ES2328678T3 - Metodo y aparato para supervisar y controlar la compresion de ganancia en una señal transmitida. - Google Patents
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Abstract
Método para la determinación de un nivel de compresión de ganancia en una señal transmitida sin cables (102), estando el método implementado por un equipo de comunicaciones y comprendiendo las siguientes etapas: recibir una señal transmitida sin cables (102), de manera que la señal transmitida es amplificada por un amplificador antes de la transmisión; convertir la señal, formando de esta manera una serie de muestras digitales representativas de la señal en el dominio de tiempo; formar un histograma captado de las muestras; correlacionar el histograma con un histograma modelo prealmacenado en memoria legible mecánicamente; y caracterizado por: controlar la ganancia de la señal transmitida en un bucle de control de potencia cerrado, basado en la calidad de la señal recibida; formar un valor métrico de correlación representativo de la similitud entre el histograma captado y el histograma modelo, de manera que el valor métrico de correlación es indicativo de una magnitud de compresión de ganancia introducida en la señal sin cables por el amplificador, y inhibir la compresión de ganancia adicional basándose en la magnitud de compresión de ganancia, inhibiendo de esta manera el deterioro de la calidad de la señal provocado por la compresión de la ganancia.
Description
Método y aparato para supervisar y controlar la
compresión de ganancia en una señal transmitida.
La presente invención se refiere al sector de
comunicaciones por satélite. Más particularmente, la presente
invención se refiere al sector de supervisión y control de potencia
para transpondedores de satélite.
Un satélite de comunicaciones funciona, de
manera típica, recibiendo señales de comunicación moduladas, de
acuerdo con frecuencias portadoras individuales, a partir de
transmisores basados en tierra. Un transpondedor en el satélite
procesa, de manera típica, las señales antes de su retransmisión.
Por ejemplo, el transpondedor, de manera típica, amplifica y
también puede traducir las señales recibidas en frecuencia y llevar
a cabo filtrado antes de la retransmisión. Entonces, los receptores
basados en tierra pueden recibir las señales retransmitidas.
Una serie de factores competitivos pueden
afectar el nivel de potencia utilizado para la transmisión de
señales de comunicación por satélite. Por ejemplo, los modelos
atmosféricos pueden interferir con las comunicaciones por satélite.
Más particularmente, la lluvia puede reducir la potencia efectiva de
las señales de comunicación. Esto es lo que se designa
frecuentemente como "atenuación por lluvia" ("rain fade").
Por lo tanto, en presencia de lluvia, los niveles de potencia de la
señal deben ser en general superiores a lo habitual para asegurar
que las señales son recibidas de manera fiable.
Un satélite típico puede tener hasta
veinticuatro o más transpondedores, mientras que cada uno de los
transpondedores puede manipular hasta cien o más señales
portadoras. Dependiendo de las necesidades de comunicación, no todas
las señales portadoras pueden encontrarse activas en un momento
determinado. Por lo tanto, las exigencias de potencia total pueden
variar dependiendo de los niveles de tráfico de comunicación. No
obstante, la potencia total disponible
para retransmisión es limitada. Por ejemplo, el suministro de potencia a bordo para el satélite tiene un valor limitado.
para retransmisión es limitada. Por ejemplo, el suministro de potencia a bordo para el satélite tiene un valor limitado.
Además, los amplificadores del transpondedor
utilizados para retransmisión de las señales portadoras tienen una
potencia de salida limitada. Más particularmente, para niveles bajos
de potencia, un amplificador puede funcionar en una región en la
que existe una relación sustancialmente lineal entre la potencia de
la señal de entrada y la potencia de la señal de salida. Para
niveles elevados de potencia, la relación entre la potencia de la
señal de entrada y la potencia de la señal de salida pasa a ser, de
modo creciente, no lineal. Esta característica de ganancia se
muestra en la figura 1. Tal como se puede apreciar de la figura 1,
para niveles bajos de potencia de salida (por ejemplo, por debajo
de 15-20 vatios aproximadamente), la respuesta de
ganancia es relativamente lineal. Para niveles de potencia más
elevados, la respuesta de ganancia resulta comprimida. Una cierta
compresión puede ser tolerable. No obstante, el funcionamiento más
allá de ciertos niveles de compresión, es en general poco deseable
dado que las señales resultantes pueden ser señales alteradas, por
ejemplo, con ruido excesivo. La posición en la característica de
ganancia para la que el amplificador está funcionando, se designa
frecuentemente como "punto operativo".
Por lo tanto, es deseable frecuentemente
determinar el punto operativo de un amplificador de transpondedor
en un satélite. Una técnica convencional comporta la medición del
nivel de potencia de una señal de comunicación recibida desde el
satélite en una estación de tierra. Entonces, por estimación de la
atenuación de señal entre el satélite y la estación de tierra, se
puede estimar el nivel de potencia en el satélite. Este nivel de
potencia estimado indica el punto operativo en aquel momento. Esta
técnica tiene el inconveniente de que la estimación de la
atenuación es propensa a errores. Por lo tanto, el punto operativo
no puede ser determinado de manera precisa.
