ES2247737T3 - Transmisor multifrecuencia que usa la predistorsion y metodo de transmision. - Google Patents
Transmisor multifrecuencia que usa la predistorsion y metodo de transmision.Info
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Abstract
Transmisor (102) de portadora multifrecuencia, que comprende: medios de entrada (104) para recibir una pluralidad de señales digitales diferentes a transmitir, debiendo transmitirse dichas señales diferentes en frecuencias portadoras diferentes; estando dicho transmisor caracterizado por: moduladores digitales (106) para modular dichas señales digitales diferentes en las frecuencias respectivas; medios conversores digitales a analógicos (112) para convertir a un formato analógico una señal digital compuesta que comprende dichas señales digitales diferentes en las frecuencias portadoras respectivas, generando una señal analógica compuesta; medios amplificadores (122) para recibir una señal digital compuesta que comprende dichas señales digitales diferentes en las frecuencias portadoras respectivas y amplificar dicha señal analógica compuesta; y medios de predistorsión (108) para predistorsionar dicha pluralidad de señales digitales durante o después de la modulación de dichas señales digitales diferentes por parte de dichos moduladores digitales y antes de la amplificación de la señal digital compuesta por parte de dichos medios de amplificación, modificándose subsiguientemente dicha predistorsión proporcionada por dichos medios de predistorsión dependiendo de la diferencia entre dichas señales de entrada y la salida en dichos medios amplificadores.
Description
Transmisor multifrecuencia que usa la
predistorsión y método de transmisión.
La presente invención se refiere a un transmisor
y a un método de transmisión y en particular, aunque no de forma
exclusiva, para su utilización en una red de
telecomunicaciones.
En las redes inalámbricas 2 de telecomunicaciones
conocidas tales como la ilustrada en la Figura 1, el área que
abarca la red 2 se divide en una pluralidad de células 4. Cada
célula 4 tiene asociada a ella una estación transceptora base 6.
Cada estación base 6 está dispuesta para comunicarse con terminales
ubicados en la célula 8 asociada a dicha estación base 6. Los
terminales 8 pueden ser terminales móviles los cuales están
dispuestos para desplazarse entre las células 4.
Cada estación base 6 en el GSM (Sistema Global
para comunicaciones Móviles) está dispuesta para transmitir N
frecuencias de entre M frecuencias disponibles C1....CM, tal como
se ilustra en la Figura 2a. Cada una de las M frecuencias es
diferente y está dentro del ancho de banda asignado para señales
transmitidas por estaciones base. Cada canal se divide en una
pluralidad de tramas secuenciales F, mostrándose una de ellas en la
Figura 2b. Cada trama F se divide en ocho intervalos S0..S7. La
normativa GSM es un sistema de acceso múltiple por división de
tiempo/frecuencia (F/TDMA) y por consiguiente las señales serán
transmitidas por la estación base hacia estaciones móviles
diferentes en intervalos de tiempo diferentes. En otras palabras, la
estación base transmitirá señales a estaciones móviles diferentes
en intervalos de tiempo diferentes en la misma frecuencia.
Habitualmente, N es mucho menor que M.
Con las estaciones transceptoras base conocidas,
para cada frecuencia diferente se proporciona en general un
circuito transmisor independiente. En la Figura 3 se muestra una
estación transceptora base conocida con fines ilustrativos. En aras
de una mayor claridad, en la Figura 3 se muestra únicamente la parte
transmisora 10 de la estación base 12.
La parte transmisora 10 comprende N caminos 14 de
transmisión diferentes, proporcionándose un camino por cada
frecuencia. En aras de una mayor claridad, se muestra únicamente la
disposición de un camino 14 aunque debería apreciarse que cada
camino 14 tiene la misma estructura. Cada camino 14 comprende un
modulador 16 el cual modula la señal a transmitir. A la señal
modulada se le da salida hacia un amplificador 18 el cual amplifica
la señal modulada. A continuación, la salida del amplificador 18 es
filtrada por un filtro pasabanda 20 el cual elimina o atenúa el
ruido no deseado y otras emisiones tales como señales parásitas y
productos de intermodulación.
La salida de cada camino 14 de transmisión está
conectada con la entrada de un combinador 22 el cual combina las
señales de cada camino 14 para proporcionar una señal
multiportadora. La salida del combinador 22 está conectada a una
antena 24 la cual transmite la señal multiportadora que contiene
cada uno de los N canales diferentes hacia los terminales situados
en la célula a la que presta servicio la estación base.
Es deseable reducir el número de caminos de
transmisión a uno ya que esto reduciría significativamente los
costes implicados. No obstante, si se fuera a usar un único
amplificador con una serie de canales al mismo tiempo, sería
necesario que dicho amplificador fuera muy lineal para evitar las
fugas de potencia hacia canales adyacentes. La fuga de potencia
hacia canales adyacentes no es deseable ya que se obtiene como
resultado una reducción de la capacidad del sistema y/o una
reducción de la calidad de la señal. Los amplificadores lineales
son conocidos aunque ni siquiera estos amplificadores son lineales
cuando se hacen funcionar cerca de la capacidad de pico del
amplificador.
