Un método para optimizar la eficiencia de cada uno de una pluralidad de amplificadores de potencia (110[1]-110[N]),

que amplifican las correspondientes de una pluralidad de señales de radiofrecuencia para transmisión por conformación de haz mediante las correspondientes de una pluralidad de antenas (120[1]-120[N]), el método comprende controlar uno o más parámetros de funcionamiento de cada uno de los amplificadores de potencia (110[1]-110[N]) que funcionan en un nivel requerido de potencia de salida basándose en los valores de una pluralidad de pesos de transmisión aplicados a las correspondientes de una pluralidad de señales de transmisión de banda base que, cuando se convierten en aumento, producen la pluralidad de señales de radiofrecuencia

Mejora de la eficiencia de amplificadores de potencia en dispositivos que utilizan la conformación de haz.

Antecedentes de la invención

La presente invención se refiere a dispositivos de radiocomunicación.

En un radiotransmisor se incluye un amplificador de potencia (AP) para amplificar la señal de radiofrecuencia que se va a transmitir mediante una antena. El amplificador de potencia se controla mediante diversos mecanismos para dar como salida energía de radiofrecuencia con un nivel de potencia deseado. En general, la máxima potencia de transmisión en la antena está limitada por las normativas reglamentarias en la banda de funcionamiento.

Normalmente, el amplificador de potencia controla el consumo de potencia en el radiotransmisor. La eficiencia del amplificador de potencia es la relación entre la potencia de salida del amplificador de potencia a la potencia que consume, AP_ef = P_sal/P_cons.

La ganancia del amplificador de potencia es la relación entre la potencia de salida y la potencia de entrada, AP_gan = AP_sal/AP_ent. La potencia de salida puede controlarse cambiando el nivel de potencia de entrada. Para una máxima potencia de salida deseada, la eficiencia del amplificador de potencia puede controlarse mediante el ajuste de la corriente de polarización del amplificador de potencia. El consumo de potencia del amplificador de potencia es una función de la corriente continua que viene determinada por la corriente de polarización del amplificador de potencia y la potencia de salida:

La eficiencia de amplificadores de potencia alta introduce no linealidades que afectan a la integridad de la señal de transmisión. Por lo tanto, el punto de funcionamiento del amplificador de potencia se selecciona negociando la eficiencia frente a linealidad.

Se ha propuesto la conformación de haz (beamforming) de transmisión como una manera de mejorar la velocidad de datos y el alcance de las señales transmitidas a otro dispositivo. Se utilizan múltiples antenas de transmisión en el transmisor de un dispositivo cuando se transmiten señales a otro dispositivo, en el transmisor de un dispositivo cuando se transmiten señales a otro dispositivo, por lo que las versiones ponderadas de la señal de banda base se convierten en aumento y se transmiten por las correspondientes de una pluralidad de antenas. Los pesos de las antenas de transmisión se calculan mediante la maximización de una función de costes (por ejemplo, la relación señal-ruido en el receptor del otro dispositivo). Un ejemplo y aplicación de conformación de haz de transmisión se da a conocer en la solicitud de patente de EE.UU. nº 10/174.728, presentada el 19 de junio de 2002 y titulada "Sistema y Método para Diversidad de Antenas que Utilizan Combinación de Máxima Relación de Unión" ("System and Method for Antenna Diversity Using Joint Maximal Ratio Combining").

De acuerdo con estas técnicas cada transmisor necesita un amplificador de potencia para amplificar la señal en la entrada de la antena hasta un nivel deseado. Para N antenas, el consumo de potencia total podría llegar a N veces el consumo de potencia de un sistema de antena única. Se puede solicitar que cualquier amplificador de potencia dado transmita en un nivel hasta un nivel máximo de potencia. Lo que se necesita es un procedimiento y un sistema para optimizar el consumo de potencia CC de los amplificadores de potencia cuando se transmite desde múltiples antenas.

El documento US6091934A describe un sistema de asignación dinámica de potencia para la asignación de potencia a los amplificadores de alta potencia para satisfacer las condiciones de tráfico variable a la vez que se mantiene la eficiencia del amplificador, mediante la supervisión del tráfico en los canales y la asignación de potencia disponible basándose en el tráfico.

