BRPI0910779B1

BRPI0910779B1 - sistema de comunicação sem fio e método para facilitar uma comunicação sem fio

Info

Publication number: BRPI0910779B1
Application number: BRPI0910779-7A
Authority: BR
Inventors: Steve Beaudin; Carl Peter Conradi
Original assignee: Apple Inc
Priority date: 2008-04-21
Filing date: 2009-04-21
Publication date: 2020-10-13
Also published as: US8605654B2; WO2009130569A2; WO2009130569A3; WO2010001205A3; BRPI0910779A8; EP2269417A4; CN102067716B; KR20100135924A; US20110032879A1; CN102067716A; JP2011521517A; KR101505238B1; BRPI0910779A2; WO2010001205A2; EP2269417A2

Abstract

APARELHO, SISTEMA, E MÉTODO DESTINADOS A UM MÓDULO DE RÁDIO REMOTO COM CAPACIDADE DE RETRANSMISSÃO. A presente invenção refere-se a um aparelho, sistema, e método que servem para facilitar uma comunicação sem fio entre um concentrador e um terminal móvel através de um módulo de rádio remoto. O módulo de rádio remoto inclui um primeiro transceptor operável para se comunicar sem o uso de fios com o terminal móvel, um segundo transceptor operável para se comunicar sem o uso de fios com o concentrador que é acoplado a uma rede de núcleo, e um processador que serve para executar instruções armazenadas na memória. As instruções incluem instruções que servem para receber um sinal proveniente do concentrador em uma primeira frequência portadora e processar o sinal de tal modo que o sinal possa ser retransmitido ao terminal móvel em uma segunda frequência portadora diferente da primeira frequência portadora.

Description

REFERÊNCIA CRUZADA

[001] O presente pedido reivindica os benefícios do Pedido Provisório Norte-americano com Número de Série 61/046.645 depositado em 21 de abril de 2008, intitulado "REMOTE RADIO HEAD WITH RELAY CAPABILITY", estando aqui incorporado em sua totalidade a título de referência.

ANTECEDENTES

[002] As redes de comunicação sem fio operam compartilhandose recursos entre muitos dispositivos móveis que operam na rede de comunicação. Determinados tipos de redes de comunicação sem fio são implementados para suportar serviços de alta velocidade baseados em células sob certos padrões, tal como o padrão de Evolução de Longo Prazo ("LTE") do Projeto de Parceria de 3a Geração 2 ("3GPP2") ("3G LTE"), o padrão sem fio de Banda Larga Ultramóvel ("UMB"), e os padrões de Acesso Sem Fio de Banda Larga IEEE 802.16 (geralmente denominados como WiMAX ou, menos comumente, como WirelessMAN ou Padrão de Interface Aérea).

[003] A rede de comunicação sem fio pode proporcionar serviços de comunicação a uma série de áreas denominadas como "macrocélulas" ou "sítios de células." Em uma macrocélula, uma estação de base (BS) ou estação transceptora de base (BTS) é acoplada a uma porta de comunicação ou rede de núcleo através de uma conexão cabeada de canal de transporte de retorno utilizando-se um modem, e pode transmitir e receber dados a partir de terminais móveis situados na célula. Com o intuito de as operadoras proporcionarem serviços de dados de alta velocidade sem fio, necessita-se a implementação de novos sítios de células para redes, tais como redes de quarta geração (4G). No entanto, à medida que as operadoras implementam redes 4G, estas se deparam com uma delicada ação de equilíbrio. As operadoras devem investir pesado na implementação de novas interfaces aéreas sabendo que a densidade inicial de assinantes será muito baixa e seu investimento não criará montantes significativos de receita durante muitos anos. Tipicamente, a maioria das operadoras esperaria que seus investimentos em 4G gerassem um prejuízo líquido até que uma densidade mínima de assinantes fosse alcançada. Objetivando minimizar o impacto, as operadoras provavelmente optariam, inicialmente, em implementar as redes 4G em centros urbanos densos, com a finalidade de alcançar uma densidade crítica de assinantes de modo relativamente rápido, e à medida que sítios se tornassem rentáveis elas estenderiam a cobertura para áreas progressivamente menos rentáveis e menos populosas. Embora esse método de implementação cauteloso faça sentido, a competição entre as operadoras por área de cobertura pode forçar as operadoras a serem mais agressivas, correrem mais riscos, e implementarem agressivamente redes 4G em uma tentativa de ganhar uma fatia do mercado. Uma vez exposta esta realidade econômica, a tecnologia que minimiza os riscos comerciais permitindo-se uma maior cobertura em um custo inicial inferior, permitindo, assim, que as operadoras quebrassem ainda mais precocemente ou reduzissem sua exposição, seria extremamente atrativa às operadoras de rede. Além disso, os custos de implementação de um sítio de células incluem despesas de capital (por exemplo, instalação, construção de novas torres, equipamentos, etc.) e despesas operacionais (por exemplo, locação de sítios, manutenção de sítios, transmissão BTS, etc.). Observou-se que as despesas operacionais dominaram nos últimos anos devido a uma redução nas despesas de capital, especialmente quando as despesas de capital forem amortizadas ao longo de muitos anos. Duas das maiores despesas operacionais que conduzem os custos de propriedade de um sítio sem fio são, tipicamente, tarifas de aluguel para o sítio seguidas pelos custos de canal de transporte de retorno. As tecnologias que ajudam a reduzir as tarifas de aluguel simplificando-se as exigências do sistema ou eliminando-se os custos de canal de transporte de retorno retransmitindo-se as informações de canal de transporte de retorno pelo ar para um ponto de agregação central são, portanto, benéficas à operadora sem fio.

[004] Consequentemente, necessitam-se de um aparelho, um sistema e um método aperfeiçoados que minimizem os riscos iniciais e os custos operacionais associados à implementação de uma rede sem fio.

SUMÁRIO

[005] Em uma modalidade, proporciona-se um aparelho que compreende um módulo de rádio remoto. O módulo de rádio remoto inclui um primeiro transceptor operável para se comunicar sem o uso de fios com o terminal móvel, um segundo transceptor operável para se comunicar sem o uso de fios com o concentrador que é acoplado a uma rede de núcleo, e um processador que serve para executar instruções armazenadas na memória. As instruções incluem instruções que servem para receber um sinal a partir do concentrador em uma primeira frequência portadora; e processar o sinal de tal modo que o sinal possa ser retransmitido ao terminal móvel em uma segunda frequência portadora diferente da primeira frequência portadora.

[006] Em outra modalidade, proporciona-se um sistema de comunicação sem fio. O sistema inclui um concentrador acoplado a uma rede de núcleo e uma pluralidade de módulos de rádio remoto. Cada módulo de rádio remoto inclui um primeiro transceptor operável para se comunicar sem o uso de fios com um terminal móvel, um segundo transceptor operável para se comunicar sem o uso de fios com o concentrador, e um processador que serve para executar instruções armazenadas na memória, sendo que as instruções incluem instruções que serve para receber um sinal a partir do concentrador em uma primeira frequência portadora e processar o sinal de tal modo que o sinal possa ser retransmitido ao dispositivo móvel em uma segunda frequência portadora diferente da primeira frequência portadora.

[007] Ainda em outra modalidade, proporciona-se um método que serve para facilitar uma comunicação sem fio entre um concentrador e um terminal móvel. O método inclui proporcionar um módulo de rádio remoto tendo um primeiro transceptor operável para se comunicar sem o uso de fios com um terminal móvel e um segundo transceptor operável para se comunicar sem o uso de fios com o concentrador, receber um sinal a partir do concentrador em uma primeira frequência portadora, e processar o sinal de tal modo que o sinal possa ser retransmitido ao terminal móvel em uma segunda frequência portadora diferente da primeira frequência portadora.

