ES2605483T3 - Antena activa, estación base, método de actualización de la amplitud y de la fase y método para procesamiento de señales - Google Patents
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Abstract
Una antena activa, que comprende una red de dipolos de antena (11), una red de transceptores (12), una unidad de procesamiento digital, DPU (13) y una unidad de calibración en transcepción, en donde: la red de dipolos de antena (11) comprende un dipolo de antena adaptado para realizar una conversión entre una señal de onda electromagnética y una señal de radiofrecuencia, RF; la red de transceptores (12) comprende un transceptor adaptado para: durante una recepción de señal, demodular la señal RF del dipolo de antena en una señal IQ analógica mediante una conversión descendente y proporcionar la señal IQ analógica a la unidad DPU; durante una transmisión de señal, modular la señal IQ analógica de la unidad DPU en una señal RF mediante una conversión ascendente y proporcionar la señal RF al dipolo de antena; la unidad DPU (13) está adaptada para: durante la recepción de la señal, convertir la señal IQ analógica que ha sufrido una conversión descendente en una señal IQ digital, y realizar una puesta en forma digital de haz, DBF, en la señal IQ digital en conformidad con la unidad de calibración en transcepción; durante la transmisión de señal, convertir una señal de una unidad de banda base, BBU, en una señal IQ digital mediante una conversión serie/paralelo, S/P, realizar una reducción del factor de cresta, CFR, sobre la señal IQ digital convertida y realizar una función DBF sobre la señal IQ digital que se somete al procesamiento por CFR en conformidad con la unidad de calibración en transcepción; un módulo del algoritmo de calibración en recepción, adaptado para: generar una señal IQ digital de calibración en recepción, que se convierte en una señal IQ analógica, que se modula en una señal RF de calibración en recepción después de que la señal RF de calibración en recepción entre en un canal de recepción seleccionado por intermedio de la unidad de calibración en transcepción, que es demodulada en una señal IQ analógica mediante una conversión descendente y luego, se convierte en una señal IQ digital, comparar la señal IQ digital convertida con la señal IQ digital de calibración en recepción generada, para obtener una amplitud y una fase del canal de recepción seleccionado, y recuperar la amplitud y fase del canal de recepción seleccionado; después de recuperar las amplitudes y fases de todos los canales de recepción, obtener una amplitud de recepción y un valor de fase en función de las amplitudes y de las fases de todos los canales de recepción; comparar la amplitud de recepción y el valor de fase con la amplitud y fase de cada canal de recepción con el objeto de obtener un factor de calibración en recepción de la amplitud y de la fase de cada canal de recepción; un módulo del algoritmo DBF de recepción, adaptado para configurar el factor de calibración en recepción en un módulo de recepción DBF en cada canal de recepción; el módulo de recepción de DBF, adaptado para realizar una DBF sobre la señal IQ digital convertida a partir de la señal IQ analógica objeto de conversión descendente; un módulo del algoritmo de calibración en transmisión adaptado para: recoger una señal IQ digital; cuando la señal IQ digital es convertida en una señal IQ analógica, la señal IQ analógica entra en un canal de transmisión seleccionado y es modulada por conversión ascendente en una señal RF, cuya señal RF es entonces recogida por la unidad de calibración en transcepción y demodulada por conversión descendente en una señal IQ analógica; comparar la señal IQ digital convertida a partir de la señal IQ analógica que se ha sometido a una conversión descendente a la señal IQ digital recogida, obtener una amplitud y una fase del canal de transmisión seleccionado y recuperar la amplitud y la fase del canal de transmisión seleccionado; cuando se recupera las amplitudes y fases de todos los canales de transmisión, obtener una amplitud de transmisión y un valor de fase en conformidad con las amplitudes y fases de todos los canales de transmisión, comparar la amplitud de transmisión y el valor de fase con la amplitud y con la fase de cada canal de transmisión, y obtener un factor de calibración en transmisión de la amplitud y de la fase de cada canal de transmisión; un módulo del algoritmo de DBF en transmisión, adaptado para configurar el factor de calibración en transmisión en un módulo de transmisión de DBF en cada canal de transmisión; y el módulo de transmisión de DBF, adaptado para realizar una DBF sobre la señal IQ digital que se somete al procesamiento por CFR.
Description
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DESCRIPCION
Antena activa, estacion base, metodo de actualizacion de la amplitud y de la fase y metodo para procesamiento de senales
CAMPO DE LA INVENCION
La presente invencion se refiere al campo de las comunicaciones moviles y en particular, a una antena activa. ANTECEDENTES DE LA INVENCION
En los sistemas de comunicaciones moviles, una unidad de antena montada en una torre se suele utilizar para recibir y transmitir senales. Puesto que la unidad de antena suele ser pasiva, una unidad de radio distante (RRU) necesita proporcionar una senal de transmision de alta potencia y esta senal se transmite por una unidad de antena conectada a la RRU por intermedio de un cable de alimentador.
Segun se ilustra en la Figura 1, la unidad de antena en la tecnica anterior incluye una red de dipolo de antena 5, una red de desplazador de fase y una red de combinador/divisor de potencia 6, un modulo de circuitos multiplexor y demultiplexor (BiasTee) 9, una unidad de transmision 7 y una unidad de control a distancia (RCU) 8. La unidad RRU incluye un transceptor y una unidad de procesamiento digital (DPU). La unidad RRU esta conectada a la unidad de antena por intermedio de una lmea de alimentador. Durante la recepcion de la senal, una senal de onda electromagnetica debil transmitida por una estacion movil se recibe por la red de dipolos de antena 5; esta senal debil es desplazada en fase por la red del desplazador de fase y esta combinada en una senal recibida por la red de combinador/divisor de potencia; el modulo de circuitos multiplexor y demultiplexor 9 transmite la senal recibida a la unidad RRU por intermedio de la lmea del alimentador; la senal recibida se procesa por el duplexor, el amplificador de bajo nivel de ruido (LNA) y el conversor descendente del transceptor en la unidad RRU y se somete a una conversion analogica a digital (ADC) y filtrado (filtro de decimacion de peine integrador en cascada (CIC), un filtro de semi-banda (HBF) y un filtro de respuesta de impulsos finitos (FIR)) por la unidad DPU en la RRU; la senal recibida se envfa a la unidad de banda base (BBU) y luego, al controlador de estacion base (BSC) por intermedio de la BBU. Durante la transmision de la senal, la senal de la unidad BBU se somete a la operacion de recorte del dispositivo cortador (reduccion del factor de cresta (CFR)) y la conversion de digital a analogico (DAC) por la unidad DPU en la RRU; luego, la senal se procesa por el transceptor (conversion de frecuencia), amplificador de potencia (PA) y duplexor en la unidad RRU; la senal se transmite a la red del desplazador de fases y a la red de combinador/divisor de potencia por intermedio de la lmea del alimentador y el modulo de circuitos multiplexor y demultiplexor 9; la senal se divide en multiples senales por la red del combinador/divisor de potencia; las senales alcanzan la red de dipolos de antena; la red de dipolos de antena convierte las senales en senales de ondas electromagneticas y las transmite a la estacion movil.
La red de desplazador de fases esta disenada en una estructura mecanica motorizada; el modulo de circuitos multiplexor y demultiplexor 9 extra la alimentacion de corriente continua DC y la senalizacion de control que se necesita por la unidad RCU 8 a partir de la lmea del alimentador; la unidad RCU 8 controla la unidad de transmision 7 y permite a la red del desplazador de fases ajustar la amplitud y la fase de cada dipolo de antena.
La tecnica anterior tiene los inconvenientes operativos siguientes:
La red de desplazador de fases adopta una estructura mecanica compleja y no es fiable en el proceso de ajuste de las amplitudes y fases de los dipolos de antena.
El documento US 2006/128310 A1 se refiere a un sistema de comunicaciones por radio que incluye multiples antenas y un procesador acoplado a las multiples antenas. El procesador incluye un componente de compensacion de transmision/recepcion sin sondas que permite al sistema de comunicacion por radio compensar las variaciones en las rutas de transmision y recepcion al mismo tiempo que transmite una senal. Un metodo de compensacion en transmision/recepcion incluye, para cada antena en una red de antenas, la transmision de una senal conocida utilizando la antena mientras se recibe la senal transmitida utilizando las otras antenas en la red de antenas y calcular la compensacion en transmision/recepcion sobre la base de las relaciones entre las senales recibidas y las senales transmitidas.
El documento de patente 2: US 2004/0012387 A1 se refiere a un metodo de cancelacion dependiente de la frecuencia que separa una pluralidad de senales interferentes recibidas por una pluralidad de receptores.
Las senales de portadora unica de banda ancha recibidas o las senales de multiples portadoras se separan en una pluralidad de subportadoras de banda estrecha. Las frecuencias de subportadoras y las caractensticas de bandas de frecuencias pueden seleccionarse con respecto a las caractensticas de los canales (p.ej., ancho de banda de coherencia, interferencia, etc.). Un circuito de cancelacion proporciona pesos de ponderacion complejos a los componentes de subportadoras. Las componentes ponderadas asociadas con cada frecuencia de subportadora se combinan para separar una pluralidad de senales interferentes. De modo opcional, una pluralidad de las
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subportadoras separadas pueden combinarse para reconstruir al menos una senal de portadora unica transmitida a partir de una pluralidad de componentes de frecuencia. La combinacion puede incluir una decodificacion, de modo que se reconstruya una secuencia codificada de sfmbolos de datos transmitidos mediante una codificacion de secuencias directas, acceso multiple por division de codigo (CDMA), CDMA de multiples portadoras, interferometna de portadoras (CI), codificacion de CI o multiplexacion por division de frecuencia ortogonal codificada.
