DE102007056981A1

DE102007056981A1 - Polarmodulatoranordnung, Polarmodulationsverfahren, Filteranordnung und Filterverfahren

Info

Publication number: DE102007056981A1
Application number: DE200710056981
Authority: DE
Inventors: Chitao Goe; Markku Dr. Renfors
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Intel Deutschland GmbH
Priority date: 2006-11-29
Filing date: 2007-11-27
Publication date: 2008-10-09
Also published as: US20080123774A1; US8817909B2

Abstract

Eine Polarmodulatoranordnung umfasst einen ersten und einen zweiten Knoten (N1, N2) zum Empfangen eines Signals, umfassend eine erste und eine zweite Komponente entsprechend einer Amplitudenkomponente und einer Phasenkomponente. Eine Frequenztrenneinrichtung (FS1) trennt die erste Komponente in einen Niederfrequenzanteil und einen Hochfrequenzanteil in Abhängigkeit von einer Grenzfrequenz. Der Hochfrequenzanteil wird nichtlinear gefiltert und mit dem Niederfrequenzanteil zu einer ersten verarbeiteten Komponente verknüpft. Ein Verknüpfungselement (CE) erzeugt ein polarmoduliertes Hochfrequenzsignal als Funktion der ersten verarbeiteten Komponente und der zweiten Komponente.

Description

Hintergrund der Erfindung
Die Anforderungen an die Signalqualität von Modulatoren, beispielsweise bei übertragenden Einrichtungen, werden mit wachsender Notwendigkeit für hohe Datenraten und zunehmende Mobilität immer strenger. Bei modernen Mobilfunknormen wie etwa UMTS (Universal Mobile Telecommunications System), WCDMA (Wideband Code Division Multiple Access), GSM (Global System for Mobile Communication), EDGE (Enhanced Data Rates for GSM Evolution), Bluetooth Medium Data Rate oder WLAN (Wireless Local Area Network) entsprechend 802.11a/b/g erfordern spezielle Modulationsarten für die Datenübertragung, die gleichzeitig sowohl die Phase als auch die Amplitude eines Trägersignals modulieren.
Simultane Amplituden- und Phasenmodulation ermöglichen es, höhere Datenübertragungsraten und somit eine bessere Bandbreiteneffizienz zu erzielen. Die oben erwähnten Mobilfunknormen sehen beispielsweise die Verwendung von QPSK (Quadrature Phase Shift Keying), 8-PSK (8-Phase-Shift-Keying) oder QAM (Quadrature Amplitude Modulation) als Modulationsarten für die Datenübertragung vor.
Je nach der gewählten Anwendung für die individuellen Mobilfunknormen werden diese qualitativ hochwertigen Modulationsarten nicht nur zur Datenübertragung von einer Basisstation zu einem mobilen Kommunikationsgerät verwendet, sondern auch von dem mobilen Kommunikationsgerät zur Basisstation.
Die Modulationsarten, die für moderne Mobilfunknormen verwendet werden, sind gegenüber möglicher Interferenz oder Verzerrung, die durch verschiedene Komponenten in einem Sendepfad erzeugt werden, besonders empfindlich. Außerdem spezifizieren die viel ausgeklügelteren Multibandbetriebs- und -modulationsformate in fortgeschrittenen drahtlosen Kommunikationssystemen höchst strenge und schwierige Anforderungen für Außerband-Emissionen und Nebenemissionen. Beispielsweise kann es in UMTS-Systemen erforderlich sein, ein Hochfrequenzfilter wie eine SAW-Filtereinrichtung (akustische Oberflächenwellen, englisch surface acoustic wave) vor oder hinter dem letzten Leistungsverstärker in einem Sendepfad bereitzustellen, um die gegebenen Anforderungen zu erfüllen. Solche Hochfrequenzfilter erfordern ein gewisses Ausmaß an Fläche auf einer Leiterplatte (englisch printed circuit board, PCB) und erhöhen dadurch die Kosten einer Sendeeinrichtung.
Eine Modulation kann unter Verwendung einer Vektormodulation durchgeführt werden, bei der zu übertragende Daten mit einer Inphase-Komponente und einer Quadraturkomponente versehen werden, die ein komplexes Signal bilden. Bei anderen Systemen kann auch ein Polarmodulator verwendet werden, in dem die Daten als Polarkoordinaten mit einer Amplitudenkomponente und einer Phasenkomponente codiert werden. Die Amplitudenkomponente wird üblicherweise digital-analog-umgesetzt und für eine Amplitudenmodulation eines Trägersignals verwendet, das die Phaseninformationen der Phasenkomponente umfasst. Eine Bandbreite von Amplituden- und Phasenkomponenten ist üblicherweise im Vergleich zur Bandbreite von Inphase- und Quadraturkomponenten einer Vektormodulation erweitert.
Mit dem Einsatz eines Polarmodulators oder Polarsenders kann ein Teil des Hochfrequenzfilterungsaufwands reduziert werden.
Dennoch kann eine Notwendigkeit bestehen, ein Hochfrequenzfilter auch für herkömmliche Polarmodulatoren zu implementieren, um die von fortgeschrittenen Mobilfunknormen spezifizierten Anforderungen hinsichtlich Außerband- und Nebenemissionen zu erfüllen.
Aufgabe der Erfindung
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Polarmodulatoranordnung und ein Polarmodulationsverfahren anzugeben, die es mit verringertem Aufwand ermöglichen, vorgegebene Übertragungsbedingungen zu erreichen. Es ist auch eine Aufgabe der Erfindung, eine Filteranordnung und ein Filterverfahren zu diesem Zweck aufzuzeigen.
Diese Aufgaben werden gelöst mit den Gegenständen der unabhängigen Patentansprüche. Ausgestaltungsformen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Kurze Zusammenfassung der Erfindung
Ein Ausführungsbeispiel einer Polarmodulatoranordnung weist einen ersten und einen zweiten Knoten zum Empfangen eines Signals auf. Das Signal umfasst dabei eine einer Amplitudenkomponente und einer Phasenkomponente entsprechende erste und zweite Komponente. Die Polarmodulatoranordnung umfasst ferner eine erste Frequenztrenneinrichtung zum Trennen der ersten Komponente in einen ersten Niederfrequenzanteil und einen ersten Hochfrequenzanteil in Abhängigkeit einer ersten Grenzfrequenz sowie eine erste nichtlineare Filtereinrichtung zum Filtern des ersten Hochfrequenzanteils. Über ein erstes Summierungselement werden der gefilterte erste Hochfrequenzanteil und der erste Niederfrequenzanteils zu einer ersten ver arbeiteten Komponente kombiniert. Ein Verknüpfungselement ist vorgesehen zum Erzeugen eines polarmodulierten Hochfrequenzsignals als Funktion der ersten verarbeiteten Komponente und der zweiten Komponente.
Durch die vorgesehene Filterung der ersten Komponente ist es möglich, die Nebenemission innerhalb des polarmodulierten Hochfrequenzsignals derart zu reduzieren, dass die Signalqualitität die von einer jeweiligen Mobilfunknorm spezifizierten Spektralanforderungen erfüllt. Deshalb kann ein Hochfrequenzfilter wie ein SAW-Filter bei dem Entwurf einer Polarsendeeinrichtung weggelassen werden. In diesem Fall wird auf der Leiterplatte weniger Platz benötigt, was die Produktionskosten reduziert.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ausführlich erläutert. Es zeigen:
1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer Polarmodulatoranordnung,
2 ein Ausführungsbeispiel einer Frequenztrenneinrichtung,
3 ein beispielhaftes Diagramm einer Eingangs/Ausgangscharakteristik einer nichtlinearen Filtereinrichtung,
4 ein Ausführungsbeispiel eines Kerbfilter-elements,
5 eine beispielhafte Charakteristik eines Kerbfilters,
6 ein Ausführungsbeispiel eines Tiefpaßfilterelements,
7 ein Ausführungsbeispiel eines Verknüpfungs-elements,
8 ein zweites Ausführungsbeispiel einer Polarmodulatoranordnung,
9 ein Ausführungsbeispiel eines Polarmodulationsverfahrens,
10 ein beispielhaftes Signal-Zeit-Diagramm einer Amplitudenkomponente,
11 ein beispielhaftes Frequenzdiagramm einer Amplitudenkomponente,
12 ein beispielhaftes Signal-Zeit-Diagramm einer Phasenkomponente,
13 ein beispielhaftes Frequenzdiagramm einer Phasenkomponente,
14 ein beispielhaftes Signal-Zeit-Diagramm für eine Phasenänderung einer Phasenkomponente und
15 ein beispielhaftes Spektralleistungs-dichtediagramm.
