Un método para compensar las distorsiones de señal en múltiples ramales de transmisión (3,

5; 43, 45, 46) que introduce un amplificador compuesto (1; 1') del tipo Doherty, que comprende los pasos de: - proporcionar (S1) una o más señales de entrada (x) al amplificador compuesto; - observar (S2) una señal de salida (z) a partir del amplificador compuesto (1; 1') para cada señal de entrada proporcionada; - derivar (S5) un error en cada señal de salida (z) comparando la señal de salida con una señal de salida ideal, dicho error que se causa por dichas distorsiones de señal; - derivar (S11) la contribución individual de cada ramal de transmisión (3, 5; 43, 45, 46) al error utilizando un modelo de amplificador compuesto, dicho modelo de amplificador compuesto que comprende la información sobre la contribución de cada amplificador constituyente (23, 25; 103a, 103b, 103c) a la señal de salida para cada señal de entrada proporcionada; - compensar las distorsiones de señal en los ramales de transmisión (3, 5; 43, 45, 46) en consecuencia

CAMPO TÉCNICO DE LA INVENCIÓN

La presente invención se refiere a un método y un sistema para compensar las distorsiones de señal en múltiples ramales de transmisión de un amplificador compuesto.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

Los amplificadores compuestos son amplificadores que contienen varios amplificadores constituyentes, manejados individualmente, conectados entre ellos y la salida a través de redes de salida especiales. (Amplificador constituyente significa un transistor único, o una combinación de transistores en paralelo, junto con la circuitería de soporte). Esto da a los amplificadores compuestos mejor eficiencia que a los amplificadores de transistor único (o amplificadores con varios transistores manejados colectivamente). Los amplificadores Doherty y Chireix son ejemplos ampliamente conocidos de amplificadores compuestos. Se describen en W. H. Doherty, “Un nuevo amplificador de potencia de alta eficiencia para ondas moduladas”, Proc. IRE, vol. 24, nº 9, páginas 1163-1182, Sept. 1936 y en H. Chireix, “Modulación desfasada de alta potencia”, Proc. IRE, vol. 23, nº 2, páginas 1370-1392, Nov. 1935. El amplificador de Doherty se puede generalizar a más de dos amplificadores compuestos, como se describe por ejemplo en F.H. Raab, “Eficiencia de Sistemas de Amplificadores de Potencia de RF Doherty”, Transacciones del IEEE en Radiodifusión, vol. BC-33, septiembre de 1987.

Se han revelado recientemente varios nuevos amplificadores compuestos de alto orden (3 o más amplificadores constituyentes) con mejor eficiencia por ejemplo en la WO 2004/023647, WO 2004/057755, WO 2005/031966 y US 5012200.

Un amplificador Doherty consta de un amplificador principal y un amplificador auxiliar (pico) conectados entre ellos y la salida a través de una red de salida. Una red de salida prototípica que da funcionamiento Doherty consta de un amplificador principal conectado a una carga común a través de una línea de cuarto de longitud de onda que tiene la impedancia característica igual a la resistencia de carga óptima del amplificador. El amplificador auxiliar está conectado directamente a la carga común. La resistencia de carga común es igual a la conexión de las cargas óptimas en paralelo de los amplificadores principal y auxiliar.

Los Amplificadores de Potencia (PA) de Radio Frecuencia (RF) de Doherty son muy eficientes para las señales moduladas en amplitud, dado que tienen menor suma media de corrientes de salida de RF desde los transistores que los amplificadores convencionales. La corriente de RF reducida se traduce en corriente DC (alimentación) reducida dado que se usa la operación clase B (forma de onda de transistor de seno rectificado de media onda) o similar de los transistores constituyentes.

