ES2346420T3 - Mejora de la eficiencia de amplificadores de potencia en dispositivos que utilizan la conformacion de haz. - Google Patents
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Abstract
Un método para optimizar la eficiencia de cada uno de una pluralidad de amplificadores de potencia (110[1]-110[N]), que amplifican las correspondientes de una pluralidad de señales de radiofrecuencia para transmisión por conformación de haz mediante las correspondientes de una pluralidad de antenas (120[1]-120[N]), el método comprende controlar uno o más parámetros de funcionamiento de cada uno de los amplificadores de potencia (110[1]-110[N]) que funcionan en un nivel requerido de potencia de salida basándose en los valores de una pluralidad de pesos de transmisión aplicados a las correspondientes de una pluralidad de señales de transmisión de banda base que, cuando se convierten en aumento, producen la pluralidad de señales de radiofrecuencia.
Description
Mejora de la eficiencia de amplificadores de
potencia en dispositivos que utilizan la conformación de haz.
La presente invención se refiere a dispositivos
de radiocomunicación.
En un radiotransmisor se incluye un amplificador
de potencia (AP) para amplificar la señal de radiofrecuencia que se
va a transmitir mediante una antena. El amplificador de potencia se
controla mediante diversos mecanismos para dar como salida energía
de radiofrecuencia con un nivel de potencia deseado. En general, la
máxima potencia de transmisión en la antena está limitada por las
normativas reglamentarias en la banda de funcionamiento.
Normalmente, el amplificador de potencia
controla el consumo de potencia en el radiotransmisor. La eficiencia
del amplificador de potencia es la relación entre la potencia de
salida del amplificador de potencia a la potencia que consume,
AP_{ef} = P_{sal}/P_{cons}.
La ganancia del amplificador de potencia es la
relación entre la potencia de salida y la potencia de entrada,
AP_{gan} = AP_{sal}/AP_{ent}. La potencia de salida puede
controlarse cambiando el nivel de potencia de entrada. Para una
máxima potencia de salida deseada, la eficiencia del amplificador de
potencia puede controlarse mediante el ajuste de la corriente de
polarización del amplificador de potencia. El consumo de potencia
del amplificador de potencia es una función de la corriente
continua que viene determinada por la corriente de polarización del
amplificador de potencia y la potencia de salida:
La eficiencia de amplificadores de potencia alta
introduce no linealidades que afectan a la integridad de la señal
de transmisión. Por lo tanto, el punto de funcionamiento del
amplificador de potencia se selecciona negociando la eficiencia
frente a linealidad.
Se ha propuesto la conformación de haz
(beamforming) de transmisión como una manera de mejorar la velocidad
de datos y el alcance de las señales transmitidas a otro
dispositivo. Se utilizan múltiples antenas de transmisión en el
transmisor de un dispositivo cuando se transmiten señales a otro
dispositivo, en el transmisor de un dispositivo cuando se
transmiten señales a otro dispositivo, por lo que las versiones
ponderadas de la señal de banda base se convierten en aumento y se
transmiten por las correspondientes de una pluralidad de antenas.
Los pesos de las antenas de transmisión se calculan mediante la
maximización de una función de costes (por ejemplo, la relación
señal-ruido en el receptor del otro dispositivo). Un
ejemplo y aplicación de conformación de haz de transmisión se da a
conocer en la solicitud de patente de EE.UU. nº 10/174.728,
presentada el 19 de junio de 2002 y titulada "Sistema y Método
para Diversidad de Antenas que Utilizan Combinación de Máxima
Relación de Unión" ("System and Method for Antenna Diversity
Using Joint Maximal Ratio Combining").
De acuerdo con estas técnicas cada transmisor
necesita un amplificador de potencia para amplificar la señal en la
entrada de la antena hasta un nivel deseado. Para N antenas, el
consumo de potencia total podría llegar a N veces el consumo de
potencia de un sistema de antena única. Se puede solicitar que
cualquier amplificador de potencia dado transmita en un nivel hasta
un nivel máximo de potencia. Lo que se necesita es un procedimiento
y un sistema para optimizar el consumo de potencia CC de los
amplificadores de potencia cuando se transmite desde múltiples
antenas.
El documento US6091934A describe un sistema de
asignación dinámica de potencia para la asignación de potencia a
los amplificadores de alta potencia para satisfacer las condiciones
de tráfico variable a la vez que se mantiene la eficiencia del
amplificador, mediante la supervisión del tráfico en los canales y
la asignación de potencia disponible basándose en el tráfico.
