ES2637281T3 - Cobertura MIMO sobre cables bidireccionales con fugas - Google Patents

Cobertura MIMO sobre cables bidireccionales con fugas Download PDF

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ES2637281T3 ES11810597.2T ES11810597T ES2637281T3 ES 2637281 T3 ES2637281 T3 ES 2637281T3 ES 11810597 T ES11810597 T ES 11810597T ES 2637281 T3 ES2637281 T3 ES 2637281T3
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Mikael Coldrey
Henrik Asplund
Martin Johansson
Andreas Nilsson
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Abstract

Un sistema de comunicaciones inalámbricas (400, 500, 600) para comunicarse con un equipo de usuario (410) situado dentro de una estructura física (412), que comprende: - un nodo (403, 501, 601) que tiene al menos dos puertos de antena y que está adaptado para comunicación inalámbrica con dicho equipo de usuario (410), y - al menos un cable con fugas (408, 409) que tiene dos extremos (404, 405, 406, 407), cada extremo (404, 405, 406, 407) de dicho al menos un cable con fugas (408, 409) está conectado a uno de dichos puertos de antena de dicho nodo (403, 501, 601), en el que dicho al menos un cable con fugas (408, 409) se proporciona al menos parcialmente dentro de dicha estructura física (412) y estando adaptado para comunicación inalámbrica a través de un canal de radio (411) con dicho equipo de usuario (410) caracterizado por que el sistema de comunicación inalámbrica (400, 500, 600) comprende además: - un primer divisor de señales (401, 402) que tiene al menos dos puertos de antena de divisor de señales y al menos un puerto de nodo de divisor de señales conectado a uno de dichos al menos dos puertos de antena de dicho nodo; - un segundo divisor de señales (401, 402) que tiene al menos dos puertos de antena de divisor de señales y al menos un puerto de nodo de divisor de señales conectado a uno de dichos al menos dos puertos de antena de dicho nodo (403); en el que cada extremo (404, 405, 406, 407) de dicho al menos un cable con fugas (408, 409) está conectado, a través de uno de dichos puertos de antena de divisor de señales de uno de dicho primer divisor de señales (401) y dicho segundo divisor de señales (402), a uno de dichos puertos de antena de dicho nodo (403).

Description

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DESCRIPCION
Cobertura MIMO sobre cables bidireccionales con fugas Campo tecnico
La presente invencion se refiere al campo de los sistemas de comunicacion inalambrica interior y, en particular, a los sistemas de comunicacion de multiples entradas multiples salidas (MIMO) de interior que utilizan cables con fugas para comunicarse con equipos de usuario situados dentro de una estructura ffsica tal como un edificio.
Antecedentes
Una gran parte de la carga de trafico actual en la comunicacion inalambrica proviene de usuarios dentro de estructuras ffsicas como edificios de oficinas, centros comerciales, cafes y restaurantes, etc. Proporcionar a los usuarios de interiores una buena cobertura, una alta tasa de bits y una comunicacion eficiente desde el punto de vista espectral desde estaciones base fuera de la estructura ffsica es muy desafiante debido, por ejemplo, a la perdida de penetracion que se produce cuando las senales de comunicacion se propagan a traves de las paredes del edificio.
Una forma bien conocida de mejorar la cobertura interior es desplegar un sistema de comunicacion inalambrica destinado a uso en interiores que comprende una estacion base de radio (RBS) interior conectada a un sistema de antenas distribuidas (DAS), en el que las antenas estan situadas en el interior y distribuidas cerca de los usuarios. Un ejemplo de un DAS es el llamado cable con fugas que esencialmente es cables coaxiales con ranuras o huecos a lo largo de toda su longitud que permiten que el cable "filtre" las ondas electromagneticas en su entorno. Un cable con fugas puede usarse tanto para transmitir como para recibir ondas electromagneticas, es decir, permite una comunicacion bidireccional. Los cables con fugas se han utilizado tradicionalmente en, por ejemplo, minas, pozos de ascensor, a lo largo de tuneles ferroviarios, etc., pero se han vuelto cada vez mas populares para desplegar en edificios de oficinas, centros comerciales y otros grandes complejos de interior.
Las comunicaciones de Multiples Entradas Multiples Salidas (MIMO) son ffpicamente aplicables en interiores donde se buscan altas tasas de bits. Sin embargo, los cables con fugas son relativamente caros y complicados de instalar debido a su peso y rigidez, y en aplicaciones de flujo multiple, tales como en comunicaciones MlMO, es necesario instalar varios cables mas o menos en paralelo lo que complica la instalacion y los hace aun mas caros de usar. Dado que un cable con fugas filtra energfa a lo largo de toda su longitud, y dado que las instalaciones requieren a menudo cables bastante largos, la relacion senal a ruido (SNR) experimentada por un dispositivo de usuario situado cerca del extremo del cable con fugas es mucho menor que si estuviera situado al principio del cable. Esto conduce a una distribucion de capacidad muy sesgada a lo largo del cable con fugas que no es deseada. Una manera de combatir esta "asimetna de capacidad" es introducir multiples amplificadores de radiofrecuencia, o repetidores, a lo largo del cable con fugas que pueden amplificar la senal que se propaga a traves del cable. Sin embargo, estos amplificadores no solo son costosos, sino que tambien necesitan fuentes de alimentacion en cada punto de instalacion, lo que tanto complica como incrementa incluso mas el coste de la instalacion. Por lo tanto, encontrar una forma de ofrecer una buena cobertura interior con una alta tasa de bits y una comunicacion espectralmente eficiente utilizando cables con fugas, que tambien sea rentable y no demasiado compleja de instalar, es por lo tanto muy buscado.
La solicitud de patente europea EP 0 442 259 A1 describe un sistema de comunicacion inalambrica para comunicarse con el equipo de usuario situado dentro del area del tunel usando cables radiales.
