DE102009043444B4

DE102009043444B4 - Modulation und Übertragung von Signalen hoher Bandbreite

Info

Publication number: DE102009043444B4
Application number: DE102009043444A
Authority: DE
Inventors: Thomas Blocher; Thomas Poetscher; Peter Singerl; Andreas Wiesbauer
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Intel Deutschland GmbH
Priority date: 2008-09-30
Filing date: 2009-09-29
Publication date: 2010-12-16
Anticipated expiration: 2029-09-30
Also published as: DE102009043444A1; US20100080319A1; US20120300879A1; US8254493B2; US8565338B2

Abstract

Übertragungsvorrichtung umfassend:
einen Modulationspfad (104), welchem ein Signal (102; 302, 304; 402, 404) mit einer Nutzinformation zugeführt wird und welcher ein Ausgangssignal (214; 422, 432) erzeugt, wobei der Modulationspfad (104) eine geschaltete Ausgangsstufe (212; 420; 430) aufweist,
eine Fehlerberechnungseinheit (106), welche ein Fehlersignal (228) erzeugt, welches einen Innenbandsignalfehler des Ausgangssignals (214; 422, 432) repräsentiert, wobei die Fehlerberechnungseinheit (106) eine lineare Ausgangsstufe (226) aufweist, und
eine Fehlerkorrektureinheit (108), welcher das Ausgangssignal (214; 422, 432) und das Fehlersignal (228) zugeführt werden und welche ein Übertragungssignal (232) erzeugt.

Description

Hintergrund der Erfindung
Die US 6,538,509 B2 beschreibt eine Linearisierungsschaltung für einen Mikrowellen-Leistungsverstärker.
”A RF approach for the implementation of the LINC technique”, von P. Colantonio, F. Giannini und M. Rossi, Proceedings of the 36^th European Microwave Conference 2006 beschreibt ein LINC-Linearisierungsschema (LINC (”LInear amplification using Nonlinear Components”)), welches insbesondere für einen typischen Mirkowellen-Sender geeignet ist.
”CLIER – combination of LINC and EER method”, von B. Rembold und O. Koch, Electronics Letters, 3^rd August 2006, Vol. 42, No. 16 beschreibt eine effiziente Verstärkung eines Breitband-Mehrträger-Signals mittels einer Schaltungskonfiguration, welche LINC und EEC (”Envelope Elimination and Restoration”) kombiniert.
Ein Modulator ist in einer Vorrichtung zur Signalübertragung, wie sie beispielsweise bei Systemen zur drahtlosen oder drahtgestützten Kommunikation eingesetzt wird, angeordnet. Eine der Funktionen eines Modulators ist, ein Nutzsignal, welches eine auf einem Trägerfrequenzsignal zu übertragende Information darstellt, zu modulieren, um ein Übertragungssignal (zu übertragendes Signal) zu erzeugen. Das Übertragungssignal wird verstärkt, bevor es einem Übertragungskanal bereitgestellt wird. Bei einer Basisstation eines mobilen Kommunikationssystems muss der Verstärker dabei für eine hohe Verstärkung sorgen.
Im Allgemeinen existieren bei mobilen Kommunikationssystemen unterschiedliche Modulationsschemata, welche eine hohe Bandbreite ermöglichen, wie beispielsweise EDGE („Enhanced Data Rates for GSM Evolution”), UMTS („Universal Mobile Telecommunication System”), usw.. Diese Modulationsschemata weisen gewöhnlicherweise eine nicht konstante Oberwelle (Envelope) des Übertragungssignals auf. Der Grund kann beispielsweise eine Amplitudenmodulation des Übertragungssignals sein. Mittels der Amplitudenmodulation wird (nur) ein Teil der zu übertragenden Information moduliert. Um eine korrekte Demodulation und ein korrektes Wiederzusammenfügen der Information zu ermöglichen, müssen bestimmte Linearitätsanforderungen von dem Modulator erfüllt werden. Diese Linearitätsanforderungen werden beispielsweise durch eine Standardspezifikation definiert. Folglich muss der Leistungsverstärker einer Basisstation für eine lineare Verstärkung über einen großen Bereich eines Signalpegels hinweg sorgen. Dieses wird gewöhnlicherweise durch einen ”quasi linearen” Verstärker ermöglicht, welcher mit einer hohen Rückkopplung arbeitet oder mit einem hohen back-off betrieben wird, um die Linearitätsanforderungen bezüglich des Übertragungssignals zu erfüllen. Diese Betriebsart führt zu einer geringen Leistungseffizienz (oder zu einem schlechten Wirkungsgrad) und gewöhnlicherweise zu höheren Kosten bei der Herstellung eines entsprechenden Modulators.