De acuerdo con ello, existe la necesidad de una
técnica más precisa para determinar el punto operativo de un
amplificador de un transpondedor de satélite. Además, puede ser
deseable controlar el nivel de potencia del amplificador como
respuesta al punto operativo medido, a efectos de asegurar que las
señales retransmitidas no son comprimidas excesivamente. Esos son
los objetivos a los que se dirige la presente invención.
El documento
US-A-6,128,353 da a conocer un
sistema CDMA con control de histograma dinámico. Una señal de banda
base es aplicada a la entrada de un amplificador. La salida del
amplificador es recogida con intermedio de un convertidor analógico
a digital y la salida del ADC es aplicada a un circuito de control
de histograma dinámico que almacena un histograma que contiene una
respuesta estadísticamente esperada de la señal de banda base. La
salida de la ADC es comparada con el contenido del histograma para
producir una señal de control que es aplicada al terminal de
control del amplificador para controlar su ganancia.
La presente invención se define en las
reivindicaciones independientes. Las reivindicaciones dependientes
definen realizaciones de la invención.
De acuerdo con una realización se da a conocer
un método y aparato para supervisar y controlar el punto operativo
de un amplificador de transpondedor de satélite. En una realización
de la invención, una señal de dominio de tiempo recibida en una
estación de tierra es recogida digitalmente. A continuación, se
calcula un histograma de la señal recibida. Para formar el
histograma, las señales digitales son categorizadas, de acuerdo con
el rango de amplitud, entre una serie de rangos de amplitud, se
encuentra cada una de las señales recogidas. Cuando se representa
en forma de gráfico, el número de casos dentro de cada rango de
amplitud forma el histograma. Con niveles de compresión bajos, el
histograma aparece en general como curva de forma aproximadamente
acampanada. No obstante, con elevados niveles de compresión, la
curva acampanada resulta distorsionada. Al efectuar la correlación
del histograma captado con un histograma modelo, se puede determinar
la magnitud de la compresión. Esta magnitud de compresión indica el
punto operativo de los amplificadores del transpondedor. Si se
desea, se pueden ajustar los niveles de potencia de transmisión
utilizados por el satélite para asegurar que los amplificadores
funcionan a los niveles deseados de compresión. La invención tiene
la ventaja con respecto a las técnicas anteriores de que el punto
operativo de los amplificadores del transpondedor puede ser
determinado de manera más precisa. En esta situación, el punto
operativo se puede ajustar de manera más precisa.
La figura 1 muestra una característica de
compresión de ganancia de la técnica anterior;
La figura 2 muestra un sistema de satélite en el
que se puede implementar la presente invención:
La figura 3 muestra señales, a título de
ejemplo, transmitidas desde el transpondedor de la figura 2;
La figura 4 muestra el dominio de tiempo
equivalente de las señales de la figura 3;
La figura 5 muestra un histograma, a título de
ejemplo, de las señales del dominio de tiempo mostradas en la
figura 4;
La figura 6 muestra el histograma de la figura 5
junto con un histograma distinto, a título de ejemplo, que resulta
de la compresión de ganancia;
La figura 7 muestra un diagrama de flujo para
determinar el punto operativo de un transpondedor de satélite;
La figura 8 muestra un histograma, a título de
ejemplo, promediado, que puede ser utilizado como modelo;
Las figuras 9-13 muestran
histogramas captados, a título de ejemplo, junto con el histograma
modelo de la figura 8;
La figura 14 muestra un gráfico demostrativo de
la compresión de ganancia con respecto a la correlación métrica
para un amplificador de transpondedor a título de ejemplo;
La figura 15 muestra una curva de ganancia para
un amplificador de transpondedor;
La figura 16 muestra un gráfico, a título de
ejemplo, de compresión de transpondedor con respecto a la entrada
de potencia; y
La figura 17 muestra un gráfico, a título de
ejemplo, de la compresión de transpondedor con respecto a la
potencia de salida.
La figura 2 muestra un sistema de satélite en el
que se puede implementar la presente invención. Tal como se ha
mostrado en la figura 2, una estación de tierra (100) puede
transmitir una señal ascendente (102) hacia un sistema de satélite
(104). El satélite (104) puede incluir una antena receptora (106),
un transpondedor (108), y una antena de transmisión (110). La señal
ascendente (102) puede ser recibida por la antena (106) y pasada al
transpondedor (108). Dentro del transpondedor (108), un
demultiplexor (112) puede dividir la señal recibida en las señales
portadoras individuales.