[008] Outros aspectos e recursos da presente descrição tornar-seão aparentes aos indivíduos versados na técnica mediante uma revisão da descrição a seguir das modalidades específicas com conjunto com as figuras em anexo.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[009] Os aspectos da presente descrição são mais bem compreendidos a partir da descrição detalhada a seguir quando lida em conjunto com as figuras em anexo. Enfatiza-se que, de acordo com a prática padrão da indústria, vários recursos não são desenhados em escala. De fato as dimensões dos vários recursos podem ser arbitrariamente aumentadas ou reduzidas por motivos de clareza de discussão. A seguir, proporcionam-se breves descrições dos desenhos exemplificadores. Estes consistem meramente em modalidades exemplificadoras e o escopo da presente descrição não deve se limitar a estas.

[0010] A figura 1 é um fluxograma de um método exemplificador que serve para facilitar comunicações sem fio entre um concentrador e um terminal móvel através de um módulo de rádio remoto.

[0011] A figura 2 é um diagrama de uma rede de comunicação sem fio exemplificadora na qual o método da figura 1 pode ser praticado.

[0012] As figuras 3 a 5 são diagramas de configurações exemplificadoras de aglomerado que podem ser implantadas em uma rede comunicação sem fio.

[0013] A figura 6 é um diagrama de uma rede de comunicação sem fio estendida exemplificadora que implementa as configurações de aglomerado das figuras 3 a 5.

[0014] A figura 7 é uma vista esquemática de um módulo de rádio remoto exemplificador que empregar duas unidades de rádio.

[0015] A figura 8 é uma vista esquemática de um módulo de rádio remoto exemplificador que emprega uma unidade de rádio.

[0016] A figura 9 é um diagrama de blocos de um módulo de rádio remoto exemplificador de acordo com vários aspectos da presente descrição.

[0017] A figura 10 é uma representação gráfica de um canal de controle exemplificador que pode ser implementado entre um concentrador e um módulo de rádio remoto.

[0018] A figura 11 é um diagrama de blocos de um gerador de portador exemplificador que serve para gerar o canal de controle da figura 10.

[0019] A figura 12 é um diagrama de um terminal móvel próximo e uma comunicação de terminal móvel afastado com um módulo de rádio remoto, sendo que o módulo de rádio remoto se comunica com um concentrador.

[0020] A figura 13 é uma representação gráfica de sinais de transmissão transmitidos entre os terminais móveis, o módulo de rádio remoto, e o concentrador da figura 12.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[0021] A presente descrição refere-se, em geral, a sistemas de comunicações e, mais particularmente, a sistemas de comunicação sem fio. No entanto, compreende-se que a descrição a seguir proporciona muitas modalidades ou exemplos diferentes. Descrevem-se, abaixo, exemplos específicos de componentes e disposições que servem para simplificar a presente descrição. Naturalmente, estes consistem meramente em exemplos e não se pretende que sejam limitativos. Além disso, a presente descrição pode repetir as referências numéricas e/ou letras nos vários exemplos. Esta repetição serve para o propósito de simplicidade e clareza e não dita por si só uma relação entre as várias modalidades e/ou configurações discutidas. Além disso, as modalidades exemplificadoras da presente invenção são descritas mais adiante com referência a tecnologias WiMAX e/ou LTE, sendo que ambas empregam a modulação de multiplexação por divisão de frequência ortogonal (OFDM) com um esquema de duplexação de divisão por tempo (TDD) ou um esquema de duplexação por divisão de frequência (FDD). Deve-se notar que as várias modalidades descritas no presente documento também são aplicáveis em outras tecnologias de comunicação sem fio atualmente disponíveis, como CDMA (Acesso Múltiplo por Divisão de Código), UMTS (Sistema Universal de Telecomunicações Móveis), GSM (Sistema Global para comunicação Móvel), ou desenvolvidas futuramente que empreguem uma tecnologia de nó de retransmissão.

[0022] Reportando-se à figura 1, em uma modalidade, implementase o método 10 que serve para facilitar uma comunicação sem fio entre um terminal móvel e um concentrador através de um módulo de rádio remoto. Conforme será descrito posteriormente em maiores detalhes, o concentrador proporciona serviços de dados de alta velocidade ao terminal móvel através do módulo de rádio remoto em uma rede sem fio. As comunicações a partir do concentrador até o terminal móvel ocorrem em enlace descendente, e as comunicações a partir do terminal móvel até o concentrador ocorrem em enlace ascendente. O método 10 se inicia com o bloco 12 no qual o módulo de rádio remoto recebe um sinal proveniente do concentrador em uma primeira frequência portadora. O módulo de rádio remoto proporciona cobertura em uma área onde o terminal móvel está localizado. Em uma modalidade, o sinal pode incluir um sinal modulado por OFDM enviado em uma primeira frequência portadora (por exemplo, 3,5 GHz para conexão de canal de transporte de retorno). Compreende-se que as tecnologias OFDM, conforme especificado por padrões de tecnologia sem fio, como WiMAX e 3G LTE são bem definidas, e, portanto, são apenas descritas resumidamente no presente documento. A tecnologia OFDM utiliza uma abordagem canalizada e divide um canal de comunicação em muitos subcanais (ou subportadores), sendo que cada subportador é ortogonal em relação a outros subportadores. O número de subportadores depende de uma largura de banda do sinal portador, tal como 5MHz (512 subportadores), 10MHz (1024 subportadores), ou 20MHz (2048 subportadores). Outros esquemas de modulação disponíveis aos indivíduos versados na técnica também são aplicáveis à presente descrição.

[0023] O método 10 continua com o bloco 14 no qual o módulo de rádio remoto processa o sinal de modo que o sinal possa ser retransmitido ao terminal móvel em uma segunda frequência portadora diferente da primeira frequência portadora. O módulo de rádio remoto realiza um processamento de banda de base de modo a permitir que o sinal recebido seja adequadamente filtrado antes de ser retransmitido em uma frequência portadora diferente. Em alguns cenários, o módulo de rádio remoto pode receber o sinal desejado junto a um sinal interferente adjacente que pode ser mais forte do que o sinal desejado. A filtragem adequada filtra o sinal interferente indesejado de modo que o sinal interferente não seja retransmitido em uma energia muito alta. Adicionalmente, a frequência pode ser deslocada de modo que o sinal filtrado e retardado possa ser transmitido na frequência diferente. O método 10 continua com o bloco 16 no qual o módulo de rádio remoto transmite o sinal ao terminal móvel na segunda frequência portadora (por exemplo, 2,5 GHz para conexão de acesso). Embora o método 10 tenha sido descrito com referência às comunicações em enlace descendente (a partir do concentrador até o terminal móvel), compreende-se que o método 10 pode ser implementado para comunicações em enlace ascendente (a partir do terminal móvel até o concentrador) de maneira similar. Além disso, conforme será descrito mais adiante em maiores detalhes, pode-se realizar uma função de ganho adaptativo no sinal de enlace ascendente que é recebido pelo módulo de rádio remoto de tal modo que o sinal possa ser retransmitido em uma energia próxima a uma energia nominal do transmissor do módulo de rádio remoto.

[0024] O algoritmo de controle de potência entre o terminal móvel e a estação de base é um aspecto importante de uma rede sem fio. O controle de potência de enlace ascendente é crítico ao desempenho do sistema visto que uma grande quantidade de terminais é transmitida, simultaneamente, de volta à estação de base. Os terminais são dispersos ao longo da célula e esses terminais na borda da célula alcançam a estação de base em uma energia muito menor do que os terminais que estão mais próximos à estação de base. Visto que o receptor de estação de base tem ma faixa dinâmica limitada, é importante limitar a cobertura em níveis de energia entre os terminais afastados e os terminais próximos.

