ES2913429T3 - Sistema de antenas distribuidas para aplicaciones MIMO masivo - Google Patents

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Massimo Notargiacomo
Lorenzo Minghini
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Abstract

Sistema de antenas distribuidas (DAS) para aplicaciones MIMO masivo, que comprende: - una pluralidad de módulos de punto de interfaz (POI, POI1, POI2, UL POI) conectables a un conjunto de banda base (BBU) y configurados para convertir un flujo de datos digitales que provienen de dicho conjunto de banda base (BBU) en señales de RF y/o para convertir señales de RF entrantes en un flujo de datos digitales que se enviarán a dicho conjunto de banda base (BBU); - una pluralidad de módulos ópticos (OTRX1, OTRX2, OTRX3, OTRX4) conectados operativamente a dicha pluralidad de módulos de punto de interfaz (POI, POI1, POI2, UL POI) y configurados para realizar una conversión electroóptica de las señales de RF; - una pluralidad de conjuntos remotos (RU1, RU2, RU3, RU4, ULRU1, ULRU2, ULRU3, ULRU4) conectados operativamente a dichos módulos ópticos (OTRX1, OTRX2, OTRX3, OTRX4) y a una pluralidad de antenas (ANT1, ANT2, ANT3, ANT4); caracterizado porque al menos uno de dichos módulos ópticos (OTRX1, OTRX2, OTRX3, OTRX4) comprende una pluralidad de trayectorias de enlace ascendente separadas entre sí y provistas de salidas de enlace ascendente respectivas (ULRF1, ULRF2).

Description

DESCRIPCIÓN
Sistema de antenas distribuidas para aplicaciones MIMO masivo
Campo técnico
La presente invención se refiere a un sistema de antenas distribuidas para aplicaciones MIMO masivo.
Antecedentes de la técnica
Con referencia a las redes DAS (Distributed Antenna System, sistema de antenas distribuidas) en aplicaciones MIMO (Multiple-Input Multiple-Output, múltiple entrada múltiple salida) masivo de alta exigencia, según lo previsto por el estándar LTE (Long Term Evolution, evolución a largo plazo), se conoce la necesidad de conectar de forma independiente varias trayectorias de enlace descendente y enlace ascendente a un BBU (Baseband Unit, conjunto de banda base).
Particularmente, en la trayectoria de enlace descendente, la señal fluye desde el BBU a las antenas que pasan a través del sistema DAS y las diferentes trayectorias MIMO deben mantenerse separadas para mantener sus propiedades de correlación (o decorrelación) mutua.
El mismo comportamiento debe aplicarse a todas las trayectorias de enlace ascendente, por lo que todos los enlaces entre las antenas y el BBU han de mantenerse respectivamente independientes.
Cuando hay varias trayectorias MIMO involucradas, con más trayectorias de enlace ascendente que de enlace descendente y con múltiples conjuntos remotos servidas por el mismo sector, existe la necesidad de contemplar una solución inteligente que se adapte al alto número de dispositivos y antenas, para limitar así la huella de DAS y el ruido del enlace ascendente.
Asimismo, la coexistencia de múltiples bandas, múltiples operadores y múltiples tecnologías en el mismo sistema DAS para MIMO añade más complejidad y esto podría resultar en un aumento de la huella y el costo.
La presencia de varias trayectorias de enlace ascendente independientes abre el camino a la implementación de nuevos algoritmos de posicionamiento, conformación de haces y muchas otras características de LTE Advanced. Eventualmente, la implementación adicional de una red de retransmisión puede potenciar la precisión del sistema y describe el desarrollo de arquitecturas y características avanzadas de DAS para un posicionamiento exacto.
Por otra parte, las trayectorias MIMO independientes adicionales potencian y fortalecen significativamente el rendimiento general del sistema.
Una aplicación típica conocida es un escenario MIMO 2x4, que se muestra como un ejemplo en la Figura 1, donde se utilizan dos trayectorias independientes para el enlace descendente y cuatro para el enlace ascendente.
En esta configuración, la señal de enlace descendente se transmite desde el BBU a un primer punto de interfaz POI1, que convierte el flujo de datos digitales entrantes en una señal de RF. Particularmente, en general se utiliza una pluralidad de POIs, cada uno para una banda de frecuencia específica.
Para cada trayectoria de enlace descendente, independientemente para los puertos de enlace descendente primero y segundo DL1 y DL2 del PO11, la señal de RF se envía a la red de combinación, esquematizada con los módulos de n-plexor N-PLEXER1 y N-PLEXER2, donde diferentes operadores y bandas se agrupan en un flujo de información único antes de llegar a los conectores de enlace descendente de los módulos ópticos primero y segundo OTRX1 y OTRX2.
El OTRX1 y el OTRX2 (del tipo OTRX 1:2) realizan la conversión E/O y transmiten la señal hacia la primera antena polarizada cruzada ANT1 que pasa a través de los conjuntos remotos primero y segundo RU1 y RU2.
Las señales de enlaces ascendentes recorren la misma trayectoria hacia el BBU.
