ES2275680T3 - Dispositivo y procedimiento para el tratamiento previo de una señal que va a transmitirse utilizand0o un ampliaficador no lineal con un filtro paso banda aguas arriba. - Google Patents
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Abstract
Dispositivo para el tratamiento previo de una señal (S1) que va a transmitirse a través de un trayecto de transmisión, siendo el trayecto de transmisión un filtro (14) paso banda cuyo ancho (30) de banda de paso es menor que un ancho de banda predeterminado y presenta un amplificador (16) no lineal con las siguientes características: un dispositivo (20) de linealización para realizar una linealización de la señal (S1) que va a transmitirse antes de la transmisión de la misma, de tal manera que se contrarresta una no linealidad provocada mediante el amplificador (16) no lineal; un dispositivo (22) de formación de señales conectado aguas abajo del dispositivo (20) de linealización que presenta una respuesta (32) de frecuencia tal que la respuesta (34) de frecuencia total del dispositivo (22) de formación de señales y del filtro (14) paso banda corresponde a la respuesta de frecuencia de un filtro cuyo ancho de banda de paso es al menos igual al ancho de banda predeterminado.
Description
Dispositivo y procedimiento para el tratamiento
previo de una señal que va a transmitirse utilizando un amplificador
no lineal con un filtro paso banda aguas arriba.
La presente invención se refiere a un
dispositivo y un procedimiento para el tratamiento previo de una
señal que va a transmitirse utilizando un amplificador no lineal,
que está sometida a una linealización previa o una distorsión
previa para contrarrestar las no linealidades introducidas mediante
el amplificador no lineal. Especialmente, la presente invención se
refiere a un dispositivo y un procedimiento para el tratamiento
previo de una señal que debe transmitirse a través de un
amplificador no lineal al que se conecta aguas arriba un filtro
paso banda de banda estrecha cuyo ancho de banda de paso es un poco
mayor que el ancho de banda de señal que va a procesarse.
Se conoce el someter a las señales que deben
transmitirse utilizando un amplificador no lineal, por ejemplo,
utilizando un amplificador no lineal que se dispone en un satélite
de comunicación, a una distorsión previa o a una linealización
previa para contrarrestar las no linealidades generadas mediante el
amplificador, o compensar completamente las mismas en un caso
óptimo. En el caso de un sistema de transmisión por satélite se
intenta de esta manera compensar las distorsiones que se originan en
el amplificador de salida del satélite a través de una distorsión
previa correspondiente de la señal de envío en la estación base.
Un procedimiento a modo de ejemplo para generar
una señal de salida del amplificador linealizada en la que se
reducen o se compensan las distorsiones generadas mediante un
amplificador no lineal, que reacciona a una señal de entrada
previamente distorsionada, se describe en el documento US 5.049.832.
En este procedimiento se registra el cuadrado de la magnitud de la
señal de entrada, accediéndose a una tabla en función del cuadrado
de la magnitud para multiplicar la señal de entrada por un
coeficiente complejo predeterminado para provocar una distorsión
previa de la señal de entrada, de tal manera que la señal de salida
amplificada por el amplificador no lineal se linealiza según la
magnitud y la fase. Está previsto un dispositivo para comparar la
señal de entrada y la señal de salida para realizar una adaptación
de los coeficientes almacenados en la tabla.
Un procedimiento alternativo para realizar una
distorsión previa para un tramo de transmisión no lineal en la gama
de frecuencias alta se conoce a partir del documento EP 0885482 B1,
registrándose y cuantificándose una curva envolvente de una señal
de entrada en el procedimiento descrito aquí para generar un valor
de curva envolvente cuantificado. Basándose en los valores de curva
envolvente cuantificados registrados se accede a un dispositivo de
tablas en el que se almacenan coeficientes de distorsión previa
complejos. La señal de entrada se distorsiona previamente basándose
en los coeficientes de distorsión previa de tal manera que la
distorsión introducida a través del tramo de transmisión no lineal
se compensa fundamentalmente según la magnitud y fase.