Ausführliche Beschreibung der Erfindung
In der nachfolgenden Beschreibung werden weitere Aspekte und Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zusammengefasst. Außerdem wird auf die beiliegenden Zeichnungen Bezug genommen, die einen Teil hiervon bilden und in denen veranschaulichend gezeigt ist, wie die Erfindung praktiziert werden kann. Die Ausführungsformen der Zeichnungen stellen eine kurze Darstellung dar, um ein besseres Verständnis eines oder mehrerer Aspekte der vorliegenden Erfindung zu vermitteln. Diese kurze Darstellung soll kein umfassender Überblick über die Erfindung sein und auch nicht die Merkmale oder Schüsselelemente der Erfindung auf eine spezifische Ausführungsform beschränken. Vielmehr können die verschiedenen Elemente, Aspekte und Merkmale, die in den Ausführungsformen offenbart sind, auf unterschiedliche Weisen von einem Fachmann kombiniert werden, um einen oder mehrere Vorteile der vorliegenden Erfindung zu erzielen. Es versteht sich, dass andere Ausführungsformen genutzt und strukturelle oder logische Änderungen vorgenommen werden können, ohne von dem Schutzbereich der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Die Elemente der Zeichnung sind zueinander nicht notwendigerweise maßstabsgetreu. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen entsprechende ähnliche Teile.
1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Polarmodulatoranordnung. Es umfasst eine Basisbandmodulationseinheit BM, die auf ihrer Eingangsseite an einen Dateneingang DIN gekoppelt ist. Eine Umsetzungseinheit CU ist an die Basisbandmodulationseinheit BN gekoppelt und umfasst einen ersten und einen zweiten Knoten N1, N2. Eine Frequenztrenneinrichtung FS1 umfasst einen Eingang SI1, der an den ersten Knoten N1 gekoppelt ist, einen Niederfrequenzausgang LF1 und einen Hochfrequenzausgang HF1. Ein Summierungselement SU1 umfasst zwei Eingänge, die an den Niederfrequenzausgang LF1 und an den Hochfrequenzausgang HF1 über eine nichtlineare Filtereinrichtung NF1 gekoppelt sind. Ein Kerbfilterelement NO umfasst Filtereingänge NO11, NO21, die an einen Ausgang des Summierungselements SU1 und an den zweiten Knoten N2 gekoppelt sind. Filterausgänge NO12, NO22 des Kerbfilterelements NO sind an die Filtereingänge LP31, LP41 eines Tiefpaßfilterelements LP gekoppelt. Ein Verknüpfungselement CE umfasst einen ersten Verknüpfungseingang CI1, der an einen Ausgang LP32 des Tiefpaßfilterelements LP gekoppelt ist, und einen zweiten Verknüpfungseingang, CI2, der an einen Ausgang LP42 des Tiefpaßfilterelements LP gekoppelt ist. Ein Ausgang des Verknüpfungselements CE bildet einen Modulatorausgang MO.
In einem Sendepfad zu übertragende bzw. zu modulierende Daten werden am Dateneingang DIN empfangen. Die Basisbandmodulationseinheit BM führt eine Modulation der Eingangsdaten durch und erzeugt eine Inphasekomponente und eine Quadraturkomponente, die an die Umsetzungseinheit CU abgegeben werden. In der Umsetzungseinheit CU werden eine Amplitudenkomponente und eine Phasenkomponente aus der Inphase-Komponente und der Quadraturkomponente erzeugt. Die Umsetzungseinheit CU kann beispielsweise einen CORDIC (Coordinate Rotation Digital Computer) umfassen, um die Umsetzung von den Vektorkomponenten zu den Polarkomponenten durchzuführen. Bei einer alternativen Ausführungsform kann die Basisbandmodulationseinheit BM aus der Umsetzungseinheit CU derart bestehen, dass die Umsetzungseinheit CU die Amplitudenkomponente und die Phasenkomponente als Funktion der zu modulierenden Eingangsdaten, die am Dateneingang DIN bereitgestellt werden, ableitet.
Die Umsetzungseinheit CU liefert die Amplitudenkomponente und die Phasenkomponente als eine erste Komponente am ersten Kno ten N1 und eine zweite Komponente am zweiten Knoten N2. Die erste Komponente kann die Phasenkomponente sein, so dass die zweite Komponente die Amplitudenkomponente ist. Bei einer alternativen Ausführungsform ist die erste Komponente die Amplitudenkomponente und die zweite Komponente die Phasenkomponente.
Die Frequenztrenneinrichtung FS1 empfängt die erste Komponente und trennt sie in einen Niederfrequenzanteil, der am Niederfrequenzausgang LF1 bereitgestellt wird, und einen Hochfrequenzanteil, der am Hochfrequenzausgang HF1 bereitgestellt wird. Die Frequenztrennung erfolgt in Abhängigkeit von einer vorbestimmten Grenzfrequenz der Frequenztrenneinrichtung FS1.
Der Hochfrequenzanteil der ersten Komponente wird nichtlinear mit der nichtlinearen Filtereinrichtung NF1 gefiltert und an das Summierungselement SU1 zugeführt, wo er mit dem Niederfrequenzanteil der ersten Komponente kombiniert wird.
Die verarbeitete erste Komponente am Ausgang des Summierungselements SU1 wird an den Kerbfiltereingang NO11 geliefert. Die ungefilterte zweite Komponente wird an den zweiten Kerbfiltereingang NO21 geliefert. In dem Kerbfilterelement NO wird eine individuelle Kerbfilterung der ersten verarbeiteten Komponente und einer zweiten Komponente durchgeführt. Mit anderen Worten kann eine Kerbfrequenz beziehungsweise ein Kerbfrequenzbereich für die erste Komponente von einer Kerbfrequenz oder einem Kerbfrequenzbereich für die zweite Komponente verschieden sein.
Die kerbgefilterte erste und zweite Komponente werden an ein Tiefpaßfilterelement LP abgegeben. Analog zu dem Kerbfilterelement NO wird eine individuelle Tiefpaßfilterung der ersten und der zweiten Komponente durchgeführt. Eine Grenzfrequenz für die erste Komponente kann von einer Grenzfrequenz für die zweite Komponente verschieden sein.
Die gefilterte erste und zweite Komponente oder Amplituden- beziehungsweise Phasenkomponente werden an den ersten und den zweiten Verknüpfungseingang CI1, CI2 des Verknüpfungselements CE angelegt. Das Verknüpfungselement CE erzeugt ein polarmoduliertes Hochfrequenzsignal als Funktion der ersten und der zweiten Komponente beispielsweise durch Durchführen einer Amplitudenmodulation als Funktion der Amplitudenkomponente eines phasenmodulierten Trägersignals, wobei die Phasenmodulation eine Funktion der Phasenkomponente ist. Das phasenmodulierte Hochfrequenzsignal wird an den Modulatorausgang MO geliefert.
