WO2009037364A1 - Wireless communications system, device and method for compensation of power losses - Google Patents

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WO2009037364A1 PCT/ES2007/000527 ES2007000527W WO2009037364A1 WO 2009037364 A1 WO2009037364 A1 WO 2009037364A1 ES 2007000527 W ES2007000527 W ES 2007000527W WO 2009037364 A1 WO2009037364 A1 WO 2009037364A1
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Emilio Tejedor Escobar
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Terminales De Telecomunicaciones Terrestre, S.L.
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    • H04B7/15Active relay systems
    • H04B7/155Ground-based stations
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    • HELECTRICITY
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    • H04BTRANSMISSION
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    • Y02DCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES [ICT], I.E. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES AIMING AT THE REDUCTION OF THEIR OWN ENERGY USE
    • Y02D30/00Reducing energy consumption in communication networks
    • Y02D30/70Reducing energy consumption in communication networks in wireless communication networks

Definitions

  • the European patent application EP0851618A2 describes a method for controlling multipoint remote stations.
  • the use of a near pilot signal in frequency is proposed on the way down to the carriers.
  • the pilot signal is measured at the receiver to estimate the losses along the way and set an appropriate gain through an automatic gain control that compensates for the previous losses.
  • US patent application US2002 / 0145968A1 describes a procedure similar to the previous one.
  • a multipoint wireless system delivers OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing Division Multiplexing by Orthogonal Frequency Division) signals.
  • OFDM signals incorporate a pilot signal responsible for determining the losses along the way.
  • An automatic gain control in each remote station is responsible for measuring the said pilot signal sent together with the main signal to determine in this way the losses in the radio path.
  • the transmitter adjusts its gain according to the value provided by the previous automatic gain control.

Abstract

The present invention, a wireless communications system, device and method for compensation of power losses, concerns a device, a method and a system which enable wireless communications networks to be used on the basis of standards for cabled networks thereby solving the problems associated with signal fading due to adverse atmospheric conditions.

Description

SISTEMA DE COMUNICACIONES INALÁMBRICO, DISPOSITIVO Y MÉTODO PARA COMPENSACIÓN DE PÉRDIDAS EN POTENCIA WIRELESS COMMUNICATIONS SYSTEM, DEVICE AND METHOD FOR COMPENSATION OF POWER LOSSES
OBJETO DE LA INVENCIÓNOBJECT OF THE INVENTION
La presente invención, sistema de comunicaciones inalámbrico, dispositivo y método para compensación de pérdida en potencia, se refiere a un sistema de comunicaciones de radiofrecuencia inalámbrico, un dispositivo y un método que resuelven las perdidas que se producen en Ia potencia de una señal radioeléctrica en ambos sentidos de Ia comunicación (camino descendente y camino ascendente) a causa de las condiciones atmosféricas en el citado camino radioeléctrico.The present invention, wireless communications system, device and method for compensation of loss in power, refers to a wireless radio frequency communications system, a device and a method that solve the losses that occur in the power of a radioelectric signal in both directions of the communication (descending path and ascending path) due to the atmospheric conditions in said radio path.
En particular, Ia invención se centra en un dispositivo, un método y un sistema de comunicaciones que proporciona una extensión inalámbrica a las instalaciones de cable, de forma que Ia sección inalámbrica sea totalmente transparente al equipo de usuario con relación a las variaciones en el nivel de Ia señal.In particular, the invention focuses on a device, a method and a communication system that provides a wireless extension to the cable installations, so that the wireless section is completely transparent to the user equipment in relation to the variations in the level of the signal.
La presente invención tiene su ámbito de aplicación en el campo de las telecomunicaciones, y en particular en tecnologías de bucle de abonado inalámbricas de banda ancha.The present invention has its scope in the field of telecommunications, and in particular in wireless broadband subscriber loop technologies.
ESTADO DE LA TÉCNICASTATE OF THE TECHNIQUE
Las redes cableadas son infraestructuras concebidas para ofrecer servicios de datos y vídeo, estando en Ia actualidad totalmente extendidas por todo el mundo. El alto volumen de ellas y Ia necesidad de fomentar Ia competitividad entre los distintos vendedores han conducido a un esfuerzo en Ia estandarización, dando como resultado los siguientes estándares:Wired networks are infrastructures designed to offer data and video services, currently being fully extended throughout the world. The high volume of them and the need to promote competitiveness among different vendors have led to an effort in standardization, resulting in the following standards:
- Estándares para televisión digital: DVB (Digital Video Broadcasting, Video Digital para Emisión), ISDB (Integrated Services Digital Broadcasting, Transmisión Digital de Servicios Integrados) and ATSC (Advanced Televisión System Comitee, Comité de sistemas avanzados de Televisión).- Standards for digital television: DVB (Digital Video Broadcasting, Digital Video for Broadcasting), ISDB (Integrated Services Digital Broadcasting, Digital Transmission of Integrated Services) and ATSC (Advanced Television System Comitee, Advanced Television Systems Committee).
- Estándares para servicios de voz y datos: DOCSIS (Data Over Cable Service Interface Specification, Especificación de Interfaz de Datos sobre Servicios de Cable) o EuroDOCSIS. Las comunicaciones basadas en estos estándares deben ser transportadas a través de redes fijas cableadas por ejemplo redes HFC (Hybrid Fiber Coaxial, Híbridas de Fibra y Coaxial) compuestas por fibra y cable coaxial.- Standards for voice and data services: DOCSIS (Data Over Cable Service Interface Specification) or EuroDOCSIS. Communications based on these standards must be transported through fixed wired networks, for example HFC (Hybrid Fiber Coaxial, Hybrid Fiber and Coaxial) networks composed of fiber and coaxial cable.