Se proporcionan sistemas y métodos para
optimizar la eficiencia de cada uno de una pluralidad de
amplificadores de potencia, que amplifican una correspondiente de
una pluralidad de señales de radiofrecuencia para la transmisión
por una correspondiente de una pluralidad de antenas. Utilizando la
conformación de haz de transmisión, la potencia de cada señal
amplificada de salida de los amplificadores de potencia puede no ser
la misma para todos los amplificadores de potencia, y puede variar
con los cambios en el canal de comunicación entre el dispositivo
transmisor y el dispositivo receptor. Cada uno de la pluralidad de
amplificadores de potencia se controla para funcionar con uno o más
parámetros de funcionamiento que optimizan la eficiencia para un
nivel de potencia de salida de las correspondientes señales de
radiofrecuencia. Mediante el ajuste de uno o más parámetros de
funcionamiento de cada amplificador de potencia de acuerdo a los
requisitos cambiantes (por ejemplo, el dispositivo de destino y las
condiciones del canal), se puede optimizar la eficiencia de cada
amplificador de potencia. En consecuencia, uno o varios de los
amplificadores de potencia son operados con uno o más parámetros de
funcionamiento que reflejan la potencia de salida realmente
necesaria para la señal de radiofrecuencia correspondiente a
transmitir.
Otros objetos y ventajas se harán más evidentes
cuando se haga referencia a la descripción siguiente conjuntamente
con los dibujos que se acompañan.
La Fig. 1 es un diagrama de bloques de un
sistema que optimiza la eficiencia de una pluralidad de
amplificadores de potencia en un sistema de radiotransmisor de
conformación de haz según una primera realización.
La Fig. 2 es un diagrama de bloques que muestra
varios dispositivos de comunicación que pueden comunicarse entre sí
utilizando las técnicas de conformación de haz de transmisión.
La Fig. 3 es un diagrama que ilustra los datos
que se pueden utilizar para generar los parámetros que optimizan la
eficiencia de los amplificadores de potencia.
La Fig. 4 es un diagrama de flujo que representa
un método para controlar los amplificadores de potencia en el
sistema que se muestra en la Fig. 1.
La Fig. 5 es un diagrama de bloques de un
sistema que optimiza la eficiencia de una pluralidad de
amplificadores de potencia en un sistema de radiotransmisor de
conformación de haz según una segunda realización.
La Fig. 6 es un diagrama de flujo que representa
un método para controlar los amplificadores de potencia en el
sistema de radiotransmisor de conformación de haz de la Fig. 5.
La Fig. 7 es un diagrama de bloques de un
sistema que optimiza la eficiencia de una pluralidad de
amplificadores de potencia en un sistema de radiotransmisor de
conformación de haz según una tercera realización.
La Fig. 8 es un diagrama de flujo que representa
un método para controlar los amplificadores de potencia en el
sistema que se muestra en la Fig. 7.
Haciendo referencia en primer lugar a la Fig. 1,
se muestra generalmente un sistema de radiotransmisor de
conformación de haz con número de referencia 100. El sistema 100
comprende una pluralidad de amplificadores de potencia
110(1) a 110(N), cada uno de ellos está acoplado a su
correspondiente de una pluralidad de antenas transmisoras
120(1) a 120(N). Cada amplificador de potencia
110(1) al 110(N) tiene un correspondiente circuito de
polarización 130(1) al 130(N) de amplificador de
potencia.
En una sección 140 de transmisor de
radiofrecuencia (RF), hay una pluralidad de convertidores de aumento
de RF 140(1) a 140(N) cada uno de los cuales
proporciona una señal de radiofrecuencia al correspondiente de los
amplificadores de potencia 110(1) a 110(N). Los
detalles de cada convertidor de aumento de RF 140(1) a
140(N) no son relevantes para el sistema de transmisor de
conformación de haz descrito en esta memoria. Detalles adicionales
de una sección de radiotransmisor adecuada se dan a conocer, por
ejemplo, en la solicitud de patente de EE.UU. comúnmente cedida y
también pendiente nº 10/065.388 presentada el 11 de octubre de 2002,
y titulada "Transmisor-Receptor de varias
entradas y varias salidas" ("Multiple-Input
Multiple-Output Radio Transceiver"). Por
ejemplo, puede haber filtros, osciladores, etc., entre la sección de
RF 140 y los amplificadores de potencia 110(1) a
110(N), así como filtros entre los amplificadores de potencia
110(1) a 110(N) y las antenas de transmisión
120(1) al 120(N).
Las entradas a la sección de RF 140 son señales
de banda base w_{1}(f)S(f) a
w_{N}(f)S(f), que son señales individuales
de banda base producidas por ponderación de la señal de banda base
S(f) con cada uno de la pluralidad de pesos de transmisión
w_{1}(f)S(f) a
w_{N}(f)S(f). El peso de transmisión
w_{1}(f) corresponde a la señal que será transmitida por
la antena 120(1), el peso de transmisión w_{2}(f)
corresponde a la señal que será transmitida por la antena
120(2), y así sucesivamente. La señal S(f) puede ser
una señal o un paquete para ser ponderado, convertido en aumento y
transmitido simultáneamente por la pluralidad de antenas
120(1) a 120(N), o puede ser un flujo de paquetes
múltiples para ser ponderado, convertido en aumento y transmitido
simultáneamente por la pluralidad de antenas 120(1) a
120(N).
