DE102005013881A1

DE102005013881A1 - Verfahren zur Signalverarbeitung und Sendeeinrichtung mit digitaler Vorverzerrung, insbesondere für den Mobilfunk

Info

Publication number: DE102005013881A1
Application number: DE102005013881A
Authority: DE
Inventors: Nazim Ceylan; Jan-Erik Dr. Müller
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 2005-03-24
Filing date: 2005-03-24
Publication date: 2006-09-28
Also published as: US20060226903A1

Abstract

In einer Sendeeinrichtung mit digitaler Vorverzerrung ist vorgesehen, ein Leistungswort (LS) zu erzeugen, welches von einer Amplitudenkomponente (R) eines digitalen Modulationssignals (DAT2) und einer gewünschten Ausgangsleistung abgeleitet ist. Das Leistungswort (LS) wird mit einem Grenzwert verglichen. Abhängig von dem Ergebnis wird ein Paar (KOEF1) von Vorverzerrungskoeffizienten ausgewählt und damit eine Verzerrung einer ersten und einer zweiten Komponente (R, PHI) des digitalen Modulationssignals (DAT2) durchgeführt. Anschließend wird die Phase sowie die Amplitude eines Trägersignals mit den verzerrten Komponenten moduliert. Durch den Vergleich des Leistungswortes (LS) mit einem Grenzwert wird eine selektive Verzerrung des Modulationssignals (DAT2) durchgeführt, und zwar nur dann, wenn eine Signalqualität bzw. eine Linearität des modulierten Trägersignals einen vorbestimmten Grenzwert unterschreitet. Andernfalls kann die Vorverzerrungseinheit abgeschaltet und so der Stromverbrauch reduziert werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Signalverarbeitung. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Sendeeinrichtung mit digitaler Vorverzerrung, insbesondere für den Mobilfunk.

Die Anforderungen moderner Kommunikationsstandards an die Signalqualität von Sendeeinrichtungen bzw. Transceivern steigen mit dem wachsenden Bedürfnis an hohen Datenraten sowie einer zunehmenden Mobilität. Mittlerweile gebräuchliche Mobilfunkstandards, wie beispielsweise UMTS/WCDMA, GSM/EDGE, W-LAN oder Bluetooth Medium Rate, verwenden zur Übertragung hoher Datenraten sowohl von einer Basisstation zu einem Mobilgerät also auch von einem Mobilgerät zu einer Basisstation bandbreiteneffiziente Modulationsarten. Beispiele für diese Modulationsarten sind QPSK (Quadratur Phase Shift Keying), 8-PSK (8-Phase Shift Keying) oder QAM (Quadratur Amplituden Modulation). Bei diesen Modulationsarten wird zur Übertragung der Daten ein sogenanntes Trägersignal sowohl in der Phase als auch in der Amplitude moduliert.

Die verwendeten Modulationsarten sind besonders sensitiv auf mögliche Störungen bzw. Verzerrungen im Sendepfad. Verzerrungen werden im Sendepfad durch verschiedene Bauteile erzeugt. Diese führen zu Veränderungen in der Phase und der Amplitude des Trägersignals, das dadurch bezüglich eines für die Modulation verwendeten Eingangssignals nichtlineare Anteile aufweist. In diesem Zusammenhang spricht man auch davon, dass das Ausgangssignal nicht proportional zu einem Eingangssignal ist. Bei Verwendung der genannten Modulationsarten ergeben sich somit hohe Anforderungen an die Linearität der einzelnen Bauelemente des Sendepfades, damit Verzerrungen möglichst gering bleiben. Zu nennen sind hier unter anderem Schaltkreise innerhalb des Sendepfades, deren Kennlinie nichtlineare Bereiche aufweisen. Die Schaltkreise weisen wenigstens ein teilweise nichtlineares Übertragungsverhalten auf. Darunter fallen vor allem die einzelnen Verstärker des Sendepfades, die das zu übertragende Signal auf die Ausgangsleistung verstärken. Gerade bei Verstärkern ist das Übertragungsverhalten von der Amplitude eines Eingangssignals abhängig.

Bei Leistungsverstärkern wird eine hohe Linearität dann erreicht, wenn dieser deutlich unterhalb seiner maximal erzielbaren Ausgangsleistung betrieben wird. Ein derartiger Betrieb des Leistungsverstärkers führt jedoch zu einem hohen Ruhestromverbrauch, wodurch die Verlustleistung des Verstärkers und damit der Sendeeinrichtung erhöht wird. Aufgrund des höheren Stromverbrauchs sinkt bei mobilen Kommunikationsgeräten die Betriebszeit, die im wesentlichen durch die Kapazität der benutzten Akkus vorgegeben ist.

Um den Wirkungsgrad zu erhöhen, der durch das Verhältnis von erzeugter Ausgangssignalleistung zu aufgewendeter Batterieleistung gegeben ist, ist es zweckmäßig, die Leistungsverstärker der Sendeeinrichtung in einem Bereich ihrer maximal erzielbaren Ausgangsleistung zu betreiben. In diesem Bereich weisen die Leistungsverstärker jedoch ein sehr starkes nichtlineares Übertragungsverhalten auf, wodurch das Ausgangssignal deutlich verzerrt wird und so möglicherweise zu Fehlern in der Datenübertragung führt.

Bei den aktuellen mobilen Kommunikationsgeräten wird deshalb ein Kompromiss zwischen dem Stromverbrauch und der Linearität der einzelnen Bauelemente angestrebt. Dies kann durch geeignete Schaltungstechnik erreicht werden. Beispielsweise lässt sich durch Wahl eines geeigneten Biasing bzw. einer geeigneten Lastimpedanz am Ausgang der nichtlinearen Bauelemente deren Strom verbrauch verringern. Dieses Verfahren ist in den Dokumenten von G. L. Madonna et al.: "Investigations of Linearity Characteristics For Large-Emitter Area GaAs HBT Power Stages", GAAS 2001 Conference, London 2001 und Iwai et al.: "High Efficiency And High Linearity In-GaP/GaAs HBT Power Amplifiers: Matching Techniques of Source and Load Impedance to Improve Phase Distortion and Linearity", IEEE Transactions on Electronic Devices, Vol. 45, No. 6, Juni 1998 beschrieben. Zur weiteren Verbesserung des Übertragungsverhaltens innerhalb des Sendepfades ist es in modernen Sendeeinrichtungen üblich, eine Vorverzerrung des Eingangssignals vorzunehmen.

Bei dieser Art der Verbesserung wird das dem Verstärker bzw. dem Bauelement mit nichtlinearem Übertragungsverhalten zugeführte Signal geeignet verzerrt. Die Verzerrung ist so gewählt, dass die durch das nichtlineare Übertragungsverhalten hervorgerufene Verzerrung kompensiert wird. Am Ausgang des Verstärkers bzw. des Bauelements mit nichtlinearem Übertragungsverhalten kann dann ein bezüglich eines Eingangssignals verstärktes und proportionales Signal abgegriffen werden.

In den Dokumenten Yamauchi et al.: "A Novel Series Diode Linearizer For Mobile Radio Power Amplifiers", IEEEMTT-S 1996, Seite 831–833 sowie E. Westesson et al.: "A Complex Polynomal Predistorted Chip in CMOS for Baseband or IF Linearization for RF Power Amplifiers", IEEE International Symposium on Circuits and Systems 1999, sind Beispiele für eine Vorverzerrung innerhalb der analogen Signalverarbeitungskette beschrieben. Schaltungen für Vorverzerrungen von analogen Signalen lassen sich besonders kostengünstig mittels einfacher Zusatzelemente realisieren. Allerdings dürfen sich äußere zum Teil nicht beeinflussbare Betriebsbedingungen wie Temperatur, Aussteuerung der Bauelemente und Arbeitspunkte der verzerrenden Schaltkreise nur in engen Grenzen verändern. Anderenfalls ist ein zusätzliches Nachregeln der Vorverzerrungsschaltung notwendig. Zusätzliche Regelschaltungen für Vorverzerrungen analoger Signale benötigen zusätzlichen Platz, erhöhen die Stromaufnahme und führen nur zu moderaten Verbesserungen der Linearität des Ausgangssignals.

Im Gegensatz dazu bietet eine Vorverzerrung eines digitalen Signals eine sehr gute Anpassbarkeit an sich verändernde äußere Betriebsbedingungen. Die Vorverzerrung erfolgt hier durch Veränderung der digitalen Basisbandsignale, die in aktuellen Sendern verwendet werden. Bei der so genannten adaptiven digitalen Vorverzerrung wird ein Teil des analogen Ausgangssignals hinter dem Leistungsverstärker ausgekoppelt, demoduliert und wieder in ein digitales Basisbandsignal umgesetzt. Aus dem Vergleich des umgesetzten Basisbandsignals mit dem ursprünglich unverzerrten Basisbandsignal lässt sich die durch die nichtlinearen Bauelemente hervorgerufene Verzerrung innerhalb des Sendepfades und insbesondere die Verzerrung der Leistungsverstärker bestimmen. Druckschriften US 6,477,477 und US 4,291,277 zeigen Sendeeinrichtungen mit adaptiver digitaler Vorverzerrung.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Signalverarbeitung vorzusehen, welches Signale mit geringem Stromverbrauch verarbeitet und eine gute Signalqualität liefert. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine Sendeeinrichtung anzugeben, deren Stromverbrauch gegenüber den herkömmlichen Sendern reduziert ist.

Diese Aufgabe wird mit den Gegenständen der unabhängigen nebengeordneten Patentansprüche 1 und 13 gelöst. Ausgestaltungsformen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Die verschiedenen Angestaltungen lassen sich kombinieren, ohne das dies dem Wesen der Erfindung widerspricht.

Gemäß dem vorgeschlagenen Prinzip umfasst eine Ausführungsform des Verfahrens die Schritte:

– Bereitstellen wenigstens einer Verstärkerschaltung in einem Betriebszustand aus einer Menge von wenigstens zwei Betriebszuständen, die jeweils durch wenigstens eine Kenngröße charakterisierbar sind;
– Bereitstellen eines wert- und zeitdiskreten Modulationssignals mit einer ersten Komponente und mit einer zweiten Komponente;
– Bereitstellen eines Trägersignals;
– Bereitstellen einer Vielzahl von wählbaren Paaren von Vorverzerrungskoeffizienten;
– Erzeugen eines Leistungswortes, welches von der ersten Komponente des Modulationssignals abgeleitet ist und einen Maximalwert der ersten Komponente während eines Zeitraumes angibt.
– Vergleichen des Leistungswortes mit einem Referenzwert und Erzeugen eines ersten Resultats oder eines zweiten Resultats;
– Wählen eines Paares von Vorverzerrungskoeffizienten aus der Vielzahl von Paaren von Vorverzerrungskoeffizienten abhängig von der ersten Komponente und dem Leistungswort sowie Verzerren der ersten Komponente mit einem ersten Koeffizienten des Paares und Verzerren der zweiten Komponente mit einem zweiten Koeffizienten des Paares, wenn der Vergleich das erste Resultat erzeugt hat;
– Modulieren einer Phase des Trägersignals mit der verzerrten zweiten Komponente des Modulationssignals, wenn der Vergleich das erste Resultat erzeugt hat, oder Modulieren einer Phase des Trägersignals mit der zweiten Komponente des Modulationssignals, wenn der Vergleich das zweite Resultat erzeugt hat;
– Modulieren einer Amplitude des phasenmodulierten Trägersignals abhängig von der verzerrten ersten Komponente des Modulationssignals, wenn der Vergleich das erste Resultat erzeugt hat, oder Modulieren einer Amplitude des phasenmodulierten Trägersignals mit der ersten Komponente des Modulationssignals, wenn der Vergleich das zweite Resultat erzeugt hat;
– Verstärken des Trägersignals durch die wenigstens eine Verstärkerschaltung.

Bei dem Verfahren gemäß dem vorgeschlagenen Prinzip wird ein Paar von Vorverzerrungskoeffizienten nur dann ausgewählt, wenn dies für die Einhaltung der Linearität des von der Verstärkerschaltung verstärkten Trägersignals notwendig erscheint. Diese Bedingung wird durch den Vergleich des Leistungswortes mit dem Referenzwert ausgewertet. Das Leistungswort, welches unter anderem von der ersten Komponente des Modulationssignals abgeleitet ist, umfasst vorteilhaft Informationen über die maximal im Modulationssignal und im Besonderen in der ersten Komponente auftretenden Amplitude. Bevorzugt enthält der Leistungswert einen Maximalwert der ersten Komponente. Da eine Verzerrung aufgrund des Übertragungsverhaltens nichtlinearer Bauelemente vor allem von einer Eingangssignalamplitude an den nichtlinearen Bauelemente abhängt, wird eine selektive Vorverzerrung des Eingangssignals über die Auswertung der Amplitude des Eingangssignals vorgenommen. Vereinfacht ausgedrückt wird bei dem Verfahren eine Vorverzerrung der ersten und zweiten Komponente nur dann durchgeführt, wenn die Amplitude eines an die Verstärkerschaltung anliegenden Signals so hoch ist, dass ein lineares Übertragungsverhalten der Verstärkerschaltung nicht mehr gewährleistet ist. Das Verfahren lässt sich mit Vorteil nicht nur bei Verstärkerschaltungen einsetzen. Vielmehr eignet es sich für alle Schaltelemente, die in einem Betrieb ein nichtlineares Übertragungsverhalten aufweisen.

In einer Ausbildungsform der Erfindung beinhaltet das Leistungswort Information über ein während einer Zeitspanne auftretendes Maximum der ersten Komponente. Dazu wird die während eines Zeitraums abzugebende Leistung des zu verstärkenden Trägersignals bestimmt. Ebenso wird ein Maximum der ersten Komponente während dieses Zeitraums ermittelt. Anschließend wird das Leistungswort aus der bestimmten abzugebenden Leistung und dem Maximum der ersten Komponente während dieses Zeitraums erzeugt. Somit lässt sich über den Vergleich des Leistungsworts mit dem Referenzwert eine Entscheidung treffen, ob während des Zeitraums die erste und zweite Komponente mit dem Vorverzerrungskoeffizienten vorverzerrt werden sollte oder nicht. Eine derartige Ausgestaltung des Verfahrens ist besonders zweckmäßig, da im Normalfall die maximal abzugebende Leistung und die maximal vorkommende Leistung während einer Zeitdauer bekannt ist. Folglich wird eine Vorverzerrung nur dann benötigt, wenn die Amplitude der ersten Komponente einen Grenzwert übersteigt. Alternativ kann auch ein anderer Wert der ersten Komponente ermittelt werden, beispielsweise eine Durchschnittsleistung oder ein Crestfaktor.

In einer anderen Ausführungsform umfasst das Verfahren den Schritt eines Erfassens einer Kenngröße der wenigstens einen Verstärkerschaltung und Erzeugen eines Auswahlwortes aus der erfassten Kenngröße. Die Kenngröße lässt sich vorteilhaft dazu verwenden, ein Paar von Vorverzerrungskoeffizienten aus der Vielzahl von Paaren von Vorverzerrungskoeffizienten anhand der erfassten Kenngröße auszuwählen.