Die vorliegende Erfindung stellt sich daher die Aufgabe, die Probleme nach dem Stand der Technik zumindest zu verringern.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Im Folgenden werden erfindungsgemäße Ausführungsformen im Detail mit Bezug zu den beigefügten Figuren beschrieben. In den Figuren bezeichnet/n die links stehende(n) Ziffer(n) eines Bezugszeichens diejenige Figur, in welcher das entsprechende Bezugszeichen als erstes auftritt. Dieselben Bezugszeichen werden durchweg verwendet, um in den Zeichnungen gleiche Merkmale und Komponenten zu bezeichnen.
1 ist ein Blockdiagramm, welches eine erfindungsgemäße Übertragungsvorrichtung darstellt.
2 ist ein Blockdiagramm, welches eine erfindungsgemäße Übertragungsvorrichtung darstellt.
3 ist ein Blockdiagramm, welches einen erfindungsgemäßen Modulator darstellt.
4 ist ein Blockdiagramm, welches einen erfindungsgemäßen IQ-Modulator darstellt.
5 ist eine Signaldarstellung, welche erfindungsgemäß ein Frequenzspektrum von Signalen bezüglich eines Aufwärtsmischers darstellt.
6 ist eine erfindungsgemäße Signaldarstellung, welche Signale bezüglich eines Pulsweiten-Modulators darstellt.
7 ist eine Signaldarstellung, welche erfindungsgemäß ein Frequenzspektrum von Signalen bezüglich einer Pulsweitenmodulation darstellt.
8 ist eine Signaldarstellung, welche erfindungsgemäß ein Frequenzspektrum von Signalen bezüglich einer Pulsweitenmodulation darstellt.
9 ist eine Signaldarstellung, welche erfindungsgemäß ein Signal-Rausch-Verhältnis eines Oberwellen-Modulators darstellt.
10 ist eine Signaldarstellung, welche erfindungsgemäß ein Frequenzspektrum von Signalen bezüglich eines Aufwärtsmischers darstellt.
11 ist eine Signaldarstellung, welche erfindungsgemäß ein Frequenzspektrum von Signalen bezüglich eines Aufwärtsmischers darstellt.
12 ist eine Signaldarstellung, welche erfindungsgemäß ein Frequenzspektrum von Signalen bezüglich eines Aufwärtsmischers darstellt.
13 ist eine erfindungsgemäße schematische Darstellung einer Technik, um Spiegelfrequenzen durch eine basisbandbasierte Modulation zu verringern.
14 ist ein Flussplan, welcher ein erfindungsgemäßes Verfahren darstellt.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
Diese Offenbarung beschreibt Techniken zur Modulation bei einer Übertragungsvorrichtung. Die Techniken umfassen insbesondere eine Implementierung einer Übertragungsvorrichtung und eines Modulator. Die offenbarten Vorrichtungen können in einer Vielzahl von Kommunikationsvorrichtungen oder Kommunikationssystemen eingesetzt werden. Zum Beispiel kann eine Übertragungsvorrichtung oder ein Modulator in Mobiltelefonen, Basisstationen, usw. eingesetzt werden. Die folgenden Systeme und Verfahren werden mit Bezug auf ein Mobilfunkkommunikationssystem beschrieben. Dabei wird selbstverständlich vorausgesetzt, dass die offenbarten Übertragungsvorrichtungen und Modulatoren allgemein auch in irgendeinem elektronischen Kommunikationssystemen eingesetzt werden können.