Sumario de la invención

Se proporcionan sistemas y métodos para optimizar la eficiencia de cada uno de una pluralidad de amplificadores de potencia, que amplifican una correspondiente de una pluralidad de señales de radiofrecuencia para la transmisión por una correspondiente de una pluralidad de antenas. Utilizando la conformación de haz de transmisión, la potencia de cada señal amplificada de salida de los amplificadores de potencia puede no ser la misma para todos los amplificadores de potencia, y puede variar con los cambios en el canal de comunicación entre el dispositivo transmisor y el dispositivo receptor. Cada uno de la pluralidad de amplificadores de potencia se controla para funcionar con uno o más parámetros de funcionamiento que optimizan la eficiencia para un nivel de potencia de salida de las correspondientes señales de radiofrecuencia. Mediante el ajuste de uno o más parámetros de funcionamiento de cada amplificador de potencia de acuerdo a los requisitos cambiantes (por ejemplo, el dispositivo de destino y las condiciones del canal), se puede optimizar la eficiencia de cada amplificador de potencia. En consecuencia, uno o varios de los amplificadores de potencia son operados con uno o más parámetros de funcionamiento que reflejan la potencia de salida realmente necesaria para la señal de radiofrecuencia correspondiente a transmitir.

Otros objetos y ventajas se harán más evidentes cuando se haga referencia a la descripción siguiente conjuntamente con los dibujos que se acompañan.

Breve descripción de los dibujos

La Fig. 1 es un diagrama de bloques de un sistema que optimiza la eficiencia de una pluralidad de amplificadores de potencia en un sistema de radiotransmisor de conformación de haz según una primera realización.

La Fig. 2 es un diagrama de bloques que muestra varios dispositivos de comunicación que pueden comunicarse entre sí utilizando las técnicas de conformación de haz de transmisión.

La Fig. 3 es un diagrama que ilustra los datos que se pueden utilizar para generar los parámetros que optimizan la eficiencia de los amplificadores de potencia.

La Fig. 4 es un diagrama de flujo que representa un método para controlar los amplificadores de potencia en el sistema que se muestra en la Fig. 1.

La Fig. 5 es un diagrama de bloques de un sistema que optimiza la eficiencia de una pluralidad de amplificadores de potencia en un sistema de radiotransmisor de conformación de haz según una segunda realización.

La Fig. 6 es un diagrama de flujo que representa un método para controlar los amplificadores de potencia en el sistema de radiotransmisor de conformación de haz de la Fig. 5.

La Fig. 7 es un diagrama de bloques de un sistema que optimiza la eficiencia de una pluralidad de amplificadores de potencia en un sistema de radiotransmisor de conformación de haz según una tercera realización.

La Fig. 8 es un diagrama de flujo que representa un método para controlar los amplificadores de potencia en el sistema que se muestra en la Fig. 7.

Descripción detallada de los dibujos

Haciendo referencia en primer lugar a la Fig. 1, se muestra generalmente un sistema de radiotransmisor de conformación de haz con número de referencia 100. El sistema 100 comprende una pluralidad de amplificadores de potencia 110(1) a 110(N), cada uno de ellos está acoplado a su correspondiente de una pluralidad de antenas transmisoras 120(1) a 120(N). Cada amplificador de potencia 110(1) al 110(N) tiene un correspondiente circuito de polarización 130(1) al 130(N) de amplificador de potencia.

En una sección 140 de transmisor de radiofrecuencia (RF), hay una pluralidad de convertidores de aumento de RF 140(1) a 140(N) cada uno de los cuales proporciona una señal de radiofrecuencia al correspondiente de los amplificadores de potencia 110(1) a 110(N). Los detalles de cada convertidor de aumento de RF 140(1) a 140(N) no son relevantes para el sistema de transmisor de conformación de haz descrito en esta memoria. Detalles adicionales de una sección de radiotransmisor adecuada se dan a conocer, por ejemplo, en la solicitud de patente de EE.UU. comúnmente cedida y también pendiente nº 10/065.388 presentada el 11 de octubre de 2002, y titulada "Transmisor-Receptor de varias entradas y varias salidas" ("Multiple-Input Multiple-Output Radio Transceiver"). Por ejemplo, puede haber filtros, osciladores, etc., entre la sección de RF 140 y los amplificadores de potencia 110(1) a 110(N), así como filtros entre los amplificadores de potencia 110(1) a 110(N)...

1. Un método para optimizar la eficiencia de cada uno de una pluralidad de amplificadores de potencia (110[1]-110[N]), que amplifican las correspondientes de una pluralidad de señales de radiofrecuencia para transmisión por conformación de haz mediante las correspondientes de una pluralidad de antenas (120[1]-120[N]), el método comprende controlar uno o más parámetros de funcionamiento de cada uno de los amplificadores de potencia (110[1]-110[N]) que funcionan en un nivel requerido de potencia de salida basándose en los valores de una pluralidad de pesos de transmisión aplicados a las correspondientes de una pluralidad de señales de transmisión de banda base que, cuando se convierten en aumento, producen la pluralidad de señales de radiofrecuencia.