In einer Ausführungsform des Verfahrens ist das Paar von Vorverzerrungskoeffizienten, mit denen eine Vorverzerrung durchgeführt wird, somit abhängig von der ersten Komponente, dem Leistungswort und der Auswahl. Es ist dabei zweckmäßig, wenn die Erfassung der wenigstens einen Kenngröße zumindest einen der folgenden Schritte umfasst:

– Ermitteln einer Temperatur der wenigstens einen Verstärkerschaltung;
– Ermitteln einer Stromaufnahme der wenigstens einen Verstärkerschaltung;
– Ermitteln einer Versorgungsspannung der wenigstens einen Verstärkerschaltung;
– Ermitteln einer Impedanz bzw. einer Impedanzänderung der wenigstens einen Verstärkerschaltung;
– oder Ermitteln eines Reflexionskoeffizienten an einem Signalausgang der wenigstens einen Verstärkerschaltung;
– Ermitteln einer Phase und/oder einer Amplitude eines Ausgangssignals der wenigstens einen Verstärkerschaltung.

Im Betrieb einer Sendeeinrichtung kann sich das Übertragungsverhalten einer Verstärkerschaltung bzw. eines nichtlinearen Bauelements aufgrund äußerer Betriebsbedingungen wie beispielsweise einer Temperatur, einer Stromaufnahme, einer Versorgungsspannung oder einer Impedanz ändern. Durch Erfassen wenigstens einer Kenngröße lassen sich so auch dynamische Effekte während eines laufenden Betriebs identifizieren und die Vorverzerrungskoeffizienten entsprechend ändern. Das Verfahren ist so auch für Veränderungen in äußeren Betriebsbedingungen geeignet. In einer anderen Ausführungsform der Erfindung wird die wenigstens eine Betriebsgröße ermittelt, indem ein Teilsignal aus dem von der wenigsten einen Verstärkerschaltung abgegebenen verstärkten Trägersignal ausgekoppelt wird, und dieses mit einem Lokaloszillatorsignal umgesetzt wird. Anschließend wird das frequenzumgesetzte Teilsignal in eine dritte sowie eine vierte Komponente zerlegt und daraus das Auswahlwort erzeugt.

In einer anderen Weiterbildung der Erfindung wird ein wert- und zeitdiskretes Modulationssignal mit einer Inphasenkomponente sowie einer Quadraturkomponente bereitgestellt und die erste Komponente durch Bilden des Betragsquadrats aus der Inphasenkomponente und der Quadraturkomponente erzeugt. Die erste Komponente bildet einen Amplitudenanteil aus der Inphasenkomponente sowie der Quadraturkomponente. Die zweite Komponente wird aus der Inphasenkomponente und der Quadraturkomponente erzeugt und bildet eine Phaseninformation des Modulationssignals. Mit anderen Worten wird die Inphasenkomponente und die Quadraturkomponente des wert- und zeitdiskreten Modulationssignals in einen Amplitudenanteil sowie einen Phasenanteil transformiert.

Diese Ausgestaltung ist zweckmäßig, da für die Verzerrung innerhalb der nichtlinearen Bauelemente im wesentlichen der Amplitudenanteil des wert- und zeitdiskreten Modulationssignals verantwortlich ist. Zudem lässt sich der Amplitudenanteil sowie der Phasenanteil als erste bzw. zweite Komponente direkt für eine Vorverzerrung verwenden im Gegensatz zu einer Inphasen- und einer Quadratenkomponente. Durch Auswerten des Leistungswortes, welches die Information über den maximalen Amplitudenanteil des wert- und zeitdiskreten Modulationssignals beinhaltet, ist es somit möglich, eine selektive Vorverzerrung des wert- und zeitdiskreten Modulationssignals vorzunehmen.

Im Schritt des Vergleichens wird demnach entschieden, ob die Amplitude der ersten Komponente einen Grenz- oder Referenzwert überschreitet bzw. unterschreitet. Abhängig davon wird das erste oder das zweite Resultat erzeugt.

In einer Ausführungsform der Erfindung werden die Vielzahl der Paare von Vorverzerrungskoeffizienten angeordnet. Jedem Paar der Vorverzerrungskoeffizienten ist eine Adresse zuordenbar. Anschließend wird eine Adresse aus der ersten Komponente und dem Leistungswort gebildet, indem die erste Komponente mit einem aus dem Leistungswort abgeleiteten Faktor multipliziert bzw. skaliert wird. Mit dem Ergebnis wird die Adresse ermittelt und das zugeordnete Paar.

In einer anderen Ausführungsform der Erfindung umfasst der Schritt des Anordnens ein Anordnen der Vielzahl der Paare von Vorverzerrungskoeffizienten in eine erste Teiltabelle und in zumindest eine zweite Teiltabelle. Jedem der Paare ist eine Adresse zuordenbar. Es ist dabei zweckmäßig, wenn die jedem Paar zu ordenbare Adresse einen erster Adressteil und einen zweiten Adressteil aufweist. Der erste Adressteil ist für die Paare von Verzerrungskoeffizienten gleich, die der selben Teiltabelle zugeordnet sind. Eine Wahl eines Paares erfolgt vorteilhaft durch Adressierung, wobei der erste Adressteil von dem Auswahlwert abgeleitet ist und der zweite Adressteil aus dem Regelsignal und der ersten Komponente gebildet wird.

Dies ermöglicht, sich ändernde Betriebsbedingungen zu berücksichtigen. Die verschiedenen Teiltabellen enthalten Paare von Vorverzerrungskoeffizienten, die anschließend abhängig von dem Leistungswort und der ersten Komponente ausgewählt werden. Ändern sich die äußeren Betriebsbedingungen, ändert sich auch das Auswahlwort, und es wird eine neue Teiltabelle ausgewählt.

In einer anderen Weiterbildung der Erfindung umfasst der Schritt des Wählens eines Paares aus der Vielzahl von Paaren von Vorverzerrungskoeffizienten ein Bilden eines neues Paares aus der ersten und der zweiten Komponente, dem Regelwort, dem Auswahlwort und dem ermittelten Paar von Vorverzerrungskoeffizienten. Anschließend wird das ermittelte Paar von Vorverzerrungskoeffizienten durch das neu gebildete Paar von Vorverzerrungskoeffizienten ersetzt. In dieser Ausgestaltungsform ist es nicht notwendig, mehrere Teiltabellen zur Berücksichtigung der unterschiedlichen äußeren Betriebsbedingungen vorzusehen. Ändern sich die äußeren Betriebsbedingungen, wird ein neues Paar von Vorverzerrungskoeffizienten gebildet, welches die äußeren Betriebsbedingungen durch das Auswahlwort mit berücksichtigen.

Diese Ausführungsform erlaubt es zudem, die Bildung neuer Paare von Vorverzerrungskoeffizienten von weiteren Parametern abhängig zu machen. In einer Ausgestaltungsform wird das zeitliche Alter der Paare von Vorverzerrungskoeffizienten oder deren letzte Än derung zur Entscheidung herangezogen, ob ein neues Paar gebildet werden soll.

In einer Ausführungsform der Erfindung umfasst eine Sendeeinrichtung, insbesondere für dem Mobilfunk, eine Signalverarbeitungseinrichtung, die zur Erzeugung eines wert- und zeitdiskreten Modulationssignals sowie zur Abgabe des Modulationssignals mit einer ersten Komponente und einer zweiten Komponente ausgeführt ist. Weiterhin ist die Signalverarbeitungseinrichtung zur Abgabe eines aus der ersten Komponente abgeleiteten Leistungssteuersignals an einen Regelausgang ausgebildet. Mit der Signalverarbeitungseinrichtung ist eine Vorverzerrungseinrichtung gekoppelt. Diese enthält einen ersten Signalpfad, der die Eingangsanschlüsse der Vorverzerrungseinrichtung mit ihren Ausgangsabgriffen kuppelt. Ein ebenfalls vorgesehener zweiter Signalpfad umfasst Schaltelemente für eine Verzerrung an dem ersten und dem zweiten Anschluss anliegender Signale, abhängig von einem an einem Regeleingang der Vorzerrungseinrichtung anliegenden Signal und einem am ersten Anschluss anliegenden Signal. Diesem Anschluss ist die erste Komponente des von der Signalverarbeitungseinrichtung abgegebenen Modulationssignals zuführbar, welches im wesentlichen die Amplitudeninformation des wert- und zeitdiskreten Modulationssignals trägt. Die Vorverzerrungseinrichtung ist ausgeführt, einen Betriebszustand aus einer Menge von zwei einnehmbaren Betriebszuständen einzunehmen. In dem ersten Betriebszustand ist der erste Signalpfad aktiv und in dem zweiten Betriebszustand ist der zweite Signalpfad aktiv. Mit anderen Worten ist die Vorverzerrungseinrichtung ausgeführt, um in dem ersten Betriebszustand ihre Eingangsanschlüsse mit ihren Ausgangsabgriffen zu verbinden und in dem zweiten Betriebszustand eingangsseitig anliegende Signale abhängig von dem am Regeleingang anliegenden Signal und dem am ersten Anschluss anliegenden Signal zu verzerren. Ausgangsseitig ist eine Modulationseinheit vorgesehen, die mit einem zweiten Ausgangsabgriff der Vorverzerrungseinrichtung verbunden ist und zur Modulation einer Phase eines Trägersignals mit einem an ihrem Eingang anliegenden Signal ausgeführt ist. Mit dem Ausgang der Modulationseinheit ist eine in ihrer Verstärkung einstellbare Verstärkerschaltung gekoppelt. Letztlich ist eine Leistungssteuereinheit vorgesehen, die eingangsseitig mit dem Regelausgang der Signalverarbeitungseinrichtung gekoppelt ist. Die Leistungssteuereinheit weist einen ersten Ausgang und einen zweiten Ausgang auf. Der erste Ausgang ist mit dem Regeleingang der Vorverzerrungseinrichtung verbunden. Der zweite Ausgang ist mit der Verstärkerschaltung zur Verstärkungseinstellung gekoppelt. Die Leistungssteuereinheit ist ausgeführt zu einer Abgabe eines Regelsignals (an dem ersten Ausgang) für eine Vorverzerrung und eines Verstärkungseinstellsignals an dem zweiten Ausgang abgeleitet aus dem Leistungssteuersignal an ihrem Eingang.

Mit der Sendeeinrichtung gemäß der Ausführungsform der Erfindung wird eine Vorverzerrung eines Modulationssignals mit einer ersten und einer zweiten Komponente abhängig von einer Leistungssteuereinheit geregelt. Dazu ist die Vorverzerrungseinrichtung so ausgebildet, dass sie in einem Betriebszustand eine Vorverzerrung überbrückt und die eingangsseitig anliegenden Komponenten des Modulationssignals unverzerrt abgibt. In diesem Betriebszustand lassen sich die für die Vorverzerrung benötigten Schaltelemente abschalten und so der Stromverbrauch der Sendeeinrichtung reduzieren.

Eine Vorverzerrung durch die Vorverzerrungseinheit erfolgt erfindungsgemäß in einem zweiten Betriebszustand der Vorverzerrungseinrichtung, der durch das von der Leistungssteuereinheit abgegebene Regelsignal an den Regeleingang der Vorverzerrungseinrichtung einstellbar ist. Es ist dabei zweckmäßig, die Signalverarbeitungseinrichtung zur Abgabe einer ersten, den Amplitudenanteil des Modulationssignals bildenden Komponente, und ei ner zweiten, den Phasenanteil des wert- und zeitdiskreten Modulationssignals bildenden zweiten Komponente auszuführen. Dadurch lässt sich eine Vorverzerrung besonders einfach durchzuführen.

In einer Ausführungsform der Erfindung sind Mittel zum Erfassen einer Kenngröße der Verstärkerschaltung vorgesehen. Die Kenngröße beschreibt einen aktuellen Betriebszustand der wenigstens einen Verstärkerschaltung. Die Mittel sind zur Erzeugung und zur Abgabe eines Steuerwortes an die Vorverzerrungseinrichtung ausgeführt. Ändert sich die Verzerrung in dem zweiten Signalpfad der Vorverzerrungseinrichtung, ändert sich davon abhängig das von dem Mittel bereitgestellte Auswahlwort. In dieser Ausgestaltungsform ist die Vorverzerrungseinrichtung und im Besonderen der zweite Signalpfad der Vorverzerrungseinrichtung zu einer von dem Auswahlwort abhängigen Verzerrung ausgeführt. Dadurch lassen sich auch weitere Kenngrößen, die zeitlich veränderbar sind, erfassen und entsprechend bei der Vorverzerrung des Signals berücksichtigen.

In geeigneter Weise stellen die Mittel in einer Ausführungsform der Erfindung einen Temperatursensor zum Erfassen einer Temperatur der Verstärkerschaltung dar. In einer anderen Ausführungsform bilden die Mittel einen Detektor zum Erfassen einer Stromaufnahme der Verstärkerschaltung bzw. einen Spannungsmesser zum Erfassen einer Versorgungsschaltung der Verstärkereinrichtung. Wieder in einer anderen Ausführungsform ist ein Detektor zum Bestimmen von Reflexionskoeffizienten an einem Signalausgang der Verstärkerschaltung vorgesehen. In einer anderen Ausführungsform ist die Verstärkerschaltung mit einem Detektor zum Messen einer Impedanz bzw. einer Impedanzänderung ausgeführt. Wieder in einer anderen Ausführungsform ist der Ausgang der Verstärkerschaltung mit einem Detektor zum Erfassen einer Amplitude sowie einer Phase eines Ausgangssignals der Verstärkerschaltung gekoppelt.

Die Detektoren lassen sich auch kombinieren, um eine genauere Aussage über den aktuellen Betriebszustand der wenigstens einen Verstärkerschaltung zu erhalten. Aus den unterschiedlichen Kenngrößen lassen sich dynamische Effekte ermitteln und daraus ein Auswahlwert erzeugen. Dieses dient zur Bestimmung einer Vorverzerrung der ersten und zweiten Komponente des wert- und zeitdiskreten Modulationssignals.

