Un método para determinar un punto de funcionamiento de entrada y un punto de funcionamiento de salida en un amplificador de tubo de ondas viajeras (TWTA) (816) no lineal en un satélite que comprende:

medir la no linealidad del TWTA (816), en un momento dado;

calcular un valor de la raíz cuadrada media o valor cuadrático medio (RMS) de una señal de entrada utilizada para medir la no linealidad del TWTA (816), en el que el valor RMS de entrada identifica un punto de funcionamiento de entrada de la no linealidad del TWTA (816) medida, y en el que el valor RMS de entrada es calculado en el mismo momento dado que la medición de la no linealidad del TWTA; y

obtener un punto de funcionamiento de salida

Estimación del punto de funcionamiento en un amplificador de tubo de ondas viajeras no lineal.

Antecedentes de la invención

La presente invención se refiere a sistemas y a métodos para transmitir datos y, en particular, a un sistema y a un método para estimar o calcular un punto de funcionamiento de un amplificador de tubo de ondas viajeras para reproducir de manera precisa o con exactitud señales transmitidas.

Los sistemas de comunicación de señales digitales se han venido utilizando en diversos campos, incluyendo la transmisión de señales de TV digitales, ya sean terrestres o vía satélite. A medida que los diversos sistemas y servicios de comunicación de señales digitales evolucionan, se da una creciente demanda de aumento de capacidad de transferencia de datos y servicios añadidos. Sin embargo, resulta más difícil implementar ya sea mejoras en sistemas antiguos, ya sea nuevos servicios, cuando es necesario el reemplazo de dispositivos físicos o hardware ya existente heredado, tal como transmisores y receptores. Los nuevos sistemas y servicios están en situación ventajosa cuando pueden utilizar hardware ya existente heredado. En el dominio de las comunicaciones inalámbricas, este principio se ve adicionalmente acentuado por la disponibilidad limitada del espectro electromagnético. Así, pues, no es posible (o al menos no es práctico) transmitir meramente datos mejorados o adicionales a una nueva frecuencia.

El método convencional de incrementar la capacidad espectral consiste en trasladarse a una modulación de orden más alto, tal como desde la manipulación o modulación con desplazamiento de fase en cuadratura (QPSK -"quadrature phase shift keying") hasta la manipulación o modulación con desplazamiento de fase de orden ocho (8PSK) o la modulación de amplitud en cuadratura de orden dieciséis (16QAM -"sixteen quadrature amplitude modulation"). Como resultado de ello, los clientes heredados con receptores de QPSK deben actualizar sus receptores con el fin de continuar recibiendo cualesquiera señales transmitidas con una modulación de 8PSK o de 16QAM.

Resulta ventajoso para los sistemas y métodos de transmitir señales, adaptarse a una capacidad de transferencia de datos mejorada e incrementada sin requerir frecuencias adicionales. Es, además, ventajoso para señales con capacidad de transferencia mejorada e incrementada que los nuevos receptores sean retrospectivamente compatibles con receptores heredados. Existe, asimismo, una ventaja en el hecho de que los sistemas y los métodos que permiten señales de transmisión sean actualizados desde una fuente independiente del transmisor heredado.

Se ha propuesto la posibilidad de emplear, a fin de satisfacer estas necesidades, una señal de modulación estructurada en capas, que transmita de forma no coherente señales tanto de la capa superior como de la inferior. Tales sistemas de modulación estructurados en capas hacen posible una capacidad de transferencia de información más elevada, con compatibilidad retrospectiva. Sin embargo, incluso cuando no se requiere compatibilidad retrospectiva (tal como con un sistema completamente nuevo), la modulación por capas puede aún ser ventajosa debido a que requiere una potencia de pico de amplificador de tubo de ondas viajeras (TWTA -"travelling wave tube amplifier") significativamente menor que la de un formato de modulación de 8PSK o de 16QAM para una capacidad de transferencia dada.

