ES2628071T3 - Receptor de radiofrecuencia de banda ancha multicanal - Google Patents
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Abstract
Dispositivo de recepción de una señal de radiofrecuencia de banda ancha multicanal que incluye una etapa de entrada analógica en radiofrecuencia (3), una etapa de conversión a frecuencia intermedia (5), conectada con la etapa de entrada analógica y que incluye al menos dos cadenas de conversión (13, 15), teniendo cada cadena de conversión una pareja frecuencia intermedia / frecuencia de muestreo diferente de las demás cadenas de conversión e incluyendo un convertidor analógico-digital (29, 31) con una alta frecuencia de muestreo, así como un mezclador de frecuencia (17, 19) que transpone la señal a una frecuencia intermedia, estando conectado con la entrada del correspondiente convertidor analógico-digital (29, 31), comprendiendo el dispositivo, además, medios de calibración adaptados para seleccionar una o varias cadenas de conversión puestas en paralelo, en su caso, considerando la frecuencia intermedia y la frecuencia de muestreo de cada cadena de conversión y el ruido generado por los armónicos de muestreo del correspondiente convertidor analógico-digital, de tal manera que cada uno de los canales de la señal de radiofrecuencia tenga una relación señal/ruido superior a un valor predeterminado a la salida de al menos una de las cadenas de conversión seleccionadas.
Description
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DESCRIPCION
Receptor de radiofrecuencia de banda ancha multicanal
La presente invencion se refiere a un dispositivo de recepcion de una senal de radiofrecuencia de banda ancha multicanal, que incluye una etapa de entrada analogica en radiofrecuencia conectada con una etapa de conversion a frecuencia intermedia. Esta se refiere, asimismo, a una estacion base que incluye tal dispositivo, asf como a un procedimiento de calibracion de este dispositivo.
Los actuales sistemas de radiocomunicacion vienen definiendose cada vez mas en forma de una banda de frecuencia asignada, dentro de la cual se definen unos canales de comunicacion. Para una instalacion dada, la eleccion de los canales utilizados se lleva a cabo en funcion de los canales asignados al operador de la instalacion y de los canales utilizados en el entorno de la instalacion, para asf evitar fenomenos de solape que pueden ocasionar la interferencia mutua de las comunicaciones (sistemas llamados celulares).
Por ejemplo, los sistemas PMR (Private Mobile Radiocommunications -redes de telecomunicacion radio movil privados-) TETRA, normalizados por el ETSI (European Telecommunications Standards Institute -Instituto Europeo de Normas de Telecomunicacion-) utilizan una banda de 5 MHz, llamada en adelante en este documento banda del sistema, en torno a 400 MHz, y, en el interior de esta banda, el ancho de cada canal es de 25 kHz. En una red de este tipo, en la instalacion de una estacion base, se elegiran tfpicamente 4 canales en funcion de los criterios citados anteriormente para cubrir las comunicaciones dentro de la celda centrada en la estacion base y cuyo radio corresponde aproximadamente al alcance del sistema.
Asf, una estacion base comprende tfpicamente 4 receptores de radio, estando dedicado cada uno de ellos a un canal dado.
Cada receptor de radio de tal estacion base incluye tfpicamente una etapa de entrada analogica en radiofrecuencia conectada con una etapa de conversion a banda intermedia, cuya salida se digitaliza mediante un convertidor de analogico a digital. La senal digitalizada es tratada entonces por unos computadores de tipo procesador de tratamiento de senal, con el fin de extraer la informacion util.
La etapa de entrada analogica tfpicamente incluye una antena receptora que permite recoger la senal de radiofrecuencia. Seguidamente, esta senal es filtrada en un filtro paso banda, llamado de preseleccion, cuya banda de paso corresponde a la banda de frecuencia del sistema. La senal filtrada es amplificada entonces por un amplificador de bajo ruido antes de entrar en la etapa de conversion.
En un mezclador conectado con un oscilador local, la senal del canal seleccionado se transpone a una senal en frecuencia intermedia, tfpicamente del orden de varias decenas de megahercios.
Tradicionalmente, la senal transpuesta es filtrada entonces por un filtro paso banda que tiene una banda de paso igual al ancho del canal y que esta centrado en la frecuencia intermedia. A la salida del filtro, un convertidor de analogico a digital, o CAD, digitaliza la senal correspondiente al canal seleccionado antes del tratamiento digital, configuracion convencional de una arquitectura digital monocanal.