Mobilfunkkommunikationssysteme umfassen Komponenten, wie beispielsweise mobile Kommunikationsvorrichtungen, Basisstation, usw., welche Eingangssignale empfangen können.
Die offenbarte Technik zur Ausführung einer Modulation umfasst eine Kombination einer geschalteten Ausgangsstufe und eines Fehlerschätzpfades.
Beispielhafte Systeme
1 stellt eine erfindungsgemäße Übertragungsvorrichtung 100 dar. Die Reihenfolge, in welcher die Blöcke des Systems beschrieben werden, sollen dabei nicht einschränkend verstanden werden, was bedeutet, dass irgendeine Anzahl der beschriebenen Systemblöcke in irgendeiner Reihenfolge kombiniert werden kann, um das erfindungsgemäße System oder ein alternatives erfindungsgemäßes System zu implementieren. Darüber hinaus können bestimmte Blöcke bei dem erfindungsgemäßen System nicht vorhanden sein, ohne den Geist bzw. den Umfang des hier beschriebenen Gegenstands zu verletzen bzw. zu verlassen. Des Weiteren kann das System in irgendeiner geeigneten Hardware, Software, Firmware oder einer Kombination davon implementiert werden, ohne den Umfang der Erfindung zu verlassen.
Die Übertragungsvorrichtung umfasst einen Eingang 102. Ein Basisbandsignal, welches eine zu übertragende Information umfasst, kann an dem Eingang 102 empfangen werden. Das Basisbandsignal wird zu einem Modulationspfad 104 geführt. Der Modulationspfad 104 führt eine Modulation des Basisbandsignals aus, um ein Ausgangssignal zu erzeugen. Eine Modulation umfasst insbesondere die folgende Signalbearbeitung: Kodierung, Aufwärtsmischen des Basisbandsignals auf ein Trägersignal, Verstärken und Filtern. Die unterschiedlichen Arten der Signalbearbeitung können in unterschiedlichen Reihenfolgen und zu unterschiedlichen Zeitpunkten durchgeführt werden.
Der Modulationspfad 104 umfasst eine oder mehrere geschaltete Ausgangsstufen, welche in 1 nicht dargestellt sind. Eine geschaltete Ausgangsstufe kann ein Schaltverstärker, d. h. ein Verstärker der Klasse F, invers Klasse F, Klasse D oder Klasse S sein. Bei einem idealen Schaltverstärker sind Strom und Spannung nicht gleichzeitig vorhanden. Daher wird eine hohe Leistungseffizienz erzielt.
Um eine entsprechende Bandbreite bereitzustellen, kann der Modulationspfad 104 mehrere geschaltete Ausgangsstufen parallel umfassen. Bei einer anderen erfindungsgemäßen Ausführungsform kann der Modulationspfad 104 auch nur eine einzige geschaltete Ausgangsstufe aufweisen. Bei einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform umfasst der Modulationspfad 104 zumindest eine Reihenschaltung von geschalteten Ausgangsstufen, um ein erforderliches Leistungsniveau des Ausgangssignals zu erzielen.
