METODO Y SISTEMA PARA OPTIMIZAR LA TEMPERATURA DE FUNCIONAMIENTO EN UN AMPLIFICADOR DE POTENCIA DE UNA ESTACION BASE DE UNA RED DE TELECOMUNICACIONES CELULARES.
Método y sistema para optimizar la temperatura de funcionamiento en un amplificador de potencia (3) de una estación base (2) de una red de telecomunicaciones celulares.
El sistema comprende:
- un aparato que incluye:
un sensor de temperatura para medir la temperatura de funcionamiento del amplificador de potencia (3),
una unidad de alarma para enviar un mensaje de alarma a una unidad controladora (1) si la temperatura de funcionamiento excede un umbral de temperatura predeterminado TTH;- una unidad controladora (1) operativa para analizar los mensajes de alarma recibidos y, cuando se satisface condiciones predeterminadas, ejecutar al menos una acción de una lista de acciones para reducir la potencia disipada del amplificador de potencia (3).
Tipo: Patente de Invención. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: P200930383.
Solicitante: VODAFONE ESPAÑA, S.A.U.
Nacionalidad solicitante: España.
Inventor/es: ARRANZ ARAUZO,MIGUEL, GOMEZ COLOMA,ALBERTO, GÜEMES CABREJAS,IÑIGO.
Fecha de Publicación: .
Clasificación Internacional de Patentes:
- H03F1/52 ELECTRICIDAD. › H03 CIRCUITOS ELECTRONICOS BASICOS. › H03F AMPLIFICADORES (medidas, ensayos G01R; amplificadores ópticos paramétricos G02F; circuitos con tubos de emisión secundaria H01J 43/30; másers, lásers H01S; amplificadores dinamoeléctricos H02K; control de la amplificación H03G; dispositivos para el acoplamiento independientes de la naturaleza del amplificador, divisores de tensión H03H; amplificadores destinados únicamente al tratamiento de impulsos H03K; circuitos repetidores en las líneas de transmisión H04B 3/36, H04B 3/58; aplicaciones de amplificadores de voz a las comunicaciones telefónicas H04M 1/60, H04M 3/40). › H03F 1/00 Detalles de amplificadores que tienen como elementos de amplificación solamente tubos de descarga, solamente dispositivos semiconductores o solamente componentes no especificados. › Circuitos para la protección de estos amplificadores.
- H03F3/24 H03F […] › H03F 3/00 Amplificadores que tienen como elementos de amplificación solamente tubos de descarga o solamente dispositivos de semiconductores. › de etapas transmisoras de salida.
- H03G3/30 H03 […] › H03G CONTROL DE LA AMPLIFICACION (redes de impedancia, p. ej. atenuadores H03H; control de la transmisión en líneas H04B 3/04). › H03G 3/00 Control de la ganancia en los amplificadores o cambiadores de frecuencia (amplificadores controlados H03F 3/72; específicamente para los receptores de televisión H04N). › en los amplificadores que tienen dispositivos semiconductores.
- H04W24/00 H […] › H04 TECNICA DE LAS COMUNICACIONES ELECTRICAS. › H04W REDES DE COMUNICACION INALAMBRICAS (difusión H04H; sistemas de comunicación que utilizan enlaces inalámbricos para comunicación no selectiva, p. ej. extensiones inalámbricas H04M 1/72). › Disposiciones de supervisión, monitorización y de prueba.
- H04W52/34 H04W […] › H04W 52/00 Gestión de potencia. › gestión de TPC, p. ej. compartiendo la cantidad limitada de potencia entre los usuarios, entre canales o entre tipos de datos p. ej. carga de células.
- H04W52/52 H04W 52/00 […] › utilizando AGC[Control Automatico de Ganancia (Automatic Gain Control)] circuitos o amplificadores.
Fragmento de la descripción:
Método y sistema para optimizar la temperatura de funcionamiento en un amplificador de potencia de una estación base de una red de telecomunicaciones celulares.
Campo de la invención
La presente invención pertenece al campo de las telecomunicaciones móviles, y más en concreto trata de un sistema y un método para reducir la temperatura de los amplificadores de potencia.