Se han propuesto varios métodos para garantizar
que los amplificadores sean lineales. Por ejemplo, a partir de la
solicitud de patente internacional nº WO 97/30521 se conoce el uso
de la predistorsión en un transmisor para intentar garantizar la
linealidad. La predistorsión se usa para intentar garantizar que un
transmisor es lineal. Los amplificadores introducen la no
linealidad. Con la predistorsión, una señal se distorsiona antes de
ser introducida en el amplificador que provoca la distorsión. La
predistorsión aplicada es la inversa de la distorsión provocada por
el amplificador. De este modo, la salida del amplificador será
lineal con respecto a la señal antes de la aplicación de la
predistorsión y del paso de dicha señal a través del amplificador.
El transmisor ilustrado en este documento es del tipo en el que se
proporciona un camino de transmisión diferente para cada canal.
Se hace referencia también a los siguientes
documentos: Linearization of Multi-Carrier Power
Amplifiers de Johansson, Mattsson y Faulkner (IEEE 1993);
Linearisation of RF multicarrier amplifiers using Cartesian
Feedback de Johansson y Sundstrom (Electronics Letters,
7 de julio de 1994); y Linearization of Wideband RF Power
Amplifiers de Johansson y Faulkner. Estos documentos dan a
conocer un transmisor que usa la realimentación Cartesiana para
corregir la no linealidad del amplificador. Se realimenta y demodula
una señal a la salida del amplificador de potencia. La señal
demodulada se resta de las señales de entrada para proporcionar una
señal de error. La señal de error se usa para controlar el
modulador y el amplificador. La realimentación se realiza en el
dominio analógico. En estos documentos, se proporciona un módulo
independiente de realimentación Cartesiana para cada canal. Debería
apreciarse que la realimentación Cartesiana es, por naturaleza, una
técnica de linealización de banda estrecha.
La solicitud de patente europea n.º EP 0891041 A1
describe un transmisor para una pluralidad de portadoras de un
espectro de transmisión de banda ancha el cual contiene un
amplificador de potencia de banda ancha que incluye las portadoras
para amplificar una señal de entrada obteniendo una señal de salida
de mayor intensidad. A partir de la señal de la salida, con la ayuda
de un desacoplador, se forma una señal de medición. El transmisor
contiene además una unidad de adaptación para comparar las señales
de entrada con las señales de medición y, después de esto, para
formar una señal de corrección. Se realiza una predistorsión de la
señal de entrada en una unidad de predistorsión en el transmisor en
correspondencia con las selecciones de los valores de consigna de
la señal de corrección.
Es un objetivo de las formas de realización de la
presente invención proporcionar un transmisor el cual pueda tener
solamente un único camino de transmisión y el cual resuelva o por
lo menos mitigue los problemas provocados por un amplificador no
lineal.
Según un aspecto de la presente invención, se
proporciona un transmisor de portadora multifrecuencia que
comprende medios de entrada para recibir una pluralidad de señales
digitales diferentes a transmitir, debiendo transmitirse dichas
señales diferentes en frecuencias portadoras diferentes;
caracterizado dicho transmisor por moduladores digitales para
modular dichas señales digitales diferentes en las frecuencias
respectivas; medios conversores digitales a analógicos para
convertir a un formato analógico una señal digital compuesta que
comprende dichas señales digitales diferentes en las frecuencias
portadoras respectivas, generando una señal analógica compuesta;
medios amplificadores para recibir una señal digital compuesta que
comprende dichas señales digitales diferentes en las frecuencias
portadoras respectivas y amplificar dicha señal analógica compuesta
y medios de predistorsión para predistorsionar dicha pluralidad de
señales digitales durante o después de la modulación de dichas
señales digitales diferentes por parte de dichos moduladores
digitales y antes de la amplificación de la señal digital compuesta
por parte de dichos medios de amplificación, modificándose
subsiguientemente dicha predistorsión proporcionada por dichos
medios de predistorsión dependiendo de la diferencia entre dichas
señales de entrada y la salida en dichos medios amplificadores.
Por consiguiente, las formas de realización de la
presente invención proporcionan un transmisor multiportadora el
cual pueda hacer frente a los problemas de la no linealidad
mediante el uso de la predistorsión. La predistorsión se puede
implementar de una forma más sencilla que el método de la
realimentación descrito en la técnica anterior.
Los medios de entrada están dispuestos
preferentemente para recibir de forma independiente cada una de las
señales diferentes. Los medios combinadores están previstos
preferentemente entre los medios de entrada y los medios
amplificadores para combinar dicha pluralidad de señales diferentes
con vistas a proporcionar una señal compuesta. Esta puede ser la
señal compuesta que se introduce en los medios amplificadores o
puede ser una señal compuesta a una frecuencia intermedia, más
baja. En este último caso, dicha señal compuesta a una frecuencia
más baja se convertiría en sentido ascendente para proporcionar la
señal compuesta que se introduce en los medios amplificadores.
Preferentemente los medios de predistorsión están
dispuestos para predistorsionar individualmente cada una de las
señales diferentes antes de que dicho combinador combine la
pluralidad de señales diferentes. Esta situación presenta la
ventaja de que resulta sencillo garantizar que a cada una de las
señales que estará a las respectivas frecuencias portadoras
diferentes se les aplican coeficientes de predistorsión diferentes
adecuados para la frecuencia portadora respectiva.
Como alternativa, los medios de predistorsión
pueden estar dispuestos para predistorsionar la señal compuesta
después de que el combinador haya combinado la pluralidad de
señales.
Se puede disponer un camino de realimentación
entre los medios de amplificación y los medios de predistorsión.