Las dos trayectorias adicionales de enlace ascendente necesarias para realizar el sistema MIMO 2x4 se obtienen insertando una segunda antena polarizada cruzada ANT2 (aunque se puede usar cualquier tipo de técnica de diversidad de antenas) y duplicando todos los componentes del sistema descritos anteriormente mediante el uso de: un segundo punto de Interfaz POI2, un tercer y cuarto n-plexer3 y n-plexer4, un tercer y cuarto módulos ópticos OTRX3 y OTRX4 y un tercer y cuarto conjuntos remotos RU3 y RU4.
Estas soluciones conocidas, sin embargo, tienen algunos inconvenientes.
En particular, al duplicar (o generalmente multiplicar) todos los componentes del sistema con el fin de obtener sistemas MIMO de orden superior (por ejemplo, MIMO 4x8 y así sucesivamente), la huella y el costo del sistema aumentan rápidamente.
El documento WO 2013/0092832 describe un sistema de antenas distribuidas basado en fibra óptica que admite configuraciones y comunicaciones de antena de múltiple entrada múltiple salida (MIMO).
El documento US 2015/303998 A1 describe un sistema para enrutar señales en un sistema de antenas distribuidas (DAS) que incluye uno o más conjuntos de banda base (BBUs).
El documento US 2013/236180 A1 describe un sistema de antenas distribuidas que incluye una pluralidad de conjuntos remotos configurados para dar servicio a diferentes regiones de un área de servicio.
Descripción de la invención
El objetivo principal de la presente invención es proporcionar un sistema de antenas distribuidas para aplicaciones MIMO masivo con una arquitectura completamente nueva, que aumenta el número de trayectorias de enlace ascendente independientes mientras optimiza la ocupación del espacio, la complejidad y el costo.
Otro objeto de la presente invención es proporcionar un sistema de antenas distribuidas para aplicaciones MIMO masivo que mejora la sensibilidad del sistema de enlaces ascendentes al limitar el aumento de NF (coeficiente de ruido) debido al uso de múltiples conjuntos remotos que operan el mismo sector o trayectoria MIMO.
Otro objeto de la presente invención es proporcionar un sistema de antenas distribuidas para aplicaciones MIMO masivo que permite técnicas de posicionamiento más precisas y exactas gracias a la mayor cantidad de trayectorias de enlace ascendente independientes. Los objetos mencionados anteriormente se logran mediante el presente sistema de antenas distribuidas para aplicaciones MIMO masivo según las características de la reivindicación 1. Breve descripción de los dibujos
Otras características y ventajas de la presente invención se harán más evidentes a partir de la descripción de una realización preferida, pero no exclusiva, de un sistema de antenas distribuidas para aplicaciones MIMO masivo, ilustrado por medio de un ejemplo indicativo, pero no limitativo, en las figuras adjuntas, en las que:
La Figura 1 muestra un diseño típico de DAS MIMO 2x4; la Figura 2 muestra una primera realización posible del sistema de antenas distribuidas según la invención, suponiendo un escenario MIMO 2x4;
La Figura 3 muestra un detalle de un conjunto remoto de enlace ascendente del sistema de antenas distribuidas según la invención;
La Figura 4 muestra un detalle de un módulo óptico de conjunto maestro del sistema de antenas distribuidas según la invención;
La Figura 5 muestra un detalle de un n-plexor de enlace ascendente del sistema de antenas distribuidas según la invención;
La Figura 6 muestra un detalle de un punto de interfaz de enlace ascendente del sistema de antenas distribuidas según la invención;
La Figura 7 muestra una segunda realización posible del sistema de antenas distribuidas según la invención, suponiendo un escenario MIMO 4x8;
La Figura 8 muestra una tercera realización posible del sistema de antenas distribuidas según la invención, con DAS de un solo sector alimentado por múltiples conjuntos remotos.
Realizaciones de la invención
Esta invención se relaciona con diseños de DAS donde varias trayectorias de enlace descendente y enlace ascendente deben conectarse de forma independiente al BBU para aplicaciones MIMO masivo de alta exigencia según lo previsto por la norma LTE.
Se señala que el sistema DAS según la invención podría conectarse a un BBU convencional, a un agrupamiento de BBU, por ejemplo del tipo de un agrupamiento de BBU implementado por software.
En particular, la invención propuesta es una arquitectura completamente nueva que aumenta el número de trayectorias de enlace ascendente independientes al tiempo que optimiza la ocupación del espacio, la complejidad y el costo. Generalmente, la arquitectura del sistema de antenas distribuidas según la invención comprende:
- una pluralidad de módulos de punto de interfaz conectables a un conjunto de banda base y configurados para convertir un flujo de datos digitales que provienen de dicho conjunto de banda base en señales de RF y/o para convertir señales de RF entrantes en un flujo de datos digitales que se enviarán a dicho conjunto de banda base;
- una pluralidad de módulos ópticos conectados operativamente a dicha pluralidad de módulos de punto de interfaz y configurados para realizar una conversión electroóptica de las señales de RF;
- una pluralidad de conjuntos remotos conectados operativamente a dichos módulos ópticos y a una pluralidad de antenas.
Preferentemente, la arquitectura del sistema de antenas distribuidas según la invención comprende también una pluralidad de módulos de n-plexor entre los módulos ópticos y los módulos de punto de interfaz, donde diferentes operadores y bandas se agrupan en un flujo de información único.
El diseño de la implementación general del sistema según una primera realización posible se representa en la Figura 2 y se describe a continuación.
