggiungere o superare il valore di 20 dB; ciò significa che il canale à ̈ altamente correlato e non à ̈ in grado di supportare la multiplatura spaziale (il sistema non à ̈ ad esempio in grado di utilizzare modalità operative MIMO-SU).

[0064] La figura 5 à ̈ ad esempio un grafico 300 che illustra l'aumento percentuale di capacità di un canale in funzione del rapporto SNIR, e ciò a sua volta indica che, per un dato ambiente, l'ottimizzazione della capacità di un canale MIMO dipende da quella del rapporto SNIR e del CCN. In modo specifico, il grafico 300 à ̈ stato generato utilizzando un sistema MIMO 2x2 installato in un ambiente interno, come illustrato nella figura 1. Il CCN fornisce un'indicazione sul livello di correlazione del canale MIMO, e dipende da vari fattori, fra cui le proprietà di diffusione (ad esempio intensa o scarsa) dell'ambiente specifico coinvolto, il passo della schiera delle antenne di trasmissione (Tx) MIMO (ad esempio da λ/2 in su), la polarizzazione delle antenne, la posizione di trasmissione e ricezione (Rx, ad esempio con visibilità radio diretta lungo la linea di vista ["LoS", Line of Sight] o senza visibilità radio diretta lungo la linea di vista ["NLoS", Not Line of Sight]), nonché da altri fattori. Fra gli ambienti interni generici ve ne sono tre rappresentativi, vale a dire quelli densi (ad esempio pieni di oggetti), quelli aperti (ad esempio in genere liberi da oggetti) e quelli grandi (associati ad esempio a grandi distanze fra le antenne) . La figura 6 mostra un grafico 310 che illustra la distribuzione tipica del CCN in un ambiente interno "denso" con antenne co-polarizzate, la figura 7 mostra un grafico 320 che illustra la distribuzione tipica del CCN in un ambiente interno "aperto" con antenne copolarizzate, e la figura 8 mostra un grafico 330 che illustra la distribuzione tipica del CCN in un ambiente interno "grande" con antenne co-polarizzate.

[0065] Le forme realizzative dell'invenzione sono pertanto utilizzate per mantenere bassa la correlazione dei canali, e di conseguenza il CCN, collocando in modo selettivo le antenne (come ad esempio unità remote) all'interno di un ambiente in base allo sbilanciamento della potenza ricevuta e del rapporto SNIR associato a tali antenne. In modo specifico, le antenne vengono collocate in un ambiente per fare sì che i dispositivi radio siano in grado di ricevere contributi di potenza da almeno due antenne in tutto l'ambiente. In modo più specifico, le forme realizzative dell’invenzione prescrivono lo sbilanciamento di potenza e il rapporto SNIR richiesti per disporre di una determinata capacità nell'area in questione. I dispositivi radio ricevono quindi rilevanti contributi di potenza dalle varie antenne collocate in tutto l'ambiente. Nelle forme realizzative ideali, la collocazione delle antenne fornisce ai dispositivi radio condizioni di canale LoS da ciascuna antenna dell'intero ambiente, in modo da conseguire condizioni sia di bassa correlazione spaziale, sia di elevato rapporto SNIR. Tale soluzione, tuttavia, à ̈ spesso associata a costi elevati a causa del grande numero di antenne che può risultare necessario.

[0066] La figura 9 illustra un ambiente interno 400 nel quale sono distribuite quattro antenne 25a, 25a', 25b e 25b’, e in cui sono stati misurati vari sbilanciamenti fra due segnali di un sistema DAS MIMO 2x2 (come ad esempio il sistema 10 della figura 1). Lo sbilanciamento della potenza dei segnali ricevuti viene ad esempio determinato mediante un dispositivo radio o un apparato di prova mobile (o apparecchiature equivalenti) . In modo specifico, il dispositivo o l'apparato di prova determina la potenza ricevuta di un primo segnale e la potenza ricevuta di un secondo segnale, quindi determina il valore assoluto della differenza fra la potenza ricevuta di tali due segnali per stabilire lo sbilanciamento della potenza dei segnali ricevuti. Dove applicabile, nella figura 9 vengono utilizzati numeri di riferimento analoghi a quelli della figura 1.

