DE102005032060A1

DE102005032060A1 - Sendeanordnung, Sende-Empfänger mit der Sendeanordnung und Verfahren zur Signalverarbeitung

Info

Publication number: DE102005032060A1
Application number: DE102005032060A
Authority: DE
Inventors: Zdravko Boos
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 2005-07-08
Filing date: 2005-07-08
Publication date: 2007-01-18
Also published as: US20070021078A1; JP2007020192A; US7599669B2

Abstract

Eine Sendeanordnung umfasst einen ersten Signaleingang (71) zur Zuführung eines Frequenzmodulationssignals ( DIAMETER (k)), einen zweiten Signaleingang (72) zur Zuführung eines Amplitudenmodulationssignals (r(k)), einen Phasenregelkreis (6) sowie eine Verstärkungseinrichtung (2). Diese ist mit einem Steueranschluss (23) an den zweiten Signaleingang (72) angeschlossen. Ein Signaleingang (21) der Verstärkungseinrichtung (2) ist mit dem Ausgang (61) des Phasenregelkreises (6) verbunden. In einem Rückführungspfad ist eine Umsetzeinrichtung (3) mit einem Lokaloszillatoreingang (31) vorgesehen. Diese ist ausgeführt, mit Hilfe eines Lokaloszillatorsignals ein von einem Ausgang der Verstärkungseinrichtung (2) ausgekoppeltes Signal in eine erste Komponente (I') und eine zweite Komponente (Q') zu zerlegen. Der Lokaloszillatoreingang (31) ist dabei mit dem Ausgang (61) des Phasenregelkreises (6) gekoppelt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Sendeanordnung sowie einen Sendeempfänger mit der Sendeanordnung. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Signalverarbeitung.

Moderne Sende-Empfänger verwenden für ihren Sendepfad unter anderem Polartransmitter. Bei diesem Konzept werden die zu übertragenden Daten in ihren Phasen- beziehungsweise Amplitudenanteil zerlegt. Amplituden- und Phasenanteil werden sehr häufig als digitale Signale bereitgestellt. Mit dem Phasenanteil, dem so genannten Phasenmodulationswort wird ein Phasenregelkreis angesteuert, der ein frequenz- beziehungsweise phasenmoduliertes Trägersignal erzeugt. Dieses wird einem Leistungsverstärker zugeführt. Die Verstärkung des Leistungsverstärkers wird abhängig von dem Amplitudenanteil, dem Amplitudenmodulationswort verändert. Dadurch ergibt sich eine Frequenz- beziehungsweise Phasenmodulation bei gleichzeitiger Amplitudenmodulation des Trägersignals.

Um eine möglichst fehlerfreie Datenübertragung zu gewährleisten, ist es notwendig, dass das Ausgangssignal des Sendepfades das Eingangssignal möglichst linear abbildet. In der konkreten Realisierung werden jedoch häufig aus Gründen des Leistungsverbrauchs Listungsverstärker verwendet, die eine nicht-lineare Übertragungskennlinie aufweisen. 6 zeigt eine so genannte Amplituden/Amplitudenverzerrung (AM/AM) beziehungsweise eine Amplituden/Phasenverzerrung (AM/PM) eines typischen Leistungsverstärkers. So zeigt die Teilfigur 6A, dass die Ausgangsamplitude AAM eines Leistungsverstärkers abhängig von der Eingangsamplitude EAM eines Signals in den Leistungsverstärker ist. Ebenso ändert sich auch die Aus gangsphase des von dem Leistungsverstärker abgegebenen verstärkten Signals in Abhängigkeit der Eingangsamplitude des Signals, wie es in Teilfigur 6B dargestellt ist.

Zur Korrektur dieser Verzerrungen, die als AM/AM- beziehungsweise AM/PM-Verzerrung bezeichnet werden, sind in den Sendepfaden moderner Kommunikationsgeräte Vorverzerrungseinheiten vorgesehen. Abhängig von der Eingangsamplitude werden dort Koeffizienten ausgewählt und mit ihnen das Eingangssignal vorverzerrt, so dass sich am Ausgang des Leistungsverstärkers ein möglichst ideales verstärktes Signal ergibt.

Abhängig von den zu berücksichtigten Parametern ist die Anzahl der zu verwendeten Vorverzerrungskoeffizienten jedoch sehr groß. Daraus ergeben sich ein großer Speicherverbrauch und aufwendige Kalibrierungsmaßnahmen während der Herstellung.

Eine andere Möglichkeit besteht deshalb darin, das vom Verstärker abgegebene Signal zurückzuführen und die durch die einzelnen Elemente des Sendepfades hervorgerufene Verzerrung zu ermitteln. Daraus lassen sich dann die Vorverzerrungskoeffizienten bestimmen. 5 zeigt eine solche Ausgestaltungsform eines Polartransmitters in einem Sendepfad. Dabei wird das von dem Leistungsverstärker 2 amplitudenmodulierte Trägersignal an seinem Ausgang 22 abgegeben und über die Antenne 5 abgestrahlt. Ein Teil des Ausgangssignals wird durch einen Richtkoppler 31 ausgekoppelt und einem Rückführungspfad 3a zugeführt. Dieser kann beispielsweise durch den Empfangspfad eines Sende-Empfängers gebildet werden. Im Rückführungspfad erfolgt eine Demodulation und eine Umsetzung in die Inphasenkomponente I' und die Quadraturkomponente Q'. Dabei wird wie dargestellt das für den Empfang von Signalen verwendete Lokaloszillatorsignal verwendet.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es eine Sendeanordnung vorzusehen, mit der in einfacher Weise Verzerrungen im Ausgangssignal bestimmt werden können. Ebenso soll ein Sendeempfänger angegeben werden, bei dem der Aufwand für die Abgabe eines linearen verstärkten Signals möglichst gering ist. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Signalverarbeitung zu geben, welches eine einfache Bestimmung von Verzerrungen in einem abzugebenden Signal ermöglicht.