Particularmente, la Figura 2 muestra la arquitectura del sistema de antenas distribuidas según la invención, suponiendo un escenario MIMO 2x4.
En este caso, el sistema DAS comprende un primer módulo de punto de interfaz POI1, del tipo convencional, conectado a un BBU y a un primer módulo de n-plexor N-PLEXER1 y un segundo módulo de n-plexor N-PLEXER2, ambos del tipo conocido. Se señala que se podría utilizar una pluralidad de POIs, cada uno para una banda de frecuencia específica.
Particularmente, cada uno de los bloques de POI mostrados en las Figuras puede corresponder a una pluralidad de POIs relacionados con una banda de frecuencia específica. De todos modos, no se excluye el uso de un único POI configurado para funcionar en diferentes bandas de frecuencia.
Particularmente, el primer puerto de enlace descendente DL1 y el primer puerto de enlace ascendente UL1 del POI1 se conectan respectivamente al puerto de enlace descendente y al puerto de enlace ascendente del primer módulo de n-plexor N_PLEXER1.
De manera similar, el segundo puerto de enlace descendente DL2 y el segundo puerto de enlace ascendente UL2 del POI1 se conectan, respectivamente, al puerto de enlace descendente y al puerto de enlace ascendente del segundo módulo de n-plexor N_PLEXER2.
Asimismo, el sistema DAS comprende un primer conjunto remoto RU1 y un segundo conjunto remoto RU2, ambos del tipo conocido, conectados a una primera antena ANT1, preferentemente del tipo polarizado cruzado.
Ventajosamente, el sistema DAS según la invención comprende cuatro componentes de nueva concepción, mostrados en las Figuras 3, 4, 5 y 6 y descritos a continuación.
El sistema DAS comprende al menos un conjunto remoto de enlace ascendente conectado operativamente a un módulo óptico respectivo y configurado para filtrar y realizar una conversión electroóptica de señales de RF de enlace ascendente.
Particularmente, con referencia a la realización de la Figura 2, el sistema DAS comprende un primer conjunto remoto de enlace ascendente ULRU1 y un segundo conjunto remoto de enlace ascendente ULRU2 conectados a una segunda antena ANT2.
En la Figura 3 se muestra un detalle de los conjuntos remotos de enlace ascendente ULRU1 y ULRU2. Cada conjunto remoto de enlace ascendente ULRU1, ULRU2 comprende una pluralidad de filtros de paso de banda F relacionados con las bandas de frecuencia respectivas.
Asimismo, cada conjunto remoto de enlace ascendente ULRU1 y ULRU2 comprende una pluralidad de amplificadores de bajo ruido LNA conectados operativamente a los filtros de paso de banda F.
Asimismo, cada conjunto remoto de enlace ascendente ULRU1 y ULRU2 comprende un convertidor electroóptico E/O conectado operativamente a la pluralidad de filtros de paso de banda F y un acoplador óptico WDM CP conectado operativamente al convertidor electroóptico E/O.
Por lo tanto, cada uno de los conjuntos remotos de enlace ascendente ULRU1 y ULRU2 está compuesto por un cierto número de filtros de paso de banda F con un LNA dedicado (dependiendo del número de bandas servidas).
Todas las señales procedentes de los filtros de paso de banda F se fusionan en una única corriente utilizada para accionar el convertidor electroóptico E/O.
Preferentemente, el acoplador óptico WDM CP es del tipo de un acoplador WDM y divide la trayectoria de enlace ascendente de las señales de gestión del sistema que fluyen a través del cable de fibra óptica.
De manera útil, cada conjunto remoto de enlace ascendente ULRU1 y ULRU2 comprende un convertidor ópticoeléctrico O/E conectado al WDM acoplador WDM CP y adecuado para convertir la señal óptica procedente del acoplador WDM en una señal eléctrica a enviar a un módem de gestión de sistema M. El módem M se utiliza para enviar o recibir datos de gestión de sistema a o desde un conjunto de gestión remoto.
Ventajosamente, el sistema DAS según la invención comprende un módulo óptico provisto de una única trayectoria de enlace descendente dividida en múltiples salidas y con una pluralidad de trayectorias de enlace ascendente separadas entre sí y provistas de respectivas salidas de enlace ascendente.
Particularmente, con referencia a la realización de la Figura 2, el sistema DAS comprende un primer módulo óptico OTRX1 y un segundo módulo óptico OTRX2.
Cada módulo óptico OTRX1 y OTRX2 está provisto de una única trayectoria de enlace descendente dividida en dos salidas y comprende una primera trayectoria de enlace ascendente y una segunda trayectoria de enlace ascendente separadas entre sí y provistas de respectivas salidas de enlace ascendente ULrf1, ULrf2.
Un detalle de los módulos ópticos OTRX1 y OTRX2 se muestra en la Figura 4. Particularmente, la trayectoria de enlace descendente de cada módulo óptico OTRX1 y OTRX2 comprende:
- un transmisor óptico OT (particularmente un convertidor electroóptico);
- un divisor óptico SPL conectado operativamente a dicho transmisor óptico OT;
- un primer acoplador óptico WDM CP1 y un segundo acoplador óptico WDM CP2 conectados operativamente a dicho divisor óptico SPL.