Bei einer alternativen Ausführungsform können das Tiefpaßfilterelement LP und das Kerbfilterelement NO wegfallen, so dass der erste und der zweite Verknüpfungseingang CI1, CI2 direkt an den Ausgang des Summierungselements SU1 beziehungsweise den zweiten Knoten N2 gekoppelt sind. In diesem Fall wird das polarmodulierte Hochfrequenzsignal als Funktion der ersten Komponente, die durch die Frequenztrenn-einrichtung, die nichtlineare Filtereinrichtung und das Summierungselement verarbeitet wird, und der zweiten Komponente erzeugt. Bei einer anderen Ausführungsform ist das Tiefpaßfilterelement LP vor dem Kerbfilterelement NO in dem Signalpfad angeordnet.
Es ist auch möglich, nur das Tiefpaßfilterelement LP oder das Kerbfilterelement NO in der Polarmodulatoranordnung wegzulassen. Zudem ist es möglich, dass nur eine der ersten und der zweiten Komponente in dem Tiefpaßfilterelement LP beziehungsweise dem Kerbfilterelement NO gefiltert wird. Mit anderen Worten ist es möglich, dass eine Komponente jeweils ohne Filterung weitergeleitet wird.
Gemäß dem vorgeschlagenen Prinzip ist es möglich, die Nebenemission innerhalb des polarmodulierten Hochfrequenzsignals derart zu reduzieren, dass die Signalqualitität die von einer jeweiligen Mobilfunknorm spezifizierten Spektralanforderungen erfüllt. Deshalb kann ein Hochfrequenzfilter wie z. B. ein SAW-Filter bei dem Entwurf einer Polarsendereinrichtung ausgelassen werden. In diesem Fall wird auf der Leiterplatte weniger Platz benötigt, was die Produktionskosten reduziert.
Genauso können die zu modulierenden Daten wie die Amplitudenkomponente und die Phasenkomponente als digitale Signale verarbeitet werden. In diesem Fall ist es möglich, die Digital-Analog-Umsetzung innerhalb des Verknüpfungselements CE vorzunehmen, wenn das polarmodulierte Signal erzeugt wird. Es ist auch möglich, eine Digital-Analog-Umsetzung der Amplitudenkomponente und der Phasenkomponente an einer anderen Stelle innerhalb der Polarmodulatoranordnung auszuführen. Eine der beschriebenen Ausführungsformen oder eines der darin verwendeten Verfahren kann als Software oder in einem digitalen Signalprozessor, DSP oder als Field Programmable Gate Array, FPGA, oder in einer anwendungsspezifischen integrierten Schaltung, Application Specific Integrated Circuit, ASIC, implementiert werden.
Die gezeigte Polarmodulatoranordnung verwendet eine Filteranordnung, die die Frequenztrenneinrichtung FS1, die nichtlineare Filtereinrichtung NF1 und das Summierungselement SU1 umfasst. Die Filteranordnung kann weiterhin ein dem Kerbfilterelement NO entsprechendes einzelnes Kerbfilter und ein dem Tiefpaßfilterelement LP entsprechendes einzelnes Tiefpaßfil ter umfassen. In diesem Fall bildet zum Beispiel der Knoten N1 den Filtereingang der Filteranordnung.
2 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Frequenztrenneinrichtung FS1. Sie umfasst ein Tiefpaßfilter LP1, das zwischen den Signaleingang SI1 und den Niederfrequenzausgang LF1 gekoppelt ist. Die Frequenztrenneinrichtung FS1 umfasst weiterhin ein Differenzelement D1, das mit seinem positiven Eingang an den Signaleingang SI1 gekoppelt ist und mit seinem negativen Eingang an den Niederfrequenzausgang LF1 beziehungsweise einen Ausgang des Tiefpaßfilters LP1 gekoppelt ist. Ein Ausgang des Differenzelements D1 ist an den Hochfrequenzausgang HF1 gekoppelt.
Das Tiefpaßfilter LP1 umfasst eine Grenzfrequenz zum Erzeugen des Niederfrequenzanteils der am Signaleingang SI1 bereitgestellten ersten Komponente. Der Hochfrequenzanteil der ersten Komponente wird durch Subtrahieren des Niederfrequenzanteils von der ersten Komponente erzeugt. Mit anderen Worten würde eine Verknüpfung aus dem Niederfrequenzanteil und dem Hochfrequenzanteil zu der an der Eingangsseite bereitgestellten Signalkomponente führen. Die Grenzfrequenz des Tiefpaßfilters LP1 kann entsprechend Spektralanforderungen einer Mobilfunknorm gewählt werden.
3 zeigt ein beispielhaftes Diagramm einer Eingangs-Ausgangs-Charakteristik einer Ausführungsform einer nichtlinearen Filtereinrichtung NF1. Das Diagramm zeigt eine nichtlineare Charakteristik NC eines Ausgangssignals OUT als Funktion eines Eingangssignals IN der nichtlinearen Filtereinrichtung NF1.
Wenn ein Eingangswert zu der nichtlinearen Filtereinrichtung NF1 unter einem ersten Schwellwert TR1 liegt, entspricht der Ausgangswert dem Eingangswert. Dies führt beispielsweise zu einem festen Ausgangswert FV1 für einen dem ersten Schwellwert TR1 gleichen Eingangswert.
Wenn ein Eingangswert größer ist als der erste Schwellwert TR1, aber kleiner als der zweite Schwellwert TR2, entspricht ein Ausgangswert einer linear skalierten Funktion des Eingangswerts. Dazu wird das Eingangssignal um einen vorbestimmten Skalierungsfaktor herunterskaliert und mit einem Offset derart versehen, dass ein Ausgangswert dem ersten Festwert FV1 für einen dem ersten Schwellwert TR1 entsprechenden Eingangswert entspricht.
Für einen einem zweiten Schwellwert TR2 entsprechenden Eingangswert führt ein Ausgangswert zu einem zweiten Festwert FV2. Wenn ein Eingangswert größer ist als der zweite Schwellwert TR2, wird das Eingangssignal derart beschnitten, dass der Ausgangswert dem zweiten Festwert FV2 entspricht.
Wenn die nichtlineare Charakteristik NC innerhalb der nichtlinearen Filtereinrichtung NF1 der Ausführungsform der Polarmodulatoranordnung von 1 verwendet wird, wird der Hochfrequenzanteil der ersten Komponente an die nichtlineare Filtereinrichtung NF1 geschickt. In diesem Fall gibt die nichtlineare Filtereinrichtung NF1 den Hochfrequenzanteil aus, wenn ein Istwert des Hochfrequenzanteils kleiner als ein erster Schwellwert TR1 ist. Der als Funktion eines vorbestimmten Skalierungsfaktors skalierte Hochfrequenzanteil wird ausgegeben, wenn der Istwert des Hochfrequenzanteils größer ist als der erste Schwellwert TR1 und kleiner ist als ein zweiter Schwellwert TR2. Die nichtlineare Filtereinrichtung NF1 gibt den Festwert FV2 aus, wenn der Istwert des den Festwert FV2 aus, wenn der Istwert des Hochfrequenzanteils größer ist als der zweite Schwellwert TR2.
Die nichtlineare Charakteristik NC stellt eine stetige und monotone Funktion dar. Eine Skalierung und/oder Beschneidung eines Eingangssignals kann für negative Eingangswerte entsprechend vorgenommen werden, beispielsweise durch Bereitstellen entsprechender negativer Schwellwerte und Festwerte. Bei alternativen Ausführungsformen kann die nichtlineare Charakteristik der nichtlinearen Filtereinrichtung NF1 weitere Schwellwerte, weitere Festwerte und weitere Skalierungsfaktoren umfassen. Es ist auch möglich, die Eingangs-Ausgangs-Funktion der nichtlinearen Filtereinrichtung NF1 mit einer Nachschlagetabelle bereitzustellen.