Desde el demultiplexor (112), las señales
portadoras pueden ser procesadas, por ejemplo, por los filtros
(114), (116) y (118) y amplificadas por los amplificadores (120),
(122) y (124). Las señales individuales pueden ser combinadas a
continuación por el multiplexor (126) y pasadas a la antena (110)
para retransmisión mediante el enlace descendente (128). Una
estación de tierra (130) puede recibir las señales mediante un
enlace descendente (128).
Se comprenderá que el sistema de satélite (104)
de la figura 2 puede ser convencional. Por lo tanto, se pueden
realizar modificaciones en el transpondedor (108) consiguiendo las
ventajas de la presente invención. Por ejemplo, la figura 2 muestra
componentes para procesar tres señales portadoras individuales, no
obstante, se comprenderá que se pueden disponer componentes para
procesar un número diferente de señales portadoras. De manera
similar, se comprenderá que el sistema de satélite (104) puede
comprender transpondedores múltiples (108).
La figura 3 muestra señales, a título de
ejemplo, transmitidas desde un transpondedor de satélite, tal como
el transpondedor (108) de la figura 2. Tal como se ha mostrado en la
figura 3, un transpondedor de 40 MHz puede ser cargado con siete
señales distintas con relaciones distintas señal a ruido (SNR) y
frecuencias portadoras. La figura 4 muestra el dominio de tiempo
equivalente de las señales de la figura 3. En otras palabras, la
figura 3 representa la densidad espectral de potencia de la señal en
la figura 4. Realizando la señal de dominio de tiempo de la figura
4, se puede apreciar que los datos no son de módulo constante. Una
señal de fase única con clave de desplazamiento
("shift-keyed") (PSK) puede ser de módulo
constante, no obstante, cuando se suman múltiples señales PSK, el
resultado es en general un módulo no constante. Además, la señal
aparece algo al azar. En teoría, si se suma un número infinito de
señales con diferentes SNR y amplitudes de banda, la distribución
de las señales de datos sería "blanca" o con una distribución
normal. Asimismo, si los voltajes de la figura 4 tuvieran que ser
limitados o comprimidos, esto alteraría sustancialmente la
distribución estadística de esta señal. Por ejemplo, si el voltaje
de salida de la figura 2 fuera limitado a +/- 2 mV, las colas de la
distribución aumentarían en magnitud.
La figura 5 muestra un histograma (500), a
título de ejemplo, de los voltajes del dominio de tiempo mostrado
en la figura 4. Este histograma (500) puede estar formado por
captación digital de las señales del dominio de tiempo de la figura
4 y dividiendo el rango de amplitudes en una serie (por ejemplo,
200) de rangos iguales o "cubetas" ("bins"). Entonces, el
número de señales que están comprendidas en cada cubeta puede ser
contado. De este modo, la figura 5 muestra la distribución de las
amplitudes de señales comprendidas en las cubetas. La distribución
de la figura 5 no es una distribución completamente normal, no
obstante, tiene forma "acampanada". De acuerdo con ello, el
histograma (500) es un ejemplo de un transpondedor cuyos
amplificadores funcionan sustancialmente en la gama lineal.
Suponiendo que los voltajes de salida son
limitados, tal como ocurre cuando los amplificadores del
transpondedor funcionan adicionalmente en la zona no lineal, el
histograma será distinto del de la figura 5. La figura 6 muestra el
histograma (500) de la figura 5 con un histograma distinto (600), a
título de ejemplo. El histograma (600) puede ser el resultado de
limitar los voltajes de las señales del transpondedor de la figura
4. El histograma (600) puede ser normalizado de manera tal que su
nivel máximo o pico sea igual al del histograma (500). De la figura
6, se puede apreciar que la distribución (600) ha variado de la
curva con forma sustancialmente "acampanada" del histograma
(500). Especialmente, las colas de la distribución han aumentado
notablemente en magnitud.
Correlacionando los dos histogramas, se puede
determinar el punto operativo de los amplificadores del
transpondedor. Por ejemplo, se puede formar una correlación métrica
que es representativa de las diferencias entre los dos histogramas
(500) y (600). Esta correlación métrica puede ser entonces
indicativa del punto operativo de los amplificadores del
transpondedor.
La determinación de un punto operativo de
transpondedor es importante para procesos en los que la potencia es
controlada en un sistema de comunicación por satélite y para
asegurar la calidad y la integridad del tráfico de comunicaciones
subyacente y de su contenido. Los procesos de control de potencia
son necesariamente imprecisos excepto que se conozca el punto
operativo del momento del transpondedor para cada ajuste ascendente
o descendente de potencia. El proceso de control de potencia de la
invención utiliza mediciones directas del sistema de supervisión
del espectro (SMS) presente en una estación receptora de tierra de
la mayor parte de sistemas de comunicación por satélite, para
determinar el punto operativo del transpondedor durante cada uno de
los ajustes de potencia.