Asimismo, la primera trayectoria de enlace ascendente de cada módulo óptico OTRX1 y OTRX2 comprende:
- un primer acoplador óptico WDM CP1;
- un primer receptor óptico OR1 (particularmente un convertidor ópticoeléctrico) conectado operativamente al primer acoplador óptico WDM CP1 y asociado operativamente a la primera salida de enlace ascendente ULrf1.
Asimismo, la primera trayectoria de enlace ascendente comprende:
- un primer amplificador de bajo ruido LNA1 conectado operativamente al primer receptor óptico OR1;
- un primer atenuador digital DA1 conectado operativamente al primer amplificador LNA1;
- un primer amplificador de energía PA1 conectado operativamente al primer atenuador digital DA1.
De manera similar, la segunda trayectoria de enlace ascendente de cada módulo óptico OTRX1 y OTRX2 comprende: - un segundo acoplador óptico WDM CP2;
- un segundo receptor óptico OR2 (particularmente un convertidor ópticoeléctrico) conectado operativamente al segundo acoplador óptico WDM CP2 y asociado operativamente a la segunda salida de enlace ascendente ULrf2. Asimismo, la segunda trayectoria de enlace ascendente comprende:
- un segundo amplificador de bajo ruido LNA2 conectado operativamente al segundo receptor óptico OR2;
- un segundo atenuador digital DA2 conectado operativamente al segundo amplificador l NA2;
- un segundo amplificador de energía PA2 conectado operativamente al segundo atenuador digital DA2.
Por lo tanto, cada módulo óptico del conjunto maestro OTRX1 y OTRX2 está equipado con un transmisor óptico OT dividido en dos y dos receptores ópticos independientes OR1 y OR2.
El módulo óptico según la presente invención difiere del de la solución anterior debido a la ausencia en la trayectoria de enlace ascendente de un combinador de RF interno después de la conversión O/E.
De tal manera, el módulo óptico según la presente invención comprende dos trayectorias de enlace ascendente separadas.
Como se muestra en la Figura 2, los primeros puertos COMMON1 de los dos módulos ópticos OTRX1 y OTRX2 están conectados, respectivamente, al primer conjunto remoto RU1 y al segundo conjunto remoto RU2.
Los segundos puertos COMMON2 de los dos módulos ópticos OTRX1 y OTRX2 están conectados, respectivamente, al primer conjunto remoto de enlace ascendente ULRU1 y al segundo conjunto remoto de enlace ascendente ULRU2. Ventajosamente, el sistema DAS según la invención comprende al menos un módulo de n-plexor de enlace ascendente configurado para filtrar únicamente la señal de enlace ascendente y para desmultiplexar dicha señal de enlace ascendente en diferentes bandas de enlace ascendente (servidas por el sistema DAS).
Particularmente, con referencia a la realización de la Figura 2, el sistema DAS comprende un módulo de n-plexor de enlace ascendente, que se muestra en la Figura 2 como un UL n-plexer, conectado a las segundas salidas de enlace ascendente ULrf2 de cada módulo óptico OTRX1 y OTRX2.
Las primeras salidas de enlace ascendente ULrf1 de cada módulo óptico OTRX1 y OTRX2 están conectadas, respectivamente, a los puertos de enlace ascendente de los módulos de n-plexor N-PLEXER1 y N-PLEXER2.
Un detalle del UL N-PLEXER se muestra en la Figura 5.
En particular, el UL n-plexer comprende una pluralidad de filtros F conectados a las respectivas entradas de enlace ascendente ULrf1 y ULrf2.
Ventajosamente, el sistema DAS según la invención comprende al menos un punto de interfaz de enlace ascendente provisto de una pluralidad de entrada de enlace ascendente de RF y configurado para recoger todas las señales de RF de enlace ascendente independientes en su entrada y reenviarlas, después de una conversión A/D, a un BBU con un protocolo de comunicación específico (por ejemplo, CPRI, IP, etc.) e interfaz física (SFP, RJ45, etc.).
Con referencia a la realización de la Figura 2, el sistema DAS comprende un punto de interfaz de enlace ascendente UL POI conectado a un BBU y provisto de cuatro puertos de enlace ascendente UL1, UL2, UL3, UL4.
Los puertos de enlace ascendente primero y segundo están conectados a las respectivas salidas de enlace ascendente ULrf1 y ULrf2 del UL n-plexer.
No se excluye un número diferente de puertos de enlace ascendente.
Un detalle del punto de interfaz de enlace ascendente UL POI se muestra en la Figura 6.
Particularmente, el UL POI comprende una pluralidad de amplificadores de bajo ruido LNA, una pluralidad de atenuadores digitales DA conectados a los amplificadores de bajo ruido LNA, una pluralidad de filtros F conectados a los atenuadores digitales DA, y una pluralidad de convertidores analógicos a digitales A/D conectados a los filtros F. Asimismo, el UL POI comprende un circuito programable en campo, del tipo de una FPGA (matriz de puertas programables en campo), conectado operativamente a la pluralidad de convertidores analógicos a digitales A/D y configurado para reenviar las señales digitales recibidas al BBU con un protocolo de comunicación específico. El funcionamiento del sistema DAS según la invención y suponiendo un escenario MIMO 2x4 como se muestra en la Figura 2 se describe aquí a continuación.