Diese Aufgaben werden mit den Gegenständen der unabhängigen Patentansprüche 1, 13 und 14 gelöst. Ausgestaltungsformen und Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.

Nach dem vorgeschlagenen Prinzip umfasst eine Ausgestaltung einer Sendeanordnung einen ersten Signaleingang für ein Frequenzmodulationswort, einen zweiten Signaleingang für ein Amplitudenmodulationswort und einen Phasenregelkreis mit einem Ausgang sowie mit einem Stelleingang. Der Stelleingang ist mit dem ersten Signaleingang gekoppelt. An den Ausgang des Phasenregelkreises ist eine Verstärkungseinrichtung angeschlossen, die einen mit dem zweiten Signaleingang gekoppelten Steueranschluss aufweist. Weiterhin ist ein Rückführungspfad vorgesehen, der eingangsseitig an den Verstärkerausgang zur Rückführung eines Anteils eines von der Verstärkereinrichtung abgegebenen Signals angeschlossen ist. Der Rückführungspfad umfasst eine Umsetzeinrichtung mit einem Lokaloszillatoreingang. Die Umsetzeinrichtung ist ausgeführt ein eingangsseitig anliegendes Signal in eine erste Komponente sowie in eine zweite Komponente mit Hilfe eines Lokalsoszillatorsignals am Lokaloszillatoreingang zu zerlegen. Der Lo kaloszillatoreingang der Umsetzeinrichtung ist in der Ausgestaltung der Erfindung mit dem Ausgang des Phasenregelkreises gekoppelt.

In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Sendeanordnung einen ersten Signaleingang, einen zweiten Signaleingang sowie einen Polartransmitter zur Erzeugung eines frequenzmodulierten Teilsignals und einem daraus amplitudenmodulierten Ausgangssignal. Der Polartransmitter ist an den ersten und den zweiten Signaleingang der Sendeanordnung angeschlossen. Mit einem Ausgang des Polartransmitters ist eine Auskoppeleinheit verbunden. Weiterhin umfasst die Sendeanordnung eine Demodulationseinrichtung welche mit der Auskoppeleinheit verbunden ist. Sie ist zur Umsetzung eines zugeführten Signals in eine erste und eine zweite Komponente mit Hilfe des frequenzmodulierten Teilsignals als Lokaloszillatorsignal ausgeführt.

Bei der Erfindung wird demnach für eine Bestimmung einer Verzerrung eine Umsetzeinrichtung verwendet, der ein frequenzmoduliertes Lokaloszillatorsignal zugeführt wird. Dieses wird von dem Polartransmitter, beziehungsweise dem Phasenregelkreis des Polartransmitters bereitgestellt. Bei der Erfindung ist demzufolge der Lokaloszillatoreingang der Umsetzeinrichtung mit dem Eingang der Verstärkungseinrichtung gekoppelt. Der Verstärkungseinrichtung und dem Lokaloszillatoreingang wird somit das gleiche frequenzmodulierte Signal zugeführt.

Durch die Verwendung des frequenzmodulierten Signals und damit dem Eingangsignal des Verstärkers wird bei der Umsetzung des rückgeführten Signals mit Hilfe des Lokaloszillatorsignals durch die Umsetzeinrichtung die Frequenzmodulation berücksichtigt und kompensiert. Das umgesetzte Signal spiegelt demnach den direkten Fehler und die Verzerrung wieder, die durch die nachgeschaltete Verstärkungseinrichtung verursacht ist. Damit wird eine durch den Leistungsverstärker hervorgerufene AM/AM- beziehungsweise AM/PM-Verzerrung demoduliert und ermittelt. Mit diesen zusätzlichen Informationen lässt sich in einfacher Weise eine weitere Verzerrung des Eingangssignals durchführen und somit korrigieren.

Die dargestellte Ausführungsform der Erfindung erlaubt es, langsame und im Vorfeld nicht absehbare Änderungen in der Kennlinie eines Leistungsverstärkers zu ermitteln und durch eine geeignete Vorverzerrung zu korrigieren. Zu diesen Änderungen gehören unter anderem Temperaturschwankungen, Änderung des Stehwellenverhältnisses am Ausgang des Leistungsverstärkers, Alterungserscheinungen sowie Änderungen in der Versorgungsspannung des Leistungsverstärkers.

In einer Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Sendeanordnung weiterhin eine Wandeleinrichtung zur Abgabe des Frequenzmodulationswortes und des Amplitudenmodulationswortes aus einer ersten Komponente und einer zweiten Komponente. In einer Weiterbildung dieser Ausgestaltung ist die Wandeleinrichtung zur Transformation der Inphasenkomponente und der Quadraturkomponente in den Amplituden- und Phasenanteil ausgeführt. In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung ist im Rückführungspfad ein Richtkoppler zur Auskopplung des Anteils des von der Verstärkungseinrichtung abgegebenen Signals vorgesehen. Dieser ist mit der Umsetzeinrichtung gekoppelt. In einer Weiterbildung dient der Richtkoppler auch dazu, den ausgekoppelten Anteil um einen bestimmten Pegel abzudämpfen. Dazu weist er in einer Ausgestaltungsform ein zusätzliches Dämpfungsglied auf.

In einer Weiterbildung der Erfindung ist eine Verzerrungseinheit vorgesehen, der eingangsseitig die zu übertragenden Signale zuführbar sind. Ausgangsseitig ist die Verzerrungseinheit an den ersten und den zweiten Signaleingang der Sendeanordnung angeschlossen. Die Verzerrungseinheit ist ausgeführt, zugeführte Signale in Abhängigkeit von einstellbaren Koeffizienten zu verzerren und diese an ihrem Ausgang abzugeben.