El documento US 6,943,627 B2 se refiere a una calibracion solida y no invasiva de un sistema de acontecimiento de senal adaptativo que tiene un bloque de acontecimiento de senal en la ruta de la senal a un sistema de conversion de senales, y una ruta de realimentacion con varias componentes de realimentacion para permitir la adaptacion, por medio de un bloque de adaptacion de parametros, de los parametros utilizados en el acontecimiento de la senal. Con el fin de calibrar la ruta de realimentacion, una senal de referencia bien definida se inserta en la ruta de realimentacion y un coeficiente de calibracion adecuado se determina entonces por un calibrador de coeficientes en respuesta a la senal de referencia recibida. El coeficiente de calibracion se proporciona a un compensador, que compensa efectivamente los cambios en las caractensticas de transferencia de la ruta de realimentacion debido a factores tales como variaciones en la temperatura ambiente y al envejecimiento operativo de los componentes. En consecuencia, la senal de realimentacion transmitida a traves de la ruta de realimentacion calibrada sera una representacion exacta de la senal de salida del sistema de conversion de senales, permitiendo, de este modo, un acontecimiento de la senal adaptativo exacto.
SUMARIO DE LA INVENCION
La presente invencion da a conocer una antena activa para resolver la complejidad de la estructura mecanica y la incertidumbre de una red de desplazador de fase.
En conformidad con el primer aspecto de la idea inventiva, una antena activa incluye una red de dipolos de antena, una red de transceptores, una unidad DPU y una unidad de calibracion en transcepcion.
La red de dipolos de antena incluye un dipolo de antena adaptado para realizar una conversion entre una senal de onda electromagnetica y una senal de radiofrecuencia (RF).
La red de transceptores incluye un transceptor adaptado para: durante la recepcion de la senal, demodular la senal de RF del dipolo de antena en una senal IQ analogica mediante una conversion descendente, y proporcionar, a la salida, la senal IQ analogica a la unidad DPU; durante la transmision de la senal, modular la senal IQ analogica de la unidad DPU en una senal de RF mediante una conversion ascendente y proporcionar, a la salida, la senal RF al dipolo de antena.
La unidad DPU esta adaptada para: durante la recepcion de la senal, convertir la senal IQ analogica objeto de conversion descendente en una senal IQ digital, y realizar una puesta en forma de haz digital (DBF) sobre la senal IQ digital en conformidad con la unidad de calibracion en transcepcion; durante la transmision de la senal, convertir la senal de una BBU en una senal IQ digital mediante una conversion serie/paralelo (S/P), realizar CFR sobre la senal IQ digital convertida serie/paralelo y realizar DBF sobre la senal IQ digital que se somete al procesamiento en CFR en conformidad con la unidad de calibracion en transcepcion.
En conformidad con la solucion tecnica dada a conocer en la presente invencion, en la antena activa durante la recepcion de la senal, la unidad DPU realiza DBF sobre la senal IQ digital en conformidad con la unidad de calibracion en transcepcion; durante la transmision de la senal, la unidad DPU realiza DBF sobre la senal IQ digital convertida mediante una conversion serie/paralelo en conformidad con la unidad de calibracion en transcepcion. De este modo, puede evitarse la estructura compleja y la incertidumbre operativa de la red del desplazador de fase.
BREVE DESCRIPCION DE LOS DIBUJOS
Para hacer mas clara la solucion tecnica en la presente invencion o en la tecnica anterior, se proporciona a continuacion los dibujos adjuntos para ilustrar las formas de realizacion de la presente invencion o la tecnica anterior.
La Figura 1 ilustra una estructura de una unidad de antena en la tecnica anterior;
La Figura 2 ilustra una estructura de una antena activa o una estacion base en conformidad con una forma de realizacion de la presente invencion;
Las Figuras 3A y 3B ilustran una estructura detallada de una antena activa o una estacion base en conformidad con una forma de realizacion de la presente invencion;
Las Figuras 4A y 4B ilustran una estructura detallada de otra antena activa o de una estacion base en conformidad con una forma de realizacion de la presente invencion;
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La Figura 5 ilustra un proceso de recuperacion de la amplitud y de la fase de un canal con una forma de realizacion de la presente invencion;
La Figura 6 ilustra un proceso de recuperacion de la amplitud y de la fase en conformidad con una forma de realizacion de la presente invencion;
La Figura 7 ilustra la utilizacion compartida de una senal de oscilacion local por cada canal de transmision y canal de recepcion en una red de transceptores en conformidad con una forma de realizacion de la presente invencion;
La Figura 8 es un diagrama esquematico que ilustra un modulo de procesamiento DBF en recepcion basado en modos o basado en portadoras en conformidad con una forma de realizacion de la presente invencion;
La Figura 9 es un diagrama esquematico que ilustra un modulo de procesamiento DBF en transmision basado en modos o basado en portadoras en conformidad con una forma de realizacion de la presente invencion;
La Figura 10 ilustra una estructura de una antena activa o una estacion base con un combinador/divisor en conformidad con una forma de realizacion de la presente invencion;
La Figura 11 ilustra una estructura de una unidad BBU integrada en el interior de la antena activa o de la estacion base en conformidad con una forma de realizacion de la presente invencion;
La Figura 12 es un diagrama de flujo de un metodo para la recuperacion de un canal de recepcion en conformidad con una forma de realizacion de la presente invencion;
La Figura 13 es un diagrama de flujo de un metodo para la recuperacion de un canal de transmision en conformidad con una forma de realizacion de la presente invencion;
La Figura 14 es un diagrama de flujo de un metodo de procesamiento en DBF basado en modos o basado en portadoras para las senales recibidas en conformidad con una forma de realizacion de la presente invencion; y
La Figura 15 es un diagrama de flujo de un metodo de procesamiento en DBF basado en modos o basado en portadoras para transmitir senales en conformidad con una forma de realizacion de la presente invencion.
DESCRIPCION DETALLADA DE LA INVENCION
La solucion tecnica dada a conocer por la presente invencion se describe a continuacion haciendo referencia a los dibujos adjuntos.
Forma de realizacion 1
La Figura 2 ilustra una estructura de una antena activa o de una estacion base en la primera forma de realizacion de la presente invencion. La antena activa incluye una red de dipolos de antena 11, una red de transceptores 12, una unidad de procesamiento digital (DPU) 13 y una unidad de calibracion en transcepcion 14.
La red de dipolos de antena 11 incluye un dipolo de antena adaptado para realizar una conversion entre una senal de onda electromagnetica y una senal de RF.
La red de transceptores 12 incluye un transceptor adaptado para: durante la recepcion de la senal, demodular la senal RF del dipolo de antena en una senal IQ analogica y proporcionar, a la salida, la senal IQ analogica a la unidad DPU 13; durante la transmision de la senal, modular la senal IQ analogica de la DPU 13 en una senal RF mediante una conversion ascendente y proporcionar, a la salida, la senal RF al dipolo de antena.
La unidad DPU 13 esta adaptada para: durante la recepcion de la senal, convertir la senal IQ analogica de conversion descendente en una senal IQ digital, y realizar el procesamiento en DBF sobre la senal IQ digital en conformidad con la unidad de calibracion en transcepcion; durante la transmision de la senal, convertir la senal de una unidad de banda base (BBU) en una senal IQ digital mediante una conversion serie-paralelo, realizar el procesamiento en CFR sobre la senal IQ digital convertida y realizar el procesamiento en DBF sobre la senal IQ digital que se somete al procesamiento en CFR en conformidad con la unidad de calibracion en transcepcion.
En esta forma de realizacion, en la antena activa o en la estacion base, durante la recepcion de la senal, la unidad DPU realiza el procesamiento en DBF sobre la senal IQ digital en conformidad con la unidad de calibracion en transcepcion; durante la transmision de la senal, la unidad DPU realiza el procesamiento en DBF sobre la senal IQ digital convertida mediante una conversion serie-paralelo en conformidad con la unidad de calibracion en transcepcion. De este modo, las amplitudes y fases para transmitir y recibir la senal RF son ajustadas. En consecuencia, puede evitarse la estructura compleja y la incertidumbre operativa de la red del desplazador de fase.
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La unidad de calibracion en transcepcion 14 esta conectada al transceptor y la unidad DPU 13 y esta adaptada para: modular la senal IQ analogica de calibracion recibida en la DPU 13 en una senal RF de calibracion recibida mediante una conversion ascendente y demodular la senal RF del transceptor una senal IQ analogica de calibracion en transmision mediante una conversion descendente.
La senal IQ es una senal dedicada en los sistemas de comunicacion digital modernos. Una secuencia de pulsos forma una senal en fase (senal I) y una senal en cuadratura (senal Q) despues de la conversion serie-paralelo. La senal I y la senal Q se multiplican por dos ondas portadoras que son ortogonales entre sf (con la diferencia de fase de 90 grados) respectivamente con el fin de ser moduladas. De este modo, la senal I y la senal Q no se interfieren entre sf en la modulacion de la informacion. Despues de que se combinen las senales moduladas, la banda de frecuencia ocupada es todavfa la banda de frecuencia ocupada por una senal, con lo que se mejora la utilizacion del espectro. La senal IQ incluye una senal IQ analogica y una senal IQ digital.