In einer anderen Ausführungsform der Erfindung umfasst die Vorverzerrungseinrichtung einen Speicher mit einer Vielzahl darin abgelegter adressierbarer Paare von Vorverzerrungskoeffizienten. Mit dem Speicher ist eine Adresseinheit verbunden, die zur Erzeugung einer Adresse eines Paares von Vorverzerrungskoeffizienten außer der ersten Komponente und dem am Regeleingang anliegenden Signal ausgeführt ist. Durch die Adressierung eines Paares mit Hilfe der Adresseinheit, abhängig von der ersten Komponente und dem am Regeleingang anliegenden Signal, kann ein Paar von Vorverzerrungskoeffizienten ausgewählt werden. In einer Ausführungsform der Erfindung ist die Adresseinheit zur Multiplikation der ersten Komponente mit einem von dem am Regeleingang anliegenden Signal abgeleiteten Faktor ausgeführt. Dadurch lässt sich die erste Komponente skalieren. Dies ist besonders zweckmäßig, wenn die erste Komponente den vollständig zur Verfügung stehenden digitalen Bereich umfasst.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung umfasst die Vorverzerrungseinheit eine Berechnungseinheit, welche zur Berechnung eines neuen Paares von Vorverzerrungskoeffizienten aus der ersten Komponente, dem Auswahlwort und einem aus einer erzeugten Adresse ermittelten Paar von Vorverzerrungskoeffizienten ausgeführt ist. Die Berechnungseinheit ist weiterhin zur Ablage des neuen Paares in den Speicher an die erzeugte Adresse mit dem Speicher verbunden.

Mit der Berechnungseinheit lässt sich die Größe des Speichers reduzieren, da Veränderungen der äußeren Betriebsbedingungen und Änderungen in der wenigsten einen Verstärkerschaltung durch Berechnung eines neuen Paares von Vorverzerrungskoeffizienten berücksichtigt werden können. Die Berechnungseinheit lässt sich zudem selektiv betreiben, sodass eine Aktualisierung der Paare von Vorverzerrungskoeffizienten nur dann neu berechnet werden, wenn dies aufgrund der geänderten Betriebsbedingungen notwendig ist.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist im zweiten Signalpfad der Vorverzerrungseinrichtung zwischen dem ersten Anschluss und dem ersten Ausgangsabgriff eine Multipliziereinheit angeordnet. Diese ist zur Multiplikation der ersten Komponente, die einen Amplitudenanteil das wert- und zeitdiskreten Modulationssignal darstellt mit einem ersten Koeffizienten eines Paares von Vorverzerrungskoeffizienten ausgeführt. Ebenfalls ist eine Addiereinheit im zweiten Signalpfad zwischen dem zweiten Anschluss und dem zweiten Ausgangsabgriff vorgesehen. Die Addiereinheit ist zur Addition der zweiten, einen Phasenanteil darstellenden Komponente mit einem zweiten Koeffizienten ausgebildet. Durch die Multipliziereinheit und die Addiereinheit werden die erste und zweite Komponente mit ihren entsprechenden Koeffizienten verzerrt. Die beiden Koeffizienten bilden das Paar der Vorverzerrungskoeffizienten.

In einer anderen Ausgestaltung umfasst die Verstärkerschaltung einen Modulationseingang zur Zuführung eines Modulationssignals für eine Veränderung der Verstärker der Verstärkerschaltung. Der Modulationseingang der Verstärkerschaltung ist mit dem ersten Ausgangsabgriff der Vorverzerrungseinrichtung gekoppelt. Durch die von der Vorverzerrungseinrichtung am ersten Ausgangsabgriff abgegebene erste Komponente lässt sich in der Verstärkerschaltung eine Verstärkung einstellen und so eine Amplitudenmodulati on eines am Eingang der Verstärkerschaltung anliegenden Signals erreichen.