[0067] Le antenne 25a e 25a' sono configurate in modo da comunicare un primo segnale MIMO, mentre le antenne 25b e 25b' sono configurate in modo da comunicare un secondo segnale MIMO. In alcune forme realizzative, ciascuna antenna 25a, 25a', 25b e 25b' à ̈ collegata a una rispettiva unità remota 24 (non mostrata), mentre in forme realizzative alternative le antenne 25a e 25a' sono collegate a una prima unità remota 24a e le antenne 25b e 25b' sono collegate a una seconda unità remota 24b. Un dispositivo radio o un apparato di prova mobile (o apparecchiature equivalenti, non raffigurate) possono quindi determinare lo sbilanciamento della potenza fra il primo e il secondo segnale ricevuto, come mostrato nei punti dati dell'illustrazione. Come illustrato nella figura 9 mediante le misure di riferimento 402, le antenne intercalate 25a, 25a', 25b e 25b' forniscono una buona copertura e una considerevole sovrapposizione fra le aree di copertura. Per un punto misurato 402, la relazione fra gli sbilanciamenti della potenza ricevuta tramite i segnali provenienti dalle antenne 25a o 25a' e dalle antenne 25b o 25b' corrisponde a un particolare CCN.

[0068] La figura 10 mostra ad esempio un grafico 410 che illustra l'effetto di uno sbilanciamento della potenza ricevuta di due segnali sul CCN quando tale sbilanciamento à ̈ inferiore a circa 5 dB, mentre la figura 11 mostra un grafico 420 che illustra l'effetto di uno sbilanciamento della potenza ricevuta di due segnali sul CCN quando tale sbilanciamento à ̈ compreso fra circa 5 dB e circa 10 dB. Analogamente, la figura 12 mostra un grafico 430 che illustra l'effetto di uno sbilanciamento della potenza ricevuta di due segnali sul CCN quando tale sbilanciamento à ̈ compreso fra circa 10 dB e circa 15 dB, mentre la figura 13 mostra un grafico 440 che illustra l'effetto di uno sbilanciamento della potenza ricevuta di due segnali sul CCN quando tale sbilanciamento à ̈ superiore a circa 15 dB. Per uno sbilanciamento modesto della potenza (ad esempio inferiore a 5 dB) il CCN assume pertanto un valore basso, mentre uno sbilanciamento più elevato della potenza (ad esempio superiore a 15 dB) à ̈ associato a un CCN pari o superiore a 20 dB. Adottando un approccio alla distribuzione delle antenne MIMO secondo l'invenzione, il CCN à ̈ pilotato dal parametro di sbilanciamento della potenza piuttosto che dalla correlazione dei canali.

[0069] Per determinare dove collocare selettivamente le antenne secondo un aspetto dell'invenzione, le forme realizzative dell'invenzione determinano lo sbilanciamento della potenza ricevuta in un punto e proveniente da due antenne intercalate, nonché il rapporto SNIR in tale punto. Un utente determina il CCN a partire da tale sbilanciamento della potenza, quindi correla il CCN e il rapporto SNIR a un insieme di informazioni archiviate (ad esempio un database, un grafico o un altro insieme) per stabilire la capacità MIMO di un sistema MIMO con le antenne collocate nei punti selezionati. La figura 14, ad esempio, à ̈ un insieme di dati archiviati sotto forma di un grafico 450 che illustra l'effetto del CCN e del rapporto SNIR sulla capacità di un sistema MIMO con antenne intercalate secondo l'invenzione. Determinando il CCN e il rapporto SNIR in un punto, un utente individua la capacità di un sistema MIMO in un punto specifico dell'ambiente, e stabilisce quindi se collocare un'antenna in tale punto o altrove nell'area.

[0070] La figura 15 à ̈ un diagramma di flusso 500 che illustra una sequenza di operazioni per la determinazione selettiva del punto in cui collocare una pluralità di unità remote, o una pluralità di antenne di unità remote, al fine di ottimizzare la capacità di un sistema DAS MIMO in un ambiente secondo alcune forme realizzative dell'invenzione. Un utente colloca inizialmente una prima antenna in una prima posizione che può essere desiderabile dal punto di vista della copertura del segnale (blocco 502). L'utente dispone quindi una seconda antenna in una seconda posizione (blocco 504). Viene quindi determinato in un punto prestabilito lo sbilanciamento fra la potenza ricevuta dei segnali provenienti dalla prima antenna e la potenza ricevuta dei segnali provenienti dalla seconda antenna (ad esempio uno "sbilanciamento della potenza", blocco 506) .

[0071] Dopo lo sbilanciamento della potenza vengono quindi determinati nel punto prestabilito il CCN e il rapporto SNIR per i segnali (blocco 508) e la capacità del sistema DAS MIMO con la prima antenna nella prima posizione e la seconda antenna nella seconda posizione (blocco 510). In modo specifico, come descritto in precedenza, per la determinazione della capacità del sistema DAS MIMO à ̈ possibile utilizzare un insieme di dati archiviati sulla relazione fra il CCN e il rapporto SNIR. Quando tale capacità non à ̈ accettabile (ad esempio in quanto non à ̈ sufficiente per un'installazione desiderata, ramo "No" del blocco decisionale 512), l'utente regola il punto di installazione della seconda antenna (blocco 514) e la sequenza di operazioni ritorna al blocco 506. Quando la capacità à ̈ accettabile, tuttavia (ad esempio in quanto à ̈ sufficiente per un'installazione desiderata, ramo "Sì" del blocco decisionale 512), la sequenza di operazioni termina.