Preferentemente, los medios de predistorsión están dispuestos para
comparar la salida de los medios de amplificación del camino de
realimentación con las señales recibidas por los medios de recepción
y para proporcionar, si fuera necesario, por lo menos un nuevo
valor de predistorsión a aplicar a por lo menos una señal sucesiva
recibida por los medios de recepción. De esta manera, los medios de
predistorsión se pueden adoptar a los cambios en las condiciones de
funcionamiento de los medios amplificadores.
Preferentemente, en el camino de realimentación
están previstos unos medios para separar la salida de los medios de
amplificación en una pluralidad de señales diferentes. Los medios
de predistorsión están dispuestos preferentemente para comparar
cada una de las señales separadas con las señales correspondientes
recibidas desde los medios de entrada y para determinar si es
necesario modificar dicho por lo menos un valor de
predistorsión.
Como alternativa, los medios de predistorsión
están dispuestos para comparar la señal compuesta de los medios de
amplificación con una pluralidad de señales diferentes para
proporcionar, si fuera necesario, dicho por lo menos un valor de
predistorsión nuevo.
Los medios de predistorsión están dispuestos
preferentemente para proporcionar una pluralidad de coeficientes de
predistorsión, proporcionándose por lo menos un coeficiente de
predistorsión para cada frecuencia multiportadora. Preferentemente,
están previstos unos coeficientes de predistorsión diferentes para
cada frecuencia multiportadora con independencia de la forma en la
que se alcanza la predistorsión en la práctica.
Preferentemente, los coeficientes de
predistorsión para cada frecuencia multiportadora tienen en cuenta
características de otra de entre dichas frecuencias
multiportadoras. Dichas características pueden incluir una o más de
las siguientes: frecuencia; y distorsión provocada por los medios
amplificadores.
Los medios amplificadores son preferentemente un
amplificador no lineal. Los medios de predistorsión están
dispuestos preferentemente para compensar la no linealidad de la
fase y/o amplitud de la salida del amplificador.
Se puede proporcionar un conversor digital a
analógico para convertir la pluralidad de señales en formato
analógico antes de que dichas señales sean amplificadas por dichos
medios amplificadores.
El transmisor está incorporado preferentemente en
una estación base o alternativamente en una estación móvil.
De acuerdo con un segundo aspecto de la presente
invención, se proporciona un método de transmisión de frecuencia
multiportadora que comprende las etapas de recepción de una
pluralidad de señales digitales diferentes a transmitir, debiendo
transmitirse dichas señales diferentes en frecuencias portadoras
diferentes; caracterizado dicho método porque se modulan dichas
señales digitales diferentes en las frecuencias respectivas; se
combina dicha pluralidad de señales digitales diferentes para
proporcionar una señal digital compuesta que comprende las señales
diferentes en las frecuencias portadoras respectivas y se convierte
dicha señal digital compuesta en formato analógico, generando una
señal analógica compuesta; se amplifica dicha señal analógica
compuesta, en el que el método comprende además las etapas de
predistorsión de la pluralidad de las señales digitales diferentes
antes de la amplificación de la señal analógica compuesta por parte
de los medios de amplificación durante o después de la etapa de
modulación y se modifica la predistorsión aplicada a las señales
digitales sucesivas dependiendo de la diferencia entre dichas
señales diferentes y la señal amplificada.
Para entender mejor la presente invención y
comprender cómo la misma se puede poner en práctica, a continuación
se hará referencia a título de ejemplo a los dibujos adjuntos, en
los cuales:
la Figura 1 muestra una red de telecomunicaciones
inalámbricas típica;
la Figura 2a muestra las M frecuencias
disponibles para la transmisión hacia terminales por parte de
estaciones base;
la Figura 2b muestra la estructura de una
trama;
la Figura 3 muestra la parte transmisora de una
estación base conocida;
la Figura 4 muestra la parte transmisora de una
primera estación base que constituye una forma de realización de la
presente invención;
la Figura 5 muestra la parte transmisora de una
segunda estación base que constituye una forma de realización de la
presente invención;
la Figura 6 muestra la parte transmisora de una
tercera estación base que constituye una forma de realización de la
presente invención;
la Figura 7 muestra un predistorsionador, el cual
se puede usar en la primera y la segunda formas de realización, de
forma más detallada;
la Figura 8 muestra un segundo predistorsionador,
el cual se puede usar en la primera y la segunda formas de
realización, de forma más detallada;
la Figura 9 muestra un tercer predistorsionador
el cual se puede usar en la tercera forma de realización, de forma
más detallada; y
la Figura 10 muestra un canalizador.
A continuación se hará referencia a la Figura 4,
la cual muestra una primera forma de realización de la presente
invención. En particular, se muestra la parte transmisora 102 de la
estación base 100. La estación base 100 está en un sistema celular
del tipo mostrado en la Figura 1.
La parte transmisora 102 de la estación base 100
comprende N codificadores 104 de canales en los que N es el número
de frecuencias diferentes en las cuales transmitirá señales la
estación base 100. Cada codificador 104 de canales recibe los datos
a transmitir en la frecuencia específica asociada al codificador 104
de canales determinado. Los datos se presentan en un formato
adecuado para la transmisión. El mismo puede incluir la
digitalización de los datos, la codificación de los datos, el
entrelazado de los datos y/o cualquier otra etapa que sea necesario
realizar. Tal como se ha mencionado anteriormente en el presente
documento, cada canal está en una frecuencia diferente después del
modulador. Las señales obtenidas a la salida de los codificadores
104 de canales están en formato digital y se encuentran en una
frecuencia de banda base. Sobre las señales digitales de banda base
se realiza la codificación, el entrelazado, etcétera.
