ES2573864B1 - Method and system to increase uplink capacity between a user terminal and a base station - Google Patents
Method and system to increase uplink capacity between a user terminal and a base station Download PDFInfo
- Publication number
- ES2573864B1 ES2573864B1 ES201431806A ES201431806A ES2573864B1 ES 2573864 B1 ES2573864 B1 ES 2573864B1 ES 201431806 A ES201431806 A ES 201431806A ES 201431806 A ES201431806 A ES 201431806A ES 2573864 B1 ES2573864 B1 ES 2573864B1
- Authority
- ES
- Spain
- Prior art keywords
- antennas
- garment
- base station
- capacity
- mutual coupling
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 16
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims abstract description 22
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims abstract description 22
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims abstract description 22
- 238000010295 mobile communication Methods 0.000 claims abstract description 8
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 27
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims description 13
- 238000004590 computer program Methods 0.000 claims 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 21
- 238000013461 design Methods 0.000 description 15
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 12
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 10
- 239000004753 textile Substances 0.000 description 7
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 5
- 230000008859 change Effects 0.000 description 5
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 5
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 3
- 239000013598 vector Substances 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 2
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 2
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 230000001174 ascending effect Effects 0.000 description 1
- 230000003190 augmentative effect Effects 0.000 description 1
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 1
- 230000001143 conditioned effect Effects 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 1
- 230000036541 health Effects 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000001465 metallisation Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000035772 mutation Effects 0.000 description 1
- 230000002062 proliferating effect Effects 0.000 description 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 1
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
- H04W84/00—Network topologies
- H04W84/02—Hierarchically pre-organised networks, e.g. paging networks, cellular networks, WLAN [Wireless Local Area Network] or WLL [Wireless Local Loop]
- H04W84/10—Small scale networks; Flat hierarchical networks
- H04W84/12—WLAN [Wireless Local Area Networks]
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02D—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES [ICT], I.E. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES AIMING AT THE REDUCTION OF THEIR OWN ENERGY USE
- Y02D30/00—Reducing energy consumption in communication networks
- Y02D30/70—Reducing energy consumption in communication networks in wireless communication networks
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Mobile Radio Communication Systems (AREA)
Abstract
Método y sistema para aumentar la capacidad de enlace ascendente entre un terminal de usuario y una estación base.#La presente invención se refiere a un método y un sistema para aumentar la capacidad del enlace ascendente entre un terminal de usuario y una estación base de un sistema de comunicaciones móviles. Comprende los pasos de: determinar una distribución espacial para un conjunto de antenas, ubicadas sobre una prenda de vestir, en función de unos parámetros de acoplo mutuo y correlación espacial de cada una de las antenas; establecer un canal MIMO utilizando el conjunto de antenas distribuidas espacialmente sobre la prenda de vestir; y conectar el terminal móvil y la estación base a través del canal MIMO establecido.Method and system for increasing the uplink capacity between a user terminal and a base station. # The present invention relates to a method and a system for increasing the capacity of the uplink between a user terminal and a base station of a mobile communications system It comprises the steps of: determining a spatial distribution for a set of antennas, located on a garment, based on parameters of mutual coupling and spatial correlation of each of the antennas; establish a MIMO channel using the set of spatially distributed antennas on the garment; and connect the mobile terminal and the base station through the established MIMO channel.
Description
55
1010
15fifteen
20twenty
2525
DESCRIPCIONDESCRIPTION
Metodo y sistema para aumentar la capacidad del enlace ascendente entre un terminal de usuario y una estacion base.Method and system to increase the capacity of the uplink between a user terminal and a base station.
Objeto de la invencionObject of the invention
La presente invencion tiene aplicacion en el sector tecnico de las comunicaciones moviles que tienen lugar entre los usuarios de una red de telecomunicaciones y las estaciones base de dicha red. Mas concretamente, el objeto de la invencion es aumentar la capacidad de enlace ascendente entre un terminal de usuario y una estacion base.The present invention has application in the technical sector of mobile communications that take place between the users of a telecommunications network and the base stations of said network. More specifically, the object of the invention is to increase the uplink capacity between a user terminal and a base station.
Antecedentes de la invencionBackground of the invention
Actualmente los sistemas de comunicaciones moviles son tipicamente asimetricos, dado que los dos extremos de la comunicacion tienen distintas capacidades y distintas necesidades.Currently, mobile communication systems are typically asymmetric, since the two ends of the communication have different capacities and different needs.
Por un lado, el enlace descendente establece la comunicacion entre la estacion base (EB) con gran capacidad de procesado, y el terminal de usuario, con muchas mas limitaciones.On the one hand, the downlink establishes the communication between the base station (EB) with high processing capacity, and the user terminal, with many more limitations.
Por otro lado, el enlace ascendente comunica el terminal de usuario con la EB. La mayoria de los servicios hasta ahora demandados precisan de una alta capacidad de transmision de datos en el enlace descendente, como por ejemplo para acceder a contenidos multimedia de un proveedor. En cambio, el enlace ascendente esta mucho mas limitado, no solo por las restricciones tecnologicas propias del equipamiento movil, sino tambien porque hasta ahora no ha existido realmente necesidad de un gran ancho de banda en esta direction.On the other hand, the uplink communicates the user terminal with the EB. Most of the services so far demanded require a high capacity of data transmission in the downlink, such as to access multimedia content of a provider. On the other hand, the uplink is much more limited, not only because of the technological restrictions of mobile equipment, but also because until now there has not really been a need for a large bandwidth in this direction.
Sin embargo, el escenario actual esta comenzando a cambiar y la mutation de los consumidores tradicionales hacia productores o proveedores de contenido diluye esta frontera entre los roles tradicionales, lo que, en consecuencia, implica un cambio en las necesidades de ancho de banda para el enlace ascendente. En el mismo sentido estanHowever, the current scenario is beginning to change and the mutation of traditional consumers towards producers or content providers dilutes this border between traditional roles, which, consequently, implies a change in the bandwidth needs for the link upward. In the same way they are
55
1010
15fifteen
20twenty
2525
3030
proliferando nuevas aplicaciones y contenido multimedia como seria Internet 3D, internet tactil, realidad aumentada, la trasmision de video en tiempo real a traves de redes sociales o la tele-presencia, que sugieren tambien un cambio en la demanda de ancho de banda simetrico.proliferating new applications and multimedia content such as 3D Internet, touch internet, augmented reality, real-time video transmission through social networks or tele-presence, which also suggest a change in the demand for symmetric bandwidth.