Im Weiteren wird die Erfindung anhand mehrerer Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnungen im Detail erläutert.
Es zeigen:
1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer Sendeeinrichtung gemäß der Erfindung,
2 ein zweites Ausführungsbeispiel einer Sendeeinrichtung gemäß der Erfindung,
3 ein Ausführungsbeispiel einer Vorverzerrungseinheit gemäß der Erfindung,
4 eine Adressierungseinheit, die Teil der Vorverzerrungseinheit ist,
5 ein Ausführungsbeispiel eines Phasenmodulators,
6 eine Ausführungsform einer Versorgungsschaltung für einen Leistungsverstärker,
7 eine dritte Ausführungsform einer Sendeeinrichtung gemäß der Erfindung,
8 eine vierte Ausführungsform einer Sendeeinrichtung gemäß der Erfindung,
9 eine fünfte Ausführungsform einer Sendeeinrichtung gemäß der Erfindung,
10 eine sechste Ausführungsform einer Sendeeinrichtung gemäß der Erfindung,
11 eine zweite Ausführungsform einer Vorverzerrungseinheit in einer Sendeeinrichtung,
12 eine Ausführungsform eines Detektors zum Erfassen einer Betriebsgröße,
13 ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens,
14 ein zweites Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens,
15 ein Ausführungsbeispiel zur Wahl eines Paares von Vorverzerrungskoeffizienten gemäß einer Ausführungsform der Erfindung,
16 ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens.
1 zeigt eine Ausgestaltungsform einer Sendeeinrichtung mit einer Vorverzerrungseinheit, die gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ausgeführt ist. Der Sendeeinrichtung liegt das vorgeschlagene Prinzip zugrunde, eine Vorverzerrung eines zu sendenden Signals nicht kontinuierlich durchzuführen. Vielmehr wird eine Vorverzerrung des so genannten digitalen Basisbandsignals immer dann durchgeführt, wenn die Anforderungen an die Linearität des von der Sendeeinrichtung abzugebenden Signals mit einem unverzerrten Basisbandsignal nicht mehr eingehalten werden können.
Nichtlineare Signalanteile in den abzugebenden Signalen entstehen dadurch, dass im Sendepfad der Sendeeinrichtung Schaltkreise bzw. Bauelemente vorgesehen sind, die in wenigstens einem Teil ihrer Kennlinie einen nichtlinearen Bereich aufweisen. Wenn nun die Aussteuerung und die Amplitude an den Schaltkreisen bzw. die an den Bauelementen anliegenden Eingangssignale dazu führen, dass die Schaltkreise bzw. die Bauelemente in nichtlinearen Bereichen betrieben werden, so enthält das Ausgangssignal bezüglich des Eingangssignals zusätzliche nichtlineare Anteile. Man spricht dann auch davon, dass das Ausgangssignal nicht proportional bezüglich des Eingangssignals ist. Eine sogenannte nichtlineare Übertragung des Eingangssignal durch die Schaltkreise bzw. Bauelemente führt zu Verzerrungen und Störungen im Ausgangssignal, wodurch Datenübertragungsfehler verursacht werden können.
Zur Korrektur dieser durch die Schaltkreiselemente hervorgerufenen Nichtlinearitäten im Ausgangssignal wird daher das digitale Basisbandsignal vor dem Zuführen in die Schaltkreis- bzw. Bauelemente mit Bereichen nichtlinearen Übertragungsverhaltens geeignet vorverzerrt. Da, wie bereits oben erwähnt, eine Nichtlinearität im Ausgangssignal stark von einer Amplitude des Eingangssignals abhängt, ist es zweckmäßig, genauere Informationen über die vorkommende Amplitude im Eingangssignal vorzuhalten. Dadurch lässt sich eine Vorverzerrung selektiv an- bzw. abschalten, je nachdem, ob die Amplitude einen Grenzwert erreicht, bei dem eine Vorverzerrung notwendig wird.
Indem das digitale Basisbandsignal nicht kontinuierlich, sondern nur zeitweise vorverzerrt wird, lässt sich der durchschnittliche Stromverbrauch einer entsprechend dimensionierten Vorverzerrungsschaltung reduzieren. Dennoch bleibt eine gute Signalqualität gewährleistet. Zudem bleibt es möglich, die einer Vorverzerrungseinrichtung nachgeordneten Schaltkreise bzw. Bauelemente mit hohem Wirkungsgrad, d. h. einem hohen Verhältnis von Ausgangsleistung zu eingesetzter Leistung, betreiben zu können.
1 zeigt eine Sendeeinrichtung, die mit diesem Verfahren arbeitet. Dazu enthält die Sendeeinrichtung eine Basisbandeinheit 1 mit einem Eingang 104, an dem die zu übertragenden Daten angelegt werden. Die Basisbandeinheit 1 erzeugt daraus einen digitalen Datenstrom aus einer Vielzahl von Bits. Je nach gewählter Modulationsart wird eine Anzahl von Bits zu einem sogenannten Symbol zusammengefasst. Bei der Modulationsart QPSK bilden jeweils zwei Bits ein Symbol. In diesem Zusammenhang spricht man von der Modulationsart QPSK auch von einer zweiwertigen Modulationsart. Entsprechend werden bei der Modulationsart 8-PSK jeweils drei Bits zu einem Symbol zusammengefasst. Die verschiedenen Ausführungsformen der Quadraturamplitudenmodulation (QAM) erfassen zum Teil vier und mehr Bits zu jeweils einem Symbol zusammen.
Jedem der zusammengefassten Symbole ist eine eindeutige Phase sowie eine Amplitude zugeordnet. Die Basisbandeinheit 1 kennt die maximale Amplitude des zu übertragenden Signals während eines Zeitraums. Aus der Kenntnis über die maximale Amplitude errechnet die Basisbandeinheit zusammen mit der Kenntnis über eine gewünschte Ausgangsleistung des Sendesignals der Sendeeinrichtung ein Leistungswort LS und gibt dieses an ihrem Ausgang 103 ab.
Der Amplitudenanteil R wird gleichzeitig an einem ersten Ausgangsabgriff 102 als eine erste wert- und zeitdiskrete Komponente abgegeben. Die entsprechende Phaseninformation Φ wird an einem zweiten Ausgangsabgriff 101 als zweite wertdiskrete Komponente abgegeben. Die erste Komponente R sowie die zweite Komponente Φ bilden das wert- und zeitdiskrete Modulationssignal DAT2. Dieses wird einer Vorverzerrungseinheit 2 an ihren Eingän gen 25 und 26 zugeführt. Die Vorverzerrungseinheit enthält zudem einen ersten Regeleingang 23 sowie einen Auswahleingang 24. An ihren Eingängen 23 und 24 sind Regelsignal CONT1 bzw. CONT2 zuführbar, die das Verhalten der Vorverzerrungseinheit 2 regeln.
Eine Ausgestaltungsform der Vorverzerrungseinheit 2 gemäß dem Ausführungsbeispiel der 1 zeigt 3. Wirkungs- bzw. funktionsgleiche Bauelemente tragen die gleichen Bezugszeichen. Die Vorverzerrungseinheit 2 enthält eine Schaltvorrichtung 27, die eingangsseitig mit den Eingangsanschlüssen 25 für die zweite Komponente Φ und 26 für die erste Komponente R verbunden ist. Die Vorverzerrungseinheit 2 enthält weiterhin einen ersten und einen zweiten Signalpfad. Beide Signalpfade sind eingangsseitig mit den Ausgängen der Schaltvorrichtung 27 verbunden. Der erste Signalpfad koppelt die Ausgänge der Schaltvorrichtung 27 direkt mit den Ausgängen 21 bzw. 22 der Vorverzerrungseinrichtung 2.
In dem ersten Signalpfad sind so die Eingangsanschlusse 25, 26 direkt mit dem Ausgangsabgriffen 21 und 22 gekoppelt.
Der zweite Signalpfad enthält jeweils ein Verzögerungsglied 28. Zusätzlich weist er im Teilpfad des zweiten Signalpfads für die erste Komponente R einen Multiplizierer 141 auf, der zur Multiplikation der eingangsseitig anliegenden Komponente R mit einem Koeffizienten MAG_KOEFF ausgeführt ist. Der Ausgang des Multiplizierers 141 ist mit dem Ausgang 21 für die erste Komponente R' verbunden.
In dem zweiten Teilpfad für die zweite Komponente Φ ist zwischen dem Ausgang der Schaltvorrichtung 27 und dem Verzögerungsglied 28 ein Addierer 142 angeordnet. Dieser addiert die zweite Komponente Φ mit einem Koeffizienten PH_KOEFF und gibt das Resultat an den Ausgangs 22 der Vorverzerrungseinrichtung 2 ab. Zusammengefasst sind im zweiten Signalpfad sind Elemente vorgesehen, welche den Amplitudenanteil R und den Phasenanteil Φ das wert- und zeitdiskrete Modulationssignals DAT2 mit entsprechenden Vorverzerrungskoeffizienten MAG_KOEFF und PH_KOEFF beaufschlagen und so Vorverzerrung durchführen. Die Komponenten, im Folgenden als R' und Φ' bezeichnet, werden an den Ausgangsabgriffen 21 und 22 abgegeben.
Die Schaltvorrichtung 27 umfasst einen Steuereingang 271. Abhängig von einem Steuersignal am Steuereingang 271 schaltet sie die Eingänge 25 und 26 auf die Ausgangsabgriffe 21 und 22 bzw. die Eingänge 25 und 26 auf den Addierer 142 bzw. den Multiplizierer 141.
Der Steuereingang 271 der Schaltvorrichtung 27 ist an den Regeleingang 23 für das erste Kontrollsignal CONT1 angeschlossen. Die Vorverzerrungseinrichtung 2 wird durch das Regelsignal CONT1 so geregelt, dass sie entweder die eingangsseitig anliegenden Komponenten R und Φ unverzerrt an ihrem Ausgang abgibt oder diese mit Koeffizienten beaufschlagt und vorverzerrt. Im ersten Fall können daher die weiteren und insbesondere für die Vorverzerrung vorgesehenen Komponenten 28, 141, 142 und 17 abgeschaltet werden, wodurch der Stromverbrauch der gesamten Vorverzerrungseinrichtung 2 reduziert wird.
Wenn hingegen das Regelsignal CONT1 am Regeleingang 23 die Schaltvorrichtung 27 so schaltet, dass der zweite Signalpfad aktiv ist und die beiden Komponenten R und Φ dem zweiten Signalpfad für eine Vorverzerrung zugeführt werden, ist es gleichzeitig notwendig, die geeigneten Vorverzerrungskoeffizienten auszuwählen. Diese hängen, wie bereits erwähnt, von einer aktuellen Signalamplitude der eingangsseitig anliegenden ersten Komponente R ab. Dazu wird die erste Komponente R einer Einrichtung 17 zugeführt.
Die Einrichtung 17 umfasst einen Speicher 15, in dem verschiedene Koeffizientenpaare KOEFF1 abgelegt sind. Die Koeffizientenpaare KOEFF1 sind dabei in Tabellenform angeordnet. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel enthält der Speicher 15 zwei unterschiedliche Teiltabellen 15a und 15b. Jeweils eine der beiden Teiltabellen 15a oder 15b ist durch ein zweites Regel- oder Auswahlsignal CONT2 an einem Auswahleingang 24 auswählbar.
Durch das Auswahlsignal lassen sich, wie im späteren nacherläutert, verschiedene äußere Betriebsbedingungen berücksichtigen. Die Paare von Vorverzerrungskoeffizienten in den Teiltabellen sind für die Betriebsbedingungen abgestimmt.
Jede der beiden Teiltabellen 15a und 15b enthält mehrere Paare von Vorverzerrungskoeffizienten KOEFF1. Jedes Paar von Vorverzerrungskoeffizienten enthält einen Teil Koeffizienten für die Amplitude MAG_KOEFF sowie einen Teilkoeffizienten für die Phase PH_KOEFF. Die einzelnen Paare von Vorverzerrungskoeffizienten werden durch Auswahl einer Adresse ermittelt und vom Speicher 15 an die Multiplikationseinheit 141 bzw. die Addiereinheit 142 abgegeben.
Die Adresse wird über ein Adresswort ADR dem Speicher übermittelt. Dazu ist eine Adressiereinheit 16 vorgesehen. Diese erzeugt aus der ersten Komponente R am Eingang 161 und dem Regelsignal CONT1 am Regeleingang 23 ein Adresswort ADR, welches sie am Ausgang 162 abgibt. Das Adresswert dient zur Auswahl des Paares von Vorverzerrungskoeffizienten aus der Teiltabelle 15a oder 15b, die abhängig von dem Steuersignal CONT2 verwendet wird.
4 zeigt eine mögliche Ausgestaltungsform der Adresseinheit 16. Die Adresseinheit 16 umfasst einen Multiplizierer 20 sowie einen Faktorisierer 19. Der Multiplizierer 20 ist eingangsseitig an den Ausgang des Faktorisierers 19 sowie an den Eingang 161 zur Zuführung der ersten Komponente R angeschlossen. Der Ausgang des Multiplizierers 20 ist mit einem Quantizer 200 verbunden, der aus dem Ergebnis der Multiplikation durch den Multiplizierer 20 das Adresswort ADR errechnet und am Ausgang 162 der Adresseinheit 16 abgibt.
Die Zuführung des Regelsignals CONT1 und die Multiplikation der ersten Komponente R mit einem aus dem Regelsignal CONT1 abgeleiteten Faktor führt zu einer Skalierung der ersten Komponente R. Das Regelsignal CONT1 enthält die Information über die maximal in der ersten Komponente R vorhandene Amplitude während eines bestimmten Zeitraums und die gewünschte Ausgangsleistung. Abhängig von diesen Amplitude wird entschieden, ob der erste oder der zweite Sendepfad von der Vorverzerrungseinrichtung 2 aktiv ist. Wenn eine Vorverzerrung durchgeführt wird, bedeutet das indes nicht zwingend, dass der im Regelsignal CONT1 enthaltene Wert der ersten Komponente R überhaupt alle Vorverzerrungskoeffizienten verwendet.
Da die Teiltabelle innerhalb des Speichers 15 alle Paare von Vorverzerrungskoeffizienten für alle vorkommenden Werte der erste Komponente R umfasst, ist es zweckmäßig, nur die Komponenten auszuwählen, die während des durch das Regelsignal CONT1 vorgegebenen Zeitraums benötigt werden. Durch die Skalierung der ersten Komponente R mit dem Regelsignal CONT1 und der anschließenden Adressbildung wird somit nur ein Bereich aus der entsprechenden Teiltabelle ausgewählt und daraus die Adresse bestimmt.
In einem Beispiel zeigt das Leistungssteuersignal CONT1 an, dass während eines vorgegebenen Zeitraums der maximale Wert der ersten Komponente R während dieses Zeitraums ca. 80% der maximal möglichen Ausgangsleistung des Sendesignals entspricht. Dies bedeutet, dass die nachgeschalteten Schaltkreiselemente mit ihrem nichtlinearen Übertragungsverhalten nur in ca. einem 80%-igen Bereich ihrer Kennlinie betrieben werden. Die übrigen 20% wer den nicht erreicht. Folglich sind auch die Vorverzerrungskoeffizienten in der jeweiligen Teiltabelle für die übrigen 20% nicht notwendig. Demzufolge wird die erste Komponente R mit einem Faktor von 0,8 skaliert, um den Adresswert zu ermitteln. Wenn beispielsweise die erste Komponente insgesamt 256 verschiedene Werte annehmen kann, werden durch die Skalierung nicht die gesamten 256 Koeffizientenpaare der entsprechenden Teiltabelle ausgewählt, sondern nur die ersten 256·0,8 = 204 Koeffizientenpaare.
Durch das Regelsignal CONT1 und die entsprechende Skalierung durch die Einrichtung 19 und die Multiplikationseinheit 20 wird so die Aussteuerung der Komponente R in der Basisbandeinheit berücksichtigt.
Die erste Komponente R' und die zweite Komponente Φ' an den Ausgängen 21 und 22 bilden das wert- und zeitdiskrete Modulationssignal DAT3. Dieses wird zur Modulation eines Trägersignals benutzt, wie beispielsweise in 1 dargestellt ist. Dazu wird die zweite Komponente Φ' des wert- und zeitdiskreten Modulationssignals DAT3 am Ausgang 22 der Vorverzerrungseinheit 2 einem Phasenmodulator 5 an seinem Eingang 56 zugeführt. Ein Beispiel eines Phasenmodulators ist in 5 zu sehen.
Dieser umfasst einen Regelkreis aus einem Phasendetektor 51, einer Ladungspumpe 52, einem nachgeschalteten Filter 53 sowie einem spannungsgesteuerten Oszillator 54. Der Phasendetektor 51 vergleicht die Phasen zweier an den Eingängen 511 und 512 anliegenden Signale und erzeugt daraus ein Regelsignal, welches über die Ladungspumpe 52 und das Schleifenfilter 53 als Stellsignal dem Stelleingang 540 des spannungsgesteuerten Oszillators 54 zugeführt wird. Abhängig von dem Stellsignal ändert sich die Frequenz des Ausgangssignals des Oszillators 54. Ausgangsseitig ist der spannungsgesteuerte Oszillator 54 mit dem Ausgang des Phasenmodulators 55 verbunden.
Der Phasenmodulator 5 enthält weiterhin einen Rückkopplungspfad mit einem Frequenzteiler 57, der im vorliegenden Ausführungsfall als Σ-Δ-Frequenzteiler (Sigma-Delta-Frequenzteiler) ausgeführt ist. Das Teilerverhältnis des Frequenzteilers 57 ist über ein entsprechendes Steuersignal am Stelleingang 571 einstellbar. Ausgangsseitig ist der Frequenzteiler 57 mit dem Eingang 512 des Phasendetektors 51 verbunden. Am ersten Eingang 511 des Phasendetektors 51 ist ein Signal mit einer Referenzfrequenz zuführbar. Der Stelleingang 571 des Frequenzteilers 57 ist mit dem Ausgang eines Addierers 58 verbunden. Der Addierer 58 addiert ein Frequenzeinstellwort FW am Eingang 59 mit der zweiten Komponente Φ' am Eingang 56. Das Frequenzeinstellwort FW dient zur Einstellung einer Trägerfrequenz des Ausgangssignals des Phasenmodulators.
Die zweite Komponente Φ' bildet den Phasenanteil bzw. eine Phasenmodulation. Das Ergebnis wird von dem Addierer 58 dem Frequenzteiler 57 zugeführt, der sein Teilerverhältnis entsprechend der Summe aus dem Frequenzeinstellwort FW und der zweiten Komponente Φ' regelt. Eine Änderung des Frequenzteilerverhältnisses aufgrund einer Phasenmodulation durch die zweite Komponente Φ' erzeugt einen Phasen- bzw. Frequenzwechsel im Ausgang 55 des Phasenmodulators 5. Mit der zweiten Komponente wird eine Phasenmodulation eines Trägersignals erzeugt.
Die erste Komponente R', welche den Amplitudenanteil des wert- und zeitdiskreten Modulationssignals DAT3 bildet, wird am Eingang eines Digital/Analog-Konverters 3 zugeführt. Der Ausgang des Digital/Analog-Konverters 3 ist über ein Tiefpassfilter 4 mit einem Eingang eines Mischers 5a verbunden. Der Lokaloszillatoreingang des Mischers 5a ist an den Ausgang 55 des Phasenmodu lators 5 angeschlossen. Aufgrund einer möglichen Vorverzerrung des Amplitudenanteils R ist zu berucksichtigen, dass die Auflösung des Digital/Analog-Konverters 3 um ein oder mehr Bits höher gewählt werden muss, wenn eine Vorverzerrung den Amplitudenanteil um den Faktor 2, 4, oder 8 ändert.
Durch die Digital/Analog-Wandlung der ersten Komponente R' wird dem Eingang des Mischers 5a ein amplitudenmoduliertes Signal zugeführt, der dieses mit dem phasenmodulierten Signal frequenzumsetzt. Am Ausgang des Mischers 5a ist demnach ein phasen- und amplitudenmoduliertes Trägersignal abgreifbar. Der Ausgang des Mischers 5a ist mit dem Eingang eines in seiner Verstärkung einstellbaren Verstärkers 6 verbunden. Ausgangsseitig ist der regelbare Verstärker 6 mit dem Eingang eines Leistungsverstärkers 108 verbunden. Der Ausgang des Leistungsverstärkers 108 ist an die Antenne 9 angeschlossen. Der Leistungsverstärker 108 besitzt eine Übertragungskennlinie, die in weiten Teilen einen nichtlinearen Verlauf aufweist. Eine Verzerrung des Ausgangssignals tritt demzufolge vor allem durch die Verarbeitung mit dem Leistungsverstärker 108 auf. Daher enthält der Leistungsverstärker 108 mehrere Sensoren, die verschiedene Betriebsparameter und Kenngrößen des Verstärkers ermitteln.
Eine Kenngröße ist ein für den Verstärker charakteristischer Wert, der es erlaubt, Rückschlüsse auf das Übertragungsverhalten und damit auf die Stärke und die Art der Verzerrung durch den Leistungsverstärker 108 zu ziehen. Derartige Kenngrößen sind beispielsweise die Temperatur, ein Stromverbrauch, eine Versorgungsspannung, eine Eingangs- bzw. Ausgangsimpedanz oder ein sich ändernder Reflexionskoeffizient. Abhängig von diesen äußeren Bedingungen, die zum Teil nicht vorhersagbar oder regelbar sind, ändert sich eine Kennlinie des Leistungsverstärkers und damit die Verstärkung des Ausgangssignals. Dies führt zu Verzerrungen. Zur Kompensation der Verzerrungen durch eine geeignete Vorverzerrung des digitalen Basisbandsignals und im Besonderen des wert- und zeitdiskreten Modulationssignals DAT1 ist es demnach zweckmäßig, möglichst viele Kenngrößen genau zu erfassen, um den aktuellen Betriebszustand der Verstärkerschaltung zu erhalten. Dazu sind im vorliegenden Ausführungsbeispiel mehrere Sensoren vorgesehen, die zu einer Einheit 13 zusammengefasst sind.