El algoritmo para determinar el punto operativo
del transpondedor puede utilizar hasta tres elementos principales
de datos para determinar el punto operativo. Estos datos pueden
comprender un índice de compresión de transpondedor basado en
mediciones directas a partir del SMS; una potencia de transpondedor
eficaz para enlace descendente radiada isotrópicamente (EIRP),
medida a partir del SMS; y un punto operativo de predicción
procedente de una curva de ganancia del transpondedor.
Estos tres datos se pueden combinar entre sí
para determinar el punto operativo del transpondedor en cualquier
momento determinado. La curva de ganancia puede ser utilizada
solamente como marco de referencia. La medición EIRP del enlace
descendente del tranpondedor puede proporcionar un indicador
bastante fiable del punto operativo del transpondedor. No obstante,
la exactitud de esta medición es influenciada por muchos factores
incluyendo cuestiones tales como calibración del lugar de la
instalación, exactitud de direccionado de la antena y condiciones
atmosféricas locales. Este indicador métrico (EIRP descendente) no
será en general suficiente por sí mismo para determinar el punto
operativo del transpondedor. El índice de compresión del
transpondedor es una medición muy fiable y no es sensible a errores
de potencia provocados por valores de calibrado incorrectos y
problemas de direccionado de la antena.
El índice de compresión del transpondedor puede
ser calculado formando un histograma de la señal descendente del
transpondedor. Este proceso del dominio de tiempo puede ser
realizado directamente sobre el voltaje recibido de la señal
descendente del transpondedor. Tal como se ha mencionado, si el
transpondedor funciona en su región lineal, el histograma del
transpondedor tendrá la función de distribución "acampanada".
Si el transpondedor está completamente cargado con una serie de
señales, esta función de densidad se aproximará a la de una
distribución normal. Al empezar a desplazarse el transpondedor
desde la zona lineal a la zona no lineal, esta función de
distribución cambia desde una función acampanada con un solo
saliente a una función con salientes múltiples de "espalda de
camello". Cuando el transpondedor funciona en una zona no lineal,
el voltaje de salida será comprimido. Al aumentar la compresión,
las colas de la "distribución acampanada" empezarán a aparecer
como abombamientos en los bordes de la distribución.
La figura 7 muestra un diagrama de flujo (700)
para determinar el punto operativo de un transpondedor de satélite.
Una estación de tierra, tal como la estación (130) de la figura 2,
puede ser controlada, de acuerdo con el diagrama de flujo de la
figura 7. Por ejemplo, un programa de software almacenado en la
estación de tierra puede provocar que elementos de la estación de
tierra, tal como el sistema de ordenador de tipo general, lleve a
cabo las etapas del diagrama de flujo (700). De manera alternativa,
el hardware o una combinación de hardware y software puede llevar a
cabo las funciones indicadas por la figura 7. Por ejemplo, un
sistema de hardware situado en una estación de tierra puede incluir
varias etapas que se aproximan a las funciones indicadas en la
figura 7. Dicha figura 7 puede mostrar también
un diagrama esquemático de bloques de un sistema (700) de dicho hardware o combinación de hardware y software.
un diagrama esquemático de bloques de un sistema (700) de dicho hardware o combinación de hardware y software.
El flujo del programa empieza en un bloque
inicial (702). Desde el bloque (702), el flujo del programa se
desplaza a un bloque (704). En el bloque (704) se puede formar un
histograma que es indicativo del funcionamiento del transpondedor
de aquel momento. Por ejemplo, esto puede incluir el llevar a cabo
conversión reductora (radiofrecuencia) RF a una frecuencia
intermedia (IF). Además, la señal IF puede ser filtrada, por
ejemplo, mediante un filtro anti-solapamiento
("anti-aliasing"). La conversión analógica a
digital puede entonces ser llevada a cabo en la señal IF convertida
de forma reductora. En una realización preferente, la conversión
analógica a digital se lleva a cabo en la señal de dominio de tiempo
recibida y bajo control automático de ganancia (AGC) para asegurar
que la conversión no introduce recortes ("clipping") en las
muestras digitales de las señales recibidas. Cuando la señal se
hace digital, se debe tener cuidado en impedir que la transformación
A/D recorte la señal. Si la transformación A/D efectúa recorte,
sería difícil distinguir entre los efectos de la compresión de
ganancia y el recorte A/D. De acuerdo con ello, este problema se
soluciona utilizando un control automático de ganancia para impedir
que A/D efectúe recorte mientras la señal está siendo
digitalizada.
La señal recogida en el bloque (704) puede
comprender múltiples señales portadoras recibidas desde el
transpondedor (108) (figura 2) o puede comprender solamente una
señal portadora. Además, si bien la presente invención puede ser
utilizada del modo más ventajoso para supervisar la compresión de
ganancia de enlace descendente, se pueden conseguir algunas
ventajas utilizando la invención, con modificaciones apropiadas,
para supervisar la compresión de ganancia en el enlace ascendente
(102) (figura 2).