Compendio de la invencion
Con la descripcion anterior en mente, entonces, un aspecto de la presente invencion es proporcionar un sistema de comunicaciones inalambricas que comprende un nodo (tal como una estacion base de radio) y al menos un cable con fugas que intenta mitigar, aliviar o eliminar una o mas de las deficiencias anteriormente identificadas en la tecnica y desventajas individualmente o en cualquier combinacion.
Un primer aspecto de la presente invencion se refiere a un sistema de comunicaciones inalambricas para comunicarse con equipos de usuario situados dentro de una estructura ffsica, que comprende un nodo que tiene al menos dos puertos de antena y que esta adaptado para comunicacion inalambrica con dicho equipo de usuario y al menos un cable con fugas que tiene dos extremos, caracterizado porque cada extremo de dicho al menos un cable con fugas esta conectado a uno de dichos puertos de antena de dicho nodo, en el que dicho al menos un cable con fugas se proporciona al menos parcialmente dentro de dicha estructura ffsica y estando adaptado para comunicacion inalambrica sobre un canal de radio con dicho equipo de usuario.
El sistema de comunicacion inalambrico comprende ademas un primer divisor de senales que tiene al menos dos puertos de antena de divisor de senales y al menos un puerto de nodo de divisor de senales conectado a uno de dichos al menos dos puertos de antena de dicho nodo, un segundo divisor de senales que tiene al menos dos puertos de antena de divisor de senales y al menos un puerto de nodo de divisor de senales conectado a uno de dichos al menos dos puertos de antena de dicho nodo, en el que cada extremo de dicho al menos un cable con
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fugas esta conectado, a traves de uno de dichos puertos de antena de divisor de senales de uno de dicho primer divisor de senales y dicho segundo divisor de senales, a uno de dichos puertos de antena de dicho nodo.
El sistema de comunicacion inalambrica en el que ambos extremos de un primer cable con fugas pueden conectarse cada uno a uno de dichos puertos de antena de divisor de senales de dicho primer divisor de senales, mientras que ambos extremos de un segundo cable con fugas pueden conectarse cada uno a uno de dichos puertos de antena de divisor de senales de dicho segundo divisor de senales.
El sistema de comunicacion inalambrica en el que un extremo de un primer cable con fugas puede estar conectado a uno de dichos puertos de antena de divisor de senales de dicho primer divisor de senales mientras que el otro extremo de dicho primer cable con fugas puede estar conectado a uno de dichos puertos de antena de divisor de senales de dicho segundo divisor de senales y un extremo de un segundo cable con fugas pueden estar conectado a uno de dichos puertos de antena de divisor de senales de dicho primer divisor de senales mientras que el otro extremo de dicho segundo cable con fugas puede estar conectado a uno de dichos puertos de antena de divisor de senales de dicho segundo divisor de senales.
El sistema de comunicacion inalambrica puede estar adaptado para la comunicacion de multiples entradas multiples salidas con dicho equipo de usuario.
Un segundo aspecto de la presente invencion se refiere a un metodo para proporcionar comunicacion inalambrica entre un nodo y un equipo de usuario situado dentro de una estructura ffsica, comprendiendo el metodo configurar dicho nodo, que tiene al menos dos puertos de antena, para comunicacion inalambrica con dicho equipo de usuario, configurar al menos un cable con fugas, que tiene un primer extremo y un segundo extremo, para comunicacion inalambrica, caracterizado por conectar cada extremo de dicho al menos un cable con fugas a uno de dichos puertos de antena de dicho nodo, proporcionar dicho al menos un cable con fugas al menos parcialmente dentro de dicha estructura ffsica, y configurar dicho al menos un cable con fugas para comunicacion inalambrica por encima de un canal de radio con dicho equipo de usuario.
El metodo comprende ademas conectar un primer divisor de senales que tiene al menos dos puertos de antena de divisor de senales y al menos un puerto de nodo de divisor de senales a uno de dichos al menos dos puertos de antena de dicho nodo, conectar un segundo divisor de senales que tiene al menos dos puertos de antenas de divisor de senales y al menos un puerto de nodo de divisor de senales conectado a uno de dichos al menos dos puertos de antena de dicho nodo y conectar cada extremo de dicho al menos un cable con fugas, a traves de uno de dichos puertos de antena de divisor de senales de uno de dicho primer divisor de senales y dicho segundo divisor de senales, a uno de dichos puertos de antena de dicho nodo.
El metodo puede comprender ademas conectar ambos extremos de un primer cable con fugas a cada uno de dichos puertos de antena de divisor de senales de dicho primer divisor de senales y conectar ambos extremos de un segundo cable con fugas a cada uno de dichos puertos de antena de divisor de senales de dicho segundo divisor de senales.
El metodo puede comprender ademas conectar un extremo de un primer cable con fugas a uno de dichos puertos de antena de divisor de senales de dicho primer divisor de senales, conectar el otro extremo de dicho primer cable con fugas a uno de dichos puertos de antena de divisor de senales de dicho segundo divisor de senales, y conectar un extremo de un segundo cable con fugas a uno de dichos puertos de antena de divisor de senales de dicho primer divisor de senales, y conectar el otro extremo de dicho segundo cable con fugas a uno de dichos puertos de antena de divisor de senales de dicho segundo divisor de senales.
El metodo puede comprender ademas adaptar dicho nodo, dichos primer y segundo divisores de senales y dicho al menos un cable con fugas para comunicacion de multiples de entradas multiple salidas con dicho equipo de usuario.
El metodo puede comprender ademas proporcionar dicho primer cable con fugas y dicho segundo cable con fugas en dicha estructura ffsica de tal manera que se desplieguen en paralelo entre sf para proporcionar esencialmente la misma cobertura interior.
