ES2832328T3 - Ajuste dinámico de azimut para sistemas de antenas repetidoras celulares - Google Patents
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Abstract
Un sistema (500) de antenas repetidoras para vehículos móviles que comprende: un sistema de antenas (502) de barrido que comprende una o más antenas (502) de barrido, en el que una o más antenas de barrido están configuradas para recibir, para al menos un primer valor de orientación azimutal y un segundo valor de orientación azimutal, datos que comprenden parámetros de señales y de red de comunicaciones móviles, un sistema de antenas donantes (512) que comprende una o más antenas, en el que una o más antenas están configuradas para recibir y transmitir señales de comunicaciones móviles, en el que el sistema de antenas donantes está conectado a un amplificador bidireccional, un controlador (506) conectado al sistema de antenas de barrido y al amplificador bidireccional, estando configurado el controlador para recibir, procesar y comparar las señales de comunicaciones móviles recibidas para al menos el primer valor de orientación azimutal y el segundo valor de orientación azimutal; determinar si el primer valor de orientación azimutal o el segundo valor de orientación azimutal proporciona parámetros de señal y red óptimos según criterios predefinidos; y controlar la conectividad del amplificador bidireccional con una o más antenas donantes del sistema de antenas donantes según la determinación; en donde el sistema de antenas donantes y el sistema de antenas de barrido están comprendidos en un sistema de antenas de polarización dual que comprende dos o más antenas, donde cada una de las dos o más antenas tiene una primera polarización y una segunda polarización, y donde la primera polarización de cada una de las dos o más antenas funciona como una antena de barrido y la segunda polarización de cada una de las dos o más antenas funciona como una antena donante.
Description
DESCRIPCIÓN
Ajuste dinámico de azimut para sistemas de antenas repetidoras celulares
Campo de la invención
Esta invención se refiere a sistemas de antenas repetidoras celulares y, más específicamente, a sistemas repetidores celulares para vehículos en movimiento.
Antecedentes de la invención
La recepción celular en o sobre vehículos en movimiento, como automóviles, autobuses, tranvías, trenes y barcos, a menudo es deficiente porque los vehículos se mueven a través de áreas que son atendidas por diferentes instalaciones de transmisión y porque los vehículos son predominantemente estructuras metálicas que actúan como jaulas de Faraday y, por lo tanto, atenúan aún más las señales celulares.
Los buques que se desplazan en el mar encuentran una recepción débil de las señales de comunicaciones móviles porque, además de lo anterior, las antenas de las estaciones base se planifican, colocan e instalan principalmente en tierra para dar servicio a puntos de acceso del continente. Las rutas marítimas por las que se desplazan los buques no suelen estar ubicadas en las principales áreas de radiación de las antenas de las estaciones base y generalmente están a una gran distancia de las torres celulares, lo que provoca una atenuación de transmisión significativa.
Con el fin de abordar la recepción débil o deficiente, a menudo se usan sistemas de repetidores celulares. Un repetidor celular (también conocido como amplificador o reforzador de señales de telefonía móvil) es un sistema que se utiliza para aumentar la recepción de telefonía móvil en áreas confinadas o remotas, como edificios, túneles, barcos y similares. Los sistemas repetidores celulares generalmente comprenden tres unidades funcionales principales: una antena externa donante, un amplificador bidireccional de señal y un sistema interno de antenas de retransmisión o de antenas distribuidas.
Debido al movimiento de traslación de un buque a lo largo de una ruta marítima, la torre celular que proporciona la mejor señal para su uso por el buque cambiará; de hecho, la dirección desde la que se recibe la mejor señal del servidor donante puede tener cualquier dirección de azimut; es decir, en cualquier lugar 360° alrededor del horizonte del buque. Las antenas omnidireccionales irradian potencia uniformemente en todas las direcciones en un plano y, por lo tanto, se seleccionan para aplicaciones de repetidores celulares en el barco. Sin embargo, las antenas donantes omnidireccionales tienen una ganancia sumamente baja (generalmente 0dBi en comparación con la ganancia significativamente mayor que ofrece una antena direccional típica) como resultado de la potencia recibida basada en un balance muy bajo de radioenlace entre la torre celular donante y el sistema repetidor celular (el balance de radioenlace representa todas las ganancias y las pérdidas entre el transmisor y el receptor). Esto afecta a la efectividad y la eficacia de tales sistemas repetidores celulares.