Las señales digitales pueden ser almacenadas en
un dispositivo de memoria legible mecánicamente en el bloque (704),
como "instantánea" de la señal recibida en un periodo de tiempo
limitado. Por ejemplo, la señal recibida puede ser muestreada
durante un tiempo predeterminado de 10-20
microsegundos. No obstante, se podría seleccionar otro periodo de
tiempo.
A continuación, las muestras almacenadas pueden
ser categorizadas en "cubetas" ("bins"). Más
particularmente, el intervalo de amplitud total de las muestras
puede ser dividido en una serie de intervalos de igual amplitud,
más pequeños. Por ejemplo, si el intervalo total de las amplitudes
es de 12,0 milivoltios, entonces este intervalo puede ser dividido
en doscientas cubetas de 0,06 milivoltios (mV) cada una de ellas.
Por lo tanto, la primera cubeta comprendería todas las muestras
entre 0,00 y 0,06 mV. La segunda cubeta comprendería todas las
muestras entre 0,06 y 0,12 mV y así sucesivamente, incluyendo la
cubeta de orden doscientos todas las muestras entre 11,94 mV y
12,00 mV. Es evidente que se podría seleccionar otro número de
cubetas.
En la mayor parte de circunstancias, una serie
de histogramas son objeto de promedio entre sí para generar un
resultado alisado del histograma. De acuerdo con ello, este
procedimiento de obtención de muestras a lo largo de un periodo de
tiempo predeterminado puede ser repetido un número (N) de veces y
los resultados pueden ser promediados para obtener un histograma
promediado en tiempo. Por ejemplo, se puede utilizar la siguiente
fórmula para crear el histograma de transpondedor promediado:
En la que Thi es un histograma único y TH es el
histograma del transpondedor creado al promediar N histogramas.
Esta etapa de formación de promedio es análoga a un periodograma
Bartlett, excepto que el resultado es un histograma de señales en
vez de un espectro de potencia y puede ser realizado utilizando el
SMS y su plataforma de hardware.
La figura 8 muestra un histograma (800), a
título de ejemplo, promediado, que puede ser obtenido en el bloque
(704). Este histograma puede ser creado sintetizando múltiples
señales sobre un transpondedor limitado en la banda. Cada una de
las señales sintetizadas puede ser modulada por cuadratura de fase y
desplazamiento ("shift keyed") (QPSK) teniendo un SNR de
recepción comprendido entre 10 y 18 dB. El voltaje de la señal
recibida ha sido transformado en histograma en 200 cubetas
diferentes.
De estos bloques (704), el flujo del programa se
desplaza al bloque (706). En el bloque (706), el histograma
promediado TH puede ser filtrado por las medianas. Se puede utilizar
un filtro de medianas para llevar a cabo una suavización adicional
del histograma de la señal promediado. Es preferible un filtro de
medianas con respecto a otros filtros, puesto que tiende a
conservar la forma del histograma mientras efectúa su
suavización.
De este bloque (706), el flujo del programa se
desplaza a un bloque (708). En el bloque (708), se puede realizar
una determinación de si el histograma obtenido en las etapas (704) y
(706) se tiene que almacenar en un dispositivo de memoria como
modelo, que puede ser utilizado para comparación a otros histogramas
captados más adelante. Por ejemplo, durante las etapas (704) y
(706), los amplificadores del transpondedor pueden ser dispuestos
en un nivel de potencia bajo que es sabido que se encuentra dentro
de la zona lineal de funcionamiento. De manera alternativa, se
pueden obtener varios modelos bajo compresión de ganancia en varios
puntos operativos conocidos. Suponiendo que el histograma actual se
tiene que almacenar como modelo, el programa pasa a un bloque (710)
en el que el histograma actual puede ser almacenado como modelo.
Es de esperar que un nuevo modelo requeriría su
almacenamiento de modo poco frecuente. Por ejemplo, se puede
obtener un nuevo modelo y se puede almacenar después de haber
llevado a cabo alteraciones en un sistema de satélite, tales como
añadir o inactivar señales portadoras individuales para un
transpondedor. Como otro ejemplo, un nuevo modelo puede ser
obtenido periódicamente, por ejemplo, diariamente, semanalmente o
mensualmente.
Una vez que el modelo ha sido almacenado
apropiadamente en el bloque (710), el flujo del programa puede
volver al bloque (704). Entonces, se puede obtener un nuevo
histograma en el bloque (704), se puede filtrar por medianas en el
bloque (706) y puede ser almacenado en memoria. A continuación, en
el bloque (708), si el histograma de nueva captación debe ser
correlacionado con el modelo almacenado, el flujo de programa se
desplaza desde el bloque (708) al bloque (712).