La Figura 3 ilustra una estructura detallada de la antena activa o de la estacion base en la primera forma de realizacion de la presente invencion. La red de dipolos de antena 11 incluye un dipolo de antena 111. La red de transceptores 12 incluye multiples transceptores. Cada transceptor incluye un duplexor 221A, un LAN 222A, un PA 223A, un modulo de conversion descendente en recepcion 224A y un modulo de conversion ascendente en transmision 225A. El duplexor 221A, el amplificador LNA 222A y el modulo de conversion descendente en recepcion 224A del transceptor pueden formar un canal de recepcion. El duplexor 221A, el amplificador de potencia PA 223A y el modulo de conversion ascendente en transmision 225A del transceptor pueden formar un canal de transmision. El canal de recepcion y el canal de transmision del transceptor estan conectados al dipolo de antena 111.
Un transceptor puede incluir un canal de recepcion y un canal de transmision. Es decir, un canal de recepcion y un canal de transmision comparten un mismo dipolo de antena por intermedio del duplexor. En la red de transceptores, dos canales de recepcion pueden corresponder a un canal de transmision, es decir, un canal de recepcion y un canal de transmision comparten el mismo dipolo de antena mediante el duplexor y el otro canal de recepcion esta conectado a un dipolo de antena vertical a la direccion de polarizacion del dipolo de antena compartido por intermedio de un filtro de recepcion.
En esta forma de realizacion, el hecho de que el canal de recepcion y el canal de transmision incluyan un duplexor 221A puede entenderse como sigue: el canal de recepcion incluye un filtro de recepcion; y el canal de transmision incluye un filtro de transmision.
El filtro de recepcion y el filtro de transmision pueden formar un duplexor. En este caso, el canal de recepcion y el canal de transmision pueden compartir el dipolo de antena. Cuando la senal de recepcion y la senal de transmision no comparten el dipolo de antena, el canal de recepcion puede incluir un filtro de recepcion, un amplificador LNA y un modulo de conversion descendente en recepcion; el canal de transmision puede incluir un filtro de transmision, un amplificador de potencia PA y un modulo de conversion ascendente en transmision.
A continuacion se describen las funciones de cada modulo en el transceptor:
El duplexor 221A esta adaptado para: durante la transmision de la senal, cerciorarse de que la senal de RF de alta potencia transmitida desde el amplificador de potencia PA 223A puede alcanzar el dipolo de antena solamente y no alcanza el amplificador LNA 222A por intermedio del duplexor 221A, lo que evita el calentamiento o el bloqueo del amplificador LNA 222A; durante la recepcion de la senal, cerciorarse de que la senal RF debil que el dipolo de antena 111 recibe desde la estacion movil puede alcanzar el amplificador LNA 222A por intermedio del duplexor 221A.
El duplexor 221A puede ser un duplexor pequeno con medio de montaje superficial o un duplexor de onda acustica superficial.
El amplificador LNA 222A esta adaptado para amplificar la senal RF debil recibida desde el dipolo de antena 111.
La sensibilidad de recepcion de la antena depende, en gran medida, de la perdida de la lmea (conector, cable u otra lmea de transmision) entre el duplexor en el extremo frontal del amplificador LNA 222A y el dipolo de antena. Puesto que el transceptor de la antena activa esta directamente conectado al dipolo de antena 111, la perdida es de nivel bajo. De este modo, el coeficiente de ruido del canal de recepcion se reduce en una magnitud equivalente, es decir, se mejora la sensibilidad de recepcion de la antena.
La conexion entre el transceptor y el dipolo de antena 111 puede ser como sigue: el transceptor esta integrado con el dipolo de antena.
El amplificador PA 223A esta adaptado para amplificar la senal RF de baja potencia a transmitirse por el modulo de conversion ascendente en transmision 225A.
El modulo de conversion descendente en recepcion 224A esta adaptado para demodular la salida de senal RF por el
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amplificador LNA 222A en una senal IQ analogica mediante una conversion descendente.
El modulo de conversion ascendente en transmision 225A esta adaptado para modular la senal IQ analogica de la unidad DPU en una senal RF mediante una conversion ascendente.
Segun se ilustra en la Figura 3, la unidad DPU 13 incluye un conversor ADC 231A, un modulo de recepcion en DBF 232A, un modulo de entorno de filtros 233A, un combinador 238, un conversor S/P 239 (S/P 239), un CfR 234A, un modulo de transmision en DBF 235A, un modulo de DPD 236A y un conversor DAC 237A. El conversor ADC 231A, el modulo de recepcion en DBF 232A y el modulo de procesamiento de filtros 233A pueden formar un canal de recepcion. El CFR 234A, el modulo de transmision en dBf 235A, el modulo de DPD 236A y el conversor DAC 237A pueden formar un canal de transmision. De este modo, la unidad DPU 13 incluye el canal de recepcion, el canal de transmision, el combinador 238 y el conversor S/P 239. El canal de recepcion de la unidad DPU 13 puede conectarse al canal de recepcion del transceptor y el canal de transmision de la DPU 13 puede conectarse al canal de transmision del transceptor.
El canal de recepcion incluye:
el conversor ADC 231A, adaptado para convertir la senal IQ analogica en una senal IQ digital por intermedio del conversor ADC;
el modulo de recepcion en DBF 232A, adaptado para realizar un procesamiento en DBF de la senal IQ digital convertida por el conversor ADC 231A; y
el modulo de procesamiento de filtros 233A, adaptado para filtrar la senal IQ digital procesada por el modulo de recepcion en DBF 232A. El modulo de procesamiento de filtros 233A incluye un filtro de decimacion de peine integrador en cascada (CIC), un filtro de semi-banda (HBF) y un filtro de respuesta de impulsos finitos (FIR).
Conviene senalar que el canal de recepcion y el canal de transmision en la unidad DPU 13 pueden configurarse en conformidad con el numero de transceptores en la red de transceptores. Es decir, el canal de recepcion de un transceptor corresponde a un canal de recepcion y el canal de transmision de un transceptor corresponde a un canal de transmision.
Segun se ilustra en la Figura 3, en el canal de recepcion, el conversor ADC 231A, el modulo de recepcion en DBF 232A y el modulo de procesamiento de filtros 233A pueden conectarse en secuencia en conformidad con la direccion de transmision de la senal. La senal IQ analogica se convierte en una senal IQ digital. El modulo de recepcion en DBF 232A y el modulo de procesamiento de filtros 233A estan adaptados para procesar la senal IQ digital en el dominio digital.
Despues de que cada canal de recepcion en la unidad DPU 13 procese la senal IQ analogica, el combinador 238 acumula las senales IQ digitales de cada canal de recepcion en conformidad con un algoritmo relacionado y luego, transmite la senal combinada a la unidad BBU.
El algoritmo relacionado puede entenderse como sigue: senales pertinentes pueden extraerse a partir de multiples senales en paralelo y senales irrelevantes (a modo de ejemplo, senales de interferencia y de ruido) son objeto de eliminacion.
El canal de transmision incluye:
el CFR 234A, adaptado para realizar una reduccion del factor del cresta sobre la senal IQ digital que se somete a la conversion S/P;
el modulo de transmision en DBF 235A, adaptado para realizar una operacion DBF sobre la senal IQ digital procesada por el CFR 234A;
el modulo de DPD 236A, adaptado para realizar una pre-distorsion digital sobre la senal IQ digital procesada por el modulo de transmision en DBF 235A para mejorar la falta de linealidad del amplificador de potencia PA del canal de transmision en el transceptor y para linealizar el canal de transmision en el transceptor; y
el conversor DAC 237A, adaptado para convertir la senal IQ digital procesada por el modulo DPD 236A en una senal IQ analogica por intermedio de un conversor DAC.
De este modo, la senal generada por la unidad BBU se convierte en multiples senales IQ digitales de transmision por el conversor S/P 239 en primer lugar, y las senales entran luego en cada canal de transmision. En cada canal de transmision, el CFR 234A, el modulo de transmision en DBF 235A, el modulo de DPD 236A y el conversor DAC 237A estan conectado en secuencia en conformidad con la direccion de transmision de la senal y adaptados para procesar la senales IQ digitales en el dominio digital.
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Conviene senalar que cuando el amplificador PA en el transceptor tiene una buena linealidad, el canal de transmision puede no incluir el modulo DPD.
Un transceptor puede integrarse con el dipolo de antena conectado al transceptor, el canal de recepcion y el canal de transmision en la unidad DPU conectados al transceptor. De este modo, en la antena activa en esta forma de realizacion, la cantidad de modulos puede aumentarse o disminuirse en conformidad con la necesidad real y la estacion base con varias ganancias de antenas puede configurarse de forma flexible.