Antecedentes de la invención
Los amplificadores de potencia (en adelante PA) son elementos activos que amplifican una señal eléctrica. Estos transistores tienen usualmente dos entradas:
• Polarización de PA, la potencia de CC suministrada a los transistores.
• Señal de RF a amplificar.
Los transistores utilizan la potencia de CC suministrada, para obtener una señal similar a la entrada de la señal RF, pero amplificada.
Los amplificadores de potencia se basan en transistores que usualmente tienen un rango de temperatura en el que pueden funcionar. La temperatura de funcionamiento depende principalmente de dos factores:
• La temperatura ambiente.
• La temperatura adicional provocada por disipación de potencia. Los elementos eléctricos usualmente disipan potencia, y este es el caso también en los PAs. Esta disipación de potencia depende de un montón de diferentes parámetros configurados en los PAs, tales como:
Hay diferentes técnicas mecánicas para impedir que esta potencia disipada incremente demasiado la temperatura de funcionamiento: ventiladores; refrigeración por líquido; diseño mecánico para mejorar la disipación de aire; acondicionamiento de aire; etcétera.
Cuando se sobrepasa el umbral de máxima temperatura, hay varias técnicas diseñadas para reducir esta temperatura de funcionamiento. Sin embargo, están basadas principalmente en equipamiento físico e implementadas directamente en los PA, y su función principal es reducir la potencia total de salida en el PA.
En el pasado, el equipamiento GSM ha estado basado en PAs que pueden manejar solo una portadora. Por lo tanto cuando el PA excedía una temperatura máxima solo había una contramedida: reducir la potencia total de salida.
Sin embargo, más recientemente se ha introducido equipamiento que permite que haya más de una portadora GSM presente en un PA. Este tipo de equipamiento permite también tecnología multi-portadora (2G, 3G, LTE, WiMAX) dentro de un PA, lo que permite otras contramedidas que pueden ayudar a reducir la potencia disipada en el PA, y por lo tanto a reducir la temperatura total en el equipo.
En este simple equipamiento de RAN (tecnología multi-portadora), los recursos de potencia y de frecuencia son comunes y se comparten entre las diferentes tecnologías. Puede implementarse varias contramedidas para reducir la potencia disipada en el PA.
Actualmente hay varias soluciones para reducir el consumo de potencia de los amplificadores de potencia utilizados en la estación base (BTS), también conocida como nodo B en UMTS, de una red móvil. Estas soluciones están basadas en amplificadores de potencia más eficientes, o bien en técnicas basadas en equipamiento físico más sofisticado que, si bien son viables y muy eficientes en implementaciones nuevas, no son especialmente útiles para redes existentes, anteriores.
El documento WO 9 633 555 revela un control de ganancia automático con compensación de temperatura, que reduce la temperatura para controlar la temperatura de trabajo, evitando alcanzar la temperatura máxima.
El documento EP 0 735 690 revela un método para controlar la potencia de aparatos de radio. En concreto, consiste en equipamiento físico que controla la temperatura de manera que la potencia de salida no exceda un valor máximo.
Por lo tanto, un objetivo de la presente invención es evitar o al menos mitigar los problemas mencionados.
Es bien conocido el uso frecuente que en el campo de la telefonía móvil se hace de abreviaturas y acrónimos. A continuación se proporciona un glosario de acrónimos/términos utilizados a lo largo de la presente especificación:
Descripción de la invención
Cuando los amplificadores de potencia (PAs, power amplifiers) alcanzan su temperatura máxima, debe adoptarse alguna acción. Normalmente, las acciones adoptadas están dirigidas a reducir la potencia total de salida en el PA. La presente invención proporciona un método para reducir la potencia disipada sin reducir la potencia total de salida.
La invención se refiere a un método para reducir la temperatura de trabajo en amplificadores de potencia de estaciones base de redes móviles, acorde con la reivindicación 1 expuesta más abajo, y se refiere a un sistema acorde con la reivindicación 10. En las reivindicaciones dependientes se define realizaciones preferidas del sistema y el método.