En el bloque (712), el histograma recién captado
puede ser correlacionado con el modelo almacenado. Tal como se ha
indicado, la compresión de la ganancia tiende a provocar el cambio
de la forma del histograma. Las figuras 9-13
muestran histogramas captados, a título de ejemplo, (900), (1000),
(1000), (1100), (1200), (1300), respectivamente, junto con el
histograma modelo (800) de la figura 8.
Si el histograma actual resulta del
funcionamiento en la región lineal, entonces el histograma actual se
esperaría que fuera similar al modelo (800). Esto se ha mostrado en
la figura 9, en la que el histograma actual (900) es similar al
modelo (800) y tiene como resultado una compresión métrica próxima a
la unidad (es decir, 1,01). No obstante, si el histograma actual
resulta del funcionamiento adicional en la zona no lineal, entonces
el histograma actual se podría esperar distinto al modelo. Esto ha
sido mostrado progresivamente en las figuras 10-13,
en las que los histogramas actuales
(1000), (1100), (1200) y (1300), respectivamente, son de manera creciente cada vez más distintos del modelo (800).
(1000), (1100), (1200) y (1300), respectivamente, son de manera creciente cada vez más distintos del modelo (800).
El indicador métrico de compresión indica el
grado de similitud entre el histograma actual y el modelo. De este
modo, como resultado de niveles incrementados de compresión de
ganancia en las figuras 10-13, el valor métrico de
la compresión se reduce progresivamente a 0,98, 0,91, 0,79, y 0,66,
respectivamente. La figura 14 muestra, a título de ejemplo, un
gráfico de la compresión de ganancia con respecto al valor métrico
de correlación para un amplificador de transpondedor.
En el bloque (712), el histograma modelo y el
histograma actual pueden ser normalizados haciendo sus amplitudes
iguales en la cubeta central de los dos histogramas. Entonces, se
pueden calcular dos cantidades por el sistema (700). Una primera
cantidad es una autocorrelación del modelo, mientras que una segunda
cantidad es una correlación cruzada del modelo con el histograma
actual. A partir del bloque (712), el flujo del programa se desplaza
al bloque (714). En el bloque (714), se puede calcular la
proporción de la primera y segunda cantidades calculadas en el
bloque (712). La proporción de estos dos números facilita un valor
métrico de la compresión. Este valor métrico de la compresión puede
ser convertido en decibeles para facilitar el "índice de
compresión".
Haciendo referencia a la figura 7, el flujo del
programa se desplaza desde el bloque (714) al bloque (716). En el
bloque (716), se puede determinar el punto operativo del
transpondedor. Un valor utilizado en el bloque (714) es un valor
métrico de compresión obtenido por correlación del histograma modelo
con un histograma actual, tal como el índice de compresión. Este
valor puede ser comparado a una curva de ganancia para los
amplificadores del transpondedor.
La figura 15 muestra una curva de ganancia, a
título de ejemplo, (1500) para un amplificador del transpondedor.
La curva (1500) puede ser una curva de ganancia de un sistema de
comunicaciones por satélite de defensa simulado (DSCS III)
utilizando una ecuación de aproximación obtenida a partir de un
sistema de planificación de red DSCS (DNPS). Esta curva (1500)
muestra la respuesta del transpondendor y la respuesta proyectada si
la respuesta de salida del transpondedor fuera lineal para todas
las entradas. Una curva de ganancias similar a la que se ha
mostrado en la figura 15 puede ser almacenada en memoria por el
sistema (700). Esta curva de ganancia (1500) puede ser obtenida
experimentalmente o a base de especificaciones publicadas por un
fabricante del amplificador. El nivel de compresión es diferente
entre la curva de ganancia actual y la proyección de la respuesta
de ganancia lineal tal como se ha mostrado en la figura 15. Por lo
tanto, al comparar el nivel medido de compresión, se puede
determinar el lugar en el que la curva de ganancia (1500) operan en
aquel momento los amplificadores del transpondedor. Este es el
punto operativo. Las figuras 16 y 17 muestran la compresión del
transpondedor con respecto a la potencia de entrada y a la potencia
de salida, respectivamente.
Las regiones comprendidas dentro de las líneas
de trazos de la figura 15 indican el lugar en el que es esperable
el valor métrico de correlación para detectar funcionamiento no
lineal del transpondedor. Las líneas más bajas indican el punto más
inmediato en el que se espera el algoritmo para detectar
funcionamiento no lineal. Las líneas superiores indican el límite
máximo antes de la detección. En otras palabras, este enfoque
detectará funcionamiento no lineal antes de llegar al límite
superior. Por lo tanto, si el índice de compresión es bajo (por
ejemplo, menos de 0,5 dB), esto indica que los amplificadores pueden
estar funcionando en la zona lineal de la curva de ganancia (1500).