Segun se ilustra en la Figura 3, la unidad DPU 13 de la antena activa incluye, ademas:
un modulo del algoritmo de calibracion en recepcion 310A, adaptado para: generar una senal IQ digital de calibracion en recepcion; en donde cuando la senal IQ digital se convierte en una senal IQ analogica, la senal IQ digital entra en un canal de recepcion seleccionado por intermedio de la unidad de calibracion en transcepcion 14 y se demodula en una senal IQ analogica mediante una conversion descendente y luego, se convierte en una senal IQ digital; comparar la senal IQ digital convertida con la senal IQ digital de calibracion en recepcion, obtener la amplitud y la fase del canal de recepcion seleccionado y recuperar la amplitud y la fase del canal de recepcion seleccionado; cuando se recupera las amplitudes y las fases de todos los canales de recepcion, obtener una amplitud de recepcion y un valor de fase en conformidad con las amplitudes y fases de todos los canales de recepcion, comparar la amplitud de la recepcion y el valor de fase con la amplitud y valor de fase de cada canal de recepcion y obtener un factor de calibracion en recepcion para la amplitud y fase de cada canal de recepcion;
un modulo del algoritmo de DBF en recepcion 302, adaptado para: configurar el factor de calibracion en recepcion en el modulo de recepcion en DBF 232A en cada canal de recepcion, en donde el modulo de recepcion en DBF 232A realiza el procesamiento en DBF sobre la senal IQ digital convertida a partir de la senal IQ analogica en conversion descendente;
un modulo del algoritmo de calibracion en transmision 401, adaptado para: recoger una senal IQ digital; cuando la senal IQ digital se convierte en una senal IQ analogica, la senal IQ digital entra en un canal de transmision seleccionado y se modula en una senal de RF mediante una conversion descendente, en donde la senal RF es recogida por la unidad de calibracion en transcepcion 14 y se modula en una senal IQ analogica; comparar la senal IQ digital convertida a partir de la senal IQ analogica demodulada con la senal IQ digital recogida, obtener la amplitud y la fase del canal de transmision seleccionado, y recuperar la amplitud y la fase del canal de transmision seleccionado; cuando se recupera las amplitudes y las fases de todos los canales de transmision, obtener una amplitud de transmision y un valor de fase, comparar la amplitud de transmision y el valor de fase con la amplitud y fase de cada canal de transmision y obtener un factor de calibracion en transmision de la amplitud y fase de cada canal de transmision;
un modulo del algoritmo de DBF en transmision 405, adaptado para configurar el factor de calibracion en transmision en un modulo de transmision en DBF 235A en cada canal de transmision; y
el modulo de transmision en DBF 235A, adaptado para realizar un procesamiento en DBF sobre la senal IQ digital que se somete al procesamiento en CFR.
Segun se ilustra en la Figura 3 y la Figura 4, el modulo del algoritmo de calibracion en recepcion 301A y el modulo del algoritmo de DBF en recepcion 302 pueden integrarse en un modulo 300; el modulo del algoritmo de calibracion en transmision 401 que incluye un modulo del algoritmo de DPD y el modulo del algoritmo de DBF en transmision 405 pueden integrarse en un modulo 400.
La amplitud de recepcion y el valor de fase puede ser el valor medio de las amplitudes y valores de fase de todos los canales de recepcion; o bien, el modulo del algoritmo de calibracion en recepcion 301A encuentra el valor mmimo o el valor maximo de las amplitudes y fases de todos los canales de recepcion, y pueden utilizar el valor mmimo o el valor maximo como la amplitud de recepcion y valor de fase; o bien, el modulo del algoritmo de calibracion en recepcion 301A puede utilizar la amplitud y la fase de cualquier canal de recepcion como la amplitud y el valor de fase de la recepcion en conformidad con las amplitudes y fases de todos los canales de recepcion.
De modo similar, la amplitud de transmision y el valor de fase pueden ser el valor medio de las amplitudes y valores de fase de todos los canales de transmision; o bien, el modulo del algoritmo de calibracion en transmision 401 encuentra el valor mmimo o el valor maximo de las amplitudes y fases de todos los canales de transmision en conformidad con las amplitudes y fases de todos los canales de transmision y pueden utilizar el valor mmimo o el valor maximo como la amplitud de transmision y el valor de fase; o bien, el modulo del algoritmo de calibracion en transmision 401 puede utilizar la amplitud y la fase de cualquier canal de transmision como la amplitud de transmision y el valor de fase en conformidad con las amplitudes y fases de todos los canales de recepcion.
El modulo de recepcion en DBF 232A esta conectado al modulo de procesamiento de filtros 233A y el conversor ADC 231A, respectivamente. El modulo de transmision en DBF 235A esta conectado al CFR 234A y al DPD 236A.
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En esta forma de realizacion, el proceso de recepcion y transmision de senales por la antena activa es como sigue:
Durante la recepcion de la senal, el dipolo de antena 111 convierte la senal de onda electromagnetica recibida desde la estacion movil en una senal RF, y recibe una senal IQ analogica objeto de conversion descendente por el modulo de conversion descendente 224A por intermedio del duplexor 221A y del LNA 222A; despues de que la senal IQ analogica sea convertida por el conversor ADC 231A y se someta al procesamiento en DBF por el modulo de recepcion en DBF 232A, la senal IQ analogica es procesada por los modulos de procesamiento de filtros 233A tal como el filtro de decimacion de CIC, HBF y FIR; la senal se combina por el combinador 238 y luego, se transmite a la unidad BBU.
Durante la transmision de senales, la senal enviada desde la unidad BBU es convertida por el conversor S/P 239 en multiples senales IQ digitales en transmision; las senales entran en cada canal de transmision; despues de someterse al procesamiento en CFR por el CFR 234A, las senales se someten al procesamiento en DBF por el modulo de transmision en DBF 235A; las senales se someten al DPD por el modulo de DPD 236A y la conversion por el conversor DAC 237A; las senales se modulan luego por el modulo del conversor ascendente 225A en senales RF por intermedio de una conversion ascendente; despues de amplificarse por el amplificador PA 223A, las senales RF alcanzan el duplexor 221A y se transmiten por el dipolo de antena 111.
Segun se ilustra en la Figura 3, la unidad de calibracion en transcepcion 14 incluye:
un canal de calibracion en recepcion 241, conectado al modulo del algoritmo de calibracion en recepcion 301A en un extremo por intermedio del conversor DAC de la unidad DPU y conectado a una matriz de conmutacion 243 en el otro extremo y adaptado para modular la senal IQ analogica en una senal RF de calibracion en recepcion mediante una conversion ascendente cuando la senal IQ digital generada por el modulo del algoritmo de calibracion en recepcion 301A se convierte en una senal IQ analogica;
un canal de calibracion en transmision 242, conectado al modulo del algoritmo de calibracion en transmision 401 en un extremo por intermedio del conversor ADC de la unidad DPU y conectado a la matriz de conmutacion 243 en el otro extremo y adaptado para demodular la senal RF del canal de transmision en la red de transceptores en una senal IQ analogica de calibracion en transmision mediante una conversion descendente; y
la matriz de conmutacion 243, conectada al canal de calibracion en transmision 242 y el canal de calibracion en recepcion 241 en un extremo y acoplada con los extremos frontales del canal de recepcion y del canal de transmision en la red de transceptores por intermedio de un acoplador 402 y adaptada para conmutar el canal de recepcion y el canal de transmision en la red de transceptores sobre la base de division en el tiempo con el fin de asegurar que cada canal de recepcion comparta el canal de calibracion en recepcion y cada canal de transmision comparta el canal de calibracion en transmision.
Los extremos frontales del canal de recepcion y del canal de transmision en la red de transceptores pueden estar situados entre el dipolo de antena y el duplexor (es decir, entre el dipolo de antena y el duplexor en el canal de recepcion o entre el duplexor y el dipolo de antena en el canal de transmision).
La seleccion del canal de recepcion y del canal de recepcion por la matriz de conmutacion 243 puede controlarse por un modulo de control de matriz de conmutacion 244. El modulo de control de matriz de conmutacion 244 puede integrarse con la matriz de conmutacion 243 en un modulo o situarse en la unidad DPU 13.
Segun se ilustra en la Figura 3 y la Figura 4, la matriz de conmutacion 234 puede sustituirse por el duplexor 261 y el combinador 262, que resulta ventajoso en el sentido de que no se requiere el modulo de control de matriz de conmutacion 244 y que todos los canales de transceptores pueden calibrarse al mismo tiempo, lo que acorta el tiempo de calibracion.
Cuando se calibra la recepcion, todos los canales de recepcion son calibrados al mismo tiempo. el modulo del algoritmo de calibracion en recepcion 301A transmite una senal de calibracion en recepcion; el canal de calibracion en recepcion 241 realiza una conversion ascendente de la senal de calibracion en recepcion en una senal RF; la senal RF pasa a traves del duplexor 261, el combinador 262 y el acoplador 402 en el canal de calibracion y se acopla en la totalidad de los canales de recepcion; despues de que la senal sea convertida en una senal IQ digital mediante una conversion descendente y ADC en todos los canales de recepcion, la senal es objeto de entrada al modulo del algoritmo de calibracion en recepcion 301A; las senales de calibracion en M canales de recepcion son objeto de demodulacion.
La diferencia entre las senales de calibracion de los M canales de recepcion y las senales de calibracion en recepcion originales se obtiene comparando las senales de calibracion de los M canales de recepcion con las senales de calibracion en recepcion originales, y se obtienen una amplitud de recepcion y un valor de fase. El modulo del algoritmo de calibracion en recepcion 301A compara la amplitud de recepcion y la fase con la amplitud y fase de cada canal de recepcion y obtiene un factor de calibracion en recepcion de la amplitud y fase de cada canal
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Cuando se calibra la transmision, todos los canales de transmision se calibran al mismo tiempo. El modulo del algoritmo de calibracion en transmision 401 transmite M senales de calibracion en transmision (con la unica diferencia en la fase inicial) a M canales de transmision; las senales se modulan en senales RF en el canal de transmision mediante una conversion ascendente; las senales se acoplan al combinador 262 y al duplexor 261 por intermedio del acoplador 402 desde el amplificador PA 223A; las senales se convierten en sentido descendente en senales IQ y se aplican a la entrada del modulo del algoritmo de calibracion en transmision 401; las senales de calibracion de los M canales de transmision son objeto de demodulacion.