El metodo puede comprender ademas proporcionar dicho primer cable con fugas y dicho segundo cable con fugas en dicha estructura ffsica de tal manera que se desplieguen para proporcionar cobertura interior de dos areas separadas en dicha estructura ffsica.
Cualesquiera de las caractensticas del segundo aspecto de la presente invencion anterior se pueden combinar, de cualquier manera posible, para formar diferentes realizaciones de la presente invencion. Todos los beneficios descritos en conjuncion con el primer aspecto de la presente invencion pueden aplicarse de la misma manera al segundo aspecto de la presente invencion.
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Breve descripcion de los dibujos
Otros objetos, caracteffsticas y ventajas de la presente invencion apareceran a partir de la siguiente descripcion detallada de algunas realizaciones y variantes de la invencion, en la que algunas realizaciones o variantes de la invencion se describiran con mas detalle con referencia a los dibujos adjuntos, en los que:
la figura 1 ilustra una configuracion de diversidad convencional o MIMO usando dos cables de fugas paralelos conectados a un nodo desplegados a lo largo de un pasillo dentro de una estructura ffsica, segun la tecnica anterior; y
la figura 2 ilustra una configuracion MIMO utilizando un solo cable con fugas, conectado en ambos extremos a un nodo, desplegado a lo largo de un pasillo dentro de una estructura ffsica, segun la tecnica anterior; y
Figura. La figura 3 ilustra una configuracion SISO o SIMO/MISO utilizando un solo cable con fugas, conectado en ambos extremos a un divisor de senales conectado a un nodo, desplegado a lo largo de un pasillo dentro de una estructura ffsica; y
la figura 4 ilustra una configuracion MIMO utilizando dos cables con fugas, conectados a dos divisores de senales conectados a un nodo, desplegados a lo largo de un pasillo dentro de una estructura ffsica, segun una realizacion de la presente invencion; y
la figura 5 ilustra otra configuracion MIMO utilizando dos cables con fugas, conectados a dos divisores de senales conectados a un nodo, desplegados a lo largo de un pasillo dentro de una estructura ffsica, segun una realizacion de la presente invencion; y
la figura 6a ilustra otra instalacion MIMO utilizando dos cables con fugas, conectados a dos divisores de senales conectados a un nodo, desplegados a lo largo de un pasillo dentro de una estructura ffsica, segun una realizacion de la presente invencion; y
la figura 6b ilustra una configuracion MIMO utilizando dos cables con fugas, conectados a dos divisores de senales conectados a un nodo, desplegados a lo largo de dos pasillos dentro de una estructura ffsica, segun una realizacion de la presente invencion; y
la figura 7 muestra un diagrama de flujo que describe un metodo segun una realizacion no reivindicada de la presente invencion; y
la figura 8 muestra otro diagrama de flujo que describe un metodo segun una realizacion de la presente invencion; y
la figura 9a muestra una simulacion de la capacidad MIMO 2 por 2, con una SNR objetivo de 20dB, a lo largo de un pasillo cuando se utiliza un despliegue con dos cables de fugas paralelos en comparacion con un despliegue con un solo cable con fugas alimentado desde ambos extremos, segun una realizacion de la presente invencion; y
la figura 9b muestra una simulacion de la capacidad MIMO 2 por 2, con una SNR objetivo de 30dB, a lo largo de un pasillo cuando se utiliza un despliegue con dos cables de fugas paralelos en comparacion con un despliegue utilizando un solo cable con fugas alimentado desde ambos extremos segun una realizacion de la presente invencion; y
la figura 10 muestra un ejemplo de como una instalacion de un sistema de cable con fugas unico dispuesto para comunicacion SISO segun la tecnica anterior puede ser modificada, a bajo coste, a un sistema de cable con fugas dispuesto para comunicacion MIMO segun una realizacion no reivindicada de la presente invencion.
Descripcion detallada
A continuacion, se describiran con mayor detalle realizaciones de la presente invencion con referencia a los dibujos adjuntos, en los que se muestran realizaciones de la invencion. Esta invencion puede, sin embargo, estar incorporada en muchas formas diferentes y no debeffa interpretarse como limitada a las realizaciones expuestas en la presente memoria. Mas bien, estas realizaciones se proporcionan para que esta descripcion sea minuciosa y completa, y transmita completamente el alcance de la invencion a los expertos en la tecnica. Los signos de referencia similares se refieren a elementos similares a lo largo de la descripcion.
Una forma de ofrecer una buena cobertura interior, junto con una comunicacion espectralmente eficiente y una tasa de bits alta, es utilizar un sistema de comunicaciones de multiples entradas multiples salidas (MIMO) inalambricas de interior que comprende un nodo (es decir, estacion base de radio) y un sistema de antena distribuida (DAS).
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Un DAS es ffpicamente una red de nodos de antena espacialmente separados conectados a una fuente comun, tal como una estacion base de radio, un nodo o un repetidor que a traves de un canal de radio proporcionan servicios inalambricos dentro de una estructura ffsica. Un ejemplo de un DAS es el llamado cable con fugas. Un cable con fugas se define generalmente como que es un cable aislado (normalmente un cable coaxial apantallado) con rendijas o ranuras a traves del aislamiento que permiten que las senales de comunicacion transportadas a lo largo de su longitud emanen, de una manera controlada, al entorno inmediato circundante. Los cables con fugas tambien se conocen en la literatura como cables radiantes o antenas de ranura con ondas de fuga.
La figura 1 muestra un ejemplo de un sistema de comunicaciones MIMO 100 que utiliza cables con fugas desplegados en una estructura ffsica 101.