Una propiedad importante de la red de salida Doherty es que permite al amplificador auxiliar influir a la tensión de RF en el amplificador principal a la par que afecta su propia tensión de RF, y la tensión de salida, mucho menos (cero idealmente). Esto supone que el manejo de la entrada del amplificador auxiliar puede estar fuera en los niveles de salida por debajo de un punto de transición sin consecuencia a la salida. La línea de cuarto de longitud de onda transforma la carga en mayor impedancia en el amplificador principal. Esto tiene dos consecuencias: 1) la eficiencia del amplificador principal aumenta, 2) el amplificador principal alcanza la saturación en un nivel muy por debajo de su potencia de salida máxima (es decir el punto de transición). En niveles por encima del punto de transición, el amplificador auxiliar mantiene la tensión del amplificador principal en un nivel considerablemente constante. Esto significa que la no linealidad debida a la saturación del amplificador principal se puede mantener baja.

El amplificador principal da una corriente de RF de salida considerablemente lineal sobre toda la gama de amplitud, mientras que el amplificador auxiliar da una corriente de RF que se eleva linealmente solamente por encima del punto de transición, es decir una corriente de salida no lineal. Estas dos corrientes también tienen una diferencia de fase de 90 grados. Proporcionando la corriente de RF, el amplificador auxiliar también contribuye a la potencia de salida en la gama de amplitud superior.

Un amplificador Chireix tiene una red de salida diferente que un amplificador Doherty, y se maneja tradicionalmente con amplitudes iguales para ambos amplificadores. El término “desfase”, que describe el método clave en los amplificadores Chireix, generalmente significa el método de obtener la modulación de amplitud combinando dos señales de amplitud constante moduladas en fase. Las fases de estas señales de amplitud constante se eligen de manera que el resultado de su vector sumatorio produce la amplitud deseada.

Las reactancias de compensación en la red de salida de los amplificadores Chireix se usan para extender la zona de alta eficiencia a niveles de potencia de salida más bajos. Una red equivalente se puede construir con líneas de transmisión acortadas y alargadas, cuya suma debería de ser 0,5 longitudes de onda.

Los amplificadores compuestos de alto orden (ver por ejemplo la WO 2004/023647, WO 2004/057755, WO 2005/031966) generalmente usan combinaciones de señales manejadas tipo Doherty (se manejan uno o más amplificadores solamente por encima de algunas amplitudes) y las señales manejadas tipo Chireix (se manejan dos de los amplificadores constituyentes con iguales amplitudes en alguna gama de amplitud). Técnicas adicionales se encuentran en la WO99/66637 y WO02/095933.

La modulación IQ directa en un transmisor es la modulación directa de una señal en banda base compleja para una señal analógica, real en la frecuencia intermedia (IF) o RF final. Las partes real e imaginaria de una señal en banda base compleja se llaman comúnmente (debido a su asignación a la señal de RF) en fase (I)

o cuadratura de fase (Q), de ahí el nombre de Modulación IQ. La modulación IQ directa tiene varias ventajas, la principales de las cuales son están la alta utilización del ancho de banda disponible de los Convertidores Digitales a Analógicos (DAC), y que este ancho de banda se divide entre dos DAC. Ambas ventajas bajan el coste del sistema de DAC.

Los moduladores IQ directos son multiplicadores analógicos de complejo a real, es decir dos multiplicadores analógicos de dos cuatro cuadrantes acoplados a un nodo de sumatorio. Los multiplicandos son dos señales de Oscilador Local (LO) desplazadas 90 grados en la frecuencia objetivo. El proceso de modulación IQ es propenso a errores debido a varios desequilibrios y desplazamientos en las señales del LO, los niveles de DC, la circuitería analógica y las salidas del DAC. Estos errores pueden variar no linealmente con la amplitud y también ser dependientes de la frecuencia. Para amplificadores convencionales son observables en la señal de salida. También son corregibles. Esto se trata en el artículo “Compensación Digital Previa de las Imperfecciones en los Moduladores en Cuadratura”, R. Marchesani, Trans. del IEEE, en Comunicaciones, vol. 48, nº4, abril de 2000, páginas 552-556.

