ES2265122T3 - Metodo y aparato para mejorar la eficiencia de amplificacion de potencia en sistemas de comunicacion inalambrica con elevadas relaciones entre los valores de potencia de pico y de potencia media. - Google Patents
Metodo y aparato para mejorar la eficiencia de amplificacion de potencia en sistemas de comunicacion inalambrica con elevadas relaciones entre los valores de potencia de pico y de potencia media. Download PDFInfo
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Abstract
Un sistema de gestión de potencia (18'''') para proporcionar una señal de alimentación variable (54) a un bloque de amplificación de potencia de salida (24) en un dispositivo de comunicación inalámbrica (10), el sistema de gestión de potencia (18'''') comprende: un bloque de potencia media y control de ganancia (36) para emitir una señal de control de ganancia (44) en respuesta a una señal de instrucción de control de potencia (48), o a una señal indicadora de la intensidad de la señal recibida (50) o a ambas, y para proporcionar la señal de control de ganancia (44) al bloque de amplificación de potencia de salida (24); una unidad que contiene un sensor ambiental (93) para proporcionar una o varias señales de información del entorno (96, 100, 104); un generador de ajuste del nivel de alimentación (38'') conectado a la unidad del sensor ambiental (93) para producir una versión alterada de la señal de ajuste del nivel de alimentación (52'') en respuesta a una indicación de parámetros de datos de una corriente de datos de salida de banda base (76) que va a ser transmitida por el dispositivo de comunicación inalámbrica (10) y una o más señales de información del entorno (96, 100, 104); y, una fuente de alimentación (42) conectada al bloque de potencia media y control de ganancia (36) y al generador de ajuste del nivel de alimentación (38''); la fuente de alimentación (42) proporciona la señal de alimentación variable (54) al bloque de amplificación de potencia de salida (24) emitiendo una primera señal de control de potencia (90'') basada en la señal de control de ganancia (44'') y en la versión alterada de la señal de ajuste del nivel de alimentación (52''), recortando la primera señal de control de potencia (90'') para producir una segunda señal de control de potencia (90'''') y generando la señal de alimentación variable (54) basada en la segunda señal de control de potencia.
Description
Método y aparato para mejorar la eficiencia de
amplificación de potencia en sistema de comunicación inalámbrica con
elevadas relaciones entre los valores de potencia de pico y de
potencia media.
La presente invención está relacionada con los
dispositivos de comunicación Inalámbrica. Más en concreto, consiste
en un método y un aparato para mejorar la eficiencia del
amplificador de potencia en los sistemas de comunicación inalámbrica
que tienen una potencia de transmisión variable en un margen amplio
y/o con un alto nivel de PAPR (Peak to Average Power Ratio).
Los dispositivos portátiles de comunicación
inalámbrica y otros tipos de transmisores inalámbricos disponen
habitualmente de una o varias baterías internas como fuente de
alimentación. Uno de los principales criterios de rendimiento en
este tipo de dispositivos es la vida de la batería, que suele
definirse como el periodo de tiempo durante el cual la batería sigue
alimentando al dispositivo con una sola carga. Una proporción
significativa de la potencia de la batería se consume en el bloque
de amplificación de potencia del transmisor del dispositivo
inalámbrico. El bloque de amplificación de potencia amplifica la
potencia de la señal que se transmite desde un nivel de potencia
interna comparativamente reducido a un nivel de potencia
significativamente superior, necesario en la comunicación
inalámbrica con estaciones base remotas y otros dispositivos. La
mejora de la eficiencia del amplificador de potencia o, más en
general, de la eficiencia del transmisor, reduce el consumo de
energía, aumentando la vida de la batería.
La patente de Estados Unidos US 2002/0013157
revela un aparato de radiocomunicación que comprende varios
amplificadores de potencia variable, una unidad de amplificación de
potencia variable y una unidad de control de amplificación de
potencia variable para controlar los amplificadores de potencia
variable. En concreto, la patente US 2002/0013157 muestra cómo
combinar un amplificador de potencia variable de sensibilidad de
control elevada con otro de sensibilidad de control reducida y cómo
ofrecer una relación de control adecuada para mejorar la precisión
de la potencia de transmisión en lugar de la eficiencia del
amplificador de potencia.
En consecuencia, es necesario un sistema que
ofrezca una mayor eficiencia del amplificador de potencia o, más en
general, una mayor eficiencia del transmisor.
La invención consiste en un sistema de gestión
de potencia que suministra una señal de alimentación variable a la
etapa de amplificación de potencia del bloque de amplificación de
potencia de salida de un dispositivo de comunicación inalámbrica. La
potencia que se desea establecer para una señal de transmisión
producida por la etapa de amplificación de potencia se estima y se
emplea para variar el voltaje de alimentación suministrado al
amplificador de potencia de salida a fin de reducir la potencia que
se disipa en la etapa de amplificación de potencia.
Convenientemente, la estimación de la potencia que se quiere
establecer se ajusta teniendo en cuenta, al menos, una señal de
información del entorno. Por ejemplo, al menos una de las señales
siguientes: la señal de información de temperatura, la señal del
estado de la batería y la frecuencia operativa del dispositivo de
comunicación inalámbrica, puede utilizarse para aumentar el nivel de
potencia estimado que se desea establecer para ofrecer un control
más preciso de la señal de alimentación.
En uno de sus aspectos, la invención aporta un
sistema de gestión de potencia para suministrar una señal de
potencia variable al bloque de amplificación de potencia de salida
de un dispositivo de comunicación inalámbrica. El sistema de gestión
de potencia comprende: a) un bloque de potencia media y control de
ganancia que suministra una señal de control de ganancia en
respuesta a una señal de instrucción de control de potencia, a una
señal indicadora de la intensidad de la señal recibida o a ambas, y
suministra también la señal de control de ganancia al bloque de
amplificación de potencia de salida; b) una unidad con un sensor
ambiental que proporcione una o más señales de información del
entorno; c) un generador de ajuste del nivel de alimentación
conectado a la unidad del sensor ambiental que proporcione una
versión alterada de la señal de ajuste del nivel de alimentación en
respuesta a la indicación de parámetros de datos de una corriente de
datos de salida de banda base que va a ser enviada por el
dispositivo de comunicación inalámbrica y a una o más señales de
información del entorno; y d) una fuente de alimentación conectada
al bloque de potencia media y control de ganancia y al generador de
ajuste del nivel de alimentación. La fuente de alimentación
proporciona la señal de alimentación variable al bloque de
amplificación de potencia de salida emitiendo una primera señal de
control de potencia basada en la señal de control de ganancia y en
la versión alterada de la señal de ajuste del nivel de alimentación,
recortando la primera señal de control de potencia para proporcionar
una segunda señal de control de potencia y generando la señal de
alimentación variable basada en la segunda señal de control de
potencia. Para ello, se adapta la señal de control de ganancia a fin
de aplicar suficiente ganancia a una versión de señal de transmisión
de la corriente de datos de salida de banda base y se adapta la
versión alterada de la señal de ajuste del nivel de alimentación
para proporcionar un techo dinámico (headroom) reducido, pero
suficiente para proporcionar eficientemente la potencia necesaria
para transmitir la señal de transmisión.
Preferiblemente, los valores de saturación
positivo y negativo y la pendiente empleados en el recorte
(clipping) se ajustan teniendo en cuenta una o más señales del
entorno y la versión alterada de la señal de control de
ganancia.
Preferiblemente, el bloque de potencia media y
control de ganancia proporciona una versión alterada de la señal de
control de ganancia y la fuente de alimentación comprende: e) un
sumador conectado al bloque de potencia media y control de ganancia
y al generador de ajuste del nivel de alimentación que suma la señal
de control de ganancia y la versión alterada de la señal de ajuste
del nivel de alimentación generando la primera señal de control de
potencia; f) un recortador conectado al sumador que recibe la
primera señal de control de potencia y genera la segunda señal de
control de potencia; g) un convertidor de conmutación conectado al
recortador que recibe la segunda señal de control de potencia y
genera la señal de alimentación variable; y h) un correlador inverso
conectado al generador de ajuste del nivel de alimentación y al
bloque de potencia media y control de ganancia para recibir una
señal del entorno y la versión alterada de la señal de control de
ganancia, respectivamente, y generar una señal de ajuste del
recortador. El correlador inverso también está conectado al
recortador para proporcionar a éste la señal de ajuste del
recortador para ajustar los valores de saturación positivo y
negativo y la pendiente del recortador.
Preferiblemente, la unidad del sensor ambiental
comprende uno de los elementos, indistintamente, o una combinación
de los elementos siguientes: e) un sensor de temperatura que
proporciona una señal de información sobre la temperatura, como
parte de una o más señales de información del entorno; la señal de
información de temperatura está relacionada con la temperatura del
hardware del dispositivo de comunicación inalámbrica; y f) un sensor
del estado de la batería que proporciona una señal de información
del estado de la batería, como parte de una o más señales de
información del entorno; la señal de información del estado de la
batería está relacionada con la batería empleada para alimentar el
dispositivo de comunicación inalámbrica.
La señal de información del entorno (una o
varias) puede comprender una señal de información sobre la
frecuencia a la que se transmitirá la corriente de datos de salida
de banda base y la fuente de alimentación puede estar configurada
para mantener la señal de alimentación variable por encima de un
nivel de voltaje mínimo.
Preferiblemente, el generador de ajuste del
nivel de alimentación se implementa mediante varias tablas de
correspondencia (look-up-tables),
donde se establece una tabla de correspondencia para cada señal de
información del entorno y para la indicación de los parámetros de
datos y se combinan los resultados de cada tabla de correspondencia
para generar una versión alterada de la señal de ajuste del nivel de
alimentación. Al menos una de las tablas de correspondencia puede
implementarse mediante la fórmula correspondiente.
Preferiblemente, el sistema comprende además un
detector de parámetros de datos conectado al generador de ajuste del
nivel de alimentación y un dispositivo de banda base del dispositivo
de comunicación inalámbrica. El detector de parámetros de datos
proporciona la indicación de parámetros de datos.
