Método y sistema de calibración de un punto de interceptación de intermodulación de segundo orden de un transceptor de radio.

El método de calibración de un punto de interceptación de intermodulación de segundo orden (IIP2 - SecondOrder Intermodulation Intercept Point,

en inglés) de un transceptor de radio, que comprende las etapas de:

- Generar una señal de referencia de intermodulación de segundo orden (IM2 - Second OrderIntermodulation, en inglés) (SIM2-REF) a partir de una señal de banda de base de transmisión (STXBB-REF);

- Estimar una potencia de intermodulación de segundo orden a partir de la señal de referencia deintermodulación de segundo orden (SIM2-REF) y de una señal de salida del transceptor de radio (Salida);

- Sintonizar un sintonizador del punto de interceptación de intermodulación de segundo orden para quecorresponda a una potencia de intermodulación de segundo orden que es la más baja;

- Extraer un punto de interceptación de intermodulación de segundo orden más bajo correspondiente a lapotencia de intermodulación de segundo orden más baja.

Método y sistema de calibración de un punto de interceptación de intermodulación de segundo orden de un transceptor de radio.

La presente invención se refiere a dispositivos de comunicación inalámbricos, y más particularmente a la calibración de un punto de interceptación de segundo orden dinámico que permite una reducción de las interferencias de segundo orden en receptores de conversión directa.

La arquitectura de receptor de conversión directa (DCR – Direct Conversion Receiver, en inglés) es ampliamente utilizada en los sistemas de comunicación modernos esencialmente para su nivel de integración alta, lo que resulta en un coste más bajo y un menor tamaño. Por ejemplo, la arquitectura de DCR tal como la arquitectura de frecuencia intermedia cero (ZIF - Zero Intermediate Frequency, en inglés) es actualmente elegida para un receptor de radio de un dispositivo de mano de acceso múltiple por división de código de banda ancha de tercera generación (3G WCDMA – Third Generation Wideband Code Division Multiple Access, en inglés) , o un dispositivo de mano de un sistema de telecomunicación mediante telefonía móvil universal (UMTS – Universal Mobile Telecommunication System, en inglés) .

Las principales dificultades de los receptores de conversión directa son los ruidos situados juntos de banda de base esencialmente ligados al ruido de centelleo, a los desfases actuales directos y a la distorsión de intermodulación de segundo orden (IM2 – Second Order Intermodulation Distortion, en inglés) , todos los cuales corrompen la señal deseada y degradan fuertemente la sensibilidad del receptor. El ruido de centelleo y los desfases actuales directos pueden ser mitigados mediante un filtrado de paso alto en las aplicaciones de banda ancha. A la inversa, la distorsión de IM2 sigue siendo el fenómeno más crítico en tales aplicaciones.

Las principales contribuciones a la IM2 vienen de los mezcladores de reducción, sobre todo debido a no linealidades y a desacuerdos en partes de su estructura diferencial. Se generan esencialmente en los mezcladores de ordenadores frontales y ocupan la misma banda de frecuencia que la señal deseada. La potencia de la IM2 ligada a cualquier dispositivo generador de interferencia depende de su nivel de potencia y del nivel del punto de interceptación de segundo orden (IP2 – Second Order Intercept Point, en inglés) , que indica un factor de mérito para la compensación de la distorsión de IM2.

Por ejemplo, en los receptores bidireccionales (FDD – Full Duplex, en inglés) de WCDMA de 3G, la principal dificultad está ligada a la distorsión de IM2 generada por la fuga de señal del transmisor. Además, los transceptores de 3G necesitarían obtener un nuevo punto de interceptación de intermodulación de segundo orden (IIP2 – Second Order Intermodulation Intercept Point, en inglés) , puesto que los transceptores de 3G son cada vez más complejos con, por ejemplo, multi-banda, multi-estándar, multi-modo.