Existen ahora CAD en el mercado que tienen frecuencias de muestreo de aproximadamente 100 MHz y capaces de digitalizar con 13 bits efectivos (ENOB -Effective Number Of Bits-). Entonces, un solo CAD permite digitalizar el conjunto de la banda de frecuencia del sistema. De este modo, se sustituyen las 4 cadenas de radio que trabajan en paralelo sobre los 4 canales de manera independiente por una sola cadena. La etapa de transposicion viene seguida por un filtro paso banda cuya banda de paso corresponde, a partir de ahora, a la banda de frecuencia del sistema. Este filtro se utiliza con el fin de eliminar los productos de la mezcla parasitos generados por la transposicion. La senal transpuesta y filtrada es digitalizada entonces por un CAD unico de alta frecuencia. La separacion de los canales se efectua a continuacion mediante el tratamiento digital aguas abajo.
Esta forma de realizacion tiene la ventaja de reducir el numero de cadenas analogicas y de CAD en un factor igual al numero de canales que han de digitalizarse.
La contrapartida es la elevacion de complejidad de la parte digital, la cual, en especial, tendra que separar los canales antes de demodular cada uno de ellos.
Por otro lado, el CAD genera senales parasitas que pueden ser imposibles de eliminar en las etapas digitales aguas abajo. El SFDR (Spurious Free Dynamic Range -banda dinamica libre de parasitos-) es el parametro que dimensiona el desempeno del CAD ante este defecto.
Convencionalmente, dos tipos de no linealidad son originantes de las senales parasitas del CAD:
• las no linealidades de la funcion de transferencia del convertidor (irregularidad de las marchas) caracterizadas por la INL (Integral NonLinearity -no linealidad integral-) y la DNL (Differential NonLinearity -no linealidad diferencial-) y
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• las no linealidades de las partes analogicas del CAD. Estas no linealidades generan armonicos relativos a las senales presentes a la entrada del CAD que se repliegan y pueden provocar ruido en la senal util. De este modo, en la banda de frecuencia del sistema, pueden hallarse situaciones en las que una senal util que tiene una energfa relativamente baja linda con el armonico de otra senal (util o interferente) con una energfa relativamente grande. La no linealidad del CAD puede transformer esta proximidad en un ruido que recubre la senal util, ruido generado por frecuencias parasitas procedentes de la senal de interferencia. Este fenomeno se puede caracterizar con el concurso de un analisis espectral a la salida del CAD, alimentandose el mismo con la senal de interferencia. El analisis muestra entonces un pico en correspondencia con la frecuencia principal de la senal de interferencia, asf como un cierto numero de picos parasitos cuya potencia es potencialmente superior al valor mmimo de una senal util tal y como se define en una norma. Si la frecuencia de uno de estos picos parasitos se corresponde con la frecuencia de la senal util, esta se vera interferida, con, quiza, una relacion senal/ruido demasiado baja para permitir una recuperacion de la informacion transportada.
Para disminuir las respuestas parasitas debidas a la funcion de transferencia del CAD, corrientemente se utiliza ruido de dither: la adicion de un ruido incorrelado de la senal util permite utilizar siempre varias 'marchas' del CAD, lo cual minimiza las respuestas ligadas a las no linealidades de una cierta parte de la funcion de transferencia del CAD. En cambio, actualmente no existe una tecnica eficaz que permita disminuir el nivel de las respuestas debidas a las no linealidades de las partes analogicas.
Las senales con posibilidad de generar estas no linealidades son el conjunto de las senales recibidas por la estacion base, es decir, las senales utiles recibidas, las emitidas en direccion a las estaciones base vecinas y las emisiones de otros sistemas de radiofrecuencia que no son eliminadas por los diferentes filtros de la cadena de recepcion.
En efecto, segun se ha explicado anteriormente, los canales de la estacion base se eligen diferentes de los canales utilizados por las estaciones base circundantes, con el fin de evitar una interferencia mutua. Sin embargo, en la digitalizacion, estas frecuencias pueden generar repliegues de armonicos cuyas frecuencias se hallan dentro de los canales utiles y, por tanto, generar un ruido perjudicial para la calidad de la transmision.