La competitividad existente en este mercado ha conducido a un gran suministro de equipos y a una evolución rápida en Ia tecnología, ofreciendo un aumento de funcionalidades a bajo coste. Esta competitividad y Ia buena relación precio-funcionamiento han hecho que los fabricantes de tecnología inalámbrica y que los operadores de telecomunicaciones, comiencen a diseñar productos y a desplegar redes respectivamente, teniendo en cuenta las tecnologías inalámbricas.The existing competitiveness in this market has led to a large supply of equipment and a rapid evolution in technology, offering an increase in functionality at low cost. This competitiveness and the good price-performance ratio have made wireless technology manufacturers and telecommunications operators start designing products and deploying networks respectively, taking into account wireless technologies.
Sin embargo, las tecnologías inalámbricas no están tan estandarizadas como las cableadas. Se han definido solamente especificaciones para los sistemas móviles, orientados inicialmente a las comunicaciones de voz, y para las redes de acceso fijas como WIMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access, Interoperabilidad Mundial para Acceso por Microondas), y Wi-Fi (Wireless Fidelity, Fidelidad inalámbrica), mientras que los operadores de sistemas LMDS (Local Multipoint Distribution Service, Sistema de Distribución Local Multipunto) hacen uso soluciones propietarias y a medida.However, wireless technologies are not as standardized as wired. Specifications have only been defined for mobile systems, initially oriented to voice communications, and for fixed access networks such as WIMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access, World Interoperability for Microwave Access), and Wi-Fi (Wireless Fidelity, Wireless fidelity), while LMDS system operators (Local Multipoint Distribution Service) use proprietary and customized solutions.
Así pues, los equipos de radio inalámbricos no se han diseñado para procesar comunicaciones basadas en estándares para redes fijas. Es por este motivo que los equipos de radio inalámbricos presentan el inconveniente de tener que hacer frente a los cambios atmosféricos que se producen y que afectan a Ia señal cuando ésta está siendo transmitida a través del aire. Esta variación en Ia potencia de Ia señal debido a los cambios atmosféricos es de gran importancia cuando Ia frecuencia de Ia señal aumenta. Esto se debe a Ia sensibilidad de las señales de alta frecuencia a Ia lluvia intensa. Pero también esta variación de Ia potencia de Ia señal debido a los cambios atmosféricos, afecta a rangos de frecuencia menores.Thus, wireless radio equipment has not been designed to process standards-based communications for fixed networks. It is for this reason that wireless radio equipment has the disadvantage of having to cope with the atmospheric changes that occur and that affect the signal when it is being transmitted through the air. This variation in the power of the signal due to atmospheric changes is of great importance when the frequency of the signal increases. This is due to the sensitivity of high frequency signals to heavy rain. But also this variation in the power of the signal due to atmospheric changes, affects smaller frequency ranges.
Las características del medio físico inalámbrico, el aire, provocan algunas distorsiones en señal que no ocurren en redes de cable. Las distorsiones más importantes que se producen en las señales son:The characteristics of the wireless physical medium, the air, cause some signal distortions that do not occur in cable networks. The most important distortions that occur in the signals are:
Mayor distorsión de intermodulación,Greater intermodulation distortion,
Ruido de fase, y - Variabilidad de Ia señal dependiente de las condiciones atmosféricas.Phase noise, and - Variability of the signal dependent on atmospheric conditions.
En el estado de Ia técnica son conocidas algunas soluciones que intentan resolver el anterior problema técnico y realizan una ecualización de Ia señal en el receptor.In the state of the art some solutions are known that attempt to solve the previous technical problem and perform an equalization of the signal in the receiver.
Así por ejemplo Ia solicitud de patente europea EP0851618A2, describe un método para controlar estaciones remotas multipunto. En Ia citada solicitud de patente se propone el uso de una señal piloto cercana en frecuencia en el camino descendente a las portadoras. La señal piloto se mide en el receptor para estimar las pérdidas en el camino y fijar una ganancia apropiada mediante un control automático de ganancia que compense las anteriores perdidas.Thus, for example, the European patent application EP0851618A2 describes a method for controlling multipoint remote stations. In the aforementioned patent application, the use of a near pilot signal in frequency is proposed on the way down to the carriers. The pilot signal is measured at the receiver to estimate the losses along the way and set an appropriate gain through an automatic gain control that compensates for the previous losses.
De esta forma Ia señal es enviada al demodulador una vez que ésta ha sido compensada. La ganancia que debe aplicarse a Ia señal recibida se fija a Ia señal a transmitir por medio del mismo control automático de ganancia.In this way the signal is sent to the demodulator once it has been compensated. The gain to be applied to the received signal is set to the signal to be transmitted by means of the same automatic gain control.