A pesar de lo anterior, la mayoria de los esfuerzos de la industria continuan enfocados a mejorar la eficiencia espectral del enlace descendente, donde se facilitan mayores capacidades tecnologicas que incluyen la potencia disponible para la trasmision, el procesado de senal y el espacio fisico para el despliegue de antenas, mientras que en el extremo del usuario, el enlace ascendente esta limitado en cuanto a capacidad fundamentalmente por la necesidad de que el terminal de usuario sea de tamano reducido, transportable y de costes razonables, lo que condiciona el procesado que se puede implementar.In spite of the above, most of the industry's efforts continue to focus on improving the downlink spectral efficiency, where greater technological capabilities are provided that include the available power for transmission, signal processing and physical space for deployment of antennas, while at the end of the user, the uplink is limited in terms of capacity mainly due to the need for the user terminal to be small, transportable and reasonably priced, which conditions the processing that can be implement.
Una de las tecnologias explotadas para la mejora de los sistemas de comunicaciones inalambricos son los sistemas multi-antena o MIMO (Multiple-Input Multiple-Output), dichos sistemas permiten un aumento de capacidad por la ganancia de multiplexacion proporcional al numero de elementos radiantes, pero el menor numero de las antenas desplegadas en cualquiera de los dos extremos es el que limita la ganancia. Lamentablemente, la complejidad de procesado que se le anade al sistema y las limitaciones espaciales para el despliegue de las antenas han truncando significativamente el despliegue de un numero indiscriminado de antenas (sistema MIMO masivo) limitando la capacidad sensiblemente.One of the technologies exploited for the improvement of wireless communication systems are multi-antenna or MIMO (Multiple-Input Multiple-Output) systems, such systems allow an increase in capacity by multiplexing gain proportional to the number of radiating elements, but the smallest number of antennas deployed at either end is the one that limits the gain. Unfortunately, the complexity of processing that is added to the system and the spatial limitations for the deployment of the antennas have significantly truncated the deployment of an indiscriminate number of antennas (massive MIMO system) significantly limiting capacity.
Ademas, los sistemas MIMO masivos se centran fundamentalmente en escenarios MIMO multiusuario, que busca dar servicio a muchos usuarios pero desplegando un numero masivo de antenas unicamente en el extremo de la estacion base, donde fisicamente es viable el despliegue de un gran numero de antenas, reduciendo al mmimo posible el numero de antenas en la parte de usuario. Tambien el procesado de la senal se centra en la estacion base, mediante el diseno de precodificadores para el enlace descendente y mediante receptores sencillos para el ascendente. Pero por grande que sea el incremento de antenas, el aumento de capacidad sigue limitado al no dotar al extremo de usuario de mas elementos radiantes y adicionalmente de una mayor capacidad de procesado.In addition, the massive MIMO systems mainly focus on multi-user MIMO scenarios, which seeks to serve many users but deploying a massive number of antennas only at the end of the base station, where the deployment of a large number of antennas is physically feasible, reducing to the minimum possible the number of antennas in the user part. The signal processing also focuses on the base station, by means of the design of precoders for the downlink and by simple receivers for the uplink. But as large as the increase in antennas is, the increase in capacity remains limited by not providing the user end with more radiant elements and additionally a greater processing capacity.
55
1010
15fifteen
20twenty
2525
3030
Segun lo expuesto anteriormente, las propuestas existentes en el estado del arte continuan sin ofrecer una solucion que realmente explote la capacidad del enlace ascendente ante una demanda verdaderamente exigente. Es evidente que los metodos empleados mantienen unas grandes limitaciones en el lado del usuario, el cual esta sometido tipicamente a restricciones de espacio, potencia y procesado que lastran gravemente su desarrollo, por lo que un metodo que resuelva este problema de baja explotacion del canal ascendente en un sistema de comunicaciones moviles seria entendido como una valiosa contribution al estado del arte.As stated above, the existing proposals in the state of the art continue without offering a solution that really exploits the capacity of the uplink to a truly demanding demand. It is evident that the methods used maintain great limitations on the user side, which is typically subject to restrictions of space, power and processing that seriously undermine its development, so that a method that solves this problem of low exploitation of the ascending channel In a mobile communications system it would be understood as a valuable contribution to the state of the art.
Description de la inventionDescription of the invention
Los problemas mencionados anteriormente de baja explotacion del canal ascendente son superados por la presente invencion, la cual propone vencer las limitaciones actuales de espacio fisico en el lado del usuario para desplegar antenas masivamente mediante un metodo para aumentar la capacidad del enlace ascendente entre un terminal de usuario y una estacion base de un sistema de comunicaciones moviles que comprende los siguientes pasos:The above-mentioned problems of low upstream channel exploitation are overcome by the present invention, which proposes to overcome the current physical space limitations on the user side to massively deploy antennas by a method to increase the uplink capacity between a terminal of user and a base station of a mobile communications system comprising the following steps:
a) determinar una distribution espacial para un conjunto de antenas, ubicadas sobre una prenda de vestir, en funcion de unos parametros de acoplo mutuo y correlation espacial de cada una de las antenas;a) determine a spatial distribution for a set of antennas, located on a garment, based on parameters of mutual coupling and spatial correlation of each of the antennas;
b) establecer un canal MIMO utilizando el conjunto de antenas distribuidas espacialmente sobre la prenda de vestir de acuerdo al paso a);b) establish a MIMO channel using the set of spatially distributed antennas on the garment according to step a);
c) conectar el terminal movil y la estacion base a traves del canal MIMO establecido en el paso b).c) connect the mobile terminal and the base station through the MIMO channel established in step b).
Opcionalmente, los parametros de acoplo mutuo y correlacion espacial de cada una de las antenas se pueden determinar de forma que el canal MIMO se mantenga ortogonal. Esto presenta una gran ventaja en terminos de procesado ya que lo simplifica enormemente y es suficiente con incluir un filtro adaptado.Optionally, the parameters of mutual coupling and spatial correlation of each of the antennas can be determined so that the MIMO channel remains orthogonal. This has a great advantage in terms of processing as it greatly simplifies it and it is sufficient to include an adapted filter.
En una de las realizaciones de la invencion, la capacidad del enlace ascendente esIn one of the embodiments of the invention, the uplink capacity is
55
1010
15fifteen
20twenty
2525
3030
simetrica a la capacidad del enlace descendente.symmetric to downlink capacity.
Adicionalmente, la presente invention puede contemplar aplicar un esquema de precodificacion a una senal antes de enviar dicha senal del terminal movil a la estacion base. Esta carga de procesado en el lado del usuario hace que el aumento de capacidad para el enlace ascendente propuesto por la presente invencion sea totalmente transparente para la estacion base.Additionally, the present invention may contemplate applying a precoding scheme to a signal before sending said signal from the mobile terminal to the base station. This processing load on the user side makes the increase in capacity for the uplink proposed by the present invention totally transparent to the base station.
La presente invencion puede contemplar en el diseno y despliegue de las antenas, los posibles movimientos de la prenda de vestir y los movimientos relativos de partes de la prenda, como podrian ser las mangas, asi como los efectos en los parametros de acoplo mutuo y correlacion espacial.The present invention can contemplate in the design and deployment of the antennas, the possible movements of the garment and the relative movements of parts of the garment, such as the sleeves, as well as the effects on the parameters of mutual coupling and correlation space.