El documento US 2005/265483 describe un dispositivo de recepcion de una senal de radiofrecuencia de banda ancha multicanal que incluye una etapa de entrada analogica en radiofrecuencia conectada con una etapa de conversion a frecuencia intermedia, incluyendo dicha etapa de conversion una cadena de conversion que incluye un mezclador de frecuencia que transpone la senal a una frecuencia intermedia, estando conectado con la entrada de un convertidor analogico-digital que tiene una alta frecuencia de muestreo, considerando la frecuencia intermedia y la frecuencia de muestreo el ruido generado por los armonicos de muestreo del convertidor analogico-digital.
Por lo tanto, sena particularmente ventajoso conseguir un dispositivo de recepcion que permita obtener una buena relacion senal/ruido en los canales utiles, minimizando o suprimiendo los armonicos que parasitan a estos canales.
Para solucionar uno o varios de los inconvenientes anteriormente citados, un dispositivo de recepcion de una senal de radiofrecuencia de banda ancha multicanal incluye una etapa de entrada analogica en radiofrecuencia conectada con una etapa de conversion a frecuencia intermedia, incluyendo dicha etapa de conversion al menos una cadena de conversion que incluye un mezclador de frecuencia que transpone la senal a una frecuencia intermedia conectado con la entrada de un convertidor analogico-digital que tiene una alta frecuencia de muestreo, caracterizado por que la frecuencia intermedia y la frecuencia de muestreo de cada cadena de conversion se seleccionan de tal manera que, considerando el ruido generado por los armonicos de muestreo del correspondiente convertidor analogico-digital, cada uno de los canales de la senal de radiofrecuencia tenga una relacion senal/ruido superior a un valor predeterminado a la salida de al menos una cadena de conversion.
Son caractensticas o formas particulares de realizacion, utilizables solas o en combinacion:
- la etapa de conversion incluye al menos dos cadenas de conversion, teniendo cada cadena de conversion una pareja frecuencia intermedia - frecuencia de muestreo diferente de las demas cadenas de conversion.
- Las frecuencias de muestreo de los convertidores analogico-digital son identicas y, las frecuencias intermedias, diferentes, para todas las cadenas de conversion.
- El espaciamiento de las frecuencias intermedias es un multiplo de una frecuencia predeterminada.
- La frecuencia predeterminada es igual al espaciamiento entre canales.
- La etapa de entrada incluye varias cadenas de recepcion que incluyen cada una de ellas una antena y que trabajan con diversidad de antena, de tal manera que con cada cadena de recepcion este conectada en serie al menos una cadena de conversion.
- Con cada cadena de recepcion esta conectada en serie una y solo una cadena de conversion.
En un segundo aspecto de la invencion, una estacion base de una red de telecomunicacion herciana se caracteriza
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por que incluye un dispositivo de recepcion tal como antecede.
En una forma particular de realizacion, la seleccion de las frecuencias de muestreo y de transposicion se realiza para aumentar la relacion senal/ruido, habida cuenta de las senales de armonicos provenientes de las frecuencias de los canales internos a la estacion base o utilizados por estaciones base adyacentes.
En un tercer aspecto de la invencion, un procedimiento de calibracion de un dispositivo de recepcion tal como antecede incluye las etapas de:
a) caracterizacion espectral de cada convertidor analogico-digital adaptada para determinar los armonicos principales generados por senales que tienen una frecuencia dentro de la banda intermedia considerada,
b) determinacion de las posiciones relativas dentro de la banda del sistema de las senales utiles y de las senales interferentes,
c) seleccion, para una primera cadena de conversion, de una pareja frecuencia intermedia - frecuencia de muestreo tal que al menos una senal util tiene una relacion senal/ruido superior al valor predeterminado a la salida de la cadena de conversion,
d) si al menos una senal util tiene una relacion senal/ruido inferior al valor predeterminado, nueva ejecucion de la etapa c) con otra cadena de conversion y otra pareja frecuencia intermedia - frecuencia de muestreo, de modo que esta senal util tenga una relacion senal/ruido superior al valor predeterminado a la salida de esta cadena.
En una forma particular de realizacion, este procedimiento de calibracion es tal que las etapas c) y d) se reiteran para optimizar al menos uno de los siguientes criterios:
o minimizar el numero de senales utiles que tienen una relacion senal/ruido superior a un valor
predeterminado en solamente una de las cadenas de conversion;
o minimizar el numero de cadenas de conversion necesario para tratar el conjunto de las senales utiles; y/o
o maximizar el numero de senales utiles que tienen una relacion senal/ruido superior a un valor
predeterminado en el conjunto de las cadenas de conversion.