Otro procedimiento adicional para realizar una
distorsión previa o linealización previa de una señal de transmisión
que va a transmitirse a través de un tramo de transmisión no lineal
se da a conocer en la solicitud de patente alemana no publicada
previamente 19927952.7. En el procedimiento mostrado en la misma,
utilizando una tabla en la que se almacenan coeficientes complejos
en primer lugar se genera una señal de estimación en función de una
señal de entrada que representa una estimación de una señal de
salida amplificada mediante un amplificador no lineal. A partir de
la señal de estimación y la señal de entrada se forma una diferencia
que representa una señal de error que representa una estimación el
error introducido mediante el amplificador no lineal. Esta señal de
error se expande temporalmente mediante un elemento disperso en el
tiempo y a continuación se resta de la señal de entrada para
realizar una linealización previa de la señal de entrada de tal
manera que un porcentaje de señal de error en el espectro de
frecuencia de la señal de salida se desplaza de la gama de
frecuencia útil de la señal.
El procedimiento de linealización previa o
distorsión previa anteriormente mencionado así como todos los demás
de una pluralidad de procedimientos de distorsión previa conocidos
en el estado de la técnica en los que se realiza una distorsión
previa o linealización previa de una señal antes de la transmisión
de la misma mediante un amplificador no lineal, fracasan cuando el
ancho de banda de un filtro de canal conectado aguas arriba del
amplificador no lineal está fundamentalmente en el intervalo del
ancho de banda de señal que va a procesarse o es de tres a cinco
veces menor que el ancho de banda de la señal no distorsionada.
El objetivo de la presente invención consiste en
crear un dispositivo y un procedimiento para tratar previamente una
señal que va a transmitirse utilizando un amplificador no lineal que
también permitan una linealización previa o distorsión previa
suficiente de la señal que va a transmitirse antes de su transmisión
cuando al amplificador no lineal está conectado aguas arriba un
filtro paso banda de banda estrecha.
Este objetivo se soluciona mediante un
dispositivo según la reivindicación 1 y un procedimiento según la
reivindicación 5.
La presente invención crea un dispositivo para
tratar previamente una señal que va a transmitirse a través de un
trayecto de transmisión, siendo el trayecto de transmisión un filtro
paso banda cuyo ancho de banda de paso es menor que un ancho de
banda predeterminado y presenta un amplificador no lineal con las
siguientes características:
un dispositivo de linealización para realizar
una linealización de la señal que va a transmitirse antes de la
transmisión de tal manera que se contrarresta una no linealidad
provocada mediante el amplificador no lineal,
un dispositivo de formación de señales conectado
aguas abajo del dispositivo de linealización que presenta una
respuesta de frecuencia tal que la respuesta de frecuencia total del
dispositivo de formación de señales y del filtro paso banda
corresponde a la respuesta de frecuencia de un filtro cuyo ancho de
banda de paso es al menos igual al ancho de banda
predeterminado.
La presente invención crea además un
procedimiento para transmitir una primera señal a través de un
trayecto de transmisión que es un filtro paso banda cuyo ancho de
banda de paso es menor que un ancho de banda predeterminado y
presenta un amplificador no lineal con las siguientes etapas:
realizar una linealización de una primera señal
tal que se compensa una no linealidad provocada mediante el
amplificador no lineal, para generar una señal;
conducir la segunda señal a través de un
dispositivo de formación de señales que presenta una respuesta de
frecuencia tal que la respuesta de frecuencia total del dispositivo
de formación de señales y del filtro paso banda corresponde a la
respuesta de frecuencia de un filtro cuyo ancho de banda de paso es
al menos igual al ancho de banda predeterminado, para generar una
tercera señal;
transmitir la tercera señal a través del
trayecto de transmisión.
La presente invención se basa en primer lugar en
el conocimiento de que con todos los procedimientos conocidos para
distorsionar previamente o linealizar previamente señales que van a
transmitirse a través de tramos de transmisión no lineales mediante
la distorsión previa o linealización previa se añade energía fuera
de la banda útil a las señales que van a transmitirse. Sin embargo
esta energía se filtra o se reduce intensamente a través de filtros
paso banda de banda estrecha que están conectados aguas arriba del
amplificador no lineal de tal manera que la distorsión previa o
linealización previa no puede producir el efecto deseado en el
sentido de reducir, o en caso óptimo compensar, la no linealidad
introducida por el amplificador no lineal. Para permitir que esta
energía fuera de la banda útil llegue fundamentalmente de manera
completa al amplificador no lineal para poder provocar con ello una
linealización correcta de la señal de salida del mismo está previsto
según la invención un dispositivo de formación de señales. El
dispositivo de formación de señales presenta una respuesta de
frecuencia tal que la respuesta de frecuencia total de una
interconexión en serie del dispositivo de formación de señales y
del filtro paso banda que está conectado aguas abajo del
amplificador no lineal presenta un ancho de banda de paso tal que,
junto con los porcentajes de señales en la banda útil, los
porcentajes de energía añadidos mediante la distorsión previa o
linealización previa necesarios para una linealización también
pueden llegar fuera de la banda útil sin una atenuación excesiva al
amplificador no lineal.