4 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Kerbfilterelements NO. Es umfasst ein erstes Kerbfilter NO1 und ein zweites Kerbfilter NO2, die zwischen einen Filtereingang NO11 und einen Filterausgang NO12 beziehungsweise zwischen einen Filtereingang NO21 und einen Filterausgang NO22 gekoppelt sind. Die Kerbfilter NO1, NO2 können unterschiedliche Frequenzbereiche für die erste beziehungsweise die zweite Komponente aufweisen. Jedes der Kerbfilter NO1, NO2 führt eine Bandsperrfilterung in einem kleinen Frequenzbereich aus. Weiterhin kann jedes der Kerbfilter NO1, NO2 mehrere kaskadierte Kerbfilter umfassen, die zu einer Übertragungsfunktion der jeweiligen Kerbfilter NO1, NO2 führen. Das Kerbfilterelement NO kann mit digitalen oder analogen Kerbfiltern NO1, NO2 implementiert werden.
5 zeigt eine beispielhafte Frequenzcharakteristik eines Kerbfilters. Die Übertragungsfunktion NOC des Kerbfilters zeigt einen Amplitudenwert A von Eins für alle Frequenzen f mit Ausnahme um eine Kerbfrequenz f_N herum. Deshalb werden Frequenzanteile eines Signals um die Kerbfrequenz f_N herum herausgefiltert.
6 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Tiefpaßfilterelements LP. Es umfasst ein zwischen einen Filtereingang 31 und einen Filterausgang 32 gekoppeltes erstes Tiefpaßfilter LP3 und ein zwischen einen weiteren Filtereingang LP41 und einen Ausgang LP42 gekoppeltes zweites Tiefpaßfilter LP4. Die Tiefpaßfilter LP3 und LP4 können verschiedene Grenzfrequenzen aufweisen, so dass eine Amplitudenkomponente und eine Phasenkomponente unterschiedlich gefiltert werden. Ähnlich den Kerbfiltern NO1, NO2 von 4 können die Tiefpaßfilter LP3, LP4 als analoge Filter oder als digitale Filter implementiert werden. Jedes der Tiefpaßfilter LP3, LP4 kann mehrere kaskadierte Tiefpaßfilter umfassen, die zu einer jeweiligen gewünschten Tiefpaßfilterübertragungsfunktion führen.
7 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Verknüpfungselements CE. Es umfasst ein Phasen-modulatorelement PM und ein Amplitudenmodulatorelement AM. Ein Eingang des Phasenmodulatorelements wird durch den ersten Verknüpfungseingang CI1 zum Empfangen einer Phasenkomponente gebildet. Das Amplitudenmodulatorelement AM ist ebenso an einen Ausgang des Phasenmodulatorelements PM wie auch an den zweiten Verknüpfungseingang C12 gekoppelt. Ein Ausgang des Amplitudenmodulatorelements AM bildet den Modulatorausgang MO.
Das Phasenmodulatorelement PM erzeugt je nach der Phasenkomponente an seinem Eingang ein phasenmoduliertes Trägersignal. Beispielsweise umfasst das Phasenmodulatorelement PM einen Phasenregelkreis (PLL – Phase-Locked Loop) mit einem Modulatoreingang zum Empfangen der in der Phasenkomponente enthal tenen Phaseninformationen. In diesem Fall erzeugt der Phasenregelkreis ein phasenmoduliertes Hochfrequenz-signal, das an das Amplitudenmodulatorelement AM geschickt wird. In dem Amplitudenmodulatorelement AM wird eine Amplitudenmodulation des phasenmodulierten Hochfrequenzsignals als Funktion der Amplitudenkomponente durchgeführt. Dazu wird eine digitale Amplitudenkomponente in ein analoges Signal umgesetzt und seine Frequenz mit dem Hochfrequenzsignal gemischt oder multipliziert. Wenn eine Amplitudenkomponente als ein analoges Signal bereitgestellt wird, können das Frequenzmischen oder Frequenzmultiplizieren direkt ausgeführt werden. Das amplitudenmodulierte Hochfrequenzsignal entspricht einem polarmodulierten Hochfrequenzsignal.
Bei einer weiteren Ausführungsform kann das Amplitudenmodulatorelement AM einen Leistungsverstärker umfassen, der mit dem phasenmodulierten Hochfrequenzsignal versorgt wird. Eine Amplitudenmodulation kann durchgeführt werden durch variieren einer Versorgungsspannung oder eines Biasstroms des Leistungsverstärkers als Funktion der Amplitudenkomponente. Das Ausgangssignal des Leistungsverstärkers entspricht dem polarmodulierten Hochfrequenzsignal.
8 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Polarmodulatoranordnung. Die Polarmodulatoranordnung umfasst zusätzlich zu der in 1 gezeigten Ausführungsform eine zweite Frequenztrenneinrichtung FS2, eine zweite nichtlineare Filtereinrichtung NF2 und ein zweites Summierungselement SU2, deren Funktion der Funktion der ersten Frequenztrenneinrichtung FS1, der ersten nichtlinearen Filtereinrichtung NF1 und dem ersten Summierungselement SU1 entspricht. Ein Signaleingang SI2 der zweiten Frequenztrenneinrichtung FS2 ist an den zweiten Knoten N2 gekoppelt. Die zweite Frequenztrenneinrichtung FS2 umfasst weiterhin einen zweiten Niederfrequenzausgang LF2 und einen zweiten Hochfrequenzausgang HF2, der an die zweite nichtlineare Filtereinrichtung NF2 gekoppelt ist. Das zweite Summierungselement SU2 ist auf seiner Eingangsseite an einen Ausgang der zweiten nichtlinearen Filtereinrichtung NF2 und an den zweiten Niederfrequenzausgang LF2 gekoppelt. Ein Ausgang des zweiten Summierungselements SU2 ist an den zweiten Kerbfiltereingang NO21 gekoppelt.
Dementsprechend trennt die zweite Frequenztrenn-einrichtung FS2 die zweite Komponente beim zweiten Knoten N2 in einen zweiten Niederfrequenzanteil am zweiten Niederfrequenzausgang LF2 und einen zweiten Hochfrequenzanteil am zweiten Hochfrequenzausgang HF2 in Abhängigkeit von einer zweiten Grenzfrequenz. Die Grenzfrequenzen der ersten und der zweiten Frequenztrenneinrichtung FS1, FS2 können verschieden sein.
Der zweite Hochfrequenzanteil der zweiten Komponente wird mit der zweiten nichtlinearen Filtereinrichtung NF2 gefiltert und von dem zweiten Summierungselement SU2 mit dem zweiten Niederfrequenzanteil kombiniert.
Bei dieser Ausführungsform entspricht die erste Komponente einer Phasenkomponente und die zweite Komponente einer Amplitudenkomponente. Unter diesem Aspekt ist der erste Kerbfilterausgang NO12 an den ersten Tiefpaßfiltereingang LP31 über einen Phase-zu-Frequenz-Umsetzer PF gekoppelt. Der Phase-zu-Frequenz-Umsetzer PF erzeugt ein einer Phasendifferenzkomponente entsprechendes Signal als Funktion der verarbeiteten Phasenkomponente. Deshalb wird die Phasendifferenzkomponente mit dem Tiefpaßfilterelement LP tiefpaßgefiltert und an das Verknüpfungselement CE geschickt, um ein phasenmoduliertes Trägersignal als Funktion der Phasendifferenz zu erzeugen.
Der Phase-zu-Frequenz-Umsetzer PF kann bei einer alternativen Ausführungsform einer Polarmodulatoranordnung auch entfallen. Der Phase-zu-Frequenz-Umsetzer PF kann auch vor dem Kerbfilterelement NO oder hinter dem Tiefpaßfilterelement LP vorgesehen sein. Es ist auch möglich, den Phase-zu-Frequenz-Umsetzer PF in die in 1 gezeigte Ausführungsform aufzunehmen.
Mit den gezeigten Ausführungsformen ist es weiterhin möglich, die Anforderungen für ein analoges Hochfrequenzfilter in einer Senderanordnung zu reduzieren, wobei Spektralanforderungen für Nebenemissionen oder Außerband-Emissionen erfüllt werden können.