En el documento US2010/0297937 se describe un conocido repetidor instalado en un objeto en movimiento.
Un objetivo de la presente invención es mitigar al menos algunos de los inconvenientes de la técnica anterior mencionados anteriormente.
Compendio de la invención
Según un primer aspecto de la invención, se proporciona un sistema de antenas repetidoras según la reivindicación 1.
El sistema de antenas donantes y el sistema de antenas de barrido están comprendidos en un sistema de antenas de polarización dual, que comprende dos o más antenas, en donde cada antena tiene una primera y una segunda polarización, funcionando la primera polarización de la antena como una antena de barrido y funcionando la segunda polarización como una antena donante.
Más preferiblemente, el sistema de antenas de polarización dual está configurado para funcionar como un sistema de antenas de banda ancha, multifrecuencia o multibanda. Aún más preferiblemente, el sistema de antenas de polarización dual despliega un conector de antena direccional por polarización y por banda operativa de tecnología de acceso por radio (RAN).
Preferiblemente, el primer valor de orientación azimutal y el segundo valor de orientación azimutal son, respectivamente, valores de orientación de dos de las dos o más antenas del sistema de antenas de polarización dual. Preferiblemente, el sistema de antenas de polarización dual comprende unas antenas primera, segunda y tercera, y estando el haz principal de las antenas primera, segunda y tercera posicionado a 120, 240 y 360 grados en el plano azimutal.
Opcionalmente, el controlador comprende un temporizador y el sistema de antenas de barrido comprende un conmutador de potencia de RF, estando sincronizado el funcionamiento del conmutador de potencia de RF del sistema de antenas de barrido con el temporizador del controlador. Preferiblemente, el controlador está configurado además para controlar el sistema de antenas de barrido para recopilar datos mediante el funcionamiento secuencial de sus antenas direccionales, controlando el funcionamiento secuenciado de las antenas el conmutador de potencia de RF.
Preferiblemente, el patrón de secuenciación dicta la longitud de los periodos de tiempo durante los cuales se recopilan datos para cada antena del sistema de antenas de barrido multidireccional. Los periodos de tiempo para recopilar datos son preferiblemente iguales y adecuados para cada antena en el sistema de antenas de barrido.
El controlador está configurado preferiblemente para determinar, en función de los parámetros de red y de señales recibidos por cada antena de barrido durante una secuencia de barrido completa, qué antena direccional del sistema de antenas donantes debe estar operativa durante la siguiente secuencia de barrido. Opcionalmente, cada una de las una o más antenas de barrido son operativas y recopilan datos simultáneamente, y preferiblemente el controlador compara periódicamente los datos recibidos de la totalidad de las una o más antenas de barrido.
Opcionalmente, el sistema de antenas donantes comprende, además, un amplificador bidireccional conectado a cada una de las una o más antenas direccionales y una o más antenas internas de panel.
Preferiblemente, se dispone un conmutador de potencia de RF entre el controlador y el sistema de antenas de barrido y entre el controlador y el sistema de antenas donantes. El controlador está opcionalmente conectado mediante cables coaxiales a cada conmutador de potencia de RF del sistema de antenas donantes y al sistema de antenas de barrido. El conmutador de potencia de RF está dispuesto preferiblemente, además, entre el amplificador bidireccional y una o más antenas donantes, estando conectado el conmutador de RF al controlador y funcionando según las instrucciones recibidas del controlador.
El controlador está configurado preferiblemente para regular el funcionamiento del conmutador de potencia de RF dispuesto entre el controlador y el sistema de antenas donantes para seleccionar el funcionamiento de una de las antenas direccionales del sistema de antenas donantes inmediatamente después de la finalización de un único patrón de secuenciación del funcionamiento del sistema de antenas de barrido.
Preferiblemente, los datos recopilados comprenden la identificación de la célula de la estación base y la intensidad de la señal recibida, y los criterios predefinidos comprenden preferiblemente la intensidad, la calidad y la capacidad disponible de la señal.