Una estructura ffsica 101 puede ser cualquier tipo de estructura hecha por el hombre, tal como un edificio de almacenamiento multiple que tiene varios espacios interiores (tales como habitaciones, pasillos, etc.) de diferentes tamanos y formas, a un pequeno edificio similar a una casa que contiene solo un espacio (una habitacion) interior. El termino estructura ffsica 101 tambien debena interpretarse que incluye cualquier estructura ffsica semicerrada hecha por el hombre o cualquiera no hecha por el hombre tal como un tunel, mina, cueva o similar, en donde el cable con fugas puede ser desplegado parcialmente dentro de dicho estructura ffsica semicerrada y parcialmente fuera de dicha estructura ffsica semicerrada. Un ejemplo de un cable con fugas desplegado parcialmente dentro de una estructura ffsica semicerrada es un cable con fugas que se despliega a lo largo de un tunel de carretera en el que una parte del cable con fugas sobresale en cada extremo de dicho tunel de carretera. En los siguientes ejemplos, se elige una estructura ffsica 101 en forma de un edificio de oficinas cuadrado con un pasillo 102 que pasa a lo largo de todos los lados del edificio y con un espacio interior abierto (un jardm) en el medio del edificio para ilustrar diferentes realizaciones y variantes de realizaciones segun la presente invencion.
En la figura 1, un nodo 103, que puede ser una estacion base de radio, un repetidor o algun otro tipo de dispositivo de comunicacion capaz de manejar comunicaciones MIMO, esta conectado a dos cables con fugas 104.105, un cable con fugas 104 ilustrado por una lmea que pasa desde el nodo 103 a lo largo del pasillo 102 y que termina 108 cerca del nodo 103, y un segundo cable con fugas 105 ilustrado por una lmea de puntos que pasa desde el nodo 103 a lo largo del pasillo 102 y que termina 109 cerca del nodo 103. El equipo de usuario (UE) 106 puede comunicarse inalambricamente a traves de un canal 107, a traves de los cables con fugas 104, 105, con el nodo 103, que a su vez puede permitir que dicho UE 106 se comunique con otro UE (no mostrado). El UE 106 puede ser cualquier tipo de equipo capaz de comunicarse de forma inalambrica, tal como telefonos moviles y equipos informaticos (es decir, ordenadores portatiles, ordenadores de sobremesa, almohadillas, etc.). El UE 106 puede estar estacionario en dicho pasillo 102 en la estructura ffsica 101 o puede ser capaz de moverse (es decir, movil) a lo largo del pasillo 102 dentro de la estructura ffsica 101. El UE 106 puede o no estar adaptado para la comunicacion MIMO con los cables con fugas 104, 105 y el nodo 103. Cada cable con fugas 104, 105 esta provisto de tal manera que proporciona esencialmente la misma cobertura interior unificada del pasillo 102 en dicha estructura ffsica 101. El termino "esencialmente" debena ser interpretado como que significa tanto "exactamente lo mismo" como "cerca de, pero no exactamente igual", ya que en realidad sena muy diffcil lograr exactamente la misma cobertura del pasillo 102 usando dos cables ffsicos (incluso colocados uno encima del otro).
El sistema de comunicaciones MIMO 100 que utiliza dos cables con fugas mostrados en la figura 1, desafortunadamente tiene varios inconvenientes. Los cables con fugas son relativamente caros y complicados de instalar debido a su peso y rigidez, y en aplicaciones de flujo multiple como en comunicaciones MIMO, es necesario instalar varios cables mas o menos en paralelo lo que complica el proceso de instalacion y hace que el sistema sea incluso mas costoso de implementar. Dado que un cable con fugas filtra energfa a lo largo de toda su longitud, tiene una gran atenuacion por metro de cable, lo que significa que la relacion de senal a ruido (SNR) experimentada por un UE 106 situado cerca de los extremos 108, 109 de los cables con fugas 104, 105 es mucho menos que si el UE 106 esta situado al principio de los cables 104, 105. De este modo, la SNR en la parte del pasillo 102 cerca de donde los cables con fugas 104, 105 estan conectados al nodo 103 es mucho mas alta que en la parte del pasillo 102 en los extremos 108, 109 de los cables con fugas. Esto conduce a una distribucion de capacidad muy sesgada a lo largo del cable con fugas que es indeseable.
Una forma de combatir la "asimetna de capacidad" en una comunicacion MIMO como la mostrada en la figura 1 es introducir multiples amplificadores de radiofrecuencia, o repetidores, a lo largo del cable con fugas que pueden amplificar la senal que se propaga a traves del cable. Sin embargo, estos amplificadores no solo son caros, sino que tambien necesitan fuentes de alimentacion en cada punto de instalacion lo que complica tanto el proceso de instalacion como aumenta el coste del sistema de comunicacion.
Como se ha descrito anteriormente, un cable con fugas 104, 105 tiene dos extremos de los cuales un extremo generalmente se usa para alimentar el cable con fugas con una senal y el otro extremo 108, 109 se termina generalmente o se deja abierto. Por el contrario, la presente invencion hace uso de ambos extremos del cable con fugas alimentando y/o detectando el cable en ambos extremos. La figura 2 muestra un sistema de comunicacion MIMO inalambrico 200 en el que cada extremo 205, 206 de un solo cable con fugas 204 se ha conectado a un puerto de antena separado en un nodo 203. De esta manera es posible que el nodo 203 alimente el cable con fugas 204, a traves de los puertos de antena del nodo, en ambos extremos 205, 206. El cable con fugas 204 se distribuye en todo el pasillo 208 y proporciona por lo tanto cobertura en toda la estructura ffsica 202. El UE 201 situado en el
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pasillo 208 en la estructura ffsica 202 puede comunicarse de forma inalambrica con el cable con fugas 204 y el nodo 203, a traves de un canal de comunicacion 207, de la misma manera que el UE 106 podffa en la figura 1. En un modo de transmision, el cable con fugas 204 puede utilizarse para transmitir dos flujos de datos multiplexados que duplican efectivamente la capacidad del sistema de comunicacion 200 en comparacion con un sistema SISO, o el cable con fugas 204 puede utilizarse para transmisiones de diversidad usando, por ejemplo, codificacion de bloques espacio-tiempo (STBC) de Alamouti que da al sistema una mayor resistencia al error. Otros esquemas de transmision, no mencionados en la descripcion, tambien pueden usarse en el sistema de comunicacion MIMO mostrado en la figura 2.