[0025] Para um sistema sem fio típico 3G ou 4G, existe um algoritmo de controle de potência que proporciona um controle de circuito fechado da energia de enlace ascendente que chega a partir dos terminais. A estação de base tentará manter os sinais de enlace ascendente de entrada em uma densidade espectral de energia alvo ou pelo menos em uma faixa aceitável. À medida que a perda de caminho para um terminal individual aumenta ou diminui, a estação de base informa o terminal que a energia aumentou ou diminuiu através de alguma forma de um canal de controle e o terminal reage, consequentemente, de modo a trazer sua energia de volta em direção à energia desejada no receptor de estação de base. Dependendo do padrão em questão, CDMA, UMTS, GMS, WiMax, ou LTE, a implementação do canal de controle e da taxa de atualização pode variar. Quanto a qualquer sistema de controle de circuito fechado, o grau de retroinformações a ser proporcionado e o tempo de resposta ou a taxa de atualização do circuito de controle são dois parâmetros-chaves que determinam o desempenho e a estabilidade do circuito.

[0026] O controle de potência de enlace descendente em uma célula tende a ser ligeiramente menos crítico do que o controle de potência de enlace ascendente. A razão primária para isto é que não existe nenhum cenário próximo-afastado no enlace descendente visto que todos os terminais estão recebendo a partir de um transmissor comum de estação de base. Todavia, as exigências de energia de enlace descendente podem variar à medida que os usuários se movem dentro ou fora da célula, e quanto maior for a capacidade usada no portador ou portadores. A exigência de energia de enlace descendente também pode aumentar ou diminuir durante uma transmissão.

[0027] Mediante a implementação do nó de macro-retransmissão discutida na presente descrição, inseriu-se um nó entre a estação de base e o terminal. A partir da perspectiva de controle de potência, existem duas opções para controle de potência. Uma opção consiste em manter fixos o ganho de enlace ascendente (por exemplo, Gul(t)) e o ganho de enlace descendente (por exemplo, Gdl(t)) da macroretransmissão. Mantendo-se o ganho fixo, a presença da macroretransmissão seria predominantemente transparente aos algoritmos de controle de potência do padrão utilizado. Se for escolhido manter os ganhos fixos, é crítico que um sinal que entra pela porta de recepção em uma energia elevada não faz com que os transmissores entrem em compressão como resultado da quantidade fixa de ganho no sistema. Como tal, pode ser necessário algum ajuste de ganhos.

[0028] Se for proporcionado um ajuste de ganhos, existem duas opções adicionais. A primeira consiste em ajustar o ganho durante o comissionamento inicial e periodicamente durante a sintonização fina da rede. Para uma antena sem fio típica com um ganho de pico de 18 dB, com uma largura de feixe vertical 3dB de 7 graus, em uma altura de 30m acima do solo, a (linha de perda de caminho ganho de antena) irá variar de 118 dB para 92 dB. Os 118dB são alcançados na borda da célula para um raio de 4km. Os 92 dB são alcançados próximos ao nó em uma distância horizontal de 64 metros a partir da antena. Supondose que um controle de potência de circuito fechado estava operando entre a macrocélula e os terminais, o algoritmo faria com que o terminal próximo suspendesse a energia de transmissão de modo a manter uma energia alvo em relação à macrocélula. Além disso, o mesmo algoritmo solicitaria que o terminal na borda da célula aumentasse sua energia de transmissão de modo a tentar manter a intensidade de sinal desejada na macrocélula. Em uma análise realizada, observou-se que o terminal 4km fora aumentaria sua energia até um máximo de cerca de 23 dBm, enquanto o terminal na borda da célula diminuiria sua energia para -1,9 dBm. Reduzindo-se a energia próxima por 24,9 dB comparada ao terminal afastado, o algoritmo de controle de potência eliminou quase completamente a dispersão de energia introduzida pelas diferenças em perda de caminho. Nesse cenário, um algoritmo apenas seria necessário para sintonizar finamente o ganho na macro-retransmissão durante a inicialização e periodicamente quando forem encontrados padrões de tráfego que ditam mais ou menos ganho, e coletam-se dados que permitem que o sistema meça a intensidade de sinal máxima que seja provável de entrar no receptor de macro-retransmissão. Claramente, um ganho maior pode ser benéfico a partir de uma perspectiva de cálculo de enlaces desde que os receptores não sejam forçados no concentrador, ou faça com que o transmissor na macroretransmissão entre em compressão.

[0029] Reportando-se, agora, à figura 2, uma rede de comunicação sem fio 50 ilustra um sistema exemplificador no qual o método 10 descrito com referência à figura 1 pode ser praticado. No presente exemplo, a rede 50 é uma rede sem fio que suporta serviços de dados de alta velocidade de acordo com os padrões de tecnologia sem fio, como WiMAX e LTE. A rede 50 pode ser implantada em uma configuração "em forma de roda de bicicleta". A rede 50 inclui uma estação de base (BS) 52, uma pluralidade de módulos de rádio remoto 54, e uma pluralidade de equipamentos de usuário (UE) 56 (ou terminais móveis ou dispositivos móveis). Embora a rede 50 seja ilustrada com uma estação de base, compreender-se que qualquer número de estações de base pode ser implementado de modo a proporcionar cobertura para uma determinada área.

[0030] A BS 52 é um tipo de dispositivo conhecido na técnica, e, logo, não descrito no presente documento em detalhes. Na presente modalidade, a BS 52 funciona como um concentrador que serve os módulos de rádio remoto 54 assim como o UE 56 que se encontra em proximidade suficiente à mesma. A BS 52 é conectada a uma porta de comunicação ou a uma rede de núcleo 58 (por exemplo, Internet ou outra rede adequada) através de uma conexão cabeada de canal de transporte de retorno 60. Por exemplo, a BS 52 inclui um modem com uma conexão 100Base-T Ethernet à rede de núcleo 58. A BS 52 pode incluir componentes adequados de hardware e software que servem para suportar uma comunicação sem fio com os módulos de rádio remoto 54 e UE 56 de acordo com os padrões de tecnologia sem fio, como WiMAX e LTE. Por exemplo, a BS 52 pode incluir um processador, um transmissor, um receptor, uma antena, uma memória volátil e nãovolátil, um dispositivo de entrada/saída, e outros dispositivos adequados. Conforme notado anteriormente, a BS 52 suporta comunicações sem fio que incluem portadores OFDM que consistem em múltiplos tons separados em frequência, sendo que cada um desses transmite informações (por exemplo, informações de dados, voz, e controle). Deve-se notar que o modem na BS 52 serve a BS 52 e os módulos de rádio remoto 54. Consequentemente, o modem é capaz de compreender que o UE 56 nas proximidades de um dos módulos de rádio remoto 54 encontra-se adicionalmente fora por causa do maior retardo de propagação e pode ajustar para o retardo. O modem tratará todos esses locais dos módulos de rádio remoto 54 como diferentes portadores de diferentes setores, e realizará transmissão sob critérios típicos de transmissão, como intensidade de sinal ou qualidade de sinal, conforme conhecido na técnica.