[0072] In forme realizzative alternative à ̈ possibile utilizzare un determinato sbilanciamento della potenza per mettere a punto un sistema DAS MIMO affinché operi in modo più efficiente in una modalità operativa MIMO-SU o MIMO-MU. La figura 16 mostra un diagramma di flusso 520 che illustra una sequenza di operazioni che permette a un utente di mettere a punto selettivamente il funzionamento di un sistema DAS MIMO in una modalità operativa MIMO-SU o MIMO-MU sulla base di uno sbilanciamento della potenza secondo alcune forme realizzative dell'invenzione. L'utente colloca inizialmente una prima antenna in una prima posizione (blocco 522) e una seconda antenna in una seconda posizione (blocco 524). Viene quindi determinato in un punto prestabilito lo sbilanciamento fra la potenza dei segnali provenienti dalla prima e dalla seconda antenna (blocco 526).

[0073] È possibile utilizzare lo sbilanciamento fra la potenza dei segnali provenienti dalla prima e dalla seconda antenna per mettere a punto un sistema DAS MIMO affinché utilizzi in modo più efficiente le modalità operative MIMO-SU e MIMO-MU. Viene pertanto determinato se lo sbilanciamento della potenza à ̈ inferiore a una soglia prestabilita,pari ad esempio a circa 15 dB (blocco 528). Quando lo sbilanciamento della potenza à ̈ inferiore alla soglia prestabilita (ramo "Sì" del blocco decisionale 528) si stabilisce se il sistema DAS MIMO à ̈ configurato in modo da utilizzare modalità operative MIMO-SU (blocco 530). Quando il sistema DAS MIMO non viene utilizzato con modalità operative MIMO-SU (ramo "No" del blocco decisionale 530) , il punto di installazione dalla seconda antenna viene regolato in modo da aumentare lo sbilanciamento della potenza (blocco 532), e la sequenza di operazioni ritorna al blocco 526.

[0074] Quando il sistema DAS MIMO à ̈ configurato per utilizzare modalità operative MIMO-SU (ramo "Sì" del blocco decisionale 530), viene determinato se la sua capacità à ̈ accettabile (blocco 534). Quando la capacità del sistema DAS MIMO non à ̈ accettabile (ramo "No" del blocco decisionale 534), il punto di installazione della seconda antenna viene regolato in modo da aumentare tale capacità (blocco 536). Quando la capacità à ̈ accettabile, tuttavia (ramo "Sì" del blocco decisionale 534), la sequenza di operazioni termina.

[0075] Ritornando al blocco 528, quando lo sbilanciamento non à ̈ inferiore al limite prestabilito (ramo "No" del blocco decisionale 528), si stabilisce se il sistema DAS MIMO à ̈ configurato per utilizzare modalità operative MIMO-MU (blocco 538). Quando il sistema DAS MIMO non à ̈ configurato per utilizzare modalità operative MIMO-MU (ramo "No" del blocco decisionale 538), il punto di installazione della seconda antenna viene regolato in modo da ridurre lo sbilanciamento della potenza (blocco 540). Quando il sistema DAS MIMO à ̈ configurato per utilizzare modalità operative MIMO-MU, tuttavia (ramo "Sì" del blocco decisionale 538), viene nuovamente stabilito se la sua capacità à ̈ accettabile (blocco 534). Quando la capacità non à ̈ accettabile (ramo "No" del blocco decisionale 534), il punto di installazione della seconda antenna viene regolato in modo da aumentare la capacità del sistema DAS MIMO (blocco 536). Quando la capacità à ̈ accettabile, tuttavia (ramo "Sì" del blocco decisionale 534), la sequenza di operazioni termina.

[0076] Come illustrato in precedenza, il CCN corrisponde allo sbilanciamento della potenza di due segnali. In modo specifico, in un sistema MIMO 2x2 l'adozione di antenne intercalate che utilizzano un segnale DAS offre un vantaggio in termini di capacità C rispetto alle installazioni MIMO classiche, basate su una copertura con una pluralità di antenne nonché su schiere di antenne co-posizionate. La posizione di ciascuna unità remota o antenna à ̈ pertanto il fattore guida per la realizzazione della copertura radio all'interno di un ambiente, al fine di sfruttare la massima capacità C secondo l'invenzione.