La señal de enlace descendente se transmite digitalmente (por ejemplo, por medio de un protocolo CPRI, un protocolo IP u otros protocolos) desde un BBU al POI.
Aquí, la señal se convierte de digital a RF y, asumiendo un escenario MIMO 2x4, se reenvía al primer puerto de salida de enlace descendente DL1 y al segundo puerto de salida de enlace descendente DL2 del POI.
Para cada trayectoria de enlace descendente (es decir, independientemente para los puertos POI DL1 y DL2), la señal de RF de enlace descendente se combina junto con las portadoras de otros operadores u otras bandas de frecuencia, respectivamente por medio del primer n-plexor N-PLEXER1 y el segundo n-plexor N-PLEXER2.
A continuación, la señal de RF de enlace descendente se transmite al primer conjunto remoto RU1 y al segundo conjunto remoto RU2 a través del primer módulo óptico OTRX1 y el segundo módulo óptico OTRX2, y a continuación a la primera antena ANT1.
En particular, cada módulo óptico OTRX1 y OTRX2 realiza la conversión electroóptica por medio del convertidor electroóptico E/O y reenvía la señal óptica respectivamente a los conjuntos primero y segundo RU1 y RU2 a través de fibra óptica conectada a su primer puerto de salida COMMON1 y segundo puerto de salida COMMON2, como se representa en la Figura 4.
Las dos trayectorias de enlace ascendente de la señal que proviene de la primera antena ANT 1 son equivalentes, por lo que ingresan a sus propios conjuntos remotos RU1 y RU2; a continuación el puerto Common1 de sus respectivos módulos ópticos OTRX1 y OTRX2, después de la conversión óptica a RF, se envían hacia el POI y a continuación digitalmente al BBU.
Con el fin de realizar un sistema MIMO 2x4, el enlace ascendente ha de llevar cuatro corrientes de información independientes.
Con este propósito, se obtienen dos trayectorias de enlace ascendente adicionales al añadir al sistema DAS una segunda antena polarizada cruzada ANT2 (en general, se puede usar cualquier tipo de técnica de diversidad de antenas).
La señal de RF de enlace ascendente que proviene de cada puerto de la antena MIMO dedicada ANT2 se envía a un conjunto remoto de enlace ascendente respectivo UL RU1 y UL RU2, donde cada banda se filtra y amplifica de forma independiente.
A continuación, todas las bandas se combinan de nuevo en un único cable de fibra óptica y se envían al segundo puerto óptico COMMON2 del primer módulo óptico OTRX1 y del segundo módulo óptico OTRX2.
Útilmente, se pueden insertar múltiples conjuntos remotos de enlace ascendente en la misma caja, reduciendo así la huella final del sistema.
El módulo óptico de nuevo diseño tiene dos trayectorias de enlace ascendente independientes, por lo que la señal de RF en los puertos ULrf1 y ULrf2 no es una combinación de las señales recibidas en COMMON1 y COMMON2 como lo fue en las soluciones conocidas.
Las señales de enlace ascendente procedentes de los puertos ULrf2 de cada uno de los módulos ópticos OTRX1 y OTRX2 son filtradas a continuación en banda por el UL N-PLEXER y transportadas hacia su propio POI de enlace ascendente de 4 puertos (dependiendo de su frecuencia de la portadora).
En el módulo UL POI, las señales de RF se convierten en A/D y se envían al BBU, manteniendo siempre la independencia.
Ventajosamente, en el diseño MIMO 2x4 según la invención es necesario añadir solo dos trayectorias de enlace ascendente con respecto a las soluciones conocidas, por ende, dos puertos de UL POI de 4 puertos son libres para futuras actualizaciones (por ejemplo, para implementar un sistema MIMO 4x8).
Asimismo, este diseño permite limitar el aumento de NF (coeficiente de ruido) debido al uso de varios conjuntos remotos para el mismo sector.
De hecho, cuando se combinan señales de conjuntos remotos NRU, el NF aumenta según la siguiente fórmula, donde NFRU es el coeficiente de ruido de un solo conjunto remoto.
NFDAS = NFRU 10log10 NRU
Esto se debe a que cada RU añade su propio ruido al combinar las señales. Mantener las señales de UL separadas hasta el BBU, evita que aumente la potencia de ruido y permite explotar técnicas de diversidad en el lado del BBU optimizando así la sensibilidad del sistema.
Por otra parte, se pueden usar algoritmos de posicionamiento basados en diferentes principios (TDOA, energía recibida, etc.) para localizar y rastrear el UE (equipo de usuario) que acampa dentro de una célula específica.
De hecho, en la medida en que se conocen las antenas y la ubicación de los RUs, es posible interpolar las señales medidas y determinar la posición móvil con mayor precisión debido al hecho de que cada conjunto remoto está unido a un receptor individual en el lado del BBU.
Es importante tener en cuenta que el diseño no se limita al uso de un OTRX 1:2 (un transmisor óptico dividido por dos y dos receptores ópticos independientes) o un POI de puerto de 4 enlaces.
En el caso del módulo óptico, se pueden usar múltiples puertos ópticos para reenviar los datos de enlace descendente a los conjuntos remotos y para recibir independientemente la señal de enlace ascendente.