En una de las realizaciones de la invencion se contempla definir un diagrama de radiation para las antenas con una radiacion trasera lo mas baja posible. Esto presenta ventajas en terminos de ahorro de energia porque teniendo en cuenta que la prenda de vestir va a ser utilizada por un usuario, la mayor parte de la radiacion emitida hacia su cuerpo seria malgastada. Por otra parte, se evita un potencial peligro para la salud del usuario.In one of the embodiments of the invention, it is contemplated to define a radiation diagram for the antennas with a back radiation as low as possible. This has advantages in terms of energy savings because considering that the garment is going to be used by a user, most of the radiation emitted to his body would be wasted. On the other hand, a potential danger to the user's health is avoided.
Un segundo aspecto de la invencion se refiere a un sistema para aumentar la capacidad del enlace ascendente entre un terminal de usuario y una estacion base de un sistema de comunicaciones moviles. El sistema comprende:A second aspect of the invention relates to a system for increasing the capacity of the uplink between a user terminal and a base station of a mobile communications system. The system includes:
- un conjunto de antenas ubicadas sobre una prenda de vestir del usuario, distribuidas espacialmente en funcion de unos parametros de acoplo mutuo y correlation espacial de cada una de las antenas respecto a las demas antenas;- a set of antennas located on a garment of the user, spatially distributed according to parameters of mutual coupling and spatial correlation of each of the antennas with respect to the other antennas;
- un canal MIMO, establecido mediante el conjunto de antenas distribuidas espacialmente sobre la prenda de vestir, para conectar el terminal movil y la estacion base.- a MIMO channel, established by the set of spatially distributed antennas on the garment, to connect the mobile terminal and the base station.
La invencion contempla que cada una de las antenas del conjunto de antenas comprende una cadena de componentes de radiofrecuencia con unas caracteristicas de dimensiones,The invention contemplates that each of the antennas of the set of antennas comprises a chain of radiofrequency components with characteristics of dimensions,
55
55
1010
15fifteen
20twenty
2525
3030
peso y consumo adecuadas para ser incorporadas en la prenda de vestir.adequate weight and consumption to be incorporated into the garment.
En una de las realizaciones de la invention, las antenas o al menos una de ellas, son antenas textiles tipo parche.In one of the embodiments of the invention, the antennas or at least one of them, are patch type textile antennas.
Opcionalmente, la presente invencion puede comprenderal menos una capa aislante interior en la prenda de vestir para prevenir la radiation de las antenas hacia el interior.Optionally, the present invention may comprise less an inner insulating layer on the garment to prevent radiation of the antennas into the interior.
En una de las realizaciones de la presente invencion se cuenta con un modulo de procesado, acoplado a la prenda de vestir, configurado para aplicar un esquema de precodificacion a una senal, antes de enviar dicha senal del terminal movil a la estacion base.In one of the embodiments of the present invention there is a processing module, coupled to the garment, configured to apply a precoding scheme to a signal, before sending said signal from the mobile terminal to the base station.
En una de las realizaciones de la presente invencion, la prenda de vestir es una chaqueta. La superficie disponible en una chaqueta comun para desplegar las antenas es lo suficientemente grande como para conseguir un aumento considerable de la capacidad del enlace ascendente.In one of the embodiments of the present invention, the garment is a jacket. The area available in a common jacket to deploy the antennas is large enough to achieve a considerable increase in uplink capacity.
Un ultimo aspecto de la invencion se refiere a un programa informatico caracterizado por que comprende medios de codigo de programa adaptados para realizar las etapas del metodo de la invencion, cuando dicho programa se ejecuta en un procesador de proposito general, un procesador de senal digital, una FPGA, un ASIC, un microprocesador, un microcontrolador, o cualquier otra forma de hardware programable.A final aspect of the invention relates to an informatic program characterized in that it comprises program code means adapted to perform the steps of the method of the invention, when said program is executed in a general purpose processor, a digital signal processor, an FPGA, an ASIC, a microprocessor, a microcontroller, or any other form of programmable hardware.
Simplemente conectando un terminal movil a la prenda de vestir adaptada de acuerdo a la invencion, por ejemplo una chaqueta, el usuario puede aprovechar el despliegue de las antenas sobre dicha chaqueta de forma que se superan los limites espaciales impuestos por el propio terminal y utilizar un enlace de altas prestaciones establecido mediante tecnicas de MIMO masivo.Simply by connecting a mobile terminal to the adapted garment according to the invention, for example a jacket, the user can take advantage of the deployment of the antennas on said jacket so that the space limits imposed by the terminal itself are exceeded and use a High performance link established through massive MIMO techniques.
Las ventajas no son exclusivamente el aumento de la capacidad en el enlace ascendente para equipararlo con el descendente, sino que la consecuencia de un despliegue masivo en el lado de usuario consigue aumentar significativamente la capacidad de ambos enlaces yThe advantages are not exclusively the increase of the capacity in the uplink to match it with the downlink, but the consequence of a massive deployment on the user side manages to significantly increase the capacity of both links and
55
1010
15fifteen
20twenty
2525
3030
reducir el consumo de potencia sobre todo en el extremo de usuario. Esto es posible debido a que el aumento del numero de antenas en el extremo de la comunicacion donde hay menor despliegue de ellas, permite que la ganancia por multiplexacion espacial crezca linealmente con el menor numero de antenas en cualquiera de los dos extremos y del mismo modo, en el extremo en el que se realice un despliegue masivo de antenas, se puede reducir significativamente la necesidad de potencia radiada.reduce power consumption especially at the user end. This is possible because the increase in the number of antennas at the end of the communication where there is less deployment of them, allows the gain by spatial multiplexing to grow linearly with the least number of antennas at either end and in the same way At the end where a massive antenna deployment is performed, the need for radiated power can be significantly reduced.
Asi pues la presente invention constituye un avance en los sistemas de comunicaciones, mejorando de forma radical las prestaciones de la capa fisica en la interfaz de usuario, y ofreciendo una solution plug-&-play que proporciona una altisima tasa de transmision, una comunicacion fiable y bajo consumo de potencia.Thus, the present invention constitutes a breakthrough in communications systems, radically improving the performance of the physical layer in the user interface, and offering a plug - & - play solution that provides a very high transmission rate, reliable communication. and low power consumption.
Descripcion de los dibujosDescription of the drawings
Para complementar la descripcion que se esta realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprension de las caracteristicas del invento, de acuerdo con un ejemplo preferente de realization practica del mismo, se acompana como parte integrante de dicha descripcion, un juego de dibujos en donde con caracter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente:To complement the description that is being made and in order to help a better understanding of the features of the invention, according to a preferred example of practical realization thereof, an set of drawings is accompanied as an integral part of said description. With an illustrative and non-limiting nature, the following has been represented:
La figura 1.- Muestra una realizacion preferente de la invencion donde la prenda de vestir es una chaqueta.Figure 1 shows a preferred embodiment of the invention where the garment is a jacket.