9 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Polarmodulationsverfahrens. Wenngleich das Verfahren und andere Verfahren der Erfindung unten als eine Reihe von Handlungen oder Ereignissen dargestellt und beschrieben werden, versteht sich, dass die vorliegende Erfindung nicht durch die dargestellte Reihenfolge solcher Handlungen oder Ereignisse eingeschränkt wird. Beispielsweise können gemäß der Erfindung einige Handlungen in unterschiedlichen Reihenfolgen und/oder gleichzeitig mit anderen Handlungen oder Ereignissen abgesehen von den hierin dargestellten und/oder beschriebenen auftreten. Außerdem sind möglicherweise nicht alle dargestellten Handlungen erforderlich, um eine Methodik gemäß der Erfindung zu implementieren.
Bei S1 werden eine erste und eine zweite Komponente entsprechend einer Amplitudenkomponente und einer Phasenkomponente empfangen. Mindestens eine der Komponenten wird in Abhängigkeit von einer jeweiligen Grenzfrequenz bei S2 in einen Niederfrequenzanteil und einen Hochfrequenzanteil getrennt. Bei spielsweise wird nur die erste Komponente in Abhängigkeit von einer ersten Grenzfrequenz in einen ersten Niederfrequenzanteil und einen ersten Hochfrequenzanteil getrennt. Außerdem kann die zweite Komponente in Abhängigkeit von einer zweiten Grenzfrequenz in einen zweiten Niederfrequenzanteil und einen zweiten Hochfrequenzanteil getrennt werden. Beispielsweise wird der Niederfrequenzanteil durch Durchführen einer Tiefpaßfilterung der jeweiligen Komponente in Abhängigkeit von der jeweiligen Grenzfrequenz erzeugt und wird der Hochfrequenzanteil durch Subtrahieren des Niederfrequenzanteils von der jeweiligen Komponente erzeugt.
Bei S3 wird der Hochfrequenzanteil einer getrennten Komponente nichtlinear gefiltert. Deshalb kann eine nichtlineare Filterung für einen ersten Hochfrequenzanteil oder sowohl für einen ersten als auch einen zweiten Hochfrequenzanteil durchgeführt werden. Die nichtlineare Filterung kann entsprechend der Ausführungsform einer nichtlinearen Filtercharakteristik einer nichtlinearen Filtereinrichtung wie in 3 gezeigt durchgeführt werden. Deshalb kann ein Ausgangssignal der nichtlinearen Filterung von jeweiligen Schwellwerten und jeweiligen festen Werten abhängig sein.
Bei S4 wird der jeweilige Niederfrequenzanteil und der gefilterte Hochfrequenzanteil jeder getrennten Komponente zu einer jeweiligen verarbeiteten Komponente kombiniert.
Bei S5 erfolgt eine Kerbfilterung für die erste verarbeitete Komponente und eine zweite Komponente, die verarbeitet oder unverarbeitet sein kann. Ein für die Kerbfilterung verwendeter Frequenzbereich kann für die erste und die zweite Komponente verschieden sein.
Bei S6 werden die erste und die zweite Komponente tiefpaßgefiltert, wobei die Tiefpaßfilterung für unterschiedliche Grenzfrequenzen für die erste und die zweite Komponente erfolgen kann.
S5 und S6 können austauschbar sein, so dass eine Tiefpaßfilterung vor einer Kerbfilterung durchgeführt wird. 55 und/oder S6 können auch entfallen.
Bei S7 wird ein polarmoduliertes Hochfrequenzsignal als Funktion der ersten und der zweiten Komponente erzeugt. Dazu kann eine Amplitudenmodulation eines phasenmodulierten Trägersignals als Funktion der ersten und der zweiten Komponente erfolgen, wobei die Amplitudenmodulation von der Amplitudenkomponente abhängt und die Phasenmodulation des Trägersignals von der Phasenkomponente abhängt.
Eine Polarmodulatoranordnung gemäß einer der gezeigten Ausführungsformen kann innerhalb eines UMTS-Systems verwendet werden, das eine Übertragungsnorm entsprechend HSUPA (High-Speed Uplink Packet Access) implementiert. In den folgenden Figuren sind beispielhafte Diagramme von Signalen entsprechend HSUPA-Signalen mit Square-Root-Raised-Cosine-Pulsformung unter Verwendung des vorgeschlagenen Prinzips gezeigt.
10 zeigt ein beispielhaftes Signal-Zeit-Diagramm von Signalen entsprechend einer Amplitudenkomponente. Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist nur ein Abschnitt der Signale gezeigt. Das Signal 91 entspricht der von der Umsetzungseinheit CU bereitgestellten Amplitudenkomponente. Das Signal 92, mit einem Dreieckssymbol bezeichnet, entspricht dem mit dem Kerbfilterelement NO gefilterten Signal 91. Eine Tiefpaßfilterung des Signals 92 führt zu einem mit einem Plussymbol bezeichneten Signal 93. Es ist ersichtlich, dass große Änderungen bei der Größenkomponente 91 in dem gefilterten Signal 93 reduziert sind, das an das Verknüpfungselement CE zum erzeugen des polarmodulierten Signals geliefert wird.
11 zeigt ein beispielhaftes Diagramm einer Leistungsdichte PD der Signale 91, 92, 93 als Funktion der Frequenz f. In diesem Diagramm entspricht das Signal 101 der Leistungsdichte der ungefilterten Amplitudenkomponente, das Signal 102 der Leistungsdichte der kerbgefilterten Amplitudenkomponente und das Signal 103 der Leistungsdichte der Amplitudenkomponente nach Kerb- und Tiefpaßfilterung. Es ist ersichtlich, dass eine Spektralleistung des Signals 103 insbesondere für höhere Frequenzen reduziert ist und deshalb Nebenemissionen reduziert sind.
12 zeigt ein Signal-Zeit-Diagramm für mehrere Signale entsprechend einer Phasenkomponente φ. In dem Diagramm bezeichnet Signal 111 eine ungefilterte oder unverarbeitete Phasenkomponente an einem Ausgang einer Umsetzungseinheit, die eine abrupte Phasenänderung zeigt. Das Signal 112, das mit einem Sternsymbol markiert ist, stellt die Phasenkomponente des Signals 111 nach der Verarbeitung durch Frequenztrennung, nichtlineare Filterung und Rekombination von Niederfrequenzanteil und verarbeitetem Hochfrequenzanteil dar. Das mit einem Dreieckssymbol markierte Signal 113 und das mit einem Plussymbol markierte Signal 114 stellen die verarbeitete Phasenkomponente nach der Kerbfilterung beziehungsweise Tiefpaßfilterung dar. Wie aus der Kurve ersichtlich ist, werden die schnellen Phasenänderungen beseitigt, und die gefilterte Phasenkomponente 114 besitzt einen glätteren Verlauf als der ursprüngliche Phasenverlauf 111.
13 zeigt ein beispielhaftes Frequenzdiagramm von Signalen entsprechend einer Phasenkomponente, als eine Spektralleistungsdichte PD dargestellt. In dem Diagramm entspricht das Signal 121 der unverarbeiteten Phasenkomponente, das Signal 122 entspricht der Phasenkomponente nach der Verarbeitung durch Frequenztrennung, nichtlineare Filterung und Rekombination, das Signal 123 entspricht der Phasenkomponente nach der Kerbfilterung und das Signal 124 entspricht einer letzten Phasenkomponente nach einer Tiefpaßfilterung. Beispielsweise stellt das Signal 124 die Phasenkomponente dar, die an ein Verknüpfungselement CE zum Erzeugen eines polarmodulierten Hochfrequenzsignals geliefert wird. Es ist anhand dieser Kurve ebenfalls ersichtlich, dass die gefilterte Phasenkomponente 124 im Vergleich zu der ursprünglichen Phasenkomponente 121 weniger Bandbreite aufweist. Diese Tatsache trägt weiterhin zu der Reduzierung der Nebenemission des polarmodulierten Signals bei.