La diferencia entre las senales de calibracion de los M canales de transmision y las M senales de calibracion en transmision originales se obtiene comparando las senales de calibracion de los M canales de transmision con las M senales de calibracion en transmision originales y se obtiene una amplitud de transmision y un valor de fase. El modulo del algoritmo de calibracion en transmision 401 compara la amplitud de transmision y el valor de fase con la amplitud y fase de cada canal de transmision y obtiene un factor de calibracion en transmision de la amplitud y fase de cada canal de transmision.
La Figura 5 ilustra un proceso de recuperacion de la amplitud y fase de un canal de recepcion en una forma de realizacion de la presente invencion. El proceso de recuperar la amplitud y fase del canal de recepcion incluye las etapas siguientes:
Etapa 501: La matriz de conmutacion selecciona un canal de recepcion.
Etapa 502: El modulo del algoritmo de calibracion en recepcion 301A genera una senal IQ digital de calibracion en recepcion.
Etapa 503: La senal IQ digital de calibracion en recepcion se convierte en una senal IQ analogica mediante el conversor DAC y la senal IQ analogica entra en un canal de calibracion en recepcion y la senal IQ analogica se modula en una senal RF de calibracion en recepcion mediante una conversion ascendente.
Etapa 504: La senal RF de calibracion en recepcion esta acoplada en el canal de recepcion mediante el acoplador 402 por intermedio de la matriz de conmutacion 243 y revierte a una senal IQ analogica mediante una conversion descendente en el canal de recepcion seleccionado para la calibracion.
Etapa 505: La senal IQ analogica se convierte en una senal IQ digital mediante el conversor ADC de la unidad DPU.
Etapa 506: El modulo del algoritmo de calibracion en recepcion 301A compara la senal IQ digital que ha sufrido la conversion ADC con la senal IQ digital de calibracion en recepcion generada por el modulo del algoritmo de calibracion en recepcion 301A, obtiene la amplitud y fase del canal de recepcion y recupera la amplitud y fase del canal de recepcion seleccionado.
El proceso anterior de recuperacion de la presente invencion y fase del canal de recepcion se repite para recuperar la amplitud y fase de un canal de recepcion siguiente.
La etapa de reversion a una senal IQ analogica, mediante una conversion descendente en el canal de recepcion seleccionado para la calibracion incluye: el modulo de conversion descendente en recepcion 224A en el transceptor revierte la senal RF de calibracion en recepcion a una senal IQ analogica mediante una conversion descendente.
Conviene senalar que necesita realizarse una activacion antes de que se inicie el proceso de recuperacion de la amplitud y fase del canal de recepcion.
Ademas, el proceso de recuperacion de la amplitud y fase del canal de recepcion incluye, ademas: recuperacion de las amplitudes y fases de todos los canales de recepcion. El modulo del algoritmo de calibracion en recepcion 301A obtiene una amplitud de recepcion y un valor de fase en conformidad con las amplitudes y fases de todos los canales de recepcion; el modulo del algoritmo de calibracion en recepcion 301A compara la amplitud de recepcion y el valor de fase con la amplitud y fase de cada canal de recepcion y obtiene un factor de calibracion en recepcion de la amplitud y fase de cada canal de recepcion; el modulo del algoritmo de DBF en recepcion 302 configura el factor de calibracion en recepcion en el modulo de recepcion en DBF en cada canal de recepcion.
La amplitud de recepcion y el valor de fase pueden ser el valor medio de las amplitudes y valores de fase de todos los canales de recepcion; o bien, el modulo del algoritmo de calibracion en recepcion 301A encuentra el valor mmimo o el valor maximo de las amplitudes y fases de todos los canales de recepcion en conformidad con las amplitudes y fases de todos los canales de recepcion, y el valor mmimo o el valor maximo puede utilizarse como la amplitud de recepcion y el valor de fase; o bien, el modulo del algoritmo de calibracion en recepcion 301A puede utilizar la amplitud y la fase de cualquier canal de recepcion como la amplitud de recepcion y el valor de fase en conformidad con las amplitudes y fases de todos los canales de recepcion.
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A modo de ejemplo, la unidad DPU 13 envfa una senal digital A1 (la senal A1 puede ser una senal especial, tal como una senal sinusoidal unica, una senal pseudo-aleatoria y una senal pseudo-ruido); despues de que la senal A1 sea objeto de conversion con el conversor DAC por la unidad DPU 13 la senal se modula mediante una conversion ascendente en una senal RF en el canal de calibracion en recepcion 241; la senal RF pasa a traves de la matriz de conmutacion 243, y se acopla en un canal de recepcion en la red de transceptores entre el dipolo de antena y el duplexor; la senal acoplada pasa a traves del duplexor, el amplificador LNA y el modulo de conversion descendente en recepcion; la senal acoplada se somete al procesamiento de ADC y se obtiene una senal digital A2; despues de que se comparen las senales A1 y A2 se obtiene la amplitud y fase del canal de recepcion. Puesto que el punto de acoplamiento esta situado antes del duplexor, se consideran tambien los impactos del duplexor sobre la amplitud y fase de la senal de recepcion.
La Figura 6 ilustra un proceso de recuperacion de la amplitud y fase de un canal de transmision en una forma de realizacion de la presente invencion. El proceso de recuperacion de la amplitud y fase del canal de transmision incluye las etapas siguientes:
Etapa 601: La matriz de conmutacion selecciona un canal de transmision.
Etapa 602: El modulo del algoritmo de calibracion en transmision recoge una senal IQ digital.
Etapa 603: La senal IQ digital se convierte en una senal IQ analogica mediante el conversor ADC y la senal IQ analogica se modula en una senal RF en el canal de transmision mediante una conversion ascendente.
Etapa 604: El acoplador 402 acoplado con el canal de transmision muestre la senal RF objeto de conversion ascendente. La senal pasa a traves de la matriz de conmutacion y se demodula mediante una conversion descendente en una senal IQ analogica de calibracion en transmision a traves del canal de calibracion en transmision.
Etapa 605: La senal IQ analogica de calibracion en transmision se convierte en una senal IQ digital mediante el conversor ADC.
Etapa 606: El modulo del algoritmo de calibracion en transmision 401 compara la senal IQ digital recogida con la senal IQ digital que se convierte mediante el conversor ADC, obtiene la amplitud y fase del canal de transmision y recupera la amplitud y fase del canal de transmision seleccionado.
La matriz de conmutacion selecciona un canal de transmision siguiente y la etapa 602 se repite para iniciar un nuevo proceso de recuperacion de la amplitud y fase del canal de transmision.
Conviene senalar que necesita realizarse una activacion antes de que se inicie el proceso de recuperacion de la amplitud y fase del canal de transmision.
A modo de ejemplo, la senal enviada desde la unidad BBU se convierte en una senal X1 mediante una conversion serie-paralelo; despues de que la senal X1 se someta a la conversion DAC por la unidad DPU, la senal X1 se modula en una senal RF mediante el modulo de conversion ascendente en transmision; la senal RF pasa a traves del amplificador PA y del duplexor, y despues de ser muestreada por el acoplador, entra en el canal de calibracion en transmision desde la matriz de conmutacion; la senal RF es objeto de reversion a una senal IQ analogica mediante una conversion descendente en el canal de calibracion en transmision; la senal IQ analogica entra en la unidad DPU; despues de que la senal IQ analogica se someta a la conversion ADC, se obtiene una senal digital Y1; las senales X1 e Y1 son objeto de comparacion, y se obtiene la amplitud y fase del canal de transmision. Puesto que el punto de acoplamiento esta situado despues del duplexor, se consideran tambien los impactos del duplexor sobre la amplitud y fase de la senal de transmision.
El proceso de recuperacion de la amplitud y fase del canal de transmision incluye, ademas: cuando se recupera las amplitudes y fases de todos los canales de transmision, el modulo del algoritmo de calibracion en transmision 401 obtiene una amplitud de transmision y un valor de fase en conformidad con las amplitudes y fases de todos los canales de transmision, compara la amplitud de transmision y el valor de fase con la amplitud y fase de cada canal de transmision, y obtiene un factor de calibracion en transmision de la amplitud y fase de cada canal de transmision. El modulo del algoritmo de DBF en transmision 405 configura el factor de calibracion en transmision en el modulo de transmision de DBF de cada canal de transmision.
La amplitud de transmision y el valor de fase pueden ser el valor medio de las amplitudes y valores de fase de todos los canales de transmision; o bien, el modulo del algoritmo de calibracion en transmision 401 encuentra el valor mmimo o el valor maximo de las amplitudes y fases de todos los canales de transmision en conformidad con las amplitudes y fases de todos los canales de transmision y puede utilizar el valor mmimo o el valor maximo como la amplitud de transmision y el valor de fase; o bien, el modulo del algoritmo de calibracion en transmision 401 puede utilizar la amplitud y la fase de cualquier canal de transmision como la amplitud de transmision y el valor de fase en
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conformidad con las amplitudes y fases de todos los canales de transmision.
De este modo, el acoplamiento de la senal de transmision al canal de calibracion en transmision en el extremo frontal (entre el dipolo de antena y el duplexor) o con el acoplamiento de la senal RF de calibracion en recepcion al canal de recepcion se puede evitar la incoherencia en terminos de amplitud y fase introducida por el duplexor, y permitir que la calibracion en recepcion y la calibracion en transmision compartan el mismo canal de acoplamiento, con lo que se simplifica el diseno del circuito y se reduce el area de la placa de circuito impreso PCB.