La salida de cada codificador 104 de canales se
introduce en un modulador digital 106 respectivo. Cada modulador
digital 106 recibe también dos salidas del predistorsionador
adaptativo 108. La primera salida del predistorsionador 108
proporciona uno o más coeficientes de amplitud los cuales se usan
para predistorsionar la señal que se obtiene a la salida del
modulador digital con vistas a compensar la no linealidad de un
amplificador 122 con respecto a la amplitud. La segunda salida del
predistorsionador 108 proporciona uno o más coeficientes de fase
los cuales se usan para predistorsionar la señal que se obtiene a
la salida del modulador 106 con vistas a compensar la distorsión de
fase proporcionada por el amplificador 122. El amplificador 122 se
describirá de forma más detallada posteriormente.
Los moduladores digitales 106 están dispuestos
para modular la salida de los codificadores respectivos 104 de
canales según el método de modulación usado por el sistema de
telecomunicaciones del cual forma parte la estación base 100. En el
caso de la normativa GSM, los moduladores 106 realizarán una
modulación por desplazamiento mínimo con filtro Gaussiano (GMSK).
En términos generales, los moduladores 106 toman la entrada de
banda base del codificador respectivo 104 de canales, hacen pasar
dicha entrada a través de un filtro conformador y mezclan la señal
con una señal portadora en una frecuencia intermedia la cual es
mayor que la frecuencia de banda base aunque menor que la frecuencia
a la cual se transmiten las señales para proporcionar de este modo
una salida modulada. La predistorsión para compensar la distorsión
de fase y amplitud introducida por el amplificador 122 puede tener
lugar al mismo tiempo. La predistorsión se puede realizar durante
la modulación, o más preferentemente después de que dicha
modulación haya sido llevada a cabo por el modulador 106.
La salida de cada uno de los moduladores
digitales 106 se introduce en un combinador 11 de señales y en el
predistorsionador adaptativo 108. El combinador 110 combina las
salidas de todos los moduladores 106 para proporcionar una única
salida. Dicha salida contiene las señales para cada una de las
frecuencias. Debería apreciarse que la salida del combinador 110
proporciona un único tren de palabras digitales las cuales
representan la amplitud de la señal compuesta en cada instante de
muestreo. La salida del combinador 110 se introduce en un conversor
analógico a digital 112 el cual convierte en una señal analógica la
señal digital de banda ancha obtenida a la salida del
combinador.
La salida del conversor digital a analógico 112
se introduce en un primer filtro pasabanda 114 el cual elimina los
componentes de la señal generados por el conversor digital a
analógico 112 que están fuera de la banda de la frecuencia
intermedia. La salida del primer filtro pasabanda 114 se introduce
en un primer mezclador 116. El primer mezclador 116 también recibe
una entrada de un primer oscilador local 118. De este modo, la
salida del primer filtro pasabanda 114 es mezclada por el primer
mezclador 116 con la salida del primer oscilador local 118 para
proporcionar una salida que contiene las N señales, estando cada una
de ellas en la frecuencia de radiocomunicaciones a la cual se va a
transmitir dicha señal. De este modo, cada una de las N señales
estará en una frecuencia de radiocomunicaciones diferente. La
frecuencia del primer oscilador local 118 se selecciona por lo
tanto para permitir que las señales de frecuencia intermedia se
conviertan en sentido ascendente en las frecuencias de
radiocomunicaciones requeridas por medio del primer mezclador
116.
La salida del primer mezclador 116 se introduce
en un segundo filtro pasabanda 120 el cual elimina cualquier
componente de la señal introducido por el primer mezclador 116 el
cual esté fuera de la banda de frecuencias de radiocomunicaciones
de las señales a transmitir.
La salida del segundo filtro pasabanda 120 se
introduce en el amplificador 122 de potencia el cual amplifica la
entrada recibida. La salida del amplificador 122 se introduce en un
tercer filtro pasabanda 124 el cual está dispuesto para filtrar
cualquier componente de la señal introducido por el amplificador 122
que se sitúe fuera de la banda de frecuencias de
radiocomunicaciones de las señales a transmitir. La salida del
tercer filtro pasabanda 124 se hace pasar hacia una antena 126 la
cual transmite las señales hacia los terminales en la célula
asociada a la estación base.
Entre el amplificador 122 y el tercer filtro
pasabanda 124, se proporciona un acoplador 128 el cual está
dispuesto para muestrear una pequeña parte de las señales que se
transmiten. En otras palabras, el acoplador 128 permite muestrear
una pequeña proporción de las señales a transmitir. El acoplador 128
da salida a una muestra analógica de la señal de salida la cual
está típicamente por debajo de la potencia de la entrada al tercer
filtro pasabanda 124.
La salida del acoplador 128 se introduce en un
segundo mezclador 132 el cual recibe una señal de un segundo
oscilador local 134. Las señales que se reciben desde el acoplador
128 están en la banda de frecuencias de radiocomunicaciones. La
señal del segundo oscilador local 134 está en una frecuencia tal que
cuando las señales del acoplador 128 se mezclan con la señal del
oscilador 134, la salida del segundo mezclador 132 consta de las
señales que se transmitieron aunque en las frecuencias intermedias.