Los cálculos de ponderación se pueden realizar
en un procesador 150 de señales de banda base. Por ejemplo, el
procesador 150 de señales de banda base puede llevar a cabo la
modulación de banda base y la conformación necesarias dependiendo
del protocolo de comunicación particular empleado, tal como, por
ejemplo, IEEE 802.11x. El procesador 150 de señales de banda base
puede implementarse mediante una pluralidad de puertas que ejecutan
las instrucciones necesarias en un circuito integrado para
aplicaciones específicas (ASIC), microprocesador dedicado
programado con las instrucciones adecuadas codificadas en unos
medios de memoria, etc. Las señales de banda base ponderadas
w_{1}(f)S(f) a
w_{N}(f)S(f) se suministran como una entrada
al correspondiente convertidor en aumento de RF 140(1) a
140(N).
Al transmitir señales de RF que representan las
señales ponderadas, las características de consumo de potencia de
los amplificadores de potencia se controlan mediante el ajuste de
uno o más parámetros de funcionamiento de amplificador de potencia
con el fin de optimizar la eficiencia de los amplificadores de
potencia. Hay varias maneras con la que se puede optimizar la
eficiencia del amplificador de potencia. La Fig. 1 muestra un
mecanismo en el que se controlan los circuitos de polarización de
amplificador de potencia, la Fig. 5 muestra otro mecanismo en el
que se ajusta el voltaje de funcionamiento a cada amplificador de
potencia y la Fig. 7 ilustra aún otro mecanismo en el que se
utilizan circuitos de impulsión de auto-polarización
para polarizar de forma automática los amplificadores de potencia.
En cada una de estas realizaciones, uno o más de los amplificadores
de potencia son operados con uno o más parámetros de funcionamiento
que reflejan la potencia de salida realmente necesaria para la
señal de transmisión correspondiente.
La máxima potencia radiada total desde todas las
antenas transmisoras 120(1) a 120(N),
AP_{sal\_total} no debe exceder los límites de las normativas
reguladoras:
Las normativas reguladoras en la potencia máxima
de transmisión son independientes del número de antenas
transmisoras.
Con referencia a la Fig. 2, se muestra una
pluralidad de dispositivos de radiocomunicación 200, 210, 220, 230
y 240 que tienen capacidades de transmisión por conformación de haz.
La función de transferencia de canal entre dos dispositivos de
comunicación es diferente. Los pesos de transmisión óptimos dependen
de la función de transferencia de canal entre dos dispositivos
cualesquiera. Los pesos de transmisión del dispositivo transmisor
son diferentes para cada dispositivo receptor pretendido. Cada
dispositivo de comunicación mostrado en la Fig. 2 tiene dos antenas
para la transmisión y las recepciones, como ejemplo.
Es estadísticamente posible que para un canal en
particular, los pesos óptimos de antena de transmisión puedan
dictaminar que toda la potencia de transmisión sea generada a través
de una antena, y para un canal diferente, que toda la potencia de
transmisión sea generada a través de una antena diferente. Los
amplificadores de potencia tendrían que ser polarizados de tal
manera que todos ellos fueran capaces de transmitir toda la
potencia. Por lo tanto, el consumo de potencia CC de cada
amplificador de potencia es el mismo que la potencia en CC de un
solo amplificador de potencia cuando se utiliza una sola antena:
Aunque la potencia de salida total es la misma,
el consumo de potencia en CC de N amplificadores de potencia es N
veces la potencia en CC de un solo amplificador de potencia en el
caso de antena única. Esto daría como resultado un considerable
consumo de potencia y es ineficiente porque para una o varias de las
señales de transmisión, el amplificador de potencia correspondiente
no necesita ser operado con parámetros suficientes para la
amplificación de potencia máxima.
Haciendo referencia a la Fig. 3 junto con la
Fig. 1, se describe un procedimiento para ajustar dinámicamente la
polarización suministrada a los amplificadores de potencia con el
fin de optimizar su consumo de potencia en CC. En cualquier
dispositivo de comunicación determinado, los pesos de antena de
transmisión para cada dispositivo de destino se calculan a
priori y se almacenan en una tabla en la estación transmisora.
Por ejemplo, los pesos de antena de transmisión se pueden almacenar
indexados frente a un identificador del dispositivo de destino, tal
como la dirección de control de acceso al medio (MAC) del
dispositivo de destino. Las técnicas que un dispositivo puede
utilizar para calcular los pesos de antenas de transmisión pueden
variar, y una de estas técnicas se describe en la solicitud en
trámite de patente de EE.UU. no provisional mencionada
anteriormente.