El problema de calibración es más crítico en dispositivos portátiles puesto que las técnicas de calibración necesitan procesamiento de señal desde un procesador del tipo de procesador de señal digital (DSP – Digital Signal Processor, en inglés) , cuya potencia de cálculo y disponibilidad está fuertemente limitada.

Una técnica de calibración automatizada ha sido desarrollada y ofrece una calibración rápida pero sólo cuando el dispositivo de telefonía móvil está encendido. Además, las dependencias de temperatura y frecuencia tienden a disminuir el nivel de rendimiento del punto de calibración.

Por ejemplo, en un modo de operación de FDD WCDMA de 3G, se necesita un duplexador externo para separar la recepción de la transmisión. Una fuga de transmisor debida al limitado aislamiento del duplexador finito entre la transmisión y la recepción aparece en la entrada del receptor. Es la principal causa de la distorsión de intermodulación de segundo orden. En la banda de base del receptor, esto corresponde a una versión cuadrada de la envolvente de la señal de transmisión, y ocupa dos veces el ancho de banda de la envolvente de la amplitud de transmisión, contribuyendo por ello a la degradación de la sensibilidad del receptor.

El documento US 2007/0184782 describe un transceptor que tiene un circuito de cancelación de intermodulación de segundo orden adaptativo, comprendiendo el transceptor un transmisor y un circuito de reducción del receptor. El circuito de cancelación comprende un circuito de reconstrucción de intermodulación de segundo orden que recibe una señal de transmisión desde el transmisor y proporciona una señal de intermodulación de segundo orden aproximada que es restada de una señal recibida compuesta desde el receptor.

El documento WO 2008/089574 describe un sistema de calibración del punto de interceptación de intermodulación de segundo orden automático que comprende un núcleo del receptor, un circuito de calibración de IIP2 y un generador de señal de prueba. El circuito de calibración de IIP2 mide un valor de un tono de segundo orden y genera una señal de compensación o correctora para el circuito específico del núcleo del receptor.

La disertación de Krzystof Duchêne, “Analysis and Cancellation Methods of Second Order Intermodulation Distortion in RFIC Downconversion Mixers”, Erlangen 2007, capítulo 5, “IMD2 Cancellation Methods”, describe un método y sistema para la calibración de IIP2 de un transceptor de radio. Una señal de referencia de IM2 es generada a partir de una señal de banda de base de transmisión. Una función de coste es calculada a partir de la señal de referencia de IM2 y la salida del receptor de radio. La función de coste se utiliza para sintonizar el desequilibrio del mezclador de reducción a la potencia de IM2 más baja.

Volviendo a la técnica anterior, el documento US 2004 0 203 458 presenta un método y aparato para reducir la interferencia de segundo orden en un dispositivo de comunicación. Presenta una técnica para compensar la 10 interferencia mediante procesamiento de señal.

No obstante, este documento presenta un método para reducir la distorsión de intermodulación provocada sólo por fuga en la transmisión.

Por lo tanto, la no linealidad de segundo orden ligada al canal adyacente en WCDMA no es eliminada mediante este método.

Además, los transceptores son cada vez más complejos y con ello la cohabitación de señal se hace también cada vez más compleja.

A la vista de lo anterior, se propone en esta memoria reducir la distorsión de intermodulación general y cumplir un requisito del punto de interceptación de segundo orden alto calibrando dinámicamente el punto de interceptación de segundo orden e incluso cuando el dispositivo está en operación.

En un aspecto, se propone un método de calibración de un punto de interceptación de intermodulación de segundo orden de un transceptor de radio.

Este método comprende las etapas de:

-Generar una señal de referencia de intermodulación de segundo orden (IM2 – Second Order Intermodulation, en inglés) a partir de una señal de banda de base de transmisión; -Estimar una potencia de intermodulación de segundo orden a partir de la señal de referencia de intermodulación de segundo orden y de una señal de salida del transceptor de radio; -Sintonizar el punto de interceptación de intermodulación de segundo orden generado para corresponder

con una potencia de intermodulación de segundo orden que es la más baja; -Extraer un punto de interceptación de intermodulación de segundo orden óptimo correspondiente a la potencia de intermodulación de segundo orden que es la más baja encontrada.