Si se parte del hecho de que se aplican
porcentajes de energía mediante la distorsión previa o linealización
previa dentro de una banda de frecuencias, que son aproximadamente
tres veces más anchas que el ancho de banda útil de la señal que va
a transmitirse, la respuesta de frecuencia del dispositivo de
formación de señales se selecciona preferiblemente de tal manera
que la respuesta de frecuencia total del dispositivo de formación
de señales y del filtro paso banda corresponde a la respuesta de
frecuencia de un filtro, cuyo ancho de banda de paso es al menos
tres veces más grande que el ancho de banda de señal.
Preferiblemente, la respuesta de frecuencia del dispositivo de
formación de señales se ajusta de tal manera que la respuesta de
frecuencia total de una interconexión del dispositivo de formación
de señales y el filtro paso banda corresponde a la respuesta de
frecuencia de un filtro paso banda cuyo ancho de banda de paso
corresponde de tres a cinco veces al ancho de banda de señal.
De manera preferida, la invención puede
aplicarse en el campo de la comunicación por satélite, siempre que
se empleen en el satélite transpondedores "transparentes"
convencionales, cuyos amplificadores de salida provoquen
distorsiones no lineales y que estén equipados con un filtro paso
banda de banda estrecha conectado aguas arriba del amplificador de
salida, cuyo ancho de banda sea un poco mayor que el ancho de banda
de señales que va a procesarse. En los transpondedores de
comunicación de este tipo los amplificadores son por regla general
tubos de ondas progresivas que causan considerables
distorsiones.
La invención permite, mediante el empleo de
procedimientos de linealización convencionales, linealizar el
amplificador de salida de un satélite, aunque el filtro de canal que
está conectado aguas arriba de éste, no permitiera una
linealización según los métodos convencionales. Esto se consigue
conectando en la estación base el dispositivo de formación de
señales según la invención aguas debajo de un dispositivo de
linealización convencional. Con ello se consigue una reducción
considerable de las emisiones secundarias mediante el amplificador
de salida del satélite lo que a su vez permite un control mayor y
con ello más rendimiento de emisión del satélite.
A continuación se explican detalladamente
ejemplos de realización preferidos de la presente invención con
referencia a los dibujos adjuntos. Muestran:
la figura 1, una representación aproximada
esquemática de un sistema de transmisión por satélite en el que se
implementa un ejemplo de realización de la presente invención;
la figura 2, un diagrama esquemático que muestra
respuestas de frecuencia para explicar la presente invención.
Con referencia a la figura 1 se explica a
continuación un ejemplo de realización de la presente invención en
el que se emplea la misma en un sistema de transmisión por
satélite.
En la figura 1 se muestra esquemáticamente una
estación 10 base y un satélite 12 de comunicación de un sistema de
transmisión por satélite. El dispositivo según la invención para
tratar previamente una señal que va a transmitirse a través de un
trayecto de transmisión se implementa en este caso en la estación 10
base del sistema de transmisión por satélite.
Los satélites 12 de comunicación existentes,
denominados transpondedores "transparentes" presentan por regla
general un filtro 14 paso banda de canal que está conectado aguas
arriba de un amplificador 16 no lineal. El ancho de banda del
filtro 14 paso banda de canal es por regla general un poco más
grande que el ancho de banda de señal de una señal que va a
transmitirse antes de una distorsión previa o linealización previa
de la misma. El amplificador 16 del transpondedor o de los
satélites 12 de comunicación es por regla general un tubo de ondas
progresivas que provoca distorsiones considerables.
La estación 10 base comprende una fuente 18 de
señales que genera una señal S1 que va a transmitirse. En este
lugar ha de hacerse referencia a que en los sistemas existentes el
ancho de banda de paso del filtro 14 paso banda de canal en el
satélite 12 de comunicación está adaptado al ancho de banda de señal
de la señal S1 de entrada o es un poco mayor que el mismo.