Por otra parte, es posible utilizar un equipo independiente con un banco de receptores ópticos independientes (ORXs) para el enlace ascendente mientras se utiliza en paralelo un OTRX 1:n.
El sistema DAS según la invención es altamente escalable, de hecho la implementación de un sistema MIMO 4x8 es una actualización sencilla de la primera realización descrita anteriormente.
Una segunda realización posible del sistema DAS según la invención, relacionada con un escenario MIMO 4x8, se muestra en la figura 7.
Particularmente, si se compara con la solución MIMO 2x4, la solución DAS para MIMO 4x8 comprende un POI adicional (POI2), dos módulos de n-plexor adicionales (N-PLEXER3, N-PLEXER4), un módulo de n-plexor de enlace ascendente adicional (UL N-PLEXER2), dos módulos ópticos adicionales (OTRX3, OTRX4), dos conjuntos remotos adicionales (RU3, RU4) y dos conjuntos remotos de enlace ascendente adicionales (ULRU3, ULRU4).
Iterando este razonamiento, es posible ampliar las capacidades de MIMO según sea necesario con un ahorro notable en el equipo DAS con respecto a las soluciones conocidas.
Otra realización posible que aprovecha en gran medida la invención propuesta es la que se dibuja en la Figura 8.
En esta configuración, el BBU da servicio a un entorno con múltiples antenas ANT y conjuntos remotos RU pertenecientes a un solo sector.
El n-plexor se ha omitido de la figura en aras de la claridad, pero es importante destacar que el número de bandas no es un factor limitante en esta estrategia (se admite completamente la multibanda).
En la trayectoria de enlace descendente, la señal procedente del BBU se divide entre los diferentes OTRXs y RUs, por lo que todas las antenas darán servicio al mismo sector. Por ejemplo, esta estrategia se puede utilizar en cañones urbanos, calles largas o túneles. En la trayectoria de enlace ascendente, gracias al OTRX con las trayectorias de enlace ascendente separadas y al UL POI, es posible llevar un conjunto de señales de enlace ascendente independientes (tantas como el número de RUs) al BBU.
Según esta solución, es posible procesar toda esta información para mitigar la interferencia (por ejemplo, gracias a las técnicas de compensación de rechazo de interferencia), para un posicionamiento exacto, técnicas de diversidad de receptores, conformación de haces, etc.
Un ejemplo de aplicación es una llamada de emergencia, donde el móvil necesita ser localizado en el entorno. Por lo general, la precisión está limitada por el tamaño de la célula, pero la solución propuesta puede explotar las señales de UL independientes para localizar el móvil dentro de la célula.
Estas técnicas pueden explotar la energía de señal recibida en cada trayectoria (conociendo la posición de las antenas), las señales TDOA, o incluso una combinación de ellas. Por otra parte, el sistema de NF en el UL se beneficia de esta implementación, porque todas las trayectorias se mantienen separadas y la señal se recombina solo en el BBU, donde los algoritmos de diversidad evitan que el NF aumente.
Por último, nada prohíbe reemplazar los DL/UL RUs clásicos con los RUs de solo enlace ascendente (por ejemplo, si la cobertura de DL ya es suficiente), de esta manera se limita el costo al tiempo que se habilita todas las características mencionadas anteriormente.
En la práctica, se ha observado que la invención descrita logra los fines propuestos.
Particularmente, la invención propuesta tiene varias ventajas con respecto a la solución anterior, de hecho se pueden destacar las siguientes características clave:
- permite a los sistemas de antenas distribuidas implementar MIMO masivo con más trayectorias de UL que DL en un diseño sencillo;
- mejorar la sensibilidad del sistema de UL limitando el aumento de NF debido al uso de múltiples RUs que dar servicio al mismo sector o trayectoria MIMO;
- se pueden explotar fácilmente técnicas de posicionamiento más precisas y exactas gracias al mayor número de trayectorias de enlace ascendente independientes;
- reducción de la huella;
- reducción de costos.
Por lo tanto, la implementación de sistemas MIMO con más trayectorias de UL que DL y con múltiples RUs servidas por el mismo sector requiere menos componentes, lo que conduce a una reducción significativa de la huella y el costo del sistema DAS. Ampliar el número de trayectorias de UL independientes sin añadir una complejidad significativa al sistema define una trayectoria clara para la implementación de técnicas modernas de LTE Advanced, tales como la conformación de haces, la agregación de portadoras, el MIMO cooperativo, etc.
La reducción significativa en el número de componentes requeridos, incrementa a medida que aumenta el número de antenas, por lo que es fácil comprender que la invención propuesta tiene un papel crucial en el despliegue de tecnologías futuras que exigen implementaciones MIMO masivo. Por otra parte, el número de cables FO necesarios para conectar el BBU al sistema DAS siempre es menor o igual si se compara con la solución anterior. Este aspecto podría desempeñar un papel crucial en aquellos escenarios en los que existen restricciones en el número de cables FO (por ejemplo, alquiler de cables).
La sensibilidad del sistema puede mejorarse mediante la adopción de la invención concebida cuando se utiliza más de un RU para el mismo sector. De hecho, el NF es limitado manteniendo las señales de UL separadas hasta que el BBU evita que la energía de ruido aumente. Por lo tanto, las técnicas de diversidad se pueden explotar en el lado del BBU, optimizando así la sensibilidad del sistema de enlace ascendente.