Preferiblemente, el bloque de alimentación de
potencia se calibra del modo siguiente: (i) transmitiendo las
señales de radio del dispositivo inalámbrico a un nivel de potencia
constante desde el dispositivo de comunicación inalámbrica mientras
se realiza un seguimiento de la relación de potencia en canal
adyacente (ACPR); (ii) reduciendo la magnitud de la señal de
alimentación variable mientras se mantiene constante la potencia de
salida en las señales de radio del dispositivo inalámbrico; (iii)
registrando la magnitud de la señal de alimentación variable cuando
la ACPR ha aumentado a un determinado nivel fijado previamente; (iv)
aumentando la potencia de salida de las señales de radio del
dispositivo inalámbrico y repitiendo los pasos i) a (iii) para
diversos niveles de potencia de salida: y (v) computando una función
de transferencia ideal a fin de derivar la señal de control de
potencia para controlar el convertidor de conmutación.
Además, el bloque de alimentación puede
calibrarse del modo siguiente: (vi) repitiendo los pasos (i) a (v)
para varios dispositivos de comunicación inalámbrica distintos (10)
para obtener una función de transferencia media; y (vii) realizando
un ajuste de curvas en la función de transferencia media.
El generador de ajuste del nivel de alimentación
puede calibrarse: (viii) cargando el generador de ajuste del nivel
de alimentación con un valor que haga que el bloque de amplificación
de potencia de salida opere al nivel de potencia de transmisión más
bajo posible; (ix) calibrando la potencia de transmisión hasta que
la potencia de salida del bloque de amplificación de potencia de
salida supere levemente un nivel de potencia concreto fijado para un
nivel de voltaje de alimentación; (x) interpolando el valor de
salida del bloque de nivel de potencia medio y cargando este valor
de salida interpolado, tras el correspondiente ajuste con el
correlador inverso, en el generador de ajuste del nivel de
alimentación; (xi) ajustando el nivel de potencia de transmisión a
un valor levemente inferior al nivel de potencia que se desea
establecer; y (xii) aumentando del valor del nivel de potencia de
transmisión y repitiendo los pasos (viii) a (xi) hasta que se
alcance un punto máximo de potencia de transmisión especificado.
Conforme a otro aspecto de la presente
invención, ésta proporciona un método para suministrar una señal de
alimentación variable al bloque de amplificación de potencia de
salida de un dispositivo de comunicación inalámbrica que recibe una
corriente de datos de entrada de una señal de radio de una estación
base y transmite una corriente de datos de salida en una señal de
radio de un dispositivo inalámbrico. El método comprende: a)
detectar la intensidad de la señal de radio de la estación base para
producir una señal que indique la intensidad de la señal recibida,
detectar una señal de instrucción de control de potencia en la señal
de radio de la estación base, o ambas; b) generar una señal de
control de ganancia de salida en respuesta a la señal indicadora de
la intensidad de la señal recibida, a la señal de instrucción de
control de potencia o a ambas; c) generar una o más señales de
información del entorno para obtener información sobre el entorno
del dispositivo de comunicación inalámbrica; d) generar una versión
alterada de la señal de ajuste del nivel de alimentación basada en
una indicación de parámetros de datos de una corriente de datos de
salida de banda base y en una o más señales de información del
entorno; e) proporcionar una primera señal de control de potencia
basada en la señal de control de ganancia y en la versión alterada
de la señal de ajuste del nivel de alimentación, recortando la
primera señal de control de potencia para proporcionar una segunda
señal de control de potencia y generar la señal de alimentación
variable basada en la segunda señal de control de potencia; y f)
proporcionar la señal de alimentación variable y la señal de control
de ganancia al bloque de amplificación de potencia de salida. Para
ello, se adapta la señal de control de ganancia para aplicar
suficiente ganancia a una versión de señal de transmisión de la
corriente de datos de salida de banda base y se adapta la versión
alterada de la señal de ajuste del nivel de alimentación para
proporcionar un techo dinámico (headroom) mínimo suficiente para
suministrar eficientemente la potencia necesaria para transmitir la
señal de transmisión.
El paso e) puede comprender: sumar la versión
alterada de la señal de ajuste del nivel de alimentación y la señal
de control de ganancia para obtener la primera señal de control de
potencia. La versión alterada de la señal de ajuste del nivel de
alimentación se genera a partir de la derivación de la señal de
control de ganancia.
El paso e) puede comprender generar una versión
alterada de la señal de control de ganancia y proporcionar una señal
de ajuste del recortador para ajustar los valores de saturación
positivo y negativo y la pendiente empleados en el recorte
(clipping). La señal de ajuste del recortador se genera en respuesta
a una combinación de una o más señales de información del entorno y
la versión alterada de la señal de control de ganancia.
El paso c) puede comprender uno o varios de los
pasos siguientes: (i) generar una señal de información de
temperatura relativa a la temperatura del hardware del dispositivo
de comunicación inalámbrica y proporcionar la señal de información
de temperatura como parte de la señal o señales de información del
entorno; (ii) generar una señal de información del estado de la
batería relativa a la batería usada para alimentar el dispositivo de
comunicación inalámbrica y proporcionar la señal de información del
estado de la batería como parte de la señal o señales de información
del entorno; y (iii) generar una señal de información de frecuencia
relativa a la frecuencia a la que se transmite la corriente de datos
de salida y proporcionar la señal de información de frecuencia como
parte de la señal o señales de información del entorno.
Asimismo, el método puede incluir el
mantenimiento de la señal de alimentación variable por encima de un
nivel de voltaje mínimo.
La presente invención también aporta un
dispositivo de comunicación inalámbrica que comprende el sistema de
gestión de potencia y un medio de almacenamiento legible por
ordenador que contiene código de programa ejecutable por un
procesador del dispositivo para implementar el método objeto de
patente.
A fin de facilitar la comprensión de la
invención y mostrar más claramente cómo puede llevarse a la
práctica, se describen a continuación, únicamente a modo de ejemplo,
los gráficos que acompañan a la explicación, que muestran posibles
realizaciones de la invención y en los cuales:
El Gráfico 1 es un diagrama funcional que
muestra a título ilustrativo una posible implementación de un
sistema de gestión de potencia para un dispositivo de comunicación
inalámbrica;
El Gráfico 2 es un diagrama funcional más
detallado del sistema de gestión de potencia del gráfico 1;
El Gráfico 3 ilustra la relación entre la
potencia máxima instantánea requerida por un amplificador de
potencia de un dispositivo de comunicación inalámbrica y la
alimentación que recibe el amplificador de potencia.
El Gráfico 4 es un diagrama funcional de otra
implementación de un sistema de gestión de potencia para un
dispositivo de comunicación inalámbrica;
El Gráfico 5 es un diagrama funcional de otra
implementación de un sistema de gestión de potencia para un
dispositivo de comunicación inalámbrica;
El Gráfico 6 ilustra la relación entre el nivel
de potencia deseado y una señal de control de potencia según la
implementación del gráfico 5;
El Gráfico 7a es un diagrama de flujo que
muestra los pasos de un primer método de calibración empleado para
calibrar el sistema de gestión de potencia;
El Gráfico 7b es un diagrama de flujo que
muestra los pasos de un segundo método de calibración empleado para
calibrar el sistema de gestión de potencia.
En la siguiente descripción se incluyen
numerosos detalles específicos a fin facilitar una comprensión
profunda de la invención. Sin embargo, quienes estén introducidos en
la materia entenderán que la invención puede llevarse a la práctica
sin estos detalles específicos. En otras ocasiones, los
procedimientos, métodos o componentes que son bien conocidos no se
han descrito con detalle a fin de no obscurecer la invención.
Como es conocido, un dispositivo de comunicación
inalámbrica genera una señal interna de datos que se transmite por
medio de un transmisor de radio. La señal de datos es normalmente
una señal de baja frecuencia a la que se suele denominar señal de
banda base. La señal de banda base se mezcla con una señal portadora
que tiene una frecuencia sustancialmente superior para producir una
señal de transmisión. La señal de transmisión se amplia en una o
varias etapas de amplificación de un bloque de amplificación de
potencia de salida para producir una señal de transmisión
amplificada que cuente con la potencia suficiente para ser recibida
con una pérdida de datos reducida o nula en una estación base remota
o en otro dispositivo de comunicación.
Por lo general, las etapas de amplificación del
bloque de amplificación de potencia de salida incluyen una etapa de
preamplificación para producir una señal de transmisión
preamplificada y una etapa de amplificación para producir la señal
de transmisión amplificada. El nivel de amplificación de la etapa de
preamplificación se controla por medio de un bloque de control de
ganancia, implementado normalmente por un controlador de ganancia.
Por lo general, el nivel de amplificación se fija mediante varios
métodos de lazo abierto y/o cerrado para determinar el nivel de
potencia de la señal de transmisión que se desea establecer. A
continuación, la señal de transmisión preamplificada vuelve a
amplificarse en la etapa de amplificación de potencia para generar
la señal de transmisión amplificada. La ganancia de la etapa de
amplificación de potencia suele estar fijada previamente, pero puede
variar con el nivel de alimentación. La etapa de amplificación de
potencia se alimenta de modo que pueda producir una señal de
transmisión amplificada con la potencia máxima instantánea que pueda
ser necesaria para la transmisión.
El anterior esquema de alimentación para la
etapa de amplificación de potencia puede ser aceptable en un
dispositivo inalámbrico en el que la señal de transmisión
amplificada no tenga un elevado margen dinámico de niveles de
potencia o en el que la señal de transmisión amplificada tenga una
relación entre los valores de potencia pico y potencia media (PAPR)
muy baja. Sin embargo, en muchos casos la señal de transmisión
amplificada tiene un elevado margen dinámico de niveles de potencia
a fin de acomodar una señal que tiene un alto nivel de PAPR o de
acomodar distintos tipos de señales que pueden tener distintos
niveles de potencia deseados y distintos niveles de PAPR. La etapa
de amplificación de potencia debe ser capaz de generar una señal de
transmisión amplificada tal que permita acomodar en todo momento el
nivel máximo de potencia instantánea establecido para cualquier tipo
de datos o cualquier velocidad de transferencia de los datos de
banda base que esté presente en la señal de transmisión amplificada.
Por tanto, en los esquemas de gestión de potencia tradicionales, la
etapa de amplificación de potencia recibe siempre un valor máximo de
voltaje de alimentación suficiente para acomodar un nivel máximo de
potencia instantánea determinado. No obstante, durante la mayor
parte del tiempo, el nivel real de potencia instantánea de la señal
de transmisión amplificada puede estar muy por debajo del nivel
máximo de potencia instantánea especificado, lo que origina un
funcionamiento ineficiente de la etapa de amplificación durante la
transmisión de la señal. El exceso de potencia suministrado al
amplificador de potencia se disipa en forma de calor o se pierde de
otro modo.