Las frecuencias intermedias obtenidas a la salida del segundo
mezclador 132 pueden ser, aunque no necesariamente, las mismas que
las frecuencias intermedias introducidas en el primer mezclador 116.
Por consiguiente, la frecuencia de las señales proporcionadas por
el primer y el segundo osciladores 118 y 134 puede ser la misma. En
tal caso, se puede proporcionar un único oscilador.
La salida del segundo mezclador 132 se introduce
en un cuarto filtro pasabanda 136 el cual filtra cualquier
componente de la señal introducido por el segundo mezclador 132 el
cual esté fuera de la banda de frecuencias intermedias. La salida
del cuarto filtro pasabanda 136 se introduce en un conversor
analógico a digital 138 el cual está dispuesto para convertir las
señales analógicas en formato digital.
Las señales digitales se obtienen a la salida del
conversor analógico a digital 138 hacia un canalizador 140. El
canalizador 140 divide las señales en las N frecuencias diferentes
correspondientes a las frecuencias en las que se transmitieron
dichas señales. El canalizador 140 puede distinguir las N señales
ya que todas ellas están en frecuencias diferentes. El canalizador
140 proporciona N salidas, una para cada una de las frecuencias.
Cada una de las N salidas proporcionadas por el canalizador 140 se
introduce en el predistorsionador adaptativo 108. El canalizador
140 se puede proporcionar de cualquier forma adecuada incluyendo un
banco de convertidores reductores digitales y una circuitería de
transformada rápida de Fourier.
De este modo, el predistorsionador adaptativo 108
recibe para cada canal una versión de la señal antes de que la
misma pase a través del combinador 110 y de elementos sucesivos de
la parte transmisora 102 de la estación base 100 (del modulador
digital respectivo) y una versión de la señal después de que la
misma haya pasado a través de la parte transmisora 102 (del
canalizador 140). De este modo, el predistorsionador 108 compara
versiones similares de la misma señal, por ejemplo, ambas señales
serán moduladas a las mismas frecuencias. El predistorsionador
adaptativo 108 está dispuesto para comparar estas señales. Si los
coeficientes a los cuales da salida el predistorsionador 108 hacia
el modulador digital determinado son satisfactorios, en ese caso la
señal que se transmite debería ser la misma que la señal respectiva
que se introduce en el combinador 110. Idealmente, las únicas
diferencias deberían estar en la escala de las señales. Si las
señales son diferentes, el predistorsionador 108 está dispuesto
para calcular coeficientes de predistorsión nuevos los cuales
tienen en cuenta los resultados de la comparación.
De este modo, el predistorsionador 108 compara,
para cada frecuencia, la señal que se transmitió con la salida de
la señal del modulador digital 106 respectivo. Para cada frecuencia
se determina si los coeficientes de predistorsión actuales son
aceptables y en caso negativo se calculan coeficientes nuevos a
usar para dicho canal. De este modo, la predistorsión se realiza de
forma individual para cada frecuencia antes de la combinación de las
señales. Los coeficientes de predistorsión para cada frecuencia se
determinan basándose en la realimentación de la frecuencia
correspondiente tal como se ha transmitido. Los coeficientes de
predistorsión están dispuestos para compensar la no linealidad con
respecto a la amplitud y también la distorsión de fase. La fase y la
amplitud de las señales de los moduladores digitales 106 se
modifican según estos coeficientes. La forma en la que se usarán
estos coeficientes dependerá del método de modulación. En los casos
más sencillos, los coeficientes se podrían sumar a la señal o se
podrían usar como multiplicadores.
Se proporciona un microcontrolador 142 el cual
proporciona señales de control para el predistorsionador 108, el
combinador 110, el canalizador 140 y el primer y segundo
osciladores locales 118 y 134. El microcontrolador 142 está
dispuesto para controlar la frecuencia de las señales generadas por
los osciladores 118 y 134.
La forma de realización de la Figura 4 tiene la
ventaja de que cada uno de los canales individuales se introduce en
el predistorsionador adaptativo en el lado de entrada y los canales
individuales son recibidos desde un canalizador en el lado de
salida. Por esta razón, los coeficientes de predistorsión que son
calculados por el predistorsionador adaptativo se basan en todas las
portadoras. Esto permite obtener un rendimiento óptimo ya que está
disponible toda la información.
El combinador 110 requiere información sobre la
frecuencia en el caso de que sea necesaria una técnica de
combinación de transformada inversa rápida de Fourier. Tal como se
ha descrito anteriormente en el presente documento, el algoritmo
realizado por el predistorsionador adaptativo 108 también puede
utilizar información de las frecuencias cuando calcula los
coeficientes de predistorsión.