A fin de proporcionar un esquema de modulación en capas (tal y como se describe en detalle más adelante), se sustrae o resta una señal de capa superior reconstruida de una señal compuesta recibida, a fin de poner de manifiesto o revelar una señal de capa inferior. Así, pues, el comportamiento de la señal inferior se ve afectado por cuán estrechamente pueda ser reconstruida la señal de capa superior con respecto a la señal original. En otras palabras, el comportamiento de la señal de capa inferior se ve afectado por la fidelidad de la señal reconstruida. Por lo tanto, la modulación en capas requiere una cancelación limpia de la señal de capa superior al objeto dejar al descubierto o expuesta la señal de capa inferior para su ulterior tratamiento. Una cancelación limpia requiere que la no linealidad/distorsión de TWTA se reproduzca de manera precisa en la reconstrucción de la señal de capa superior. La reproducción exacta de la no linealidad de TWTA requiere, a su vez, conocimientos sobre el punto de funcionamiento de TWTA. Sin embargo, tal reproducción y conocimiento precisos del punto de funcionamiento presentan un obstáculo significativo.

Con un TWTA, existe una región de linealidad aproximada en la que la potencia de salida es casi proporcional a la potencia de entrada, seguida de una transición curva hasta un punto en el que la potencia de salida se nivela o endereza y alcanza un máximo. En este punto (es decir, cuando la curva de TWTA se convierte en no lineal), se dice que el amplificador ha alcanzado la saturación. Debido a esta no linealidad y para evitar la intermodulación, la potencia de entrada es, a menudo, "recortada" en una cantidad concreta (por ejemplo, 6 dB). Se hace referencia al punto resultante de la curva una vez que se ha "recortado" la potencia de entrada, como el punto de funcionamiento del TWTA. A la hora de reconstruir subsiguientemente la señal de capa superior, la magnitud de distorsión/no linealidad que se utiliza para crear la señal original, sirve para aumentar la fidelidad de la señal reconstruida. Así, para producir una señal de capa superior reconstruida con alta fidelidad, es útil el conocimiento de la no linealidad así como del punto de funcionamiento. De acuerdo con ello, la inclusión (o la toma en consideración) de no linealidad de TWTA puede mejorar la relación de cancelación de señal de capa superior en 10 dB o más (es decir, se mejora la relación entre el ruido inducido por la no linealidad antes y después de la cancelación).

Los errores en la estimación del punto de funcionamiento pueden tener un impacto significativo a la hora de reconstruir la señal de capa superior. El impacto de la no linealidad en la amplitud (AM-AM [modulación de amplitud frente a modulación de amplitud]) y la fase (AM-PM [modulación de amplitud frente a modulación de fase]) debido a los errores en el punto de funcionamiento puede ser analizado individualmente basándose en el análisis del corrimiento o desplazamiento. Los impactos individuales pueden ser entonces combinados para obtener un impacto o efecto total. Con el fin de evaluar los impactos en el comportamiento, puede emplearse la síntesis de una señal modulada por capas con no linealidad de TWTA conocida y CNR (relación de portadora a ruido -"carrier to noise ratio") de sistema/representativa. Puede calcularse entonces el error de cancelación de capa superior para cada magnitud de error de punto de funcionamiento simulado en el procedimiento de reconstrucción de la señal. De esta forma, la relación de cancelación de capa superior puede ser representada o trazada gráficamente frente al desplazamiento del punto de funcionamiento. El error de cancelación puede ser entonces convertido en una cantidad de degradación de CNR de capa inferior, lo que incrementa la CNR requerida para las señales tanto de la capa superior como de la inferior. Tal CNR incrementada ilustra el efecto de los errores de estimación del punto de funcionamiento.

Las Figuras 16A y 16B ilustran el efecto de los errores en el punto de funcionamiento en la reconstrucción de señales. En las Figuras 16A y 16B, la sensibilidad en el error de reconstrucción de la señal se ha trazado gráficamente frente al error en el punto de funcionamiento de entrada de TWTA. El ruido efectivo se calcula como una medición del error de reconstrucción de la señal.