[0077] In alcune forme realizzative, gli utenti possono utilizzare un simulatore, un algoritmo o un'altra simulazione equivalente di tracciatura dei raggi per ottimizzare la posizione di ciascuna antenna al fine di fornire la capacità C massima in un ambiente o di ottimizzare un sistema per le modalità operative MIMO-MU o MIMO-SU. Le forme realizzative dell'invenzione, e in particolare le forme realizzative dell'invenzione che utilizzano la sequenza di operazioni illustrata nelle figure 15 e 16, possono pertanto essere eseguite mediante un sistema di calcolo, o integrate in altro modo in un codice di programma eseguito dal sistema di calcolo. Un tale sistema di calcolo comprende tipicamente uno o più processori accoppiati a una memoria. Il sistema di calcolo include inoltre tipicamente almeno un'interfaccia di rete accoppiata ad almeno una rete, nonché almeno un'interfaccia per dispositivi di ingresso/uscita accoppiata ad almeno un dispositivo periferico, come un'interfaccia utente (compresi ad esempio una tastiera, un mouse, un microfono e/o un'altra interfaccia utente) e/o ad almeno un dispositivo di uscita (inclusi ad esempio un display, degli altoparlanti, una stampante e/o un altro dispositivo di uscita). Tali sistemi di computer sono spesso sotto il controllo di un sistema operativo ed eseguono, o si affidano in altro modo a, varie applicazioni software, sequenze di operazioni, componenti, programmi, file, oggetti, moduli e affini su computer, secondo alcune forme realizzative dell'invenzione.

[0078] In alternativa, gli utenti hanno la possibilità di sfruttare lo sbilanciamento della potenza RF, in modo specifico di un sistema SISO preinstallato. È ad esempio possibile collocare in un ambiente una prima unità remota o antenna secondo regole ben note di progettazione della copertura radio (ad esempio in un sistema SISO già installato).

[0079] Per sfruttare la capacità e le funzioni di un sistema MIMO, à ̈ possibile collocare una seconda unità remota in un'altra posizione per ottenere, dai due diversi percorsi e per l'intera area interna all'edificio o altro ambiente in esame, uno sbilanciamento della potenza RF inferiore a un dato limite, ad esempio circa 15 dB. Più specificamente, à ̈ possibile determinare il punto di posizionamento corretto della seconda unità remota in almeno tre modi diversi: (1) sfruttando le regole di progettazione della copertura radio SISO con l'obiettivo di aumentare al massimo l'area dell'ambiente in cui lo sbilanciamento della potenza RF à ̈ inferiore a un limite prestabilito (ad esempio utilizzando uno strumento SW per la copertura radio SISO); (2) eseguendo vari tentativi, nei quali vengono provate varie collocazioni per la seconda antenna sfruttando un dispositivo radio o un altro apparato di prova mobile (o apparecchiature equivalenti) per aumentare al massimo l'area di copertura in cui sbilanciamento della potenza RF à ̈ inferiore al limite prestabilito, ivi compresa l'individuazione della posizione della seconda antenna che sfrutta l'effetto di diffusione o oscuramento dell'ambiente; oppure (3) se non à ̈ possibile tentare più collocazioni per la seconda antenna, à ̈ possibile utilizzare per essa una posizione approssimativa, ricavando dal medesimo dispositivo radio o altro apparato di prova mobile (o apparecchiature equivalenti) informazioni sullo sbilanciamento della potenza RF e sul rapporto SNIR proveniente dalla prima unità remota, al fine di delimitare/analizzare l'area di copertura in cui à ̈ possibile garantire una particolare capacità C per il sistema MIMO.

[0080] Un utente può quindi determinare una disposizione desiderata di antenne e/o unità remote nell'ambiente target in base alla copertura esistente in tale ambiente, alla copertura che le antenne e/o unità remote sono in grado di fornire e a considerazioni di costo. In alcune forme realizzative, tale determinazione può essere effettuata analizzando coperture, capacità e costi di acquisto, installazione e manutenzione noti e/o potenziali delle apparecchiature {unità remote, relativi cablaggi e così via). L'utente seleziona quindi una disposizione che fornisce la copertura e la capacità desiderate entro un budget prestabilito.

[0081] A titolo di esempio, la figura 17 à ̈ un'illustrazione schematica di un sistema DAS MIMO 600 che comprende le antenne remote 25a-b, co-posizionate in un ambiente 602. Dove applicabile, nelle figure 17 - 19 vengono utilizzati numeri di riferimento analoghi a quelli della figura 1. In modo specifico, il sistema DAS MIMO 600 include una BTS MIMO 2x2 12 che fornisce i rispettivi segnali MIMO alle rispettive unità principali 18a-b. Le antenne 25a-b possono essere collegate alle rispettive unità remote 24a-b (non mostrate) o direttamente alle unità principali 18a-b. Come illustrato, il sistema DAS MIMO 600 fornisce un'area di copertura 604 particolare con le antenne 25a-b. L'area di copertura 604 nell'ambiente 602 può ad esempio fornire segnali a uno solo di tre dispositivi radio 606a-c; i dispositivi radio 606a e 606c non sono in grado di ricevere segnali dalle antenne 25a-b (in quanto si trovano ambedue al di fuori dell'area di copertura 604) e il dispositivo radio 606b riceve segnali da entrambe le antenne 25a-b. Il dispositivo radio 606b à ̈ quindi in grado di utilizzare modalità operative MIMO-SU, e registra pertanto un aumento della velocità di trasmissione dei dati, nonché una diversità di trasmissione contro 1'affievolimento rapido. Questa configurazione particolare fornisce tuttavia la copertura più circoscritta per l'ambiente 602, non assicura alcuna copertura per i dispositivi radio 606a e 606c, dà luogo a una correlazione elevata e presenta anche una capacità di settore limitata per la trasmissione (DL) o la ricezione (UL) MIMO-MU.