Los amplificadores compuestos no obstante son preferentes en muchos productos por razones de eficiencia como se describió anteriormente. Los amplificadores compuestos constan de dos o más amplificadores acoplados, manejados individualmente. Con un modulador IQ para cada amplificador se mezclan los distintos errores de los moduladores IQ y no pueden ser observados fácilmente en la salida del transmisor. Por lo tanto, con un receptor de observación único habrá un error residual debido a que no es capaz de observar individualmente los errores de los moduladores IQ individuales.

Una solución sencilla sería observar en su lugar las entradas del amplificador constituyente individual. Esto, no obstante, significa que deben ser usados dos (en el caso de Doherty o Chireix) o más receptores de observación o un receptor con varias entradas conmutables, lo cual aumenta el coste. En muchas situaciones, la salida del transmisor también se debe observar de todos modos, para propósitos de linealización, lo cual aumenta entonces el número de receptores de observación a al menos tres.

RESUMEN

Un objeto de la invención es proporcionar un método y sistema fácil y efectivo para la compensación de las distorsiones de señal en múltiples ramales de transmisión que entran a un amplificador compuesto.

Esto se logra en...

1. Un método para compensar las distorsiones de señal en múltiples ramales de transmisión (3, 5; 43, 45, 46) que introduce un amplificador compuesto (1; 1') del tipo Doherty, que comprende los pasos de:

- proporcionar (S1) una o más señales de entrada (x) al amplificador compuesto;

- observar (S2) una señal de salida (z) a partir del amplificador compuesto (1; 1') para cada señal de entrada proporcionada;

- derivar (S5) un error en cada señal de salida (z) comparando la señal de salida con una señal de salida ideal, dicho error que se causa por dichas distorsiones de señal;

- derivar (S11) la contribución individual de cada ramal de transmisión (3, 5; 43, 45, 46) al error utilizando un modelo de amplificador compuesto, dicho modelo de amplificador compuesto que comprende la información sobre la contribución de cada amplificador constituyente (23, 25; 103a, 103b, 103c) a la señal de salida para cada señal de entrada proporcionada;

- compensar las distorsiones de señal en los ramales de transmisión (3, 5; 43, 45, 46) en consecuencia.

2. El método de acuerdo con la reivindicación 1, que además comprende los pasos de:

- derivar (S11) la contribución de los distintos parámetros en los ramales de transmisión (3, 5; 43, 45, 46) a la distorsión de la señal que causa el error observado utilizando un modelo de ramal de transmisión que comprende la información sobre los parámetros que afectan las distorsiones de la señal en cada ramal de transmisión (3, 5; 43, 45, 46); y

- proporcionar los ajustes o los parámetros de compensación a los parámetros de compensación ya existentes para cada ramal de transmisión (3, 5; 43, 45, 46) en consecuencia para disminuir las distorsiones de señal.

3. El método de acuerdo con la reivindicación 2, que además comprende los pasos de:

- derivar las derivadas de la señal de salida con respecto a los distintos parámetros de compensación utilizando dicho modelo de amplificador compuesto y dichos modelos de ramales de transmisión;

- utilizar dichas derivadas para adaptar dichos parámetros de compensación de manera que se minimice el error en la señal de salida.

4. El método de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por proporcionar al menos dos frecuencias o niveles de señales de entrada diferentes de manera que los distintos ramales de transmisión contribuyen en distintas cantidades a la señal de salida para las distintas señales de entrada.

5. El método de acuerdo con la reivindicación 1, que además comprende los pasos de:

- proporcionar (S31) un primer nivel de señal de entrada al amplificador compuesto (1) de manera que generalmente solamente se maneja uno de los amplificadores constituyentes, dicho amplificador de aquí en adelante que se denomina el primer amplificador (23);

- relacionar el error derivado a un ramal de transmisión (3) conectado al primer amplificador (23);

- proporcionar (S35) un segundo nivel de la señal de entrada de manera que un segundo amplificador (25) se maneja tanto solo como junto con el primer amplificador (23);

- derivar un error de señal causado por un ramal de transmisión (5) conectado al segundo amplificado (25) observando la señal de salida y restar un supuesto error que aumenta linealmente causado por el primer ramal de transmisión (3);

- compensar las distorsiones de señal observadas proporcionando los medios de compensación (11, 13) en cada ramal del amplificador compuesto.

6. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por repetir los pasos del método para obtener gradualmente las compensaciones mejoradas de las distorsiones de la señal.

7. Un sistema que comprende un amplificador compuesto (1; 1') del tipo Doherty y al menos dos ramales de transmisión (3, 5; 43, 45, 46) que entran al amplificador compuesto (1; 1'), dichos ramales de transmisión que comprenden los parámetros que causan las distorsiones de la señal, dicho sistema que además comprende un receptor de observación del transmisor, TOR, (15) conectado a la salida del amplificador compuesto (1; 1'), caracterizado porque el sistema además comprende:

- unos medios de ajuste de compensación (17) conectados al TOR (15) y adaptados para derivar un error de señal de la señal de salida desde el amplificador compuesto, dicho error de la señal que es causado por las distorsiones de la señal en los ramales de transmisión (3, 5; 43, 45, 46) y se deriva comparando la señal de salida con una señal de salida ideal, dichos medios de ajuste de compensación (17) que además se adaptan para derivar la contribución individual al error desde cada ramal de transmisión (3, 5; 43, 45, 46) usando un modelo de amplificador compuesto que comprende la información sobre la contribución de cada amplificador constituyente (23, 25; 103a, 103b, 103c) a la señal de salida para cada señal de entrada suministrada; y

- unos medios de compensación (11, 13; 111, 113, 114) en cada ramal de transmisión (3, 5; 43, 45, 46), dichos medios de de compensación (11, 13; 111, 113, 114) que se conectan a los medios de ajuste de compensación (17) y se adaptan para recibir de allí las instrucciones con respecto a cómo se deberían compensar las distorsiones de la señal en cada ramal.

8. El sistema de acuerdo con la reivindicación 7, caracterizado porque los medios de ajuste de compensación (17) además comprenden un modelo de ramal de transmisión para cada ramal de transmisión (3, 5; 43, 45, 46) que comprende la información sobre la contribución de distintos parámetros del ramal de transmisión (3, 5; 43, 45, 46) a la distorsión de la señal que causa el error observado, dichos medios de ajuste de compensación (17) que se adaptan para usar estos modelos de ramales de transmisión para derivar dichas instrucciones y dichas instrucciones que comprenden los parámetros de compensación o los ajustes a los parámetros de compensación ya existentes que van a ser enviados a cada uno de los medios de compensación (11, 13; 111, 113, 114) para reducir las distorsiones de la señal.

9. El sistema de acuerdo con la reivindicación 8, caracterizado porque los medios de ajuste de compensación (17) se adaptan para derivar la señal de salida con respecto de los distintos parámetros de compensación utilizando dicho modelo de amplificador compuesto y dichos modelos de ramal de transmisión, dichas derivadas que son indicativas de la dirección en la que se deberían cambiar los parámetros de compensación para minimizar el error medido.

10. El sistema de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 7-9, caracterizado porque los medios de ajuste de compensación (17) se adaptan a derivar primero un error en la señal de salida relativo solamente a un primer ramal de transmisión (3) conectado a un primer amplificador (23) cuando se proporciona un nivel de señal de entrada al sistema de manera que generalmente solamente se maneja el primer amplificador (23) y luego deriva un error causado por un segundo ramal de transmisión (5) conectado a un segundo amplificador (25) cuando se

proporciona un segundo nivel de señal de entrada al sistema de manera que el segundo amplificador (25) se maneja tanto solo como junto con el primer amplificador

(23) observando la señal de salida y resta un supuesto error que aumenta linealmente causado por el primer ramal de transmisión (3).