Los sistemas de antenas de barrido y donantes pueden comprender cada uno una antena y un dispositivo de alineación azimutal de antena configurado para dirigir la antena 360 grados en el plano azimutal.
Según un segundo aspecto de la invención, se proporciona un método para operar un sistema de antenas para vehículos móviles según la reivindicación 14.
parámetros de red y señal óptimos según criterios predefinidos; controlar el funcionamiento de una antena donante de acuerdo con la determinación.
Según un tercer aspecto de la invención, se proporciona un soporte legible por máquina según la reivindicación 15.
Breve descripción de los dibujos
Se describirá una realización preferida de la invención con referencia a los dibujos adjuntos, en los que:
la Figura 1 es un diagrama esquemático de los componentes de un sistema de antena en un buque;
la Figura 2a es una vista lateral de un patrón de radiación de una antena omnidireccional;
la Figura 2b es una vista superior de un patrón de radiación de una antena omnidireccional;
la Figura 3 es un diagrama esquemático de un sistema de antena donante omnidireccional;
la Figura 4a es una vista lateral de un patrón de radiación de una antena de tres haces;
la Figura 4b es una vista superior de un patrón de radiación de una antena de tres haces;
la Figura 5 es un diagrama esquemático de los componentes del sistema de antenas según una realización de la invención; y
la Figura 6 es una vista superior esquemática de los sistemas de antenas de barrido y donantes ubicados en un buque.
Descripción detallada
La Figura 1 ilustra un sistema de antena de la técnica anterior en un buque. Una antena exterior omnidireccional 102 está conectada a un repetidor 104 de cuatro puertos. El repetidor 104 de cuatro puertos se alimenta a través de la fuente 106 de alimentación y está conectado a uno o más amplificadores 108 de línea que, a su vez, están conectados a una o más antenas internas 110 de panel. La antena omnidireccional 102 actúa como una antena donante que recibe la cobertura de la señal donante desde la estación base y las señales de la torre desde tierra. Las señales pasan al
repetidor 104, que amplifica las señales antes de que se dividan entre los amplificadores 108 de línea. Los amplificadores 108 de línea amplifican aún más las señales antes de que se dividan y pasen a la antena 110 de panel que se encuentra internamente en el buque.
En la Figura 2a (vista lateral) y la Figura 2b (vista superior) se muestra el patrón 202 de radiación en forma toroidal de una antena omnidireccional 200. La distancia radial desde el centro indica la potencia radiada (que alcanza un máximo en el plano horizontal o azimutal y desciende a cero directamente por encima y por debajo de la antena. La antena 200 irradia potencia por igual en todas las direcciones en el plano azimutal.
La Figura 3 muestra una antena omnidireccional 300, un amplificador bidireccional 302 y tres antenas retransmisoras 304 de panel. Las señales recogidas por la antena omnidireccional 302 se dirigen al amplificador bidireccional para su amplificación y distribución a las antenas retransmisoras. Dado que el donante externo es una antena omnidireccional, las señales que emanan de todas las direcciones de azimut (incluido el ruido de fondo) se recogerán y pasarán al amplificador bidireccional 302 y se amplificarán por igual. Los amplificadores bidireccionales existentes son de alta potencia y ofrecen ganancias máximas de alrededor de 100 dB. Sin embargo, las señales de torres celulares particulares no se pueden filtrar del ruido de fondo y, por ello, un amplificador bidireccional de alta ganancia seguirá sin poder compensar la baja ganancia de la antena omnidireccional.
La presente invención utiliza una o más antenas direccionales. En las Figuras 4a (vista lateral) y la Figura 4b (vista superior) se muestra un ejemplo de un patrón 400 de radiación creado por tres antenas direccionales igualmente espaciadas. Aunque se presentan antenas direccionales separadas usadas juntas, se apreciará que también se puede usar una sola antena con múltiples haces o lóbulos direccionales. El patrón 400 de radiación comprende tres patrones separados, cada uno de los cuales ocupa un intervalo de azimut centrado en el valor de orientación azimutal de los haces direccionales de cada una de las tres antenas direccionales. Aunque el patrón de radiación de cada antena es idéntico en las Figuras 4a y 4b, los patrones podrían ser diferentes. El diagrama de radiación para cada haz de antena independiente de los sistemas de antenas externas direccionales de 3 haces debe tener una ganancia de al menos 3dBi.