[0031] Os módulos de rádio remoto 54 funcionam como macroretransmissões que estendem a cobertura da BS 52. Cada um dos módulos de rádio remoto 54 inclui uma conexão de canal de transporte de retorno aérea à BS 52 (por exemplo, macrocélula a macroretransmissão). Da mesma forma, cada módulo de rádio remoto 54 proporciona uma conexão de acesso aérea ao UE 56 que se encontra em proximidade suficiente à mesma (ou em sua área de cobertura). Conforme será descrito mais adiante em maiores detalhes, os módulos de rádio remoto 54 incluem componentes adequados de hardware e software que facilitam as comunicações sem fio entre a BS 52 e seu respectivo UE 56. Deve-se notar que os módulos de rádio remoto 54 não precisam ter uma conexão cabeada de canal de transporte de retorno conforme proporcionado na BS 52. Consequentemente, os módulos de rádio remoto podem ser implementados em qualquer estrutura elevada onde exista energia (por exemplo, postes de eletricidade, edifícios, torres de distribuição de energia, etc.). Além disso, os gastos operacionais de implementação de módulos de rádio remoto como nós de macro-retransmissão são menores que os gastos operacionais de implementar sítios de célula de ponto de acesso completo, tal como uma BS.

[0032] O UE 56 pode ser vários terminais móveis ou dispositivos móveis conhecidos na técnica ou desenvolvidos futuramente. Por exemplo, o UE 56 pode incluir laptops com funcionalidade sem fio, telefones celulares, terminais de dados sem fio, assistentes pessoais de dados (PDA), e similares. O UE 56 também pode incluir componentes adequados de hardware e software que suportam comunicações sem fio com a BS 52 e os módulos de rádio remoto 54. Por exemplo, o UE 56 pode incluir um processador de banda de base, um transceptor, uma antena, e uma interface de usuário. Na presente modalidade, o UE suporta uma comunicação sem fio utilizando-se portadores OFDM.

[0033] Reportando-se, agora, às figuras 3 a 5, ilustram-se configurações exemplificadoras de aglomerado que podem ser implementadas em uma rede de comunicação sem fio, tal como a rede 50 da figura 2. As várias formações de aglomerado descritas abaixo podem ser implementadas utilizando-se um plano de reutilização de frequência N=3. Compreende-se que outros planos de reutilização de frequência também podem ser implementados. O plano de reutilização de frequência n=3 especifica que três frequências diferentes (por exemplo, frequêncial, frequência 2, e frequência3) são usadas para implementar a rede sem fio. Na figura 3, o aglomerado A 100 inclui um nó de concentrador 102 e uma pluralidade de nós de retransmissão 104a-f. O nó de concentrador 102 pode ser configurado como a BS 52 da figura 2, e os nós de retransmissão 104a-f podem ser configurados como os módulos de rádio remoto 54 da figura 2. O nó de concentrador 102 proporciona uma cobertura a uma respectiva célula, e cada nó de retransmissão 104a-f proporciona uma cobertura a sua respectiva célula. O nó de concentrador 102 proporciona uma conexão de acesso a terminais móveis ou assinantes em sua área de cobertura de célula na frequêncial. Para nós de retransmissão 104a, 104c, e 104e, uma conexão de canal de transporte de retorno 106a, 106c, e 106e, respectivamente, ao nó de concentrador 102 é promovida na frequência2, e uma conexão de acesso aos terminais móveis ou assinantes na respectiva área de cobertura de célula é proporcionada na frequências. Para nós de retransmissão 104b, 104d, e 104f, uma conexão de canal de transporte de retorno 106b, 106d, e 106f, respectivamente, ao nó de concentrador 102 é proporcionada na frequência 3, e uma conexão de acesso a terminais móveis ou assinantes na respectiva área de cobertura de célula é proporcionada na frequência2. Observou-se que o plano de reutilização de frequência N=3 funciona bem porque nenhuma das duas células adjacentes utiliza a mesma frequência para acesso. Para a conexão de canal de transporte de retorno (entre o nó de concentrador e os nós de retransmissão), as antenas são suficientemente direcionais de modo que relativamente pouca energia seja excedida para outra célula. Por exemplo, as antenas direcionais para canal de transporte de retorno aparentam ser capazes de proporcionar uma supressão de lóbulo lateral de 40 dB em 120 graus. Consequentemente, pode-se reutilizar frequências em incrementos de 120 graus.

[0034] Na figura 4, o aglomerado B 110 é similar ao aglomerado A 100 da figura 3 exceto pelo fato de que as frequências são distribuídas de maneira diferente. Consequentemente, os recursos similares nas figuras 3 e 4 são numerados iguais por propósitos de clareza. O aglomerado B 110 inclui um nó de concentrador 102 e uma pluralidade de nós de retransmissão 104a-f. O nó de concentrador 102 pode ser configurado como a BS 52 da figura 2 e os nós de retransmissão 104af podem ser configurados como os módulos de rádio remoto 54 da figura 2. O nó de concentrador 102 proporciona uma cobertura a uma respectiva célula, e cada nó de retransmissão 104a-f proporciona uma cobertura a sua respectiva célula. O nó de concentrador 102 proporciona uma conexão de acesso a terminais móveis ou assinantes em sua área de cobertura de célula na frequências. Para os nós de retransmissão 104a, 104c, e 104e, uma conexão de canal de transporte de retorno 106a, 106c, e 106e, respectivamente, ao nó de concentrador 102 é proporcionada na frequência 2, e uma conexão de acesso a terminais móveis ou assinantes na respectiva área de cobertura de célula é proporcionada na frequêncial. Para os nós de retransmissão 104b, 104d, e 104f, uma conexão de canal de transporte de retorno 106b, 106d, e 106f, respectivamente, ao nó de concentrador 102 é proporcionada na frequêncial, e uma conexão de acesso a terminais móveis ou assinantes na respectiva área de cobertura de célula é proporcionada na frequência2. Observou-se que o plano de reutilização de frequência N=3 funciona bem porque nenhuma das duas células adjacentes utiliza a mesma frequência para acesso. Para a conexão de canal de transporte de retorno (entre o nó de concentrador e os nós de retransmissão), as antenas são suficientemente direcionais de modo que relativamente pouca energia seja excedida para outra célula.

[0035] Na figura 5, o aglomerado C 120 é similar ao aglomerado A 100 da figura 3 exceto pelo fato de as frequências serem distribuídas de maneira diferente. Consequentemente, os recursos similares nas figuras 3 e 5 são numerados igualmente por motivos de clareza. O aglomerado C 120 inclui um nó de concentrador 102 e uma pluralidade de nós de retransmissão 104a-f. O nó de concentrador 102 pode ser configurado como a BS 52 da figura 2 e os nós de retransmissão 104af podem ser configurados como os módulos de rádio remoto 54 da figura 2. O nó de concentrador 102 proporciona uma cobertura a uma respectiva célula, e cada nó de retransmissão 104a-f proporciona uma cobertura a sua respectiva célula. O nó de concentrador 102 proporciona uma conexão de acesso a terminais móveis ou assinantes em sua área de cobertura de célula na frequência2. Para os nós de retransmissão 104a, 104c, e 104e, uma conexão de canal de transporte de retorno 106a, 106c, e 106e, respectivamente, ao nó de concentrador 102 é proporcionada na frequêncial, e uma conexão de acesso a terminais móveis ou assinantes na respectiva área de cobertura de célula é proporcionada na frequência 3. Para os nós de retransmissão 104b, 104d, e 104f, uma conexão de canal de transporte de retorno 106b, 106d, e 106f, respectivamente, ao nó de concentrador 102 é proporcionado na frequência 3, e uma conexão de acesso a terminais móveis ou assinantes na respectiva área de cobertura de célula é proporcionada na frequêncial. Observou-se que o plano de reutilização de frequência N=3 funciona bem porque nenhuma das duas células adjacentes utiliza a mesma frequência para acesso. Para a conexão de canal de transporte de retorno (entre o nó de concentrador e os nós de retransmissão), as antenas são suficientemente direcionais de tal modo que relativamente pouca energia seja excedida para outra célula.