In einer Ausgestaltungsform enthält die Verzerrungseinheit einen Speicher, in der Vorverzerrungskoeffizienten abgelegt sind. Diese werden abhängig von einer Amplitude eines eingangsseitig zugeführten Signals ausgewählt. Die Vorverzerrungskoeffizienten sind dabei derart ausgestaltet, dass sie wenigstens ein nichtlineares Übertragungsverhalten der Verstärkungseinrichtung zumindest teilweise korrigieren.

In einer Weiterbildung der Erfindung enthält die Verzerrungseinheit einen zweiten Regeleingang, der mit der Umsetzeinrichtung zur Zuführung des demodulierten Signals gekoppelt ist. Damit wird in der Ausgestaltung der Verzerrungseinheit das demodulierte Fehlersignal zugeführt und bei der Verzerrung berücksichtigt. In einer Ausgestaltungsform der Erfindung ist die Verzerrungseinheit vor die Wandeleinrichtung geschaltet. Sie dient damit zur Verzerrung der ersten und der zweiten Komponente und bevorzugt der Inphasen- und der Quadraturkomponente.

In einer anderen Ausgestaltungsform ist die Verzerrungseinheit dem Stelleingang des Phasenregelkreises und/oder dem Steueranschluss der Verstärkungseinrichtung vorgeschaltet. Die Verzerrungseinheit ist hier zu einer Veränderung des Amplitudenmodulationswortes beziehungsweise des Frequenzmodula tionswortes in Abhängigkeit von einstellbaren Koeffizienten ausgeführt.

Durch die Umsetzeinrichtung, dessen Ausgangssignale eine Phasenverzerrung beziehungsweise Amplitudenverzerrung des von dem Leistungsverstärker abgegebenen Signals beinhalten, lassen sich zusätzliche Korrekturen für das Amplitudenmodulationswort und das Phasenmodulationswort ermitteln. Dazu ist in einer Ausgestaltung eine zusätzliche Verzerrungseinheit vorgesehen, die dem Stelleingang des Phasenregelkreises vorgeschaltet ist. Diesem wird das von der Umsetzeinrichtung erzeugte Signal oder ein davon abgeleitetes Signal zugeführt.

Die erfindungsgemäße Sendeanordnung lässt sich unter anderem in einem Sendeempfänger einsetzen. Dazu umfasst ein Sendeempfänger die Sendeanordnung sowie einen Empfangspfad, der zum Empfang und zur Demodulation von Signalen ausgeführt ist. Der Empfangspfad weist eine Umsetzeinrichtung auf. Diese ist mit einem Lokaloszillatoreingang an den Ausgang des Phasenregelkreises der Sendeanordnung koppelbar. Dadurch lässt sich in einem Sendeempfänger der Empfangspfad für die Demodulation des Fehlersignals mitverwenden. Zu diesem Zweck wird der Lokaloszillatoreingang einer Umsetzeinrichtung im Empfangspfad mit dem Eingang des Leistungsverstärkers gekoppelt. Dem Lokaloszillatoreingang der Umsetzeinrichtung wird so das frequenzmodulierte Trägersignal als Lokaloszillatorsignal zugeführt.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Signalverarbeitung umfasst folgende Schritte:

– Bereitstellen eines Phasenmodulationssignals sowie Bereitstellen eines Amplitudenmodulationssignals;
– Erzeugen eines phasenmodulierten Trägersignals in Antwort auf das Phasenmodulationssignal;
– Verstärker des phasenmodulierten Trägersignals in Antwort auf das Amplitudenmodulationssignal;
– Auskoppeln eines Anteils des verstärkten Trägersignals; und
– Frequenzumsetzen des ausgekoppelten Anteils des verstärkten Trägersignals mit Hilfe eines von dem phasenmodulierten Trägersignal abgeleiteten Lokaloszillatorsignals.

Durch diese Frequenzumsetzung wird die Frequenzmodulation korrigiert und lediglich die durch die Verstärkung hervorgerufenen Verzerrungen berücksichtigt. Das sich aus der Frequenzumsetzung ergebende Fehlersignal kann somit in einfacher Weise für eine Vorverzerrung verwendet werden.

In einer Weiterbildung der Erfindung umfasst das Verfahren auch den Schritt eines Erzeugens von Vorverzerrungskoeffizienten aus dem frequenzumgesetzten Anteil und Korrigieren des Phasenmodulationssignals oder des Amplitudenmodulationssignals mit den erzeugten Koeffizienten.