La solicitud de patente americana US2002/0145968A1 describe un procedimiento similar al anterior. En este caso, un sistema inalámbrico multipunto entrega señales OFDM (Orthogonal Frequency División Multiplexing Multiplexación por División de Frecuencias Ortogonales). Dichas señales OFDM incorporan una señal piloto encargada de determinar las perdidas en el camino. Un control automático de ganancia en cada estación remota es el encargado de medir Ia citada señal piloto enviada junto con Ia señal principal para determinar de esta forma las pérdidas en el camino radioeléctrico. El transmisor ajusta su ganancia según el valor proporcionado por el anterior control de ganancia automático.US patent application US2002 / 0145968A1 describes a procedure similar to the previous one. In this case, a multipoint wireless system delivers OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing Division Multiplexing by Orthogonal Frequency Division) signals. These OFDM signals incorporate a pilot signal responsible for determining the losses along the way. An automatic gain control in each remote station is responsible for measuring the said pilot signal sent together with the main signal to determine in this way the losses in the radio path. The transmitter adjusts its gain according to the value provided by the previous automatic gain control.
Por último Ia patente americana US6011980 describe un equipo de telecomunicaciones inalámbrico con una parte transmisora y otra parte receptora, que utiliza Ia señal de datos para estimar las pérdidas en el camino. La potencia de Ia señal recibida se compara con Ia deseada y se usa Ia diferencia de Ia señal como entrada a un control automático de ganancia en el receptor. En Ia parte transmisora es utilizado un amplificador, gobernado por un control de potencia en lazo cerrado, que es alimentado sucesivamente con Ia diferencia de señal anteriormente mencionada.Finally, US patent US6011980 describes a wireless telecommunications equipment with a transmitting part and another receiving part, which uses the data signal to estimate the losses along the way. The power of the received signal is compared with the desired one and the difference of the signal is used as input to an automatic gain control in the receiver. In the transmitting part an amplifier is used, governed by a closed loop power control, which is fed successively with the aforementioned signal difference.
Como se ha descrito, algunas soluciones adoptadas hacen uso de señales piloto con el fin de medir las pérdidas de Ia señal que se producen en el camino radioeléctrico. Sin embargo esta solución tiene algunas desventajas. Por una parte, este tipo de soluciones son técnicamente complicadas y por Io tanto resultan costosas. Son necesarios filtros y dispositivos para extraer el tono piloto cercano en frecuencia a Ia señal de datos. Por tanto, no resulta una solución óptima en cuanto a costes ya que el hecho de tener que procesar un tono piloto supone Ia necesidad de dispositivos adicionales como son filtros selectivos, osciladores, etc..As described, some solutions adopted make use of pilot signals in order to measure the losses of the signal that occur in the radio path. However, this solution has some disadvantages. On the one hand, these types of solutions are technically complicated and therefore expensive. Filters and devices are necessary to extract the near pilot tone in frequency to the data signal. Therefore, it is not an optimal solution in terms of costs since the fact of having to process a pilot tone implies the need for additional devices such as selective filters, oscillators, etc.
Por otra parte, el hecho de utilizar señales piloto da como resultado una ineficacia espectral, debido al hecho de que el tono piloto tiene que ser insertado en el interior de Ia banda de frecuencia de trabajo, y por Io tanto se gasta una fracción del ancho de banda, un recurso muy escaso.On the other hand, the fact of using pilot signals results in spectral inefficiency, due to the fact that the pilot tone has to be inserted inside the working frequency band, and therefore a fraction of the width is spent of band, a very scarce resource.
Dichas soluciones presentan una menor disponibilidad, ya que al aumentar el número de circuitos se obtiene un sistema menos robusto, y asimismo si se opta por arquitecturas redundantes para solventar estos problemas de falta de robustez, se obtiene un sistema aún más costosoThese solutions have a lower availability, since by increasing the number of circuits a less robust system is obtained, and also if redundant architectures are chosen to solve these problems of lack of robustness, an even more expensive system is obtained
Otra de las soluciones adoptadas consistente en realizar un complejo procesamiento de Ia señal de radiofrecuencia para compensar las pérdidas en el camino, realizando una demodulación y un análisis de Ia señal demodulada para estimar las variaciones de las perdidas en el camino. Por Io tanto requieren una "porción digital" en el sistema. Esto limita Ia aplicabilidad de sus soluciones, pues en el caso de Ia solicitud americana US2002/0145968A1 se requiere el uso de tonos piloto dentro de una señal OFDM y en el caso de Ia patente US US6011980 se analiza Ia señal I-Q demodulada.Another of the solutions adopted consists in carrying out a complex processing of the radiofrequency signal to compensate for the losses in the path, performing a demodulation and an analysis of the demodulated signal to estimate the variations of the losses in the path. Therefore they require a "digital portion" in the system. This limits the applicability of its solutions, since in the case of the American application US2002 / 0145968A1 the use of pilot tones is required within an OFDM signal and in the case of the US patent US6011980 the demodulated I-Q signal is analyzed.
La presente invención resuelve los inconvenientes anteriormente citados de Ia siguiente forma:The present invention solves the aforementioned drawbacks as follows:
Para evitar el uso de un tono piloto el presente sistema hace uso de las portadoras de forma que todo el espectro esté disponible para el usuario, dotando de flexibilidad al diseño.To avoid the use of a pilot tone, the present system makes use of the carriers so that the entire spectrum is available to the user, giving the design flexibility.