A continuación se hará referencia a la Figura 7,
la cual muestra un primer predistorsionador el cual se puede usar en
la disposición de la Figura 4. El predistorsionador 108a comprenden
restadores 202, recibiendo cada uno de ellos una salida respectiva
de entre las salidas de los moduladores digitales 106. Cada
restador recibe también una entrada del canalizador 140. Cada
restador 202 recibe la salida proveniente del modulador 106 en
correspondencia con un usuario determinado y la salida proveniente
del canalizador 140 el cual se corresponde también con dicho
usuario. El restador 202 resta una de las salidas de la otra para
determinar de este modo la diferencia entre dichas señales. De este
modo, la salida de cada restador 202 constituye una señal
diferencia la cual se introduce en un bloque 204 de algoritmo de
adaptación el cual, sobre la base de la entrada recibida de los
restadores 202, calcula, si fuera necesario, coeficientes nuevos de
predistorsión de la amplitud y la fase. A estos coeficientes de la
amplitud y la fase se les da salida hacia una tabla 200 de consulta
en la que los mismos son almacenados. Tal como se muestra en la
Figura 4, los valores de la tabla 200 de consulta se suministran a
los moduladores digitales 106 respectivos. El bloque 204 del
algoritmo de adaptación también puede recibir una entrada del
microcontrolador 142 la cual proporciona información en relación con
la frecuencia de las señales. Esta información puede ser usada por
el bloque 204 del algoritmo de adaptación para calcular los
coeficientes de predistorsión de amplitud y fase.
A continuación se hará referencia a la Figura 5
la cual muestra una segunda forma de realización de la presente
invención. La forma de realización mostrada en la Figura 5 es
similar a la forma de realización mostrada en la Figura 4 y por
consiguiente únicamente se describirán las diferencias entre la
primera y la segunda formas de realización.
Como en la primera forma de realización, el
predistorsionador adaptativo 108 no tiene salidas conectadas a los
moduladores digitales 106. La salida del combinador 110 está
conectada a la entrada del predistorsionador 108. La salida del
predistorsionador 108 está conectada a la entrada del conversor
digital a analógico. De este modo, el predistorsionador 108
predistorsiona la salida multiportadora del combinador 110 y da
salida a una señal multiportadora predistorsionada. El camino de
realimentación es el mismo en la primera y la segunda formas de
realización y por consiguiente el predistorsionador 108 funciona de
una forma similar a la correspondiente mostrada en la primera forma
de realización. No obstante, no se aplica la corrección de fase y la
corrección de amplitud es la misma para todas las frecuencias. Esta
solución es sencilla aunque puede que no proporcione el rendimiento
requerido en todos los casos.
A continuación se hará referencia a la Figura 8,
la cual muestra un segundo predistorsionador 108b el cual se puede
usar en la segunda forma de realización mostrada en la Figura 5.
Este segundo predistorsionador 108 comprende n restadores 208,
recibiendo cada uno de ellos una salida proveniente de uno
respectivo de entre los moduladores digitales. Cada restador 208
recibe también una entrada correspondiente proveniente del
canalizador 140 tal como en la primera forma de realización. De este
modo, cada restador 208 recibe señales moduladas. Las dos señales
recibidas por cada restador 208 se restan entre sí para generar una
señal diferencia. Esta señal diferencia de salida se introduce en
el bloque 204 del algoritmo de adaptación el cual es igual al
descrito en relación con el primer predistorsionador de la Figura 7.
Tal como en el caso del primer predistorsionador de la Figura 7, el
bloque 204 del algoritmo de adaptación también recibe una entrada
proveniente del microcontrolador 142 con información referente a la
frecuencia. El bloque 204 del algoritmo de adaptación proporciona
coeficientes de amplitud en su salida, a los cuales se les da
salida hacia la tabla 200 de consulta. A diferencia de la forma de
realización mostrada en la Figura 7, la tabla de consulta recibe la
señal multiportadora proveniente del combinador 110 la cual define
una dirección en la tabla de consulta. Por consiguiente, la señal
multiportadora se modifica según los valores de amplitud de la
tabla de consulta y a la misma se le da salida hacia el conversor
digital a analógico 112.
A continuación se hace referencia a la Figura 10
la cual muestra una posible construcción del canalizador 140. El
canalizador comprende n bloques 220, proporcionándose un bloque por
cada frecuencia. Cada bloque del canalizador 220 comprende una
entrada para recibir la salida del conversor analógico a digital
138 y una señal de control de frecuencia proveniente del
microcontrolador 142. La salida del conversor analógico a digital
138 se introduce en el primer y el segundo multiplicadores 222 y
224. El primer multiplicador 222 produce el componente I o en
banda, de la señal de entrada mientras que el segundo multiplicador
224 produce el componente Q, o de fase en cuadratura, de la señal de
entrada. Cada uno de los multiplicadores 222 y 224 recibe una
frecuencia del oscilador controlado numéricamente 226. La
frecuencia del oscilador 226 es controlada por la entrada de
control de frecuencia. La salida del oscilador 226 está conectada
directamente a uno de los multiplicadores 222 mientras que la salida
correspondiente al segundo multiplicador 224 está conectada a un
desplazador 228 de fase el cual desplaza la fase de la señal de
salida proveniente del oscilador 226 en 90º. La señal de salida
desplazada en fase del oscilador 226 se introduce en el segundo
multiplicador 224.
La salida de cada uno de entre el primer y el
segundo multiplicadores 222 y 224 está conectada a los filtros 230
y 232 los cuales están dispuestos para filtrar los componentes de
la señal introducidos por los multiplicadores respectivos así como
otras portadoras dentro de la señal multiportadora.
De este modo, cada elemento 220 proporciona dos
salida, una para el componente I y otra para el componente Q para
cada frecuencia.