Im folgenden wird die Erfindung anhand mehrerer Ausführungsbeispiel im Detail erläutert. Die dargestellten Ausführungsformen sind in keiner Weise beschränkt. Die einzelnen Merkmale lassen sich beliebig miteinander kombinieren. Neben den dargestellten Polartransmittern sind auch Polarmodulatoren einsetzbar. Es zeigen:
1 ein Blockschaltbild zur Verdeutlichung des erfindungsgemäßen Prinzips,
2 eine Ausführungsform der Erfindung,
3 eine weitere Ausführungsform eines Sendepfades,
4 eine Ausführung eines Sendeempfängers nach der Erfindung,
5 einen dem Erfinder bekannten Sendeempfänger,
6A, 6B Diagramme zur Verdeutlichung der Phasen- beziehungsweise Amplitudenverzerrung.
1 zeigt ein Blockschaltbild zur Verdeutlichung der Erfindung. Die Sendeanordnung ist in einem Halbleiterkörper als eine integrierte Schaltung implementiert. Sie weist einen ersten Eingang 100 und einen zweiten Eingang 101 zur Zuführung der digitalen inphasenkomponente I(k) sowie der digitalen Quadraturkomponente Q(k) auf. Diese werden von einer nicht gezeigten Basisbandeinheit bereitgestellt. Dabei berücksichtigt die Basisbandeinheit die für den ausgewählten mobilen Kommunikationsstandard zu verwendende Modulationsart. Die zu übertragenden binären Daten werden zu so genannten Symbolen zusammengefasst, denen einzelne i- und q-Werte zugeordnet sind. Diese werden mit dem Symboltakt k der erfindungsgemäßen Sendeanordnung als Inphasenkomponente und Quadraturkomponente zugeführt.
Die Eingänge 100 beziehungsweise 101 sind mit einer Wandeleinrichtung 7 verbunden. Dies erzeugt aus der Inphasenkomponente I(k) und der Quadraturkomponente Q(k) ein digitales Phasenmodulationswort ϕ(k) sowie ein dazugehöriges digitales Amplitudenmodulationswort r(k). Das Phasenmodulationswort ϕ(k) gibt den Winkel zwischen der x-Achse auf der iQ-Ebene und dem zu übertragenden Symbol an.
Der Ausgang 71 der Wandeleinrichtung 7 für die Abgabe des Phasenmodulationswortes ϕ(k) ist an einen Stelleingang 63 eines Phasenregelkreises 6 angeschlossen. Der Phasenregelkreis 6 erzeugt daraus ein frequenz- bzw. phasenmoduliertes Trägersignal und gibt dieses an seinem Ausgang 61 ab. Der Ausgang 61 ist an einen Signaleingang 21 eines Leistungsverstärkers 2 angeschlossen. Der Phasenregelkreis 6 und der Leistungsverstärker 2 sind Teil eines Polartransmitters 1.
Der Leistungsverstärker 2 umfasst zudem einen Steuereingang 23. Dieser ist mit dem zweiten Ausgang 72 zur Abgabe des Amplitudenmodulationswortes r(k) der Wandeleinrichtung 7 verbunden. Die beiden Ausgänge 71 und 72 der Wandeleinrichtung 7 bilden gleichzeitig auch den ersten und zweiten Signaleingang für den Polartransmitter 1.
Durch das am Stelleingang 23 zugeführte Amplitudenmodulationswort r(k) verändert der Leistungsverstärker 2 seine Versorgungsspannung. Die daraus resultierende Modulation der Versorgungsspannung ändert auch die Verstärkung, wodurch das eingangsseitig zugeführte bereits phasenmodulierte Trägersignal in seiner Amplitude moduliert wird. Durch das zugeführte Amplitudenmodulationswort r(k) wird somit die Versorgungsspannung des Leistungsverstärkers 2 moduliert und damit eine Amplitudenmodulation auf das Trägersignal aufgebracht. Das verstärkte und amplitudenmodulierte Signal wird am Ausgang 22 des Leistungsverstärkers 2 an die Antenne 5 abgegeben.
Wegen der nichtlinearen Übertragungslinie des Leistungsverstärkers 2 kann es zu der in den 6A und 6B dargestellten Amplituden/Amplituden- beziehungsweise Amplituden/Phasenverzerrung kommen. Diese können beispielsweise durch eine Änderung des Stehwellenverhältnisses am Ausgang 22 des Leistungsverstärkers 2 hervorgerufen werden. Grund hierfür kann eine Änderung der räumlichen Umgebung der Antenne sein, beispielsweise durch zusätzliche Reflektionen an metallischen Oberflächen. Zusätzlich kann sich auch die Übertragungskennlinie des Leistungsverstärkers 2 aufgrund von Temperaturschwankungen verändern.
Die oben beispielhaft aufgeführten Änderungen führen zu Verzerrungen im Ausgangssignal und damit zu Datenfehlern. Da die Größe beziehungsweise das Auftreten der Verzerrungen im Vorfeld nicht eindeutig bestimmbar ist, ist in der erfindungsgemäßen Sendeanordnung ein Rückführungspfad mit einer Umsetzeinrichtung 3 zur Ermittlung der aus den Verzerrungen resultierende Fehler vorgesehen. Der Rückführungspfad umfasst eine Richtkoppler 31 zur Auskopplung eines Anteils des vom Verstärker 2 abgegebenen Signals.
Die Umsetzeinrichtung 3 ist hier als I/Q-Demodulator ausgeführt. Sie enthält zwei passive Mischer 32 und 33, deren erste Signaleingänge mit dem Ausgang eines Richtkopplers 31 verbunden sind. Als Lokaloszillatorsignal wird dem Mischer 32 das von dem Phasenregelkreis 6 abgegebene frequenzmodulierte Signal zugeführt. Dazu ist der Lokaloszillatoreingang des passiven Mischers 32 mit einem Knoten 40 zwischen Eingang 21 des Verstärkers 2 und Ausgang 61 des Phasenregelkreises 6 verbunden. Der Lokaloszillatoreingang des zweiten passiven Mischers 33 ist an einen Phasenschieber 34 angeschlossen. Dieser ist eingangsseitig ebenfalls mit dem Knoten 40 verbunden. Er verzögert das frequenzmodulierte Signal um einen Phasenversatz von 90°. Dies kann beispielsweise durch eine Längenvariation in den Leitungen, oder eine Laufzeitvariation erfolgen. Hierbei muss allerdings die Frequenz des frequenzmodulierten Trägersignals berücksichtigt werden. Die Ausgänge der beiden passiven Mischer 32 und 33 sind an die Anschlüsse 35 beziehungsweise 36 angeschlossen.