Aus den Werten der einzelnen Sensoren berechnet und erzeugt die Einheit 13 ein Auswahlsignal CONT2 und führt dieses dem Regeleingang 24 der Vorverzerrungseinrichtung 2 zu. Das Auswahlsignal CONT2 dient zur Auswahl einer von verschiedenen Teiltabellen in der Vorverzerrungseinrichtung 2, die jeweils die unterschiedlichen äußeren Betriebsbedingungen berücksichtigen. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel lässt sich so der Einfluss der Temperatur sowie eines Stromverbrauchs oder einer Stromaufnahme durch die beiden Sensoren TempS und CurrS ermitteln und daraus ein Auswahlsignal CONT2 generieren. Dieses wählt abhängig von der Temperatur oder dem Stromverbrauch eine der Teiltabellen aus. In der Darstellung der Sendeeinrichtung gemäß 1 werden lediglich verschiedene Kenngrößen für den Leistungsverstärker 108 ermittelt. Es ist jedoch genauso möglich, auch die weiteren relevanten und nichtlineare Signalanteile erzeugenden Bauelemente durch geeignete Sensoren auszuwerten.
Neben der Auswahl der richtigen Teiltabelle aus den mehreren Teiltabellen durch das Auswahlsignal CONT2 wird der Vorverzerrungseinrichtung 2 an ihrem Regeleingang 23 das Auswahlsignal CONT1 zugeführt. Dieses dient zur Bestimmung, ob die eingangsseitig anliegenden Komponenten Φ und R das wert- und zeitdiskreten Modulationssignals DAT2 verzerrt werden sollen. Dazu ist eine Leistungssteuereinheit 12 vorgesehen, die mit ihrem ersten Ausgang 123 an den Eingang 23 der Vorverzerrungseinrichtung 2 angeschlossen ist. Eingangsseitig ist die Leistungssteuereinheit 12 zur Zuführung des Leistungssteuersignals LS von der Basisbandeinheit verbunden. Die Leistungssteuereinheit 12 ermittelt aus dem Leistungssteuersignal LS die gewünschte Ausgangsleistung für das über die Antenne 9 abzugebende Signal. Der Leistungssteuereinheit 12 ist dabei der Verstärkungsfaktor des Leistungsverstärkers 108 bekannt. Daraus lässt sich die notwendige Durchschnittsamplitude des Eingangssignals für den Verstärker 108 ermitteln. Abhängig von diesem Wert entscheidet die Leistungssteuereinheit 12, ob eine Vorverzerrung für die erste und zweite Komponente des wert- und zeitdiskreten Modulationssignals DAT2 notwendig ist.
Daraus erzeugt sie das Leistungssteuersignal CONT1 und gibt dieses an ihrem Ausgang 123 ab. Gleichzeitig stellt sie über ein Signal an ihrem Ausgang 122 die Verstärkung des regelbaren Verstärkers 6 ein. Der zwischen den Ausgang 122 der Leistungssteuereinheit 12 und den Regeleingang 61 geschaltete Digital/Analog-Wandler 11 dient zur Umwandlung des digitalen Einstellsignals in ein entsprechend analoges Einstellsignals. Wenn anstatt des hier dargestellten spannungsgesteuerten Verstärkers 6 ein digital regelbarer Verstärker vorgesehen ist, kann der Digital/Analog-Wandler 11 entfallen.
Der hier dargestellte Phasenmodulator 5 bildet zusammen mit dem Digital/Analog-Konverter 3, dem Tiefpassfilter 4 und dem Mischer 5a einen Polarmodulator. Anstatt eines Polarmodulators, wie hier dargestellt, lässt sich auch ein IQ-Modulator verwenden. Eine andere Ausgestaltungsform bietet ein Polartransmitter.
Eine Sendeeinrichtung nach dem vorgeschlagenen Prinzip mit einem Polartransmitter zeigt 2. Wirkungs- bzw. funktionsgleiche Bauelemente tragen dabei gleiche Bezugszeichen. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Basisbandeinheit 1 und die Leistungssteuereinheit 12 in einem Halbleiterkörper als integrierte Schaltungen ausgeführt. Dies ist durch die gestrichelte Umrandung um die Basisbandeinheit 1 und die Leistungssteuereinheit 12 angedeutet. Die Basisbandeinheit 1 ist hier zur Abgabe eines wert- und zeitdiskreten Modulationssignals DAT1 ausgeführt, welches eine Inphasenkomponente I und eine Quadraturkomponente Q umfasst.
Die Inphasenkomponente I und die Quadraturkomponente Q werden durch einen Konverter 1a in einen Amplitudenanteil R und einen Phasenanteil Φ gewandelt. Der Amplitudenanteil R bildet die erste Komponente und der Phasenanteil Φ die zweite Komponente des wert- und zeitdiskreten Modulationssignals DAT2.
Diese Ausführung ermöglicht es weitgehend unabhängig von den Ausgangssignalen der Basisbandeinheit einen Amplitudenanteil und Phasenanteil zu errechnen. Die Sendeeinrichtung ist so ohne großen Mehraufwand mit existierenden Elementen realisierbar.
Ausgangsseitig ist die Schaltung 1a mit den Eingängen 25 bzw. 26 der Vorverzerrungseinheit 2 verbunden. Diese Vorverzerrungseinheit 2 ist in gleicher Weise wie die Vorverzerrungseinheit 2 in der Ausführungsform der 1 aufgebaut. Auch sie enthält einen Speicher, in den mehrere Teiltabellen mit Paaren von Vorverzerrungskoeffizienten abgelegt sind.
Der Ausgang 22 der Vorverzerrungseinheit 2 ist wieder mit dem Phasenmodulator 5 verbunden. Der Ausgang 21 für die Amplitudenkomponente ist an den Digital/Analog-Wandler 3 angeschlossen. Im Gegensatz zu dem in 1 dargestellten Polarmodulator ist hier kein zusätzlicher Mischer zur Modulation des Amplitudenanteils auf das phasenmodulierte Trägersignal vorgesehen. Vielmehr weist die Sendeeinrichtung eine Versorgungssteuerschaltung 100 auf, die mit einem ersten Regeleingang 1010 an den Ausgang des Tiefpassfilters 4 für die Zuführung der ersten Komponente bzw. des Amplitudenanteils R' des Modulationssignals DAT3 ausgeführt ist. Ein weiterer Regeleingang 1050 ist mit dem Ausgang 122 der Leistungssteuereinheit 12 gekoppelt.
Die Versorgungssteuerschaltung 100 erzeugt aus den beiden an den Eingängen 1010 und 1050 anliegenden Regelsignalen und einer Versorgungsspannung VCC am Eingang 1040 eine Biasspannung am Ausgang 1030 sowie eine Versorgungsspannung am Ausgang 1020. Diese werden dem Leistungsverstärker 10 zugeführt. Über die Regelung der Biasspannung bzw. der Versorgungsspannung des Leistungsverstärkers 10 wird die Verstärkung im Leistungsverstärker amplitudenmoduliert und so das phasenmodulierte Trägersignal in seiner Amplitude verändert. Die Kombination aus dem Phasenmodulator 5, dem Leistungsverstärker 10 sowie der Spannungsversorgungsregelschaltung 101 wird als Polartransmitter bezeichnet.
Gegebenenfalls ist, wie hier dargestellt, zwischen den Ausgang 55 des Phasenmodulators 5 und den Eingang des Leistungsverstärkers 10 eine Verstärkerschaltung 6A geschaltet. Die Modulation der Versorgungsspannung des Verstärkers 10 einerseits mit dem Amplitudenanteil R sowie mit einem entsprechendem Steuersignal abgegeben durch die Leistungssteuereinheit 12 führt zu einer Modulation der Verstärkung im Leistungsverstärker 10.
6 zeigt eine einfache Ausführungsform der Versorgungsspannungsregelschaltung 100. Diese umfasst einen Gleichspannungskonverter 1012 mit einem Regeleingang, der an den Eingang 1050 angeschlossen ist. Der Gleichspannungskonverter, der auch als DC/DC oder Schaltregler bezeichnet wird, erzeugt aus einer Gleichspannung Vcc am Eingang 1040 eine zweite Gleichspannung und gibt diese an seinem Ausgang ab. Die erzeugte Gleichspannung kann dabei größer oder kleiner als sie Eingangsspannung Vcc sein, je nach Ausführungsform des Gleichspannungswandlers 1012. Zur Amplitudenmodulation des phasenmodulierten Trägersignals ist zwischen den Ausgang des Gleichspannungskonverters 1012 und den Ausgang 1020 der Versorgungsspannungsregelschaltung 100 ein Längsregler 1013 angeordnet. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Längsregler 1013 als Bipolartransistor ausgebildet, dessen Steueranschluss den Eingang 1010 bildet. Die Veränderung der Leitfähigkeit des Bipolartransistors führt zu einem Spannungsabfall über dem Längsregler 1013 und damit zu unterschiedlichen Spannungen am Ausgang 1020.
Eine weitere Ausführungsform der Sendeeinrichtung zeigt 7. Wirkungs- bzw. funktionsgleiche Bauelemente tragen auch hier die gleichen Bezugszeichen. Wie bereits zu der Ausführungsform der Sendeeinrichtung gemäß der 1 und 2 erläutert, ist es notwendig, zur Ermittlung einer Verzerrung durch Schaltkreise mit nichtlinearem Übertragungsverhalten die Betriebsgrößen möglichst genau zu bestimmen. In der Ausgestaltungsform der 7 wird dies durch eine Rückführung und eine Auswertung des von dem Leistungsverstärker 108B abgegebenen Signals erreicht. Dabei macht man sich die Tatsache zunutze, dass verschiedene Betriebsbedingungen zumindest teilweise die gleichen Verzerrungen hervorrufen. Durch Auswertung des vom Verstärker 108B abgegebenen Signals ist es daher möglich, diese Verzerrungen zu ermitteln und geeignet zu berücksichtigen. Ein Erfassen der Kenngrößen zur Bestimmung eines Betriebszustandes ist nicht mehr notwendig.
Die Basisbandeinheit 16, welche zusammen mit der Leistungssteuereinheit 12 in einem Halbleiterkörper als integrierte Schaltung realisiert ist, ist ausgangsseitig wiederum an die Vorverzerrungseinheit 2 angeschlossen. Im vorliegenden Fall ist jedoch zwischen dem Ausgang des Leistungsverstärkers 108B und der Antenne 9 ein Richtkoppler 110 vorgesehen. Dieser koppelt einen Teil des Sendesignals aus und führt diesen in einem Rückführungspfad einer Schaltung 80 zu. Die Schaltung 80 ermittelt daraus eine Amplitude sowie eine Phase des rückgeführten Signals und erzeugt ein Leistungskontrollsignal DAT4 an ihrem Ausgang 82. Der Ausgang 82 ist wiederum mit dem Eingang 24 der Vorverzerrungseinrichtung 2 zur Auswahl einer Teiltabelle aus einer Vielzahl von Tabellen verbunden. Zur Erzeugung des Leistungssteuersignals DAT4 werden die Informationen über die Amplitude und eine mögliche Phasendifferenz benötigt. Dazu ist die Schaltung 80 an ihrem Eingang 83 mit dem Ausgang 55 des Phasenmodulators 5 gekoppelt.
Eine mögliche Ausgestaltungsform der Schaltung 80 zeigt 12. Zur Ermittlung des Amplitudenanteils ist ein erster Signalpfad vorgesehen, welcher unter anderem einen "Envelope Detektor" 804 beinhaltet. Dieser umfasst eine in den Signalpfad geschaltete Diode und eine am Ausgang der Diode verbundene Kapazität. Mit der Schaltung 804 wird die Einhüllende des Ausgangssignals ermittelt und anschließend im Verstärker 805 verstärkt. Der Ausgang des Verstärkers ist an einen Analog/Digital-Konverter 806 angeschlossen, der aus der Einhüllenden ein digitales Signal erzeugt, welches im wesentlichen die aktuelle Amplitude der Einhüllenden angibt. Der zweite Signalpfad in der Schaltung 80 dient zur Bestimmung einer Phasendifferenz zwischen dem ausgekoppelten Signal und dem phasenmodulierten Trägersignal. Es ist dabei zu berücksichtigen, dass Laufzeitunterschiede der Signale ebenfalls zu Phasendifferenzen führen. Daher sind nicht näher dargestellte Verzögerungselemente vorgesehen, welche den möglichen Laufzeitunterschied ausgleichen.
Der Eingang 81 der Schaltung 80 ist an einen limitierenden Verstärker 800 angeschlossen. Dieser ist ausgangsseitig mit einem Multiplizierer 801 verbunden. Der zweite Eingang des Multiplizierers 801 führt an den Regeleingang 83 zur Zuführung des phasenmodulierten Trägersignals.
Die Multipliziereinheit 801 bildet eine Differenz aus den eingangsseitig anliegenden Signalen. Das Ausgangssignal der Multip liziereinheit 801 ist demnach eine Gleichspannung oder eine Wechselspannung mit sehr kleiner Frequenz, die ein Maß für die Phasenverschiebung bzw. die Verzerrung des Ausgangssignals darstellt. Das Ausgangssignal der Multipliziereinheit 801 wird über einen Tiefpassfilter 802 einem Spannungsdetektor 803 zugeführt. Bei geeigneter Wahl kann der Spannungsdetektor 803 auch weggelassen werden. Anschließend wird das Signal in einen digitalen Wert gewandelt und gemeinsam mit der Amplitudeninformation der Einrichtung 807 zugeführt. Diese erzeugt daraus das Kontrollsignal DAT4 und gibt es an ihrem Ausgang 82 ab.
Die hier vorgestellte Sendeeinrichtung eignet sich sowohl für zeitschlitzbasierte als auch zeitlich kontinuierliche Datenübertragungsverfahren. Im Gegensatz zu Implementierungen, die auf extrem hohe Genauigkeit ausgerichtet sind, werden hier keine größeren Anforderungen an die Genauigkeit gestellt und nur zeitweise Rechenleistung erfordert. Das zu übertragende wert- und zeitdiskrete Modulationssignal wird nämlich nur dann kontinuierlich vorverzerrt, wenn die Linearität der der Vorverzerrungseinrichtung 2 nachgeschalteten Bauelemente bei der aktuell benötigten Ausgangsleistung des Sendesignals ohne Vorverzerrung nicht mehr eingehalten werden kann. Abhängig von dem gewählten Mobilfunkstandard tritt dieser Fall nur selten ein.
Hinzu kommt, dass die dargestellte Rückkopplungsschleife zudem nicht ständig benötigt wird, da sich die äußeren Betriebsbedingungen selten oder nur geringfügig ändern. Das führt dazu, dass die Rückkoppelschleife mit der Schaltung 80 nur in bestimmten Zeitabständen aktiviert wird, um die gewählte Tabelle von Vorverzerrungskoeffizienten zu überprüfen und gelegentlich eine neue auszuwählen oder neu auszurechnen.
Üblicherweise werden in mobilen Kommunikationsgeräten neben einer Sendeeinrichtung auch Empfangseinrichtungen verwendet. Es besteht daher grundsätzlich die Möglichkeit, den Empfangspfad eines mobilen Kommunikationsgeräts für die Ermittlung von Betriebsgrößen durch Auswertung eines rückgeführten zu sendenden Signals zu verwenden.
Eine derartige Ausgestaltungsform zeigt 8. Gleiche Bauelemente tragen auch hier gleiche Bezugszeichen. Die hier dargestellte Ausführungsform wird bevorzugt für Mobilfunkverfahren eingesetzt, die zeitschlitzbasiert arbeiten. Ein zeitschlitzbasiertes Übertragungsverfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass während einer ersten Zeitspanne Daten gesendet und während einer zweiten Zeitspanne Daten empfangen werden. Sende- und Empfangspfad sind also nicht gleichzeitig aktiv. Dies ermöglicht während des Sendevorgangs einen Teil des zu sendenden Signals rückzukoppeln und damit die notwendigen Betriebsgrößen zu ermitteln. Darüber hinaus besteht in dieser Ausführungsform die Möglichkeit, den Speicher zu reduzieren und nur eine Teiltabelle mit einer Anzahl von Paaren von Vorverzerrungskoeffizienten vorzusehen und diese während des Betriebs kontinuierlich zu aktualisieren.
Zur Rückkopplung eines Teils des Ausgangssignals ist ein Duplexer oder Antennenschalter vorgesehen, der zwischen den Ausgang des Verstärkers 108B, die Antenne 9 und den Eingang eines Bandpassfilters 80a geschaltet ist. Der Duplexer 7 dient dazu, während des Sendebetriebs das zu sendende Signal auf die Antenne 9 zu geben. Aufgrund der endlichen Unterdrückung im Duplexer 7 gelangt ein Teil des Sendesignals in den Eingang des Bandpassfilters 80a. Ausgangsseitig ist das Bandpassfilter mit einem rauscharmen Verstärker 81a verbunden. Ein Demodulator 83a, der mit einem Lokaloszillator 82a gekoppelt ist, zerlegt das vom Verstärker 81a abgegebene Signal in eine Inphasenkomponente I' und eine Quadraturkomponente Q'.
Die Ausgänge des so genannten I/Q-Demodulators 83a sind über Tiefpassfilter 84 und regelbare Verstärker 85 mit Analog/Digital-Konvertern 86 gekoppelt. Diese wandeln die demodulierten Komponenten I' und Q' in digitale Werte und führen sie einer Basisbandeinheit 88 zur weiteren Signalverarbeitung zu. Der hier dargestellte Signalpfad, beginnend bei dem Bandpassfilter 80 bis zur Basisbandeinheit 88, bildet einen Empfangspfad eines mobilen Kommunikationsgeräts. Zur Ermittlung einer möglichen Verzerrung durch die Elemente des Sendepfades sind die Ausgänge der Analog/Digital-Konverter 86 an die Vorverzerrungseinheit 2b angeschlossen.
11 zeigt eine Ausgestaltungsform der Vorverzerrungseinheit 2b. Wirkungs- bzw. funktionsgleiche Bauelemente tragen wiederum die gleichen Bezugszeichen. Die Vorverzerrungseinheit 2b ähnelt der Vorverzerrungseinheit 2. Auch sie umfasst eine Schaltvorrichtung 27 mit daran angeschlossenen Signalpfaden. Im zweiten Signalpfad sind Verzögerungsglieder 28 vorgesehen. Diese dienen dazu, die erste und zweite Komponente geeignet zu verzögern, bis die entsprechenden Vorverzerrungskoeffizienten aus dem Speicher 15 entnommen sind. Zusätzlich enthält die Vorverzerrungseinheit 2b eine Adaptionseinheit 500. Diese ist eingangsseitig zur Zuführung der Steuersignale DAT4 ausgeführt.
Die Adaptionseinheit 500 dient dazu, aus den rückgeführten Steuersignalen DAT4 den aktuell verwendeten Vorverzerrungskoeffizienten MAG_KOEFF und PH_KOEFF sowie aus den ersten und zweiten Komponenten R und Φ ein neues Paar NK von Vorverzerrungskoeffizienten zu bilden. Dazu ist die Adaptionseinheit 500 mit dem Ausgang des Speichers zur Zuführung der beiden Vorverzerrungskoeffizienten MAG_KOEFF und PH_KOEFF verbunden. Ebenso wird der Adaptionseinheit 500 die erste Komponente R sowie die zweite Komponente Φ zugeführt. Zusätzliche Verzögerungsglieder 28a und 28b stellen sicher, dass die entsprechenden Signale die Adapti onseinheit 500 zum richtigen Zeitpunkt erreichen. Durch geeignete Dimensionierung können selbstverständlich die Verzögerungsglieder auch entfallen.
Im vorliegenden Fall ist es notwendig, dass das Verzögerungsglied 28a eine Verzögerung umfasst, die der gesamten Verzögerung im Vorwärts- und Rückwärtspfad entspricht. Dies sind im wesentlichen die Schaltelemente beginnend bei dem Multiplizierer 141 bzw. Addierer 142 der Vorverzerrungseinheit 2b, dem übrigen Sendepfad sowie dem gesamten Empfangspfad. Die Verzögerung in den Verzögerungsgliedern 28b entspricht der Verzögerung der Glieder 28a weniger der Verzögerung der Glieder 28. Zur Berechnung des neuen Koeffizientenparameters NK und Ausbildung der Adaptionseinheit wird auf das Dokument von Lee et al.: "Comparison of Different Adaption Algorithm For Adaptive Digital Predistortion Based on EDGE Standard", IEEEMTT-S International Microwave Symposium Digest, 2001, verwiesen.
Nach der Berechnung der neuen Koeffizienten NK müssen diese im Speicher an der Stelle der alten Koeffizienten abgelegt werden. Dazu ist die Adaptionseinheit 500 über einen Bus 501 mit dem Speicher 15 verbunden. Da die Adresse für das entsprechend gewählte Koeffizientenpaar bereits existent ist und durch die Adresseinheit 16 errechnet wurde, kann diese Adresse auch zum Schreiben der neuen Vorverzerrungskoeffizienten NK verwendet werden. Dazu wird die Adresse im Element 28d zwischengespeichert. Bei einem Anliegen eines Schreibsignals WE werden die neuen Vorverzerrungskoeffizienten NK an die gespeicherte Adresse geschrieben.
In dieser Ausgestaltungsform werden durch die erfindungsgemäße Adaptionseinheit neue Koeffizientenpaare errechnet und an die Stelle der alten Koeffizientenpaare geschrieben. Dadurch sind nach einiger Zeit alle Koeffizientenpaare durch jeweils neu be rechnete und aktualisierte Paare ersetzt. Dies setzt voraus, dass über den Zeitraum alle Amplitudenwerte im zu senden den Signal wenigstens einmal vorkommen. Genauso ist es jedoch möglich, einen zusätzlichen Speicher vorzusehen und diesen mit neuen, aktualisierten Paaren zu füllen und anschließend den Inhalt des Speichers zu kopieren. Durch die Adaption und die Aktualisierung der jeweiligen Koeffizienten innerhalb des Speichers ist es nicht notwendig, mehrere Teiltabellen mit verschiedenen Koeffizienten vorzusehen, die unterschiedliche Betriebsgrößen berücksichtigen. Eine Aktualisierung der Koeffizienten innerhalb des Speichers der Vorverzerrungseinheit kann von verschiedenen Bedingungen abhängig gemacht werden. Beispiele dafür sind das zeitliche Alter der verfügbaren Koeffizienten, erhebliche Änderungen in den Betriebsbedingungen wie der Temperatur, dem Stromverbrauch oder der Spannung, die mit den in der Sendeeinrichtung bereits vorhandenen Sensoren erfasst werden.