[0082] La figura 18, d'altro canto, à ̈ un'illustrazione schematica di un sistema DAS MIMO 610 nel quale le antenne remote 25a-b sono distribuite nell'ambiente 602 ma presentano sovrapposizioni fra le aree di copertura 612a-b. In modo specifico, la figura 18 mostra che i dispositivi radio 606a e 606b si trovano nell'area di copertura 612a della prima antenna 25a, mentre i dispositivi radio 606b e 606c si trovano nell'area di copertura 612b della seconda antenna 25b. Il dispositivo radio 606b beneficia quindi di una bassa correlazione e una diversità di trasmissione contro l'affievolimento lento, e può pertanto utilizzare modalità operative MIMO-SU. È tuttavia disponibile anche una copertura SISO per i dispositivi radio 606a e 606c, che possono condividere le risorse e utilizzare modalità operative MIMO-MU. La figura 18 mostra quindi che distribuendo le antenne 25a-b si raggiunge una capacità di settore elevata per la modalità MIMO-MU. Questa configurazione dà tuttavia luogo a un incremento limitato della velocità di trasmissione dei dati per il dispositivo radio 606b, e non fornisce diversità di trasmissione contro 1'affievolimento rapido.

[0083] La figura 19 à ̈ un'illustrazione schematica di un sistema DAS MIMO 620 nel quale le antenne remote 25ab sono distribuite nell'ambiente 602 ma non presentano sovrapposizioni delle aree di copertura 622a-b. La figura 19 mostra che il dispositivo radio 606a si trova nell'area di copertura 622a, che il dispositivo radio 606b si trova nell'area di copertura 622a o 622b (ma non in entrambe allo stesso tempo), e che il dispositivo radio 606c si trova nell'area di copertura 622b. Le aree di copertura 622a e 622b, tuttavia, non si sovrappongono. Viene pertanto fornita la massima copertura SISO dell'ambiente 602. In modo specifico, à ̈ disponibile una copertura SISO per ciascun dispositivo radio 606a-c, mentre i dispositivi radio 606a e 606c possono condividere le risorse e utilizzare modalità operative MIMO-MU. Il sistema DAS MIMO 620 ha inoltre una capacità di settore più elevata per le modalità operative MIMO-MU rispetto al sistema DAS MIMO 600 della figura 17 o a quello DAS MIMO 610 della figura 18. Il dispositivo radio 606b non registra tuttavia un incremento della velocità di trasmissione dei dati e non à ̈ in grado di utilizzare modalità operative MIMO-SU, in quanto riceve segnali soltanto da un’antenna 252a o 252b. Non vi à ̈ inoltre diversità di trasmissione per alcuno dei dispositivi radio 606a-c.

[0084] Benché la presente invenzione sia stata illustrata mediante la descrizione delle sue forme realizzative, e benché le forme realizzative siano state descritte in notevole dettaglio, il richiedente non intende restringere o limitare in alcun modo a tale dettaglio l'ambito delle rivendicazioni indicate di seguito. Agli esperti del settore risulteranno immediatamente chiari ulteriori vantaggi e modifiche. Un sistema di antenne distribuito secondo alcune forme realizzative dell'invenzione può ad esempio avere un numero maggiore o minore di BTS MIMO 12, di unità principali 18, di unità remote 24 e/o di controller di sistema 27 rispetto a quelli illustrati. In particolare, ciascuna BTS MIMO 12 può includere un numero maggiore o minore di antenne 14 e/o 16.