La figura 2.- Muestra un diagrama de bloques donde se pueden ver en detalle la cadena de elementos que comprenden las antenas textiles, de acuerdo a una de las realizaciones de la invencion.Figure 2 shows a block diagram where the chain of elements comprising the textile antennas can be seen in detail, according to one of the embodiments of the invention.
La figura 3.- Muestra una grafica que representa los valores medidos para los parametros S en un ejemplo.Figure 3.- Shows a graph that represents the measured values for the S parameters in an example.
La figura 4.- Muestra el rendimiento de la invencion para distintas configuraciones posibles de antenas en la estacion base.Figure 4.- Shows the performance of the invention for different possible antenna configurations in the base station.
La figura 5.- Muestra el rendimiento de la invencion para distintas configuraciones posibles de antenas en el lado de usuario.Figure 5.- Shows the performance of the invention for different possible antenna configurations on the user side.
La figura 6.- Muestra distintas aplicaciones de uso de la presente invencion.Figure 6.- Shows different applications of use of the present invention.
55
1010
15fifteen
20twenty
2525
3030
Realizacion preferente de la invencionPreferred Embodiment of the Invention
A la vista de las figuras resenadas puede observarse como una de las posibles realizaciones de la invencion se refiere preferentemente a una chaqueta deportiva (10) en la que se despliega un gran numero de antenas textiles (1,2, 3...M) explotando la tecno^a de MIMO masivo. As^ la modification de una prenda de ropa convencional, como la chaqueta en este caso, en la lmea de la invencion propuesta, permite mediante la conexion de cualquier terminal de usuario que sus capacidades de transmision mejoren radicalmente al romper con la limitation espacial a la que esta sujeto un terminal movil convencional.In view of the figures summarized, it can be seen how one of the possible embodiments of the invention preferably refers to a sports jacket (10) in which a large number of textile antennas (1,2, 3 ... M) are deployed. exploiting the technology of massive MIMO. Thus, the modification of a conventional garment, such as the jacket in this case, in the line of the proposed invention, allows, by connecting any user terminal, that its transmission capabilities improve radically by breaking with the spatial limitation to the that a conventional mobile terminal is attached.
La figura 2 representa una realizacion de las antenas textiles (20) y sus cadenas de radiofrecuencia asociadas, asi como el procesado de senal utilizados en esta invencion, donde tienen un papel fundamental y su diseno es de gran importancia, ya que las particularidades que implica el hecho de que se instalen masivamente en una superficie que no es plana y que tiene partes moviles hace que se puedan producir zonas de sombra o apantallamientos en ciertos momentos. Ademas, la invencion propuesta busca que pueda ser portada de la manera mas transparente al usuario posible, por lo que las caracteristicas en cuanto a peso y dimensiones de sus elementos tambien son tenidas en cuenta y se busca un equilibrio entre las prestaciones de potencia transmitida, ancho de banda/multibanda, acoplo mutuo y la colocation sobre la chaqueta. El esquema mostrado en la figura 2 corresponde a una distribucion de M antenas, donde la rama de transmision para cada una de ellas puede comprender un circulador (21), un filtro (22), un amplificador de potencia (23) y un oscilador local (24) conectado directamente a un modulo de procesado (25) al que se conecta directamente el terminal movil (26) del usuario. La rama de reception puede comprender un amplificador LNA (27), un amplificador adicional (28), un oscilador local (29) y un conversor analogico-digital conectado tambien al modulo de procesado.Figure 2 represents an embodiment of the textile antennas (20) and their associated radio frequency chains, as well as the signal processing used in this invention, where they have a fundamental role and their design is of great importance, since the particularities that it implies the fact that they are massively installed on a surface that is not flat and that has moving parts makes it possible to produce shaded areas or shields at certain times. In addition, the proposed invention seeks to be ported in the most transparent way to the user possible, so that the characteristics in terms of weight and dimensions of its elements are also taken into account and a balance between the performance of transmitted power is sought, bandwidth / multiband, mutual coupling and placement on the jacket. The scheme shown in Figure 2 corresponds to a distribution of M antennas, where the transmission branch for each of them can comprise a circulator (21), a filter (22), a power amplifier (23) and a local oscillator (24) directly connected to a processing module (25) to which the user's mobile terminal (26) is connected directly. The reception branch may comprise an LNA amplifier (27), an additional amplifier (28), a local oscillator (29) and an analog-to-digital converter also connected to the processing module.
El modulo de procesado (25) puede implementarse en un modulo independiente y extraibleThe processing module (25) can be implemented in an independent and removable module
acoplado a la chaqueta en alguna ubicacion apropiada, como por ejemplo un bolsillo (13) enattached to the jacket in some appropriate location, such as a pocket (13) in
la parte baja de la espalda como se muestra en la figura 1. Su tamano y peso sonthe lower back as shown in figure 1. Its size and weight are
preferentemente lo suficientemente pequenos como para poder incluirlo en tal ubicacion sinpreferably small enough to be able to include it in such a location without
penalizar la movilidad del usuario, pero tambien dependeran de la capacidad de procesadopenalize user mobility, but will also depend on the processing capacity
que se asigne al lado del usuario en el sistema de comunicaciones, ya que para reducir alto be assigned to the user side in the communications system, since to reduce the
mmimo la complejidad, el procesado se puede compartir con la estacion base o inclusominimum complexity, the processing can be shared with the base station or even
88
55
1010
15fifteen
20twenty
2525
3030
delegarlo por completo a la estacion base.delegate it completely to the base station.
Todas estas consideraciones para el diseno de las antenas y su posicionamiento en la chaqueta contribuyen a la obtencion de un canal de comunicaciones en las condiciones mas idoneas, lo que comprende minimizar la presencia de correlation espacial y de acoplo mutuo, ya que de otra manera se perderia la ortogonalidad en el canal MIMO y seria necesario una complejidad de procesado tan elevada que implicaria un tamano de la electronica asociada para dicho procesado que dificultaria su despliegue. Por tanto, para mantener la complejidad del procesado de senal acotada es fundamental mantener el control sobre las caracteristicas del canal MIMO.All these considerations for the design of the antennas and their positioning in the jacket contribute to the obtaining of a communications channel in the most suitable conditions, which includes minimizing the presence of spatial correlation and mutual coupling, since otherwise it would lose the orthogonality in the MIMO channel and it would be necessary a processing complexity so high that it would imply a size of the associated electronics for said processing that would hinder its deployment. Therefore, to maintain the complexity of the limited signal processing it is essential to maintain control over the characteristics of the MIMO channel.