La Figura 5 muestra, esquemáticamente, los componentes de un sistema 500 de antenas de la presente invención. El sistema 500 comprende un sistema de antenas 502 de barrido que comprende tres antenas de barrido direccional o una antena multidireccional que tiene tres haces) que está conectado a un analizador 504 de barrido de red de RF. Tanto el analizador 504 de barrido de red de RF como el sistema de antenas 502 de barrido están en comunicación con un controlador 506. El controlador 506 también está en comunicación con el sistema de antenas donantes 512 que comprende tres antenas donantes direccionales (o una antena multidireccional que tiene tres haces). El sistema de antenas donantes 512 está en comunicación con un amplificador bidireccional 510 que, a su vez, está conectado a tres antenas internas 508.
Cada una de las antenas de barrido en el sistema de antenas 502 de barrido se coloca de manera que la orientación azimutal (es decir, la dirección del haz principal) esté igualmente espaciada de la orientación azimutal de las otras dos antenas. Por lo tanto, para tres antenas o haces de barrido, las orientaciones azimutales estarán separadas 120 grados. Las antenas de barrido están configuradas para recibir datos indicativos de parámetros de señales y de red de comunicaciones móviles, que pueden comprender, por ejemplo, la intensidad de la señal, las redes disponibles, los indicadores de cobertura y capacidad, el ancho de banda, etc. Las señales y los datos de redes recibidos son los de transmisores de torres celulares y una estación base en la costa o en tierras cercanas.
La dirección del haz principal de cada una de las antenas/lóbulos donantes en el sistema de antenas donantes 512 también está igualmente espaciada. En una realización en la que el número de antenas/haces de barrido es igual al número de antenas/haces donantes, las direcciones de orientación azimutal de, por ejemplo, los haces/antenas de barrido primero, segundo y tercero son las mismas que las direcciones de orientación azimutal de los haces/antenas donantes primero, segundo y tercero; es decir, los dos sistemas de antenas están “alineados” de modo que sus respectivos haces/antenas se dirijan al mismo valor de azimut. Esto se muestra en la Figura 6: el sistema de antenas de barrido 602 está alineado con el sistema de antenas donantes 604 en el barco 600.
Las señales donadas por la torre celular cercana son analizadas automáticamente por el analizador 504 de barrido de red de RF que determina, preferiblemente, al menos la identidad de la célula y la intensidad de la señal recibida. Como se expondrá más adelante, cada una de las antenas de barrido (o haces de una antena de barrido multidireccional) funciona de acuerdo con un patrón de secuencia temporizada. La información de la señal la determina el analizador 504 de barrido de redes de RF. La información se pasa desde el analizador 504 de barrido de redes de RF al controlador 506.
El controlador 506 controla el funcionamiento del sistema 502 de antenas de barrido según criterios definidos, de modo que solo una de las tres antenas/haces de barrido está funcionando y, por lo tanto, recibe la señal y los datos de la red en cualquier momento. El funcionamiento del sistema de antenas 502 de barrido se secuencia de modo que una primera antena/haz de barrido esté funcionando durante un periodo de tiempo establecido y, al expirar el periodo de tiempo establecido, una segunda antena/haz de barrido esté operativa durante el mismo periodo de tiempo establecido, y, al expirar ese periodo de tiempo, una tercera antena/haz de barrido está operativa durante el mismo periodo de tiempo establecido. El funcionamiento secuencial del sistema de antenas 502 de barrido comienza entonces de nuevo de manera que el funcionamiento secuencial sea continuo.
Solo se requiere una única línea de alimentación por antena/haz (tanto para los sistemas de antenas de barrido como para los de donantes). Tanto el sistema de antenas de barrido como el donante están conectados a varios cables coaxiales individuales cada uno, uno por antena o haz. El suministro de energía a cada una de las antenas/haces de barrido se realiza mediante un circuito de conmutador de potencia de RF (no mostrado, pero dispuesto entre el analizador de red y las antenas de barrido) que comprende un temporizador. El temporizador del circuito de conmutación está sincronizado con el controlador 506 de manera que el controlador pueda “casar” la información recibida del analizador 504 de barrido de red de RF con una antena/haz de barrido particular.