[0085] Ciascuna unità principale 18 può inoltre essere collegata a un numero maggiore o minore di unità remote 24 rispetto a quanto illustrato. Come discusso in precedenza, à ̈ pertanto possibile collegare una pluralità di unità remote 24 a ciascuna unità principale 18 tramite due collegamenti e/o un singolo collegamento. In alternativa, ciascuna unità remota 24 può essere collegata a un'unità principale 18 tramite un collegamento dedicato. In alcune forme realizzative, una pluralità di unità remote 24 può essere collegata in serie a partire da un'unità principale 18. Le unità remote 24 possono pertanto essere disposte in modo da ottimizzare la copertura all'interno di un'area di copertura secondo alcune forme realizzative dell'invenzione. Alle persone con competenze normali nel settore risulterà inoltre evidente che un'unità principale 18 può essere integrata con un'unità remota 24, e pertanto, come ben noto nel settore, operare come punto di distribuzione attivo <o passivo). Ciascuna unità principale 18 di tale genere può pertanto essere collegata direttamente ad almeno un'antenna 25. Per le persone con competenze nom ali nel settore sarà inoltre chiaro che nei collegamenti 22a-b fra le unità principali 18 e le unità remote 24 à ̈ possibile inserire un partitore di potenza passivo (o attivo) per installare ulteriori unità remote. Ciascuna porta di ingresso/uscita di tale unità principale 18 può quindi essere accoppiata con una pluralità di unità remote 24 secondo alcune forme realizzative dell'invenzione.

[0086] In alcune forme realizzative, il controller 114 dell'unità principale può inoltre misurare l'intensità di un segnale pilota CDMA o con multiplazione a divisione di frequenza ortogonale ("OFDM", Orthogonal Frequency-Division Multiplexing) per impostare correttamente il livello dei segnali di ricezione, in quanto l'indicatore RSSI può variare in funzione dei diversi carichi della capacità. I segnali pilota rimangono in generale costanti, con un rapporto configurato fra livello pilota e un massimo composito per il pieno carico, consentendo di mantenere lo spazio libero necessario per i segnali. Il controller 114 dell'unità principale può inoltre effettuare la misurazione e la supervisione della qualità del segnale dei canali di ricezione forniti. In caso di degrado del segnale à ̈ possibile impostare un allarme, consentendo all'operatore di concentrarsi su una stazione radio base (ad esempio la BTS MIMO 12), senza dover effettuare una ricerca guasti nell'intero sistema 10.

[0087] In alcune forme realizzative, il controller 114 dell'unità principale determina il numero di canali per una stazione radio base standard a banda stretta come un sistema globale per comunicazioni mobili ("GSM", Global System for Mobile Communications) . Unitamente alla misurazione del canale logico di controllo della diffusione ("BCCH", Broadcast Control Channel), la cui potenza à ̈ costante, ciò permette di determinare lo spazio libero necessario per una sottobanda multicanale, evitando condizioni di sovrautilizzo o sottoutilizzo. In altre forme realizzative, il controller 114 dell'unità principale effettua il monitoraggio del fattore di cresta di uno spettro trasmesso in presenza di più canali. Il fattore di cresta può fornire un contributo per il livellamento della potenza di trasmissione o del power back-off di particolari stadi di guadagno del sistema. Lo spazio libero configurato à ̈ in generale superiore al fattore di cresta misurato, per evitare il degrado del segnale a causa di fenomeni di taglio o distorsione. Nel ricampionatore di alcune delle forme realizzative à ̈ inoltre possibile impiegare un meccanismo di riduzione del fattore di cresta per ridurre il medesimo e utilizzare in modo più efficiente l’amplificatore di potenza RF dell'unità remota 24, o per contribuire a ridurre il numero di bit per campione da trasmettere sul collegamento.

[0088] Alcune forme realizzative dell'invenzione offrono vantaggi in relazione al percorso di trasmissione di un sistema di comunicazione MIMO. Gli standard radio WiMAX e LTE prevedono entrambi caratteristiche MIMO di trasmissione. In particolare, nello standard WiMAX mobile viene realizzata la tecnica di "trasmissione MIMO collaborativa", mentre in quello LTE la stessa tecnica viene indicata mediante il termine "trasmissione MIMO-MU". La particolarità di questo schema MIMO consiste nell'aumento della capacità totale di trasmissione del settore mediante il riutilizzo delle risorse di tempo/frequenza assegnate a differenti dispositivi radio 32, invece di incrementare la velocità di trasmissione per singolo utente, come nel caso della ricezione MIMO-SU (multiplazione spaziale).

[0089] A prescindere dal fatto che vengano attuate nell'ambito di un sistema operativo o di un'applicazione, un componente, uno scheduler, un programma, un oggetto, un modulo o una sequenza di istruzioni specifici eseguiti da uno o più sistemi di calcolo, nel presente documento le routine utilizzate per l'attuazione delle forme realizzative dell'invenzione sono state indicate con i termini "sequenza di operazioni", "prodotto di programma" o, più semplicemente, "codice di programma". Il codice di programma comprende tipicamente una o più istruzioni residenti in vari momenti in diversi dispositivi di memoria o archiviazione; quando vengono lette ed eseguite da uno o più processori, tali istruzioni fanno sì che un sistema associato a tale processore attui i passi necessari per eseguire le fasi, gli elementi e/o i blocchi che realizzano i vari aspetti dell'invenzione.