[0036] Reportando-se, agora, à figura 6, ilustra-se uma rede de comunicação sem fio estendida exemplificadora 200 que implementa as configurações de aglomerado 100, 110, e 120 das figuras 3, 4 e 5, respectivamente. Conforme mostrado, desde que os aglomerados sejam invertidos (por exemplo, aglomerado A, aglomerado B, aglomerado C), não haverão situações onde duas células adjacentes utilizam a mesma frequência para acesso. Para a conexão de canal de transporte de retorno (entre o nó de concentrador e os nós de retransmissão), as antenas são suficientemente direcionais de tal modo que relativamente pouca energia seja excedida para outra célula. Consequentemente, o plano de reutilização de frequência N=3 conforme descrito nas figuras 3 a 5 pode facilmente ser expansível de modo a cobrir qualquer região com interferência mínima.

[0037] Reportando-se, agora, à figura 7, ilustra-se um módulo de rádio remoto exemplificador 300 tendo duas unidades de rádio. O módulo de rádio remoto 300 compreende duas unidades de rádio 302 e 304 que têm uma conexão externa de dados 310 entre as mesmas. A unidade de rádio 302 proporciona uma conexão de acesso 312 aos terminais móveis dentro da área de cobertura do módulo de rádio remoto 300. A unidade de rádio 304 proporciona uma conexão de canal de transporte de retorno a um concentrador, como a BS 52 da figura 1. Observou-se que as duas unidades de rádio proporcionam flexibilidade visto que as conexões de acesso 312 e canal de transporte de retorno 314 podem ser proporcionadas em diferentes bandas se frequência se desejado, ou as conexões de acesso 312 e canal de transporte de retorno 314 podem ser proporcionadas na mesma banda de frequência, se desejado. Tipicamente, para uma implementação 4G, como uma implementação LTE ou WiMAX, uma linha de base para cada unidade de rádio 302, 304 consiste em dois transmissores e dois receptores por setor ou célula. Consequentemente, os dois transmissores são capazes de realizar 2x2 MIMO (múltiplas entradas e múltiplas saídas) no enlace descendente por setor ou célula. Os dois receptores servem para receber diversidade.

[0038] Reportando-se, agora, à figura 8, ilustra-se um módulo de rádio remoto exemplificador 350 tendo uma única unidade de rádio. O módulo de rádio remoto 350 compreende uma unidade de rádio 352 que inclui quatro transmissores e quatro receptores. Quando o módulo de rádio remoto 350 funcionar como um nó de macro-retransmissão, dois dos quatro transmissores e dois dos quatro receptores são usados para o acesso 354 em uma frequência, e os outros dois dos quatro transmissores e os outros dois dos quatro receptores são usados para o canal de transporte de retorno 356 em uma frequência diferente. Quando for desejado aumentar o nível do módulo de rádio remoto 350 para um ponto de acesso completo onde o módulo de rádio remoto é conectado a um modem (por exemplo, BS 52 da figura 1), a unidade de rádio 352 funciona como um rádio completo de quatro ramificações que tem quatro transmissores e quatro receptores.

[0039] Reportando-se, agora, à figura 9, ilustra-se um diagrama de blocos de alto nível de um módulo de rádio remoto exemplificador 400 quando configurado para agir como um nó de macro-retransmissão. O módulo de rádio remoto 400 inclui um transceptor para uma conexão de canal de transporte de retorno a um concentrador (tal como a BS 52 da figura 2), e outro transceptor para proporcionar acesso aos terminais móveis ou assinantes. O transceptor do canal de transporte de retorno inclui um transmissor e um receptor. O transceptor de acesso também inclui um transmissor e um receptor. Compreende-se que o módulo de rádio remoto 400 inclui vários componentes, como filtros, mixadores, duplexadores, multiplexadores, processadores de sinal digital, microprocessadores, memória, e outros componentes adequados que realizem as funções descritas mais adiante. O sinal recebido em uma frequência se submete a um processamento de banda de base de modo a permitir que o sinal seja adequadamente filtrado antes de o sinal ser retransmitido em outra frequência.

[0040] Para um sinal em enlace descendente (a partir do concentrador até o terminal móvel/equipamento do usuário), o sinal é recebido em uma antena e filtrado por um duplexador e passado em um caminho de recepção. No caminho de recepção, o sinal é amplificado por um amplificador de ruído baixo (LNA). O sinal analógico amplificado pode, então, ser convertido descendentemente a partir da RF até uma frequência intermediária (IF) ou diretamente à banda de base. Alternativamente, este estágio pode ser omitido se o conversor analógico-em-digital for rápido o suficiente para amostrar diretamente um sinal de RF. O sinal de RF, IF, ou banda de base é, então, digitalmente amostrado e convertido a partir de um sinal analógico em um sinal digital. O sinal na saída do conversor digital-em-analógico pode ser convertido descendentemente para banda de base se o sinal analógico for amostrado em IF ou RF com um demodulador digital. O sinal é, então, re-amostrado e filtrado em uma taxa de amostragem de modem através de um canalizador de recepção (Rx wCZR). O sinal pode ser submetido a um algoritmo de controle de ganho de enlace descendente. O sinal é, então, re-amostrado e filtrado a partir da taxa de amostragem de modem até uma taxa de amostragem usada pelo pré-distorcedor de banda de base (BBPD) através de um canalizador de transmissão (Tx wCZR). O sinal é linearizado através de um bloco BBPD amostrando-se a partir de um sinal em uma saída de um amplificador de alta potência (HPA). A saída do bloco BBPD pode ser convertida ascendentemente em uma frequência intermediária ou RF antes de ser convertida a partir de um domínio digital em um domínio analógico. O sinal analógico pode ser banda de base, IF, ou RF dependendo da técnica de conversão ascendente. Em uma modalidade, o sinal RF é passado através do HPA cuja saída é amostrada e retroalimentada ao bloco BBPD de modo a gerar um sinal de prédistorção. A saída no HPA é passada em um duplexador. A saída do duplexador é passada em uma antena para transmitir o sinal ao terminal móvel.

[0041] Para um sinal de enlace ascendente (a partir do terminal móvel/equipamento do usuário ao concentrador), ocorre mesmo fluxo, porém, apenas na direção reversa do sinal de enlace descendente descrito anteriormente. Conforme será explicado posteriormente em maiores detalhes, o controle de ganho de enlace ascendente e/ou o controle de ganho de enlace descendente podem incluir um bloco de ganho digital adaptativo que procura manter picos de energia digital nos transmissores.

[0042] Para configurar o nó de retransmissão de modo a operar em uma configuração 2x2 MIMO, o módulo de rádio remoto pode incluir quatro antenas ao invés de duas antenas, e o hardware pode incluir o dobro dos componentes, conforme ilustrado na figura 9. Por exemplo, a unidade de rádio 352 da figura 8 inclui quatro transmissores e quatro receptores em uma unidade de sinal. Alternativamente, um nó de retransmissão que opera em uma configuração 2x2 MIMO no enlace descendente pode empregar duas unidades de rádio onde cada unidade de rádio (tais como as unidades de rádio 302 e 304 da figura 7) é representada pelo módulo de rádio remoto 400. Para alguns padrões, o transmissor pode ser sincronizado para outros transmissores na rede sem fio, e nesse caso, o módulo de rádio remoto quando atua como um nó de macro-retransmissão precisa extrair as informações de temporização e frequência do sinal de enlace descendente. Deve-se notar que o módulo de rádio remoto filtra e desloca, de modo efetivo, a frequência do sinal recebido a partir do concentrador ou a partir do terminal móvel, e retransmite o mesmo sinal em uma frequência diferente. Consequentemente, o módulo de rádio remoto não remodula realmente e reempacota o sinal modulado que é recebido.