De acuerdo con un aspecto de la presente invención, se proporciona un método para optimizar la temperatura de trabajo en un amplificador de potencia de una estación base (BTS) de una red de telecomunicaciones celular, método que comprende:
- medir la temperatura de funcionamiento en el amplificador de potencia;
el método comprendiendo además:
- enviar un mensaje de alarma a una unidad controladora, si la temperatura de funcionamiento excede un umbral de temperatura TTH;
- analizar los mensajes de alarma recibidos; y,
- cuando se satisface condiciones predeterminadas, ejecutar al menos una acción de una lista de acciones para reducir la potencia disipada del amplificador de potencia.
El mensaje de alarma puede incluir la temperatura medida en el amplificador de potencia. Las condiciones predeterminadas para ejecutar la al menos una acción de la lista de acciones para reducir la potencia disipada del amplificador de potencia, pueden incluir calcular un promedio ponderado de las temperaturas medias en los últimos x mensajes de alarma, siendo x configurable, y comparar el mencionado promedio ponderado con el umbral de temperatura TTH.
La lista de acciones puede incluir:
- reducir la potencia de salida para conexiones de datos de paquetes;
- reducir la potencia total de salida para llamadas de voz;
- cambiar usuarios desde modulaciones con alta disipación de potencia, a modulaciones que son más eficientes en potencia.
La lista de acciones puede además incluir al menos una de las siguientes:
- volver a hacer la asignación de frecuencias;
- reducir la potencia total de salida;
- reasignar usuarios 2G desde segmentos de tiempo llenos, a segmentos de tiempo vacíos.
Estas acciones incluidas en la lista de acciones pueden priorizarse.
El envío del mensaje de alarma a la unidad controladora puede llevarse a cabo mediante la BTS, a través de la conexión de alarma.
El parámetro TTH es preferentemente configurable a través de...
Reivindicaciones:
1. Método para optimizar la temperatura de funcionamiento en un amplificador de potencia (3) de una estación base (2) de una red de telecomunicaciones celulares, método que comprende:
caracterizado porque el método comprende además:
2. Método acorde con la reivindicación 1, en el que el mensaje de alarma incluye la temperatura medida en el amplificador de potencia (3).
3. Método acorde con la reivindicación previa, en el que las condiciones predeterminadas para ejecutar la al menos una acción de una lista de acciones para reducir la potencia disipada del amplificador de potencia (3), incluyen calcular un promedio ponderado de las temperaturas medidas en los últimos N mensajes de alarma, siendo N un número predeterminado, y comparar el mencionado promedio ponderado con el umbral de temperatura TTH.
4. Método acorde con cualquiera de las reivindicaciones previas, en el que la lista de acciones incluye:
5. Método acorde con la reivindicación previa, en el que la lista de acciones incluye además al menos una de las siguientes:
6. Método acorde con cualquiera de las reivindicaciones previas, en el que las acciones incluidas en la lista de acciones están priorizadas.
7. Método acorde con cualquiera de las reivindicaciones previas, en el que el envío del mensaje de alarma a la unidad controladora (1) se lleva a cabo mediante la BTS (2), a través de la conexión de alarma.
8. Método acorde con cualquiera de las reivindicaciones previas, en el que el parámetro TTH es configurable a través de la unidad controladora (1).
9. Método acorde con cualquiera de las reivindicaciones previas, que comprende además:
10. Sistema para optimizar la temperatura de funcionamiento en un amplificador de potencia (3) de una estación base (2) de una red de telecomunicaciones celulares, caracterizado porque comprende:
11. Sistema acorde con la reivindicación 10, en el que la lista de acciones incluye:
12. Sistema acorde con la reivindicación 11, en el que la lista de acciones incluye además al menos una de las siguientes:
13. Sistema acorde con cualquiera de las reivindicaciones 10 a 12, en el que la unidad controladora (1) está incluida en un BSC correspondiente a la estación base (2).
14. Sistema acorde con cualquiera de las reivindicaciones 10 a 12, en el que la unidad controladora (1) está incluida en un RNC correspondiente a la estación base (2).
15. Sistema acorde con cualquiera de las reivindicaciones 10 a 12, en el que la unidad controladora (1) está incluida en la estación base (2).
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