[0090] Benché l'invenzione sia stata descritta nel contesto di dispositivi pienamente funzionanti, agli esperti del settore risulterà chiaro che le varie forme realizzative dell'invenzione sono in grado di venire distribuite come prodotti di programma in una varietà di forme, e che l'invenzione si applica ugualmente a prescindere dal particolare tipo di supporto per segnali leggibili da computer utilizzato per eseguire effettivamente la distribuzione. Fra i supporti per segnali leggibili da computer figurano, in via non limitativa, i supporti registrabili fisici e tangibili come, fra gli altri, i dispositivi di memoria volatile e non volatile, i floppy disk e altri dischi rimovibili, le unità disco rigido, i dischi ottici (ad esempio CD-ROM, DVD e così via), e i supporti del tipo per trasmissioni come i collegamenti per comunicazioni digitali e analogiche.

[0091] È inoltre possibile che vari codici di programma descritti siano stati identificati basandosi sull’applicazione o il componente SW nei quali essi sono implementati in una specifica forma realizzativa dell'invenzione. Deve comunque essere chiaro che qualunque nomenclatura di programma specifica viene adottata meramente per praticità, e pertanto l'invenzione non deve essere limitata all'uso soltanto in un'applicazione specifica identificata e/o implicata da tale nomenclatura. Dato inoltre il numero tipicamente infinito di modi in cui à ̈ possibile organizzare i programmi per computer in routine, procedure, metodi.

moduli, oggetti e simili, nonché i vari modi in cui à ̈ possibile ripartire le funzioni dei programmi fra vari strati del software (ad esempio sistemi operativi, librerie, API, applicazioni, applet e così via), à ̈ evidente che l'invenzione non à ̈ limitata all'organizzazione e all'assegnazione specifiche delle funzioni di programma descritte nel presente documento.

[0092] Nei suoi aspetti più ampi l'invenzione non à ̈ quindi limitata ai dettagli specifici rappresentativi degli apparati, dei metodi e degli esempi illustrativi mostrati e descritti. È pertanto possibile discostarsi da tali dettagli senza allontanarsi dallo spirito o dall'ambito del principio inventivo generale dei richiedenti. È ad esempio possibile configurare il sistema 10 della figura 1 con un'unità di estensione (non mostrata) disposta fra un'unità principale 18 e le corrispondenti unità remote 24. L'unità di estensione può fornire ulteriori collegamenti per l'accoppiamento di un'unità principale 18 a ulteriori unità remote 24 e/o può estendere la distanza di accoppiamento fra un'unità principale 18 e le unità remote 24.

[0093] Risulterà inoltre chiaro che gli ambienti 26, 400 e 602 sono inclusi meramente per mostrare il funzionamento delle forme realizzative dell'invenzione ad essi associate, e che à ̈ possibile utilizzare le forme realizzative dell'invenzione in ambienti interni o esterni senza discostarsi dall'ambito del principio inventivo generale dei richiedenti. In alcune forme realizzative, l'ambiente interno 26 della figura 1 e l'ambiente interno 400 della figura 9 sono inoltre configurati in modi alternativi a quelli illustrati.

persone con competenze normali nel settore. L'invenzione risiede pertanto nelle rivendicazioni indicate di seguito.

Claims (20)