En la Figura 16A, se utiliza un conjunto de curvas de no linealidad de TWTA genéricas. Se supone que el procedimiento de reconstrucción de la señal dispone de un conocimiento completo acerca de las curvas de no linealidad, pero no tiene certeza, por lo demás, del punto de funcionamiento. Las representaciones gráficas de comportamiento de la Figura 16A indican que los errores de cancelación están por debajo de -25 dB para un error en el punto de funcionamiento de entrada de hasta aproximadamente +/-1 dB.

En la Figura 16B, las representaciones gráficas de comportamiento están basadas en la misma no linealidad de TWTA, pero con un recorte o atenuación de entrada de 8 dB. Con tal recorte de entrada, la linealidad resulta mejorada y es menos susceptible...

1. Un método para determinar un punto de funcionamiento de entrada y un punto de funcionamiento de salida en un amplificador de tubo de ondas viajeras (TWTA) (816) no lineal en un satélite que comprende:

2. El método de acuerdo con la reivindicación 1, en el cual la medición de la no linealidad del TWTA (816) comprende medir la no linealidad en un receptor local terrestre (802, 500) que está configurado para recibir datos transmitidos desde el satélite.

3. El método de acuerdo con la reivindicación 1, en el cual la medición de la no linealidad del TWTA (816) comprende medir la no linealidad en un centro (104) de emisión/transmisión, en el que dicho centro (104) de emisión/transmisión está configurado para transmitir datos al satélite (108).

4. El método de acuerdo con la reivindicación 3, que además comprende descargar la no linealidad medida y el punto de funcionamiento de salida, desde el centro (104) de emisión/transmisión a un receptor individual (802, 500), en el que dicho receptor individual (802/500) está configurado para recibir datos transmitidos desde el satélite (108).

5. El método de acuerdo con la reivindicación 1, en el cual obtener el punto de funcionamiento de salida comprende calcular un valor RMS de salida de las señales de salida utilizadas en la medición de la no linealidad del TWTA (816).

6. El método de acuerdo con la reivindicación 1, en el cual obtener el punto de funcionamiento de salida comprende obtener un punto correspondiente en la no linealidad del TWTA (816) medida basándose en el valor RMS de entrada.

7. El método de acuerdo con la reivindicación 1, que además comprende reconstruir una señal (808A) de la capa superior de una modulación estructurada en capas basándose en el punto de funcionamiento de salida.

8. Un sistema para determinar un punto de funcionamiento de entrada y un punto de funcionamiento de salida en un amplificador de tubo de ondas viajeras (TWTA) (816) no lineal, que comprende:

9. El sistema de acuerdo con la reivindicación 8, en el cual el módulo de medición está colocado en un receptor local (802, 500) que está configurado para recibir los datos transmitidos desde el satélite.

10. El sistema de acuerdo con la reivindicación 8, en el que el módulo de medición está colocado en un centro (104) de emisión/transmisión, en el que dicho centro (104) de emisión/transmisión está configurado para transmitir datos al satélite (108).

11. El sistema de acuerdo con la reivindicación 10, que además comprende un receptor (802, 500) configurado para descargar la no linealidad medida y el punto de funcionamiento de salida desde el centro (104) de emisión/transmisión, en el que el receptor (802, 500) está configurado para recibir los datos transmitidos desde el satélite (108).

12. El sistema de acuerdo con la reivindicación 8, en el cual el módulo de medición está configurado para obtener el punto de funcionamiento de salida calculando un valor RMS de salida de las señales de salida utilizadas en la medición de la no linealidad del TWTA (816).

13. El sistema de acuerdo con la reivindicación 8, en el que el módulo de medición está configurado para obtener el punto de funcionamiento de salida obteniendo un punto correspondiente en la no linealidad del TWTA (816) medida basándose en el valor RMS de entrada.