Anstatt des dargestellten Phasenschiebers sind auch andere Elemente möglich, die ein Signal mit gleicher Frequenz wie das am Lokaloszillatorsignal zugeführte Signal erzeugen und zwei zueinander phasenverschobene Komponenten bereitstellen. Beispielsweise ließe sich ein Frequenzverdoppler einsetzen, der an den Lokaloszillatoreingang angeschlossen ist. Diesem ist wiederum ein Frequenzteiler nachgeschaltet, beispielsweise in Form eines Master-Slave-Flip-Flops. Damit lässt sich in einfacher Weise zwei Signale erzeugen, welche die Lokaloszillatorfrequenz und einen Phasenversatz von 90° zueinander aufweisen.
Durch die Verwendung des bereits frequenzmodulierten Trägersignals als Lokaloszillatorsignal wird bei der Demodulation des rückgeführten Anteils die Frequenzmodulation und insbesondere die vor dem Verstärker auftretenden Verzerrungen berücksichtigt. Somit enthält das umgesetzte und an den Anschlüssen 35 und 36 bereitgestellte Signal mit den Komponenten I' und Q' lediglich die Verzerrungen, die durch den Leistungsverstärker 2 hervorgerufen werden. Diese lassen sich dann weiterverarbeiten, um beispielsweise eine Vorverzerrung der dem Sendepfad und dem Polartransmitter 1 zugeführten Komponenten I(k) und Q(k) durchführen.
2 zeigt eine Ausgestaltungsform der Erfindung mit einer Ausführung für den Phasenregelkreis 6. Wirkungs- beziehungsweise funktionsgleiche Bauelemente tragen die gleichen Bezugszeichen.
Der Phasenregelkreis 6 enthält einen Vorwärtspfad mit einem Phasendetektor 66, einer daran angeschlossenen Ladungspumpe 65, mit einem Schleifenfilter 64 sowie mit einen spannungsgesteuerten Oszillator 62. Der Steuereingang 621 zur Zuführung eines Einstellsignals an den spannungsgesteuerten Oszillator 62 ist an den Ausgang des Schleifenfilters 64 angeschlossen. Dem Phasendetektor 66 wird an einem Referenzeingang 661 ein Referenzsignal mit der Frequenz fref zugeführt. Zudem erhält er einen Rückführungseingang 662. Der Phasendetektor 66 vergleicht die Phasen der an dem Referenzeingang 661 und an dem Rückführungseingang 662 anliegenden Signale und erzeugt daraus ein Stellsignal für die Einstellung des spannungsgesteuerten Oszillators 62.
Der Ausgang 61 des spannungsgesteuerten Oszillators 62 bildet gleichzeitig auch den Ausgang des Phasenregelkreises 6. Er ist an den Rückführungseingang angeschlossen, in dem ein Frequenzteiler 67 mit einem einstellbaren Teilerverhältnis angeordnet ist. Diesem Frequenzteiler 67 ist ein zeitkontinuierliches Frequenzeinstellwort ϕ(t) zuführbar, das aus dem Frequenzeinstellwort ϕ(k) abgeleitet ist. Dazu ist ein Einstelleingang 671 des Frequenzteilers 67 mit einem Digital-Analog-Wandler 68 gekoppelt. Dem Digital-Analog-Wandler 68 wird das Frequenzmodulationswort ϕ(k) zugeführt. Dieser erzeugt daraus ein zeitkontinuierliches Einstellwort für die Einstellung des Teilerverhältnisses des Frequenzteilers. Durch die Änderung des Einstellverhältnisses wird die Ausgangsfrequenz des spannungsgesteuerten Oszillators verändert und somit eine Frequenzmodulation des Ausgangssignals hervorgerufen.
In der hier dargestellten Ausführungsform wird das Frequenzmodulationswort lediglich dem Frequenzteiler zugeführt. In einer Ausgestaltung ist der Phasenregelkreis mit einem Zwei punktmodulator ausgeführt. Dabei wird das Frequenzeinstellwort aufbereitet, einerseits dem Frequenzteiler 67 zur Einstellung seines Teilerverhältnisses zugeführt und andererseits ebenfalls an den spannungsgesteuerten Oszillator 62 angelegt. Durch den Zweipunktmodulator ist eine deutlich schnellere Frequenzmodulation erreichbar.
Der Ausgang 61 des spannungsgesteuerten Oszillators 62 ist an einen limitierenden Verstärker 602 angeschlossen. Dieser ist über einen Kondensator 601 mit dem Signaleingang 21 des Leistungsverstärkers 2 gekoppelt. Der Kondensator 601 dient zur Unterdrückung von Gleichsignalanteilen und wirkt somit als Hochpass. Weiterhin ist zwischen den Frequenzteiler 67 und dem limitierenden Verstärker 602 der Knoten 40 zur Zuführung des Lokaloszillatorsignals an die Demodulatoreinrichtung 3 vorgesehen. Als Lokaloszillatorsignal wird demnach ein Signal mit einer konstanten Einhüllenden verwendet. Diese enthält keine zusätzlichen Amplitudeninformationen. Dabei kann wie in 2 dargestellt direkt das von dem spannungsgesteuerten Oszillator 62 abgegebenen Signal benutzt werden. In einer alternativen Ausgestaltung wird der Eingang 31 der Demodulatoreinrichtung 3 mit einem Knoten gekoppelt, der dem limitierenden Verstärker 602 nachgeschaltet ist. Das zugeführte Lokaloszillatorsignal ähnelt dann einem pulsförmigen Taktsignal.
Mit der erfindungsgemäßen Sendeanordnung lassen sich Verzerrungen in der Amplitude und in der Phase des von dem Leistungsverstärker abgegebenen Signals korrigieren. Da bei modernen Kommunikationsgeräten mit Polartransmitter der Leistungsverstärker häufig in einem nicht-linearen Bereich seiner Kennlinie betrieben wird, sind im Sendepfad Vorverzerrungseinheiten vorgesehen. Diesen werden Vorverzerrungskoeffizien ten zugeführt, mit denen die zu übertragenden Informationen verzerrt werden. Das vorverzerrte Signal wird im Leistungsverstärker anschließend verstärkt und das nichtlineare Übertragungsverhalten dadurch korrigiert.
3 zeigt eine Ausgestaltungsform einer Sendeanordnung mit Vorverzerrungseinheiten 77 und 78, die jeweils einem der beiden Ausgänge der Wandeleinrichtung 7 nachgeschaltet sind.