Darüber hinaus kann der Modulationspfad 104 eine Kodiereinheit umfassen, um eine Kodierung der zeitabhängigen Phasenkomponente und der zeitabhängigen Oberwellenkomponente des Eingangssignals, welches am Eingang 102 empfangen wird, durchzuführen. Die Kodiereinheit kann dabei derart ausgestaltet sein, dass sie ein Modulationsschemata für eine hohe Bandbreite aufweist, wie beispielsweise 8-PSK, welches bei EDGE und UMTS eingesetzt wird. Eine beispielhafte Funktion der Kodiereinheit ist, eine Folge von rechteckigen Pulsen bereitzustellen oder zu erzeugen, welche von dem Basisbandsignal, das an dem Eingang 102 vorhanden ist, abgeleitet werden. Die Kodiereinheit kann beispielsweise mittels einer Delta-Sigma-Modulation, einer Pulsweitenmodulation oder irgendeines anderen Verfahrens realisiert werden, um ein Oberwellensignal in Pulse umzusetzen. Ein Aspekt eines Einsatzes einer Kodiereinheit ist, dass sich das Spektrum der Folge von rechteckigen Pulsen bei Vielfachen der Referenzfrequenz, welche bei der Kodiereinheit eingesetzt wird, konzentriert. Daher können Lücken in dem Spektrum verwendet werden, um das Signalrauschverhältnis im Hochfrequenzbereich zu verbessern, z. B. nachdem die Folge von rechteckigen Pulsen auf eine Trägerfrequenz aufwärtsgemischt worden ist. Ein anderer Aspekt ist, dass die Schaltfrequenz bei der Ausgangsstufe im Vergleich zu einem bekannten Bandpassmodulator verringert ist. Daher wird eine hohe Effizienz erzielt, während sich die spektralen Komponenten um die Trägerfrequenz herum konzentrieren, wodurch eine Ausgangsstufe mit einer kleineren Bandbreite eingesetzt werden kann.
Die Übertragungsvorrichtung 100 umfasst darüber hinaus eine Fehlerberechnungseinheit 106. Die Funktion der Fehlerberechnungseinheit 106 ist, einen entsprechenden Innenbandfehler des Ausgangssignals, welcher durch den Modulationspfad 104 erzeugt worden ist, abzuschätzen. Dies wird bewerkstelligt, indem ein Fehlersignal erzeugt wird, welches auf einer Information bezüglich Fehleranteilen oder Fehlerverteilungen basiert, wie beispielsweise unerwünschten Abbildungskomponenten (gespiegelten Anteilen), Quantisierungseffekten, Nichtlinearitäten, welche in dem Ausgangssignal vorhanden sind und welche durch den Modulationspfad 104 erzeugt werden. Die Information bezüglich Fehleranteilen kann durch Rückführung oder durch eine Korrektur mittels einer Vorwärtsregelung gewonnen werden, d. h. indem zumindest eine von folgenden Kopien (z. B. als Eingabe für die Fehlerberechnungseinheit) eingesetzt wird:

• eine Kopie des Ausgangssignals, wie beispielsweise eine abwärts gemischte Version des Signals, welches durch die geschaltete Ausgangsstufe erzeugt wird,
• eine Kopie der Folge der rechteckigen Pulse, welche durch die Kodiereinheit erzeugt werden,
• eine Kopie des Basisbandsignals.

Eine Abschätzung des Innenbandfehlers kann entweder in dem digitalen oder in dem analogen Basisbandabschnitt der Übertragungsvorrichtung 100 durchgeführt werden.
Die Fehlerberechnungseinheit 106 umfasst eine lineare Ausgangsstufe, welche in 1 nicht dargestellt ist. Eine lineare Ausgangsstufe kann ein linearer Verstärker, d. h. ein Verstärker der Klasse A, der Klasse B oder der Klasse AB sein. Mit anderen Worten wird eine einfache Ausgangsstufenausführung eingesetzt. Da das Leistungsniveau des Innenbandfehlers des Modulationspfads 104 im Allgemeinen viel kleiner als das Leistungsniveau des Innenbandteils des Ausgangssignals, welches durch den Modulationspfad 104 erzeugt wird, ist, reicht der Einsatz eines linearen Verstärkers aus, um das Signal, welches den Innenbandfehler repräsentiert, auf ein notwendiges Leistungsniveau zu bringen.