Al final del primer patrón de secuencia completa (es decir, después de que cada una de las tres antenas/haces de barrido haya estado operativa durante, por ejemplo, 20 segundos), el controlador 506 analiza y compara los datos recibidos del analizador 504 de barrido de red de RF relacionados con las señales recibidas de cada antena/haz para determinar de cuál de las tres antenas/haces se recibieron los “mejores” datos. La determinación de qué datos son los “mejores” se basa en criterios predefinidos. Los criterios dependerán de las circunstancias específicas de cada implementación y el controlador puede reconfigurarse en consecuencia. Por ejemplo, los criterios predefinidos podrían comprender, únicamente, la intensidad de la señal. Por tanto, los “mejores” datos serán la señal más fuerte. Los mejores datos se pueden determinar mediante un algoritmo para tener en cuenta la cobertura, la intensidad de la señal, las redes disponibles, etc.
Las señales óptimas de los donantes para la retransmisión son aquellas que satisfacen los requisitos mínimos de cobertura y capacidad. Su distancia máxima de retransmisión debe ser menor que la que permite la tecnología (después de agregar retrasos en la propagación de radio debido a la amplificación y la filtración). Por ejemplo, la señal de una célula donante podría tener una mejor cobertura en la ubicación de interés de retransmisión, pero de capacidad limitada (es decir, la célula donante está dando servicio a un alto tráfico en puntos de acceso en el continente). Generalmente, tales señales no son deseables para su uso en aplicaciones de repetidores celulares.
Una vez que se han determinado los mejores datos (y la antena/haz de barrido particular que proporcionó esos mejores datos), el controlador 506 controla el funcionamiento de la antena donante 512 basándose en la dirección conocida de la antena de barrido que proporcionó los mejores datos. En la Figura 5 se muestran tres antenas/haces donantes. El valor de la orientación azimutal de cada antena donante, de manera similar a la antena de barrido, está igualmente separado de cada una de las otras antenas por 120 grados.
El circuito del conmutador de potencia de RF también está conectada al sistema de antenas donantes 512, dispuesta entre el amplificador bidireccional y las antenas donantes. Después de que se completa el proceso de selección, el controlador 506 ordena al segundo módulo de conmutador de potencia de RF que haga funcionar una antena/haz donante que está orientada de manera equivalente (en términos de valor de orientación azimutal) a la antena/haz de barrido que proporcionó las señales donantes óptimas (según determina el controlador 506). La alimentación de RF al amplificador bidireccional se cambia en consecuencia. Se apreciará que el análisis y la determinación por parte del controlador 506 se producirán mientras el segundo patrón secuenciado está en curso. Al final de cada secuencia completa de funcionamiento del sistema de antenas 502 de barrido (por ejemplo, después de 60 segundos (barrido de 20 segundos para cada antena/haz de barrido)), el controlador determina la antena/haz donante particular que debe estar en funcionamiento hasta que la secuencia actual de funcionamiento del sistema de antenas 512 de barrido está completa (después de lo cual el controlador 506 determina de nuevo qué antena/haz donante activar). En una realización, puede haber un periodo de tiempo (más corto que una secuencia completa de funcionamiento del sistema de antenas de barrido) inmediatamente después del final de una secuencia completa durante el cual el haz/antena donante existente anterior está activo, así como el nuevo haz/antena donante; es decir, hay un solapamiento en la operación de la antena/haz donante para facilitar el traspaso de la estación base.
En una realización alternativa, el sistema de antenas de barrido y el sistema de antenas donantes se combinan mediante el uso de antenas de polarización dual. En esta configuración, un solo sistema de antenas multibanda de polarización dual de triple sector (como, por ejemplo, un Galtronics Extent T5622 o un Kathrein 84010515/6 o similar), alojado bajo una sola cúpula de antena, funciona como los sistemas de antenas de barrido y donantes. Cada antena/sector tiene una polarización dual (de modo que cada antena/sector funciona como un par de antenas); por ejemplo, polarización cruzada a 45 grados y -45 grados. Una sola polarización actúa como una única antena de barrido o donante. Cada antena/sector (es decir, cada par) tiene una línea donante y de alimentación de barrido (un cable coaxial). Por lo tanto, un controlador recibe 6 líneas de alimentación a los puertos de RF del controlador. Una PCB del conmutador de RF de alta potencia comprende la conexión del controlador del sistema repetidor (a la vez que también sirve como conexión física al sistema de antenas donantes). El controlador controla el funcionamiento de las antenas de barrido de una manera similar a la descrita anteriormente.