La ventaja de alimentar y/o detectar el cable desde ambos extremos es que la longitud del cable se reduce a la mitad en comparacion con una instalacion convencional con dos cables, uno para cada puerto de antena, como se muestra en la figura 1. De esta manera el costo de instalacion sera considerablemente reducido sin sacrificar ninguna de las prestaciones. Otro beneficio es que una instalacion de cable con fugas de alimentacion doble, tal como la que se muestra en la figura 2, dara una cobertura de capacidad mas uniforme que la instalacion de cable con fugas convencional con cables paralelos. De esta manera es posible reducir considerablemente la distribucion de capacidad no uniforme inherente a los despliegues convencionales de cables con fugas paralelos.
La figura 3 muestra otra realizacion de un sistema de comunicacion 300. En esta realizacion, ambos extremos 303, 304 del cable con fugas 305 estan conectados a los puertos de antena de divisor de senales en un divisor de senales 302. El divisor de senales 302 es capaz de o bien combinar senales o bien dividir senales. Un puerto de antena en dicho nodo 301 esta conectado a un puerto de nodo de divisor de senales en dicho divisor de senales 302 y, de este modo, permite al nodo 301 alimentar simultaneamente el cable con fugas 305 en ambos extremos 303, 304 a traves del divisor de senales 302. El cable con fugas 305 esta distribuido por todo el pasillo 309 y por lo tanto cubre toda la estructura ffsica 308. El UE 306 situado en el pasillo 309 en la estructura ffsica 308 por lo tanto es capaz de comunicarse de forma inalambrica con el cable con fugas 305 y el nodo 301 a traves de un canal de comunicacion 307. De la misma manera que la instalacion de cable con fugas de alimentacion doble en la figura 2, la instalacion de cable con fugas de alimentacion doble en la figura 3 tambien dara una cobertura de capacidad mas uniforme que la instalacion de cable con fugas convencional con cables paralelos o un solo cable alimentado solamente desde un extremo. De este modo, la instalacion de la figura 3 reducira considerablemente la distribucion de capacidad no uniforme inherente a los despliegues convencionales de cables con fugas paralelos en los que los cables se alimentan desde un extremo solamente.
La Figura 4 muestra una realizacion de la presente invencion en la que dos cables con fugas 408, 409 estan conectados a un nodo 403 a traves de divisores de senales 401, 402. En esta realizacion, un extremo 404, 405 de cada cable con fugas 408, 409 esta conectado a uno de los divisores de senal 402, mientras que el otro extremo 406, 407 de cada cable con fugas 408, 409 esta conectado al otro divisor de senales 401. Los extremos 404, 405, 406, 407 de los cables con fugas 408, 409 estan conectados a los divisores de senales 401, 402 a traves de sus puertos de antena de divisor de senales, y los divisores de senal 401, 402 estan a su vez conectados a puertos de antena del nodo 403 a traves de puertos de nodo de divisor de senales. De esta manera, el nodo 403 es capaz de alimentar ambos extremos 404, 405, 406, 407 de cada cable con fugas 408, 409 al mismo tiempo con una misma senal (es decir, lo que significa que una senal es alimentada a ambos extremos 404, 405 conectados al mismo divisor de senales 402 mientras se alimenta otra senal a ambos extremos 406, 407 conectados al mismo divisor de senales 401). Alimentar la misma senal en ambos extremos 404, 405, 406, 407 de cada cable con fugas 408, 409 dara como resultado una distribucion de potencia mas uniforme a lo largo de los cables con fugas 408, 409, donde la potencia de la misma senal sera alta cerca de los extremos 404, 405, 406, 407 de cada cable con fugas 408,409, y sumara debido a la contribucion de potencia de ambas direcciones en el medio de cada cable con fugas 408, 409 donde la potencia de la senal de otro modo (si no se alimento desde ambos extremos) ha sido debil debido a las perdidas del cable. Por lo tanto, las ventajas de desplegar un sistema de comunicacion 400 como se muestra en la figura 4 es que proporcionara una distribucion de capacidad mas uniforme a lo largo de toda la longitud de los cables con fugas, y que puede configurarse para funcionar tanto como un sistema de entrada unica salida unica (SISO), asf como un sistema MIMO. Sin embargo, estos beneficios llegaran al precio de un mayor costo de instalacion y material (se utiliza mas cable).
En una variante de la realizacion mostrada en la figura 4, el nodo 403 puede alimentar los extremos 404, 405, 406, 407 de los cables con fugas 408, 409 con diferentes senales, es decir, un extremo 404, 405 de los cables con fugas 408, 409 es alimentado con una primera senal y el segundo extremo 406, 407 de los cables con fugas 408, 409 se alimentan con una segunda senal.
La figura 5 muestra una realizacion similar a la descrita en la figura 4. Sin embargo, en esta realizacion ambos extremos 504, 505, 506, 507 de cada cable con fugas 508, 509 estan conectados al mismo divisor de senales 502, 503, es decir, ambos extremos 504, 505 de uno de los cables con fugas 509 estan conectados a uno de los divisores de senales 503, mientras que ambos extremos 506, 507 del otro cable con fugas 508 estan conectados al otro divisor de senales 502. De esta manera, el nodo 501 puede, de manera similar a la realizacion de la figura 4, alimentar ambos extremos 504, 505, 506, 507 de cada cable con fugas 508, 509 con la misma senal a traves de los divisores de senales 502, 503. Los beneficios y el rendimiento de la realizacion mostrada en la figura 5 son los mismos que los beneficios y los rendimientos de las realizaciones mostradas en la figura 4. La realizacion de la
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figura 5 tambien proporciona la posibilidad de que el nodo 501 alimente cada cable con fugas 508, 509 a traves de los divisores de senales 502, 503 con diferentes senales.