2. El método de la reivindicación 1, en el que la etapa de control se realiza cada vez que se va a hacer una transmisión para optimizar la eficiencia de cada uno de los amplificadores de potencia para cada transmisión en caso de que los pesos de transmisión se hayan actualizado desde una transmisión anterior.

3. El método de la reivindicación 1, en el que la etapa de control comprende la generación de un voltaje o corriente de polarización para cada amplificador de potencia que optimiza la eficiencia para el nivel de potencia de salida correspondiente.

4. El método de la reivindicación 3, en el que la etapa de control comprende además ajustar un nivel de un voltaje de funcionamiento para cada uno de los amplificadores de potencia que optimiza la eficiencia para los niveles de potencia de salida correspondientes.

5. El método de la reivindicación 1, en el que la etapa de control comprende además ajustar un nivel de un voltaje de funcionamiento para cada uno de los amplificadores de potencia (110[1]-110[N]) que optimiza la eficiencia para los niveles de potencia de salida correspondientes.

6. Un método para la amplificación de una pluralidad de señales de radiofrecuencia para la transmisión por conformación de haz producida a partir de una pluralidad correspondiente de señales de transmisión de banda base que se ponderan mediante un peso de transmisión correspondiente, que comprende el suministro de la pluralidad de señales de radiofrecuencia a los correspondientes de una pluralidad de circuitos (145[1]-145[N]) de impulsión de auto-polarización asociados a los correspondientes de la pluralidad de amplificadores de potencia (110[1]-110[N]), en los que cada uno de los circuitos (145[1]-145[N]) de impulsión de auto-polarización polariza el amplificador de potencia correspondiente (110[1]-110[N]) que funciona en el nivel de la señal de radiofrecuencia correspondiente, de acuerdo con el peso de transmisión correspondiente.

7. El método de la reivindicación 2, y que comprende además la etapa de hacer referencia a una tabla de consulta que indexa pesos de transmisión con valores para uno o varios parámetros de funcionamiento.

8. El método de la reivindicación 2, y que comprende además la etapa de calcular valores para uno o más de los parámetros de funcionamiento basándose en los pesos de transmisión.

9. Un sistema (100) de transmisión de señales de radiofrecuencia que comprende:

una pluralidad de amplificadores de potencia (110[1]-110[N]) adaptados para amplificar las correspondientes de una pluralidad de señales de radiofrecuencia para la transmisión por conformación de haz mediante las correspondientes de una pluralidad de antenas (120[1]-120[N]);

una pluralidad de circuitos (130[1]-130[N]) de polarización de amplificador de potencia, cada uno asociado y conectado a uno correspondiente de la pluralidad de amplificadores de potencia (110[1]-110[N]) para polarizar el amplificador de potencia correspondiente que funciona en un nivel requerido de potencia de salida de acuerdo con un nivel de potencia de salida para la señal de radiofrecuencia, en el que la pluralidad de señales de radiofrecuencia se van a transmitir simultáneamente por las correspondientes de una pluralidad de antenas (120[1]-120[N]) acopladas a los correspondientes de la pluralidad de amplificadores de potencia (110[1]-110[N]), a un dispositivo de destino; y

un procesador adaptado para generar señales de control basadas en los correspondientes de una pluralidad de pesos de transmisión configurados para ser aplicados a las correspondientes de una pluralidad de señales de transmisión de banda base desde las que se producen la pluralidad de señales de radiofrecuencia, en el que las señales de control se suministran a los respectivos de la pluralidad de circuitos (130[1]-130[N]) de polarización de amplificador de potencia para ajustar por lo menos un parámetro de funcionamiento para optimizar la eficiencia de cada amplificador de potencia (110[1]-110[N]) para un nivel de potencia de salida de la señal de radiofrecuencia correspondiente.

10. El sistema de transmisión de señales de radiofrecuencia de la reivindicación 9, y que comprende además una pluralidad de convertidores CC/CC (135[1]-135[N]), cada uno asociado y conectado a uno correspondiente de la pluralidad de amplificadores de potencia (110[1]-110[N]) y sensible a una correspondiente de las señales de control producidas por el procesador para suministrar un voltaje de funcionamiento a cada amplificador de potencia (110[1]-110[N]) de acuerdo con un nivel de potencia de salida correspondiente para la señal de radiofrecuencia amplificada por el amplificador de potencia correspondiente (110[1]-110[N]).

11. El sistema de transmisión de señales de radiofrecuencia de la reivindicación 9, y que comprende además una memoria que se adapta para almacenar los pesos de transmisión.