14 zeigt ein beispielhaftes Signal-Zeit-Diagramm für eine Phasenänderung Δφ von einer Phasenkomponente entsprechenden mehreren Signalen. Eine Phasenänderung der ursprünglichen Phasenkomponente an einem Ausgang einer Umsetzungseinheit CU wird durch ein Signal 131 dargestellt, das einen einer abrupten Phasenänderung entsprechenden hohen Spitzenwert zeigt. Das Signal 132, mit einem Sternsymbol markiert, stellt eine Phasenänderung einer Phasenkomponente nach Verarbeitung durch Frequenztrennung, nichtlineare Filterung und Rekombination, ähnlich den entsprechenden Signalen 112 und 122, dar. Eine Phasenänderung der Phasenkomponente nach einer Kerbfilterung ist durch das Signal 133 dargestellt, das mit einem Dreieckssymbol markiert ist. In den Signalen 132 und 133 ist die hohe Spitze des Signals 131 reduziert. Das Signal 134, das durch ein Plussymbol markiert ist, stellt eine Phasenänderung der Phasenkomponente nach einer Tiefpaßfilterung dar, beispielsweise mit einem Tiefpaßfilterelement LO. Es ist ersichtlich, dass die abrupte Phasenänderung innerhalb des Signals 134 weiter reduziert ist und deshalb Nebenemissionen in dem polarmodulierten Signal reduziert werden können.
15 zeigt ein beispielhaftes Spektralleistungsdichtediagramm eines polarmodulierten Signals am Modulatorausgang MO. Die Linie 143 stellt eine Spektralmaske dar, die beispielsweise als eine Anforderung für eine Mobilfunknorm wie etwa UMTS vorgesehen ist. Zum Erfüllen der durch die Mobilfunknorm gegebenen Anforderungen sollte eine Leistungsdichte eines modulierten Hochfrequenzsignals unter den durch die Spektralmaske 143 angegebenen Grenzen liegen. Die Kurve 141 stellt die Leistungsdichte eines polarmodulierten Hochfrequenzsignals entsprechend dem vorgeschlagenen Prinzip dar. Es ist ersichtlich, dass die Spektralanforderungen für durch die Spektralmaske 143 angegebene Nebenemissionen und Außerband-Emissionen leicht erfüllt werden. Die Kurve 142 stellt die Spektralleistungsdichte eines polarmodulierten Signals dar, wobei nur eine einfache Tiefpaßfilterung der Amplituden- und der Phasenkomponente durchgeführt wurde. Es ist ersichtlich, dass die Kurve 142 nicht die Anforderungen der Spektralmaske 143 für alle Frequenzbereiche erfüllt. Insbesondere im Bereich von über 45 MHz und unter –45 MHz zeigt die Kurve 142 Spektralemissionen über den gegebenen Grenzen, was die Signalqualität des modulierten Hochfrequenzsignals beeinträchtigt. Somit muss ein analoges Hochfrequenzfilter wie etwa ein SAW-Filter in einer herkömmlichen Polarsendeanordnung implementiert werden, um die gegebenen Anforderungen zu erfüllen.
Die Ausführungsformen der vorgeschlagenen Erfindung zeigen eine effektive Filterung für die Amplituden- und Phasenkomponenten eines zu modulierenden Signals. Ein polarmoduliertes Hochfrequenzsignal kann mit guter Qualität sowohl von Außerband-Emission als auch schwacher Nebenemission bereitgestellt werden, wodurch die Notwendigkeit für ein Hochfrequenzfilter wie etwa ein SAW-Filter entfällt. Das vorgeschlagene Prinzip kann leicht mit digitalen Filtern und digitaler Signalverarbeitung implementiert werden, beispielsweise in einem digitalen Signalprozessor, in einem ASIC oder in einem FPGA. Es ist auch möglich, einige der vorgeschlagenen Verfahren oder Ausführungsformen in dem analogen Bereich durchzuführen.
Wenngleich spezifische Ausführungsformen hierin dargestellt und beschrieben worden sind, versteht der Durchschnittsfachmann, dass jede Anordnung, die so geplant ist, dass der gleiche Zweck erzielt wird, für die spezifischen gezeigten Ausführungsformen substituiert werden kann. Es versteht sich, dass die obige Beschreibung veranschaulichend und nicht restriktiv sein soll. Die vorliegende Anmeldung soll alle Adaptationen oder Variationen der Erfindung abdecken. Verknüpfungen aus den obigen Ausführungsformen und viele andere Ausführungsformen sind dem Fachmann nach Lektüre und Verständnis der obigen Beschreibung offensichtlich. Der Schutzbereich der Erfindung enthält beliebige andere Ausführungsformen und Anwendungen, in denen die obigen Strukturen und Verfahren verwendet werden können. Der Schutzbereich der Erfindung sollte deshalb unter Bezugnahme auf die beigefügten Ansprüche zusammen mit dem Schutzbereich von Äquivalenten, auf die solche Ansprüche ein Anrecht haben, bestimmt werden.

BM: Basisbandmodulationseinheit
CU: Umsetzungseinheit
N1, N2: Knoten
SI1, SI2: Eingang Frequenztrenneinheit
FS1, FS2: Frequenztrenneinheit
LF1, LF2: Niederfrequenzausgang
HF1, HF2: Hochfrequenzausgang
NF1, NF2: nichtlineare Filtereinrichtung
SU1, SU2: Summierungselement
NO: Kerbfilterelement
LP: Tiefpaßfilterelement
CE: Verknüpfungselement
CI1, CI2: Verknüpfungseingang
DIN: Dateneingang
MO: Modulatorausgang
LP1, LP3, LP4: Tiefpaßfilter
D1: Differenzelement
TR1, TR2: Schwellwert
FV1, FV2: Festwert
NC: nichtlineare Charakteristik
PF: Phase-zu-Frequenz-Umsetzer
PM: Phasenmodulatorelement
AM: Amplitudenmodulatorelement

Claims

Polarmodulatoranordnung, umfassend – einen ersten und einen zweiten Knoten (N1, N2) zum Empfangen eines Signals umfassend eine einer Amplitudenkomponente und einer Phasenkomponente entsprechende erste und zweite Komponente; – eine erste Frequenztrenneinrichtung (FS1) zum Trennen der ersten Komponente in einen ersten Niederfrequenzanteil und einen ersten Hochfrequenzanteil in Abhängigkeit einer ersten Grenzfrequenz, – eine erste nichtlineare Filtereinrichtung (NF1) zum Filtern des ersten Hochfrequenzanteils; – ein erstes Summierungselement zum Kombinieren des gefilterten ersten Hochfrequenzanteils und des ersten Niederfrequenzanteils zu einer ersten verarbeiteten Komponente; und – ein Verknüpfungselement (CE) zum Erzeugen eines polarmodulierten Hochfrequenzsignals als Funktion der ersten verarbeiteten Komponente und der zweiten Komponente.
Anordnung nach Anspruch 1, weiterhin umfassend – eine zweite Frequenztrenneinrichtung (FS2) zum Trennen der zweiten Komponente in einen zweiten Niederfrequenzanteil und einen zweiten Hochfrequenzanteil in Abhängigkeit einer zweiten Grenzfrequenz; – eine zweite nichtlineare Filtereinrichtung (NF2) zum Filtern des zweiten Hochfrequenzanteils; – ein zweites Summierungselement (SU2) zum Kombinieren des gefilterten zweiten Hochfrequenzanteils und des zweiten Niederfrequenzanteils zu einer zweiten verarbeiteten Komponente; – wobei das Verknüpfungselement (CE) eingerichtet ist, das polarmodulierte Hochfrequenzsignal als Funktion der ersten verarbeiteten Komponente und der zweiten verarbeiteten Komponente zu erzeugen.
Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, weiterhin umfassend ein Kerbfilterelement (NO) zum Ausführen einer Kerbfilterung der ersten verarbeiteten Komponente und der zweiten Komponente.