La figura 6a muestra aun otra realizacion similar a las descritas en la figura 4 y la figura 5. Sin embargo, en esta realizacion, un extremo 604, 605 de cada cable con fugas 608, 609 esta conectado a uno de los divisores de senales 603, mientras que el otro extremo 606, 607 de cada cable con fugas 608, 609 esta conectado al otro divisor de senales 602. Sin embargo, debena observarse que el despliegue de los dos cables con fugas 608, 609 en el sistema de comunicacion 600 en la figura 6a es fundamentalmente diferente del despliegue de los dos cables con fugas 408, 409 en el sistema de comunicacion 400 de la figura 4, y el efecto de aplicar una senal a los cables con fugas en las dos realizaciones seran muy diferente. El sistema de comunicacion 600 descrito en la figura 6a es esencialmente igual en terminos de beneficios y rendimiento que el sistema de comunicaciones 200 presentado en la figura 2, con la diferencia de que el sistema de comunicacion 600 de la figura 6a se despliega usando dos cables con fugas 608, 609.
Una forma beneficiosa de desplegar los cables con fugas en el sistema de comunicacion 600 se muestra en la figura 6b. En esta variante se despliega un cable con fugas 613 en un pasillo 616 en una primera parte de la estructura ffsica 617, mientras que el otro cable con fugas 614 se despliega en otro pasillo 615 en una segunda parte de la estructura ffsica 617. Ambos cables con fugas 613, 614 estan conectados al nodo 610 a traves de dos divisores de senales 611, 612 de la misma manera que se muestra en el sistema de comunicacion 600 mostrado en la figura 6a. De esta manera, un cable con fugas 613 sirve a una parte 616 del edificio 617 mientras que el otro cable con fugas 614 sirve a otra parte 615 del edificio 617 usando solamente un conjunto de dos divisores de senales y un nodo.
Tambien debena observarse que todas las realizaciones mostradas en las figuras 2 - 6b pueden extenderse a MIMO de orden superior simplemente aumentando el numero de cables, siempre que este soportado por el nodo.
Se ha mostrado anteriormente que la presente invencion describe un metodo para proporcionar comunicacion inalambrica entre un nodo y un equipo de usuario situado dentro de una estructura ffsica. El metodo puede expresarse a traves de una serie de etapas (como se muestra en el diagrama de flujo en la figura 7) segun lo siguiente:
• Configurar (701) el nodo, que tiene al menos dos puertos de antena, para la comunicacion inalambrica con el equipo de usuario.
• Configurar (702) al menos un cable con fugas, que tiene un primer extremo y un segundo extremo, para la comunicacion inalambrica.
• Conectar (703) cada extremo del al menos un cable con fugas a uno de los puertos de antena de dicho nodo.
• Proporcionar (704) al menos un cable con fugas al menos parcialmente dentro de dicha estructura ffsica.
• Configurar (705) el al menos un cable con fugas para comunicacion inalambrica por un canal de radio con dicho equipo de usuario.
El metodo segun la presente invencion tambien comprende las siguientes etapas adicionales (como se muestra en el diagrama de flujo en la figura 8):
• Conectar (801) un primer divisor de senales que tiene al menos dos puertos de antena de divisor de
senales y al menos un puerto de nodo de divisor de senales a uno de los al menos dos puertos de antena
del nodo.
• Conectar (802) un segundo divisor de senales que tiene al menos dos puertos de antena de divisor de
senales y al menos un puerto de nodo de divisor de senales conectado a uno de los al menos dos puertos
de antena del nodo.
• Conectar (803) cada extremo del al menos un cable con fugas, a traves de uno de los puertos de antena de divisor de senales de uno de dicho primer divisor de senales y dicho segundo divisor de senales, a uno de dichos puertos de antena de dicho nodo.
Para ilustrar la diferencia en la distribucion de capacidad entre el sistema de comunicacion de la tecnica anterior representado en la figura 1 y el sistema de comunicacion segun la figura 2 se han realizado dos simulaciones. Las simulaciones se realizaron utilizando un modelo de un sistema de comunicacion MIMO 2 por 2 utilizando cables con fugas con una atenuacion igual a 20dB/100m. El aislamiento del puerto de antena se eligio a 20dB que es aproximadamente igual que en una solucion de antena convencional. La longitud de cada lado (es decir, la longitud de cada pasillo) de la estructura ffsica se fijo en 25 m, lo que da que cada cable con fugas tiene que ser de 100 m de largo (4 x 25 m) en la simulacion. La potencia de transmision total se ajusto a 24 dBm y la potencia de ruido del receptor se normalizo de tal manera que se obtuvo una SNR objetivo recibida o bien de 10 o bien de 30dB cerca del
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nodo (es decir, en el punto donde no hay atenuacion de cable y solo hay presente perdida de trayecto). Se suponen un desvanecimiento Rayleigh no correlacionado y un modelo de perdida de trayecto en el interior y que el receptor se encuentra a pocos metros del cable. Se simularon dos escenarios y se compararon entre sf. El primer escenario es el escenario convencional de cable con fugas paralelo representado en la figura 1, mientras que el segundo escenario es el escenario de cable con fugas de alimentacion doble descrito en la figura 2.