El controlador recoge las señales móviles recibidas de los sistemas de antenas de barrido, analiza y compara la información recibida de cada antena de barrido (en tiempo real o casi real) y envía una instrucción operativa al conmutador de RF de alta potencia. La PCB del conmutador de RF de alta potencia conecta el sistema repetidor con el respectivo sistema de antenas donantes según la determinación (como se ha expuesto anteriormente), por parte del controlador, de qué antena de barrido proporciona señales óptimas. El uso de un sistema de antenas de polarización dual ahorra espacio (particularmente relevante en un vehículo) y costes.
En realizaciones alternativas, puede haber más o menos de tres antenas/haces de barrido. Cuanto mayor sea el
número de haces que se pueden proporcionar desde los sistemas de antenas externas direccionales de haces múltiples (donante y receptor) en el plano azimutal, mayor será la ganancia de retransmisión (donante) y la precisión de posicionamiento (recepción) de las señales de la torre celular donante.
Pueden emplearse diferentes configuraciones de conmutador de potencia de RF; por ejemplo, módulos de conmutadores de potencia de RF de 1:4, 1:8, 1:16, para diferentes patrones de tiempo, por ejemplo periodos de tiempo de 5, 7, 9 segundos y para diferentes receptores de antena externa direccional multihaz; por ejemplo, se pueden emplear cuatro, ocho o dieciséis haces.
Una antena de barrido direccional única puede ser reubicada a intervalos de tiempo establecidos mediante un dispositivo motorizado de alineación azimutal para explorar 360 grados del plano azimutal en un periodo de tiempo especificado. Una antena donante direccional única también puede ser reubicada por un dispositivo motorizado de alineación azimutal de acuerdo con la determinación del controlador con respecto a las señales recibidas óptimas. En esta realización, un dispositivo motorizado de alineación azimutal reposiciona la antena de barrido y/o la antena donante; las antenas comprenden un módulo GPS incorporado. Un dispositivo de alineación azimutal, bajo el control del controlador, dirige la antena de barrido y/o donante 360° en el plano horizontal. La antena de barrido se reajusta un ángulo predefinido a intervalos de tiempo predefinidos. Los intervalos de tiempo y la extensión del movimiento sobre el plano azimutal después de cada intervalo de tiempo dependerán de las circunstancias específicas, como la cobertura, la velocidad de movimiento, etc. La sincronización de los temporizadores de la antena y el controlador y el funcionamiento del analizador de redes de RF son similares a lo expuesto anteriormente. Una vez que la antena de barrido ha recopilado la información de la señal en ángulos igualmente espaciados sobre el plano azimutal durante un periodo de tiempo (preferiblemente igual para cada antena) suficiente para recopilar una cantidad suficiente de datos para que el analizador de red analice las señales, el controlador determina la dirección desde la que se recibieron las señales óptimas y ordena a un dispositivo de alineación azimutal que reposicione la antena donante direccional única de manera que la dirección del haz principal sea la misma que la dirección del haz principal de la antena de barrido en la que se recibieron las señales óptimas.
El dispositivo de alineación azimutal tanto de barrido como del donante tiene un módulo GPS incorporado, un módulo de GPS diferencial (D-GPS) y/o una brújula giroscópica de manera que el dispositivo de alineación azimutal pueda determinar con precisión la dirección de la antena con respecto a un referencia particular, como una cuadrícula o el norte verdadero.
La dirección de azimut del haz principal de las antenas direccionales de barrido y donantes se alinea inicialmente (es decir, cuando están instaladas) con la proa del buque, o con una desviación conocida con respecto a la proa. Preferiblemente, la antena se reposiciona con respecto a la proa del buque. Dado que se puede determinar la dirección de la antena con respecto al norte, y se conoce la posición inicial de la antena con respecto a la proa, es posible determinar la dirección de la antena (cuando no está en la posición inicial) con respecto a la proa (y, por lo tanto, a la dirección de movimiento del buque). Un codificador óptico incorporado y/o un módulo de potenciómetro eléctrico permiten que el dispositivo de alineación azimutal alinee la antena con respecto a la dirección de movimiento del buque, que, a su vez, es relativa al norte.