Eine ähnliche Ausführungsform eines Sende-Empfängers, die mit einem Polartransmitter arbeitet zeigt 9.
In dieser Ausgestaltungsform ist die Leistungssteuereinheit 12 über ihren Ausgang 122 sowohl mit dem regelbaren Verstärker 6 als auch mit der Versorgungsspannungsregelschaltung 100 gekoppelt. Dadurch ist eine selektiv und genauere Einstellung einer Eingangsamplitude in den Leistungsverstärker 10 möglich. Ausgangsseitig ist der Verstärker 10 über einen Richtkoppler 110 mit der Antenne gekoppelt. Der Ausgang des Richtkopplers, welcher einen Teil des zu sendenden Signals auskoppelt, ist über einen Schalter 70 mit der Demodulationseinheit 83a verbunden. Abhängig von der Schalterstellung lässt sich so ein Teil des ausgekoppelten Signals zurückführen und daraus Auswahl- und Kontrolldaten DAT4 bestimmen. Diese werden wieder der Adaptionseinheit innerhalb der Vorverzerrungseinrichtung 2b zugeführt.
Während einer Empfangsbetriebart des dargestellten Sende-Empfängers ist der Schalter 70 derart geschaltet, dass der Eingang der Demodulationseinheit 83 mit dem Ausgang des rauscharmen Verstärkers 81 verbunden ist. Während einer Sendebetriebsart verbindet der Schalter 70 den Eingang der Modulationseinheit 83 mit dem Ausgang des Richtkopplers 110. Dadurch kann der Empfangspfad, insbesondere der Demodulator 83a, bis zu den Analog/Digital-Wandlern 86 sowohl als Signalempfänger als auch für Bestimmung einer Vorverzerrung des Sendeausgangssignals und damit für die Durchführung der adaptiven Vorverzerrung eingesetzt werden. Die Genauigkeit, mit der die Vorverzerrungskoeffizienten bestimmt werden können, hängt von der Genauigkeit der Demodulation durch den Demodulator 83a sowie von den nachgeschalteten Elementen ab.
Einerseits soll das rückgeführte Signal möglichst groß sein, um so den Effekt des Rauschens zu minimieren. Andererseits ist es zwingend notwendig, dass der Demodulator sowie die nachgeschalteten Elemente selbst keine zusätzlichen nichtlinearen Anteile erzeugen, die zu fehlerhaften Steuersignalen DAT4 führen. Eventuell ist es daher zweckmäßig, zwischen den Schalter 70 und den Richtkoppler 110 ein zusätzliches Dämpfungsglied zu schalten, um so sicherzustellen, dass das Eingangssignal am Demodulator nicht zu groß ist.
Die hier dargestellten Ausführungsformen sind so ausgeführt, dass eine Vorverzerrung nur dann durchgeführt werden, wenn ein lineares Übertragungsverhalten nachgeschalteter Bauelemente aufgrund der großen Eingangssignalamplitude nicht mehr gewährleistet ist. Wie dargestellt, enthalten die Vorverzerrungseinheiten 2 und 2b jeweils einen Schalter, der die für die Vorverzerrung zuständigen Elemente überbrücken kann. Dies hat den Vorteil, dass die Elemente abgeschaltet werden können, wenn eine Vorverzerrung nicht benötigt wird, um den Stromverbrauch zu reduzie ren. In vielen modernen Mobilfunkstandards sind hohe Signalamplituden relativ selten, sodass eine Vorverzerrung nur teilweise benötigt wird.
Neben den bisher dargestellten Sendeeinrichtung mit Polartransmitter und Polarmodulator, ist es auch möglich einen I/Q-Modulator zur Modulation des digitalen Modulationssignals auf das Trägersignal zu verwenden. Ein mögliches Ausführungsbeispiel zeigt 10. Wirkungs- bzw. funktionsgleiche Bauelemente tragen die gleichen Bezugszeichen.
Die Basisbandeinheit ist in dieser Darstellung zur Abgabe eine digitalen Modulationssignals DAT1 mit der Inphasen- und der Quadraturkomponente ausgeführt. Die Vorverzerrungseinheit 2b ist ausgangsseitig an eine zweite Transformationseinrichtung 1c angeschlossen, die aus dem Amplitudenanteil R' und dem Phasenanteil Φ' des Modulationssignals DAT3 wieder einen Inphasenanteil I' und einen Quadraturanteil Q' erzeugt. Diese werden über zwei Digital/Analog-Konverter 3 einem IQ-Modulator 500 zugeführt. Der I/Q-Modulator setzt die beiden Komponenten I' und Q' mit Hilfe eines Lokaloszillatorsignals LO am Eingang 501 auf die Trägerfrequenz um. Der Ausgang 502 des I/Q-Modulators ist mit dem Eingang des regelbaren Verstärkers 6 verbunden.
Der Vorverzerrungseinheit 2b werden wiederum das Regelsignal CONT1 sowie das Auswahlsignal DAT4 zugeführt. Daraus erzeugt die Vorverzerrungseinheit 2b neue Vorverzerrungskoeffizienten und legt diese in ihrem Speicher ab.
13 zeigt eine Ausgestaltung eines Betriebsverfahrens zur Verdeutlichung dieser Idee. In Schritt S1 wird eine Verstärkerschaltung bereitgestellt, welche ein nichtlineares Übertragungsverhalten in zumindest einem Teilbereich seiner Kennlinie aufweist. Daneben wird ein Trägersignal vorgesehen. Anschließend wird in Schritt S2 ein digitales Modulationssignal mit einer ersten Komponente, welche den Amplitudenanteil bildet, sowie einer zweiten Komponente, welche einen Phasenanteil bildet, bereitgestellt. Ebenso kann anstatt eines direkten Bereitstellens einer Phasen- und Amplitudenkomponente auch eine Inphasenkomponente I und eine Quadraturkomponente vorgesehen werden. Die Amplitudeninformation der Inphasen- und der Quadraturkomponente ergibt sich aus der Bildung des Betragsquadrats der Inphasen- und Quadraturkomponente. Entsprechend wird der Phasenanteil der Inphasen- und Quadraturkomponente über eine trigonometrische Funktion gewonnen.
In den Schritten S3, S4 und S5, die zu einem Gesamtschritt S5 zusammengefasst werden können, wird im wesentlichen ein Leistungswort erzeugt, welches von der ersten Komponente, also dem Amplitudenanteil des digitalen Modulationssignals abgeleitet ist. Dazu wird in Schritt S3 die durchschnittliche Ausgangssignalamplitude bzw. die Ausgangsleistung des modulierten Trägersignals bestimmt, die während einer vorgegebenen Zeitspanne abgegeben werden soll.
Moderne Kommunikationsstandards übermitteln während ihrer Datenübertragung Informationen zur Leistungssteuerung an diesen Empfänger. Mobile Kommunikationsgeräte werten diese aus und stellen darüber eine Ausgangsleistung ihrer abzugebenden Signale für die nächste Zeit ein. Während der folgenden Zeitspanne wird nun die Durchschnittsleistung bestimmt, mit der das Sendesignal abgegeben werden soll. In Schritt S4 wird die maximal vorkommende Amplitude bzw. der maximale Wert der den Amplitudenanteil darstellenden Komponente während dieser Zeitspanne ermittelt. Daraus wird ein Leistungswort in Schritt S5 erzeugt, der Informationen über die gewünschte Ausgangsleistung und die im Eingangssignal vorkommende Amplitude enthält. Anschließend wird in Schritt S6 verglichen, ob die Amplitude der ersten Komponente einen vorge gebenen Grenzwert überschreitet. Mit anderen Worten wird in Schritt S6 überprüft, ob der eingestellte Leistungspegel sowie der Amplitudenanteil eine Verzerrung bei einer späteren Signalverarbeitung zur Folge hat und somit eine Vorverzerrung notwendig ist.
Wenn dies nicht der Fall ist, wird in Schritt S7 eine Phase des bereitgestellten Trägersignals durch die zweite Komponente moduliert. Anschließend wird eine Amplitudenmodulation des phasenmodulierten Trägersignals durchgeführt. Dabei wird beispielsweise das phasenmodulierte Trägersignal mit dem Amplitudenmodulationssignal, welches von dem Amplitudenanteil abgeleitet ist, gemischt. Als alternative Ausführung bietet sich an, die Versorgungsspannung bzw. den Versorgungsstrom eines Verstärkers mit dem Amplitudenanteil zu variieren und so die Verstärkung des Verstärkers zu modulieren. Das phasenmodulierte Trägersignal wird dem Verstärker zugeführt und dadurch in seiner Amplitude verändert. Anschließend wird in Schritt S9 das Signal verstärkt.
Wenn hingegen der Vergleich in Schritt S6 ergibt, dass eine Amplitude einen Grenzwert überschreitet, es zu möglichen Verzerrungen kommen kann und so Datenübertragungsfehler entstehen können, wird in Schritt S10 ein Paar von Vorverzerrungskoeffizienten aus einer Vielzahl von Vorverzerrungskoeffizienten anhand eines aus dem Leistungswert abgeleiteten Signals ausgewählt. Mit dem ausgewählten Paar wird die Amplituden- und Phasenkomponente verzerrt. Anschließend wird das Trägersignal mit der verzerrten Phaseninformation in Schritt S7a moduliert. In Schritt S8a wird eine Amplitudenmodulation mit dem verzerrten Amplitudenanteil durchgeführt.
14 zeigt eine leichte Abwandlung des Verfahrens. Funktions- oder wirkungsgleiche Verfahrensschritte tragen die gleichen Bezugszeichen. Nach dem Bereitstellen der notwendigen Elemente, insbesondere der Verstärkerschaltung, wird ein Modulationssignal in Schritt S2a vorgesehen, welches einen Inphasenanteil I und einen Quadraturkomponentenanteil Q beinhaltet. In Schritt S2b wird dieses in den Amplitudenanteil R und den Phasenanteil Φ transformiert. Eine Verarbeitung mit einem Amplitudenanteil R und einem Phasenanteil hat den Vorteil, dass die Information über die Amplitude direkt vorliegt. Somit kann die Entscheidung darüber, ob eine Verzerrung des digitalen Modulationssignals mit seinem Amplitudenanteil R und seinem Phasenanteil Φ durchgeführt werden muss einfach durchgeführt werden. Anschließend wird der Leistungswert in Schritt S5a erzeugt und in Schritt S6 überprüft, ob eine Vorverzerrung notwendig erscheint.
Wenn eine Vorverzerrung nicht notwendig ist, wird in Schritt S7 eine Phasenmodulation mit dem unverzerrten Phasenanteil durchgeführt. Anschließend wird das phasenmodulierte Trägersignal in Schritt S9 verstärkt. Das so verstärkte und phasenmodulierte Trägersignal wird nun mit einer Amplitudenmodulation beaufschlagt, die aus dem unverzerrten Amplitudenanteil gebildet ist. Das Vorziehen des Schrittes S9 vor die Amplitudenmodulation ist besonders zweckmäßig bei einem Einsatz von Polartransmittern, bei dem der für die Amplitudenmodulation verwendete Verstärker meist ein so genannte Klasse D oder Klasse E-Verstärker ist. Diese sind dadurch charakterisiert, dass sie grundsätzlich in einer Betriebsart mit nicht-linearen Übertragungsverhalten verwendet werden.
Eine derartige Betriebsart führt dazu, dass hohe Eingangssignale annähernd linear weiter verstärkt werden, während Eingangssignale mit kleinen Amplituden zu Ausgangssignalen mit nichtlinearem Anteil führen. Mit anderen Worten verhält sich ein derartiger Verstärker gegensätzlich zu einem Verstärker eines Polarmodulators und verzerrt vor allem Eingangssignale mit geringen Amplituden. Dies führt dazu, dass in Schritt S6 hauptsächlich über prüft wird, ob das Leistungssteuersignal einen Grenzwert unterschreitet, während der Schritt S6 gemäß der Ausführungsform des Verfahrens in 12 eine Überschreitung des Grenzwertes überprüft.
Wenn der Vergleich in Schritt S6 des Verfahrens in 14 ergeben hat, dass eine Signalverzerrung hervorgerufen wird, wird in Schritt S10 ein Paar von Vorverzerrungskoeffizienten ausgewählt. Dazu werden zusätzliche Parameter verwendet, die Betriebsgrößen des für die Verzerrung verantwortlichen Verstärkers erfassen.
In Schritt S51 werden diese Betriebsparameter erfasst und daraus in Schritt S50 ein Auswahlsignal CONT2 erzeugt. Dieses wählt eine Teiltabelle aus einer Vielzahl möglicher Tabellen aus, die den aktuellen Betriebszustand am besten beschreibt. Jede dieser Tabellen enthält mehrere Paare von Vorverzerrungskoeffizienten. Aus der Teiltabelle wird nun in Schritt S10 das für die Vorverzerrung vorgesehene Paar ausgewählt und der Amplitudenanteil sowie der Phasenanteil entsprechend verzerrt. Anschließend wird mit dem verzerrten Phasenanteil eine Phasenmodulation eines Trägersignals in Schritt S7a durchgeführt. Auch hier erfolgt zuerst eine Verstärkung um einen festen Verstärkungsfaktor in Schritt S9 und anschließend eine Amplitudenmodulation mit dem nunmehr verzerrten Amplitudenanteil in Schritt S8a.
Zur Wahl des Paares von Vorverzerrungskoeffizienten und der anschließenden Verzerrung des Amplituden- und Phasenanteils zeigt 15 eine mögliche Ausführungsform. So werden eine Vielzahl von Paaren an Vorverzerrungskoeffizienten in Schritt S101 in mehreren Teiltabellen angeordnet. In Schritt 102 wird abhängig von einem zugeführten Auswahlsignal CONT2 eine dieser Teiltabellen ausgewählt. Das Auswahlsignal CONT2 charakterisiert äußere Betriebsparameter der eine Verzerrung verursachenden Bauelemente.
Die jeweiligen Teiltabellen stellen die Paare von Vorverzerrungskoeffizienten bereit, die unter den jeweiligen Betriebsbedingungen am besten geeignet sind, die Vorverzerrungen zu kompensieren. Mit anderen Worten beschreibt jede einzelne Teiltabelle die Schaltkreise mit nichtlinearem Übertragungsverhalten in einem Betriebszustand, welcher durch einen Satz der wesentlichen Einflussgrößen charakterisiert ist. Außer der ausgewählten Teiltabelle wird in Schritt S103 mit Hilfe des Amplitudenanteils R und des von dem Leistungswert abgeleiteten Regelsignals das geeignete Paar von Vorverzerrungskoeffizienten ausgewählt.
In Schritt S105 wird der Amplitudenanteil mit einem der beiden Koeffizienten des Vorverzerrungskoeffizientenpaares multipliziert. Ebenso wird gleichzeitig ein Phasenanteil in Schritt S106 mit dem Phasenkoeffizienten addiert. Dabei wird die Zeitdauer, welche für die Wahl der entsprechenden Vorverzerrungskoeffizienten benötigt wird, berücksichtigt. In Schritt S107 werden die vorverzerrten Komponenten abgegeben.
Die Möglichkeit einer Aktualisierung durch eine Neuberechnung der einzelnen Paare von Vorverzerrungskoeffizienten und dem anschließenden Ablegen in den Speicher ermöglicht eine Verringerung der Speichergröße und eventuell sogar den Verzicht auf zusätzliche Sensoren zum Erfassen der einzelnen Betriebsgrößen der für die Verzerrung verantwortlichen Bauelemente.
16 zeigt ein Ausführungsbeispiel des Verfahrens, bei dem eine Berechnung neuer Vorverzerrungskoeffizienten durchgeführt wird. Gleiche Bezugszeichen bedeuten wiederum gleiche Verfahrensschritte. Wie hier angedeutet, wird das Verfahren nach Schritt S9 wiederholt, indem ein neues Modulationssignal bereit gestellt wird. Es ist offensichtlich, dass das Verfahren während eines Zeitabschnitts kontinuierlich durchgeführt wird.
Wenn der Vergleich in Schritt S6 die Notwendigkeit einer Verzerrung ergibt, wird in Schritt S10 das Paar von Vorverzerrungskoeffizienten ermittelt. Der Amplitudenanteil R sowie der Phasenanteil Φ des digitalen Modulationssignals wird mit dem entsprechenden Teilkoeffizienten verzerrt. Anschließend wird das Trägersignal mit dem verzerrten Phasenanteil moduliert und mit dem verzerrten Amplitudenanteil in seiner Amplitude verändert.
In dieser Ausführungsform des Verfahrens ist vorgesehen, die Kenngrößen zur Charakterisierung des Betriebszustandes der wenigstens einen Verstärkerschaltung durch eine Demodulation des modulierten Trägersignals zu erhalten. Dazu wird in Schritt S30 ein Teil des Ausgangssignals ausgekoppelt, zurückgeführt und demoduliert. Die Demodulation des rückgeführten Signals ergibt eine Inphasenkomponente sowie eine Quadraturkomponente. Diese bilden ein Basisbandsignal. Das demodulierte Basisbandsignal wird mit dem ursprünglichen Modulationssignal in Schritt S31 verglichen. Dies kann beispielweise komponentenweise in einer Basisbandeinheit erfolgen. Ebenso ist es aber auch möglich, aus der Inphasenkomponente und der Quadraturkomponente des demodulierten Basisbandsignals den Amplitudenanteil sowie den Phasenanteil zu bestimmen. Diese können dann direkt mit den Anteilen des unverzerrten Modulationssignals verglichen werden. Wenn die für die Verzerrung verwendeten Koeffizienten ausreichend geeignet sind, um die durch die Verstärkung hervorgerufene Verzerrung zu kompensieren, müsste in Schritt S31 der Vergleich des demodulierten Signals und des ursprünglichen Modulationssignals eine weitgehende Übereinstimmung ergeben. Sollte dies der Fall sein, kann wieder zu Schritt S2 zurückgesprungen werden.
Anderenfalls muss in Schritt S32 ein neues Paar von Vorverzerrungskoeffizienten berechnet werden. Dazu werden die ursprünglichen ersten und zweiten Komponenten R und Φ, das demodulierte Basisbandsignal mit seinen beiden Komponenten sowie die für die Verzerrung verwendeten Koeffizienten benötigt. Anschließend wird in Schritt S33 das neue Paar an die Adresse der verwendeten Vorverzerrungskoeffizienten geschrieben. Damit ist das Paar verwendeter Vorverzerrungskoeffizienten durch ein neues aktualisiertes Paar ersetzt, welches die neuen Betriebsbedingungen berücksichtigt.
Diese Ausgestaltungsform des Verfahrens hat den Vorteil, dass auch bei einer Modulation mit der unverzerrten ersten und zweiten Komponente dennoch Kenngrößen für eine Charakterisierung durch die Demodulation erfasst werden können. Gleichzeitig ermöglicht diese Vorgehensweise, deutlich weniger Vorverzerrungskoeffizienten berechnen und im Speicher ablegen zu müssen. Das Erfassen der Kenngrößen durch Demodulation kann zudem von der verwendeten Modulationsart, dem verwendeten Mobilfunkstandard bzw. äußeren Parametern abhängig gemacht werden. Neben dem Erfassen einer Kenngröße durch Demodulation ist es ebenso möglich, andere Kenngrößen, beispielsweise die Temperatur, den Stromverbrauch, eine Impedanz oder einen Reflexionskoeffizienten, zu ermitteln und diese zur Erzeugung und Berechnung eines neuen Paares von Vorverzerrungskoeffizienten zu verwenden. Demnach ist der Schritt S30 nicht auf eine Demodulation eines ausgekoppelten Teils des zu sendenden Signals beschränkt.
Das offenbarte Verfahren eignet sich besonders für den Einsatz in mobilen Kommunikationssystemen. Dabei lassen sich die einzelnen Schritte ohne zusätzlichen Implementierungsaufwand in bereits vorhandene Kommunikationsgeräte einsetzen. Insbesondere in modernen Kommunikationsgeräten, bei denen Sender und Empfänger im wesentlichen in einem Halbleiterkörper realisiert sind, kön nen Teile des Empfangspfads zur Ermittlung und zum Erfassen der einzelnen Kenngrößen des Sendepfades benutzt werden. Zusätzliche Schaltelemente sind demnach nicht notwendig.
Der Stromverbrauch aufgrund der Vorverzerrung durch eine Vorverzerrungseinheit wird durch die Stromersparnis in den nachgeschalteten Bauelementen, insbesondere in den Leistungsverstärkern mehr als kompensiert. Insgesamt ist durch die zeitweise und selektive Aktivierung einer Vorverzerrung eine Stromersparnis der gesamten Sendeeinrichtung erreichbar, wodurch gerade bei mobilen Kommunikationsgeräten die Betriebszeit bei einem Akkubetrieb deutlich verlängert wird. Dabei lassen sich die verschiedenen Aspekte der dargestellten Ausführungsbeispiele kombinieren, ohne dass dies dem Wesen der Erfindung zuwiderläuft.