12. El sistema de transmisión de señales de radiofrecuencia de la reivindicación 11, en el que la memoria se adapta para almacenar pesos de transmisión para cada uno de una pluralidad de dispositivos de destino.

13. El sistema de transmisión de señales de radiofrecuencia de la reivindicación 12, en el que la memoria se adapta para almacenar los pesos de transmisión para la pluralidad de dispositivos de destino indexados frente a un identificador para cada dispositivo de destino.

14. El sistema de transmisión de señales de radiofrecuencia de la reivindicación 9, en el que el procesador se adapta para generar las señales de control mediante la recuperación de valores desde una tabla de consulta que indexa pesos de transmisión con valores de las señales de control.

15. El sistema de transmisión de señales de radiofrecuencia de la reivindicación 9, en el que el procesador se adapta para generar las señales de control mediante el cálculo de valores para uno o varios de los parámetros de funcionamiento basándose en los pesos de transmisión.

16. Unos medios legibles por procesador codificados con instrucciones adaptadas para provocar, cuando se ejecuta por un procesador, que el procesador genere señales de control de amplificador de potencia basadas en los correspondientes de una pluralidad de pesos de transmisión configurados para ser aplicados a las correspondientes de una pluralidad de señales transmisión de banda base desde las que se producen una pluralidad de señales de radiofrecuencia para la transmisión por conformación de haz, la pluralidad de señales de radiofrecuencia se van a transmitir simultáneamente mediante las antenas correspondientes (120[1]-120[N]), en las que las señales de control de amplificador de potencia ajustan por lo menos un parámetro de funcionamiento que optimiza la eficiencia de un amplificador de potencia correspondiente (120[1]-120[N]) que funciona en un nivel de salida requerido.

17. Los medios legibles por procesador de la reivindicación 16, en los que las instrucciones codificadas en los medios comprenden instrucciones para generar un voltaje o corriente de polarización para un circuito de polarización asociado con un amplificador de potencia correspondiente (110[1]-110[N]), basado en uno correspondiente de una pluralidad de pesos de transmisión asociados con las señales de radiofrecuencia que se transmiten de forma simultánea por las antenas correspondientes (120[1]-120[N]).

18. Los medios legibles por procesador de la reivindicación 16, en los que las instrucciones codificadas en los medios comprenden instrucciones para generar un voltaje de funcionamiento para cada uno de los amplificadores de potencia (110[1]-110[N]) que optimiza la eficiencia para los correspondientes niveles de potencia de salida basándose en uno correspondiente de una pluralidad de pesos de transmisión asociados con las señales de radiofrecuencia que se van a transmitir simultáneamente por las antenas correspondientes (120[1]-120[N]).

19. Un sistema de transmisión de señales de radiofrecuencia que comprende:

una pluralidad de amplificadores de potencia (110[1]-110[N]) adaptados para amplificar las correspondientes de una pluralidad de señales de radiofrecuencia para la transmisión por conformación de haz por las correspondientes de una pluralidad de antenas (120[1]-120[N]); y

una pluralidad de circuitos (145[1]-145[N]) de impulsión de auto-polarización asociados con los correspondientes de la pluralidad de amplificadores de potencia, en el que cada uno de los circuitos de impulsión de auto-polarización se conecta para recibir como entrada una señal de radiofrecuencia correspondiente y se adapta para polarizar el correspondiente amplificador de potencia que funciona en un nivel de la señal de radiofrecuencia correspondiente suministrada para la amplificación, en el que la pluralidad de señales de radiofrecuencia se producen a partir de una pluralidad correspondiente de señales de transmisión de banda base que han sido ponderadas mediante una pluralidad de pesos de transmisión.

20. El sistema de transmisión de señales de radiofrecuencia de la reivindicación 12, en el que la memoria se adapta para almacenar valores de las señales de control indexadas frente a pesos de transmisión y en la que el procesador se adapta para recuperar valores para las señales de control de la memoria.

21. El sistema de transmisión de señales de radiofrecuencia de la reivindicación 9, en el que el procesador se adapta para controlar uno o varios de los parámetros de funcionamiento cada vez que se va a hacer una transmisión para optimizar la eficiencia de cada uno de los amplificadores de potencia para cada transmisión en caso de que los pesos de transmisión se hayan actualizado desde una transmisión anterior.

22. Los medios legibles por procesador de la reivindicación 16, y que comprenden además instrucciones codificadas en los medios adaptadas para controlar uno o varios de los parámetros de funcionamiento cada vez que se va a hacer una transmisión para optimizar la eficiencia de cada uno de los amplificadores de potencia para cada transmisión en caso de que los pesos de transmisión se hayan actualizado desde una transmisión anterior.