Die Verzerrungseinheiten 77, 78 weisen jeweils einen Steuereingang 751 auf, die an einen Speicher 76 angeschlossen sind. In dem Speicher sind in verschiedenen Tabellen mit Vorverzerrungskoeffizienten für unterschiedliche Betriebsarten des Sendepfades und des Polartransmitters abgelegt. Abhängig von der eingestellten Betriebsart wird eine Tabelle ausgewählt und die Koeffizienten in die Vorverzerrungseinheiten 77 und 78 übertragen. Anschließend werden diese abhängig von dem zugeführten Amplitudenmodulationswort r(k) und Phasenmodulationswort ϕ(k) ausgewählt und eine Vorverzerrung vorgenommen. Vorliegend erfolgt eine Vorverzerrung in beiden Einheiten 77 und 78 unter Berücksichtigung des Amplitudenmodulationswortes r(k), das dieses für die Verzerrung in dem Verstärker 2 von besonderer Bedeutung ist.
Durch die Vorverzerrungseinheiten und die Tabelle mit Koeffizienten im Speicher 76 wird ein statisches Übertragungsverhalten des Leistungsverstärkers 2 berücksichtigt. Bei geeigneter Auswahl der unterschiedlichen Tabellen in dem Speicher 76 lassen sich zusätzlich auch Temperaturschwankungen berücksichtigen. Zur Korrektur weiterer im Vorfeld nicht absehbarer Verzerrungen, beispielsweise aufgrund einer Änderung des Stehwellenverhältnisses bei der Antenne 5, sind ebenfalls die Verzerrungseinrichtungen 77 und 78 vorgesehen.
Die Einrichtung 77 ist zu einer Verzerrung des Amplitudenmodulationswortes r(k) in Abhängigkeit eines durch die Demodulationseinrichtung 3 ermittelten Fehlersignals ausgeführt. In gleicher Weise arbeitet auch die Verzerrungseinheit 78. Sie verändert das von der Wandeleinrichtung 7 abgegebene Phasenmodulationswort in Antwort auf das durch die Demodulationseinrichtung 3 ermittelte Fehlersignal.
Zur Bestimmung des Fehlers ist der Demodulationseinrichtung 3 eine Rechnereinheit 320a nachgeschaltet. Die Rechnereinheit 320a berechnet aus den beiden durch die Demodulationseinrichtung 3 umgesetzten Komponenten den Fehleranteil. Der Fehler bestimmt sich aus den restlichen Verzerrungen und kann beispielsweise durch Vergleich mit den zu übertragenden Signalkomponenten gewonnen werden. Gleichzeitig wandelt die Rechnereinheit 320a die an sich in kartesischer Form vorliegenden umgesetzten Komponenten I' und Q' in einen hier nicht dargestellten Amplitudenanteil und einen Phasenanteil. Aus diesen und damit dem Fehler ermittelt die Recheneinheit 320a die für die Korrektur des Fehlers notwendigen Koeffizienten und führt sie den beiden Verzerrungseinrichtungen 78 und 77 zu.
Eine weitere Ausgestaltungsform der Erfindung zeigt die 4 in Form eines Sendeempfängers mit einem Sendepfad sowie einem Empfangspfad.
Der Sendepfad ist als Polartransmitter ausgeführt und über einen Zirkulator 52 mit der Antenne 5 verbunden. Der Zirkulator 52 verhindert das Übersprechen eines Sendesignalanteils in den Empfangspfad. Im Empfangspfad sind eingangsseitig zwei Schalter 38 und 39 vorgesehen, die über ein Steuersignal an einem Regeleingang 301 geschlossen beziehungsweise geöffnet werden. Sie dienen dazu, während einer ersten Betriebsart den Empfangspfad mit der Antenne 5 zur Demodulation von über die Antenne empfangener Signale zu koppeln.
In einer zweiten Betriebsart ist der Empfangspfad für eine Demodulation und eine Bestimmung der Verzerrungen des Leistungsverstärkers 2 für eine Korrektur der nicht-linearen Kennlinie des Leistungsverstärkers 2 im Polartransmitter des Sendepfades vorgesehen. Der Empfangspfad ist dabei über den Schalter 39 mit dem Richtkoppler 31 verbunden. Zusätzlich die Demodulationseinrichtung 3 des Empfangspfads mit ihrem Lokaloszillatoreingang an einen Schalter 31a angeschlossen. Dieser schaltet abhängig von der Betriebsart den Lokaloszillatoreingang der Demodualtoranordnung 3 auf den Knoten 40 beziehungsweise auf einen weiteren Lokaloszillator mit einem frequenzkonstanten Lokaloszillatorsignal.
Der Empfangspfad weist darüber hinaus zwei Analog-Digital-Konverter 310 und 311 auf. Diese digitalisieren die umgesetzten Komponenten I' und Q' und führen sie der Demodulationseinheit 320 zu. In einem Empfangsbetriebsmodus des Sendeempfängers, bei dem der Empfangspfad mit der Antenne 5 gekoppelt ist erzeugt die Demodulationseinrichtung gemäß eines ausgewählten Mobilfunkstandards eine Datenfolge und gibt diese an ihren Ausgang 322 ab. In einer zweiten Betriebsart, bei dem der Empfangspfad über den Schalter 39 mit dem Richtkoppler 31 verbunden ist wird der Umsetzeinrichtung 3 das frequenzmodulierte Trägersignal über den Knoten 40 und in den Schalter 31a zugeführt. Die Demodulationsanordnung 320 im Empfangspfad ermittelt dann Koeffizienten aus den umgesetzten Komponenten I' und Q', die das durch die Verzerrung des Leistungsverstärkers hervorgerufene Fehlersignal darstellen. Diese werden über einen zweiten Ausgang 323 einer Vorverzerrungseinheit 75 am Regeleingang 755 zugeführt. Die Vorverzerrungseinheit 75 ist dabei der Wandeleinrichtung 7 zur Umsetzung der Inphasenkomponente I und der Quadraturkomponente Q in das Amplitudenmodulationswort r(k) und des Phasenmodulationswort ϕ(k) vorgeschaltet. Dazu ist sie über den Steuereingang 751 mit dem Speicher 76 für die Zuführung der Vorverzerrungskoeffizienten verbunden. Mit den durch die Einrichtung 320 erzeugten zusätzlichen Koeffizienten werden die durch die Vorverzerrungskoeffizienten in dem Speicher 76 nicht berücksichtigten Verzerrungen korrigiert.
Neben den hier dargestellten Ausführungsformen mit einer Vorverzerrungseinheit 75 vor der Wandeleinrichtung 7 ist es auch möglich, einen Speicher mit verschiedenen Tabellen mit Vorverzerrungskoeffizienten vorzusehen und diese mit einer Verzerrungseinheit zur Korrektur des Amplitudenmodulationswortes und des Phasenmodulationswortes zu verbinden. Die Vorverzerrungseinheit wäre dann der Wandeleinrichtung 7 nachgeschaltet. Für den Fall, dass die zu übertragenden Informationen bereits in einem Phasen- beziehungsweise Amplitudenmodulationswort vorliegen, ist eine zusätzliche Wandeleinrichtung nicht notwendig.