Die Übertragungsvorrichtung 100 umfasst darüber hinaus eine Fehlerkorrektureinheit 108. Der Fehlerkorrektureinheit 108 wird das Ausgangssignal, welches durch den Modulationspfad 104 erzeugt wird, und das Fehlersignal, welches durch die Fehlerberechnungseinheit 106 erzeugt wird, zugeführt. Die Funktion der Fehlerkorrektureinheit ist, das Ausgangssignal um das Fehlersignal zu korrigieren, um ein Übertragungssignal zu erzeugen. Die Fehlerkorrektureinheit 108 umfasst dazu insbesondere jede der folgenden Vorrichtungen: einen Addierer, eine Leistungskombinationsvorrichtung und ein Filter, wie beispielsweise ein Bandpassfilter. Das Übertragungssignal wird an einem Ausgang 110 der Übertragungsvorrichtung 100 bereitgestellt. Der Ausgang 110 kann mit einem Zufuhrmittel gekoppelt sein, um das Übertragungssignal in einen Übertragungskanal, beispielsweise eine Antenne oder einen Stecker, einzuspeisen.
2 stellt ein erfindungsgemäßes System dar, welches einen Modulator umfasst, um ein Nutzsignal in ein moduliertes Signal zu modulieren. Das System 200 kann in einem Funkübertragungsabschnitt einer Basisstation vorhanden sein. Das System 200 empfängt ein Eingangssignal oder einen Eingangsdatenstrom 102. Das Eingangssignal 102 kann mit dem Basisbandsignal korrespondieren, wie es bei 1 beschrieben ist. Das Eingangssignal 102 wird zu einer Kodiereinheit 202 geführt.
Die Kodiereinheit 202 führt eine Kodierung der zeitabhängigen Phasenkomponente und der zeitabhängigen Oberwellenkomponente (Envelopekomponente oder Amplitude) des Eingangssignals 102 durch. Die Kodiereinheit 202 kann dabei derart ausgestaltet sein, dass sie ein Modulationsschema für eine hohe Bandbreite, wie beispielsweise 8-PSK, welches bei EDGE, UMTS eingesetzt wird, aufweist. Eine beispielhafte Funktion der Kodiereinheit 202 ist, eine Pulsfolge zu erzeugen, welche von dem Eingangssignal 102 abgeleitet ist. Beispielhafte Ausführungsformen der Kodiereinheit 202 setzen eine Delta-Sigma-Modulation oder einer Pulsweitenmodulation ein, um ein Oberwellensignal in Pulse umzusetzen. Im Allgemeinen erzeugt die Kodiereinheit 202 ein erstes Zwischensignal 204, welches eine Folge von rechteckigen Pulsen ist.
Einem Aufwärtsmischer 206 wird das erste Zwischensignal 204 zugeführt. Darüber hinaus wird dem Aufwärtsmischer 206 ein Trägersignal 208, d. h. ein Hochfrequenzsignal, zugeführt. Der Aufwärtsmischer 206 führt eine Aufwärtsmischung des ersten Zwischensignals 204 mittels des Trägersignals 208 durch, um ein zweites Zwischensignal 210 zu erzeugen. Dieses korrespondiert mit einem Verschieben der Mittenfrequenz des ersten Zwischensignals 204, d. h. des Basisbandes, zu der Mittenfrequenz des Trägersignals 208, d. h. der Trägerfrequenz.
Bei vielen Kommunikationssystemen beträgt die Trägerfrequenz mehr als 1 GHz. Bei anderen Kommunikationssystemen kann die Trägerfrequenz jedoch unterhalb von 1 GHz liegen, wie beispielsweise bei GSM, wobei die Trägerfrequenz zwischen 800 und 900 MHz liegt.
Der Aufwärtsmischer 206 kann eine Mischvorrichtung, wie beispielsweise einen Multiplizierer, umfassen. Ein lokaler Oszillator, in 2 nicht dargestellt, kann das Trägersignal 208 bereitstellen. Das Trägersignal 208 kann durch einen Phasenmodulator phasenmoduliert werden, um einen Teil der zu übertragenden Information aufzunehmen.