El canal MIMO se caracteriza por una matriz H que contiene los coeficientes de atenuacion entre las antenas. En el escenario del enlace ascendente la matriz H es una matriz vertical, con mas filas (antenas en reception) que columnas (antenas en transmision). Para que H tenga sus columnas ortogonales, y que el procesado de senal necesario pueda limitarse a un filtro adaptado, es decir que el producto de H' con H sea la matriz identidad, se necesita, por un lado que el numero de antenas en uno de los extremos de la comunicacion sea muy inferior (o superior) al del otro extremo y, por otro lado, que se pueda considerar que los coeficientes de canal son independientes e identicamente distribuidos (i.i.d.) y que no existe correlacion entre ellos, lo que va a estar condicionado por el diseno y despliegue de las antenas, que a su vez esta limitado por el espacio fisico del que se disponga en la chaqueta.The MIMO channel is characterized by an H matrix that contains the attenuation coefficients between the antennas. In the uplink scenario the matrix H is a vertical matrix, with more rows (reception antennas) than columns (transmission antennas). So that H has its orthogonal columns, and that the necessary signal processing can be limited to an adapted filter, that is to say that the product of H 'with H is the identity matrix, it is necessary, on the one hand that the number of antennas in one of the ends of the communication is much lower (or higher) than the other end and, on the other hand, that the channel coefficients can be considered independent and identically distributed (iid) and that there is no correlation between them, which It will be conditioned by the design and deployment of the antennas, which in turn is limited by the physical space available in the jacket.
El objetivo es buscar una alta velocidad de transmision, por lo que el diseno varia en funcion del acoplo mutuo y correlacion espacial medidos. Estos parametros pueden modificarse buscando el modelo de canal idoneo, que preferentemente se caracteriza como se describe a continuation, donde la matriz de canal H, con elementos hnm describe la atenuacion entre la antena de transmision m-esima a la antena de recepcion n-esima. El numero de antenasThe objective is to look for a high transmission speed, so the design varies depending on the mutual coupling and spatial correlation measured. These parameters can be modified by looking for the suitable channel model, which is preferably characterized as described below, where the H-channel matrix, with hnm elements describes the attenuation between the m-esima transmission antenna to the n-esima reception antenna . The number of antennas
transmisoras y receptoras es, respectivamente, M (m = 1........M) y N (n = 1........N). ComoTransmitters and receivers is, respectively, M (m = 1 ........ M) and N (n = 1 ........ N). How
se ha mencionado anteriormente, a pesar de que se puede suponer que todas las antenas tienen el mismo comportamiento, su position relativa puede modificar tanto los diagramas de radiation como la eficiencia de la antena. Teniendo esto en cuenta, se contemplan diferentes diagramas de radiacion de la antena en el transmisor Gm(9;0) y receptores G’n(9’;0’) en acimut (0) y elevation (9).It has been mentioned above, although it can be assumed that all the antennas have the same behavior, their relative position can modify both the radiation patterns and the antenna efficiency. With this in mind, different radiation patterns of the antenna in the Gm transmitter (9; 0) and G’n (9 ’; 0’) receivers in azimuth (0) and elevation (9) are contemplated.
55
1010
15fifteen
20twenty
2525
3030
Con estas premisas, el modelo de canal se caracteriza por la geometria de la distribution de antenas, los diagramas de radiation en la transmision y la reception y la dispersion que provoca el entorno. El elemento hnm se puede modelar, por ejemplo, de acuerdo a la funcion de Green, para la position de la n-esima antena de recepcion r’n, dado que la fuente se encuentra (rm) en la antena de transmision m-esima:With these premises, the channel model is characterized by the geometry of the antenna distribution, the radiation patterns in the transmission and reception and the dispersion caused by the environment. The hnm element can be modeled, for example, according to Green's function, for the position of the nth reception antenna r'n, since the source is (rm) in the m-esima transmission antenna :
(1)(one)
Donde k(d;$) y k’(d’;Q) representan los vectores de onda en el transmisor y el receptor respectivamente, en funcion de los angulos de azimut y elevation. Y donde S(k’(d’;$’), k(d;$)) es una funcion de dispersion del canal, que relaciona la onda plana emitida desde la direction k que incide en el receptor en la direction k’.Where k (d; $) and k ’(d’; Q) represent the wave vectors in the transmitter and receiver respectively, depending on the azimuth and elevation angles. And where S (k ’(d’; $ ’), k (d; $)) is a channel scattering function, which relates the flat wave emitted from the direction k that affects the receiver in the direction k’.
El espacio vectorial puede muestrearse en L ondas planas en el transmisor y L’ ondas planas en el receptor para cubrir todo el espacio. Las ondas planas salen de direcciones {k1, k2,... kL} en el transmisor y de direcciones {k’1, k’2,... k’L} en el receptor. Por lo tanto, de la ecuacion (1), la matriz H se puede escribir como:The vector space can be sampled in L flat waves in the transmitter and L ’flat waves in the receiver to cover the entire space. Flat waves leave addresses {k1, k2, ... kL} on the transmitter and addresses {k’1, k’2, ... k’L} on the receiver. Therefore, from equation (1), the matrix H can be written as:
(2)(2)
Y esta matriz obtenida para el canal se puede descomponer en el producto de tres matrices H = BVxSBtx, donde Brx y Btx son la conformation de haces de matrices rectangulares deterministas dependientes, basicamente, de la geometria de la antena y los diagramas deAnd this matrix obtained for the channel can be broken down into the product of three matrices H = BVxSBtx, where Brx and Btx are the conformation of deterministic rectangular matrix beams basically dependent on the geometry of the antenna and the diagrams of
55
1010
15fifteen
20twenty
2525
3030
radiacion. S es una matriz aleatoria rectangular modelada en funcion de la dispersion angular.radiation. S is a rectangular random matrix modeled as a function of angular dispersion.