La compresión de señal medida puede ser superpuesta directamente
sobre la curva de ganancia del transpondedor para determinar el
punto operativo. De este modo, la comparación del índice de
compresión con la curva de ganancia (1500) no sería de esperar que
facilitara una representación exacta del punto operativo. Por lo
tanto, en estas condiciones, el EIRP del transpondedor medido
utilizando técnicas convencionales puede ser utilizado para estimar
el punto operativo actual del transpondedor.
El cálculo del punto operativo del transpondedor
puede ser un proceso casi instantáneo. El EIRP del transpondedor de
la señal descendente y el valor métrico de la compresión pueden ser
determinados simultáneamente por el SMS. Estos datos pueden ser
entonces referenciados a la curva de ganancia del transpondedor para
determinar su punto operativo.
En una realización preferente, el punto
operativo es supervisado de manera continua. Por lo tanto, una vez
que se ha determinado el punto operativo actual en el bloque (716),
el flujo del programa puede volver al bloque (704) y avanzar
nuevamente por los bloques (706), (708), (712), (714) y (716). Este
proceso puede ser repetido, por ejemplo, tan pronto como sea
determinado un punto operativo o de forma periódica, por ejemplo,
una vez por segundo.
La potencia de salida del transpondedor puede
ser controlada en un sistema de control de potencia mediante enlace
por bucle cerrado. Más particularmente, el control de potencia
implementado desde la estación de tierra (130) (figura 2) puede ser
utilizado para ajustar de forma remota la potencia de salida del
transpondedor para el enlace descendente (128). Por ejemplo, la
calidad de la señal puede ser medida en la estación de tierra
(130). Como respuesta a una baja calidad de la señal, que puede ser
provocada por atenuación por lluvia, la potencia de salida puede
ser incrementada, por ejemplo, enviando una señal de control por
parte de la estación de tierra (130) al satélite (104). Por el
contrario, como respuesta a una calidad de señal incrementada, la
salida de potencia puede ser reducida sin sacrificar la calidad de
la señal.
Si una baja calidad de la señal tiene como
resultado un incremento de la potencia excesivo en la zona no lineal
de la curva de ganancia para los amplificadores del transpondedor,
otros incrementos adicionales de potencia no aumentarán, de modo
general, la calidad de la señal. Por el contrario, dichos
incrementos pueden reducir la calidad de la señal al incrementar la
compresión de la señal y el ruido. De acuerdo con ello, el punto
operativo del transpondedor determinado en el bloque (716) puede ser
utilizado para inhibir que el bucle cerrado incremente la potencia
de transmisión más allá de un nivel predeterminado en la curva de
ganancia para los amplificadores del transpondedor. Por ejemplo, el
punto operativo medido puede ser comparado a este nivel
predeterminado, y si el punto operativo se encuentra en este nivel
predeterminado o por encima del mismo, entonces se pueden inhibir
otros incrementos de ganancia. Por el contrario, si el punto
operativo medido se encuentra por debajo de este nivel
predeterminado, los incrementos de ganancia pueden ser permitidos
por el bucle cerrado (por ejemplo, cuando la calidad de la señal
medida es baja). Para cada transpondedor, el operador o subsistema
de control operativo DSCS (ODOCS) u otra identidad, puede
especificar el punto operativo máximo del transpondedor.
Si bien en lo anterior se ha hecho referencia a
realizaciones específicas de la invención, se apreciará por los
técnicos en la materia que se pueden realizar cambios en estas
realizaciones sin salir de los principios de la invención, cuyo
alcance queda definido por las reivindicaciones adjuntas.
Claims (25)
1. Método para la determinación de un nivel de
compresión de ganancia en una señal transmitida sin cables (102),
estando el método implementado por un equipo de comunicaciones y
comprendiendo las siguientes etapas:
recibir una señal transmitida sin cables (102),
de manera que la señal transmitida es amplificada por un
amplificador antes de la transmisión;
convertir la señal, formando de esta manera una
serie de muestras digitales representativas de la señal en el
dominio de tiempo;
formar un histograma captado de las
muestras;
correlacionar el histograma con un histograma
modelo prealmacenado en memoria legible mecánicamente;
y caracterizado por:
controlar la ganancia de la señal transmitida en
un bucle de control de potencia cerrado, basado en la calidad de la
señal recibida;
formar un valor métrico de correlación
representativo de la similitud entre el histograma captado y el
histograma modelo, de manera que el valor métrico de correlación es
indicativo de una magnitud de compresión de ganancia introducida en
la señal sin cables por el amplificador, y
inhibir la compresión de ganancia adicional
basándose en la magnitud de compresión de ganancia, inhibiendo de
esta manera el deterioro de la calidad de la señal provocado por la
compresión de la ganancia.