En cada dispositivo de comunicación, se utilizan
pesos de transmisión para ponderar una señal de banda base para
producir señales ponderadas que representan un paquete de
información que debe transmitirse a un dispositivo de destino. Los
circuitos de polarización 130(1) a 130(N) para los
amplificadores de potencia 110(1) a 110(N) controlan
la corriente o el voltaje de polarización para cada amplificador de
potencia. La información necesaria para controlar los circuitos de
polarización se deriva de los pesos de transmisión. Los circuitos de
polarización 130(1) a 130(N) para los amplificadores
de potencia 110(1) a 110(N) se pueden ajustar en
función de cada paquete para tener en cuenta los cambios en los
pesos de transmisión que son el resultado de las condiciones
cambiantes de canal entre el dispositivo de transmisión y un
dispositivo de destino en particular. Al ajustar la polarización
para cada amplificador de potencia, se ajusta la ganancia y
linealidad para cada amplificador de potencia, así como el consumo
de corriente continua, para optimizar la eficiencia del amplificador
de potencia en un nivel requerido de potencia de salida.
Se puede utilizar un microprocesador 160 para
controlar las corrientes o los voltajes de polarización de los
circuitos de polarización 130(1) a 130(N) mediante la
derivación de corriente digital (o valores de voltaje) que se
convierten en señales analógicas para cada circuito de polarización
mediante uno o varios convertidores digital a analógico (CDA) 170.
La inteligencia para derivar las señales de control de circuito de
polarización se puede incluir como alternativa en el procesador de
señales de banda base. Los valores actualizados para los pesos de
transmisión se almacenan en una memoria 162 asociada con el
microprocesador y/o en una memoria 152 asociada con el procesador
150 de señales de banda base.
Puede ser deseable que todos los amplificadores
de potencia tengan la misma eficiencia. Cuando se está preparando
un paquete de transmisión para la transmisión, se utilizan los pesos
de antenas de transmisión para calcular la potencia máxima de
transmisión en cada antena:
La potencia máxima de transmisión en cada antena
se utiliza para calcular (voltaje o corriente de) la polarización
del amplificador de potencia para la potencia de salida especificada
para optimizar la eficiencia. Como se muestra en la Fig. 3, las
señales de control de polarización (por ejemplo, los valores de
corriente de control de polarización o los valores de voltaje de
control de polarización) se calculan a partir de pesos de
transmisión utilizando un cálculo por fórmula matemática, o una
tabla de consulta (LUT) que almacena valores de control
correspondientes a pesos de antenas. Las polarizaciones de los
amplificadores de potencia pueden ajustarse con los valores
calculados antes del inicio de la transmisión de paquetes para cada
paquete transmitido de manera que no sea necesario almacenar el
estado de las señales de control de polarización. Este proceso se
repite para cada paquete nuevo. Como alternativa, las polarizaciones
se pueden dejar inalteradas de paquete de transmisión a paquete de
transmisión hasta que haya un cambio en los pesos de
transmisión.
Para explicar esto en relación con un ejemplo
específico, se hace referencia a un proceso 300 representado por el
diagrama de flujo que se muestra en la Fig. 4, en el que el
dispositivo 210 se prepara para transmitir un paquete al
dispositivo 200. En la etapa 310, un procesador (procesador 150 de
señales de banda base o microprocesador 160) en el dispositivo 210
determina que un paquete se va a transmitir al dispositivo 200. Los
pesos de transmisión para el dispositivo 200 (almacenados en el
dispositivo 210) se recuperan en la etapa 320, y la etapa 330 se
calculan las señales de control de polarización para los circuitos
de polarización para cada amplificador de potencia. En la etapa
340, las señales de control de polarización se convierten en señales
analógicas y se acoplan a los circuitos de polarización. En la
etapa 350, las señales de RF acopladas a cada amplificador son
amplificadas por el amplificador de potencia correspondiente para la
transmisión por la antena correspondiente. Este procedimiento
optimiza el consumo de potencia en CC de cada amplificador de
potencia y se acercará al consumo total de potencia en CC del
amplificador de potencia del caso de un solo amplificador de
potencia/una sola antena. Los pesos de transmisión se pueden
actualizar (basándose en cada paquete recibido desde el dispositivo
de 200) en la etapa 360.
Cambiando a la Fig. 5, un sistema 100' de
radiotransmisor de conformación de haz que tiene muchos elementos
en común con el sistema 100 de radiotransmisor de conformación de
haz que se muestra en la Fig. 1, con la excepción de una pluralidad
de circuitos de convertidor de CC/CC 135(1) a 135(N)
para cada amplificador de potencia 110(1) a 110(N).
En lugar de controlar los circuitos de polarización 130(1) a
130(N) de amplificador de potencia, el funcionamiento de los
amplificadores de potencia 110(1) a 110(N) se controla
mediante el ajuste del voltaje de funcionamiento utilizado por cada
amplificador de potencia mediante los circuitos de convertidor
CC/CC 135(1) a 135(N). Normalmente, el voltaje de
funcionamiento utilizado por un amplificador de potencia,
denominado Vcc, es fijo. Sin embargo, si una señal va a ser
amplificada por el amplificador de potencia a un nivel
relativamente bajo en comparación con Vcc, entonces el amplificador
de potencia no será operado de manera eficiente en un voltaje de
funcionamiento igual a Vcc, cuando se amplifique una señal en ese
nivel inferior. En consecuencia, el voltaje de funcionamiento a
cada amplificador de potencia se ajusta de acuerdo al nivel de
potencia de salida requerida por dicho amplificador. Cada
convertidor CC/CC 135(1) a 135(N) se acopla a Vcc, y
se controla mediante una señal de control para convertir el voltaje
Vcc en un voltaje de funcionamiento en un nivel comprendido desde
un nivel de voltaje mínimo hasta Vcc, según el peso de transmisión
para el amplificador de potencia correspondiente.