La invención aporta un sistema de gestión de
potencia que suministra una señal de alimentación variable a la
etapa de amplificación de potencia de un bloque de amplificación de
potencia de salida de un dispositivo de comunicación inalámbrica. La
potencia que se desea establecer para una señal de transmisión
amplificada producida por la etapa de amplificación de potencia se
estima y se emplea para variar el nivel de alimentación al
amplificador de potencia a fin de reducir la pérdida de potencia en
la etapa de amplificación de potencia. Convenientemente, a fin de
aumentar la precisión, el nivel de potencia deseado que se estima se
basa también en una o más señales de información del entorno, como
se detalla más adelante.
En referencia al Gráfico 1, en él se muestra un
diagrama funcional de un dispositivo de comunicación inalámbrica 10
con un bloque de transmisión de datos 12, una antena 14, un receptor
16 y un sistema de gestión de potencia 18. El dispositivo de
comunicación inalámbrica 10 puede ser de cualquier tipo, como por
ejemplo un asistente personal habilitado para recibir correo
electrónico, un teléfono móvil, un ordenador portátil, etc. El
Gráfico 1 muestra a modo de ejemplo una primera implementación del
sistema de gestión de potencia 18 conforme a la invención. En los
gráficos siguientes se muestran otras implementaciones posibles.
El bloque de transmisión de datos 12 incluye un
dispositivo de banda base 20, un bloque de conversión ascendente de
frecuencia 22 y un bloque de amplificación de potencia de salida 24.
El bloque de conversión ascendente de frecuencia 22 incluye un
convertidor digital a analógico (DAC) 26 y un mezclador 28. El
bloque de amplificación de potencia de salida 24 incluye un
preamplificador 30, un filtro 32 (que es opcional) y un amplificador
de potencia 34. El preamplificador 30 y el filtro 32 implementan la
etapa de preamplificación y el amplificador de potencia 34
implementa la etapa de amplificación de potencia. El receptor 16
incluye un detector de datos de control de potencia, como es
conocido entre los entendidos en la materia, para proporcionar
información de control de potencia al bloque de amplificación de
potencia de salida 24.
El sistema de gestión de potencia 18 incluye un
bloque de potencia media y control de ganancia 36, un generador de
ajuste del nivel de alimentación 38, un detector de parámetros de
datos 40 (que es opcional) y una fuente de alimentación 42. El
bloque de potencia media y control de ganancia 36 proporciona una
señal de control de ganancia 44 al preamplificador 30 y una señal de
potencia de transmisión media deseada 46 a la fuente de alimentación
42. La señal de control de ganancia 44 se proporciona al
preamplificador 30 para controlar la ganancia del preamplificador
30. La señal de potencia de transmisión media deseada 46 se genera
teniendo en cuenta una señal de instrucción de control de potencia
48 y/o una señal indicadora de la intensidad de la señal recibida 50
proporcionada por el receptor 16 y basada en las señales recibidas
por el dispositivo de comunicación inalámbrica 10. La fuente de
alimentación 42 también recibe una señal de ajuste del nivel de
alimentación 52 del generador de ajuste del nivel de alimentación 38
y combina la señal de la potencia de transmisión media deseada 46 y
la señal de ajuste del nivel de alimentación 52 para proporcionar
una señal de alimentación variable 54 al amplificador de potencia
34. Preferiblemente, esta operación tiene lugar en respuesta a
cambios en la entrada, entre ellos la señal de instrucción de
control de potencia 48, que se actualiza cada 1,25 ms. El generador
de ajuste del nivel de alimentación 38 determina el ajuste adicional
proporcionado por la señal de ajuste del nivel de alimentación 52 y
que está basado en el tipo y la velocidad de transferencia de los
datos que va a transmitir el dispositivo de comunicación 10.
Preferiblemente, la señal de ajuste del nivel de alimentación 52
puede variar también en función de otros parámetros, como parámetros
del entorno y similares que se describen en detalle más
adelante.
El dispositivo de comunicación inalámbrica 10 se
comunica con estaciones base remotas 58 y otros dispositivos a
través de señales de radio que son transmitidas y recibidas por la
antena 14. Las estaciones base 58 transmiten señales de radio de
estación base 60 que son recibidas por la antena 14 y procesadas por
el receptor 16 para extraer los datos, como se explica más adelante.
Esta línea de datos puede denominarse enlace ascendente. El
dispositivo de comunicación inalámbrica 10 también transmite señales
de radio de dispositivo inalámbrico 62 a las estaciones base 58
desde la antena 14. La línea de datos que parte del dispositivo de
comunicación inalámbrica 10 para terminar en las estaciones base 58
puede denominarse enlace descendente (reverse link).
En el enlace ascendente, la antena 14 detecta y
recibe una de las señales de radio de la estación base 60 y
proporciona una señal de recibido 64 al receptor 16. El receptor 16
incluye por lo general diversos bloques funcionales, como es
conocido entre los entendidos en la materia, para convertir la señal
recibida 64 en una señal digital y para procesar la señal recibida
64 a fin de eliminar el ruido, realizar la conversión a menor
frecuencia o demodulación y similares. En muchos sistemas de
comunicación, entre ellos la norma IS-95 Acceso
Múltiple a Dominios de Códigos (Code Domain Múltiple Access, CDMA) y
otros estándares de comunicación posteriores, las estaciones base 58
pueden transmitir una serie de instrucciones de control de potencia
en la señal de instrucción de control de potencia 48 como parte de
la señal recibida 64. La señal de instrucción de control de potencia
48 da instrucciones al sistema de gestión de potencia 18 para
aumentar o reducir la potencia de las señales de radio de
dispositivo inalámbrico transmitidas 62. En uno de los estándares,
las señales de instrucción de control de potencia 48 se envían en
forma de bits de datos y pueden recibirse a una velocidad de 800
bits de control de potencia por segundo. Una de las estaciones base
58 enviará la señal de instrucción de control de potencia 48
basándose en la calidad de las señales de radio del dispositivo
inalámbrico 62 recibidas por la estación base 58 desde el
dispositivo de comunicación inalámbrica 10. Si la señal de radio del
dispositivo inalámbrico 62 se recibe con la potencia suficiente para
permitir su descodificación y uso, la estación base 58 enviará al
dispositivo de comunicación inalámbrica 10 la instrucción de
mantener o reducir la potencia de la señal de radio de dispositivo
inalámbrico 62. Si la señal de radio del dispositivo inalámbrico 62
es marginal o demasiado débil para ser usada, la estación base 58
enviará al dispositivo de comunicación inalámbrica 10 la instrucción
de aumentar la potencia de la señal de radio del dispositivo
inalámbrico 62. Este tipo de control de potencia suele denominarse
control de potencia de enlace descendente y lazo cerrado.
Algunos sistemas de comunicación inalámbrica,
entre ellos los sistemas que operan según la norma CDMA
IS-95 y otros estándares posteriores, pueden usar un
control de potencia de enlace descendente y lazo abierto. El control
de potencia de lazo abierto se realiza midiendo la intensidad de la
señal de radio de la estación base 60 recibida por el dispositivo de
comunicación inalámbrica 10. Si la intensidad de la señal de la
señal de radio de la estación base 60 es alta, se deduce que el
dispositivo de comunicación inalámbrica 10 puede transmitir la señal
de radio del dispositivo inalámbrico 62 con menor intensidad y, a la
inversa, cuando la intensidad de la señal de radio de la estación
base 60 es baja, se deduce que la señal de radio del dispositivo
inalámbrico 62 debe ser más intensa para alcanzar la estación de
radio base 58 en una forma utilizable. Este control de potencia de
lazo abierto está basado en los presupuestos siguientes: (i) la
estación de radio base 58 está transmitiendo la señal de radio de la
estación base 60 con una intensidad de señal aproximadamente
constante; y (ii) la atenuación de la señal de radio de la estación
base 58 en el enlace ascendente será aproximadamente la misma que la
atenuación de la señal de radio del dispositivo inalámbrico 62 en el
enlace descendente.
Las implementaciones de la invención aquí
descritas están configuradas para funcionar conforme a un esquema de
control de potencia de lazo abierto y cerrado. Las implementaciones
de la invención pueden configurarse para operar conforme a un
esquema de control de potencia de lazo abierto haciendo que el
receptor 16 mida la intensidad de la señal recibida 64 para emitir
la señal indicadora de la intensidad de la señal recibida 50. De
este modo, la señal indicadora de la intensidad de la señal recibida
50 corresponde a la intensidad de señal de la señal de radio de la
estación base 60. En este caso, las instrucciones de control de
potencia pueden ser una combinación de instrucciones de potencia de
lazo abierto (derivadas de la señal indicadora de la intensidad de
la señal recibida 50) y bits de control de potencia de lazo cerrado
codificados en el canal de control en las señales de radio de la
estación base recibidas 60. En ausencia de correcciones de lazo
cerrado, el control de potencia está basado únicamente en la señal
indicadora de la intensidad de la señal recibida 50.
A continuación se comentan varias
implementaciones detalladas del sistema de gestión de potencia 18
que operan conforme a un esquema de control de potencia de lazo
abierto y cerrado. Los componentes identificados con números
similares en cada una de las implementaciones funcionan de forma
parecida, salvo otra indicación. En referencia al Gráfico 2, el
bloque de potencia media y control de ganancia 36 incluye un bloque
de nivel de potencia medio 66 y un bloque de control de ganancia 68.
Además, la fuente de alimentación 42 incluye un bloque de control de
alimentación 70 y un convertidor de conmutación 72.