Suponiendo que las entradas del canal son gaussianas y que los factores de dispersion son independientes, la matriz de dispersion esta completamente caracterizada una vez se tiene el espectro de potencia conjunta angular (PAS). Esto implica una matriz de dispersion con componentes gaussianos independientes y no identicamente distribuidos. Tipicamente, se utilizan diferentes modelos PAS en el transmisor y el receptor, lo que conduce a una distribucion de potencia entre las filas de la matriz S dada por la PAS en el receptor y entre columnas que coincida con el PAS en el transmisor. Asi la matriz S se puede simplificar como:Assuming that the channel inputs are Gaussian and that the dispersion factors are independent, the dispersion matrix is fully characterized once the angular joint power spectrum (PAS) is obtained. This implies a dispersion matrix with independent and not identically distributed Gaussian components. Typically, different PAS models are used in the transmitter and receiver, which leads to a power distribution between the rows of the matrix S given by the PAS in the receiver and between columns that match the PAS in the transmitter. Thus the matrix S can be simplified as:
S = '£/x2GT,yx2 (3)S = '£ / x2GT, yx2 (3)
donde G es una matriz compleja aleatoria gaussiana con componentes i.i.d. y varianza igual a uno. Xrx y Ztx son matrices diagonales deterministas cuya diagonal principal se forma con el espectro de potencia angular correspondiente, denotado como Px (k) en el transmisor y Prx (k’) en el receptor. La traza de estas matrices se normaliza a uno y el modelo de canal se describe como:where G is a gaussian random complex matrix with components i.i.d. and variance equal to one. Xrx and Ztx are deterministic diagonal matrices whose main diagonal is formed with the corresponding angular power spectrum, denoted as Px (k) in the transmitter and Prx (k ’) in the receiver. The trace of these matrices is normalized to one and the channel model is described as:
H = BjxZ^/2G!t1/2Btx (4)H = BjxZ ^ / 2G! T1 / 2Btx (4)
Notese que el acoplamiento mutuo entre antenas no se considera en el modelo proporcionado anteriormente en (4). Por ello, se incluye una matriz de acoplamiento Ctx y Crx en ambos lados que, para escenarios de acoplamiento bajo, se acercara a la matriz identidad.Note that mutual coupling between antennas is not considered in the model provided above in (4). Therefore, a Ctx and Crx coupling matrix is included on both sides which, for low coupling scenarios, will approach the identity matrix.
Otros modelos de canal pueden utilizarse para la misma finalidad del descrito anteriormente. A modo de ejemplo, se detalla a continuation una realization concreta de la invention donde se escoge una frecuencia central tipica para servicios de telecomunicaciones de 2,5 GHz y un ancho de banda de 70 MHz (que podria ampliarse si fuese necesario) para disenar antenas de tipo parche, tipicamente usadas para tecnologia textil, para incluir en el extremo del usuario. El sustrato que se utiliza normalmente en tecnologia impresa se sustituye por un tejido textil (por ejemplo fieltro con una permitividad relativa de sr = 1,38) y se lleva a cabo la metalizacion con materiales electrotextiles, como por ejemplo los de Shieldit®. En este caso, con un fieltro de 3mm de espesor, el tamano final de las antenas cuadradas tipo parche resulta de 46,5 mm. Teniendo en cuenta este tamano y con elOther channel models can be used for the same purpose as described above. As an example, a concrete realization of the invention is detailed below where a typical central frequency is chosen for telecommunications services of 2.5 GHz and a bandwidth of 70 MHz (which could be extended if necessary) to design antennas patch type, typically used for textile technology, to include at the user's end. The substrate that is normally used in printed technology is replaced by a textile fabric (for example felt with a relative permittivity of sr = 1.38) and metallization is carried out with electrotextile materials, such as those of Shieldit®. In this case, with a 3mm thick felt, the final size of the square patch antennas is 46.5 mm. Considering this size and with the
11eleven
55
1010
15fifteen
20twenty
2525
3030
objetivo de tener un bajo acoplamiento mutuo a pesar del gran numero de antenas desplegadas en la chaqueta, se determina una distancia entre elementos que, en este caso es de 80 mm entre elementos (0.66 A), lo que permite el uso de 5 columnas de antenas desplegadas en el plano horizontal y 8 filas de antenas en el plano vertical con la misma separation entre antenas en el despliegue vertical (12), dv= 0.66A y en la colocation horizontal (11), dh= 0.66A. El tamano total de la matriz plana es, por tanto, M = 40 antenas y en total, dicha distribution de antenas ocupa 44.6 x 60.6 cm2 lo cual es una distribution espacial que perfectamente puede ser integrada en la parte trasera de una chaqueta como se muestra en la Figura 1. Sin embargo, el numero de antenas es un parametro de diseno que se puede modificar y desplegar un numero de antenas considerablemente mayor o menor. Tambien, otros materiales, grosores y distancias entre elementos, diferentes a los de ese ejemplo, pueden usarse para el mismo objeto de la invention dependiendo de los niveles de acoplo mutuo que decidamos tolerar. Observando las caracteristicas del canal MIMO es posible replantear el diseno y distribucion de las antenas para decidir si incluir mas antenas, reduciendo el espacio entre ellas o decidir incluir menos antenas y aumentar el espacio de separacion. Otra posibilidad de mejorar el canal consiste en aumentar la frecuencia central, lo que permite disenar antenas mas pequenas y por tanto, incluir un numero mayor de antenas en el mismo espacio.In order to have a low mutual coupling despite the large number of antennas deployed in the jacket, a distance between elements is determined, which in this case is 80 mm between elements (0.66 A), which allows the use of 5 columns of antennas deployed in the horizontal plane and 8 rows of antennas in the vertical plane with the same separation between antennas in the vertical display (12), dv = 0.66A and in the horizontal placement (11), dh = 0.66A. The total size of the flat matrix is, therefore, M = 40 antennas and in total, said antenna distribution occupies 44.6 x 60.6 cm2 which is a spatial distribution that can perfectly be integrated into the back of a jacket as shown in Figure 1. However, the number of antennas is a design parameter that can be modified and a considerably larger or smaller number of antennas can be displayed. Also, other materials, thicknesses and distances between elements, different from those of that example, can be used for the same object of the invention depending on the levels of mutual coupling that we decide to tolerate. Observing the characteristics of the MIMO channel, it is possible to rethink the design and distribution of the antennas to decide whether to include more antennas, reducing the space between them or deciding to include fewer antennas and increase the separation space. Another possibility of improving the channel is to increase the center frequency, which allows to design smaller antennas and therefore, to include a larger number of antennas in the same space.
Al desplegar conjuntamente las antenas, los diagramas de radiation de cada antena individual pueden cambiar ligeramente, dependiendo de la position relativa de las antenas y a su vez, el rendimiento del sistema podria cambiar eventualmente, ya que los diagramas de radiacion son uno de los parametros de la antena que definen la correlation de canal. La figura 3 muestra una simulation obtenida para este caso concreto que se esta describiendo. En ella, habiendo escogido una frecuencia central de 2,5 GHz y un ancho de banda de 70 MHz, puede verse como evolucionan los parametros S (dB) en funcion de la frecuencia. Sii determina la adaptation de la antena y, espedficamente en la Figura 3, se puede ver que el diseno esta bien adaptado a la frecuencia de trabajo escogida de 2,5 GHz. El parametro S^ determina el acoplamiento mutuo entre antenas, asi que puede comprobarse en la grafica que el acoplamiento mutuo es en todos los casos inferior a -20 dB, que se corresponde con los puntos 31 y 32, que representan los peores casos posibles, es decir, antenas juntas (para la antena 1, desplegada en un rincon de la matriz plana, la antena 2 y la antena 6 sonBy jointly deploying the antennas, the radiation patterns of each individual antenna may change slightly, depending on the relative position of the antennas and in turn, the system performance could eventually change, since the radiation patterns are one of the parameters of the antenna that defines the channel correlation. Figure 3 shows a simulation obtained for this specific case that is being described. In it, having chosen a central frequency of 2.5 GHz and a bandwidth of 70 MHz, it can be seen how the parameters S (dB) evolve as a function of the frequency. If you determine the adaptation of the antenna and, specifically in Figure 3, you can see that the design is well adapted to the chosen working frequency of 2.5 GHz. Parameter S ^ determines the mutual coupling between antennas, so you can check in the graph that the mutual coupling is in all cases less than -20 dB, which corresponds to points 31 and 32, which represent the worst possible cases, that is, antennas together (for antenna 1, deployed in a corner of the flat matrix, antenna 2 and antenna 6 are
55
1010
15fifteen
20twenty
2525
3030
las mas cercanas).the closest ones).