Las señales de control del voltaje de
funcionamiento para cada convertidor CC/CC 135(1) a
135(N) pueden generarse a partir de los pesos de transmisión
de una manera similar a la mostrada en la Fig. 3, ya sea mediante un
cálculo matemático o una tabla de consulta. Las señales digitales
de control de convertidor CC/CC calculadas ya sea por el
microprocesador 160 o el procesador 150 de señales de banda base se
convierten en señales analógicas de control de voltaje de
funcionamiento por uno o varios CDA 170 y se acoplan al
correspondiente convertidor CC/CC 135(1) a
135(N).
En la Fig. 6 se muestra un procedimiento 400
para optimizar los amplificadores de potencia de la realización de
la Fig. 5, de nuevo en relación con el ejemplo en el que el
dispositivo 210 se prepara para transmitir un paquete al
dispositivo 200. En la etapa 410, un procesador (procesador 150 de
señales de banda base o microprocesador 160) en el dispositivo 210
determina que un paquete debe ser transmitido al dispositivo 200.
Los pesos de transmisión para el dispositivo 200 (almacenados en el
dispositivo 210) se recuperan en la etapa 420, y en la etapa 430 se
calculan las señales de control de voltaje de funcionamiento para el
convertidor CC/CC para cada amplificador de potencia. En la etapa
440, las señales de control de voltaje de funcionamiento se
convierten en señales analógicas y se acoplan a los convertidores
CC/CC. En la etapa 450, las señales de RF acopladas a cada
amplificador son amplificadas por el amplificador de potencia
correspondiente para la transmisión por la antena correspondiente.
Los pesos de transmisión se pueden actualizar (basándose en cada
paquete recibido desde el dispositivo de 200) en la etapa 460.
Puede ser conveniente controlar el voltaje de
funcionamiento y de polarización de cada amplificador de potencia,
combinando de este modo las técnicas mostradas en las figuras 1 y
5.
Cambiando a la Fig. 7, se muestra un sistema
100'' de radiotransmisor de conformación de haz según una tercera
realización. El sistema 100'' es similar al sistema 100 de
radiotransmisor salvo que incluye circuitos 145(1) a
145(N) de impulso de auto-polarización de
amplificador de potencia en lugar de los circuitos de polarización
130(1) al 130(N). Como es sabido en la técnica, los
circuitos de impulsión de auto-polarización
polarizan automáticamente un amplificador de potencia una cantidad
según el nivel de la señal de entrada suministrada al amplificador
de potencia, proporcionando de este modo la polarización necesaria
al amplificador de potencia para amplificar esa señal de entrada
con una eficiencia optimizada. Los circuitos de impulsión de
auto-polarización se conocen en la técnica y no se
describen con detalle en esta memoria. La pluralidad de señales de
RF producidas por los convertidores de RF 140(1) a
140(N) se ponderan de acuerdo a los pesos de transmisión
w_{1}(f)S(f) a
w_{N}(f)S(f), y por lo tanto estarán en
respectivos niveles de potencia de acuerdo a estos pesos. Los
circuitos 145(1) a 145(N) de impulsión de
auto-polarización detectarán los niveles de potencia
de estas señales y proporcionarán automáticamente la polarización
adecuada a los amplificadores de potencia asociados 110(1) a
110(N) para optimizar la eficiencia de esos amplificadores de
potencia cuando amplifican la correspondiente señal de RF.
En la Fig. 8 se muestra un procedimiento 500
para la optimización de los amplificadores de potencia de la
realización de la Fig. 7, en relación con el ejemplo en el que el
dispositivo 210 se prepara para transmitir un paquete al
dispositivo 200. En la etapa 510, un procesador (procesador 150 de
señales de banda base o microprocesador 160) en el dispositivo 210
determina que un paquete debe transmitirse al dispositivo 200. Los
pesos de transmisión para el dispositivo 200 (almacenados en el
dispositivo 210) se recuperan en la etapa 520, y en la etapa 530
los pesos de transmisión se aplican a la señal de banda base que se
va a transmitir para generar una pluralidad de señales de banda
base ponderadas. En la etapa 540, las señales correspondientes de RF
convertidas en aumento se acoplan a los amplificadores de potencia
110(1) a 110(N) y sus correspondientes circuitos
145(1) a 145(N) de impulsión de
auto-polarización. Los circuitos 145(1) a
145(N) de impulsión de auto-polarización
detectan el nivel de potencia de las señales de RF y ajustan la
polarización de los amplificadores de potencia correspondientes por
lo tanto para optimizar su funcionamiento cuando amplifican la
correspondiente señal de RF. En la etapa 550, las señales de RF se
amplifican y acoplan a la antena correspondiente para la
transmisión. Los pesos de transmisión se pueden actualizar
(basándose en cada paquete recibido desde el dispositivo de 200) en
la etapa 560.