La figura 9a muestra el diagrama 900 resultante de una primera simulacion en la que la SNR objetivo se establecio en 10dB. El eje y en el diagrama representa la capacidad (bps/Hz) y el eje x en el diagrama representa la posicion (m). Se puede ver claramente a partir del diagrama que la curva que pertenece al escenario 903 convencional de cable con fugas paralelo que la capacidad, como se espera, disminuye rapidamente con la posicion. Por el contrario, la curva que pertenece al escenario 902 de cable con fugas de alimentacion doble descrito tiene forma de banera, lo que indica que la distribucion de capacidad es como se esperaba mas baja en el medio del cable (a 50m) y alta en ambos extremos. Debena tenerse en cuenta que la variacion de capacidad entre los extremos y el medio del cable no es tan grande lo que indica que es muy beneficioso usar el despliegue de cable de fugas alimentado doble descrito si se desea una distribucion de capacidad uniforme.
La figura 9b muestra el diagrama resultante 901 de una segunda simulacion en la que la SNR objetivo se fijo a 30dB. El eje y en el diagrama representa la capacidad (bps/Hz) y el eje x en el diagrama representa la posicion (m). Se puede ver claramente a partir del diagrama que la curva que pertenece al escenario 905 convencional de cable con fugas paralelo que la capacidad, como se espera, disminuye rapidamente con la posicion. Por el contrario, la curva que pertenece al escenario 904 de cable con fugas de alimentacion doble descrito es casi plana, lo que indica que el cambio de capacidad a lo largo de la longitud del cable con fugas esta casi sin cambios. Esto indica que es muy beneficioso usar el despliegue de cable con fugas de alimentacion doble descrito si se desea una distribucion de capacidad uniforme, especialmente para SNR altas. Una conclusion de los resultados presentados en las figuras 9a y 9b que se puede extraer es que cuanto mas alta es la SNR objetivo, mas uniforme es la distribucion de la capacidad, y las distribuciones de capacidad uniforme son muy deseadas en los sistemas de comunicacion.
Otro beneficio de la utilizacion de la presente invencion es que los sistemas de comunicacion que utilizan un solo cable con fugas para la transmision SISO en un despliegue existente pueden ser facilmente actualizados a MIMO o transmision/recepcion de diversidad utilizando la presente invencion. El requisito para realizar esta actualizacion es proporcionar la posibilidad de alimentar ambos extremos del cable desde la misma ubicacion (estacion base de radio o repetidor). La complejidad de una actualizacion de este tipo depende de la instalacion actual, que es muy probable que vane de un sitio a otro. La figura 10 muestra un escenario en el que un antiguo despliegue 1000 de un cable con fugas 1003 conectado en un extremo 1002 a un nodo 1001 y que tiene el otro extremo abierto o terminado 1004 puede ser remendado con una pieza de cable con fugas 1005 de manera que el cable con fugas 1003 puede alimentarse en ambos extremos.
La terminologfa usada en la presente memoria es con el proposito de describir unicamente realizaciones particulares y no pretende ser limitativa de la invencion. Tal como se usa en la presente memoria, las formas singulares "un", "una”, “el” y "la” pretenden incluir tambien las formas plurales, a menos que el contexto indique claramente lo contrario. Se entendera ademas que los terminos “comprende”, “que comprende”, "incluye" y/o "que incluye" cuando se usan en la presente memoria, especifican la presencia de caractensticas, numeros enteros, pasos, operaciones, elementos y/o componentes fijados, pero no excluyen la presencia o adicion de uno o mas de otras caractensticas, enteros, pasos, operaciones, elementos, componentes y/o grupos de los mismos.
A menos que se defina lo contrario, todos los terminos (incluyendo terminos tecnicos y cientfficos) usados en la presente memoria tienen el mismo significado que comunmente se entiende por un experto en la tecnica al que pertenece esta invencion. Se entendera ademas que los terminos usados en la presente memoria debenan interpretarse como que tienen un significado que es consistente con su significado en el contexto de esta memoria descriptiva y la tecnica relevante y no se interpretaran en un sentido idealizado o excesivamente formal a menos que asf se defina expresamente en la presente memoria.
Lo anterior ha descrito los principios, realizaciones preferidas y modos de funcionamiento de la presente invencion. Sin embargo, la invencion debena ser considerada como ilustrativa en lugar de restrictiva, y no como que esta limitada a las realizaciones particulares discutidas anteriormente. Las diferentes caractensticas de las diversas realizaciones de la invencion se pueden combinar en otras combinaciones distintas a las descritas explfcitamente. Por lo tanto, debena apreciarse que pueden realizarse variaciones en esas realizaciones por los expertos en la tecnica sin apartarse del alcance de la presente invencion como se define por las reivindicaciones siguientes.

Claims (10)

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    REIVINDICACIONES
    1. Un sistema de comunicaciones inalambricas (400, 500, 600) para comunicarse con un equipo de usuario (410) situado dentro de una estructura ffsica (412), que comprende:
    - un nodo (403, 501, 601) que tiene al menos dos puertos de antena y que esta adaptado para comunicacion inalambrica con dicho equipo de usuario (410), y
    - al menos un cable con fugas (408, 409) que tiene dos extremos (404, 405, 406, 407), cada extremo (404, 405, 406, 407) de dicho al menos un cable con fugas (408, 409) esta conectado a uno de dichos puertos de antena de dicho nodo (403, 501, 601), en el que dicho al menos un cable con fugas (408, 409) se proporciona al menos parcialmente dentro de dicha estructura ffsica (412) y estando adaptado para comunicacion inalambrica a traves de un canal de radio (411) con dicho equipo de usuario (410)
    caracterizado por que el sistema de comunicacion inalambrica (400, 500, 600) comprende ademas:
    - un primer divisor de senales (401, 402) que tiene al menos dos puertos de antena de divisor de senales y al menos un puerto de nodo de divisor de senales conectado a uno de dichos al menos dos puertos de antena de dicho nodo;
    - un segundo divisor de senales (401, 402) que tiene al menos dos puertos de antena de divisor de senales y al menos un puerto de nodo de divisor de senales conectado a uno de dichos al menos dos puertos de antena de dicho nodo (403);
    en el que cada extremo (404, 405, 406, 407) de dicho al menos un cable con fugas (408, 409) esta conectado, a traves de uno de dichos puertos de antena de divisor de senales de uno de dicho primer divisor de senales (401) y dicho segundo divisor de senales (402), a uno de dichos puertos de antena de dicho nodo (403).