[0043] Observou-se que o grau de filtragem de canal adjacente necessária tanto no canalizador de transmissão como no canalizador recepção depende das potências de sinal relevante entre o sinal de banda desejado e uma interferência em um canal adjacente, do grau desejado de margem de estabilidade, e da máscara de emissões que precisam ser satisfeitas na saída da cadeia de transmissão. A margem de estabilidade é o fator através do qual o isolamento entre os caminhos Tx e Rx excede o ganho ativo para estabilidade incondicional. Em algumas modalidades, o módulo de rádio remoto implementa uma filtragem digital de 100 dB nos canalizadores.

[0044] Reportando-se, agora, à figura 10, ilustra-se uma representação gráfica de um canal de controle exemplificador que pode ser implementado entre um concentrador e um módulo de rádio remoto. O canal de controle passa ao longo das informações de controle (ou dados sem-tráfego) e permite a configuração de um hardware, receber mensagens de alarme a partir do hardware, enviar mensagens de alarme para o hardware, ou outros propósitos adequados. O canal de controle pode ser denominado como um Alarme, Alarme, e Monitor Operacional (canal OA&M). Na presente modalidade, o canal de controle 500 pode ser implementado em uma banda de transição de um sinal portador 510. Um exemplo de um gerador de portador é ilustrado na figura 11.0 gerador de portador implementa um modem OOSK simples (chaveamento de ligamento/desligamento) na seção digital do módulo de rádio remoto de modo a gerar o canal de controle na banda de transição do sinal portador.

[0045] O canal de controle 500 é compatível e transparente a padrões sem fio, como LTE ou WiMAX. O sinal portador 510 inclui uma frequência Fc (por exemplo, 2,5 GHz, 3,5 GHz, ou outra frequência portadora adequada) com uma banda de frequência de 10MHz (por exemplo, portador 10MHz), e fora do ruído de canal 520 gerado pelo transmissor. Um canalizador de rádio pode colocar um tom de dados modulados 500 na banda de transição do sinal portador 510 de tal modo que o tom esteja em um espectro proprietário do operador e não viole os padrões FCC ou ETSI. Ou seja, se o operador for proprietário de um espectro de 10MHz, a largura de banda real do sinal de direção de dados é, tipicamente, igual a 9 MHz. Consequentemente, existe cerca de 0,5MHz no lado dedicado para uma banda de transição, e não realmente usado para comunicação de dados. Por exemplo, o canal de controle pode ser colocado em um deslocamento de 4Fc para um portador de banda de frequência de 10MHz ou um deslocamento de 2Fc para um portador de banda de frequência de 5MHz. Portanto, um tom OA&M modulado proprietário pode ser colocado na banda de transição no lado do sinal portador 510. O tom OA&M pode incluir um portador modulado convencional disponível ao indivíduo versado na técnica. O tom OA&M pode ser um par de centenas de KHz de largura desde que se adéque à banda de frequência disponível ao operador. O modem no concentrador basicamente ignoraria o canal de controle na banda de transição porque o modem o vê como um sinal interferente. Consequentemente, não há problema desde que a amplitude do canal de controle não é forte o suficiente para prejudicar ou impedir a capacidade do modem em demodular o sinal desejado ou do terminal móvel em demodular o sinal desejado. Em outras modalidades, o canal de controle pode ser transmitido na frequência DC, como um DC de banda de base que se transforma de modo que seja a frequência LO para um transmissor zero tipo IF.

[0046] Alternativamente, para alguns padrões, como WiMAX ou LTE, um ou vários subportadores OFDM podem ser reservados para dados sem-tráfego, ou podem ser dedicados para um canal de controle OA&M. O número de subportadores transmitido depende da largura de banda portadora (banda de frequência). Tipicamente, nem todos os subportadores são usados para transmitir informações, os padrões permitem que algumas das bandas na borda do portador estejam livres basicamente como bandas de guarda. O modem no concentrador pode declarar que alguns dos tons não serão usados, porém, reservados para um propósito diferente, tais como aplicações de energia. Por exemplo, o modem pode declarar que um tom seja reservado para razão de potência de pico médio (PAPR). Consequentemente, um dos tons reservados ou vários deles podem ser usados para transmitir um canal OA&M proprietário aereamente entre o módulo de rádio remoto (nó de macro-retransmissão) e o concentrador (macrocélula). Pode-se utilizar um simples protocolo, como um protocolo TCPIP para o tom reservado.

[0047] Durante a inicialização do módulo de rádio remoto, existe um algoritmo de busca conhecido na técnica onde o nó de retransmissão busca por um desses canais de controle provenientes do concentrador. Uma vez que o canal de controle for encontrado, o módulo de rádio remoto pode realizar download de suas informações de configuração antes de o rádio iniciar a transmissão de dados ao concentrador ou ao terminal móvel.

[0048] Reportando-se, agora, à figura 12, ilustra-se um cenário onde um terminal móvel próximo e um terminal móvel afastado se comunicam com um módulo de rádio remoto, e o módulo de rádio remoto se comunica com um concentrador. O terminal móvel próximo 602 (terminal móvel 1) e o terminal móvel afastado 604 podem ser semelhantes ao UE 56 da figura 2. Os terminais móveis 602, 604 se comunicam remotamente a um macrorrelé 608, como o módulo de rádio remoto 54 da figura 2. Sucessivamente, o macrorrelé 608 processa os sinais e retransmite o mesmo sinal a um concentrador 610 em uma frequência diferente. No presente exemplo, o terminal móvel 602 encontra-se em uma proximidade maior ao macrorrelé 608 do que ao terminal móvel 604. Reportando-se, agora, também, à figura 13, ilustrase uma representação gráfica de sinais de comunicações que podem ser transmitidos no cenário da figura 12. A representação mostra um sinal 702 transmitido pelo terminal móvel próximo 602 ao relé 608, um sinal 704 transmitido por um terminal móvel afastado 604 ao relé 608, e um sinal 706 transmitido pelo relé 608 ao concentrador 610. Em um piso de ruído de canal 710, este é limitado por uma não-linearidade de transmissão de tal modo que o amplificador de potência do transmissor limite uma razão sinal para ruído (SNR) de sinais fracos provenientes de assinantes afastados. Consequentemente, a SNR do assinante afastado pode ser degradada pelas não-linearidades dos amplificadores de potência.

[0049] Para os sinais 702, 704 recebidos a partir dos terminais móveis 602, 604, respectivamente, aereamente, a potência na qual o macrorrelé 608 recebe o sinal desejado flutuará dependendo de quão afastados os terminais móveis 602, 604 se encontram em relação ao relé. No entanto, o ganho do transceptor do relé 608 é justamente fixado, e, portanto, não se deseja retransmitir o sinal em uma potência muito baixa, de outro modo, o sinal não terá potência o suficiente para chegar ao concentrador 610, ou não se deseja um ganho muito grande onde um sinal forte no receptor será realmente tão amplificado que os transmissores do relé 608 ficam saturados. Visto que o relé 608 processa o envelope, podem-se proporcionar facilmente diferentes ganhos para um assinante próximo e um assinante afastado. Como tal, o assinante próximo utilizará a maior parte do amplificador de potência comparado ao assinante afastado. Consequentemente, o desempenho de um controle de potência de circuito fechado é usado para minimizar uma difusão de intensidade de sinal assim como a linearidade do amplificador de potência. Portanto, proporciona-se uma função de ganho adaptativo no relé 608 à qual um ganho apropriado a ser aplicado aos sinais 702, 704, de modo que o relé 608 possa transmitir em uma potência que esteja justamente próxima ao grau máximo de potência do transmissor. Como tal, o sinal 706 proveniente do relé 608 ao concentrador 610 terá uma razão de sinal para ruído limpa e forte.