Puede ser deseable controlar el voltaje de
funcionamiento de cada amplificador de potencia junto con los
circuitos de impulsión de auto-polarización,
combinando por tanto las técnicas presentadas en las figuras 5 y
7.
Además, puede ser deseable ajustar uno o más
parámetros de funcionamiento de uno, alguno, pero no todos los
amplificadores de potencia de acuerdo a requisitos cambiantes. Por
ejemplo, con el fin de ahorrar complejidad de implementación,
algunos de los amplificadores de potencia se pueden operar con
parámetros de funcionamiento en condiciones nominales adecuados
para cualquier grado de amplificación de potencia, mientras que los
otros amplificadores de potencia se pueden ajustar de forma
dinámica utilizando cualquiera de las técnicas descritas en esta
memoria.
Los procesos mostrados en las figuras 4 y 6 para
el cálculo de las señales de control para el amplificador de
potencia se pueden implementar mediante instrucciones almacenadas o
codificadas en unos medios legibles por el procesador (por ejemplo,
la memoria asociada con el microprocesador que se muestra en las
figuras 1 y 5). El microprocesador ejecutaría esas instrucciones
para generar las señales de control del amplificador de
potencia.
En resumen, se proporciona un método y un
sistema de transmisión de radiofrecuencia para optimizar la
eficiencia de cada uno de una pluralidad de amplificadores de
potencia que amplifican las correspondientes de una pluralidad de
señales de radiofrecuencia para su transmisión por las
correspondientes de una pluralidad de antenas. Cada uno de los
amplificadores de potencia se controla para funcionar con uno o más
parámetros de funcionamiento que optimizan la eficiencia para los
niveles correspondientes de potencia de salida de las
correspondientes señales de radiofrecuencia. Los parámetros de
funcionamiento que han sido optimizados pueden ser la corriente o
el voltaje de polarización suministrados a los amplificadores de
potencia, el voltaje de funcionamiento de los amplificadores de
potencia, o una combinación de los mismos. Además, los
amplificadores de potencia se pueden polarizar automáticamente
mediante el suministro de señales a circuitos de impulsión de
auto-polarización, cada uno asociado a un
amplificador de potencia correspondiente, por lo que el circuito de
impulsión de auto-polarización establece la
polarización del amplificador correspondiente dependiendo del nivel
de señal de entrada suministrado al amplificador de potencia para
la amplificación.
Además, se proporciona un sistema de transmisión
de señal de radiofrecuencia que comprende una pluralidad de
amplificadores de potencia que amplifican las correspondientes de
una pluralidad de señales de radiofrecuencia para su transmisión
por las correspondientes de una pluralidad de antenas. Cada
amplificador de potencia es sensible a una señal de control
correspondiente que ajusta por lo menos un parámetro de
funcionamiento para optimizar la eficiencia del amplificador de
potencia para un nivel de potencia de salida correspondiente de la
correspondiente señal de radiofrecuencia. El por lo menos un
amplificador operacional puede ser una corriente o voltaje de
polarización o un voltaje de funcionamiento, o una combinación de
ambos. Como alternativa, se puede proporcionar una pluralidad de
circuitos de impulsión de auto-polarización, cada
uno asociado a las correspondientes de la pluralidad de
amplificadores de potencia, en el que cada circuito de impulsión de
auto-polarización polariza el amplificador de
potencia correspondiente de acuerdo al nivel de potencia de la señal
de radiofrecuencia correspondiente suministrada como entrada al
mismo.
Además, se proporcionan unos medios legibles por
procesador, en el que los medios están codificados con instrucciones
que, cuando se ejecutan por un procesador, provocan que el
procesador genere señales de control de amplificador de basadas en
los correspondientes de una pluralidad de pesos de transmisión
asociados con la pluralidad de señales de radiofrecuencia que se
transmiten de forma simultánea por las antenas correspondientes, en
el que las señales de control de amplificador de potencia ajustan
por lo menos un parámetro de funcionamiento que optimiza la
eficiencia de un amplificador de potencia correspondiente para un
nivel de potencia de salida correspondiente de la señal de
radiofrecuencia correspondiente
La descripción anterior solo se pretende que sea
a modo de ejemplo.
Claims (22)
1. Un método para optimizar la eficiencia de
cada uno de una pluralidad de amplificadores de potencia
(110[1]-110[N]), que amplifican las
correspondientes de una pluralidad de señales de radiofrecuencia
para transmisión por conformación de haz mediante las
correspondientes de una pluralidad de antenas
(120[1]-120[N]), el método comprende
controlar uno o más parámetros de funcionamiento de cada uno de los
amplificadores de potencia
(110[1]-110[N]) que funcionan en un
nivel requerido de potencia de salida basándose en los valores de
una pluralidad de pesos de transmisión aplicados a las
correspondientes de una pluralidad de señales de transmisión de
banda base que, cuando se convierten en aumento, producen la
pluralidad de señales de radiofrecuencia.