Preferiblemente, el dispositivo de alineación azimutal puede reposicionar la orientación de la antena un máximo de 5° en cualquier momento. Dada la radiación del plano vertical relativamente estrecho de las antenas direccionales, las velocidades de movimiento relativamente bajas de los buques y la distancia relativamente grande entre el barco y las torres de células donantes, el dispositivo de alineación azimutal conectado a la antena externa donante direccional seleccionada reajusta la antena donante con alta precisión. En algunas realizaciones, un sistema de control del dispositivo de alineación azimutal recibe una instrucción de movimiento de la antena desde un módulo de activación externo. Un motor del dispositivo de alineación mueve un soporte de montaje de antena y bloquea el soporte de antena en la posición deseada.
Los dispositivos de alineación azimutal se analizan en las solicitudes de patente WO2013171291 y WO2013011002 del solicitante publicadas anteriormente.
Se puede usar una antena de barrido direccional única con una antena donante direccional única. Se podría utilizar una antena de barrido direccional única con un sistema multidireccional de antenas donantes que comprenda múltiples antenas/haces y, de forma similar, se podría utilizar un sistema de antenas de barrido multidireccional que comprenda una o más antenas/haces de barrido con una antena donante direccional única.
La presente invención permite un sistema repetidor a bordo de un barco que ajusta dinámicamente un sistema de antenas donantes direccionales de alta ganancia basado en mediciones en tiempo real recopiladas de un sistema de antenas externas receptoras direccionales, con el fin de optimizar los balances de radioenlace y mejorar el rendimiento de la red a bordo del barco experimentado por los dispositivos móviles atendidos por el sistema repetidor en el barco.
Claims (15)
1. Un sistema (500) de antenas repetidoras para vehículos móviles que comprende:
un sistema de antenas (502) de barrido que comprende una o más antenas (502) de barrido, en el que una o más antenas de barrido están configuradas para recibir, para al menos un primer valor de orientación azimutal y un segundo valor de orientación azimutal, datos que comprenden parámetros de señales y de red de comunicaciones móviles,
un sistema de antenas donantes (512) que comprende una o más antenas, en el que una o más antenas están configuradas para recibir y transmitir señales de comunicaciones móviles, en el que el sistema de antenas donantes está conectado a un amplificador bidireccional,
un controlador (506) conectado al sistema de antenas de barrido y al amplificador bidireccional, estando configurado el controlador para
recibir, procesar y comparar las señales de comunicaciones móviles recibidas para al menos el primer valor de orientación azimutal y el segundo valor de orientación azimutal;
determinar si el primer valor de orientación azimutal o el segundo valor de orientación azimutal proporciona parámetros de señal y red óptimos según criterios predefinidos; y
controlar la conectividad del amplificador bidireccional con una o más antenas donantes del sistema de antenas donantes según la determinación;
en donde el sistema de antenas donantes y el sistema de antenas de barrido están comprendidos en un sistema de antenas de polarización dual que comprende dos o más antenas, donde cada una de las dos o más antenas tiene una primera polarización y una segunda polarización, y donde la primera polarización de cada una de las dos o más antenas funciona como una antena de barrido y la segunda polarización de cada una de las dos o más antenas funciona como una antena donante.
2. El sistema (500) de la reivindicación 1 en el que el primer valor de orientación azimutal y el segundo valor de orientación azimutal son, respectivamente, valores de orientación de dos de las dos o más antenas del sistema de antenas de polarización dual.
3. El sistema (500) de la reivindicación 1 en el que el sistema de antenas de polarización dual comprende unas antenas primera, segunda y tercera, y en el que el haz principal de las antenas primera, segunda y tercera está posicionado a 120, 240 y 360 grados en el plano azimutal.
4. El sistema (500) de cualquier reivindicación precedente en el que el controlador comprende un temporizador y el sistema de antenas de barrido comprende un conmutador de potencia de RF, estando sincronizado el conmutador de potencia de RF del sistema de antenas de barrido con el temporizador del controlador.