Con la salida de la fuente 18 de señales está
conectado un dispositivo 20 de linealización. El dispositivo 20 de
linealización puede ser un dispositivo de linealización o distorsión
previa convencional tal como se describieron anteriormente con
referencia al estado de la técnica. El dispositivo 20 de
linealización genera a partir de la señal S1 de salida una señal S2
de entrada distorsionada previamente. La salida del dispositivo 20
de linealización está conectada según la invención con un
dispositivo 22 de formación de señales que junto con el filtro 14
paso banda de canal en el satélite 12 de comunicación genera una
respuesta de frecuencia total que presenta un ancho de banda que es
al menos tres veces más grande que el ancho de banda de señal de la
señal S1 de entrada. La señal S3 de salida del dispositivo 22 de
formación de señales se transmite entonces al satélite 12 de
comunicación, se filtra a través del filtro 14 paso banda de canal y
se alimenta como señal S4 filtrada al amplificador de salida del
satélite 12.
Dado que la respuesta de frecuencia total de la
combinación del dispositivo 22 de formación de señales y del filtro
14 paso banda de canal presenta un ancho de banda que al menos es
tres veces mayor que el ancho de banda de señal, a través de esta
respuesta de frecuencia total, la energía que se añade mediante la
distorsión previa fuera de la banda útil no se atenúa más
intensamente que los porcentajes de señal presentes en la banda
útil. Con respecto a la respuesta de frecuencia del dispositivo 22
de formación de señales y del filtro 14 paso banda de canal así
como con respecto a la respuesta de frecuencia total de una
interconexión de estos elementos se remite a la siguiente
descripción de la figura 2.
Un receptor 24 de prueba opcional que puede
estar previsto en la estación 10 base o separado de la misma,
recibe la señal S5 de salida del satélite 12 de comunicación y
permite por tanto mediante una comparación de la señal S1 de
entrada con la señal S5 de salida ajustar de manera óptima la
característica del dispositivo 20 de linealización y del
dispositivo 22 de formación de señales, tal como se muestra
esquemáticamente mediante las flechas 26 en la figura 1. Expresado
de manera más especial con ello se ajustan o adaptan, por ejemplo,
los coeficientes de distorsión previa del dispositivo de
linealización y los coeficientes del dispositivo de formación de
señales para crear la respuesta de frecuencia deseada.
En la figura 2 se muestra un diagrama de la
respuesta 30 de frecuencia del filtro 14 paso banda de canal, de la
respuesta 32 de frecuencia del dispositivo 22 de formación de
señales y de la respuesta 34 de frecuencia total que se produce con
una conexión sucesiva del dispositivo 22 de formación de señales y
del filtro 30 paso banda de canal.
En la abscisa de la figura 2, se indica la
frecuencia normalizada partiendo de una frecuencia 0 media del
ancho de banda de señal. En la ordenada de la figura 2 se aplican
valores de amplificación o atenuación normalizados, estando claro
que los valores respectivos de amplificación, atenuación y
frecuencia realmente presentes dependen de la banda de frecuencia
empleada así como de los componentes utilizados.
Con referencia a la figura 2 se supone que el
ancho de banda de paso de una respuesta 30 de frecuencia del filtro
14 paso banda de canal corresponde al ancho de banda de señal de la
señal de entrada, o es solamente algo mayor que el mismo. Debido a
un ancho de banda de este tipo menor del filtro 14 paso banda de
canal se filtrarían a través del dispositivo 20 de linealización
los porcentajes de energía generados fuera de la banda útil, de
manera que no puede realizarse la linealización correcta. Por tanto,
según la invención se prevé el dispositivo 22 de formación de
señales que presenta una respuesta 32 de frecuencia que es
fundamentalmente "inversa" o "complementaria" a la
respuesta 30 de frecuencia de tal manera que una combinación de las
dos respuestas de frecuencia, es decir una suma de las mismas que
se provoca mediante una conexión sucesiva de los elementos 22 y 14,
genera una respuesta 34 de frecuencia total con un ancho de banda de
paso de al menos tres veces el ancho de banda de señal. El
dispositivo 22 de formación de señales puede por tanto denominarse
también como filtro paso banda inverso.