2. El método de la reivindicación 1, en el que
la etapa de control se realiza cada vez que se va a hacer una
transmisión para optimizar la eficiencia de cada uno de los
amplificadores de potencia para cada transmisión en caso de que los
pesos de transmisión se hayan actualizado desde una transmisión
anterior.
3. El método de la reivindicación 1, en el que
la etapa de control comprende la generación de un voltaje o
corriente de polarización para cada amplificador de potencia que
optimiza la eficiencia para el nivel de potencia de salida
correspondiente.
4. El método de la reivindicación 3, en el que
la etapa de control comprende además ajustar un nivel de un voltaje
de funcionamiento para cada uno de los amplificadores de potencia
que optimiza la eficiencia para los niveles de potencia de salida
correspondientes.
5. El método de la reivindicación 1, en el que
la etapa de control comprende además ajustar un nivel de un voltaje
de funcionamiento para cada uno de los amplificadores de potencia
(110[1]-110[N]) que optimiza la
eficiencia para los niveles de potencia de salida
correspondientes.
6. Un método para la amplificación de una
pluralidad de señales de radiofrecuencia para la transmisión por
conformación de haz producida a partir de una pluralidad
correspondiente de señales de transmisión de banda base que se
ponderan mediante un peso de transmisión correspondiente, que
comprende el suministro de la pluralidad de señales de
radiofrecuencia a los correspondientes de una pluralidad de
circuitos (145[1]-145[N]) de impulsión
de auto-polarización asociados a los
correspondientes de la pluralidad de amplificadores de potencia
(110[1]-110[N]), en los que cada uno
de los circuitos (145[1]-145[N]) de
impulsión de auto-polarización polariza el
amplificador de potencia correspondiente
(110[1]-110[N]) que funciona en el
nivel de la señal de radiofrecuencia correspondiente, de acuerdo
con el peso de transmisión correspondiente.
7. El método de la reivindicación 2, y que
comprende además la etapa de hacer referencia a una tabla de
consulta que indexa pesos de transmisión con valores para uno o
varios parámetros de funcionamiento.
8. El método de la reivindicación 2, y que
comprende además la etapa de calcular valores para uno o más de los
parámetros de funcionamiento basándose en los pesos de
transmisión.
9. Un sistema (100) de transmisión de señales de
radiofrecuencia que comprende:
una pluralidad de amplificadores de potencia
(110[1]-110[N]) adaptados para
amplificar las correspondientes de una pluralidad de señales de
radiofrecuencia para la transmisión por conformación de haz mediante
las correspondientes de una pluralidad de antenas
(120[1]-120[N]);
una pluralidad de circuitos
(130[1]-130[N]) de polarización de
amplificador de potencia, cada uno asociado y conectado a uno
correspondiente de la pluralidad de amplificadores de potencia
(110[1]-110[N]) para polarizar el
amplificador de potencia correspondiente que funciona en un nivel
requerido de potencia de salida de acuerdo con un nivel de potencia
de salida para la señal de radiofrecuencia, en el que la pluralidad
de señales de radiofrecuencia se van a transmitir simultáneamente
por las correspondientes de una pluralidad de antenas
(120[1]-120[N]) acopladas a los
correspondientes de la pluralidad de amplificadores de potencia
(110[1]-110[N]), a un dispositivo de
destino; y
un procesador adaptado para generar señales de
control basadas en los correspondientes de una pluralidad de pesos
de transmisión configurados para ser aplicados a las
correspondientes de una pluralidad de señales de transmisión de
banda base desde las que se producen la pluralidad de señales de
radiofrecuencia, en el que las señales de control se suministran a
los respectivos de la pluralidad de circuitos
(130[1]-130[N]) de polarización de
amplificador de potencia para ajustar por lo menos un parámetro de
funcionamiento para optimizar la eficiencia de cada amplificador de
potencia (110[1]-110[N]) para un nivel
de potencia de salida de la señal de radiofrecuencia
correspondiente.
10. El sistema de transmisión de señales de
radiofrecuencia de la reivindicación 9, y que comprende además una
pluralidad de convertidores CC/CC
(135[1]-135[N]), cada uno asociado y
conectado a uno correspondiente de la pluralidad de amplificadores
de potencia (110[1]-110[N]) y sensible
a una correspondiente de las señales de control producidas por el
procesador para suministrar un voltaje de funcionamiento a cada
amplificador de potencia
(110[1]-110[N]) de acuerdo con un
nivel de potencia de salida correspondiente para la señal de
radiofrecuencia amplificada por el amplificador de potencia
correspondiente (110[1]-110[N]).