- Sin Ia necesidad de realizar un procesamiento complejo de Ia señal de radiofrecuencia,- Without the need to perform a complex processing of the radio frequency signal,
Ia presente invención utiliza detectores de banda ancha de radiofrecuencia y por Io tanto no requiere Ia demodulación de las señales, haciéndolo tecnológicamente agnóstico y pudiendo trabajar en unidades intermedias (tales como repetidores) que no presentan normalmente hardware de demodulación. DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓNThe present invention uses radio frequency broadband detectors and therefore does not require the demodulation of the signals, making it technologically agnostic and being able to work in intermediate units (such as repeaters) that do not normally have demodulation hardware. DESCRIPTION OF THE INVENTION
La presente invención, sistema de comunicaciones inalámbrico, dispositivo y método paraThe present invention, wireless communications system, device and method for
Ia compensación de las perdidas en potencia, se refiere a un método, un dispositivo y un sistema que hacen posible que las comunicaciones inalámbricas basadas en estándares para sistemas cableados de banda ancha sean transportadas de forma continua en redes inalámbricas y trabajando en diversas bandas de frecuencia.The compensation of power losses refers to a method, a device and a system that make it possible for wireless communications based on standards for wired broadband systems to be transported continuously in wireless networks and working in various frequency bands .
Un sistema cableado consta típicamente de una cabecera (CMTS Cable Modem Termination System, Sistema de Terminación del Cable Modem) y un número de cable modems (CM) situados en las instalaciones de abonado. En el caso de Ia especificación DOCSIS se determina que Ia potencia transmitida por el CM se puede corregir solamente por un paquete "ranging response" enviado desde el CMTS en respuesta a un paquete "ranging request" enviado desde el CM.A wired system typically consists of a header (CMTS Cable Modem Termination System) and a number of cable modems (CM) located at the subscriber's premises. In the case of the DOCSIS specification, it is determined that the power transmitted by the CM can only be corrected by a "ranging response" packet sent from the CMTS in response to a "ranging request" packet sent from the CM.
Dado que las redes cableadas son altamente estables en relación a Ia perdida de potencia, los estándares fueron pensados solamente para ocuparse de variaciones pequeñas y esporádicas de potencia. Sin embargo, las variaciones de señal debido a las condiciones atmosféricas pueden ser muy grandes a largo plazo y relativamente grandes a corto plazo al ser transportada a través de redes inalámbricas de alta frecuencia.Since the wired networks are highly stable in relation to the loss of power, the standards were designed only to deal with small and sporadic variations in power. However, signal variations due to atmospheric conditions can be very large in the long term and relatively large in the short term when transported through high-frequency wireless networks.
Así pues en redes inalámbricas concebidas como extensión de redes cableadas puede ser que el cable módem pierda su conexión con el CMTS debido a las razones siguientes:Thus, in wireless networks conceived as an extension of wired networks, it may be that the cable modem loses its connection with the CMTS due to the following reasons:
- La lluvia es tan intensa que causa que Ia señal esté fuera del rango dinámico del dispositivo,- The rain is so intense that it causes the signal to be outside the dynamic range of the device,
- Aunque el nivel de potencia esté dentro del rango dinámico, Ia velocidad de cambio es tan alta que el CMTS no puede recibir correctamente las señales del CM y, por Io tanto, no puede enviar el mensaje de ajuste.- Although the power level is within the dynamic range, the rate of change is so high that the CMTS cannot correctly receive the CM signals and therefore cannot send the adjustment message.
Esto último sucede cuando Ia señal del CM alcanza al CMTS con ±6dB de diferencia con respecto al nivel previsto de Ia señal. Cuando Ia energía recibida cambia tan rápido el CM envía mensajes de ranging de forma insistente y el CMTS Io considera inestable, no enviando ningún mensaje de respuesta de ranging y finalmente desconectando al CM después que se alcanza un tiempo limite. El CM se debe reiniciarse y darse de alta en Ia red. En sistemas inalámbricos ordinarios el CM tiene que tratar estos dos efectos si no hay implementados mecanismos de corrección en los dispositivos de radio; cuanto más alta es Ia frecuencia o cuanto más largo es el enlace, más severos son estos efectos.The latter happens when the CM signal reaches the CMTS with ± 6dB of difference with respect to the expected level of the signal. When the received energy changes so fast, the CM sends ranging messages insistently and the CMTS considers it unstable, not sending any response message from ranging and finally disconnecting to the CM after a time limit is reached. The CM must be restarted and registered in the network. In ordinary wireless systems the CM has to address these two effects if no correction mechanisms are implemented in the radio devices; The higher the frequency or the longer the link, the more severe these effects are.
Un objeto de Ia presente invención es conseguir que una red inalámbrica pueda entregar una señal que permanezca constante independientemente de las condiciones atmosféricas, y para ello se ha desarrollado un dispositivo, un método y un sistema.An object of the present invention is to ensure that a wireless network can deliver a signal that remains constant regardless of atmospheric conditions, and for this purpose a device, a method and a system have been developed.
Actualmente, las variaciones en las señales en el camino radioeléctrico inalámbrico se compensan en el equipo de abonado, el cable modem (CM). Es decir, para el receptor, un control de ganancia interno compensa las variaciones del nivel de Ia señal aumentando o disminuyendo su ganancia. En el lado del transmisor, el cable modem no realiza ninguna acción y requiere de Ia cabecera que indica al cable modem Ia magnitud y el signo en el valor de corrección de Ia potencia que debe ser transmitida. Ésta es Ia razón principal de Ia debilidad de las aplicaciones actualmente en uso.Currently, variations in the signals in the wireless radio path are compensated in the subscriber equipment, the cable modem (CM). That is, for the receiver, an internal gain control compensates for variations in the level of the signal by increasing or decreasing its gain. On the transmitter side, the modem cable does not perform any action and requires the header that indicates to the modem cable the magnitude and the sign in the correction value of the power to be transmitted. This is the main reason for the weakness of the applications currently in use.