De acuerdo con una primera característica, la señal de referencia de intermodulación de segundo orden es 40 preferiblemente generada mediante un procesamiento de ley del cuadrado ideal de la señal de banda de base de transmisión.

Se admite de manera general que el efecto de intermodulación de segundo orden puede estar representado por un proceso de ley del cuadrado del siguiente tipo:

Donde representa la magnitud de la envoltura de señal compleja variable con el tiempo de la señal de banda de base de transmisión, y α es un coeficiente proporcional al punto de interceptación de segundo orden.

De acuerdo con una segunda característica, la potencia de intermodulación de segundo orden puede ventajosamente ser estimada con un medio de filtrado adaptativo.

Por ejemplo, para estimar la potencia de intermodulación de segundo orden, el medio de filtrado adaptativo extrae la 55 señal de intermodulación de segundo... [Seguir leyendo]

1. El método de calibración de un punto de interceptación de intermodulación de segundo orden (IIP2 – Second Order Intermodulation Intercept Point, en inglés) de un transceptor de radio, que comprende las etapas de:

- Generar una señal de referencia de intermodulación de segundo orden (IM2 -Second Order Intermodulation, en inglés) (SIM2-REF) a partir de una señal de banda de base de transmisión (STXBB-REF) ; -Estimar una potencia de intermodulación de segundo orden a partir de la señal de referencia de intermodulación de segundo orden (SIM2-REF) y de una señal de salida del transceptor de radio (Salida) ; -Sintonizar un sintonizador del punto de interceptación de intermodulación de segundo orden para que corresponda a una potencia de intermodulación de segundo orden que es la más baja; -Extraer un punto de interceptación de intermodulación de segundo orden más bajo correspondiente a la potencia de intermodulación de segundo orden más baja.

2. El método de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la señal de referencia de intermodulación de segundo orden (SIM2-REF) es generada mediante un proceso de ley del cuadrado de la señal de banda de base de transmisión

(STXBB-REF) .

3. El método de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2, en el que la potencia de intermodulación de segundo orden se estima con un medio de filtrado adaptativo.

4. El método de acuerdo con la reivindicación 3, en el que, para estimar la potencia de intermodulación de segundo orden, el medio de filtrado adaptativo extrae la señal de intermodulación de segundo orden incluida en la señal de salida del transceptor de radio (Salida) mediante una circunvolución de la señal de referencia de intermodulación de segundo orden (SIM2-REF) con la señal de salida del transceptor de radio (Salida) .

5. El método de supresión del medio de recepción de intermodulación de segundo orden (4) de un transceptor de radio, que comprende la etapa de:

- Inyectar una señal de radiofrecuencia de transmisión (STXRF-REF) a partir de un convertidor amplificador (6) del medio de transmisión (1) en un mezclador (9) del medio de recepción (4) ; -Generar una señal de referencia de intermodulación de segundo orden (SIM2-REF) a partir de una señal de banda de base de transmisión (STXBB-REF) ; -Estimar una potencia de intermodulación de segundo orden a partir de la señal de referencia de intermodulación de segundo orden (SIM2-REF) y una señal de salida del transceptor de radio (Salida) ; -Sintonizar un punto de interceptación de intermodulación de segundo orden correspondiente a una potencia de intermodulación de segundo orden que es la más baja; -Extraer un punto de interceptación de intermodulación de segundo orden correspondiente a la potencia de intermodulación de segundo orden más baja encontrada; -Restar a la señal de intermodulación de segundo orden extraída de la señal de salida del transceptor de radio (Salida) a la señal de salida de recepción.