Einer geschalteten Ausgangsstufe 212 wird das zweite Zwischensignal 210 zugeführt. Die geschaltete Ausgangsstufe 212 führt eine Verstärkung des zweiten Zwischensignals 210 durch, um ein Ausgangssignal 214 zu erzeugen. Die geschaltete Ausgangsstufe 212 kann einen Schaltverstärker, d. h. einen Verstärker der Klasse F, der inversen Klasse F („invers class F”), der Klasse D oder der Klasse S, aufweisen. Abhängig von der Bandbreite und/oder der angestrebten Ausgangsleistung kann die geschaltete Ausgangsstufe 212 mehrere parallel geschaltete Schaltverstärker aufweisen. Es ist allerdings auch möglich, dass die geschaltete Ausgangsstufe nur einen einzigen Schaltverstärker besitzt. Es ist auch möglich, dass die geschaltete Ausgangsstufe 212 zumindest eine Reihenschaltung von Schaltverstärkern umfasst, um ein erforderliches Leistungsniveau des Ausgangssignals 214 zu erzielen.
Das System 200 umfasst darüber hinaus eine Fehlerschätzvorrichtung 216. Die Fehlerschätzvorrichtung 216 schätzt einen Innenbandfehler des Ausgangssignals 214. Dies wird bewerkstelligt, indem ein Fehlersignal basierend auf einer Information von Fehleranteilen, wie beispielsweise von unerwünschten Abbildungskomponenten (gespiegelten Komponenten bzw. durch Spiegelung hervorgerufenen Komponenten), Quantisierungseffekten, Nichtliniearitäten, welche in dem Ausgangssignal 214 vorhanden sind, erzeugt wird. Die Information über Fehleranteile kann durch eine Rückkopplung oder durch eine auf einer Vorwärtsregelung basierenden Korrektur gewonnen werden, d. h. in dem zumindest eine von folgenden Kopien insbesondere als Eingabe für die Fehlerschätzvorrichtung eingesetzt wird:

• eine Kopie oder eine Ableitung des Ausgangssignals 214, wie beispielsweise eine abwärts gemischte Version des Signals, welches durch die geschaltete Ausgangsstufe 214 erzeugt wird,
• eine Kopie oder eine Ableitung des ersten Zwischensignals 204,
• eine Kopie oder eine Ableitung des zweiten Zwischensignals 210,
• eine Kopie oder eine Ableitung des Eingangssignals 102.

Die Schätzung des Innenbandfehlers kann entweder in dem digitalen oder in dem analogen Basisbandabschnitt des Systems 200 durchgeführt werden. Die Fehlerschätzvorrichtung 216 erzeugt ein erstes Zwischenfehlersignal 218 basierend auf dem abgeschätzten Innenbandfehler.
Einem zweiten Aufwärtsmischer 220 wird das erste Zwischenfehlersignal 218 zugeführt. Dem zweiten Aufwärtsmischer 220 wird darüber hinaus ein zweites Trägersignal 222, d. h. ein Hochfrequenzsignal, zugeführt. Das zweite Trägersignal 222 kann mit dem Trägersignal 208 identisch sein. Der zweite Aufwärtsmischer 220 kann eine ähnliche Struktur wie der Aufwärtsmischer 206 aufweisen. Der zweite Aufwärtsmischer 220 führt mittels des zweiten Trägersignals 222 eine Aufwärtsmischung des ersten Zwischenfehlersignals 218 durch, um ein zweites Zwischenfehlersignal 224 zu erzeugen. Dies entspricht einem Verschieben der Mittenfrequenz des ersten Zwischenfehlersignals 218, d. h. des Basisbands, zu der Mittenfrequenz des zweiten Trägersignals 222, d. h. der zweiten Trägerfrequenz (oder der Trägerfrequenz, wenn die Frequenz des Trägersignals 208 gleich der Frequenz des zweiten Triggersignals 222 ist).