Asimismo, el diseño concebido permite explotar las características relacionadas con el posicionamiento dentro de una célula específica utilizando un número mínimo de componentes. De hecho, en la medida en que se conocen las antenas y la ubicación de los RUs, es posible interpolar las señales medidas y determinar la posición móvil con mayor precisión debido al hecho de que cada conjunto remoto está unido a un receptor individual en el lado del BBU. La flexibilidad de configuración y la facilidad de integración en las plataformas DAS implementadas actualmente, permite el uso de nuevas características y tecnologías sin reemplazar la infraestructura existente. Un amplio intervalo de escenarios del mundo real puede beneficiarse de esta solución, mejorando la QoS (calidad de servicio), la capacidad y la cobertura, al tiempo que ofrece capacidades de posicionamiento avanzadas.
Los beneficios de la solución propuesta pueden ser explotados por múltiples operadores en múltiples tecnologías y en múltiples bandas para diseños tanto SISO como MIMO, gracias al diseño del sistema de antenas distribuidas del estado de la técnica y compacto.

Claims (15)

REIVINDICACIONES
1. Sistema de antenas distribuidas (DAS) para aplicaciones MIMO masivo, que comprende:
- una pluralidad de módulos de punto de interfaz (POI, POI1, POI2, UL POI) conectables a un conjunto de banda base (BBU) y configurados para convertir un flujo de datos digitales que provienen de dicho conjunto de banda base (BBU) en señales de RF y/o para convertir señales de RF entrantes en un flujo de datos digitales que se enviarán a dicho conjunto de banda base (BBU);
- una pluralidad de módulos ópticos (OTRX1, OTRX2, OTRX3, OTRX4) conectados operativamente a dicha pluralidad de módulos de punto de interfaz (POI, POI1, POI2, UL POI) y configurados para realizar una conversión electroóptica de las señales de RF;
- una pluralidad de conjuntos remotos (RU1, RU2, RU3, RU4, ULRU1, ULRU2, ULRU3, ULRU4) conectados operativamente a dichos módulos ópticos (OTRX1, OTRX2, OTRX3, OTRX4) y a una pluralidad de antenas (ANT1, ANT2, ANT3, ANT4);
caracterizado porque al menos uno de dichos módulos ópticos (OTRX1, OTRX2, OTRX3, OTRX4) comprende una pluralidad de trayectorias de enlace ascendente separadas entre sí y provistas de salidas de enlace ascendente respectivas (ULrf1, ULrf2).
2. Sistema de antenas distribuidas (DAS) según la reivindicación 1, caracterizado porque dicha pluralidad de conjuntos remotos (RU1, RU2, RU3, RU4, ULRU1, ULRU2, ULRU3, ULRU4) comprende al menos un conjunto remoto de enlace ascendente (ULRU1, ULRU2, ULRU3, ULRU4) conectado operativamente a un módulo óptico respectivo (OTRX1, OTRX2, OTRX3, OTRX4) y configurado para filtrar, amplificar y realizar una conversión electroóptica de señales de RF de enlace ascendente.
3. Sistema de antenas distribuidas (DAS) según una o más de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque dicho conjunto remoto de enlace ascendente (ULRU1, ULRU2, ULRU3, ULRU4) comprende una pluralidad de filtros de paso de banda (F) relacionados con las bandas de frecuencia respectivas.
4. Sistema de antenas distribuidas (DAS) según la reivindicación 3, caracterizado porque dicho conjunto remoto de enlace ascendente (ULRU1, ULRU2, ULRU3, ULRU4) comprende una pluralidad de amplificadores de bajo ruido (LNA) conectados operativamente a dichos filtros de paso de banda (F).
5. Sistema de antenas distribuidas (DAS) según una o más de las reivindicaciones 3 y 4, caracterizado porque dicho conjunto remoto de enlace ascendente (ULRU1, ULRU2, ULRU3, ULRU4) comprende al menos un convertidor electroóptico (E/O) conectado operativamente a dicha pluralidad de filtros de paso de banda (F).
6. Sistema de antenas distribuidas (DAS) según una o más de las reivindicaciones de 3 a 5, caracterizado porque dicho conjunto remoto de enlace ascendente (ULRU1, ULRU2, ULRU3, ULRU4) comprende al menos un acoplador óptico (WDM CP) conectado operativamente a dicho convertidor electroóptico (E/O).
7. Sistema de antenas distribuidas (DAS) según una o más de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque dicho módulo óptico (OTRX1, OTRX2) comprende una única trayectoria de enlace descendente dividida en múltiples salidas.
8. Sistema de antenas distribuidas (DAS) según la reivindicación 7, caracterizado porque dicha trayectoria de enlace descendente comprende:
- al menos un transmisor óptico (OT);
- al menos un divisor óptico (SPL) conectado operativamente a dicho transmisor óptico (OT);
- una pluralidad de acopladores ópticos (WDM CP1, WDM CP2) conectados operativamente a dicho divisor óptico (SPL).
9. Sistema de antenas distribuidas (DAS) según una o más de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque cada una de dichas trayectorias de enlace ascendente comprende:
- al menos un acoplador óptico (WDM CP1, WDM CP2);
- al menos un receptor óptico (OR1, OR2) conectado operativamente a dicho acoplador óptico (WDM CP1, WDM CP2) y asociado operativamente a una de dichas salidas de enlace ascendente (ULrf1, ULrf2).