El receptor 16 extrae la señal de instrucción de
control de potencia 48 y envía la señal 48 al bloque de nivel de
potencia medio 66. El receptor 16 también genera la señal indicadora
de la intensidad de la señal recibida 50 y envía la señal 50 al
bloque de nivel de potencia medio 66. El bloque de nivel de potencia
medio 66 combina la señal de instrucción de control de potencia 48 y
la señal indicadora de la intensidad de la señal recibida 50 a fin
de calcular una señal de potencia de transmisión media deseada 46
para la señal de radio del dispositivo inalámbrico 62. Por lo
general, la señal indicadora de la intensidad de la señal recibida
50 se emplea para fijar un nivel de potencia inicial cuando se
establece la radiocomunicación entre el dispositivo de comunicación
inalámbrica 10 y una de las estaciones base 58. Dado que el
dispositivo de comunicación inalámbrica 10 se transporta de un sitio
a otro, la comunicación puede establecerse con distintas estaciones
base 58, por lo que es deseable un transferencia perfecto entre las
estaciones base 58. A fin de facilitar este transferencia, cuando el
dispositivo de comunicación inalámbrica 10 inicia la comunicación
con una nueva estación base 58, el bloque de nivel de potencia medio
66 se basa en la señal indicadora de la intensidad de la señal
recibida 50 para estimar de modo aproximado la señal de potencia de
transmisión media deseada 46. En el curso de la comunicación entre
el dispositivo de comunicación inalámbrica 10 y las estaciones base
58 se va refinando la señal de potencia de transmisión media deseada
46 a medida que se reciben de las estaciones base 58 las
instrucciones contenidas en la señal de instrucción de control de
potencia 48. Los bits de control son instrucciones
"ascendentes" y "descendentes" que se añaden, integradas
en el tiempo, a la potencia de lazo abierto. Con el tiempo, la señal
de potencia de transmisión media deseada 46 puede refinarse con una
precisión considerable de modo que ofrezca un equilibrio entre una
potencia suficiente que permita que la señal de radio del
dispositivo inalámbrico 62 sea recibida por una de las estaciones
base 58 en una forma utilizable (esto es, que no esté corrompida o
no sea descodificable debido a la interferencia de otras señales o a
la debilidad de la propia señal) y de forma que la señal de radio
del dispositivo inalámbrico 62 no interfiera en la comunicación de
otros dispositivos con la estación base 58 u otros dispositivos de
comunicación.
El dispositivo de banda base 20 genera una
corriente de datos de banda base de salida 76 que se transmite a una
de las estaciones base 58. En función del tipo de servicio que
soporte el dispositivo de banda base 20, la corriente de datos de
salida 76 puede incluir un único tipo de datos o contener distintos
tipos de datos en momentos distintos. Por ejemplo, algunos
dispositivos de comunicación inalámbrica ofrecen diversas funciones,
como la comunicación por correo electrónico, la mensajería de texto,
la comunicación de voz y otros servicios más amplios. Los distintos
servicios pueden emplear distintos métodos de codificación y
modulación con características PAPR distintas. Por ejemplo, en el
estándar CDMA incluso el tráfico de datos a velocidad de
transferencia reducida tiene un alto nivel de PAPR tras la
modulación de los datos. A medida que aumenta la velocidad de
transferencia, el nivel de PAPR aumenta aún más. El detector de
parámetros de datos 40 detecta el tipo de datos de la corriente de
datos de salida de banda base 76 en tiempo real y proporciona la
indicación de parámetros de datos al generador de ajuste del nivel
de alimentación 38. Como alternativa, y preferiblemente, la
indicación de parámetros de datos puede proporcionarse directamente
al generador de ajuste del nivel de alimentación 38 en tiempo real y
por medio del dispositivo de banda base 20. De ahí la flecha
continua que conecta el dispositivo de banda base 20 al generador de
ajuste del nivel de alimentación 38 y el uso de líneas discontinuas
para el detector de parámetros de datos 40 y las conexiones
correspondientes. La indicación de parámetros de datos incluye
información sobre el tipo, la modulación y la velocidad de
transferencia de los datos de la corriente de datos de salida de
banda base 76.
La corriente de datos de salida de banda base 76
es procesada por el bloque de conversión ascendente de frecuencia 22
para convertirla en la correspondiente señal de salida analógica 78.
El DAC 26 convierte primero la corriente de datos de banda base de
salida 76 en una señal analógica. A continuación, el mezclador 28
mezcla la señal analógica con una frecuencia portadora para generar
la señal de salida analógica 78, que se encuentra ya en el margen de
radiofrecuencia y no en el de banda base. El proceso de mezclado
puede llevarse a cabo en un sólo paso o en varios, según la
implementación, como resulta evidente a quienes estén familiarizados
con el tema. También puede emplearse el filtrado. La frecuencia
portadora viene determinada por el estándar de comunicación con el
que opera el dispositivo de comunicación inalámbrica 10, que resulta
asimismo conocido para los especialistas. Cabe señalar también que
muchos dispositivos inalámbricos, incluido el dispositivo de
comunicación inalámbrica 10 de nuestro ejemplo, pueden transmitir
una señal de radio de dispositivo inalámbrico 62 en más de una banda
de frecuencia y por más de un canal en cada banda de frecuencia.
El generador de ajuste del nivel de alimentación
38 emplea la indicación de parámetros de datos de la corriente de
datos de banda base de salida 76 para determinar la señal de ajuste
del nivel de alimentación 52. En la presenta implementación, el
generador de ajuste del nivel de alimentación incluye un correlador
de PAPR que puede implementarse por medio de una tabla de
correspondencia. Esta tabla de correspondencia es una tabla de
correspondencia discreta que se computa previamente mediante la
realización de tests en un prototipo del dispositivo de comunicación
inalámbrica. En concreto, se selecciona un valor para un parámetro
de datos, como por ejemplo un valor a modo de prueba de velocidad de
transferencia de datos, y, a un nivel de alimentación del
amplificador de potencia 34 fijo, se observa el techo dinámico.
Seguidamente, se selecciona un valor de ajuste del nivel de
alimentación a fin de reducir el techo dinámico a un nivel mínimo.
El valor de ajuste se introduce entonces en la tabla de
correspondencia y se asocia con el valor de prueba de velocidad de
transferencia de datos correspondiente. Durante el funcionamiento,
la indicación de parámetros de datos (es decir, el tipo de datos, la
velocidad de transferencia y la modulación) se utiliza como índice
en la tabla de correspondencia para buscar un valor para la señal de
ajuste del nivel de alimentación 52. Por lo general, la señal de
ajuste del nivel de alimentación 52 tiene un valor más alto que el
nominal si el tipo de datos que se va a transmitir requiere un ancho
de banda elevado. La señal de ajuste del nivel de alimentación 52
también se puede variar en función de factores ambientales, como se
describe más adelante. La señal de ajuste del nivel de alimentación
52 se ajusta también en la parte superior e inferior de la banda de
frecuencia en que se transmiten las señales de radio del dispositivo
inalámbrico 62 debido a las características de la cadena de
transmisión. A modo de ejemplo, la señal de ajuste del nivel de
alimentación 52 puede variar de 0 a 9 dB según el tipo de datos a
una velocidad de subida de 800 dB por segundo.
Por lo general, el fabricante o el vendedor del
dispositivo de comunicación inalámbrica 10 configurará un correlador
de PAPR en el generador de ajuste de nivel de alimentación 38 para
proporcionar valores adecuados para la señal de ajuste del nivel de
potencia 52 para distintos tipos de datos, modulaciones y
velocidades de transferencia, así como otros parámetros que
exponemos posteriormente. Más adelante se describe el correlador de
PAPR con mayor detalle. Esto se realiza siguiendo un método de
calibración que se describe, asimismo, más adelante.
De forma alternativa, la invención puede
llevarse a la práctica implementando el correlador de PAPR mediante
una fórmula basada en la relación entre las diversas entradas al
generador de ajuste de nivel de alimentación 38 y el valor de la
señal de ajuste del nivel de potencia 52 correspondiente, en lugar
de recurrir a una tabla de correspondencia.
La señal de potencia de transmisión media
deseada 46 se aplica al bloque de control de ganancia 68, que
convierte la señal de potencia de transmisión media deseada 46 en
una señal de control de ganancia 44. El bloque de control de
ganancia 68 puede implementarse como una tabla de correspondencia
que ha sido calibrada para alcanzar un nivel concreto de potencia de
transmisión media en la antena 14 que se corresponda con la señal de
potencia de transmisión media deseada 46. La tabla de
correspondencia del bloque de control de ganancia 68 compensa tanto
las no linealidades en la característica de control del
preamplificador 30 como la variación de la ganancia del amplificador
de potencia 34 causada por los cambios en el nivel de voltaje de
alimentación suministrado al amplificador de potencia 34. El
contenido de la tabla de correspondencia se registra durante la
calibración en fábrica del dispositivo de comunicación inalámbrica
10 tomando como base la señal indicadora de la intensidad de la
señal recibida 50 y la potencia del transmisor observada en el
puerto de la antena del dispositivo. El cálculo de los valores de
ganancia de la tabla de correspondencia se basa en la señal
indicadora de la intensidad de la señal recibida 50, compensada por
los bits de control de la señal de instrucción de control de
potencia 48. Durante el funcionamiento puede realizarse una
interpolación lineal de los valores de la tabla.
El preamplificador 30 recibe la señal de salida
analógica 78 y la amplifica bajo control de la señal de control de
ganancia 44 para producir una señal de transmisión preamplificada
82. La señal de control de ganancia 44 se genera de modo que un
incremento o reducción en la señal de potencia de transmisión media
deseada 46 produce un incremento o una reducción
log-linear en la amplificación del bloque de
amplificación de potencia de salida 24, mediante un ajuste de la
ganancia del preamplificador 30.
El filtro 32 filtra la señal de transmisión
preamplificada 82 para producir una señal de transmisión filtrada
84. El filtro 32 elimina el ruido introducido en la señal de
transmisión preamplificada 82 por el preamplificador 30 y las etapas
previas del dispositivo de comunicación inalámbrica 10. Las
características específicas del filtro 32, tales como el margen de
frecuencias de la banda de paso, el orden de los filtros y similares
dependen del tipo concreto de preamplificador 30 y de las etapas
previas utilizadas en el dispositivo de comunicación inalámbrica 10.
Un especialista es capaz de seleccionar los parámetros adecuados
para el filtro 32. Cabe señalar que el filtro 32 es opcional y puede
omitirse en los casos en que la señal de transmisión preamplificada
82 contenga poco ruido.
La señal de transmisión filtrada 84 es
amplificada por el amplificador de potencia 34 para proporcionar una
señal de transmisión amplificada 86. La señal de transmisión
amplificada 86 es transmitida por la antena 14 como la señal de
radio del dispositivo inalámbrico 62. La señal de transmisión
amplificada 86 tiene la potencia suficiente para ser recibida por
una de las estaciones base 58 en una forma que sea recuperable y
descodificable para recrear la corriente de datos de salida de banda
base 76.