1: Sendeanordnung
2: Leistungsverstärker
3: Umsetzeinrichtung
5: Antenne
6: Phasenregelkreis
7: Wandeleinrichtung
21: Signaleingang
22: Signalausgang
23: Stelleingang
31: Richtkoppler
32, 33: Passive Mischer
34: Phasenschieber
35a: Schalter
35, 36: Signalausgänge
38, 39: Schalter
51: Anpassnetzwerk
52: Zirkulator
61: Signalausgang
62: Spannungsgesteuerter Oszillator
63: Stelleingang
64: Schleifenfilter
65: Ladungspumpe
66: Phasendetektor
67: Frequenzteiler
68: Digital-Analog-Wandler
75: Vorverzerrungseinheit
76: Speicher
77, 78: Verzerrungseinheit
310, 311: Analog-Digital-Wandler
320: Demodulationsanordnung
320a: Demodulationsanordnung
661: Referenzeingang
662: Rückführungseingang
r(k): Amplitudenmodulationswort, -signal
ϕ(k): Phasenmodulationswort, Phasenmodulationssignal
I(k): Inphasenkomponente
Q(k): Quadraturkomponente
I', Q': umgesetzte Komponenten

Claims

Sendeanordnung, umfassend: – einen ersten Signaleingang (71) zur Zuführung eines Frequenzmodulationssignals (ϕ(k)); – einen zweiten Signaleingang (72) zur Zuführung eines Amplitudenmodulationssignals (r(k)); – einen Phasenregelkreis (6) mit einem Ausgang (61) und mit einem Stelleingang (63), der mit dem ersten Signaleingang gekoppelt ist; – eine Verstärkungseinrichtung (2) mit einem Steueranschluss (23), der mit dem zweiten Signaleingang (72) gekoppelt ist, mit einem Signaleingang (21), der an den Ausgang (61) des Phasenregelkreises (6) angeschlossen ist, und mit einem Verstärkerausgang (22); – einen Rückführungspfad, der eingangsseitig an den Ausgang (23) der Verstärkungseinrichtung (2) zur Rückführung eines Anteils eines von der Verstärkungseinrichtung (2) abgegebenen Signals angeschlossen ist; – eine Umsetzeinrichtung (3) im Rückführungspfad mit einem Lokaloszillatoreingang (31), die ausgeführt ist, ein eingangsseitig anliegendes Signal in eine erste Komponente (I') und eine zweite Komponente (Q') unter Anwendung eines Signals am Lokaloszillatoreingang (31) zu zerlegen, und bei welcher der Lokaloszillatoreingang (31) mit dem Ausgang (61) des Phasenregelkreises (6) gekoppelt ist.
Sendeanordnung nach Anspruch 1, bei der die Verstärkungseinrichtung (2) zur Modulation ihrer Versorgungsspannung in Antwort auf ein am Steueranschluss (23) zugeführten Signal ausgebildet ist.
Sendeanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 2, bei der dem Ausgang (61) des Phasenregelkreises (6) ein begrenzender Verstärker (602) nachgeschaltet ist.
Sendeanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei welcher der Phasenregelkreis (6) in einem Rückführungspfad einen in seinem Teilerverhältnis einstellbaren Frequenzteiler (67) umfasst, dessen Steuereingang (671) den Stelleingang (63) des Phasenregelkreises (6) bildet.
Sendeanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, weiter umfassend: – eine Wandeleinrichtung (7) zur Abgabe des Frequenzmodulationssignals (ϕ(k)) und des Amplitudenmodulationssignals (r(k)) aus einer Inphasenkomponente (I) und einer Quadraturkomponente (Q).
Sendeanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei der im Rückführungspfad ein Richtkoppler (31) zur Auskopplung des Anteils des von der Verstärkungseinrichtung (2) abgegebenen Signals vorgesehen und ausgangsseitig mit der Umsetzeinrichtung (3) gekoppelt ist.
Sendeanordnung nach Anspruch 6, bei welcher der Richtkoppler (31) ein Dämpfungsglied für eine Signalpegeldämpfung des ausgekoppelten Anteils aufweist.
Sendeanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, weiter umfassend: – eine Recheneinheit (320a, 320), gekoppelt mit einem Ausgang (35, 36) der Umsetzeinrichtung und ausgeführt zur Bestimmung wenigstens eines Koeffizienten aus an dem Ausgang (35, 36) abgreifbaren Signal; – eine Verzerrungseinheit (7, 77, 78), gekoppelt mit der Recheneinheit (320a, 320) und mit wenigstens einem des ersten und zweiten Signaleingangs (72, 71), die Verzerrungseinheit (7, 77, 78) zur Veränderung eines eingangsseitig zugeführten Signals in Antwort auf den Koeffizienten ausgebildet.
Sendeanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, weiter umfassend: – eine Vorverzerrungseinheit (7), die mit dem ersten und dem zweiten Signaleingang (71, 72) gekoppelt ist und zu einer Verzerrung in Abhängigkeit von in einer Speichereinrichtung (76) abgelegten Koeffizienten ausgeführt ist.
Sendeanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei der die Umsetzeinrichtung (3) mit wenigstens einem passiven Frequenzmischer (32, 33) ausgeführt ist, dessen Lokaloszillatoranschluss mit dem Lokaloszillatoreingang (31) der Umsetzeinrichtung (3) gekoppelt ist.
Sendeanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, bei der die Umsetzeinrichtung (3) einen Phasenschieber (34) umfasst, der eingangsseitig mit dem Lokaloszillatoreingang (31) verbunden ist und ausgebildet ist, ein um eine Phase von 90° verzögertes Signal aus einem eingangsseitig zugeführten Signal zu erzeugen.
Sendeanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, bei der die Umsetzeinrichtung (3) zur Erzeugung eines ersten und eines zweiten Signals abgeleitet aus dem am Lokaloszillatoreingang zugeführten Signal ausgebildet ist, wobei das erste und zweite Signal die gleiche Frequenz wie das am Lokaloszillatoreingang zugeführten Signal aufweisen und das erste Signal einen Phasenversatz von 90° gegenüber dem zweiten Signal aufweist.
Sendeanordnung, umfassend: – einen ersten Signaleingang (71) zur Zuführung eines Frequenzmodulationssignals (ϕ(k)); – einen zweiten Signaleingang (72) zur Zuführung eines Amplitudenmodulationssignals (r(k)); – einen Polartransmitter, der an den ersten und den zweiten Signaleingang (71, 72) angeschlossen ist, einen Ausgang (22) aufweist und zur Erzeugung eines frequenzmodulierten Teilsignal und eines daraus amplituden- und frequenzmodulierten Ausgangssignals ausgebildet ist; – eine Auskoppeleinheit (31), die an den Ausgang (22) des Polartransmitters angeschlossen ist; – eine Demodulationseinrichtung (3b) mit einem Lokaloszillatoreingang (31), die Demodulationseinrichtung (3b) mit der Auskoppeleinheit (31) verbunden und zur Umsetzung eines zugeführten Signals in eine erste und eine zweite Komponente (I', Q') mit Hilfe eines frequenzmodulierten Lokaloszillatorsignals ausgeführt, wobei das frequenzmodulierte Lokaloszillatorsignal von dem frequenzmodulierten Teilsignal des Polartransmitters abgeleitet ist.
Sendeanordnung nach Anspruch 13, umfassend: bei welcher der Polartransmitter einen Phasenregelkreis (6) und eine dem Phasenregelkreis (6) nachgeschaltete Verstärkereinrichtung (2) umfasst, deren Verstärkung durch das Amplitudenmodulationssignal (r(k)) einstellbar ist.
Sendeanordnung nach einem der Ansprüche 13 bis 14, weiter umfassend: – eine an den Polarmodulator angeschlossene Verzerrungseinheit (7, 77, 78), die Verzerrungseinheit (7, 77, 78) zur Veränderung eines eingangsseitig zugeführten Signals in Antwort auf einen aus der ersten und eine zweiten Komponente (I', Q') abgeleiteten Koeffizienten ausgebildet.
Sende-Empfänger mit einer Sendeanordnung nach einem der vorherigen Ansprüche und mit einem Empfangspfad, bei welcher der Empfangspfad zum Empfang und zur Demodulation von Signalen ausgeführt ist und eine Umsetzeinrichtung (3) umfasst, die mit einem Lokaloszillatoreingang (31) an den Ausgang (61) des Phasenregelkreises (6) der Sendeanordnung koppelbar ist.
Verfahren zur Signalverarbeitung, umfassend die Schritte: – Bereitstellen eines Frequenzmodulationssignals (ϕ(k)) und eines Amplitudenmodulationssignals (r(k)); – Erzeugen eines phasenmodulierten Trägersignals in Antwort auf das Frequenzmodulationssignal (ϕ(k)); – Verstärken des phasenmodulierten Trägersignals in Antwort auf das Amplitudenmodulationssignal (r(k)); – Auskoppeln eines Anteils des verstärkten Trägersignals; – Frequenzumsetzen des ausgekoppelten Anteils des verstärkten Trägersignals mit Hilfe eines aus dem phasenmodulierten Trägersignal abgeleiteten Lokaloszillatorsignals.
Verfahren nach Anspruch 17, weiter umfassend die Schritte: – Bestimmen einer Verzerrung aus dem frequenzumgesetzten Anteil; – Ermitteln wenigstens eines Vorverzerrungskoeffizienten aus der Verzerrung; – Verzerren des Frequenzmodulationssignals (ϕ(k)) und/oder des Amplitudenmodulationssignals mit dem wenigstens einen Vorverzerrungskoeffizienten zur Korrektur der bestimmten Verzerrung.
Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 18, bei dem im Schritt des Frequenzumsetzens das phasenmodulierten Trägersignal als Lokaloszillatorsignal verwendet wird.