10. Sistema de antenas distribuidas (DAS) según la reivindicación 9, caracterizado porque cada una de dichas trayectorias de enlace ascendente comprende:
- al menos un amplificador (LNA1, LNA2) conectado operativamente a dicho receptor óptico (OR1, OR2);
- al menos un atenuador digital (DA1, DA2) conectado operativamente a dicho amplificador (LNA1, LNA2);
- al menos un amplificador de energía (PA1, PA2) conectado operativamente a dicho atenuador digital (DA1).
11. Sistema de antenas distribuidas (DAS) según una o más de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque comprende un módulo de n-plexor de enlace ascendente (UL n-plexer, UL n-plexer1, UL nplexer2) configurado para filtrar únicamente la señal de enlace ascendente y para desmultiplexar dicha señal de enlace ascendente en diferentes bandas de enlace ascendente.
12. Sistema de antenas distribuidas (DAS) según una o más de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque dicha pluralidad de módulos de punto de interfaz (POI, POI1, POI2, UL POI) comprende al menos un punto de interfaz de enlace ascendente (UL POI) provisto de una pluralidad de entradas de enlace ascendente de RF y configurado para recoger todas las señales de RF de enlace ascendente independientes en su entrada y reenviarlas, después de una conversión A/D, a un BBU con un protocolo de comunicación específico (por ejemplo, CPRI, IP, etc.) e interfaz física (SFP, RJ45, etc.).
13. Sistema de antenas distribuidas (DAS) según la reivindicación 12, caracterizado porque dicho POI de enlace ascendente (UL POI) comprende una pluralidad de convertidores analógicos a digitales (A/D).
14. Sistema de antenas distribuidas (DAS) según la reivindicación 13, caracterizado porque dicho POI de enlace ascendente (UL POI) comprende al menos un circuito programable en campo (FPGA) conectado operativamente a dicha pluralidad de convertidores analógicos a digitales (A/D) y configurado para reenviar las señales digitales recibidas con un protocolo de comunicación específico.
15. Sistema de antenas distribuidas (DAS) según una o más de las reivindicaciones 12-14, caracterizado porque comprende:
- al menos dos de dichos conjuntos remotos de enlace ascendente (ULRU1, ULRU2, ULRU3, ULRU4);
- al menos dos de dichos módulos ópticos (OTRX1, OTRX2, OTRx 3, OTRX4);
- al menos uno de dichos módulos de n-plexor de enlace ascendente (UL n-plexer, UL n-plexer1, UL n-plexer2); - al menos uno de dichos puntos de interfaz de enlace ascendente (UL POI).
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3861642A4 (en) 2018-10-01 2022-09-21 CommScope Technologies LLC SYSTEMS AND METHODS FOR PASSIVE-ACTIVE DISTRIBUTED ANTENNA ARCHITECTURE
CN116886137B (zh) * 2023-09-06 2023-11-24 中天射频电缆有限公司 一种交叉极化漏缆mimo通信系统

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPWO2003098292A1 (ja) * 2002-05-22 2005-09-15 昭和電線電纜株式会社 信号遮断デバイス、光コネクタおよび光ファイバ型カプラ
US7376440B2 (en) * 2003-04-16 2008-05-20 Kyocera Wireless Corp. N-plexer systems and methods for use in a wireless communications device
EP1860803A1 (en) * 2006-05-22 2007-11-28 Alcatel Lucent Method and system for optical transmission signal level configuration
KR100842533B1 (ko) * 2006-12-13 2008-07-01 삼성전자주식회사 시분할 듀플렉싱 방식 무선광섬유 링크 장치
US20140126914A1 (en) * 2010-07-09 2014-05-08 Corning Cable Systems Llc Optical fiber-based distributed radio frequency (rf) antenna systems supporting multiple-input, multiple-output (mimo) configurations, and related components and methods
EP2730038A1 (en) * 2011-07-08 2014-05-14 Corning Cable Systems LLC Optical fiber-based distributed radio frequency (rf) antenna systems supporting multiple-input, multiple-output (mimo) configurations, and related components and methods
US8606110B2 (en) * 2012-01-08 2013-12-10 Optiway Ltd. Optical distributed antenna system
US9374187B2 (en) * 2012-03-12 2016-06-21 Advanced Rf Technologies, Inc. Distributed antenna system and method
CN203387690U (zh) * 2013-07-24 2014-01-08 三维通信股份有限公司 支持多信源接入的多模数字das系统
KR20160102515A (ko) * 2013-12-23 2016-08-30 달리 시스템즈 씨오. 엘티디. 분산형 안테나 시스템의 디지털 멀티플렉서
US9716573B2 (en) * 2014-06-13 2017-07-25 Futurewei Technologies, Inc. Aggregated touchless wireless fronthaul
US10044417B2 (en) * 2015-07-07 2018-08-07 Huawei Technologies Co., Ltd. Systems and methods for RRU control messaging architecture for massive MIMO systems
IT201600073455A1 (it) * 2016-07-13 2018-01-13 Teko Telecom S R L Modulo ricetrasmettitore ottico per comunicazioni in sistemi das

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