[0050] Em uma modalidade, o sinal ao transmissor do relé 608 está entre cerca de 10dB de um grau máximo de potência do transmissor. No entanto, a intensidade do sinal proveniente do receptor do relé 608 irá variar dependendo de quão próximo o assinante se encontra. Portanto, o ganho precisa ser adaptativo dependendo da intensidade do sinal recebido de entrada. Adicionalmente, o ganho não deve ser tão rápido a ponto de interromper um algoritmo de potência principal entre o concentrador 610 e o terminal móvel 602, 604. Consequentemente, proporciona-se um algoritmo de controle de potência geral no qual o circuito de controle de função de ganho adaptativo (entre o relé 608 e o terminal móvel 602, 604) está integrada a circuito de controle de potência principal (entre o concentrador e o terminal) na qual o sinal realmente passa através. O algoritmo de controle de potência geral compreende dois circuitos aninhados de controle de potência. Em outras palavras, existirá um algoritmo de controle de potência macroscópico entre o concentrador 610 e o terminal móvel 602, 604, e no próprio nó de retransmissão 608 encontra-se um algoritmo de controle de potência adaptativo que serve para garantir que o sinal proveniente do relé 608 não seja sobreamplificado e superexcite o amplificador de potência, ou, em alguns casos, subamplificado e se torne muito fraco para alcançar o concentrador 610. De acordo com isto, o algoritmo precisa ser adaptativo, porém, não tão rápido a ponto de fazer com que o algoritmo de controle de potência principal se torne instável visto que se têm dois circuitos aninhados de controle de potência.

[0051] Em geral, para implementação de um sítio de célula sem fio, são necessários três recursos básicos: (1) potência (2) elevação (antenas no topo de uma torre, ou edifício, ou poste de energia, etc.) e (3) uma conexão de canal de transporte de retorno (por exemplo, modem à rede de núcleo) que tenha capacidade suficiente para servir o sítio de célula. Na maior parte do tempo é mais fácil encontrar potência e elevação do que encontrar uma conexão de canal de transporte de retorno ao se implementar a rede. Consequentemente, o modelo de controle remoto que funciona como um nó de macro-retransmissão não requer uma conexão cabeada de canal de transporte de porque o canal de transporte de retorno chega aereamente até uma macrocélula (BS). Outro benefício é quando os operadores descobrem que existem furos em sua rede por várias razões, como um planejamento impróprio, os operadores podem preencher rápida e facilmente esses furos implementando-se o módulo de rádio remoto como macroretransmissões conforme descrito anteriormente em várias modalidades.

[0052] Determinou-se que para uma baixa densidade de assinantes, como dez (10) assinantes por km quadrado (por exemplo, 800 assinantes por célula tendo um raio de 5km), a operação do nó de macro-retransmissão é menos dispendiosa do que as formas tradicionais para implementar um sítio de célula (BS completo com o modem conectado à rede de núcleo). À medida que a densidade de assinante aumenta, pelo fato de o operador está utilizando parte do espectro para canal de transporte de retorno, pode ocorrer uma divisão de célula mais cedo na macro-retransmissão do que com uma implementação tradicional onde se utiliza todo o espectro do operador para acesso e nenhum para o canal de transporte de retorno. Eventualmente, existe um ponto de cruzamento ou um ponto lógico onde a densidade de assinante aumenta (mais receita gerada) de tal modo que o operador esteja em uma situação melhor aprimorando a macro-retransmissão para que seja um sítio de célula completo. Consequentemente, será provável que os módulos de rádio remoto são configurados para funcionar inicialmente como nós de retransmissão, e, então, será aprimorado conectando-se a um modem para funcionarem como um ponto de acesso de um BS completo (sítio de macrocélula padrão) em algum momento no futuro.

[0053] Ainda outro benefício consiste no fato de o módulo de rádio remoto ser completamente passível de aprimoramento a um ponto de acesso padrão adquirindo-se um modem que funcione com o módulo de rádio remoto. Portanto, os operadores não gastam muito dinheiro em uma tecnologia ou solução que posteriormente não será capaz de ser aprimorada. Logo, em qualquer ponto onde existe um canal de transporte de retorno disponível ou quando o operador desejar aumentar a capacidade da rede, o operador pode lançar um canal cabeado de transporte de retorno a qualquer um desses macronós de retransmissão onde um módulo de rádio remoto é implementado e instala um modem para trabalhar com o rádio de modo a funcionar como um rádio padrão conectado a um modem que, por sua vez, é conectado a um canal cabeado de transporte de retorno. Ou seja, em enlace descendente, o módulo de rádio remoto funciona como um rádio padrão onde o rádio é conectado a um modem e o modem gera os dados. O rádio converte os dados a partir de um domínio digital em um domínio analógico, amplifica e filtra, e permite que sejam transmitidos através de uma antena ao assinante. Em enlace ascendente, o rádio inclui um receptor que recebe os dados a partir dos assinantes, os filtra, amplifica, digitaliza e passa ao longo do modem.

[0054] Em resumo, várias modalidades da presente invenção incluem projetos de uma cabeça ou módulo de rádio remoto com duas personalidades. A cabeça de rádio remoto pode ser denominada como uma macro-retransmissão. A primeira personalidade da macroretransmissão consiste em agir como uma cabeça de rádio remoto padrão. Neste modo, a cabeça de rádio remoto ou macro-retransmissão realiza interface com um modem e age como um ponto de acesso sem fio padrão que é bem conhecido na indústria sem fio. Na segunda personalidade, a macro-retransmissão é capaz de operar como um dispositivo autônomo, sem um modem ou conexão de canal de transporte de retorno, e age como um nó de retransmissão onde recebe um canal de transporte de retorno sinal aereamente a partir de um concentrador central, processa o sinal, e, então, retransmite o sinal para usuários/assinantes sem fio em proximidade ao nó de macroretransmissão. Um dos recursos principais que pode tornar este conceito atrativo é que não há riscos de investimento para um operador, porque a retransmissão pode ser aprimorada fácil e continuamente para um ponto de acesso sem fio padrão acoplando-se a unidade a um modem e proporcionando-se uma conexão de canal de transporte de retorno em qualquer momento no futuro. Uma possível estratégia de aprimoramento seria investir no modem e na conexão de canal de transporte de retorno uma vez que os macronós de retransmissão estiverem operando próximos à capacidade total de modo que o espectro dedicado ao fornecimento do canal de transporte de retorno possa ser usado para proporcionar acesso, e, portanto, mais capacidade.

[0055] As implementações que utilizam as várias modalidades da presente invenção em uma configuração em forma de roda de bicicleta proporcionarão uma redução significativa nos custos de proporcionar cobertura a uma determinada área geográfica. Além disso, à medida que a receita de um sítio de célula aumenta e uma maior capacidade é necessária, a macro-retransmissão pode ser aprimorada fácil e continuamente para um ponto de acesso 4G padrão que realiza a decisão dos operadores em alavancar a macro-retransmissão para cobertura de um dia, uma proposta de alto ganho e muito pouco risco. Além disso, ao invés de otimizar uma solução em aumentar a capacidade de rede, a macro-retransmissão é otimizada para baixa capacidade, cobertura de baixo custo, para o lançamento 4G inicial, visto que esta será uma preocupação-chave para os operadores nos próximos anos. Dado que alguém está inicialmente negociando a capacidade para uma cobertura com custos inferiores, se a macroretransmissão servir para atrair os operadores, é crítico que esta pode ser aprimorada fácil e completamente para um BTS 4G completo ou Nó de Retransmissão se e quando o operador desejar devolver a capacidade que foi abandonada com a finalidade de minimizar, de antemão, os gastos operacionais. Dado que um BTS 4G consiste, tipicamente, em um ou mais módulos de rádio com um modem, a solução mais elegante consiste em desenvolver uma personalidade de rádio que permita que o módulo de rádio seja implementado como um nó de retransmissão autônomo, se desejado. Quando operado como um nó de retransmissão, um conjunto de transceptores é empregado para proporcionar acesso, enquanto outro conjunto é usado para proporcionar uma conexão de canal de transporte de retorno a um concentrador central. Além disso, se grandes números de macroretransmissões forem implementados em uma rede, é vital que a solução OA&M seja estendida a esses nós. Com a finalidade de se obter um método agnóstico padrão de proporcionar um OA&M aéreo, descreve-se um enlace entre o concentrador e o nó de retransmissão. Uma abordagem que pode realizar isto consiste em adicionar um canal de comunicação proprietário de banda estreita na banda de transição do portador.