11. El sistema de transmisión de señales de
radiofrecuencia de la reivindicación 9, y que comprende además una
memoria que se adapta para almacenar los pesos de transmisión.
12. El sistema de transmisión de señales de
radiofrecuencia de la reivindicación 11, en el que la memoria se
adapta para almacenar pesos de transmisión para cada uno de una
pluralidad de dispositivos de destino.
13. El sistema de transmisión de señales de
radiofrecuencia de la reivindicación 12, en el que la memoria se
adapta para almacenar los pesos de transmisión para la pluralidad
de dispositivos de destino indexados frente a un identificador para
cada dispositivo de destino.
14. El sistema de transmisión de señales de
radiofrecuencia de la reivindicación 9, en el que el procesador se
adapta para generar las señales de control mediante la recuperación
de valores desde una tabla de consulta que indexa pesos de
transmisión con valores de las señales de control.
15. El sistema de transmisión de señales de
radiofrecuencia de la reivindicación 9, en el que el procesador se
adapta para generar las señales de control mediante el cálculo de
valores para uno o varios de los parámetros de funcionamiento
basándose en los pesos de transmisión.
16. Unos medios legibles por procesador
codificados con instrucciones adaptadas para provocar, cuando se
ejecuta por un procesador, que el procesador genere señales de
control de amplificador de potencia basadas en los correspondientes
de una pluralidad de pesos de transmisión configurados para ser
aplicados a las correspondientes de una pluralidad de señales
transmisión de banda base desde las que se producen una pluralidad
de señales de radiofrecuencia para la transmisión por conformación
de haz, la pluralidad de señales de radiofrecuencia se van a
transmitir simultáneamente mediante las antenas correspondientes
(120[1]-120[N]), en las que las
señales de control de amplificador de potencia ajustan por lo menos
un parámetro de funcionamiento que optimiza la eficiencia de un
amplificador de potencia correspondiente
(120[1]-120[N]) que funciona en un
nivel de salida requerido.
17. Los medios legibles por procesador de la
reivindicación 16, en los que las instrucciones codificadas en los
medios comprenden instrucciones para generar un voltaje o corriente
de polarización para un circuito de polarización asociado con un
amplificador de potencia correspondiente
(110[1]-110[N]), basado en uno
correspondiente de una pluralidad de pesos de transmisión asociados
con las señales de radiofrecuencia que se transmiten de forma
simultánea por las antenas correspondientes
(120[1]-120[N]).
18. Los medios legibles por procesador de la
reivindicación 16, en los que las instrucciones codificadas en los
medios comprenden instrucciones para generar un voltaje de
funcionamiento para cada uno de los amplificadores de potencia
(110[1]-110[N]) que optimiza la
eficiencia para los correspondientes niveles de potencia de salida
basándose en uno correspondiente de una pluralidad de pesos de
transmisión asociados con las señales de radiofrecuencia que se van
a transmitir simultáneamente por las antenas correspondientes
(120[1]-120[N]).
19. Un sistema de transmisión de señales de
radiofrecuencia que comprende:
una pluralidad de amplificadores de potencia
(110[1]-110[N]) adaptados para
amplificar las correspondientes de una pluralidad de señales de
radiofrecuencia para la transmisión por conformación de haz por las
correspondientes de una pluralidad de antenas
(120[1]-120[N]); y
una pluralidad de circuitos
(145[1]-145[N]) de impulsión de
auto-polarización asociados con los correspondientes
de la pluralidad de amplificadores de potencia, en el que cada uno
de los circuitos de impulsión de auto-polarización
se conecta para recibir como entrada una señal de radiofrecuencia
correspondiente y se adapta para polarizar el correspondiente
amplificador de potencia que funciona en un nivel de la señal de
radiofrecuencia correspondiente suministrada para la amplificación,
en el que la pluralidad de señales de radiofrecuencia se producen a
partir de una pluralidad correspondiente de señales de transmisión
de banda base que han sido ponderadas mediante una pluralidad de
pesos de transmisión.
20. El sistema de transmisión de señales de
radiofrecuencia de la reivindicación 12, en el que la memoria se
adapta para almacenar valores de las señales de control indexadas
frente a pesos de transmisión y en la que el procesador se adapta
para recuperar valores para las señales de control de la
memoria.
21. El sistema de transmisión de señales de
radiofrecuencia de la reivindicación 9, en el que el procesador se
adapta para controlar uno o varios de los parámetros de
funcionamiento cada vez que se va a hacer una transmisión para
optimizar la eficiencia de cada uno de los amplificadores de
potencia para cada transmisión en caso de que los pesos de
transmisión se hayan actualizado desde una transmisión anterior.
22. Los medios legibles por procesador de la
reivindicación 16, y que comprenden además instrucciones codificadas
en los medios adaptadas para controlar uno o varios de los
parámetros de funcionamiento cada vez que se va a hacer una
transmisión para optimizar la eficiencia de cada uno de los
amplificadores de potencia para cada transmisión en caso de que los
pesos de transmisión se hayan actualizado desde una transmisión
anterior.
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