Se comprendera mejor la invencion con la lectura de la descripcion que sigue, llevada a cabo unicamente a tftulo de ejemplo y con referencia a las adjuntas figuras, en las cuales:
la figura 1 es una vista esquematica de un dispositivo de recepcion segun una primera forma de realizacion de la invencion;
la figura 2 es un diagrama de flujo del funcionamiento de una cadena de conversion del dispositivo de la figura 1;
la figura 3A es una vista que representa esquematicamente un espectro de frecuencia ilustrativo, aguas arriba de un dispositivo de recepcion tal como el de la figura 1;
las figuras 3B y 3C son sendas vistas que representan esquematicamente el espectro de frecuencia a la salida de las cadenas de conversion del dispositivo de la figura 1 cuando recibe el espectro de frecuencia ilustrado en la figura 3A;
la figura 4 es una vista esquematica de un dispositivo de recepcion segun una segunda forma de realizacion de la invencion; y
la figura 5 es un diagrama de flujo de un procedimiento de calibracion de los dispositivos de las figuras 1 o 4.
En las figuras que representan diferentes formas de realizacion, los elementos identicos o similares, en la medida de lo posible, llevan la misma referencia.
Con referencia a la figura 1, un dispositivo de recepcion 1 incluye una etapa de entrada analogica en radiofrecuencia 3 conectada con una etapa de conversion a frecuencia intermedia 5.
La etapa de entrada analogica 3 convencionalmente incluye una antena receptora 7 que permite recoger la senal de radiofrecuencia. Seguidamente, esta senal es filtrada en un filtro paso banda 9, llamado de preseleccion, cuya banda de paso se corresponde con la banda de frecuencia del sistema. La senal filtrada es amplificada entonces por un amplificador de bajo ruido 11 antes de entrar en la etapa de conversion. Esta etapa de entrada utiliza tecnologfas bien conocidas por un experto en la materia, por lo que no se describira con mayor detalle.
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La etapa de conversion a frecuencia intermedia 5 incluye dos cadenas de conversion 13, 15 conectadas en paralelo en la salida de la etapa de entrada 3.
Cada cadena 13, 15 incluye un mezclador 17, 19 unido a un oscilador local 21, 23. Los osciladores locales 21, 23 oscilan a unas frecuencias Fio1 y Fio2. Las frecuencias Fio1 y Fio2 son ligeramente diferentes, al objeto de que la senal sea transpuesta a frecuencias intermedias FI1 = FI + Af y FI2 = FI + Af2, siendo diferentes Af1 y Af2.
En cada cadena 13, 15, a la salida del mezclador 17, 19 estan dispuestos en serie un amplificador de frecuencia intermedia 22, 24, un filtro paso banda intermedia 25, 27 y luego un convertidor analogico-digital 29, 31 a alta frecuencia, cuya salida esta conectada con un computador de tratamiento de senal convencional (no representado).
Los filtros intermedios 25, 27 son filtros paso banda centrados alrededor de la frecuencia intermedia FI con una banda de paso igual o muy ligeramente superior al ancho de banda del sistema, esto es, en el ejemplo que nos ocupa, aproximadamente 5 MHz.
Cada CAD 29, 31 es del tipo anteriormente descrito, es decir, con una frecuencia de muestreo Fa1, y Fa2 respectivamente, por ejemplo de aproximadamente 100 MHz. Un experto en la materia sabe determinar las frecuencias de muestreo y las frecuencias intermedias que permiten cumplir el teorema de Shannon, habida cuenta de la banda util del sistema. Asf, por ejemplo, para una frecuencia de muestreo de 100 MHz, una frecuencia intermedia de 70 MHz y una banda util del sistema de 5 MHz, se cumplen las condiciones: la senal util digitalizada estara centrada alrededor de la frecuencia -30 MHz (banda [-32,5; -27,5] MHz) y no interferira con su imagen localizada alrededor de 30 MHz (banda [27,5; 32,5] MHz).
El funcionamiento de una cadena de conversion, por ejemplo la cadena 13, es el siguiente, figura 2.