1. RIVENDICAZIONI 1. Un metodo di realizzazione di un sistema di antenne distribuito comprendente: l’emissione di almeno un primo segnale e un secondo segnale da una stazione radio base a più ingressi e più uscite ("MIMO", Multiple-Input and Multiple-Output); l'accoppiamento di una prima e una seconda unità principale alla stazione radio base MIMO, dove la prima e la seconda unità principale sono configurate per ricevere il primo e, rispettivamente, il secondo segnale; l'accoppiamento di una prima unità remota alla prima unità principale, dove la prima unità remota comunica il primo segnale su una prima interfaccia radio situata in una prima posizione all'interno di un ambiente; l'accoppiamento di una seconda unità remota alla seconda unità principale, dove la seconda unità remota comunica il secondo segnale su una seconda interfaccia radio situata in una seconda posizione all'interno dell'ambiente; e l'analisi di almeno uno sbilanciamento della potenza ricevuta del primo e del secondo segnale, determinato in una terza posizione all'interno dell'ambiente al fine di stabilire se à ̈ stata raggiunta una capacità prestabilita per le comunicazioni MIMO con il sistema.
2. 2 . Il metodo secondo la rivendicazione 1, comprendente inoltre : la determinazione, nella terza posizione, di un rapporto fra segnale e rumore più interferenza associato ad almeno uno fra il primo e il secondo segnale.
3. 3. Il metodo secondo la rivendicazione 2, comprendente inoltre: la determinazione, a partire dallo sbilanciamento, di un numero di condizione della matrice del canale MIMO associato al sistema.
4. 4. Il metodo secondo la rivendicazione 3, comprendente inoltre: la determinazione, a partire dal rapporto fra segnale e rumore più interferenza e dal numero di condizione della matrice del canale MIMO, di una capacità del sistema.
5. 5. Il metodo secondo la rivendicazione 4, comprendente inoltre: la determinazione del fatto che la capacità del sistema di antenne distribuito non rispetta una soglia di capacità prestabilita; e la regolazione del punto di installazione della seconda interfaccia radio.
6. 6. Il metodo secondo la rivendicazione 1, comprendente inoltre: la determinazione del fatto che lo sbilanciamento à ̈ inferiore a una soglia prestabilita.
7. 7. Il metodo secondo la rivendicazione 6, comprendente inoltre: in risposta alla determinazione del fatto che lo sbilanciamento à ̈ inferiore alla soglia prestabilita, la determinazione dell'aumento dello sbilanciamento al fine di aumentare l'efficienza di una modalità operativa MIMO-MO del sistema.
8. 8. Il metodo secondo la rivendicazione 6, comprendente inoltre: in risposta alla determinazione del fatto che lo sbilanciamento à ̈ inferiore alla soglia prestabilita, la determinazione del fatto che la capacità del sistema non soddisfa una soglia prestabilita di capacità; e la regolazione del punto di installazione della seconda interfaccia radio.
9. 9. Il metodo secondo la rivendicazione 6, comprendente inoltre: in risposta alla determinazione del fatto che lo sbilanciamento à ̈ superiore alla soglia prestabilita, la determinazione della riduzione dello sbilanciamento per aumentare l'efficienza di una modalità operativa MIMO-SU del sistema.
10. 10. Il metodo secondo la rivendicazione 6, nel quale la soglia prestabilita à ̈ pari a circa 15 dB.
11. 11. Il metodo secondo la rivendicazione 1, nel quale l'installazione della prima e della seconda interfaccia radio nella prima e, rispettivamente, seconda posizione include l'operazione di intercalare la prima e la seconda interfaccia radio all'interno dell’ambiente.
12. 12. Un metodo per la determinazione della collocazione di una pluralità di antenne di un sistema di antenne distribuito mediante un sistema di calcolo del tipo con uno o più processori e una memoria, comprendente: la simulazione di una prima unità remota che comunica un primo segnale su una prima interfaccia radio situata in una prima posizione all'interno di un ambiente; la simulazione di una seconda unità remota che comunica un secondo segnale su una seconda interfaccia radio situata in una seconda posizione all'interno di un ambiente; e l'analisi di almeno uno sbilanciamento simulato fra la potenza ricevuta del primo e del secondo segnale, determinato in una terza posizione all'interno dell'ambiente al fine di stabilire se à ̈ stata raggiunta una capacità prestabilita per le comunicazioni MIMO con il sistema.
13. 13. Il metodo secondo la rivendicazione 12, comprendente inoltre: la determinazione, nella terza posizione, di un rapporto fra segnale e rumore più interferenza associato ad almeno uno fra il primo o il secondo segnale.
14. 14. Il metodo secondo la rivendicazione 13, comprendente inoltre: la determinazione, a partire dallo sbilanciamento simulato, di un numero di condizione del canale associato al sistema.
15. 15. Il metodo secondo la rivendicazione 14, comprendente inoltre: la determinazione, a partire dal rapporto fra segnale e rumore più interferenze e dal numero di condizione del canale, di una capacità del sistema.
16. 16. Il metodo secondo la rivendicazione 15, comprendente inoltre: la determinazione del fatto che la capacità del sistema non rispetta una soglia di capacità prestabilita; e la regolazione della posizione di installazione della seconda interfaccia radio.
17. 17. Il metodo secondo la rivendicazione 16, comprendente inoltre: la determinazione del fatto che lo sbilanciamento simulato à ̈ inferiore a una soglia prestabilita.
18. 18. Il metodo secondo la rivendicazione 17, comprendente inoltre: in risposta alla determinazione del fatto che lo sbilanciamento simulato à ̈ inferiore alla soglia prestabilita, la determinazione dell'aumento dello sbilanciamento simulato al fine di aumentare l'efficienza di una modalità operativa MIMO-MU del sistema .
19. 19. Il metodo secondo la rivendicazione 17, comprendente inoltre : in risposta alla determinazione del fatto che lo sbilanciamento simulato à ̈ superiore alla soglia prestabilita, la determinazione della riduzione dello sbilanciamento simulato per aumentare l'efficienza di una modalità operativa MIMO-SU del sistema.
20. 20. Il metodo secondo la rivendicazione 17, nel quale la soglia prestabilita à ̈ pari a circa 15 dB.