1: Basisbandeinheit
1a: Transformator
2, 2b: Vorverzerrungseinrichtung
3: Digital/Analog-Konverter
4: Tiefpassfilter
5: Phasenmodulator
5a: Mischer
6, 6a: Verstärker
7: Antennenkonnektor, Duplexer
9: Antenne
10: Leistungsverstärker
15: Speicher
16: Adresseinheit
15a, 15b: Teiltabellen
21, 22: Ausgangsabgriffe
23: Regeleingang
24: Auswahleingang
25, 26: Signaleingänge
19: Faktorisierer
20: Multipliziereinheit
28, 28a, 28b, 28d: Verzögerungseinrichtungen
29: Regeleingang
51: Phasendetektor
52: Ladungspumpe
53: Tiefpassfilter
54: spannungsgesteuerter Oszillator
55: Signalausgang
56: Signaleingang
57: einstellbarer Frequenzteiler
58: Addierer
59: Frequenzeinstellworteingang
70: Schalter
80: Rückkoppeleinrichtung
81: Signaleingang
82: Signalausgang
80a: Bandpassfilter
81a: rauscharmer Verstärker
82a: Lokaloszillator
83a: I/Q-Demodulator
84: Tiefpassfilter
85: einstellbarer Verstärker
86: Analog/Digital-Konverter
88: Basisbandsignaleinheit
100: Versorgungsspannungsregelschaltung
101, 102, 103: Signalausgänge
122, 123: Signalausgänge
800: begrenzender Verstärker
801: Multiplizierer
802: Tiefpassfilter
803: Detektor
804: Hüllkurvendetektor
805: Verstärker
806: Analog/Digital-Konverter
807: Schalteinrichtung
1012: Spannungswandler
1013: Längsregler, Bipolartransistor
1010, 1050: Regeleingänge
1040: Versorgungseingang
1020: Versorgungsausgang
S1, S2,..., S33: Verfahrensschritte
I: Inphasenkomponente
Q: Quadraturkomponente
R: erste Komponente, Amplitudenanteil
Φ: zweite Komponente, Phasenanteil
ADR: Adresswort, Adresse
CONT1: Regelsignal
CONT2: Auswahlsignal
DAT1, DAT2, DAT3: digitales Modulationssignal, wert- und zeit
: diskretes Modulationssignal
DAT4: Regelsignal
MAG_KOEFF: Teilkoeffizient
PH_KOEFF: Teilkoeffizient
LS: Leistungssteuersignal