La matriz de conmutacion 243 puede utilizarse para realizar la conmutacion por los motivos siguientes: en primer lugar, puesto que existen multiples transceptores, si el canal de recepcion y el canal de transmision se configuran con un canal de calibracion en recepcion y un canal de calibracion en transmision, la estructura del circuito puede ser compleja. En segundo lugar, si el canal de calibracion no se comparte, el modulo del algoritmo de calibracion en recepcion 301A solamente conoce la amplitud total y la fase total del bucle formado por el canal de calibracion en recepcion y el canal de recepcion, y no puede conocer las respectivas amplitudes y fases del canal de calibracion en recepcion y del canal de recepcion. De modo similar, el modulo del algoritmo de calibracion en transmision 405 solamente conoce la amplitud total y la fase total del bucle formado por el canal de calibracion en transmision y el canal de transmision y no puede conocer las amplitudes y fases respectivas del canal de calibracion en transmision y del canal de transmision. De este modo, la calibracion no puede realizarse con exactitud. En tercer lugar, aunque las caractensticas de amplitud y fase del circuito activo cambian siempre, la tasa de variacion con el tiempo es pequena. De este modo, la tasa de variacion puede ser objeto de seguimiento de forma correcta por un canal de calibracion de transceptor en conformidad con el metodo de multiplexacion por division de tiempo.
Para asegurar que las amplitudes y fases de las senales RF recibidas por cada canal de recepcion en la red de transceptores tienen la misma referencia, cada canal de recepcion en la red de transceptores comparte una misma senal de oscilacion local en recepcion. Para asegurar que las amplitudes y fases de las senales RF transmitidas por cada canal de transmision en la red de transceptores tienen la misma referencia, cada canal de transmision en la red de transceptores comparte una misma senal de oscilacion local en transmision. Estas operaciones pueden ponerse en practica compartiendo un oscilador de control de tension (VCO).
La Figura 7 ilustra la utilizacion compartida de una senal de oscilacion local por cada canal de transmision y cada canal de recepcion en la red de transceptores. La senal de salida del oscilador VCO del canal de transmision
(TX_VCO) se divide en las senales TX_LO1, TX_LO2, ..., TX_LOM y TX_LO_C mediante una red de distribucion
con activacion por reloj. Estas senales estan en paralelo, en donde las senales TX_LO1, TX_LO2, ..., TX_LOM estan conectadas a M circuitos conversores ascendentes en transmision respectivamente y se utilizan como senales de oscilacion local del canal de transmision; y la senal TX_LO_C esta conectada al canal de calibracion en
transmision y se utiliza como una senal de oscilacion local. La senal de salida del VCO del canal de recepcion
(RX_VCO) se divide en las senales RX_LO1, RX_LO2, ..., RX_LOM y RX_LO_C por la red de distribucion con activacion por reloj. Estas senales estan tambien en paralelo, en donde las senales RX_LO1, RX_LO2, ..., RX_LOM estan conectadas a M circuitos conversores descendentes en recepcion, respectivamente y se utilizan como senales de oscilacion local del canal de recepcion, y la senal RX_LO_C esta conectada al canal de calibracion en recepcion y se utiliza como una senal de oscilacion local del canal de calibracion en recepcion.
El modulo de DPD en cada canal de transmision de la unidad DPU 13 esta adaptado para linealizar el amplificador de potencia PA de cada canal de transmision en la red de transceptores. Un canal de realimentacion de DPD independiente (vease Figura 4) puede utilizarse a este respecto o bien, el canal de calibracion en transmision puede utilizarse como un canal de realimentacion de DPD (vease Figura 3).
El proceso del algoritmo de DPD es similar al proceso de recuperacion de la amplitud y fase del canal de transmision con la excepcion de las diferencias siguientes: el resultado de la comparacion de la amplitud y fase refleja las caractensticas no lineales del canal de transmision; la senal IQ digital se calibra en conformidad con las caractensticas no lineales para linealizar el canal de transmision. De este modo, el canal de realimentacion de DPD puede utilizar tambien todos los circuitos de hardware del canal de calibracion en transmision. Sin embargo, es necesario anadir un algoritmo de DPD y un modulo de DPD en la unidad DPU 13, que ya no se describen otra vez.
Si el canal de realimentacion de DPD y el canal de calibracion en transmision se comparten, el numero de acopladores puede reducirse a la mitad. El canal de realimentacion de DPD y el canal de calibracion en transmision pueden no estar compartidos. Segun se ilustra en la Figura 4, el modulo de control de conmutacion de DPD 251 controla la matriz de conmutacion del canal DPD 253 para seleccionar un canal de transmision; el canal de realimentacion de DPD 252 esta acoplado con el extremo de salida del amplificador PA en cada canal de transmision en la red de transceptores, y esta adaptado para conmutar el canal de transmision sobre una base de division en el tiempo para permitir a cada canal de transmision compartir el canal de realimentacion de DPD.
Puesto que DPD se utiliza para mejorar la no linealidad de grandes senales (a modo de ejemplo, senales cuya potencia es mayor que 2 W) del amplificador PA, DPD no se requiere en el canal de recepcion.
En esta forma de realizacion, en la antena activa, durante la recepcion de la senal, la unidad DPU realiza un
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procesamiento en DBF sobre la senal IQ digital en conformidad con la unidad de calibracion en transcepcion; durante la transmision de la senal, la unidad DPU realiza un procesamiento en DBF sobre la senal IQ digital convertida mediante la conversion serie-paralelo en conformidad con la unidad de calibracion en transcepcion. De este modo, las amplitudes y fases para transmitir y recibir la senal RF estan ajustadas. En consecuencia, se puede evitar la estructura compleja y la incertidumbre operativa de la red del desplazador de fases.
Ademas, debido a la diversidad de componentes en la red de transceptores 12, una misma senal se aplica a la entrada de dos transceptores al mismo tiempo. Las dos senales obtenidas pueden variar en las caractensticas de amplitud y fase. La unidad de calibracion de transceptor adicional puede funcionar con los modulos de algoritmo de DBF 235A y 232A para realizar el procesamiento en DBF. Para procesar una senal IQ analogica en recepcion, la unidad DPU 13 necesita precalibrar la senal IQ digital en recepcion convertida utilizando DAC 231A, de modo que el combinador 238 acumule la senal IQ digital en recepcion en conformidad con un algoritmo relacionado. Para procesar una senal IQ analogica en transmision, la unidad DPU 13 precalibra la senal IQ digital en transmision utilizando el modulo del algoritmo de DBF 235A, con el fin de ajustar la amplitud y la fase de la senal RF de transmision y obtener un modelo de transmision y un modelo de recepcion correctos.
Forma de realizacion 2
En esta forma de realizacion, los modulos de procesamiento en DBF (que incluyen el modulo de recepcion en DBF y el modulo de transmision en DBF) en la unidad DPU 13 estan basados en modos o en portadoras y pueden procesar senales IQ analogicas de transceptor multimodo y multiportadora.
La Figura 8 es un diagrama esquematico que ilustra un modulo de procesamiento en DBF de recepcion basado en modos o basado en portadoras en una forma de realizacion de la presente invencion.
Las senales IQ analogicas de cada canal de recepcion (suponiendo M canales de recepcion en total) son convertidas en M senales IQ digitales mediante el conversor aDC; cada una de las senales IQ digitales en los M canales de recepcion se multiplica (conversion descendente digital) por las senales proporcionadas por los osciladores de control digital basados en modos o basados en portadoras NCO1, NC02,...nCoN y dividirse en N senales de recepcion de modo unico o N senales de recepcion de portadora unica.
La primera senal de recepcion en modo unico o la primera senal de recepcion de portadora unica en los M canales de recepcion se somete al procedimiento DBF por las senales DBF1.1, DBF2.1, ..., DBFM.1, respectivamente; despues de que la senal se combine por el combinador (combinador 1 en la Figura 8) y se procese por el CIC, el HBF y el FIR, se obtiene una primera senal f1 (segun se ilustra en la Figura 8).
De modo similar, la segunda senal de recepcion de modo unico o la segunda senal de recepcion de portadora unica se procesa por las senales DBF1.2, DBF2.2, .., DBFM.2 respectivamente; despues de que la senal se combine por el combinador 2 (ilustrado en la Figura 8) y se procese por el CIC, el HBF y el FIR, se obtiene una segunda senal f2 (ilustrada en la Figura 8).
De modo similar, la N-esima senal de recepcion de modo unico o multiples senales de recepcion de portadora unica se procesan por las senales DBF1.N, DBF2.N, ..., DBFM.N respectivamente; despues de que la senal se combine por el combinador N (ilustrado en la Figura 8) y se procese por el CIC, el HBF y el FIR, se obtiene una N-esima senal fN (ilustrada en la Figura 8).
El combinador 238 combina las senales f1, f2, ., fN en una senal a la unidad y proporciona, a la salida, la senal a la unidad BBU.
Las senales f1, f2, ., fN pueden ser una senal IQ digital de portadora unica o de modo unico.
La Figura 9 es un diagrama esquematico que ilustra un modulo de procesamiento en DBF de transmision basado en modos o basado en portadoras en una forma de realizacion de la presente invencion.