En particular, un primer objeto de Ia invención se refiere a un sistema de comunicaciones que compensa Ia atenuación por lluvia intensa, cambiando automáticamente Ia ganancia de algunos elementos de Ia red en el camino descendente y en el camino ascendente. Los elementos de red del sistema de comunicaciones inalámbrico colaboran para mantener un nivel de señal aproximadamente constante a Ia entrada del receptor cable modem y en Ia entrada del receptor CMTS, liberando de esta forma al cable modem y al CMTS de Ia compensación de las pérdidas de valor elevado y/o rápidas en el trayecto.In particular, a first object of the invention refers to a communications system that compensates for attenuation due to heavy rain, automatically changing the gain of some elements of the network in the descending path and in the ascending path. The network elements of the wireless communication system collaborate to maintain an approximately constant signal level at the input of the cable modem receiver and at the input of the CMTS receiver, thus freeing the modem cable and the CMTS from compensation for loss of high and / or fast value on the way.
Un segundo objeto de Ia presente invención es un dispositivo que realiza una compensación automática tanto en el camino ascendente como en el camino descendente en algunos elementos de red. Este dispositivo, por medio de dos controles automáticos, aumenta el nivel de señal en el camino ascendente hasta un valor definido por las perdidas en el camino descendente.A second object of the present invention is a device that performs automatic compensation both in the ascending path and in the descending path in some network elements. This device, by means of two automatic controls, increases the level of the signal in the ascending path to a value defined by the losses in the descending path.
Un tercer objeto de Ia presente invención se refiere a un método mediante el cual se consigue compensar las perdidas en el camino radioeléctrico. El procedimiento monitoriza el nivel de señal en el camino descendente para medir las perdidas en el camino radioeléctrico y para compensar dichas perdidas tanto en el camino descendente como en el camino ascendente; de esta forma Ia ganancia del dispositivo radio aumenta o disminuye para proporcionar al cable modem un nivel de señal constante. El número de señales (o de portadoras) presentes en el sistema en el camino descendente puede cambiar durante Ia vida del sistema. El operador puede agregar más portadoras si Ia demanda de tráfico aumenta. Si Ia carga de portadoras cambia, Ia radio debe ser informada para tener en cuenta ese cambio en los cálculos del dispositivo que compensa las variaciones de Ia señal.A third object of the present invention refers to a method by which it is possible to compensate the losses in the radio path. The procedure monitors the signal level in the descending path to measure losses in the radio path and to compensate for such losses both in the descending path and in the ascending path; in this way the gain of the radio device increases or decreases to provide the modem cable with a constant signal level. The number of signals (or carriers) present in the system in the downward path may change during the life of the system. The operator can add more carriers if the traffic demand increases. If the carrier load changes, the radio must be informed to take into account that change in the calculations of the device that compensates for the variations in the signal.
El dispositivo y método no se implementa en Ia estación base ya que tanto el dispositivo y el método se basan en medir las señales en el sentido descendente, y Ia estación base es Ia generadora de esta señal. Por Io tanto, en este punto el nivel de Ia señal no puede cambiar debido a Ia lluvia o a otros efectos.The device and method is not implemented in the base station since both the device and the method are based on measuring the signals in the downward direction, and the base station is the generator of this signal. Therefore, at this point the level of the signal cannot change due to rain or other effects.
DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURASDESCRIPTION OF THE FIGURES
Para completar Ia descripción que se está realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características de Ia invención, de acuerdo con un ejemplo preferente de realización práctica del mismo, se acompaña como parte integrante de dicha descripción, un juego de figuras en donde con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado Io siguiente:To complete the description that is being made and in order to help a better understanding of the characteristics of the invention, according to a preferred example of practical implementation thereof, a set of figures in the accompanying part is attached as an integral part of said description. where, as an illustration and not limitation, the following has been represented:
La figura 1.- Muestra un diagrama de bloques esquemático del sistema de comunicaciones transparente en potencia inalámbrico.Figure 1.- Shows a schematic block diagram of the transparent communication system in wireless power.
La figura 2.- Muestra un esquema de bloques de un control automático de ganancia encargado de compensar las perdidas en potencia de Ia señal en el camino radioeléctrico.Figure 2.- Shows a block diagram of an automatic gain control responsible for compensating the losses in power of the signal in the radio path.
DESCRIPCIÓN DE UN MODO PREFERENTE DE REALIZACIÓNDESCRIPTION OF A PREFERRED MODE OF EMBODIMENT
Según Ia figura 1 , el sistema de comunicaciones objeto de Ia presente invención se refiere a un sistema de radiofrecuencia, previsto para proveer servicios "triple play" (servicios de televisión, servicios de vídeo y servicios de datos) en un amplio intervalo de frecuencias.According to Figure 1, the communications system object of the present invention refers to a radio frequency system, intended to provide "triple play" services (television services, video services and data services) in a wide range of frequencies.
El sistema debe ser transparente en potencia proporcionando un nivel de señal constante tanto a Ia cabecera 2 (CMTS) en el camino ascendente, como al cable modem (CM) 8 en el camino descendente.The system must be transparent in power providing a constant signal level both to the header 2 (CMTS) in the ascending path, and to the cable modem (CM) 8 in the descending path.