5. El sistema (500) de la reivindicación 4 en el que el controlador está configurado, además, para controlar el sistema de antenas de barrido para recopilar datos mediante el funcionamiento secuencial de sus antenas direccionales, estando controlado el funcionamiento secuenciado de las antenas por el temporizador.
6. El sistema (500) de la reivindicación 5 en el que el patrón de secuenciación dicta la duración de los periodos de tiempo durante los cuales se recopilan datos para cada antena del sistema de antenas de barrido.
7. El sistema (500) de la reivindicación 6 en el que los periodos de tiempo para recopilar datos son iguales para cada antena del sistema de antenas de barrido.
8. El sistema (500) de la reivindicación 7 en el que el controlador está configurado para determinar, en función de los parámetros de red y señales recibidos por cada antena de barrido durante una secuencia de barrido completa, qué antena direccional del sistema de antenas donantes debe estar operativa durante la siguiente secuencia de barrido.
9. El sistema (500) de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8 en el que cada una de las una o más antenas de barrido es operativa y recopila datos simultáneamente, y preferiblemente en el que el controlador compara periódicamente los datos recibidos de la totalidad de las una o más antenas de barrido.
10. El sistema (500) de cualquier reivindicación precedente que, además, comprende un conmutador de potencia de RF dispuesto entre el controlador y el sistema de antenas de barrido.
11. El sistema (500) de cualquier reivindicación precedente que, además, comprende un conmutador de potencia de RF dispuesto entre el amplificador bidireccional y una o más antenas donantes, en el que el conmutador de RF está conectado al controlador y funciona según las instrucciones recibidas del controlador.
12. El sistema (500) de la reivindicación 11 en el que el controlador está configurado para regular el funcionamiento
del conmutador de potencia de RF dispuesto entre el amplificador bidireccional y una o más antenas donantes para seleccionar el funcionamiento de una de las antenas direccionales del sistema de antenas donantes inmediatamente tras la finalización del funcionamiento del sistema de antenas de barrido.
13. El sistema (500) de cualquier reivindicación precedente en el que los datos recibidos comprenden al menos uno de:
identificación de la célula de la estación base y fuerza de la señal recibida; e,
indicadores de cobertura, calidad y capacidad de la señal.
14. Un método para operar un sistema (500) de antenas para vehículos móviles, comprendiendo el sistema un sistema de antenas (502) de barrido que comprende antenas (502) de barrido, un sistema de antenas donantes (512) que comprende antenas donantes, un amplificador bidireccional conectado al sistema de antenas donantes y un controlador (506) conectado al sistema de antenas de barrido y al amplificador bidireccional; estando comprendidos el sistema de antenas de barrido y el sistema de antenas donantes en un sistema de antenas de polarización dual que comprende dos o más antenas, en donde cada una de las dos o más antenas tiene una primera polarización y una segunda polarización, funcionando la primera polarización de cada una de las dos o más más antenas como una antena de barrido y funcionando la segunda polarización de cada una de las dos o más antenas como una antena donante, comprendiendo el método las etapas de:
recibir, con la primera polarización de las dos o más antenas de barrido del sistema de antenas de polarización dual para al menos un primer valor de orientación azimutal y un segundo valor de orientación azimutal, datos que comprenden parámetros de señales y de red de comunicaciones móviles,
usando el controlador para:
recibir, para al menos el primer valor de orientación azimutal y el segundo valor de orientación azimutal, los datos que comprenden parámetros de señales y de red de comunicaciones móviles del sistema de antenas de barrido;
comparar los datos recibidos para el al menos el primer valor de orientación azimutal y el segundo valor de orientación azimutal;
determinar si el primer valor de orientación azimutal o el segundo valor de orientación azimutal proporciona parámetros de señal y red óptimos según criterios predefinidos; y,
controlar la conectividad del amplificador bidireccional con las antenas donantes según la determinación y controlar la segunda polarización de cada una de las dos o más antenas que funcionan como antenas donantes para transmitir y recibir señales de comunicaciones móviles.
15. Un soporte legible por máquina que almacena instrucciones ejecutables que, cuando son ejecutadas por un sistema de procesamiento de datos, hacen que el sistema realice el método según la reivindicación 14.
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