Anordnung nach Anspruch 3, wobei das Kerbfilterelement (NO) Kerbfilter (NO1, NO2) für verschiedene Frequenzbereiche für die erste und die zweite Komponente umfasst.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, weiterhin umfassend ein Tiefpaßfilterelement (LP) zum Durchführen einer Tiefpaßfilterung der ersten verarbeiteten Komponente und der zweiten Komponente.
Anordnung nach Anspruch 5, wobei das Tiefpaßfilterelement (LP) Filter (LP3, LP4) für verschiedene Grenzfrequenzen für die erste und die zweite Komponente umfasst.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die erste Frequenztrenneinrichtung (FS1) ein erstes Tiefpaßfilter (LP1) umfassend die erste Grenzfrequenz zum Erzeugen des ersten Niederfrequenzanteils und ein Differenzelement (D1) zum Erzeugen des ersten Hochfrequenzanteils als Funktion der ersten Komponente und des ersten Niederfrequenzanteils umfasst.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die erste nichtlineare Filtereinrichtung eingerichtet ist, folgendes auszugeben: – den ersten Hochfrequenzanteil, wenn ein Istwert des ersten Hochfrequenzanteils unter einem ersten Schwellwert (TR1) liegt; – den als Funktion eines vorbestimmten Skalierungsfaktors skalierten ersten Hochfrequenzanteil, wenn der Istwert des ersten Hochfrequenzanteils über dem ersten Schwellwert (TR1) und unter einem zweiten Schwellwert (TR2) liegt; oder – einen festen Wert (FV2), wenn der Istwert des ersten Hochfrequenzanteils über dem zweiten Schwellwert (TR2) liegt.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei das Verknüpfungselement (CE) das polarmodulierte Hochfrequenz-signal durch Durchführen einer Amplitudenmodulation eines phasenmodulierten Trägersignals als Funktion der ersten und der zweiten Komponente erzeugt.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, weiterhin umfassend eine Umsetzungseinheit (CU) zum Ableiten der ersten und der zweiten Komponente als Funktion von zu modulierenden Eingangsdaten.
Polarmodulatoranordnung, umfassend - –einen ersten und einen zweiten Knoten (N1, N2) zum Empfangen eines eine Amplitudenkomponente und eine Phasenkomponente umfassenden Signals; – eine erste Frequenztrenneinrichtung (FS1), die an den ersten Knoten (N1) mit einem ersten Eingang (SI1) gekoppelt ist und einen ersten Niederfrequenzausgang (LF1) und einen ersten Hochfrequenzausgang (HF1) umfasst zum Bereitstellen frequenzgetrennter Teile eines Signals am ersten Eingang (SI1) in Abhängigkeit einer ersten Grenzfrequenz; – eine erste nichtlineare Filtereinrichtung (NF1), die mit dem ersten Hochfrequenzausgang (HF1) gekoppelt ist; – ein erstes Summierungselement (SU1), das eingangsseitig mit einem Ausgang der ersten nichtlinearen Filtereinrichtung (NF1) und dem ersten Niederfrequenzausgang (LF1) gekoppelt ist; und – ein Verknüpfungselement (CE) umfassend einen ersten Verknüpfungseingang (CI1), der mit einem Ausgang des ersten Summierungselements (SU1) gekoppelt ist, und einen zweiten Verknüpfungseingang (CI2), der mit dem zweiten Knoten (N2) gekoppelt ist, wobei das Verknüpfungselement (CE) eingerichtet ist zum Erzeugen eines polarmodulierten Hochfrequenzsignals als Funktion von Signalen an seinem ersten und zweiten Verknüpfungseingang (CI1, CI2).
Anordnung nach Anspruch 11, weiterhin umfassend – eine zweite Frequenztrenneinrichtung (FS2), die an den zweiten Knoten (N2) mit einem zweiten Eingang (SI2) gekoppelt ist und einen zweiten Niederfrequenzausgang (LF2) und einen zweiten Hochfrequenzausgang (HF2) umfasst zum Bereitstellen frequenzgetrennter Teile eines Signals am zweiten Eingang (SI2) in Abhängigkeit einer zweiten Grenzfrequenz; – eine zweite nichtlineare Filtereinrichtung (NF2), die mit dem Hochfrequenzausgang (HF2) gekoppelt ist; – ein zweites Summierungselement (SU2), das eingangsseitig mit einem Ausgang der zweiten nichtlinearen Filterein richtung (NF2) und den zweiten Niederfrequenzausgang (LF2) gekoppelt ist; und – wobei der zweite Verknüpfungseingang (CI2) des Verknüpfungselements (CE) mit einem Ausgang des zweiten Summierungselements (SU2) gekoppelt ist.
Anordnung nach Anspruch 11 oder 12, wobei der erste und der zweite Verknüpfungseingang (CI1, CI2) an den Ausgang des ersten Summierungselements (SU1) und an den zweiten Knoten (N2) durch ein Kerbfilterelement (NO) zum Durchführen einer jeweiligen Kerbfilterung gekoppelt sind.
Anordnung nach Anspruch 13, wobei das Kerbfilterelement (NO) Kerbfilter (NO1, NO2) für verschiedene Frequenzbereiche umfasst.
Anordnung nach einem der Ansprüche 11 bis 14, wobei der erste und der zweite Verknüpfungseingang (CI1, CI2) mit dem Ausgang des ersten Summierungselements (SU1) und mit dem zweiten Knoten (N2) durch ein Tiefpaßfilterelement (LP) zum Durchführen einer jeweiligen Tiefpaßfilterung gekoppelt sind.
Anordnung nach Anspruch 15, wobei das Tiefpaßfilterelement (LP) Filter (LP3, LP4) für verschiedene Grenzfrequenzen umfasst.
Anordnung nach einem der Ansprüche 11 bis 16, wobei die erste Frequenztrenneinrichtung (FS1) ein erstes Tiefpaßfilter (LP1), das zwischen den ersten Signaleingang (SI1) und den ersten Niederfrequenzausgang (LF1) angeschlossen ist, und ein Differenzelement (D1) umfasst, das eingangsseitig an den ersten Signaleingang (SI1) und den ers ten Niederfrequenzausgang angeschlossen ist und ausgangsseitig mit dem ersten Hochfrequenzausgang (HF1) gekoppelt ist.
Anordnung nach einem der Ansprüche 11 bis 17, wobei die erste nichtlineare Filtereinrichtung (NF1) eingangsseitig einen ersten Hochfrequenzanteil empfängt und folgendes ausgibt: – den ersten Hochfrequenzanteil, wenn ein Istwert des ersten Hochfrequenzanteils unter einem ersten Schwellwert (TR1) liegt; – den als Funktion eines vorbestimmten Skalierungsfaktors skalierten ersten Hochfrequenzanteil, wenn der Istwert des ersten Hochfrequenzanteils über dem ersten Schwellwert (TR1) und unter einem zweiten Schwellwert (TR2) liegt; oder – einen Festwert (FV2), wenn der Istwert des ersten Hochfrequenzanteils über dem zweiten Schwellwert (TR2) liegt.
Anordnung nach einem der Ansprüche 11 bis 18, wobei das Verknüpfungselement (CE) ein Phasenmodulatorelement (PM) und ein Amplitudenmodulatorelement (AM) umfasst, die an den ersten und den zweiten Verknüpfungseingang (CI1, CI2) gekoppelt sind, wobei ein Eingang des Amplitudenmodulatorelements (AM) zusätzlich mit einem Ausgang des Phasenmodulatorelements (PM) gekoppelt ist und das polarmodulierte Hochfrequenzsignal an einem Ausgang des Amplitudenmodulatorelements (AM) bereitgestellt wird.