Este sistema se compone de los elementos siguientes: La estación base 3 (BST Base Station Transceiver); diseñada para aumentar y transmitir Ia señal modulada desde una cabecera multiservicio (DOCSIS, EuroDOCSIS, encapsulados E1/T1/E3/STM1 , líneas ATM, etc, y también DVB-C, DVB-T) a los usuarios de Ia red, así como recibir y enviar las señales que vienen de los usuarios.This system consists of the following elements: Base Station 3 (BST Base Station Transceiver); designed to increase and transmit the modulated signal from a multiservice header (DOCSIS, EuroDOCSIS, encapsulated E1 / T1 / E3 / STM1, ATM lines, etc., and also DVB-C, DVB-T) to the users of the network, as well as Receive and send the signals that come from the users.
- Unidades de exterior 7 (ODU Outdoor Unit), son transceptores remotos usados para proporcionar conexión a uno o más dispositivos de clientes con Ia red inalámbrica. El ODU tiene un tipo interfaz interno coaxial del tipo F para Ia red remota. Está equipado con un control automático de ganancia interno.- Outdoor Units 7 (ODU Outdoor Unit), are remote transceivers used to provide connection to one or more client devices with the wireless network. The ODU has an internal coaxial type F type for the remote network. It is equipped with an automatic internal gain control.
En caso necesario, se utilizarán repetidores activos de señal 5 (OAR Outdoor Active Repeater), que son una unidad bidireccional diseñada para iluminar las zonas oscurasIf necessary, active signal repeaters 5 (OAR Outdoor Active Repeater) will be used, which are a bidirectional unit designed to illuminate dark areas
(aquellas con un obstáculo que impide Ia línea directa entre Ia estación base y el equipo del usuario), y ampliar Ia cobertura más allá de los límites de Ia estación base de forma transparente a los servicios superiores. Se equipa también con un control automático de ganancia interno.(those with an obstacle that prevents the direct line between the base station and the user's equipment), and extending the coverage beyond the limits of the base station in a transparent manner to the superior services. It is also equipped with an automatic internal gain control.
El CMTS 2, esta conectado con una red IP 1 y se comunica con el cable modem por medio del sistema inalámbrico descrito. Entre Ia estación base 3 y los repetidores 5, el medio físico se puede ver afectado por las condiciones atmosféricas 4, así como entre los repetidores 5 y las unidades exteriores 7, también puede verse afectado el medio de transmisión por condiciones atmosféricas 6.The CMTS 2 is connected to an IP network 1 and communicates with the modem cable through the described wireless system. Between the base station 3 and the repeaters 5, the physical medium can be affected by the atmospheric conditions 4, as well as between the repeaters 5 and the outdoor units 7, the transmission medium can also be affected by atmospheric conditions 6.
El dispositivo de radio de Ia estación base 3 emite un nivel de señal constante en el sentido descendente con independencia de las condiciones atmosféricas 4 y 6. Esto hace que Ia señal llegue con una potencia Pu al ODU 7.The radio device of the base station 3 emits a constant signal level in the downward direction regardless of the atmospheric conditions 4 and 6. This makes the signal arrive with a power Pu to the ODU 7.
Si llueve, habrá una pérdida Lr 4 de Ia señal en el camino desde Ia estación base 3 al repetidor 5 y de Lu 6 en el camino desde el repetidor 5 al ODU 7. Si Ia ganancia en el repetidor 5 es Gr y Ia ganancia en el ODU 7 es Gu, Ia potencia recibida en el cable módem 8 es (no considerando pérdidas del cable):If it rains, there will be a loss Lr 4 of the signal on the way from the base station 3 to the repeater 5 and Lu 6 on the way from the repeater 5 to the ODU 7. If the gain in the repeater 5 is Gr and the gain in ODU 7 is Gu, the power received in cable modem 8 is (not considering cable losses):
- Antes: Pcm = Pu + Gu- Before: Pcm = Pu + Gu
- Después: Pcm = Pu + Gu - Lr - Lu En el caso anterior se ha tenido en consideración una única portadora pero si el operador agrega más portadoras, el detector leerá más potencia pudiéndose darse el caso de que se redujera Ia ganancia en el transmisor aunque Ia potencia recibida por portadora realmente no haya disminuido.- After: Pcm = Pu + Gu - Lr - Lu In the previous case, a single carrier has been taken into consideration but if the operator adds more carriers, the detector will read more power, in which case the gain in the transmitter could be reduced even if the power received by the carrier has not really decreased.
5 Para evitar este mal funcionamiento el sistema tiene que ser informado de los cambios en5 To avoid this malfunction the system has to be informed of changes in
Ia carga de portadoras en el sentido descendente. Para ello un parámetro global, llamado el coeficiente de carga (A), se envía junto con Ia señal para dar una medida de Ia capacidad de utilización.The load of carriers in the downward direction. For this, a global parameter, called the load coefficient (A), is sent together with the signal to give a measure of the capacity of use.
El coeficiente de carga es igual a:The load coefficient is equal to:
i n _ número de portadoras usadas número total de portadoras in _ number of carriers used total number of carriers
Así, cuando todas las portadoras están presentes, A es igual a OdB, y si solamente Ia mitad de las portadoras están presentes, el valor de A es 3dB (es decir, media potencia). Y así sucesivamente.Thus, when all carriers are present, A is equal to OdB, and if only half of the carriers are present, the value of A is 3dB (ie, half power). And so on.