El mezclador 17 transpone convencionalmente, etapa 40, la senal de radio de entrada en una senal en frecuencia intermedia FI1. Tfpicamente, mientras que la frecuencia de radio base es del orden de 400 MHz, la frecuencia FI1 es de aproximadamente 70 MHz. De este modo, en el ejemplo que nos ocupa de una senal que tiene una banda de 5 mHz, cada canal se encontrara a una frecuencia FIcanal comprendida entre FI1 - 2,5 MHz y FI1 + 2,5 MHz, siendo el ancho del canal muy pequeno con relacion al ancho de banda.
El amplificador FI 22, etapa 42, permite devolver ganancia y enmascarar la desadaptacion fuera de banda que presenta el filtro intermedio 25, con objeto de que el mezclador trabaje en optimas condiciones. Un experto en la materia, por lo demas, sabe anadir los elementos de amplificacion y de atenuacion necesarios para el correcto reparto de las ganancias, donde se le antoje en la cadena.
El filtro intermedio 25 elimina, etapa 44, de la senal a la salida del amplificador 22, los armonicos generados por las etapas anteriores y, en particular, la de transposicion, que se encuentran fuera de la banda del sistema y que no pueden sino generar ruido en el muestreo.
En la digitalizacion de una senal a la frecuencia FI, etapa 46, el CAD 29 genera armonicos Hk por los motivos anteriormente explicados. La frecuencia de cada armonico asociado a una de las senales presentes dentro del ancho de banda del receptor es un multiplo de la frecuencia de dicha senal modulo la frecuencia de muestreo del CAD, esto es
Hk = k * (FI + Afcanal) modulo Fa1.
De este modo, para cada senal recibida, ya sea util o parasita, la frecuencia de estos armonicos depende de la frecuencia intermedia de la senal y de la frecuencia de muestreo.
Como es bien sabido, la potencia de los armonicos decrece rapidamente con el orden de los mismos y, por tanto, en la practica, solo tienen que eliminarse los primeros armonicos del tratamiento, ya que pueden generar un ruido demasiado acusado.
Es de senalar que, para un CAD particular, es posible proceder a una caracterizacion por analisis espectral con objeto de detectar los armonicos suficientemente potentes como para perjudicar la relacion senal/ruido.
Conociendo las frecuencias intermedias de los canales utiles y la poblacion de los armonicos, se selecciona entonces una pareja (frecuencia intermedia FI, frecuencia de muestreo Fa) al objeto de que las frecuencias Hk de los armonicos perjudiciales se encuentren fuera de las frecuencias de los canales utiles. En particular, la seleccion se llevara a cabo para minimizar la repercusion de los armonicos generados por frecuencias de interferencia conocidas, como las frecuencias de recepcion de la estacion base o las frecuencias de recepcion de las estaciones base adyacentes.
De este modo, la relacion senal/ruido de cada canal util se mantiene superior a un valor predeterminado ligado, por ejemplo, a la norma o a las capacidades de tratamiento de senal. Es de senalar que el desplazamiento no opera de manera igual para todas las frecuencias, a causa, en particular, de la no linealidad del CAD y de los fenomenos de repliegue. El desplazamiento variable es el que permite distanciar las senales parasitas de las senales utiles mediante una eleccion cabal de las frecuencias intermedias y de muestreo.
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Sin embargo, en determinadas circunstancias, como por ejemplo un entorno muy ruidoso, es posible que ninguna pareja FI - Fa permita obtener una buena relacion senal/ruido para todos los canales utiles.
Entonces, la utilizacion de una segunda cadena de conversion 15 permite, mediante la seleccion de otra pareja de valores (FI2; Fa2), obtener una buena relacion senal/ruido para los canales que son ruidosos en la primera cadena de conversion 13.
Asf, se comprende que es posible poner en paralelo tantas cadenas de conversion como sea necesario para que todas las senales utiles se obtengan con una relacion senal/ruido superior al valor predeterminado.
Asf, es posible, ventajosamente, adaptar la complejidad del dispositivo de recepcion y, por tanto, su coste, al entorno de trabajo de la estacion base. En un entorno poco ruidoso y con una escasa utilizacion de canales, la etapa de transposicion tan solo incluira una sola cadena de conversion, mientras que, en un entorno ruidoso y con la utilizacion de numerosos canales, se utilizaran varias cadenas de conversion.
Para ilustrar el funcionamiento del dispositivo de recepcion, se asume que, en la banda del sistema Fb, coexisten cuatro canales utiles U1, U2, U3, U4, Fig. 3A. El entorno del dispositivo es tal que hay asimismo dos frecuencias de interferencia Ii e I2. Por ejemplo, Ii corresponde a la frecuencia de una estacion adyacente e I2 es una senal emitida en direccion a una estacion base perteneciente a otro sistema de transmision coexistente en la misma zona.