La senal enviada desde la unidad BBU se convierte en N senales IQ digitales (correspondientes a N oscilaciones NCOs) por el conversor S/P 239; cada una de las N senales IQ digitales se multiplica (conversion descendente digital) por las senales proporcionadas por los osciladores de control digital basados en modos o basados en portadoras NCO1, NCO2, ..., NCON y N senales de transmision de modo unico o N senales de transmision de portadora unica (f1, f2, ...,fN ilustradas en la Figura 9) se obtiene de este modo; despues de que las N senales de transmision de modo unico o N senales de transmision de portadora unica (f1, f2, ..., fN ilustradas en la Figura 8) se procesen por las senales DBF1.1, DBF1.2, ..., DBF1.N respectivamente, las senales se combinan en conformidad con un algoritmo predeterminado, y se obtiene una senal de transmision mixta basada en modos o basada en portadoras (es decir, la primera senal combinada por combinador 1 en la Figura 9).
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De modo similar, despues de que N senales de transmision de modo unico o N senales de transmision de portadora unica (f1, f2, f3,...fN) sean procesadas por DBF2.1, DBF2.2, ..., DBF2.N respectivamente, las senales se combinan en conformidad con un algoritmo predeterminado y una segunda senal de transmision mixta basada en modos o basada en portadoras (es decir, la segunda senal combinada por el combinador 2 se obtiene de este modo).
De modo similar, despues de que N senales de transmision de modo unico o N senales de transmision de portadora unica (f1, f2, f3,...fN) se procesen por DBFM.1, DBFM.2, ..., DBFM.N respectivamente, las senales se combinan en conformidad con un algoritmo predeterminado y se obtiene una M-esima senal de transmision mixta basada en modos o basada en portadoras (es decir, la M-esima senal combinada por el combinador M).
De este modo, N senales de transmision de modo unico N senales de transmision de portadora unica (f1, f2, f3,...fN) se combinan en M senales de transmision. A continuacion, cada una de M senales de transmision se somete al procesamiento en CFR y DPD respectivamente, y se convierte en una senal IQ analogica mediante el conversor DAC. Por ultimo, las senales IQ analogicas se proporcionan a cada canal de transmision del transceptor.
Las senales de recepcion y senales de transmision multimodos y multiportadoras pueden procesarse en conformidad con el algoritmo de DBF basado en modos o basado en portadoras anterior. En esta forma de realizacion, la antena activa o la estacion base pueden obtener diferentes diagramas de radiacion basados en modos o basados en portadoras.
Forma de realizacion 3
Sobre la base de la antena activa o de la estacion base, dadas a conocer en la primera forma de realizacion y/o la segunda forma de realizacion, puede anadirse una red de combinadores/divisores de potencia simples. La Figura 10 ilustra una estructura de una antena activa o de una estacion base en una forma de realizacion de la presente invencion.
La diferencia entre la tercera forma de realizacion y la primera forma de realizacion es como sigue: una red de combinador/divisor de potencia 75 se anade entre la red de dipolos de antena 71 y la red de transceptores 72; durante la recepcion de senales, la red de combinador/divisor de potencia 75 puede combinar senales debiles recibidas por multiples dipolos de antena en una senal y transmitir la senal a los transceptores en la red de transceptores 72; durante la transmision de la senal, las senales RF de los transceptores en la red de transceptores se transmiten a multiples dipolos de antena por intermedio de la red de combinador/divisor de potencia.
En esta forma de realizacion, la red de combinador/divisor de potencia puede formarse por la red de combinador/divisor de potencia de Wilkinson. De este modo, la conexion de cable o de placa de circuito impreso (PCB) se caracteriza por su simplicidad y bajas perdidas.
Utilizando la antena activa dada a conocer en la tercera forma de realizacion, cada transceptor esta conectado a mas de un dipolo de antena (dos o tres dipolos de antena o cualquiera de sus combinaciones son preferibles). De este modo, se reduce, en gran medida, la cantidad de transceptores.
Forma de realizacion 4
Sobre la base de las formas de realizacion anteriores, la unidad BBU puede integrarse tambien en la antena activa o en la estacion base, segun se ilustra en la Figura 11.
En comparacion con las formas de realizacion anteriores, la cuarta forma de realizacion da a conocer una solucion de instalacion mas simple.
Sobre la base de las formas de realizacion anteriores, la cuarta forma de realizacion da a conocer un metodo para la recuperacion de un canal de recepcion. Segun se ilustra en la Figura 12, el metodo incluye las etapas siguientes:
Etapa 901: Se selecciona un canal de recepcion.
Etapa 902: Una senal IQ analogica de calibracion en recepcion entra en un canal de calibracion en recepcion y se modula en una senal RF mediante una conversion ascendente.
Etapa 903: La senal RF esta acoplada en el canal de recepcion seleccionado y se demodula en una senal IQ analogica mediante una conversion descendente.
Etapa 904: La senal IQ analogica se compara con la senal IQ analogica de calibracion en recepcion y se obtiene la amplitud y la fase del canal de recepcion seleccionado.
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Etapa 905: La amplitud y fase del canal de recepcion seleccionado se recuperan en conformidad con la amplitud y fase.
Sobre la base de las formas de realizacion anteriores, una forma de realizacion de un metodo para la recuperacion de un canal de transmision se da a conocer a este respecto. Segun se ilustra en la Figura 13, el metodo incluye las etapas siguientes:
Etapa 1010: Se selecciona un canal de transmision.
Etapa 1020: Una senal IQ digital se recoge y convierte en una senal IQ analogica que entra en el canal de transmision seleccionado, y la senal IQ analogica se modula en una senal RF mediante una conversion ascendente.
Etapa 1030: La senal RF esta acoplada en un canal de calibracion en transmision y se demodula en una senal IQ analogica de calibracion en transmision mediante una conversion descendente.
Etapa 1040: La senal IQ analogica de calibracion en transmision se convierte en una senal IQ digital, la senal IQ digital recogida se compara con la senal IQ digital convertida y se obtienen la amplitud y fase del canal de transmision seleccionado.
Etapa 1050: La amplitud y fase del canal de transmision seleccionado se recuperan en conformidad con la amplitud y fase.
Utilizando los metodos para la recuperacion del canal de recepcion y del canal de transmision en la forma de realizacion, la senal IQ digital puede ser precalibrada para eliminar la incoherencia entre todos los canales de recepcion o entre todos los canales de transmision en terminos de amplitud y fase. De este modo, todas las senales IQ digitales en recepcion pueden acumularse en conformidad con un algoritmo relacionado en la unidad DPU con el fin de obtener un diagrama de recepcion correcto o bien, las amplitudes y fases de las senales RF que alcanzan la red de dipolos de antena se distribuyen de forma regular, y se obtiene un diagrama de transmision correcto.
Una forma de realizacion de un metodo de procesamiento basado en modos o basado en portadoras para la recepcion de senales se proporciona tambien a este respecto. Segun se ilustra en la Figura 14, el metodo incluye las etapas siguientes:
Etapa 1110: Las senales IQ analogicas de M canales de recepcion se convierten en M senales IQ digitales, y cada senal IQ digital se divide en N senales de recepcion de modo unico o N senales de recepcion de portadora unica mediante una NCO basada en modos o basada en portadoras.
Etapa 1120: Se realiza el procedimiento en DBF sobre cada N senales de recepcion de modo unico o cada N senales de recepcion de portadora unica en M canales de recepcion.
Etapa 1130: Las senales recibidas de modo unico en M canales de recepcion en cada N senales recibidas de modo unico o senales recibidas de portadora unica en los M canales de recepcion en cada N senales recibidas de portadora unica se combinan mediante un combinador y luego se procesar por CIC, HBF y FIR y se obtienen N senales IQ digitales.
Etapa 1140: Las N senales IQ digitales se combinan en una senal por el combinador y se transmiten a la unidad BBU.
Los M canales de recepcion pueden ser 3 a 20 canales de recepcion. Preferentemente, M puede ser 4 a 12 y N puede ser 1 a 8. Preferentemente, N puede ser 1 a 4.
Una forma de realizacion de un metodo de procesamiento basado en modos o basado en portadoras para transmitir senales se da a conocer tambien a este respecto. Segun se ilustra en la Figura 15, el metodo incluye las etapas siguientes:
Etapa 1210: Una senal de transmision se convierte en N senales IQ digitales mediante una conversion serie- paralelo. La NCO basada en modos o basada en portadoras procesa cada senal IQ digital de las N senales IQ digitales, y obtiene una senal IQ digital de transmision de modo unico o una senal IQ digital de transmision de portadora unica.
Etapa 1220: Cada senal IQ digital de transmision de modo unico de las N senales IQ digitales o cada senal IQ digital de transmision de portadora unica de las N senales IQ digitales se procesa por M procesamientos en DBF, y se obtienen M senales IQ digitales basadas en modos o basadas en portadoras.
Etapa 1230: Las N senales IQ digitales de transmision de modo unico en cada M canales de transmision o N senales IQ digitales de transmision de portadora unica en cada M canales de transmision se combinan en una senal por un
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combinador.
Etapa 1240: Los procesamientos en CFR y DPD se realizan en M senales de transmision mixtas basadas en modos o basadas en portadoras y las M senales de transmision mixtas basadas en modos o basadas en portadoras se convierten en senales IQ analogicas y se proporcionan a cada canal de transmision del transceptor. Los M canales de recepcion pueden ser 3 a 20 canales de recepcion. Preferentemente, M puede ser 4 a 12 y N puede ser 1 a 8. Preferentemente, N puede ser 1 a 4.