Los niveles de potencia de pico y de potencia
media de la señal de transmisión amplificada 86 varían con el
tiempo. A medida que varíe la señal de potencia de transmisión media
deseada 46, variará la amplitud de la señal de transmisión
preamplificada 82. Por lo general, el amplificador de potencia 34
tendrá un factor de ganancia constante y, acordemente, la señal de
transmisión amplificada 86 tendrá también un nivel de potencia medio
que variará con el tiempo. El amplificador de potencia 34 puede
tener también un factor de ganancia que varíe con el nivel de
voltaje de alimentación, pero esta variación puede compensarse
recurriendo a tablas de calibración, como es conocido entre los
especialistas. Cuando la señal de salida analógica 78 tenga un alto
nivel de PAPR, el nivel de potencia instantánea de la señal de
transmisión amplificada 86 variará también. En todo momento, el
amplificador de potencia 34 necesita la potencia suficiente para
mantener en funcionamiento su electrónica interna y producir la
señal de transmisión amplificada 86. Cuando la señal de transmisión
amplificada 86 alcanza su máximo nivel de potencia instantánea (esto
es, durante un pico máximo de la señal de transmisión amplificada 86
que se corresponde con el valor más alto posible para la señal de
potencia de transmisión media deseada 46), el amplificador de
potencia 34 debe disponer aún de suficiente techo dinámico para
garantizar que la señal de transmisión amplificada 86 no se ve
recortada en sus picos. Una de las razones de la significativa
pérdida de potencia que se produce en el bloque de amplificación de
potencia de salida 24 del dispositivo de comunicación inalámbrica 10
es que la señal de transmisión amplificada 86 raramente está en el
máximo nivel y se sitúa a menudo en un nivel de potencia muy
inferior. El exceso de techo dinámico entre el nivel de alimentación
suministrado al amplificador de potencia 34 y la magnitud de la
señal de transmisión amplificada 86 se disipa en forma de calor.
\newpage
Para evitar esta pérdida de energía, el bloque
de control de alimentación 70 combina la señal de ajuste del nivel
de alimentación 52 y la señal de potencia de transmisión media
deseada 46 para generar una señal de control de potencia 90, que
puede ser una señal modulada por modulación de ancho de pulso o
modulación de densidad de pulsos. La señal de control de potencia 90
es convertida por el convertidor de conmutación 72 en señal de
alimentación variable 54, que es una señal analógica. La señal de
alimentación variable 54 es la fuente de alimentación del
amplificador de potencia 34. La señal de alimentación variable 54
tiene una magnitud tal que exista un cierto techo dinámico, reducido
pero suficiente, por encima de la potencia instantánea máxima
requerida para producir la señal de transmisión amplificada 86 con
la calidad deseada y para que pueda operar la electrónica interna
del amplificador de potencia 34. Un valor ilustrativo del techo
dinámico necesario puede ser del orden de 1 a 3 dB. A medida que
aumente la sistematicidad en la fabricación de los diversos
componentes del dispositivo de comunicación inalámbrica 10 y el
sistema de gestión de potencia 18, el techo dinámico puede
reducirse.
En referencia al Gráfico 3, en él se muestra a
modo de ejemplo la relación entre la potencia instantánea máxima que
requiere el amplificador de potencia 34 para producir la señal de
transmisión amplificada 86 y la señal de alimentación variable 54.
Esta relación puede variar según la implementación del sistema de
gestión de potencia 18 y los componentes empleados en el dispositivo
de comunicación inalámbrica 10. Por lo general, la señal de
alimentación variable 54 es ligeramente superior al nivel de voltaje
mínimo 92 que requiere el amplificador de potencia 34 en todo
momento para producir la señal de transmisión amplificada 86 con una
calidad determinada definida previamente. La señal de alimentación
variable 54 varía en el tiempo conforme a los cambios en la señal de
potencia de transmisión media deseada 46 y en la indicación del
parámetro de datos de la corriente de datos de banda base de salida
76 transmitida por el dispositivo de comunicación inalámbrica 10. En
otra implementación del sistema de gestión de potencia 18, la señal
de alimentación variable 54 variará también preferiblemente debido a
cambios en el entorno del dispositivo de comunicación inalámbrica 10
(como la temperatura), cambios en el estado de la batería que
alimenta el dispositivo de comunicación inalámbrica y cambios en el
margen de frecuencias en el que se transmite la señal de radio del
dispositivo de comunicación inalámbrica 62.
Como se ha mencionado anteriormente, la señal de
alimentación variable 54 tiene un nivel de voltaje mínimo 92 que se
establece de modo que, incluso cuando la potencia máxima instantánea
que necesita el amplificador de potencia 34 para generar la señal de
transmisión amplificada 86 es reducida, el amplificador de potencia
34 reciba la potencia suficiente para mantenerla estable y asegurar
el funcionamiento de su electrónica interna. El nivel de voltaje
mínimo 92 puede mantenerse por medio del bloque de control de
alimentación 70 (que puede mantener la señal de control de potencia
90 por encima del nivel de voltaje mínimo 92) o del convertidor de
conmutación 72, que puede mantener directamente la señal de
alimentación variable 54 por encima del nivel de voltaje mínimo 92.
Un margen de valores ilustrativo para el nivel de voltaje mínimo es
de 0,9 a 1,4 voltios en función del diseño del amplificador de
potencia 34.
El sistema de gestión de potencia 18 reduce el
techo dinámico entre el nivel de la señal de alimentación variable
54 que se suministra al amplificador de potencia 34 y la potencia
que precisa el amplificador de potencia 34 para generar la señal de
transmisión amplificada 86 sin que se produzca un recorte. Esta
disminución del techo dinámico reduce la proporción de potencia que
se disipa en el amplificador en forma de calor. En términos
generales, esta reducción en la pérdida de potencia puede mejorar
sustancialmente la eficiencia energética y la vida de la batería del
dispositivo de comunicación inalámbrica 10, dado que una de las
mayores áreas de pérdida de potencia en muchos dispositivos
inalámbricos es el exceso de techo dinámico en el amplificador de
potencia.
El sistema de gestión de potencia 18 puede
modificarse de varias maneras siempre en el ámbito de la presente
invención. Por ejemplo, en determinados casos, puede ser conveniente
aplicar una señal de alimentación analógica al convertidor de
conmutación 72. Para ello, puede conectarse un DAC entre el bloque
de control de alimentación 70 y el convertidor de conmutación 72.
Esto se hace cuando el control del convertidor de conmutación 72 es
analógico. Asimismo, puede ser conveniente filtrar el ruido de alta
frecuencia de la señal de alimentación variable 54, especialmente si
se utiliza un DAC para producir una señal de alimentación analógica.
Esto puede ser particularmente necesario si se emplea un
convertidor delta-sigma para realizar la conversión
D/A, en lugar de un DAC lineal. En este caso, el filtro puede
insertarse en la entrada del convertidor de conmutación 72.
En otra implementación alternativa de la
invención, puede ser conveniente insertar un búfer (no aparece en
los gráficos) para alinear temporalmente la señal de alimentación
variable 54 y la señal de transmisión filtrada 84 en el amplificador
de potencia 34 (preferiblemente el voltaje que se suministra al
amplificador de potencia 34 se actualiza al mismo ritmo que la señal
de control de ganancia 44). Si la línea de datos entre la salida del
dispositivo de banda base 20 y la entrada del bloque de control de
alimentación 70 retrasa la señal de alimentación variable 54 en
comparación con la llegada de los datos a la entrada del
amplificador de potencia 34, es posible que, en ocasiones, el
amplificador de potencia 34 no disponga de suficiente techo dinámico
para producir la señal de transmisión amplificada 86. Para
sincronizar la señal de alimentación variable 54 y la señal de
transmisión filtrada 84, puede insertarse un búfer de datos (no
aparece en los gráficos) entre el dispositivo de banda base 20 y el
DAC 26, después del punto en el que el dispositivo de banda base 20
está conectado al sistema de gestión de potencia 18. El búfer puede
configurarse para que introduzca un retraso apropiado, basado en el
retraso introducido por los diversos elementos del sistema de
gestión de potencia 18.
En cuanto al Gráfico 4, en él se muestra una
implementación alternativa del sistema de gestión de potencia 18'
que incluye una unidad con un sensor ambiental 93 conectada al
generador de ajuste del nivel de alimentación 38 para proporcionar
al menos una señal de información del entorno. La unidad del sensor
ambiental 93 incluye uno o varios sensores ambientales que detectan
variaciones en los parámetros que pueden afectar las características
del amplificador de potencia 34 y, en consecuencia, el nivel de la
señal de alimentación variable 54. Por ejemplo, el nivel de la señal
de alimentación variable 54 en respuesta a la temperatura ambiental
del dispositivo de comunicación inalámbrica 10, el estado de la
batería que alimenta el dispositivo de comunicación inalámbrica 10
y/o la frecuencia a la que se transmite la señal de radio del
dispositivo inalámbrico 62.
La unidad del sensor ambiental 93 puede incluir
un sensor de temperatura 94 para medir la temperatura ambiente del
hardware del dispositivo de comunicación inalámbrica 10 y
proporcionar una señal de información de temperatura 96 al generador
de ajuste del nivel de alimentación 38. La señal de información de
temperatura 96 será preferiblemente en forma digital. Si el sensor
de temperatura 94 proporciona información analógica sobre la
temperatura, puede conectarse un convertidor analógico a digital
(ADC) entre el sensor de temperatura 94 y el generador de ajuste del
nivel de alimentación 38 para convertir la información de
temperatura 96 analógica en una señal de información de temperatura
digital. La señal de información de temperatura 96 puede pasarse al
generador de ajuste del nivel de alimentación 38 empleando la
memoria compartida o cualquier otro mecanismo de transferencia de
datos conocido entre los especialistas.
La unidad del sensor ambiental 93 puede incluir
un sensor del estado de la batería 98 para detectar el nivel de
carga de la batería empleada para alimentar el dispositivo de
comunicación inalámbrica 10 y proporcionar una señal de información
sobre el estado de la batería 100 al generador de ajuste del nivel
de alimentación 38. Como en el caso del sensor de temperatura 94,
puede utilizarse un ADC para convertir la información sobre el
estado de la batería analógica en una señal de información del
estado de la batería digital. Además, la señal de información del
estado de la batería digital 100 puede pasarse al generador de
ajuste del nivel de alimentación 38 empleando técnicas conocidas
entre los especialistas. El estado de la batería se detecta mediante
el sensor de modo que puede aumentarse el nivel de alimentación del
amplificador de potencia 34 en caso de que la señal de salida
analógica 78 que está pasando por el bloque de amplificación de
potencia de salida 24 tenga un alto nivel de PAPR. En este caso, se
introducen ajustes en la señal de ajuste del nivel de alimentación
52 a fin de compensar la compresión anticipada debida a la menor
carga de la batería.