Por Io tanto, las ecuaciones anteriores se pueden rescribir como:Therefore, the above equations can be rewritten as:
15 - Antes: Pcm = A x (Pu + Gu)/A, donde (Pu + Gu)/A es Ia potencia recibida por portadora bajo condiciones atmosféricas ideales15 - Before: Pcm = A x (Pu + Gu) / A, where (Pu + Gu) / A is the power received per carrier under ideal atmospheric conditions
- Después: Pcm = [A x (Pu + Gu)/A] - Lr - Lu- After: Pcm = [A x (Pu + Gu) / A] - Lr - Lu
Sin el uso de Ia presente invención, el cable módem, suponiendo el coeficiente de carga una constante, debe aumentar Ia potencia transmitida en Ia cantidad de Lr + Lu + ETX. SiendoWithout the use of the present invention, the cable modem, assuming the load coefficient a constant, must increase the power transmitted in the amount of Lr + Lu + E TX . Being
20 ETχ Ia diferencia en las pérdidas en el camino descendente y ascendente, y esta diferencia se debe por Ia diferencia en frecuencia en el camino descendente y ascendente; Eyx se puede estimar como 1 o 2dB en un sistema inalámbrico que trabaja en 28 GHz.20 E T χ the difference in losses in the descending and ascending path, and this difference is due to the difference in frequency in the descending and ascending path; E and x can be estimated as 1 or 2dB in a wireless system that works at 28 GHz.
Con el dispositivo y método de Ia presente invención, el cable módem tendrá que compensar solamente el Eτx previamente mencionado. El dispositivo y método tienen que ser 25 implementado en todos los elementos de red inalámbricos más allá de Ia estación base (repetidores en caso necesario y unidades de exterior) para trabajar correctamente. El dispositivo encargado de Ia compensación de las perdidas de potencia de Ia señal es un control automático de ganancia bidireccional que como ya se ha comentado se implementa en algunos de los elementos de red del sistema (unidades de red y repetidores en caso necesario) y que se muestra en Ia figura 2.With the device and method of the present invention, the cable modem will have to compensate only the E τx previously mentioned. The device and method have to be implemented in all the wireless network elements beyond the base station (repeaters if necessary and outdoor units) to work correctly. The device responsible for compensating the loss of power of the signal is an automatic control of bidirectional gain that, as already mentioned, is implemented in some of the network elements of the system (network units and repeaters if necessary) and that It is shown in Figure 2.
El control automático de ganancia bidireccional consiste en un detector de nivel de señalAutomatic bidirectional gain control consists of a signal level detector
9, dos controles de ganancia uno en el camino descendente 12 y otro en el camino ascendente 10 y un microprocesador 11 que gobierna el dispositivo. Estos componentes trabajan juntos según el método que a continuación se describe.9, two gain controls one on the downward path 12 and one on the upward path 10 and a microprocessor 11 that governs the device. These components work together according to the method described below.
La potencia recibida en el camino descendente se mide por el detector 9, suponiendo constante Ia potencia de salida de Ia estación base 3.The power received in the downward path is measured by the detector 9, assuming constant the output power of the base station 3.
El microprocesador 11 monitoriza las variaciones en el nivel de potencia. Si Ia potencia de Ia señal de radiofrecuencia emitida por Ia estación base 3 es constante, estas variaciones se consideran debidas a las perturbaciones por el tiempo.The microprocessor 11 monitors the variations in the power level. If the power of the radio frequency signal emitted by the base station 3 is constant, these variations are considered due to time disturbances.
El microprocesador 11 actúa en el control de ganancia en el sentido descendente 12 para compensar con variaciones en ganancia las variaciones en potencia, manteniendo Ia potencia entregada a Ia salida del receptor constante.The microprocessor 11 acts in the gain control in the downward direction 12 to compensate for variations in gain in the power variations, keeping the power delivered to the output of the constant receiver.
El microprocesador actúa luego en el control de ganancia en el camino ascendente 10, aportando Ia misma compensación en ganancia que Ia aplicada en el control de ganancia en el camino descendente 12.The microprocessor then acts in the gain control in the ascending path 10, providing the same compensation in gain as that applied in the gain control in the descending path 12.
El sistema entero trabaja para proporcionar al cable modem 8 un nivel de señal constante, independientemente de Ia frecuencia de trabajo y los saltos de longitud. Las unidades de exterior 7 monitorizan Ia señal recibida bien sea desde el repetidor 5 o desde Ia estación base 3 y compensan el tramo de desvanecimiento entre el repetidor 5 - estación base 3 a las unidades de exterior 7, aumentando por esta cantidad las señales en el camino descendente y ascendente. Los repetidores 5, si es necesario, miden Ia potencia del nivel de señal recibida desde Ia estación base 3, calculan las perdidas de potencia entre Ia estación base 3 y el repetidor 5, y amplifican las señales en el camino descendente y en el camino ascendente. The entire system works to provide the modem cable 8 with a constant signal level, regardless of the working frequency and the length jumps. The outdoor units 7 monitor the received signal either from the repeater 5 or from the base station 3 and compensate for the fading section between the repeater 5 - base station 3 to the outdoor units 7, increasing by this amount the signals in the descending and ascending path. The repeaters 5, if necessary, measure the power of the level of signal received from the base station 3, calculate the power losses between the base station 3 and the repeater 5, and amplify the signals in the descending path and in the ascending path .