  2. 2. El sistema de comunicacion inalambrica (400) segun la reivindicacion 1, en el que ambos extremos (401, 402) de un primer cable con fugas (403) esta conectado cada uno a uno de dichos puertos de antena de divisor de senales de dicho primer divisor de senales (404), mientras que ambos extremos (405, 406) de un segundo cable con fugas (407) esta conectado cada uno a uno de dichos puertos de antena de divisor de senales de dicho segundo divisor de senales (408).
  3. 3. El sistema de comunicacion inalambrica (500) segun la reivindicacion 1, en el que un extremo (501) de un primer cable con fugas (502) esta conectado a uno de dichos puertos de antena de divisor de senales de dicho primer divisor de senales (503) mientras que el otro extremo de dicho primer cable con fugas (504) esta conectado a uno de dichos puertos de antena de divisor de senales de dicho segundo divisor de senales (505) y un extremo (506) de un segundo cable con fugas (507) esta conectado a uno de dichos puertos de antena de divisor de senales de dicho primer divisor de senales (503) mientras que el otro extremo de dicho segundo cable con fugas (508) esta conectado a uno de dichos puertos de antena de divisor de senales de dicho segundo divisor de senales (505).
  4. 4. El sistema de comunicacion inalambrica (400) segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, esta adaptado para la comunicacion de multiples entradas multiples salidas con dicho equipo de usuario (410).
  5. 5. Un metodo (600) para proporcionar comunicacion inalambrica entre un nodo (403) y un equipo de usuario (410) situado dentro de una estructura ffsica (412), comprendiendo el metodo:
    - configurar (601) dicho nodo (403), que tiene al menos dos puertos de antena, para comunicacion inalambrica con dicho equipo de usuario (410),
    - configurar (602) al menos un cable con fugas (408, 409) que tiene un primer extremo (405) y un segundo extremo (407), para comunicacion inalambrica,
    - conectar (603) cada extremo (405, 407) de dicho al menos un cable con fugas (409) a uno de dichos puertos de antena de dicho nodo (410),
    - proporcionar (604) dicho al menos un cable con fugas (409) al menos parcialmente dentro de dicha estructura ffsica (412),
    - configurar (605) dicho al menos un cable con fugas (409) para comunicacion inalambrica sobre un canal de radio (411) con dicho equipo de usuario (410),
    caracterizado por.
    - conectar (701) un primer divisor de senales (401) que tiene al menos dos puertos de antena de divisor de senales y al menos un puerto de nodo de divisor de senales a uno de dichos al menos dos puertos de antena de dicho nodo (403);
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    - conectar (702) un segundo divisor de senales (402) que tiene al menos dos puertos de antena de divisor de senales y al menos un puerto de nodo divisor de senales conectado a uno de dichos al menos dos puertos de antena de dicho nodo (403); y
    - conectar (703) cada extremo (404, 405, 406, 407) de dicho al menos un cable con fugas (408, 409) a traves de uno de dichos puertos de antena de divisor de senales de uno de dicho primer divisor de senales (401) y dicho segundo divisor de senales (402), a uno de dichos puertos de antena de dicho nodo (403).
  6. 6. El metodo (600) segun la reivindicacion 5, que comprende ademas:
    - conectar (801) ambos extremos (401, 402) de un primer cable con fugas (403) a cada uno de dichos puertos de antena de divisor de senales de dicho primer divisor de senales (404); y
    conectar (802) ambos extremos (405, 406) de un segundo cable con fugas (407) a cada uno de dichos puertos de antena de divisor de senales de dicho segundo divisor de senales (408).
  7. 7. El metodo (600) segun la reivindicacion 5, que comprende ademas:
    - conectar (901) un extremo (501) de un primer cable con fugas (502) a uno de dichos puertos de antena de divisor de senales de dicho primer divisor de senales (503),
    - conectar (902) el otro extremo de dicho primer cable con fugas (504) a uno de dichos puertos de antena de divisor de senales de dicho segundo divisor de senales (505), y
    - conectar (903) un extremo (506) de un segundo cable con fugas (507) a uno de dichos puertos de antena de divisor de senales de dicho primer divisor de senales (503), y
    - conectar (904) el otro extremo de dicho segundo cable con fugas (508) a uno de dichos puertos de antena de divisor de senal de dicho segundo divisor de senales (505).
  8. 8. El metodo (600) segun cualquiera de las reivindicaciones 5-7, que comprende ademas:
    - adaptar dicho nodo, dichos primer y segundo divisores de senales y dicho al menos un cable con fugas para comunicacion de multiples entradas multiples salidas con dicho equipo de usuario (410).
  9. 9. El metodo (600) segun cualquiera de las reivindicaciones 6-7, que comprende ademas:
    - proporcionar dicho primer cable con fugas y dicho segundo cable con fugas (408, 409) en dicha estructura ffsica (412) de tal manera que se desplieguen en paralelo entre sf para proporcionar esencialmente la misma cobertura interior.
  10. 10. El metodo (600) segun cualquiera de las reivindicaciones 6-7, que comprende ademas:
    - proporcionar dicho primer cable con fugas (613) y dicho segundo cable con fugas (614) en dicha estructura ffsica (617) de manera que se desplieguen para proporcionar cobertura interior de dos areas separadas (615, 616) en dicha estructura ffsica (617).
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