La información de frecuencia proporcionada por el
microcontrolador 142 es usada por el predistorsionador 108 en la
tercera forma de realización para reconstruir la señal compuesta
usando cualquier método adecuado. Los métodos requieren información
de frecuencia. Un ejemplo es la técnica de la transformada inversa
rápida de Fourier la cual crea una representación espectral de la
señal muestreada en el dominio del tiempo.
A continuación se hará referencia a la Figura 6,
la cual muestra una tercera forma de realización de la presente
invención. Tal como con el caso de la segunda forma de realización
de la presente invención, se describirán únicamente las diferencias
entre la primera y la tercera formas de realización.
En la forma de realización de la Figura 6 se ha
omitido el canalizador 140 de la Figura 4. De este modo, la salida
del conversor analógico a digital 138 está conectada directamente a
la entrada del predistorsionador 108. Como la información está
disponible únicamente sobre la señal compuesta, el
predistorsionador está dispuesto para crear una referencia.
A continuación se hará referencia a la Figura 9,
la cual muestra una tercera forma de realización de un
predistorsionador el cual se puede usar en la forma de realización
de la Figura 6. El tercer predistorsionador 108c recibe las salidas
provenientes de los moduladores digitales 106. La salida de cada uno
de los moduladores digitales 106 se introduce en un combinador 212
el cual combina las salidas de los moduladores 200 para
proporcionar una única señal que se introduce en un restador simple
214. El restador simple 214 también recibe la salida del conversor
analógico a digital 138. El restador simple 214 proporciona una
señal diferencia como resultado de restar una de las salidas
provenientes del combinador 212 y del conversor analógico digital
138 de la otra. Esta señal diferencia se introduce en un bloque 216
del algoritmo de adaptación el cual calcula, si fuera necesario,
coeficientes de distorsión nuevos de la amplitud y la fase. Tal como
en el caso de los primeros dos predistorsionadores, el bloque 216
del algoritmo de adaptación recibe una entrada del microcontrolador
146 con información referente a la frecuencia. Esta información se
introduce también en el combinador 212. Los valores nuevos se
almacenan en la tabla 200 de consulta.
En las formas de realización descritas
anteriormente, la salida proveniente de los moduladores digitales
se introduce en el predistorsionador adaptativo. En cambio, en una
forma de realización alternativa, la salida de los codificadores de
canales se puede enviar al predistorsionador adaptativo. En tales
circunstancias, puede que el canalizador también necesite demodular
las señales de manera que el predistorsionador adaptativo compare
elementos de la misma clase.
Las formas de realización que calculan los
coeficientes de predistorsión para cada portadora se pueden
modificar de manera que en las otras portadoras se tengan en cuenta
la frecuencia, la distorsión, etcétera.
En las formas de realización en las que la señal
compuesta se predistorsiona, la salida del combinador consta de
palabras de amplitud, produciéndose la corrección mediante el
ajuste de la magnitud de las palabras. Las no linealidades en la
salida del amplificador se podrían compensar corrigiendo la
magnitud de las palabras de salida del combinador con una función
inversa. De este modo, la corrección puede depender de la salida
específica del combinador. Esto se podría producir indexando una
tabla de consulta con la palabra de salida del combinador y dando
salida al contenido respectivo hacia el conversor digital a
analógico.
En las formas de realización de la presente
invención descritas anteriormente en el presente documento,
únicamente se usa un conjunto de frecuencias intermedias. No
obstante, en formas de realización alternativas de la presente
invención, puede haber una fase adicional en la que las frecuencias
de las señales en un primer conjunto de frecuencias intermedias se
pueden convertir en sentido ascendente en un segundo conjunto de
frecuencias intermedias las cuales sean mayores que el primer
conjunto de frecuencias intermedias aunque menores que la frecuencia
de radiocomunicaciones.
Aunque la forma de realización de la presente
invención se ha descrito en el contexto de la normativa GSM,
debería apreciarse que las formas de realización de la presente
invención son aplicables a cualquier otro sistema TDMA, cualquier
sistema que use técnicas de espectro ensanchado tales como el acceso
múltiple por división de código (CDMA), el acceso múltiple por
división de frecuencia (FDMA) o híbridos de cualquiera de estos
métodos. Por ejemplo, el GSM es un híbrido FDMA/TDMA.
Debería apreciarse que aunque la forma de
realización preferida de la presente invención se ha descrito en el
contexto de una estación transceptora base, las formas de
realización de la presente invención son también aplicables a
estaciones móviles y terminales que estén dispuestos para
comunicarse con la estación base. Las formas de realización de la
presente invención se pueden usar con cualquier transmisor adecuado
que esté enviando señales en más de una frecuencia al mismo tiempo
en entornos tanto inalámbricos como por cable.
Claims (21)
1. Transmisor (102) de portadora multifrecuencia,
que comprende:
medios de entrada (104) para recibir una
pluralidad de señales digitales diferentes a transmitir, debiendo
transmitirse dichas señales diferentes en frecuencias portadoras
diferentes;
estando dicho transmisor caracterizado
por:
moduladores digitales (106) para modular dichas
señales digitales diferentes en las frecuencias respectivas;
medios conversores digitales a analógicos (112)
para convertir a un formato analógico una señal digital compuesta
que comprende dichas señales digitales diferentes en las
frecuencias portadoras respectivas, generando una señal analógica
compuesta;
medios amplificadores (122) para recibir una
señal digital compuesta que comprende dichas señales digitales
diferentes en las frecuencias portadoras respectivas y amplificar
dicha señal analógica compuesta; y
medios de predistorsión (108) para
predistorsionar dicha pluralidad de señales digitales durante o
después de la modulación de dichas señales digitales diferentes por
parte de dichos moduladores digitales y antes de la amplificación
de la señal digital compuesta por parte de dichos medios de
amplificación, modificándose subsiguientemente dicha predistorsión
proporcionada por dichos medios de predistorsión dependiendo de la
diferencia entre dichas señales de entrada y la salida en dichos
medios amplificadores.