Claims

REIVINDICACIONES
1. Dispositivo para compensar las perdidas en potencia de una señal en el camino radioeléctrico en un sistema de comunicaciones inalámbrico de forma bidireccional caracterizado porque comprende:1. Device for compensating the losses in power of a signal in the radio path in a wireless communication system in a bidirectional manner characterized in that it comprises:
- al menos un detector del nivel de dicha señal,- at least one detector of the level of said signal,
- al menos un control de ganancia en el camino descendente,- at least one gain control on the downward path,
- al menos un control de ganancia en el camino ascendente, y- at least one gain control on the upward path, and
- al menos un microprocesador que gobierna dichos controles de ganancia.- at least one microprocessor that governs said gain controls.
2. Dispositivo, según reivindicación 1 , caracterizado porque dicho detector de nivel mide Ia potencia de Ia señal en el camino descendente.2. Device according to claim 1, characterized in that said level detector measures the power of the signal in the downward path.
3. Dispositivo, según reivindicación 1 o 2, caracterizado porque dicho microprocesador procesa los valores obtenidos de dicho detector.3. Device according to claim 1 or 2, characterized in that said microprocessor processes the values obtained from said detector.
4. Dispositivo, según reivindicación 1 o 3, caracterizado porque dicho microprocesador actúa sobre dichos controles de ganancia en el camino ascendente y descendente en función de dicho valor de dicho nivel de señal calculado en dicho detector.Device according to claim 1 or 3, characterized in that said microprocessor acts on said gain controls in the upward and downward path depending on said value of said signal level calculated on said detector.
5. Dispositivo, según reivindicación 1 , caracterizado porque conoce Ia carga de portadoras en sentido descendente de dicha señal.5. Device, according to claim 1, characterized in that it knows the load of carriers downwards of said signal.
6. Dispositivo, según reivindicación 1 , caracterizado porque se dispone en los receptores de los elementos de red de dicho sistema de comunicaciones inalámbrico6. Device according to claim 1, characterized in that the network elements of said wireless communication system are arranged in the receivers
7. Dispositivo, según reivindicación 6, caracterizado porque dichos elementos de red son repetidores y/o unidades de exterior.7. Device according to claim 6, characterized in that said network elements are repeaters and / or outdoor units.
8. Dispositivo, según reivindicación 1 , caracterizado porque dicho sistema de comunicaciones inalámbrico sigue el estándar de sistemas cableados.Device according to claim 1, characterized in that said wireless communication system follows the standard of wired systems.
9. Dispositivo, según reivindicación 8, caracterizados porque dicho estándar en DOCSIS. 9. Device according to claim 8, characterized in that said standard in DOCSIS.
10. Método para compensar las perdidas en potencia de una señal en el camino radioeléctrico en un sistema de comunicaciones inalámbrico de forma bidireccional caracterizado porque comprende Ia siguientes etapas:10. Method for compensating the losses in power of a signal in the radio path in a wireless communication system in a bidirectional manner characterized in that it comprises the following steps:
- Medir Ia potencia de Ia señal recibida en el camino descendente,- Measure the power of the signal received in the descending path,
- Monitorizar las variaciones de dicha potencia en el camino descendente,- Monitor the variations of said power in the descending path,
- Compensar dichas variaciones en potencia de dicha señal en el sentido descendente con variaciones en ganancia y- Compensate for said variations in power of said signal in the downward direction with variations in gain and
- Compensar dichas variaciones en potencia de dicha señal con variaciones en ganancia en Ia señal en sentido ascendente.- Compensate said variations in power of said signal with variations in gain in the upstream signal.
11. Método, según reivindicación 10, caracterizado porque se aplica en los receptores de los elementos de red de dicho sistema de comunicaciones inalámbrico.Method according to claim 10, characterized in that it is applied in the receivers of the network elements of said wireless communication system.
12. Método, según reivindicación 11 , caracterizado porque dichos elementos de red son repetidores y/o unidades de exterior.12. Method according to claim 11, characterized in that said network elements are repeaters and / or outdoor units.
13. Sistema de comunicaciones inalámbrico, del tipo que comprende al menos una estación base, al menos una unidad exterior, al menos un cable modem y/o al menos un repetidor, caracterizado porque realiza en dichas unidades de exterior y/o en dichos repetidores una compensación de las perdidas en potencia de forma bidireccional.13. Wireless communication system, of the type comprising at least one base station, at least one outdoor unit, at least one modem cable and / or at least one repeater, characterized in that it performs in said outdoor units and / or in said repeaters compensation of power losses bidirectionally.
14. Sistema, según reivindicación 13, caracterizado porque dicha compensación es realizada por el dispositivo según reivindicación 1.14. System according to claim 13, characterized in that said compensation is performed by the device according to claim 1.
Sistema, según reivindicación 13 caracterizado porque dicha compensación es realizada por el método según reivindicación 10. System according to claim 13 characterized in that said compensation is performed by the method according to claim 10.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5257283A (en) * 1989-11-07 1993-10-26 Qualcomm Incorporated Spread spectrum transmitter power control method and system
US5722061A (en) * 1994-12-16 1998-02-24 Qualcomm Incorporated Method and apparatus for increasing receiver immunity to interference
US5982824A (en) * 1995-12-18 1999-11-09 Lucent Technologies, Inc. Method and apparatus for automatic gain control

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5257283A (en) * 1989-11-07 1993-10-26 Qualcomm Incorporated Spread spectrum transmitter power control method and system
US5722061A (en) * 1994-12-16 1998-02-24 Qualcomm Incorporated Method and apparatus for increasing receiver immunity to interference
US5982824A (en) * 1995-12-18 1999-11-09 Lucent Technologies, Inc. Method and apparatus for automatic gain control

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