La unidad del sensor ambiental 93 también puede
proporcionar una señal de información de frecuencia 104 para
facilitar información sobre la frecuencia de operación (esto es, la
frecuencia de transmisión) de las señales de radio que envía el
dispositivo inalámbrico 62 al generador de ajuste del nivel de
alimentación 38. La frecuencia de operación puede obtenerse del
dispositivo de banda base 20 o del bloque de conversión ascendente
de frecuencia 22. Como en el caso del sensor de temperatura 94 y el
sensor del estado de la batería 98, puede utilizarse un ADC para
proporcionar la señal de información de frecuencia 104 como señal
digital.
El generador de ajuste del nivel de alimentación
38 combina la indicación de parámetros de datos de la corriente de
datos de banda base saliente 76 con la señal de información de
temperatura 96, la señal de información del estado de la batería 100
o la señal de información de frecuencia 104 (una o varias de estas
señales) para determinar la señal de ajuste del nivel de
alimentación 52. En este caso, el generador de ajuste del nivel de
alimentación puede utilizar una tabla de correspondencia
multidimensional. A fin de reducir la complejidad, puede emplearse
una tabla de correspondencia bidimensional. La indicación de
parámetros de datos, la señal de información de la temperatura 96,
la señal de información del estado de la batería 100 y la señal de
información de frecuencia 104 se utilizan a modo de índices en la
tabla de correspondencia para buscar un valor para la señal de
ajuste del nivel de alimentación 52. Como alternativa, el contenido
de la tabla de correspondencia puede actualizarse cuando se
produzcan cambios en el canal de frecuencia de operación o en la
temperatura. Los efectos de la frecuencia y la temperatura se
utilizan para escalar los contenidos de la tabla de correspondencia
bidimensional en +/- unos dB. En otra alternativa, puede haber
diversos correladores PAPR: un correlador PAPR para la señal de
información de la temperatura, otro para la señal de información del
estado de la batería y otro para la frecuencia de operación. En este
caso, los resultados de los correladores PAPR, en unidades de dB,
pueden sumarse para obtener la señal de ajuste del nivel de
alimentación 52. Puede recurrirse a la combinación logarítmica si la
amplitud de las salidas del correlador PAPR no está en dB. En ambos
casos se efectúa una calibración en fábrica para determinar el
efecto de los parámetros del entorno en el valor de ajuste del nivel
de alimentación. Por ejemplo, puede introducirse el dispositivo 10
en una cámara de ambiente controlado y ajustarse la temperatura a un
valor determinado a fin de determinar el efecto del valor de ajuste
del nivel de alimentación para un determinado valor de parámetro de
datos. En cuanto al estado de la batería, el nivel de la batería del
dispositivo 10 puede ajustarse a distintos valores a fin de
determinar el efecto del valor de ajuste del nivel de alimentación
para un determinado valor de parámetro de datos. Asimismo, puede
variarse la frecuencia de operación para determinar el efecto del
valor de ajuste del nivel de alimentación para un determinado valor
de parámetro de datos.
La señal de ajuste del nivel de alimentación 52
será por lo general mayor que un valor nominal si: a) el parámetro
de datos indica un gran ancho de banda para la transmisión; b)
aumenta la temperatura; o c) disminuye el nivel de carga de la
batería. En conjunto, el ajuste debido a la temperatura, el estado
de la batería y la frecuencia de operación puede tener un efecto
sustancial en el valor de la señal de ajuste del nivel de
alimentación 52.
El generador de ajuste del nivel de alimentación
38 está configurado para proporcionar valores adecuados para la
señal de ajuste del nivel de alimentación 52 según el tipo de datos,
la modulación, la velocidad de transferencia, así como la
información del entorno (esto es, la temperatura y la batería) y la
información de la frecuencia. Por lo general, la señal de ajuste del
nivel de alimentación 52 está en el orden de +/- 1-3
dB para la variación de temperatura, +/- 1 dB para la variación de
nivel de batería y +/- 1-3 dB para la variación de
la frecuencia de transmisión.
Ciertas implementaciones de la invención pueden
realizarse en un sistema de gestión de potencia 18'' que no permite
el acceso a la señal de potencia de transmisión media deseada 46. El
Gráfico 5 muestra una implementación alternativa del sistema de
gestión de potencia 18'' en el que el bloque de potencia media y
control de ganancia 36 está implementado como un bloque único. Como
consecuencia, la señal de potencia de transmisión media deseada 46
no está disponible como entrada para la fuente de alimentación 42.
Asimismo, el bloque de potencia media y control de ganancia 36
funciona como una combinación de una tabla de correspondencia y un
interpolador. La señal de instrucción de control de potencia 48 y la
señal indicadora de la intensidad de la señal recibida 50 indican un
nivel de alimentación medio que se desea establecer, como se ha
expuesto anteriormente. El bloque de potencia media y control de
ganancia 36 proporciona la señal de control de ganancia 44 en
respuesta al nivel de alimentación medio que se desea
establecer.
En este caso, la fuente de alimentación 42
comprende un sumador 110, un correlador inverso 112, un recortador
114 y el convertidor de conmutación 72. El sumador 110 recibe la
señal de control de ganancia 44 y una versión alterada de la señal
de ajuste del nivel de alimentación 52' para proporcionar una
primera señal de control de potencia 90'. El generador de ajuste del
nivel de alimentación 38' proporciona la versión alterada de la
señal de ajuste del nivel de alimentación 52' de forma que ésta
pueda sumarse directamente a la señal de control de ganancia 44. Por
lo general, la señal de control de ganancia 44 está en unidades de
voltios y la señal de ajuste del nivel de alimentación 52' en dB,
por lo que ambas señales no pueden sumarse directamente. En
consecuencia, el generador de ajuste del nivel de alimentación 38'
escala la señal de ajuste del nivel de alimentación 52 para emitir
la señal alterada 52'. En concreto, el escalamiento se basa en
generación de la señal de control de ganancia 44 en el bloque de
potencia media y control de ganancia 36, que depende de los
parámetros que definen la tabla de correspondencia en el bloque de
potencia media y control de ganancia 36. Estos parámetros se conocen
antes del uso comercial del dispositivo de comunicación inalámbrica
10 y, por tanto, están disponibles para ser utilizados en el
generador de ajuste del nivel de alimentación 38'.
Seguidamente se proporciona la primera señal de
control de potencia 90' al recortador 114, que tiene un valor de
saturación negativo y uno positivo y una pendiente que conecta estos
dos valores. El recortador 114 opera en la primera señal de control
de potencia 90' para proporcionar una segunda señal de control de
potencia 90'' al convertidor de conmutación 72. El convertidor de
conmutación 72 genera entonces la señal de alimentación variable 54
tal y como se ha descrito anteriormente. Puede utilizarse asimismo
un DAC, como también se ha mencionado anteriormente.
El recortador 112 puede recortar la primera
señal de control de potencia 90' o atenuar/comprimir la primera
señal de control de potencia 90' conforme a la pendiente, basándose
en la magnitud de la primera señal de control de potencia 90'. Los
valores de saturación positivo y negativo y la pendiente del
recortador 112 pueden variarse en respuesta al funcionamiento del
sistema de gestión de potencia 118''. En concreto, la tabla de
correspondencia empleada en el bloque de potencia media y control de
ganancia 36 y la información del entorno 116 facilitada por la
unidad del sensor ambiental 93 a través del generador de ajuste del
nivel de alimentación 38' pueden utilizarse para variar los valores
de saturación positivo y negativo y la pendiente del recortador 112.
En particular, el correlador inverso 112 recibe la información del
entorno 116 y una versión alterada de la señal de control de
ganancia 44' y proporciona al recortador 114 una señal de ajuste del
recortador 118. El contenido de la señal 44' se deriva de los datos
de la tabla de correspondencia del bloque 36. Las señales de
conexión se indican como líneas discontinuas, dado que el ajuste del
recortador conforme a las señales 44 y 116 se produce a un ritmo más
lento en comparación con el ritmo de cambio de la señal de ajuste
del nivel de alimentación 52'. En concreto, la modificación tiene
lugar cuando se produce un cambio en la tabla de correspondencia
utilizada en el bloque 36 o un cambio sustancial en la información
del entorno 116 (es decir, cuando se produce un cambio drástico de
la temperatura o un transferencia en la frecuencia de transmisión).
Por ejemplo, el valor de saturación máximo está relacionado con la
frecuencia de operación. El recortador 114 es modificado de este
modo para optimizar la señal de alimentación variable 54 y, en
consecuencia, el ahorro de energía en el amplificador de potencia
34. El sumador 110, el recortador 114 y el convertidor de
conmutación 72 se implementan preferiblemente por medio del hardware
y el correlador inverso 112 preferiblemente por medio del software,
aunque también son posibles otras implementaciones para estos
bloques.
bloques.
El Gráfico 6 muestra el funcionamiento del
bloque de potencia media y control de ganancia 36. Conforme aumenta
o disminuye el nivel de alimentación media que quiere establecer, el
bloque de potencia media y control de ganancia 36 bien selecciona un
valor predeterminado (identificado por puntos), bien interpola entre
valores predeterminados para calcular un valor para la señal de
control de ganancia 44. Preferiblemente, el bloque de potencia media
y control de ganancia 36 selecciona el valor predeterminado más
próximo al generar el valor de control de ganancia 44 a fin de
evitar errores de interpolación. En la práctica, el margen relativo
al Gráfico 6 es de aproximadamente -52 a 26 dBm. Los valores
predeterminados son programados en el bloque de potencia media y
control de ganancia 36 por el fabricante, el vendedor o el usuario
del dispositivo de comunicación inalámbrica 10.
El sistema de gestión de potencia 18''
proporciona una implementación práctica de la invención que puede
utilizarse con secuencias de códigos de banda base disponibles en el
mercado en un dispositivo en el que la señal de potencia de
transmisión media deseada 46 no esté disponible como entrada para la
fuente de alimentación 42.