[0056] Consequentemente, as modalidades exemplificadoras aqui descritas proporcionam um módulo de rádio remoto com boa relação custo benefício, flexível e eficiente que permite que os operadores lancem novos sítios para uma rede, tal como uma rede 4G, com mínimos riscos financeiros e custos operacionais. As modalidades exemplificadoras do módulo de rádio remoto têm duas personalidades ou modos de operação que podem ser implementadas utilizando-se uma plataforma de rádio (por exemplo, a mesma configuração de hardware). Em um modo, o módulo de rádio remoto funciona como um nó de macro-retransmissão que serve para estender a cobertura de um sítio de macrocélula. O nó de macro-retransmissão recebe remotamente um sinal a partir de uma BS ou de um terminal móvel em uma primeira frequência portadora, e retransmite o mesmo sinal, filtrado e retardado, ao terminal móvel ou à BS em uma segunda frequência portadora diferente da primeira frequência portadora. Consequentemente, o módulo de rádio remoto proporciona uma cobertura inteiramente nova de custos bastante baixos a partir do primeiro dia, e, portanto, reduz os riscos financeiros de um lançamento inicial de uma rede quando existir uma base de poucos assinantes. Além disso, no outro modo, o módulo de rádio remoto pode ser facilmente aprimorado para um ponto de acesso com uma BS completa de uma macrocélula que pode proporcionar uma maior capacidade quando o número de assinantes aumenta no futuro.

[0057] Embora a descrição anterior mostre e descreva uma ou mais modalidades, os indivíduos versados na técnica compreenderão eu várias mudanças, substituições e alterações na forma e nos detalhes podem ser realizadas para cumprir propósitos similares e/ou obter vantagens similares das modalidades aqui descritas. Os indivíduos versados na técnica também devem perceber que tais construções equivalentes não divergem do espírito e escopo da presente descrição. Por exemplo, encontra-se no escopo da presente descrição que o nó de concentrador, a rede de núcleo, o nó de retransmissão e/ou o equipamento do usuário podem não estar presentes da mesma forma em outras tecnologias ou implementações sem fio, porém, a mesma funcionalidade pode ser obtida utilizando-se outros componentes. Além disso, as várias etapas nos métodos descritos podem ser realizadas em uma ordem diferente daquela descrita, podem ser modificados, e/ou combinados ou adicionalmente separados. Portanto, as concretizações devem ser interpretadas de modo abrangente, de acordo com a presente descrição.

Claims

1. Sistema de comunicação sem fio, caracterizado pelo fato de que compreende: um concentrador acoplado a uma rede de núcleo; e uma pluralidade de módulos de rádio remoto, cada módulo de rádio remoto incluindo: um primeiro transceptor operável para se comunicar sem o uso de fios com um terminal móvel; um segundo transceptor operável para se comunicar sem o uso de fios com o concentrador; e um processador para executar instruções armazenadas em memória, as instruções incluindo instruções para: receber um sinal proveniente do concentrador em uma primeira frequência portadora; e processar o sinal de tal modo que o sinal possa ser retransmitido ao dispositivo móvel em uma segunda frequência portadora diferente da primeira frequência portadora, em que o concentrador e a pluralidade de módulos de rádio remoto se combinam de modo a formar um aglomerado, o aglomerado incluindo a pluralidade de módulos de rádio remoto que circundam o concentrador; em que o concentrador proporciona uma conexão de acesso sem fio a outros terminais móveis em uma primeira frequência; em que um dos módulos de rádio remoto proporciona uma conexão de canal de transporte de retorno sem fio ao concentrador em uma segunda frequência e proporciona uma conexão de acesso sem fio ao terminal móvel em uma terceira frequência; e em que um outro módulo de rádio remoto adjacente ao um dos módulos de rádio remoto proporciona uma conexão de canal de transporte de retorno sem fio ao concentrador na terceira frequência e proporciona uma conexão de acesso sem fio ao terminal móvel na segunda frequência.

2. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o concentrador inclui uma estação de base (BS) de uma macrocélula, a BS sendo acoplada à rede de núcleo através de uma conexão de canal de transporte de retorno com fios que utiliza um modem.

3. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o concentrador e um dos módulos de rádio remoto utilizam um canal de controle proprietário Operacional, Alarme, e Monitor (OA&M), o canal OA&M incluindo um entre: um tom dedicado ou um portador de banda estreita em uma banda de transição da primeira frequência portadora; e um tom reservado ou um conjunto de tons da primeira frequência portadora, o tom reservado sendo reservado para dados sem tráfego conforme especificado por um padrão de comunicação sem fio.

4. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o sistema de comunicação sem fio inclui uma rede sem fio suportando um entre um padrão WiMAX e um padrão de Evolução a Longo Prazo (LTE).

5. Método para facilitar uma comunicação sem fio entre um concentrador e um terminal móvel através de um módulo de rádio remoto, o método caracterizado pelo fato de que compreende as etapas de: proporcionar o módulo de rádio remoto tendo um primeiro transceptor operável para se comunicar sem o uso de fios com um terminal móvel e um segundo transceptor operável para se comunicar sem o uso de fios com o concentrador; receber um sinal a partir do concentrador em uma primeira frequência portadora; e processar o sinal de tal modo que o sinal possa ser retransmitido ao terminal móvel em uma segunda frequência portadora diferente da primeira frequência portadora, em que o concentrador e a pluralidade de módulos de rádio remoto se combinam de modo a formar um aglomerado, o aglomerado incluindo a pluralidade de módulos de rádio remoto que circundam o concentrador; 1. que o concentrador proporciona uma conexão de acesso sem fio a outros terminais móveis em uma primeira frequência; em que um dos módulos de rádio remoto proporciona uma conexão de canal de transporte de retorno sem fio ao concentrador em uma segunda frequência e proporciona uma conexão de acesso sem fio ao terminal móvel em uma terceira frequência; e em que um outro módulo de rádio remoto adjacente ao um dos módulos de rádio remoto proporciona uma conexão de canal de transporte de retorno sem fio ao concentrador na terceira frequência e proporciona uma conexão de acesso sem fio ao terminal móvel na segunda frequência.

6. Método, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que ainda compreende utilizar um canal de controle proprietário entre o concentrador e o módulo de rádio remoto, o canal de controle incluindo um entre: um tom dedicado em uma banda de transição da primeira frequência portadora; e um tom reservado da primeira frequência portadora, o tom reservado sendo reservado para dados sem tráfego conforme especificado por um padrão de comunicação sem fio.

7. Método, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que ainda compreende: receber outro sinal a partir do terminal móvel na segunda frequência portadora; e processar o outro sinal de tal modo que o outro sinal possa ser transmitido ao concentrador na primeira frequência portadora.

8. Método, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que a etapa de processar o outro sinal inclui realizar uma função de ganho adaptativo com base em uma intensidade do outro sinal recebido pelo módulo de rádio remoto.

9. Método, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que o método é implementado em uma rede sem fio que suporta um entre um padrão WiMAX e um padrão de Evolução a Longo Prazo (LTE).