Claims

Verfahren zur Signalverarbeitung, umfassend die Schritte: – Bereitstellen wenigstens einer Verstärkerschaltung (108, 10), die in einem Betrieb durch wenigstens eine Kenngröße charakterisiert ist; – Bereitstellen eines wert- und zeitdiskreten Modulationssignals (DAT2) mit einer ersten Komponente (R) und mit einer zweiten Komponente (Φ) und Bereitstellen eines Trägersignals mit einer Amplitude und einer Phase; – Bereitstellen einer Vielzahl von wählbaren Paaren von Vorverzerrungskoeffizienten (KOEF1, KOEF2, KOEF3); – Erzeugen eines Leistungswortes (LS), welches von der ersten Komponente (R) des Modulationssignals (DAT2) abgeleitet ist; – Vergleichen des Leistungswortes (LS) mit einem Referenzwert und Erzeugen eines ersten Resultats oder eines zweiten Resultats; – Wählen eines Paares (KOEFF1) von Vorverzerrungskoeffizienten abhängig von der ersten Komponente (R) und von einem aus dem Leistungswort (LS) abgeleiteten Regelwort (CONT1) sowie Verzerren der ersten Komponente (R) mit einem ersten Koeffizienten des Paares (KOEF1) Vorverzerrungskoeffizienten und Verzerren der zweiten Komponente (ϕ) mit einem zweiten Koeffizienten des Paares (KOEF1) Vorverzerrungskoeffizienten, wenn der Vergleich das erste Resultat erzeugt hat; – Modulieren der Phase des Trägersignals mit der verzerrten zweiten Komponente (ϕ') des Modulationssignals wenn der Vergleich das erste Resultat erzeugt hat oder Modulieren der Phase des Trägersignals mit der zweiten Komponente (ϕ) des Modulationssignals wenn der Vergleich das zweite Resultat erzeugt hat; – Modulieren der Amplitude des phasenmodulierten Trägersignals abhängig von der verzerrten ersten Komponente (R') des Modula tionssignals, wenn der Vergleich das erste Resultat erzeugt hat oder Modulieren der Amplitude des phasenmodulierten Trägersignals mit der ersten Komponente (R) des Modulationssignals wenn der Vergleich das zweite Resultat erzeugt hat; – Verstärken des Trägersignals durch die wenigstens eine Verstärkerschaltung (108, 10).
Verfahren nach Anspruch 1, das Verfahren weiter umfassend: – Erfassen der wenigstens einen Kenngröße der wenigstens einen Verstärkerschaltung (108, 10) und Erzeugen eines Auswahlwortes (CONT2, DAT4) aus der erfassten Kenngröße; wobei im Schritt des Wählens eines Paares (KOEF1, KOEF2, KOEF3) von Vorverzerrungskoeffizienten, das Paar (KOEF1, KOEF2, KOEF3) von Vorverzerrungskoeffizienten abhängig von der ersten Komponente (R), dem Regelwort (CONT1) und dem Auswahlwort (CONT2, DAT4) gewählt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei der Schritt des Erfassens der wenigstens einen Kenngröße zumindest einen der folgenden Schritte umfasst: – Ermitteln einer Temperatur der wenigstens einen Verstärkerschaltung (108, 10); – Ermitteln einer Stromaufnahme der wenigstens einen Verstärkerschaltung (108, 10); – Ermitteln einer Versorgungsspannung der wenigstens einen Verstärkerschaltung (108, 10); – Ermitteln einer Impedanz oder einer Impedanzänderung der wenigstens einen Verstärkerschaltung (108, 10); – Ermitteln eines Reflexionskoeffizienten an einem Signalausgang der wenigstens einen Verstärkerschaltung (108, 10).
Verfahren nach Anspruch 2, wobei der Schritt des Erfassens der wenigstens einen Kenngröße die Schritte umfasst: – Auskoppeln eines Teilsignals aus dem von dem wenigstens einen Verstärker (108, 10) abgegebenen verstärkten Trägersignal; – Ermitteln einer Einhüllenden des Teilsignals; – Ermitteln einer Phasendifferenz zwischen Teilsignal und dem phasenmodulierten Trägersignal; – Erzeugen des Auswahlwortes (DAT4) aus der ermittelten Einhüllenden und der Phasendifferenz.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei der Schritt des Erfassens der wenigstens einen Kenngröße die Schritte umfasst: – Auskoppeln eines Teilsignals aus dem von dem wenigstens einen Verstärker abgegebenen verstärkten Trägersignal; – Frequenzumsetzen des Teilsignal mit einem Lokaloszillatorsignal; – Zerlegen des frequenzumgesetzten Teilsignals in eine dritte Komponente (I') und eine vierte Komponente (Q'); – Erzeugen des Auswahlwortes (DAT4) aus der dritten Komponente (I') und der vierten Komponente (Q').
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Schritt des Bereitstellens des Modulationssignals die Schritte umfasst: – Bereitstellen einer Inphasenkomponente (I) und einer Quadraturkomponente (Q); – Erzeugen der ersten Komponente (R) durch Bilden des Betragsquadrats aus der Inphasenkomponente (I) und der Quadraturkomponente (Q); – Erzeugen der zweiten Komponente (ϕ) aus der Inphasenkomponente (I) und der Quadraturkomponente (Q).
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Schritt des Erzeugens des Leistungswortes (LS) die Schritte umfasst: – Ermitteln einer während einer Zeitspanne abzugebenden Leistung des Trägersignals; – Bestimmen eines Wertes, insbesondere eines Maximums der ersten Komponente (R) während der Zeitspanne; – Erzeugen des Leistungswortes (LS) aus der ermittelten abzugebenden Leistung und des Wertes, insbesondere des Maximums der ersten Komponente (R).
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der Schritt des Erzeugens des ersten oder zweiten Resultats genau einen der folgenden Schritte umfasst: – Erzeugen des ersten Resultats, wenn der Vergleich ergibt, dass ein Wert der ersten Komponente (R) den Referenzwert überschreitet und des zweiten Resultat, wenn der Wert der ersten Komponente (R) den Referenzwert nicht überschreitet; – Erzeugen des ersten Resultats, wenn der Vergleich ergibt, dass ein Wert der ersten Komponente (R) den Referenzwert nicht überschreitet und des zweiten Resultats, wenn der Wert der ersten Komponente (R) den Referenzwert überschreitet.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei der Schritt des Wählens eines Paares von Vorverzerrungskoeffizienten die folgenden Schritte umfasst: – Anordnen der Paare (KOEF1, KOEF2, KOEF3) von Vorverzerrungskoeffizienten, wobei jedem Paar (KOEF1, KOEF2, KOEF3) eine Adresse zugeordnet ist; – Bilden einer Adresse (ADR) aus der ersten Komponente (R) und dem Regelwort (CONT1) umfassend ein Multiplizieren oder ein Skalieren der ersten Komponente (R) mit einem aus dem Regelwort (CONT1) abgeleiteten Faktor; – Ermitteln des der gebildeten Adresse zugeordneten Paares (KOEF1, KOEF2, KOEF3) von Vorverzerrungskoeffizienten.
Verfahren nach Anspruch 9, bei dem der Schritt des Anordnens die Schritte umfasst: – Anordnen der Paare (KOEF1, KOEF2, KOEF3) von Vorverzerrungskoeffizienten in eine erste Teiltabelle (15a) und in zumindest eine zweite Teiltabelle (15b), wobei jedem Paar von Vorverzerrungskoeffizienten eine Adresse zugeordnet ist; – Wählen einer Teiltabelle (15a) aus der ersten und der zumindest einen zweiten Teiltabelle (15a, 15b) abhängig von dem Auswahlwort (CONT2, DAT4).
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 10, wobei der Schritt des Wählens eines Paares von Vorverzerrungskoeffizienten die folgenden Schritte umfasst: – Bilden eines neuen Paares (NK) von Vorverzerrungskoeffizienten aus der ersten und zweiten Komponente (r, ϕ), dem Regelwort (CONT1), dem Auswahlwort (DAT4) und dem ermittelten Paar (KOEF1) von Vorverzerrungskoeffizienten; – Ersetzen des ermittelten Paares (KOEF1) von Vorverzerrungskoeffizienten durch das neu gebildete Paar (NK) von Vorverzerrungskoeffizienten.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 11, bei dem der Schritt des Wählens einer Teiltabelle (15a, 15b) und der Schritt des Auswählens eines Vorverzerrungskoeffizienten die Schritte umfasst: – Bilden eines ersten Adressteils durch Auswerten des Auswahlwortes (CONT2, DAT4); – Bilden eines zweiten Adressteils mit Skalieren der ersten Komponente (R) mit einem aus dem Regelwort (CONT1) abgeleiteten Faktor; – Zusammenfassen des ersten und des zweiten Adressteils zu einer Adresse; – Ermitteln des der gebildeten Adresse zugeordneten Vorverzerrungskoeffizienten.
Sendeeinrichtung mit digitaler Vorverzerrung, insbesondere für den Mobilfunk, umfassend: – eine Signalverarbeitungseinrichtung (1, 1b), die Signalverarbeitungseinrichtung (1, 1b) ausgeführt zur Erzeugung und Abgabe eines wert- und zeitdiskreten Modulationssignals (DAT2, DAT1) mit einer ersten Komponente (R) an einen ersten Abgriff (102) und einer zweiten Komponente (ϕ) an einen zweiten Abgriff (101), weiter ausgeführt zur Abgabe eines aus der ersten Komponente (R) abgeleiteten Leistungssteuersignal (LS) an einen Regelausgang (103); – eine Vorverzerrungseinrichtung (2, 2b) aufweisend – einen ersten Anschluss (26), der mit dem ersten Abgriff (102) der Signalverarbeitungseinrichtung (1, 1b) gekoppelt ist; – einen zweiten Anschluss (25) der mit dem zweiten Abgriff der Basisbandeinrichtung (101) gekoppelt ist; – einen ersten Ausgangsabgriff (21), einen zweiten Ausgangsabgriff (22) und einen Regeleingang (23); – einen ersten Signalpfad, bei dem der erste Anschluss (26) mit dem ersten Ausgangsabgriff (21) und der zweite Anschluss (25) mit dem zweiten Ausgangsabgriff (22) verbunden ist; – einen zweiten Signalpfad, der Schaltelemente (141, 142, 17) für eine Verzerrung an dem ersten und zweiten Anschluss anliegender Signale (R, ϕ) abhängig von dem am Regeleingang (23) anliegenden Signal (CONT1) und dem am ersten Anschluss (26) anliegenden Signal (R) aufweist; die Vorverzerrungseinrichtung (2, 2b) ausgeführt, den ersten oder den zweiten Signalpfad abhängig von dem am Regeleingang (23) anliegenden Signal (CONT1) zu aktivieren; – eine Modulationseinheit (5) mit einem Ausgang (55) und mit einem mit dem zweiten Ausgangsabgriff (22) der Vorverzerrungseinheit (2, 2b) verbundenen Eingang (56), die Modulationseinheit (5) ausgeführt zur Modulation einer Phase eines Trägersignals mit einem an ihrem Eingang (56) anliegendem Signal (ϕ'); – wenigstens eine in ihrer Verstärkung einstellbaren Verstärkerschaltung (10, 6), deren Eingang mit dem Ausgang (55) der Modulationseinheit (5) gekoppelt ist; – eine Leistungssteuereinheit (12) mit einem mit dem Regelausgang (103) der Signalverarbeitungseinrichtung (1, 1a) verbundenen Eingang (121), mit einem ersten Ausgang (123) der mit dem Regeleingang (23) der Vorverzerrungseinrichtung (2, 2b) verbunden ist und mit einem zweiten Ausgang (122), der mit der wenigstens einen Verstärkerschaltung (10, 6) zur Verstärkungseinstellung gekoppelt ist, die Leistungssteuereinheit (12) ausgeführt zur Abgabe eines Regelsignals (CONT1) für eine Vorverzerrung am ersten Ausgang (123) und eines Verstärkungseinstellsignal am zweiten Ausgang (122) aus dem an ihrem Eingang (121) anliegenden Leistungssteuersignal (LS).
Sendeeinrichtung nach Anspruch 13, bei der Mittel (13, TempS, CurrS, VoltS, 80, 83a) zum Erfassen zumindest einer einen Betriebszustand der Verstärkerschaltung (10, 6) beschreibenden Kenngröße vorgesehen sind, die zur Erzeugung und Abgabe eines Steuerwortes (CONT2, DAT4) an einen Auswahleingang (24) der Vorverzerrungseinrichtung (2, 2b) ausgeführt sind und bei der der zweite Signalpfad der Vorverzerrungseinrichtung (2, 2b) zu einer von dem Auswahlwort (CONT2, DAT4) abhängigen Ver zerrung an dem ersten und zweiten Anschluss anliegender Signale (R, ϕ) ausgeführt ist.
Sendeeinrichtung nach Anspruch 14, bei der die Mittel (13, TempS, CurrS, VoltS, 80, 83a) zum Erfassen wenigstens einer der folgenden Kenngrößen ausgeführt sind: – einer Temperatur der Verstärkerschaltung (10, 6); – einer Stromaufnahme der Verstärkerschaltung (10, 6); – einer Versorgungsspannung der Verstärkereinrichtung (10, 6); – einer Impedanz oder einer Impedanzänderung der Verstärkerschaltung (10, 6); – eines Reflexionskoeffizienten an einem Signalausgang der Verstärkerschaltung (10, 6); – einer Phase und/oder einer Amplitude eines Ausgangssignals der Verstärkerschaltung (10, 6).
Sendeeinrichtung nach einem der Anspruch 14 bis 15, bei der die Mittel zum Erfassen aufweisen: – einen Richtkoppler (110), eingangsseitig mit einem Ausgang der Verstärkerschaltung (10, 6, 108b) gekoppelt und ausgeführt zur Abgabe eines Signalanteils aus einem eingangsseitig anliegenden Signal; – einen Hüllkurvendetektor (804), der eingangsseitig an den Richtkoppler (110) angeschlossen ist, ausgeführt zur Detektion und Abgabe eines Amplitudenanteils des ausgekoppelten Signals an den Auswahleingang (24) der Vorverzerrungseinrichtung (2, 2b); – und/oder einen Phasendetektor (800, 801) mit einem ersten Eingang, der mit dem Richtkoppler (110) gekoppelt ist, mit einem zweiten Eingang (83), der mit dem Ausgang (55) der Modulationseinheit (5) gekoppelt ist, der Phasendetektor (800, 801) ausgeführt zur Abgabe eines von einer Differenz eingangsseitig anliegender Signale an den Auswahleingang (24) der Vorverzerrungseinrichtung (2).
Sendeeinrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 16, bei der die Vorverzerrungseinrichtung (2, 2b) einen Speicher (15) mit einer Vielzahl darin abgelegter adressierbarer Paare (KOEF1, KOEF2, KOEF3) von Vorverzerrungskoeffizienten sowie eine mit dem Speicher (15) verbundene Adresseinheit (16) umfasst, die zur Erzeugung einer Adresse (ADR) eines Paares (KOEF1) von Vorverzerrungskoeffizienten aus der ersten Komponente (R) und dem am Regeleingang (23) anliegenden Signal (CONT1) ausgeführt ist.
Sendeeinrichtung nach Anspruch 17, bei der die Adresseinheit (16) eine skalare Multipliziereinheit (20) umfasst, welche zur Multiplikation der ersten Komponente (R) mit einem von dem am Regeleingang (23) anliegenden Signal (CONT1) abgeleiteten Faktor ausgeführt ist.
Sendeeinrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 18, bei der die Vorverzerrungseinheit (2b) eine Berechnungseinheit (500) umfasst, die ausgebildet ist: – zur Berechnung eines neuen Paares (NK) von Vorverzerrungskoeffizienten aus der ersten Komponente (R), dem Auswahlwort (DAT4) und aus einem ermittelten Paar (KOEF1) von Vorverzerrungskoeffizienten; – zur Ablage des neuen Paares in den Speicher (15) an die erzeugte Adresse (ADR).
Sendeeinrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 19, – bei der im zweiten Signalpfad der Vorverzerrungseinrichtung (2) zwischen ersten Anschluss (26) und ersten Ausgangsabgriff (21) eine skalare Multipliziereinheit (141) angeordnet ist, die zur Multiplikation der ersten Komponente (R) mit einem ersten Teilkoeffizienten (MAG_KOEFF) des Paares von Vorverzerrungskoeffizienten ausgeführt ist; – bei der im zweiten Signalpfad der Vorverzerrungseinrichtung (2) zwischen zweiten Anschluss (25) und zweiten Ausgangsabgriff (22) eine Addiereinheit (142) angeordnet ist, die zur Addition der zweiten Komponente (Φ) mit einem zweiten Teilkoeffizienten (PH_KOEFF) des Paares von Vorverzerrungskoeffizienten ausgeführt ist.
Sendeeinrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 20, bei der die wenigstens eine Verstärkerschaltung (10) einen Eingang zur Verstärkungsmodulation umfasst, der mit dem ersten Ausgangsabgriff (21) der Vorverzerrungseinrichtung (2, 2b) gekoppelt ist.
Sendeeinrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 21, bei der eine Versorgungsspannungsregelschaltung (100) mit einem mit dem ersten Ausgangsabgriff (21) der Vorverzerrungseinrichtung gekoppelten Regeleingang (1010) vorgesehen ist, die zur Abgabe einer von einen am Regeleingang anliegendem Signal abhängiger Spannung an einen Ausgang (1020) ausgeführt ist, der mit einem Spannungsversorgungseingang der wenigstens einen Verstärkerschaltung (10) verbunden ist.
Sendeeinrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 22, bei der die Signalverarbeitungseinrichtung (1b) und die Leistungssteuereinheit (12) als integrierte Schaltungen in einem Halbleiterkörper ausgebildet sind.
Sendeeinrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 23, bei dem die wenigstens eine Verstärkerschaltung (10) und die Modulationseinheit (5) als ein Polarmodulator oder als ein Polartransmitter ausgeführt sind.
Verwendung der Sendeeinrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 24 in einem mobilen Kommunikationsgerät mit einem in seiner Kapazität begrenztem Energiespeicher.