En cada una de las implementaciones de la
invención que se muestran, el correlador de PAPR puede proporcionar
un valor para la señal de ajuste del nivel de alimentación cada 20
ms. En algunos casos, puede proporcionarse un valor para la señal de
ajuste del nivel de alimentación cada 5 ms. Además, en ciertos
casos, es preferible actualizar el voltaje suministrado al
amplificador de potencia 34 cada 1,25 ms para garantizar que no
violan nunca los límites de la ACPR (relación de potencia en canal
adyacente). Asimismo, el generador de ajuste del nivel de
alimentación 38 realiza la correlación de forma que la transición de
un voltaje de alimentación bajo suministrado al amplificador de
potencia 34 a un voltaje de alimentación alto es una función
coherente y sencilla del nivel de potencia medio que se desea
establecer, a fin de reducir las no linealidades introducidas por
las diversas implementaciones del sistema de gestión de potencia
18.
Como se muestra en el Gráfico 3, el bloque de
control de alimentación 70 aplica una transformación lineal a una
combinación de la señal de potencia media deseada 46 y la señal de
ajuste del nivel de alimentación 52. La transformación se aplica por
medio de una tabla de correspondencia o una ecuación. La ecuación
puede implementarse en software o hardware. La forma exacta de la
transformación se ajusta al funcionamiento de la sintonización y a
la producción. En consecuencia, el bloque de control de alimentación
70 se calibra preferiblemente antes del
uso.
uso.
En cuanto al Gráfico 7a, el organigrama muestra
los pasos de un método de calibración del bloque de alimentación
120. La calibración se realiza a una temperatura y un estado de la
batería de referencia elegidos de forma arbitraria. El dispositivo
de banda base 20 está configurado para transmitir a una frecuencia
de transmisión de referencia seleccionada también de forma
arbitraria. El generador de ajuste del nivel de alimentación 38 se
configura a continuación de modo que las contribuciones de la
temperatura, el estado de la batería y la frecuencia de referencia
se fijan en cero. El primer paso 122 del método de calibración
consiste en transmitir las señales de radio del dispositivo
inalámbrico 62 a un nivel de potencia constante mientras se realiza
un seguimiento de la ACPR. El paso siguiente 124 consiste en reducir
la magnitud de la señal de alimentación variable 54 al amplificador
de potencia 34 manteniendo una potencia de salida constante en las
señales de radio del dispositivo inalámbrico 62. Para ello, se
incrementa la entrada al amplificador de potencia 34 disminuyendo
paralelamente el voltaje de alimentación suministrado al
amplificador de potencia 34 a fin de mantener constante la potencia
de salida. El siguiente paso 126 consiste en registrar la magnitud
de la señal de nivel de alimentación variable 54 tras aumentar la
ACPR a un nivel fijado previamente. La ACPR se define como la
relación entre la potencia a 1,25 MHz de desplazamiento en un ancho
de banda de 30 kHz y la potencia de la portadora. A medida que se
reduce la linealidad del amplificador de potencia 34 disminuyendo la
alimentación, aumentan los artefactos de compresión. El paso
siguiente 128 en el método de calibración 120 consiste en aumentar
la potencia de salida de las señales de radio del dispositivo
inalámbrico 62 y repetir los pasos 122, 124 y 126. La variación
introducida en cada paso, es decir, el siguiente nivel de potencia
que se elija, dependerá de la implementación del amplificador de
potencia 34 y puede ser seleccionada sin problemas por los
especialistas. El paso 128 se repite para distintos niveles de
potencia de salida. El número de niveles de potencia de salida
utilizados en la calibración depende de la implementación del
amplificador de potencia. Por lo general, se utilizan tres niveles
de potencia de salida, bien espaciados.
El siguiente paso 130 consiste en utilizar las
curvas de control del convertidor de conmutación 72 y el nivel de
voltaje mínimo 92 para computar una función de transferencia ideal,
que es necesaria para derivar la señal de potencia digital 90
requerida para controlar el convertidor de conmutación 72. La
función de transferencia ideal está relacionada con la tabla de
correspondencia utilizada en el bloque de potencia media y control
de ganancia 36 o el bloque de control de ganancia 68. La creación de
la tabla de correspondencia se ha explicado anteriormente. En el
siguiente paso, 132, se repiten los pasos 122 a 130 en varios
dispositivos de comunicación inalámbrica distintos para obtener una
función de transferencia media.
El paso siguiente 134 consiste en realizar un
ajuste de curvas en la función de transferencia media. Para ello, un
procedimiento consiste en ajustar una línea lineal a la función de
transferencia media modificando la pendiente y el punto de corte de
la línea recta para ajustarse a la función de transferencia media
con un error mínimo. La pendiente que se determina es utilizada por
el bloque de control de alimentación 70 como uno de los parámetros
para variar el voltaje bias de alimentación, la pendiente o la
corriente de bias en reposo. El punto de corte queda fijado por la
potencia de equilibrio del bloque de amplificación de salida 24, que
es el punto en el cual una reducción en la señal de alimentación
variable 54 al amplificador de potencia 34 (y, consecuentemente, de
ganancia) provocaría que las primeras etapas del bloque de
amplificación de potencia de salida 24 utilicen tanta potencia
adicional que el consumo total de potencia del dispositivo de
comunicación inalámbrica 10 aumentaría. El punto de corte coincide
con el nivel de voltaje mínimo 92. Los parámetros determinados
mediante el ajuste de curvas se emplean para crear una tabla de
correspondencia para el bloque de alimentación 70.
Por lo que se refiere al Gráfico 7b, el
organigrama muestra los pasos del método de calibración de un
generador de ajuste del nivel de alimentación 140. El método de
calibración 140 se realiza preferiblemente de forma individual para
cada dispositivo durante la calibración en fábrica, a fin de tener
en cuenta las variaciones en la tolerancia de producción y las
desviaciones del modelo de función de transferencia media obtenido
para el bloque de control de alimentación 70. El primer paso 142 del
método de calibración 140 consiste en cargar el generador de ajuste
del nivel de alimentación 38 con un valor que haga que el
convertidor de conmutación 72 opere a su voltaje de salida mínimo.
Esto permite que el método de calibración 140 comience en el punto
de potencia de transmisión más bajo del dispositivo de comunicación
inalámbrica 10.
El paso siguiente 144 consiste en calibrar la
potencia de transmisión mediante el procedimiento habitual y
conforme al punto de potencia de transmisión definido en el paso
142. El procedimiento habitual consiste en incrementar el control de
ganancia automático del dispositivo 10 dentro de un margen
"seguro" definido previamente y registrar la potencia de salida
del transmisor. Preferiblemente, se calibra primero la mitad del
margen. Se continúa hasta que la potencia de salida del dispositivo
de comunicación inalámbrica supere levemente una determinada
potencia que se quiere alcanzar, como se ha determinado para el
voltaje de alimentación. Esta potencia se obtiene durante la
caracterización del dispositivo de comunicación inalámbrica 10, como
es conocido entre los especialistas. La calibración dependerá del
fabricante de los componentes del bloque de amplificación de
potencia de salida 24. La potencia que se quiere alcanzar es el
punto de equilibrio que queda determinado al reducir el nivel de
alimentación al amplificador de potencia 34 y determinar el punto en
que el sistema de circuitos de pretransmisión consume tanta potencia
que el ahorro en la potencia que disipa el amplificador (por la
reducción de techo dinámico) queda mitigado.
El siguiente paso 146 consiste en interpolar el
valor de salida del bloque de potencia media y control de ganancia
36 y cargar el valor de salida interpolado, una vez ajustado por el
correlador inverso 112, en el generador de ajuste del nivel de
alimentación 38. Seguidamente, en el paso 148, se ajusta el nivel de
potencia de transmisión a un valor ligeramente por debajo de la
potencia que se quiere establecer.
El paso 150 consiste en incrementar el valor del
nivel de potencia de transmisión y repetir los pasos 142 a 148 del
método de calibración 140. Este método de calibración 140 se repite
continuamente hasta alcanzar un punto máximo de potencia de
transmisión especificado.
La anterior descripción de la invención debe
entenderse únicamente a título ilustrativo. Pueden introducirse
diversas modificaciones y variaciones en las implementaciones que, a
modo de ejemplo, se incluyen en este documento sin abandonar por
ello el ámbito de la presente invención, que queda limitada única y
exclusivamente por las reivindicaciones anexas.
Claims (19)
1. Un sistema de gestión de potencia (18'') para
proporcionar una señal de alimentación variable (54) a un bloque de
amplificación de potencia de salida (24) en un dispositivo de
comunicación inalámbrica (10), el sistema de gestión de potencia
(18'') comprende:
- un bloque de potencia media y control de ganancia (36) para emitir una señal de control de ganancia (44) en respuesta a una señal de instrucción de control de potencia (48), o a una señal indicadora de la intensidad de la señal recibida (50) o a ambas, y para proporcionar la señal de control de ganancia (44) al bloque de amplificación de potencia de salida (24);
- una unidad que contiene un sensor ambiental (93) para proporcionar una o varias señales de información del entorno (96, 100, 104);
- un generador de ajuste del nivel de alimentación (38') conectado a la unidad del sensor ambiental (93) para producir una versión alterada de la señal de ajuste del nivel de alimentación (52') en respuesta a una indicación de parámetros de datos de una corriente de datos de salida de banda base (76) que va a ser transmitida por el dispositivo de comunicación inalámbrica (10) y una o más señales de información del entorno (96, 100, 104); y,
- una fuente de alimentación (42) conectada al bloque de potencia media y control de ganancia (36) y al generador de ajuste del nivel de alimentación (38'); la fuente de alimentación (42) proporciona la señal de alimentación variable (54) al bloque de amplificación de potencia de salida (24) emitiendo una primera señal de control de potencia (90') basada en la señal de control de ganancia (44') y en la versión alterada de la señal de ajuste del nivel de alimentación (52'), recortando la primera señal de control de potencia (90') para producir una segunda señal de control de potencia (90'') y generando la señal de alimentación variable (54) basada en la segunda señal de control de potencia (90''),
donde la señal de control de
ganancia (44) se adapta para aplicar suficiente ganancia a una
versión de señal de transmisión (78) de la corriente de datos de
salida de banda base (76), y la versión alterada de la señal de
ajuste del nivel de alimentación (52') se adapta para proporcionar
un cierto techo dinámico, reducido pero suficiente, que proporcione
de modo eficiente la potencia requerida para transmitir la señal de
transmisión
(78).
2. El sistema de gestión de potencia (18'') de
la reivindicación 1, donde los valores de saturación positivo y
negativo y la pendiente usada en el recorte se ajustan teniendo en
cuenta una o varias señales del entorno (96, 100, 104) y la versión
alterada de la señal de control de ganancia.