2. Transmisor según la reivindicación 1, en el
que dichos medios de entrada están dispuestos para recibir de forma
independiente cada una de dichas señales diferentes.
3. Transmisor según la reivindicación 1 ó 2, en
el que unos medios combinadores (110) están previstos entre los
medios de entrada y los medios amplificadores para combinar dicha
pluralidad de señales diferentes con vistas a proporcionar una
señal compuesta.
4. Transmisor según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que los medios de predistorsión
están dispuestos para predistorsionar individualmente cada una de
entre la pluralidad de señales diferentes.
5. Transmisor según la reivindicación 4, en el
que dichos medios de predistorsión predistorsionan dichas señales
antes de que dicho combinador haya combinado la pluralidad de
señales diferentes.
6. Transmisor según la reivindicación 3, en el
que los medios de predistorsión están dispuestos para
predistorsionar la señal compuesta después de que el combinador
haya combinado la pluralidad de señales.
7. Transmisor según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, que comprende un camino de
realimentación dispuesto entre los medios de amplificación y los
medios de predistorsión.
8. Transmisor según la reivindicación 7, en el
que los medios de predistorsión están dispuestos para comparar la
salida de los medios de amplificación del camino de realimentación
con las señales recibidas por los medios de recepción y para
proporcionar, si fuera necesario, por lo menos un nuevo valor de
predistorsión a aplicar a por lo menos una señal sucesiva recibida
por dichos medios de recepción.
9. Transmisor según la reivindicación 7 u 8, en
el que en dicho camino de realimentación están previstos unos medios
(140) para separar la salida de los medios de amplificación en una
pluralidad de señales diferentes.
10. Transmisor según la reivindicación 9, en el
que los medios de predistorsión están dispuestos para comparar cada
una de dichas señales separadas con las señales correspondientes
recibidas desde dichos medios de entrada y para determinar si es
necesario modificar dicho por lo menos un valor de
predistorsión.
11. Transmisor según la reivindicación 7, en el
que dichos medios de predistorsión están dispuestos para comparar
la señal compuesta de los medios de amplificación con la pluralidad
de señales diferentes para proporcionar, si fuera necesario, dicho
por lo menos un valor de predistorsión nuevo.
12. Transmisor según cualquier reivindicación
anterior, en el que dichos medios de predistorsión están dispuestos
para proporcionar una pluralidad de coeficientes de predistorsión,
proporcionándose por lo menos un coeficiente de predistorsión para
cada frecuencia multiportadora.
13. Transmisor según la reivindicación 12, en el
que dichos coeficientes de predistorsión para cada frecuencia
multiportadora tienen en cuenta características de otra de entre
dichas frecuencias multiportadoras.
14. Transmisor según la reivindicación 13, en el
que dichas características comprenden una o más de las siguientes:
frecuencia y distorsión.
15. Transmisor según una cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que los medios amplificadores
comprenden un amplificador no lineal (122).
16. Transmisor según la reivindicación 15, en el
que dichos medios de predistorsión están dispuestos para compensar
la no linealidad de la fase y/o amplitud del amplificador.
17. Transmisor según la reivindicación 8 ó
cualquier reivindicación dependiente de la misma, en el que están
previstos medios conversores (138) analógicos a digitales para
convertir en formato digital la salida proveniente del camino de
realimentación antes de que la salida del camino de realimentación
se introduzca en dichos medios de predistorsión.
18. Transmisor según la reivindicación 9 ó
cualquier reivindicación dependiente de la misma, en el que están
previstos medios conversores (138) analógicos a digitales para
convertir en formato digital la salida del camino de realimentación
antes de que los medios (140) de separación separen la salida del
camino de realimentación en una pluralidad de señales
diferentes.
19. Estación base que comprende un transmisor
según cualquiera de las reivindicaciones anteriores.
20. Estación móvil que comprende un transmisor
según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 18.
21. Método de transmisión de frecuencia
multiportadora, que comprende la etapa de:
recibir una pluralidad de señales digitales
diferentes a transmitir, debiendo transmitirse dichas señales
diferentes en frecuencias portadoras diferentes;
estando dicho método caracterizado
porque:
se modulan dichas señales digitales diferentes en
las frecuencias respectivas;
se combina dicha pluralidad de señales digitales
diferentes para proporcionar una señal digital compuesta que
comprende las señales diferentes en las frecuencias portadoras
respectivas;
se convierte a formato analógico dicha señal
digital compuesta, generando una señal analógica compuesta; y
se amplifica dicha señal analógica compuesta, en
el que el método comprende además las siguientes etapas:
se predistorsiona la pluralidad de las señales
digitales diferentes antes de la amplificación de la señal
analógica compuesta por parte de los medios de amplificación
durante o después de la etapa de modulación; y
se modifica la predistorsión aplicada a señales
digitales sucesivas dependiendo de la diferencia entre dichas
señales diferentes y la señal amplificada.
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