Tras la transposicion y conversion digital utilizando una primera pareja de frecuencia intermedia / frecuencia de
muestreo, el espectro a la salida del convertidor resulta tal como se ilustra en la Fig. 3B.
Se comprueba que el armonico Hgu3 que se corresponde con el 9° armonico de la senal util U3 se repliega en parte sobre la senal U2. Esta ultima, entonces, no es demodulable por la cadena digital de la estacion base, ya que no se cumple la relacion senal/ruido minima. Igualmente, H312, al corresponderse con el tercer armonico de la senal I2, enmascara totalmente la senal U4, la cual no es posible demodular. Por el contrario, el quinto armonico H5I1 de la
senal I1 no plantea problemas, ya que se halla suficientemente alejado de las senales utiles U2 y U3.
Modificando la pareja frecuencia intermedia / frecuencia de muestreo, Fig. 3C, se modifica el espectro de frecuencia. El quinto armonico H5I1 se repliega en parte sobre la senal util U1. Esta ultima, entonces, ya no es demodulable, ya que no se alcanza la relacion senal/ruido minima.
El quinto armonico H3I2 se repliega sobre la fuente interferente I1, pero esto no plantea problemas, puesto que I1 no es una senal util.
Igualmente, el noveno armonico H9U3 de la senal U3 no plantea problemas, ya que se halla distanciado de las frecuencias U3 y U4.
De este modo, asumiendo que la Fig. 3B representa la salida de la primera cadena de conversion y que la Fig. 3C representa la salida de la segunda cadena de conversion, se comprueba que es posible demodular U1 en la primera cadena de conversion, U2 y U4 en la segunda cadena de conversion y U3 en una u otra o, mas ventajosamente, combinando el resultado de los dos canales.
En una segunda forma de realizacion, figura 4, la estacion base funciona con diversidad de antena. El dispositivo de recepcion 40 incluye, en correspondencia con la etapa de entrada, dos cadenas de recepcion 42, 44 analogicas, similares a la etapa de entrada 3 de la primera forma de realizacion, y una etapa de conversion 46 que incluye dos cadenas de conversion 50, 52 identicas a las cadenas de conversion 13, 15 de la primera forma de realizacion, estando conectadas cada una de ellas a la salida de una de las cadenas de recepcion 42, 44. De este modo, a diferencia de la primera forma de realizacion, en la que dos cadenas de conversion estan conectadas en paralelo con la salida de una etapa de entrada, la segunda forma de realizacion incluye dos conjuntos distintos, compuestos cada uno de ellos por una antena, por una cadena de recepcion y por una cadena de conversion.
La eleccion de la pareja (FI, Fa) de cada cadena de conversion se realiza al igual que en la primera forma de realizacion.
Esta forma de realizacion aprovecha las bien conocidas ventajas ligadas a la diversidad de antena, tales como la robustez al multicamino, etc.
De este modo, en esta forma de realizacion, el ejemplo ilustrado en las Fig. 3A, 3B y 3C muestra que la senal U3 puede ventajosamente sacar partido de la ganancia de la diversidad de antena.
Es de senalar que, en esta forma de realizacion, hay tantos dispositivos de recepcion como antenas, y que no queda limitada a dos, lo cual puede permitir conservar la diversidad de antena en un maximo de canales utiles.
Esta forma de realizacion permite una optima utilizacion de los componentes del dispositivo de recepcion, combinando las ventajas de la diversidad de antena con aquellas anteriormente descritas de diversificacion de la pareja frecuencia intermedia - frecuencia de muestreo.
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En la instalacion de una estacion base que incluye tal dispositivo de recepcion, es, pues, necesario calibrar el dispositivo seleccionando las parejas de frecuencia intermedia / frecuencia de muestreo apropiadas para el entorno de la estacion base, Fig. 5.
Para ello, se caracteriza, etapa 50, el espectro de salida de cada convertidor analogico-digital, para determinar los armonicos principales generados por senales que tienen una frecuencia dentro de la banda intermedia que se considere.
Seguidamente, para esta estacion base, se determinan, etapa 52, las posiciones relativas de las senales utiles y de las senales interferentes.