3. El sistema de gestión de potencia (18'') de
cualquiera de las reivindicaciones de 1 a 2, donde el bloque de
potencia media y control de ganancia (36) proporciona una versión
alterada de la señal de control de ganancia (44') y la fuente de
alimentación (42) comprende:
- un sumador (110) conectado al bloque de potencia media y control de ganancia (36) y al generador de ajuste del nivel de alimentación (38'), que suma la señal de control de ganancia (44) y la versión alterada de la señal de ajuste del nivel de alimentación (52') para generar la primera señal de control de potencia (90');
- un recortador (114) conectado al sumador (110) para recibir la primera señal de control de potencia (90') y generar la segunda señal de control de potencia (90'');
- un convertidor de conmutación (72) conectado al recortador (114) para recibir la segunda señal de control de potencia (90'') y generar la señal de alimentación variable (54); y
- un correlador inverso (112) conectado al generador de ajuste del nivel de alimentación (38') y al bloque de potencia media y control de ganancia (36) para recibir una señal del entorno (116) y la versión alterada de la señal de control de ganancia (44'), respectivamente, y generar una señal de ajuste del recortador (118); el correlador inverso (112) también está conectado al recortador (114) para proporcionar a éste la señal de ajuste del recortador (118) que permite ajustar los valores de saturación positivo y negativo y la pendiente del recortador (114).
4. El sistema de gestión de potencia (18'') de
cualquiera de las reivindicaciones de 1 a 3, donde la unidad del
sensor ambiental (93) comprende cualquiera o una combinación de los
elementos siguientes:
- un sensor de temperatura (94) para proporcionar una señal de información de temperatura (96) como parte de una o más señales de información del entorno (96, 100, 104); la señal de información de temperatura (96) está relacionada con al temperatura del hardware del dispositivo de comunicación inalámbrica (10);
- un sensor del estado de la batería (98) para proporcionar una señal de información del estado de la batería (100) como parte de una o más señales de información del entorno (96, 100, 104); la señal de información del estado de la batería (100) está relacionada con la batería empleada para alimentar el dispositivo de comunicación inalámbrica (10).
5. El sistema de gestión de potencia (18'') de
cualquiera de las reivindicaciones de 1 a 4, donde la señal o las
señales de información del entorno (96, 100, 104) comprenden una
señal de información de frecuencia (104) relativa a la frecuencia a
la que se transmitirá la corriente de datos de salida de banda base
(76).
6. El sistema de gestión de potencia (18'') de
cualquiera de las reivindicaciones de 1 a 5, donde la fuente de
alimentación (42) está configurada para mantener la señal de
alimentación variable (54) por encima de un nivel de voltaje
mínimo.
7. El sistema de gestión de potencia (18'') de
cualquiera de las reivindicaciones de 1 a 6, donde el generador de
ajuste del nivel de alimentación (38') se implementa mediante
diversas tablas de correspondencia; existe una tabla de
correspondencia para cada señal de información del entorno (96, 100,
104) y para la indicación de parámetros de datos, y los resultados
de cada tabla de correspondencia se combinan para generar la versión
alterada de la señal de ajuste del nivel de alimentación (52').
8. El sistema de gestión de potencia (18'') de
la reivindicación 7, donde al menos una de las tablas de
correspondencia se implementa por medio de la fórmula
correspondiente.
9. El sistema de gestión de potencia (18'') de
cualquiera de las reivindicaciones de 1 a 8, donde el sistema (18'')
comprende además un detector de parámetros de datos (40) conectado
al generador de ajuste del nivel de alimentación (38') y un
dispositivo de banda base (20) del dispositivo de comunicación
inalámbrica (10), en el que el detector de parámetros de datos (40)
proporciona la indicación de parámetros de datos.
10. El sistema de gestión de potencia (18'') de
la reivindicación 1, donde el bloque de alimentación (42) se calibra
del siguiente modo:
- i)
- transmitiendo las señales de radio del dispositivo inalámbrico (62) a un nivel de potencia constante desde el dispositivo de comunicación inalámbrica (10) mientras se realiza un seguimiento de la relación de potencia en canal adyacente (ACPR);
- (ii)
- reduciendo la magnitud de la señal de alimentación variable (54) mientras se mantiene constante la potencia de salida en las señales de radio del dispositivo inalámbrico (62);
- (iii)
- registrando la magnitud de la señal de alimentación variable (54) cuando la ACPR ha aumentado a un determinado nivel definido previamente;
- (iv)
- incrementando la potencia de salida de las señales de radio del dispositivo inalámbrico (62) y repitiendo los pasos (i) a (iii) para distintos niveles de potencia de salida; y
- (v)
- computando una función de transferencia ideal para derivar la señal de control de potencia (90) para controlar el convertidor de conmutación.
11. El sistema de gestión de potencia (18'') de
la reivindicación 10, donde el bloque de alimentación (42) se
calibra además del modo siguiente:
- repitiendo los pasos (i) a (v) para varios dispositivos de comunicación inalámbrica (10) distintos a fin de obtener una función de transferencia media; y
- realizando un ajuste de curvas en la función de transferencia media.
12. El sistema de gestión de potencia (18'') de
la reivindicación 10, donde el generador de ajuste del nivel de
alimentación (38') se calibra del modo siguiente:
- (viii)
- cargando el generador de ajuste del nivel de alimentación (38') con un valor que haga que el bloque de amplificación de potencia de salida (24) opere al punto más bajo de potencia de transmisión;
- (ix)
- calibrando la potencia de transmisión hasta que la potencia de salida del bloque de amplificación de potencia de salida (24) supere levemente un nivel de potencia que se desea establecer para un determinado nivel de voltaje de alimentación;
- (x)
- interpolando el valor de salida del bloque de nivel de potencia medio y cargando este valor de salida interpolado, tras su ajuste por el correlador inverso, en el generador de ajuste del nivel de alimentación (38);
- (xi)
- ajustando el nivel de potencia de transmisión a un valor ligeramente inferior a la potencia que se desea establecer; y
- (xii)
- aumentando el valor del nivel de potencia de transmisión y repitiendo los pasos (viii) a (xi) hasta que se alcance un punto de potencia de transmisión máximo especificado.
13. Un método para suministrar una señal de
alimentación variable (54) a un bloque de amplificación de potencia
de salida (24) en un dispositivo de comunicación inalámbrica (10)
que recibe una corriente de datos de entrada (64) de una señal de
radio de estación base (60) y transmite una corriente de datos de
salida (76) en una señal de radio de dispositivo inalámbrico (62);
este método comprende:
- a)
- detectar la intensidad de la señal de radio de la estación base (60) para producir una señal indicadora de la intensidad de la señal recibida (48), o una señal de instrucción de control de potencia (50) en la señal de radio de la estación base (60), o ambas;
- b)
- generar como salida una señal de control de ganancia (44) en respuesta a la señal indicadora de la intensidad de la señal recibida (48), o a la señal de instrucción de control de potencia (50), o a ambas;
- c)
- generar una o varias señales de información del entorno (96, 100, 104) para obtener información acerca del entorno del dispositivo de comunicación inalámbrica (10);
- d)
- generar una versión alterada de la señal de ajuste del nivel de alimentación (52') basada en una indicación de parámetros de datos de una corriente de datos de salida de banda base (76) y en una o más señales de información del entorno (96, 100, 104);
- e)
- proporcionar una primera señal de control de potencia (90') basada en la señal de control de ganancia (44) y la versión alterada de la señal de ajuste del nivel de alimentación (52'), recortando la primera señal de control de potencia (90') para producir una segunda señal de control de potencia (90'') y generar la señal de alimentación variable (54) basada en la segunda señal de control de potencia (90''); y
- f)
- proporcionar al bloque de amplificación de potencia de salida (24) la señal de alimentación variable (54) y la señal de control de ganancia (44),
donde la señal de control de
ganancia (44) se adapta para aplicar suficiente ganancia a una
versión de señal de transmisión (78) de la corriente de datos de
salida de banda base (76), y la versión alterada de la señal de
ajuste del nivel de alimentación (52') se adapta para proporcionar
un cierto techo dinámico, reducido pero suficiente, para
proporcionar eficientemente la potencia necesaria para transmitir la
señal de transmisión
(78).
14. El método de la reivindicación 13, donde e)
comprende: sumar la versión alterada de la señal de ajuste del nivel
de alimentación (52') y la señal de control de ganancia (44) para
producir la primera señal de control de potencia (90'); la versión
alterada de la señal de ajuste del nivel de alimentación (52') se
genera a partir de la derivación de la señal de control de ganancia
(44').
15. El método de la reivindicación 14, donde e)
comprende: generar una versión alterada de la señal de control de
ganancia (44') y proporcionar una señal de ajuste del recortador
(118) para ajustar los valores de saturación positivo y negativo y
la pendiente empleados en el recorte;. la señal de ajuste del
recortador (118) se genera en respuesta a una combinación de una o
varias señales de información del entorno (96, 100, 104) y la
versión alterada de la señal de control de ganancia (44').
16. El método de cualquiera de las
reivindicaciones de 13 a 15, donde c) comprende uno o más de los
pasos siguientes:
- generar una señal de información de temperatura (96) relativa a la temperatura del hardware del dispositivo de comunicación inalámbrica (10) y emitir la señal de información de temperatura (96) como parte de una o más señales de información del entorno (96, 100, 104);
- generar una señal de información del estado de la batería (100) relativa a la batería utilizada para alimentar el dispositivo de comunicación inalámbrica (10) y emitir la señal de información del estado de la batería (100) como parte de una o más señales de información del entorno (96, 100, 104); y
- generar una señal de información de la frecuencia (104) relativa a la frecuencia a la que se transmite la corriente de datos de salida y emitir la señal de información de frecuencia (104) como parte de una o más señales de información del entorno (96, 100, 104).
17. El método de cualquiera de las
reivindicaciones de 13 a 16, donde el método comprende además el
mantenimiento de la señal de alimentación variable (54) por encima
de un nivel de voltaje mínimo.
\newpage
18. Un dispositivo de comunicación inalámbrica
(10) que incluye el sistema de gestión de potencia (18') de
cualquiera de las reivindicaciones de 1 a 12.
19. Un medio legible por ordenador que contiene
código de programa ejecutable por un procesador del dispositivo (10)
de la reivindicación 18 para implementar el método de cualquiera de
las reivindicaciones de 13 a 17.
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