Para generar la respuesta 32 de frecuencia
mostrada en la figura 2, el dispositivo 22 de formación de señales
puede componerse de un circuito de amplificador adecuado que, en las
gamas de frecuencia en las que el filtro 14 paso banda de canal
suministra una atenuación, presenta una amplificación complementaria
a la atenuación. Con ello se genera la respuesta 34 de frecuencia
total, tal como se muestra en la figura 2, que presenta un ancho de
banda de paso en el que la energía añadida mediante la distorsión
previa fuera de la banda útil permanece fundamentalmente sin
atenuarse o no se atenúa intensamente como la señal dentro de la
banda útil.
La presente invención permite por tanto el
empleo de procedimientos de linealización conocidos también en el
campo de la comunicación por satélite empleando satélites existentes
en los que al amplificador de salida se conecta aguas arriba un
filtro paso banda de banda estrecha.
Finalmente ha de indicarse que el ancho de banda
de paso de la respuesta de frecuencia total que se genera mediante
el dispositivo de formación de señales y del paso bada de canal
depende de en qué gamas de frecuencia el dispositivo de
linealización previa genera porcentajes de energía que son
necesarios para generar una señal suficientemente linealizada a la
salida del amplificador. Por regla general, en los dispositivos de
distorsión previa convencionales es suficiente ajustar el ancho de
banda de paso de la banda de frecuencia total de tres a cinco veces
el ancho de banda de señal. Sin embargo, en función de la distorsión
previa empleada puede ser suficiente también un ancho de banda de
paso menos ancho de la respuesta de frecuencia total o puede ser
necesario un ancho de banda de paso total más ancho.
Claims (5)
1. Dispositivo para el tratamiento previo de una
señal (S1) que va a transmitirse a través de un trayecto de
transmisión, siendo el trayecto de transmisión un filtro (14) paso
banda cuyo ancho (30) de banda de paso es menor que un ancho de
banda predeterminado y presenta un amplificador (16) no lineal con
las siguientes características:
un dispositivo (20) de linealización para
realizar una linealización de la señal (S1) que va a transmitirse
antes de la transmisión de la misma, de tal manera que se
contrarresta una no linealidad provocada mediante el amplificador
(16) no lineal;
un dispositivo (22) de formación de señales
conectado aguas abajo del dispositivo (20) de linealización que
presenta una respuesta (32) de frecuencia tal que la respuesta (34)
de frecuencia total del dispositivo (22) de formación de señales y
del filtro (14) paso banda corresponde a la respuesta de frecuencia
de un filtro cuyo ancho de banda de paso es al menos igual al ancho
de banda predeterminado.
2. Dispositivo según la reivindicación 1, en el
que el ancho de banda predeterminado corresponde a tres veces el
ancho de banda de señal de la señal (S1) que va a transmitirse.
3. Dispositivo según la reivindicación 1 ó 2, en
el que el dispositivo (20) de linealización y el dispositivo (22)
de formación de señales se disponen en la estación (10) base de un
sistema de transmisión por satélite y en el que el filtro (14) paso
banda y el amplificador (16) no lineal se disponen en un satélite
(12) del sistema de transmisión por satélite.
4. Dispositivo según una de las reivindicaciones
1 a 4, que presenta además un receptor (24) para recibir una señal
(S5) transmitida a través del trayecto de transmisión y un
dispositivo (26) par ajustar coeficientes del dispositivo (20) de
linealización y /o del dispositivo (22) de formación de señales
basándose en la señal (S5) transmitida recibida y la señal (S1) que
va a transmitirse.
5. Procedimiento para transmitir una primera
señal (S1) a través de un trayecto de transmisión que presenta un
filtro (14) paso banda cuyo ancho de banda de paso es menor que un
ancho de banda predeterminado y un amplificador (16) no lineal con
las siguientes etapas:
realizar una linealización de la primera señal
(S1) tal que se compensa una no linealidad provocada mediante el
amplificador (16) no lineal, para generar una segunda señal
(S2);
conducir la segunda señal (S2) a través de un
dispositivo (22) de formación de señales que presenta una respuesta
(32) de frecuencia tal que la respuesta (34) de frecuencia total del
dispositivo (22) de formación de señales y del filtro (14) paso
banda corresponde a la respuesta de frecuencia de un filtro cuyo
ancho de banda de paso es al menos igual al ancho de banda
predeterminado, para generar una tercera señal (S3);
transmitir la tercera señal (S3) a través del
trayecto de transmisión.
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