11. El sistema de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 7-10, caracterizado porque los medios de ajuste de compensación (17) se adaptan a repetir los pasos del método para obtener gradualmente compensaciones mejoradas de las distorsiones de la señal.

12. Una estación base en un sistema de comunicación móvil que comprende un sistema de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 7-11.

13. Unos medios de ajuste de compensación adaptados para ser conectados a una salida de un amplificador compuesto (1; 1') del tipo Doherty y a al menos dos medios de compensación (11, 13; 111, 113, 114) proporcionados en cada uno de al menos dos ramales de transmisión (3, 5; 43, 45, 46) que se introducen en el amplificador compuesto (1, 1'), dichos medios de ajuste de compensación que se caracterizan porque comprenden:

- unos primeros medios de recepción (31) adaptados para recibir una señal de salida desde el amplificador compuesto;

- unos medios de derivación de error (35) conectados a los primeros medios de recepción (31) y adaptados para derivar un error en la señal de salida causado por las distorsiones de la señal en los ramales de transmisión (3, 5; 43, 45, 46) comparando la señal de salida con una señal de salida ideal;

- los medios de cálculo (39) conectados a los medios de derivación de error

(35) y adaptados para derivar la contribución individual de cada ramal de transmisión al error usando un modelo de amplificador compuesto que comprende la información sobre la contribución de cada amplificador constituyente (23, 25; 103a, 103b, 103c) a la señal de salida para cada señal de entrada proporcionada; y

- los medios de envío (41) conectados a los medios de cálculo (39) y adaptados para enviar las desde los medios de cálculo (39) a los medios de compensación con respecto a cómo se deberían compensar las distorsiones de la señal en cada ramal de transmisión.

14. Los medios de ajuste de compensación de acuerdo con la reivindicación 13, caracterizados porque los medios de cálculo (39) además comprenden un modelo de ramal de transmisión para cada ramal de transmisión (3, 5; 43, 45, 46) que comprenden la información sobre la contribución de los distintos parámetros del ramal

de transmisión (3, 5; 43, 45, 46) a la distorsión de la señal que causa el error observado, y porque los medios de cálculo (39) se adaptan a usar estos modelos de ramales de transmisión para derivar dichas instrucciones y dichas instrucciones que comprenden compensar los parámetros o ajustes a los parámetros de compensación ya existentes que van a ser enviados a cada uno de los medios de compensación (11, 13; 111, 113, 114) para disminuir las distorsiones de la señal.

15. Unos medios de ajuste de compensación de acuerdo con la reivindicación 14, caracterizados porque los medios de cálculo (39) se adaptan para derivar la señal de salida con respecto de los distintos parámetros de compensación utilizando dicho modelo de amplificador compuesto y dichos modelos de ramales de transmisión, dichas derivadas que son indicativas de la dirección en que se deberían cambiar los parámetros de compensación para minimizar el error medido.

16. Unos medios de ajuste de compensación de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 13-15, caracterizados porque los medios de cálculo (39) se adaptan primero a derivar un error en la señal de salida con respecto solamente a un primer ramal de transmisión (3) conectado a un primer amplificador (23) cuando se proporciona un nivel de la señal de entrada al sistema de manera que en principio solamente se maneja el primer amplificador (23) y luego se deriva un error causado por un segundo ramal de transmisión (5) conectado a un segundo amplificador (25) cuando se proporciona un segundo nivel de señal de entrada al sistema de manera que el segundo amplificador (25) se maneja tanto solo como junto con el primer amplificador (23) observando la señal de salida y restar un supuesto error que aumenta linealmente causado por el primer ramal de transmisión (3).

17. Unos medios de ajuste de compensación de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 13-16, caracterizados porque los medios de cálculo (39) se adaptan para repetir los cálculos para obtener compensaciones mejoradas gradualmente de las distorsiones de la señal.