Para una primera cadena de conversion, se selecciona, etapa 54, la pareja frecuencia de muestreo - frecuencia intermedia, al objeto de que al menos una senal util tenga una relacion senal/ruido superior al valor predeterminado a la salida de la cadena de conversion.
Se examina entonces, etapa 56, si queda al menos una senal util que tiene una relacion senal/ruido inferior al valor predeterminado. Si es el caso, se ejecuta nuevamente la etapa 54 con otra cadena de conversion, y ello hasta que todas las senales tengan una relacion senal/ruido superior al valor predeterminado a la salida de al menos una cadena de conversion.
La invencion se ha ilustrado y descrito con detalle en los dibujos y la anterior descripcion. Esta debe ser considerada como ilustrativa y dada a tftulo de ejemplo, y no como limitadora de la invencion a esta sola descripcion. Caben numerosas variantes de realizacion, siendo el caso general con N cadenas de radio, seguida cada una de ellas por cierto numero de cadenas de conversion a frecuencia intermedia.
Particularmente ventajoso es utilizar para todas las cadenas de conversion un mismo modelo de CAD y tener una frecuencia de muestreo unica para todas las cadenas de conversion. De este modo, el tratamiento digital aguas abajo se ve simplificado en gran manera, ya que no se basa entonces mas que en una sola frecuencia de reloj. En caso contrario, se hace necesario prever medios de sincronizacion y de normalizacion de frecuencia de muestreo para poder, en los tratamientos digitales, combinar los flujos provenientes de las diferentes cadenas de conversion o, cosa que es equivalente en cuanto a complejidad, prever cadenas de tratamiento digitales espedficas de cada cadena de conversion, teniendo cada cadena digital su propia frecuencia.
Las diferencias entre las cadenas de conversion residen entonces en las variaciones Af de la frecuencia intermedia. Estas son seleccionadas preferentemente dentro de un margen de frecuencias tal que el filtro intermedio es del mismo tipo para todas las cadenas de conversion (Af muy pequena frente a la banda de paso del filtro). De este modo, para generar frecuencias diferentes solo tienen que ser diferenciados los osciladores locales. Lo cual ventajosamente permite estandarizar los componentes utilizados por las cadenas de conversion en una sola gama.
Las variaciones Af se eligen ventajosamente para ser multiplos de una frecuencia predeterminada y, preferiblemente, multiplos del espaciamiento entre canales. De este modo, el tratamiento digital es transponible con facilidad entre las diferentes cadenas de conversion mediante una simple modificacion del numero de canal que ha de demodularse. En particular, cuando la variacion Af es tal que la frecuencia de una senal util Fsigi dentro de una primera cadena de conversion es igual a la frecuencia de una segunda senal util Fsig2 dentro de una segunda cadena de conversion, el tratamiento digital de la primera senal util sera ventajosamente identico al tratamiento digital de la segunda senal util.
Cabe asimismo la posibilidad de modificar dinamicamente los valores de la frecuencia intermedia utilizando un oscilador local programable. Esto permite ventajosamente adaptar el dispositivo de recepcion a la presencia de nuevas senales interferentes.
El procedimiento de calibracion descrito en relacion con la Fig. 5 es adaptable, reiterando las etapas 54 y 56, para asf optimizar al menos uno de los siguientes criterios:
a) minimizacion del numero de senales utiles que tienen una relacion senal/ruido superior a un valor predeterminado en solamente una de las cadenas de conversion;
b) minimizacion del numero de cadenas de conversion necesarias para tratar el conjunto de las senales utiles; y/o
c) maximizacion del numero de senales utiles que tienen una relacion senal/ruido superior a un valor predeterminado en el conjunto de las cadenas de conversion.
El criterio b) es utilizado ventajosamente con un proposito de econoirna, reduciendo el numero de cadenas de conversion necesario, mientras que los criterios a) y c) son de particular interes en una estacion base con diversidad de antena, puesto que permiten tener un maximo de canales en los que hay al menos dos senales disponibles para efectuar calculos con diversidad de antena.
Un experto en la materia no tendra dificultad alguna para extender el principio de esta invencion al caso de los receptores de arquitectura IQ que incluyen dos convertidores analogico-digital en cuadratura, estando potencialmente estos ultimos en una frecuencia intermedia nula o cercana a cero.
En las reivindicaciones, la palabra “comprendiendo” no excluye a otros elementos, y el artfculo indeterminado 5 “un/una” no excluye una pluralidad.