Las antenas propuestas cuentan con un peso ligero apropiado es inferior a 6 gr, para ser transportadas de forma imperceptible o al menos sin que supongan una carga insoportable para un usuario vistiendo la prenda elegida.The proposed antennas have an appropriate light weight is less than 6 gr, to be transported imperceptibly or at least without being an unbearable load for a user wearing the chosen garment.
Particularizar el modelo de canal descrito anteriormente para esta realization concreta de la invention, implica un muestreo particular de la onda definida por los vectores espaciales k y k’ y una geometria de antena particular.Particularizing the channel model described above for this specific embodiment of the invention implies a particular sampling of the wave defined by the spatial vectors k and k ’and a particular antenna geometry.
En cuanto al acoplamiento mutuo, el diseno de las antenas textiles y su distribution espacial preven que sea un valor muy bajo en este escenario (la figura 3 muestra que en este ejemplo todos los valores son inferiores a -20dB), en el caso de que no lo fueran tendriamos que tenerlo en cuenta en el diseno de los precodificadores.As for the mutual coupling, the design of the textile antennas and their spatial distribution foresees that it is a very low value in this scenario (Figure 3 shows that in this example all the values are lower than -20dB), in the case that they weren't, we would have to take it into account in the design of the precoders.
A modo de ejemplo, se detalla a continuation una simulation de una realizacion concreta de la invencion. Para simplificar las cosas, las antenas consideradas en la estacion base son ideales con acoplamiento mutuo nulo. La estacion base despliega N = {1, 4, 8, 64} antenas en una matriz lineal con dr =A/2, a exception de la N = 64 donde se considera una matriz plana de 8 x 8 con la misma separation entre elementos.As an example, a simulation of a specific embodiment of the invention is detailed below. To simplify things, the antennas considered in the base station are ideal with zero mutual coupling. The base station displays N = {1, 4, 8, 64} antennas in a linear matrix with dr = A / 2, with the exception of N = 64 where an 8 x 8 flat matrix is considered with the same separation between elements .
La mayoria de los esquemas de precodificacion propuestos se aplican completamente en la chaqueta con la idea de hacer de la chaqueta una solution plug&play en el sistema de comunicacion. Tambien se consideran otras realizaciones que contemplan la posibilidad de compartir el procesado de las senales entre el lado del usuario y la estacion base o incluso realizar el procesado mtegramente en la estacion base, como en los escenarios clasicos donde se suele asignar el procesado al lado con mas capacidad.Most of the proposed precoding schemes are fully applied in the jacket with the idea of making the jacket a plug & play solution in the communication system. Other embodiments are also considered that contemplate the possibility of sharing the signal processing between the user side and the base station or even perform the processing entirely in the base station, as in the classic scenarios where the processing is usually assigned to the side with more capacity
La complejidad en el diseno tiene dos puntos, uno el procesamiento de senal en si (operaciones con matrices, operaciones de precision finita, etc.) y el otro es el nivel de information que se necesita para hacer posible el procesamiento de senales (problemas de estimation de canal). En este ejemplo de realizacion, los precodificadores utilizados se pueden referir a un caso de conocimiento completo del canal en el transmisor (CSIT), elThe complexity in the design has two points, one the signal processing itself (matrix operations, finite precision operations, etc.) and the other is the level of information that is needed to make signal processing possible (problems of channel estimation). In this embodiment, the precoders used can refer to a case of complete knowledge of the channel in the transmitter (CSIT), the
55
1010
15fifteen
20twenty
2525
3030
conocimiento estadistico de canal en el transmisor (CDIT), filtro adaptado (MF) o sin conocimiento de canal. De estos cuatro esquemas CSIT y MF requieren un conocimiento de canal completo, sin embargo CSIT es mas compleja. CDIT, aunque solo requiere un conocimiento reducido del canal, al final el procesamiento de la senal hace que su complejidad sea similar a CSIT. Escoger realizaciones con un esquema u otro depende de la capacidad de la que dispongamos y los objetivos de rendimiento que se marquen.statistical knowledge of the channel in the transmitter (CDIT), adapted filter (MF) or no channel knowledge. Of these four CSIT and MF schemes require full channel knowledge, however CSIT is more complex. CDIT, although it only requires a reduced knowledge of the channel, in the end the signal processing makes its complexity similar to CSIT. Choosing achievements with one scheme or another depends on the capacity we have and the performance objectives that are marked.
En la figura 4 pueden verse las diferentes tasas conseguidas para distintos ejemplos que comprenden los cuatro esquemas de precodificacion comentados anteriormente (representados en las figuras con drculos sobre las lmeas para CSIT, cuadrados para el filtro adaptado MF, triangulos para CDIT y asteriscos para ningun conocimiento del canal) y las N antenas desplegadas en la estacion base, con lo que se muestran las tasas para las configuraciones de 1x1, 40x1, 40x4, 40x8 y 40x64. Y en la figura 5 se muestra nuevamente un escenario de SNR frente a tasa obtenible, pero centrado solo en N=4. En este caso, los grados de libertad en el sistema pueden estar limitados por la estacion base y por lo tanto la velocidad de transmision aumenta linealmente con el numero de antenas, que en el ejemplo se muestran en el intervalo de una a cuarenta, con lo que espedficamente se han dibujado las configuraciones 1x4, 10x4, 20x4 y 40x4. Es evidente que el despliegue de un numero cada vez mayor de antenas en la chaqueta tiene claros beneficios en cuanto a la tasa alcanzable en una relacion lineal respecto al logaritmo de SNR.Figure 4 shows the different rates achieved for different examples comprising the four precoding schemes discussed above (represented in the figures with circles on the lines for CSIT, squares for the MF adapted filter, triangles for CDIT and asterisks for no knowledge of the channel) and the N antennas deployed in the base station, showing the rates for the 1x1, 40x1, 40x4, 40x8 and 40x64 configurations. And in figure 5 a scenario of SNR is shown again against the obtainable rate, but focused only on N = 4. In this case, the degrees of freedom in the system may be limited by the base station and therefore the transmission speed increases linearly with the number of antennas, which in the example are shown in the range of one to forty, with Specifically, the 1x4, 10x4, 20x4 and 40x4 configurations have been drawn. It is clear that the deployment of an increasing number of antennas in the jacket has clear benefits in terms of the rate attainable in a linear relationship with respect to the SNR logarithm.