6. El método de acuerdo con la reivindicación 5, en el que las etapas de estimar la potencia de intermodulación de segundo orden, modificando el sintonizador (24) y extraer el punto de interceptación de intermodulación de segundo orden óptimo son llevadas a cabo en un bucle cerrado.

7. El método de acuerdo con la reivindicación 5 ó 6, en el que la señal de radiofrecuencia de transmisión (STXRF-REF) inyectada en el mezclador (9) del medio de recepción (4) puede ser modificada de acuerdo con los parámetros de ganancia del transceptor de radio.

8. El método de acuerdo con la reivindicación 5 a 7, en el que el medio de recepción (4) incluye un receptor de conversión directa.

9. Sistema de calibración de un punto de interceptación de intermodulación de segundo orden (IIP2 – Second Order Intermodulation Intercept Point, en inglés) de un transceptor de radio, que comprende un medio de generación (21) para generar una señal de referencia de intermodulación de segundo orden (SIM2-REF) a partir de una señal de banda de base de transmisión (STXBB-REF) , un medio de estimación (22) para estimar la potencia de intermodulación de segundo orden a partir de la señal de referencia de intermodulación de segundo orden (SIM2-REF) y de una señal de salida del transceptor de radio (Salida) , un medio de extracción (23) para extraer un punto de interceptación de intermodulación de segundo orden óptimo correspondiente a una potencia de intermodulación de segundo orden que es la más baja y a un sintonizador (24) del punto de interceptación de intermodulación de segundo orden sintonizado al citado óptimo.

10. El sistema de acuerdo con la reivindicación 9, en el que el medio de generación (21) incluye un medio para el procesamiento en ley del cuadrado de la señal de banda de base de transmisión.

11. El sistema de acuerdo con la reivindicación 9 ó 10, en el que el medio de estimación (22) incluye un medio de 5 filtrado adaptativo.

12. El sistema de acuerdo con la reivindicación 11, en el que el medio de filtrado adaptativo comprende un medio para calcular una circunvolución de la señal de referencia de intermodulación de segundo orden (SIM2-REF) con la señal de salida del transceptor de radio (Salida) .

13. Sistema de supresión de la intermodulación de segundo orden del medio de recepción (4) de un transceptor de radio, que comprende un medio de inyección (25) para inyectar una señal de radiofrecuencia de transmisión (STXRF-REF) a partir de un convertidor de amplificación (6) del medio de transmisión (1) en un mezclador (9) del medio de recepción (4) , de un medio de generación (21) para generar una señal de referencia de intermodulación de segundo 15 orden (SIM2-REF) a partir de una señal de banda de base de transmisión (STXBB-REF) , de un medio de estimación (22) para estimar la potencia de intermodulación de segundo orden a partir de la señal de referencia de intermodulación de segundo orden (SIM2-REF) y una señal de salida del transceptor de radio (Salida) , un medio de extracción (23) para extraer un punto de interceptación de intermodulación de segundo orden óptimo correspondiente a una potencia de intermodulación de segundo orden que es la más baja, un medio de sustracción (11) para restar una señal de intermodulación de segundo orden extraída de la señal de salida del transceptor de radio (Salida) a la señal de salida de recepción.

14. El sistema de acuerdo con la reivindicación 13, que incluye un bucle cerrado que incluye el citado medio de estimación (22) , el citado medio de extracción (23) y un sintonizador (24) del punto de interceptación de25 intermodulación de segundo orden.

15. El sistema de acuerdo con la reivindicación 13 ó 14, en el que el medio de inyección (25) puede modificar la señal de radiofrecuencia de transmisión (STXRF-REF) inyectada en el mezclador (9) del medio de recepción (4) de acuerdo con los parámetros de ganancia del transceptor de radio.

16. El sistema de acuerdo con la reivindicación 13 a 15, en el que el medio de recepción incluye un receptor de conversión directa.