2. Método según la reivindicación 1, en el que
dicho control de ganancia en un bucle de control de potencia
cerrado se basa en la calidad de la señal recibida.
3. Método según la reivindicación 1, en el que
la señal es recibida por una estación de tierra (130) procedente de
un transpondedor de satélite (108).
4. Método según la reivindicación 1, en el que
la señal es recibida por un satélite, procedente de una estación de
tierra (100).
5. Método según la reivindicación 1, que
comprende además la medición de potencia efectiva radiada
isotrópicamente cuando la compresión de la ganancia se encuentra
por debajo de un nivel determinado y utilizando la potencia radiada
isotrópicamente para determinar un punto operativo del
amplificador.
6. Método según la reivindicación 1, que
comprende además la comparación de la magnitud de compresión de
ganancia con una curva de ganancia del amplificador para determinar
un punto operativo del amplificador y, cuando la compresión de
ganancia es inferior a un nivel predeterminado, utilizar la potencia
efectiva medida radiada isotrópicamente para determinar el punto
operativo.
7. Método según la reivindicación 1, que
comprende además la realización de un control de ganancia automático
sobre la señal antes de dicho muestreo.
8. Método según la reivindicación 1, que
comprende además un filtrado por medianas de las muestras de la
señal transmitida sin cables.
9. Método según la reivindicación 1, que
comprende además la formación del histograma modelo obteniendo
muestras de la señal.
10. Método según la reivindicación 10, que
comprende además la operación de una serie de histogramas
modelo.
11. Método según la reivindicación 11, que
comprende además el promediado de la serie de histogramas
modelo.
12. Método según la reivindicación 10, en el que
las muestras para el histograma modelo son obtenidas mientras el
amplificador funciona en una región lineal.
13. Sistema para la determinación de un nivel de
compresión de ganancia en una señal transmitida, que comprende un
equipo de comunicaciones en el que un histograma es calculado por
muestreo de una señal recibida (102) transmitida sin cables, y el
histograma calculado es correlacionado con el histograma modelo,
caracterizado por comprender además:
\newpage
medios para controlar la ganancia de la señal
transmitida en un bucle de control de potencia cerrado basado en la
calidad de la señal recibida;
medios para determinar el nivel de compresión de
ganancia a partir de la correlación del histograma calculado con
respecto al histograma modelo, y
siendo adaptado el equipo de comunicaciones para
inhibir compresión de ganancia adicional basándose en la magnitud
de compresión de ganancia, inhibiendo de esta manera el deterioro de
la calidad de la señal provocado por la compresión de la
ganancia.
14. Sistema, de acuerdo con la reivindicación
13, en el que el histograma calculado es formado por el equipo de
comunicaciones que muestrea la señal transmitida en el dominio de
tiempo y determinando un número de muestras que quedan comprendidas
en cada uno de una serie de intervalos de amplitud.
15. Sistema, de acuerdo con la reivindicación
13, en el que el equipo de comunicaciones controla la ganancia de
la señal transmitida en un bucle de control de potencia cerrado
basándose en la calidad de la señal.
16. Sistema, de acuerdo con la reivindicación
13, en el que el equipo de comunicaciones comprende una estación de
tierra (130) que recibe la señal desde un transpondedor del
satélite.
17. Sistema, de acuerdo con la reivindicación
13, en el que el equipo de comunicaciones comprende un sistema de
satélite que recibe la señal procedente de una estación de tierra
(100).
18. Sistema, de acuerdo con la reivindicación
13, en el que el equipo de comunicaciones compara el nivel de
compresión de ganancia con una curva de ganancia de un amplificador,
para determinar un punto operativo del amplificador.
19. Sistema, de acuerdo con la reivindicación
18, en el que cuando la compresión de ganancia es inferior a un
nivel predeterminado, se utiliza la potencia efectiva radiada
isotrópicamente para determinar el punto operativo.
20. Sistema, de acuerdo con la reivindicación
13, en el que el equipo de comunicaciones lleva a cabo control de
ganancia automático sobre la señal recibida antes de muestrear la
señal transmitida para calcular el histograma.
21. Sistema, de acuerdo con la reivindicación
13, en el que el equipo de comunicaciones filtra por medianas las
muestras de la señal transmitida para calcular el histograma.
22. Sistema, de acuerdo con la reivindicación
13, en el que el equipo de comunicaciones forma el histograma
modelo al obtener muestras de la señal transmitida.
23. Sistema, de acuerdo con la reivindicación
22, en el que el equipo de comunicaciones obtiene una serie de
histogramas modelo.
24. Sistema, de acuerdo con la reivindicación
23, en el que el equipo de comunicaciones promedia la serie de
histogramas modelo.
25. Sistema, de acuerdo con la reivindicación
22, en el que el equipo de comunicaciones obtiene las muestras para
el histograma modelo mientras el amplificador funciona en una zona
lineal.
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