Para los diferentes esquemas de precodificacion, la ganancia puede verse en terminos de bits/s/Hz para una SNR fija o en terminos de ganancia de SNR para una tasa objetivo. Por ejemplo, el despliegue de 40 antenas con SNR=5 dB da un incremento maximo de la tasa de usuario de casi 15 bits/s/Hz. La ganancia de SNR es extremadamente grande.For the different precoding schemes, the gain can be seen in terms of bits / s / Hz for a fixed SNR or in terms of SNR gain for a target rate. For example, the deployment of 40 antennas with SNR = 5 dB gives a maximum user rate increase of almost 15 bits / s / Hz. The SNR gain is extremely large.
La figura 6 muestra algunas de las aplicaciones que permite el despliegue de antenas de acuerdo a la presente invencion. Se representan las tasas obtenibles (eje vertical) en funcion del numero de antenas desplegadas en la chaqueta (eje horizontal), las antenas desplegadas en la estacion base, donde la lmea discontinua representa 64 antenas y la lmea continua 4 antenas, y el esquema de precodificacion escogido, donde se muestran CDIT con drculos sobre las lmeas, y filtro adaptado, con asteriscos sobre las lmeas. El diseno y despliegue de antenas puede adaptarse a las necesidades de los usuarios enFigure 6 shows some of the applications that allow the deployment of antennas according to the present invention. The rates obtainable (vertical axis) are represented according to the number of antennas deployed in the jacket (horizontal axis), the antennas deployed in the base station, where the broken line represents 64 antennas and the continuous line 4 antennas, and the scheme of Precoding chosen, where CDITs are shown with lines on the lines, and adapted filter, with asterisks on the lines. The design and deployment of antennas can be adapted to the needs of the users in
55
1010
15fifteen
20twenty
2525
3030
funcion de sus requisitos de uso. Los rangos que puede ofrecer la presente invencion permite transmitir senal de video, juegos online, aplicaciones de telepresencia, computation en la nube o incluso superar los 200 Mbits/s para ofrecer video en alta definition y 3D.Function of your usage requirements. The ranges that the present invention can offer allows transmitting video signals, online games, telepresence applications, cloud computing or even exceeding 200 Mbps to offer high definition and 3D video.
Claims (14)
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ES201431806A ES2573864B1 (en) | 2014-12-09 | 2014-12-09 | Method and system to increase uplink capacity between a user terminal and a base station |
| PCT/ES2015/070851 WO2016092128A1 (en) | 2014-12-09 | 2015-11-24 | Method and system for increasing the capacity of the uplink between a user terminal and a base station |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ES201431806A ES2573864B1 (en) | 2014-12-09 | 2014-12-09 | Method and system to increase uplink capacity between a user terminal and a base station |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ES2573864A1 ES2573864A1 (en) | 2016-06-10 |
| ES2573864B1 true ES2573864B1 (en) | 2017-03-24 |
Family
ID=56100057
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| ES201431806A Active ES2573864B1 (en) | 2014-12-09 | 2014-12-09 | Method and system to increase uplink capacity between a user terminal and a base station |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| ES (1) | ES2573864B1 (en) |
| WO (1) | WO2016092128A1 (en) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6795975B2 (en) * | 2002-04-16 | 2004-09-28 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Method and apparatus for selective shielding of fabric antennas |
-
2014
- 2014-12-09 ES ES201431806A patent/ES2573864B1/en active Active
-
2015
- 2015-11-24 WO PCT/ES2015/070851 patent/WO2016092128A1/en active Application Filing
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2016092128A1 (en) | 2016-06-16 |
| ES2573864A1 (en) | 2016-06-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Alrabadi et al. | MIMO transmission using a single RF source: Theory and antenna design | |
| Tuovinen et al. | Analyzing 5G RF system performance and relation to link budget for directive MIMO | |
| Shafi et al. | 5G: A tutorial overview of standards, trials, challenges, deployment, and practice | |
| Lota et al. | 5G uniform linear arrays with beamforming and spatial multiplexing at 28, 37, 64, and 71 GHz for outdoor urban communication: A two-level approach | |
| CN103812546B (en) | A kind of reference signal mapping method based on aerial array, apparatus and system | |
| US10439684B2 (en) | Smart antenna platform for indoor wireless local area networks | |
| US11956058B1 (en) | Method and system for mobile device signal to interference plus noise ratio (SINR) improvement via polarization adjusting/optimization | |
| JP6504490B2 (en) | Multi-sector MIMO active antenna system and communication device | |
| CN109997277A (en) | Base station antenna system with enhancing array spacings | |
| US20060035605A1 (en) | Method and apparatus for reducing antenna correlation | |
| US20240204857A1 (en) | Method and system for improving multiple-input-multiple-output (mimo) beam isolation via alternating polarization | |
| JP2015529991A (en) | 4-polarization (QUADRI-POLARIZED) antenna oscillator, 4-polarization antenna, 4-polarization multi-antenna array | |
| Dinc et al. | Fading correlation analysis in MIMO-OFDM troposcatter communications: space, frequency, angle and space-frequency diversity | |
| EP4606031A1 (en) | Method and system for polarization adaptation to reduce propagation loss for a multiple-input-multiple-output (mimo) antenna | |
| EP4606032A1 (en) | Method and system for antenna integrated radio (air) downlink and uplink beam polarization adaptation | |
| CN105900493B (en) | Method, device and system for transmitting signal | |
| Taghvaee et al. | Sustainable multi-user communication with reconfigurable intelligent surfaces in 5G wireless networks and beyond | |
| ES2573864B1 (en) | Method and system to increase uplink capacity between a user terminal and a base station | |
| Pan et al. | Performance evaluation of 3D MIMO LTE-Advanced system | |
| Moghaddam et al. | Improvement of an octave bandwidth bowtie antenna design based on the analysis of a mimo efficiency metric in Random‐Los | |
| Bengtsson | Massive MIMO from a terminal perspective | |
| Zhang et al. | Evaluating realistic performance gains of massive multi-user MIMO system in urban city deployments | |
| Jiang et al. | Low RF-complexity massive MIMO systems based on vertical spatial filtering for urban macro cellular networks | |
| Vrontos et al. | The Impact of Network Densification and Spectrum Sharing on Real-World mmWave Mobile Networks | |
| Servetnyk et al. | Performance evaluation of polarization effects on 5G clustered delay line channels |