Claims (10)
- 5101520253035404550REIVINDICACIONES1. Dispositivo de recepcion de una senal de radiofrecuencia de banda ancha multicanal que incluye una etapa de entrada analogica en radiofrecuencia (3), una etapa de conversion a frecuencia intermedia (5), conectada con la etapa de entrada analogica y que incluye al menos dos cadenas de conversion (13, 15), teniendo cada cadena de conversion una pareja frecuencia intermedia / frecuencia de muestreo diferente de las demas cadenas de conversion e incluyendo un convertidor analogico-digital (29, 31) con una alta frecuencia de muestreo, asf como un mezclador de frecuencia (17, 19) que transpone la senal a una frecuencia intermedia, estando conectado con la entrada del correspondiente convertidor analogico-digital (29, 31), comprendiendo el dispositivo, ademas, medios de calibracion adaptados para seleccionar una o varias cadenas de conversion puestas en paralelo, en su caso, considerando la frecuencia intermedia y la frecuencia de muestreo de cada cadena de conversion y el ruido generado por los armonicos de muestreo del correspondiente convertidor analogico-digital, de tal manera que cada uno de los canales de la senal de radiofrecuencia tenga una relacion senal/ruido superior a un valor predeterminado a la salida de al menos una de las cadenas de conversion seleccionadas.
- 2. Dispositivo segun la reivindicacion 1, caracterizado por que las frecuencias de muestreo de los convertidores analogico-digital son identicas y las frecuencias intermedias son diferentes para todas las cadenas de conversion de la etapa de conversion.
- 3. Dispositivo segun la reivindicacion 2, caracterizado por que el espaciamiento de las frecuencias intermedias es un multiplo de una frecuencia predeterminada.
- 4. Dispositivo segun la reivindicacion 3, caracterizado por que la frecuencia predeterminada es igual al espaciamiento entre canales.
- 5. Dispositivo segun una cualquiera de las anteriores reivindicaciones, caracterizado por que la etapa de entrada incluye varias cadenas de recepcion que incluyen cada una de ellas una antena y que trabajan con diversidad de antena, de tal manera que con cada cadena de recepcion esta conectada en serie al menos una cadena de conversion.
- 6. Dispositivo segun la reivindicacion 5, caracterizado por que con cada cadena de recepcion esta conectada en serie una y solo una cadena de conversion.
- 7. Estacion base de una red de telecomunicacion herciana, caracterizada por que incluye un dispositivo de recepcion segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6.
- 8. Estacion base segun la reivindicacion 7, caracterizada por que los medios de calibracion estan adaptados para realizar la seleccion de las frecuencias de muestreo y de transposicion con el fin de aumentar la relacion senal/ruido, habida cuenta de las senales de armonicos provenientes de las frecuencias de los canales internos a la estacion base o utilizados por estaciones base adyacentes.
- 9. Procedimiento de calibracion de un dispositivo de recepcion segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado por que incluye las etapas de:a) caracterizacion espectral (50) de cada convertidor analogico-digital adaptada para determinar los armonicos principales generados por senales que tienen una frecuencia dentro de la banda intermedia considerada,b) determinacion (52) de las posiciones relativas dentro de la banda del sistema de las senales utiles y de las senales interferentes,c) seleccion (54), para una primera cadena de conversion, de una pareja frecuencia intermedia - frecuencia de muestreo tal que al menos una senal util tiene una relacion senal/ruido superior al valor predeterminado a la salida de la cadena de conversion,d) si al menos una senal util tiene una relacion senal/ruido inferior al valor predeterminado (56), nueva ejecucion de la etapa c) con otra cadena de conversion y otra pareja frecuencia intermedia - frecuencia de muestreo, de modo que esta senal util tenga una relacion senal/ruido superior al valor predeterminado a la salida de esta cadena.
- 10. Procedimiento segun la reivindicacion 9, caracterizado por que las etapas c) y d) se reiteran para optimizar al menos uno de los siguientes criterios:minimizar el numero de senales utiles que tienen una relacion senal/ruido superior a un valor predeterminado en solamente una de las cadenas de conversion;minimizar el numero de cadenas de conversion necesario para tratar el conjunto de las senales utiles; y/omaximizar el numero de senales utiles que tienen una relacion senal/ruido superior a un valor predeterminado en el conjunto de las cadenas de conversion.
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