El metodo de procesamiento de senales basado en modos o basado en portadoras, dado a conocer en esta forma de realizacion, puede aplicarse en la unidad DPU en la antena activa o la estacion base, dadas a conocer en formas de realizacion de la presente invencion. De este modo, pueden procesarse senales de recepcion y senales de transmision multimodo y multiportadora y pueden obtenerse diferentes diagramas de antenas basados en modos o basados en portadoras diferentes.
Los expertos en esta tecnica entienden que la totalidad o parte de las etapas en las formas de realizacion anteriores pueden ponerse en practica mediante hardware relacionado bajo las instrucciones de un programa informatico. El programa puede memorizarse en un soporte de memorizacion legible por ordenador. Cuando se ejecuta el programa, se ejecutan los procesos de los metodos precedentes. El soporte de memorizacion puede ser un disco magnetico, una memoria de solamente lectura-disco compacto (CD-ROM), una memoria de solamente lectura (ROM) o una memoria de acceso aleatorio (RAM).
Claims (8)
- 5101520253035404550556065REIVINDICACIONES1. Una antena activa, que comprende una red de dipolos de antena (11), una red de transceptores (12), una unidad de procesamiento digital, DPU (13) y una unidad de calibracion en transcepcion, en donde:la red de dipolos de antena (11) comprende un dipolo de antena adaptado para realizar una conversion entre una senal de onda electromagnetica y una senal de radiofrecuencia, RF;la red de transceptores (12) comprende un transceptor adaptado para: durante una recepcion de senal, demodular la senal RF del dipolo de antena en una senal IQ analogica mediante una conversion descendente y proporcionar la senal IQ analogica a la unidad DPU; durante una transmision de senal, modular la senal IQ analogica de la unidad DPU en una senal RF mediante una conversion ascendente y proporcionar la senal RF al dipolo de antena;la unidad DPU (13) esta adaptada para: durante la recepcion de la senal, convertir la senal IQ analogica que ha sufrido una conversion descendente en una senal IQ digital, y realizar una puesta en forma digital de haz, DBF, en la senal IQ digital en conformidad con la unidad de calibracion en transcepcion; durante la transmision de senal, convertir una senal de una unidad de banda base, BBU, en una senal IQ digital mediante una conversion serie/paralelo, S/P, realizar una reduccion del factor de cresta, CFR, sobre la senal IQ digital convertida y realizar una funcion DBF sobre la senal IQ digital que se somete al procesamiento por CFR en conformidad con la unidad de calibracion en transcepcion;un modulo del algoritmo de calibracion en recepcion, adaptado para: generar una senal IQ digital de calibracion en recepcion, que se convierte en una senal IQ analogica, que se modula en una senal RF de calibracion en recepcion despues de que la senal RF de calibracion en recepcion entre en un canal de recepcion seleccionado por intermedio de la unidad de calibracion en transcepcion, que es demodulada en una senal IQ analogica mediante una conversion descendente y luego, se convierte en una senal IQ digital, comparar la senal IQ digital convertida con la senal IQ digital de calibracion en recepcion generada, para obtener una amplitud y una fase del canal de recepcion seleccionado, y recuperar la amplitud y fase del canal de recepcion seleccionado; despues de recuperar las amplitudes y fases de todos los canales de recepcion, obtener una amplitud de recepcion y un valor de fase en funcion de las amplitudes y de las fases de todos los canales de recepcion; comparar la amplitud de recepcion y el valor de fase con la amplitud y fase de cada canal de recepcion con el objeto de obtener un factor de calibracion en recepcion de la amplitud y de la fase de cada canal de recepcion;un modulo del algoritmo DBF de recepcion, adaptado para configurar el factor de calibracion en recepcion en un modulo de recepcion DBF en cada canal de recepcion;el modulo de recepcion de DBF, adaptado para realizar una DBF sobre la senal IQ digital convertida a partir de la senal IQ analogica objeto de conversion descendente;un modulo del algoritmo de calibracion en transmision adaptado para: recoger una senal IQ digital; cuando la senal IQ digital es convertida en una senal IQ analogica, la senal IQ analogica entra en un canal de transmision seleccionado y es modulada por conversion ascendente en una senal RF, cuya senal RF es entonces recogida por la unidad de calibracion en transcepcion y demodulada por conversion descendente en una senal IQ analogica; comparar la senal IQ digital convertida a partir de la senal IQ analogica que se ha sometido a una conversion descendente a la senal IQ digital recogida, obtener una amplitud y una fase del canal de transmision seleccionado y recuperar la amplitud y la fase del canal de transmision seleccionado; cuando se recupera las amplitudes y fases de todos los canales de transmision, obtener una amplitud de transmision y un valor de fase en conformidad con las amplitudes y fases de todos los canales de transmision, comparar la amplitud de transmision y el valor de fase con la amplitud y con la fase de cada canal de transmision, y obtener un factor de calibracion en transmision de la amplitud y de la fase de cada canal de transmision;un modulo del algoritmo de DBF en transmision, adaptado para configurar el factor de calibracion en transmision en un modulo de transmision de DBF en cada canal de transmision; yel modulo de transmision de DBF, adaptado para realizar una DBF sobre la senal IQ digital que se somete al procesamiento por CFR.
- 2. La antena activa segun la reivindicacion 1, en donde la unidad de calibracion en transcepcion comprende:un canal de calibracion en recepcion (241), conectado al modulo del algoritmo de calibracion en recepcion en un extremo por intermedio de un conversor digital a analogico, DAC, de la unidad DPU y conectado a una matriz de conmutacion en el otro extremo, y adaptado para modular la senal IQ analogica en una senal RF de calibracion en recepcion mediante una conversion ascendente cuando la senal IQ digital generada por el modulo del algoritmo de calibracion en recepcion es convertida en una senal IQ analogica por intermedio del conversor DAC;un canal de calibracion en transmision (242), conectado al modulo del algoritmo de calibracion en transmision en un5101520253035404550extremo por intermedio de un conversor analogico a digital, ADC, de la unidad DPU y conectado a la matriz de conmutacion en el otro extremo y adaptado para demodular, mediante una conversion descendente, la senal RF del canal de transmision en la red de transceptores en una senal IQ analogica de calibracion en transmision; yla matriz de conmutacion (243), conectada al canal de calibracion en transmision y al canal de calibracion en recepcion en un extremo y acoplada con extremos frontales del canal de recepcion y del canal de transmision en la red de transceptores en el otro extremo por intermedio de un acoplador y adaptada para comunicar el canal de recepcion y el canal de transmision en la red de transceptores sobre una base de division en el tiempo.
- 3. La antena activa segun la reivindicacion 1, en donde la unidad de calibracion en transcepcion comprende un combinador, un duplexor, un canal de calibracion en recepcion y un canal de calibracion en transmision, en donde:el canal de calibracion en recepcion esta conectado al modulo del algoritmo de calibracion en recepcion en un extremo por intermedio de un conversor digital a analogico, DAC, de la unidad DPU y conectado al duplexor en el otro extremo y adaptado para modular la senal IQ analogica en una senal RF de calibracion en recepcion mediante una conversion ascendente cuando la senal IQ digital generada por el modulo del algoritmo de calibracion en recepcion se convierte en una senal IQ analogica por intermedio del conversor DAC;el canal de calibracion en transmision esta conectado al modulo del algoritmo de calibracion en transmision en un extremo por intermedio de un conversor analogico a digital, ADC, de la unidad DPU y conectado al duplexor en el otro extremo y adaptado para demodular, mediante una conversion descendente, la senal RF del canal de transmision en la red de transceptores en una senal IQ analogica de calibracion en transmision; yel combinador esta conectado al duplexor en un extremo y acoplado con extremos frontales del canal de recepcion y del canal de transmision en la red de transceptores por intermedio de un acoplador y adaptado para calibrar el canal de recepcion y el canal de transmision en la red de transceptores al mismo tiempo.
- 4. La antena activa segun la reivindicacion 1, en donde todos los canales de recepcion en la red de transceptores comparten una misma senal de oscilacion local en recepcion y todos los canales de transmision en la red de transceptores comparten una misma senal de oscilacion local en transmision.
- 5. La antena activa segun la reivindicacion 1, en donde el modulo de recepcion DBF y el modulo de transmision de DBF en la unidad DPU estan basados en modos o basados en portadoras y adaptado para formar diagramas de radiacion en diferentes modos o portadoras.
- 6. La antena activa segun la reivindicacion 1, que comprende, ademas, una red de combinador/divisor de potencia conectada a por los menos dos dipolos de antenas en la red de dipolos de antena y al menos un transceptor en la red de transceptores, en donde: durante la recepcion de la senal, la red de combinador/divisor de potencia combina las senales debiles recibidas por los al menos dos dipolos de antena en una sola senal y transmite la senal a al menos un transceptor en la red de transceptores; durante la transmision de la senal, la red del combinador/divisor de potencia transmite la senal RF de al menos un transceptor en la red de transceptores a los al menos dos dipolos de antenas.
- 7. La antena activa segun la reivindicacion 1, que comprende, ademas, una unidad BBU conectada a la DPU.
- 8. La antena activa segun la reivindicacion 1, en donde el dipolo de antena esta integrado con el canal de recepcion y el canal de transmision y el transceptor conectado al dipolo de antena y el canal de recepcion y el canal de transmision en la DPU conectados al canal de recepcion y al canal de transmision del transceptor.
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