Anordnung nach einem der Ansprüche 11 bis 19, weiterhin umfassend eine Umsetzungseinheit (CU), die eingangsseitig mit einem Dateneingang (DIN) und ausgangsseitig mit dem ersten und dem zweiten Knoten (N1, N2) gekoppelt ist, wobei die Umsetzungseinheit (CU) eingerichtet ist, die Amplitudenkomponente und die Phasenkomponente als Funktion von am Dateneingang bereitgestellten Eingangsdaten abzuleiten.
Polarmodulationsverfahren, umfassend – Empfangen einer ersten und einer zweiten Komponente entsprechend einer Amplitudenkomponente und einer Phasenkomponente; – Trennen der ersten Komponente in einen ersten Niederfrequenzanteil und einen ersten Hochfrequenzanteil in Abhängigkeit einer ersten Grenzfrequenz; – nichtlineares Filtern des ersten Hochfrequenzanteils; – Verknüpfen des gefilterten ersten Hochfrequenzanteils und des ersten Niederfrequenzanteils zu einer ersten verarbeiteten Komponente; und – Erzeugen eines polarmodulierten Hochfrequenzsignals als Funktion der ersten verarbeiteten Komponente und der zweiten Komponente.
Verfahren nach Anspruch 21, weiterhin umfassend – Trennen der zweiten Komponente in einen zweiten Niederfrequenzanteil und einen zweiten Hochfrequenzanteil in Abhängigkeit einer zweiten – Grenzfrequenz; Filtern des zweiten Hochfrequenzanteils; – Verknüpfen des gefilterten zweiten Hochfrequenzanteils und des zweiten Niederfrequenzanteils zu einer zweiten verarbeiteten Komponente; – wobei das polarmodulierte Hochfrequenzsignal als Funktion der ersten verarbeiteten Komponente und der zweiten verarbeiteten Komponente erzeugt wird.
Verfahren nach Anspruch 21 oder 22, wobei eine Kerbfilterung der ersten verarbeiteten Komponente und der zweiten Komponente durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 23, wobei die Kerbfilterung für verschiedene Frequenzbereiche für die erste und die zweite Komponente durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 24, wobei eine Tiefpaßfilterung der ersten verarbeiteten Komponente und der zweiten Komponente durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 25, wobei die Tiefpaßfilterung für verschiedene Grenzfrequenzen für die erste und die zweite Komponente durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 26, wobei der erste Niederfrequenzanteil durch Durchführen einer Tiefpaßfilterung der ersten Komponente erzeugt wird und der erste Hochfrequenzanteil durch Subtrahieren des ersten Niederfrequenzanteils von der ersten Komponente erzeugt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 27, bei dem die nichtlineare Filterung des ersten Hochfrequenzanteils umfasst, folgendes auszugeben: – den ersten Hochfrequenzanteil, wenn ein Istwert des ersten Hochfrequenzanteils unter einem ersten Schwellwert (TR1) liegt; – den als Funktion eines vorbestimmten Skalierungsfaktors skalierten ersten Hochfrequenzanteil, wenn der Istwert des ersten Hochfrequenzanteils über dem ersten Schwellwert (TR1) und unter einem zweiten Schwellwert (TR2) liegt; oder – einen Festwert (FV2), wenn der Istwert des ersten Hochfrequenzanteils über dem zweiten Schwellwert (TR2) liegt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 28, wobei das polarmodulierte Hochfrequenzsignal durch Durchführen einer Amplitudenmodulation eines phasenmodulierten Trägersignals als Funktion der ersten und der zweiten Komponente erzeugt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 29, wobei die erste und die zweite Komponente als Funktion von zu modulierenden Eingangsdaten abgeleitet werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 30, durchgeführt in einer anwendungsspezifischen integrierten Schaltung, einem ASIC, einem digitalen Signalprozessor, einem kundenprogrammierbaren Gatearray oder einem FPGA.
Filteranordnung, umfassend: – einen Filtereingang (CN1) und einen Filterausgang (CI1); – eine Frequenztrenneinrichtung (FS1), die einen Signaleingang (SI1), der mit dem Filtereingang gekoppelt ist, einen Niederfrequenzausgang (LF1) und einen Hochfrequenzausgang (HF1) zum Bereitstellen von frequenzgetrennten Anteilen eines Signals am Signaleingang (SI1) in Abhängigkeit einer Grenzfrequenz umfasst; – eine nichtlineare Filtereinrichtung (NF1), die an den Hochfrequenzausgang (HF1) gekoppelt ist; und – ein Summierungselement (SU1), das eingangsseitig mit einem Ausgang der nichtlinearen Filtereinrichtung (NF1) und mit dem Niederfrequenzausgang (NF1) und ausgangsseitig mit dem Filterausgang (CI1) gekoppelt ist.
Anordnung nach Anspruch 32, wobei der Filterausgang (CI1) durch ein Kerbfilterelement (NO) an den Ausgang des Summierungselements (SU1) gekoppelt ist.
Anordnung nach Anspruch 32 oder 33, wobei der Filterausgang (CI1) durch ein Tiefpaßfilterelement (LP) an den Ausgang des Summierungselements (SU1) gekoppelt ist.
Anordnung nach einem der Ansprüche 32 bis 34, wobei die Frequenztrenneinrichtung (FS1) ein Tiefpaßfilter (LP1), das zwischen den Signaleingang (SI1) und den Niederfrequenzausgang (LF1) gekoppelt ist, und ein Differenzelement (D1) umfasst, das eingangsseitig mit dem Signaleingang (SI1) und dem Niederfrequenzausgang (LF1) und ausgangsseitig mit dem Hochfrequenzausgang (HF1) gekoppelt ist.
Anordnung nach einem der Ansprüche 32 bis 35, wobei die nichtlineare Filtereinrichtung (NF1) eingerichtet ist, einen Hochfrequenzanteil auf ihrer Eingangsseite zu empfangen und folgendes auszugeben: – den Hochfrequenzanteil, wenn ein Istwert des Hochfrequenzanteils unter einem ersten Schwellwert (TR1) liegt; – den als Funktion eines vorbestimmten Skalierungsfaktors skalierten Hochfrequenzanteil, wenn der Istwert des Hochfrequenzanteils über dem ersten Schwellwert (TR1) und unter einem zweiten Schwellwert (TR2) liegt; oder – einen Festwert (FV2), wenn der Istwert des Hochfrequenzanteils über dem zweiten Schwellwert (TR2) liegt.
Filterverfahren, umfassend: – Trennen eines Eingangssignals in einen Niederfrequenzanteil und einen Hochfrequenzanteil in Abhängigkeit einer Grenzfrequenz; – nichtlineares Filtern des Hochfrequenzanteils und – Erzeugen eines Ausgangssignals durch Verknüpfen des gefilterten Hochfrequenzanteils und des Niederfrequenzanteils.
Verfahren nach Anspruch 37, wobei das Erzeugen des Ausgangssignals das Kerbfiltern des verknüpften Hochfrequenzanteils und Niederfrequenzanteils umfasst.
Verfahren nach Anspruch 37 oder 38, wobei das Erzeugen des Ausgangssignals das Tiefpaßfiltern des verknüpften Hochfrequenzanteils und des Niederfrequenzanteils umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 37 bis 39, wobei der Niederfrequenzanteil durch Durchführen einer Tiefpaßfilterung des Eingangssignals erzeugt wird und der Hochfrequenzanteil durch Subtrahieren des Niederfrequenzanteils von dem Eingangssignal erzeugt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 37 bis 40, wobei die nichtlineare Filterung des Hochfrequenzanteils umfasst, folgendes auszugeben: – den Hochfrequenzanteil, wenn ein Istwert des Hochfrequenzanteils unter einem ersten Schwellwert (TR1) liegt; – den als Funktion eines vorbestimmten Skalierungsfaktors skalierten Hochfrequenzanteil, wenn der Istwert des Hochfrequenzanteils über dem ersten Schwellwert (TR1) und unter einem zweiten Schwellwert (TR2) liegt; oder – einen festen Wert, wenn der Istwert des Hochfrequenzanteils über dem zweiten Schwellwert (TR2) liegt.