Einer linearen Ausgangsstufe 226 wird das zweite Zwischenfehlersignal 224 zugeführt. Die lineare Ausgangsstufe führt eine Verstärkung des zweiten Zwischenfehlersignals 224 durch, um ein Fehlersignal 228 zu erzeugen. Die lineare Ausgangsstufe 226 umfasst einen linearen Verstärker, beispielsweise der Klasse A, der Klasse B oder der Klasse AB. Die Erfinder haben erkannt, dass der Dynamikbereich des Fehlersignals 228 viel kleiner als der Dynamikbereich des Ausgangssignals 214 ist. Es reicht daher aus, die Verstärkung des Fehlersignals mittels einer einfachen linearen Verstärkerstruktur durchzuführen.
Das System 200 umfasst darüber hinaus eine Kombinationsvorrichtung 230. Der Kombinationsvorrichtung 230 wird das Ausgangssignal 214 und das Fehlersignal 228 zugeführt. Die Kombinationsvorrichtung kombiniert das Ausgangssignal 214 und das Fehlersignal 228, um ein Übertragungssignal 232 zu erzeugen. Dies kann bewerkstelligt werden, indem das Fehlersignal 228 von dem Ausgangssignal 214 abgezogen oder diesem hinzugeführt wird. Die Kombinationsvorrichtung 230 kann auch eine Bandpassfilterung des Ergebnisses der Kombination durchführen. Das Übertragungssignal 232 kann mittels eines entsprechenden Zufuhrmittels, wie beispielsweise einer Antenne oder eines Steckers, auf einen Übertragungskanal weitergeleitet werden.
Die Kodiereinheit 202, der Aufwärtsmischer 206 und die geschaltete Ausgangsstufe 212 bilden einen Modulationspfad, welcher das Ausgangssignal 214 erzeugt, welches durch eine Modulation des Eingangssignals 102 von diesem abgeleitet wird. Die Modulation des Eingangssignals 102 wird mittels einer geschalteten Verstärkung durchgeführt. Es gibt viele Möglichkeiten einen Oberwellenabschnitt (Amplitude) und/oder einen Phasenabschnitt (Phase) eines Basisbandsignals zu kodieren, um eine entsprechende Eingabe für den Schaltverstärker bereitzustellen. Dies beinhaltet Techniken, wie beispielsweise eine Oberwellenmodulation, welche im Detail mit Bezug auf 3 beschrieben wird, oder eine kartesische Modulation bzw. eine IQ-Modulation, welche im Detail mit Bezug auf 4 beschrieben wird.
3 stellt ein erfindungsgemäßes System mit einem Modulator dar, welcher ein Nutzsignal in ein moduliertes Signal moduliert. Das System 300 arbeitet mit einer Oberwellenmodulation („Envelope Modulation”). Das System 300 empfängt ein Eingangssignal oder einen ankommenden Datenstrom. Das Eingangssignal korrespondiert dabei insbesondere mit einem Basisbandsignal, wie es mit Bezug zu 1 beschrieben ist. Das Eingangssignal umfasst ein erstes Eingangssignal 302, welches eine Oberwellen- oder Envelope-Komponente (Amplitude) des Eingangssignals repräsentiert. Darüber hinaus umfasst das Eingangssignal ein zweites Eingangssignal 304, welches eine Phasenkomponente des Eingangssignals repräsentiert.
Einem Pulsweitenmodulator (PWM) 306 wird das erste Eingangssignal 302 zugeführt. Der PWM 306 führt eine Kodierung des ersten Eingangssignals 302 zu einem Strom oder zu einer Folge rechteckiger Pulse durch. Der PWM 306 arbeitet bei einer Referenzfrequenz, welche entsprechend der Bandbreite der Oberwellenkomponente und des angestrebten Signal-Rausch-Abstands gewählt wird. Der PWM erzeugt ein erstes Zwischensignals 204 in Form einer Pulsfolge. Die Breite eines Pulses hängt linear von einem Wert einer Amplitude zur Abtastzeit ab, welche durch die Referenzfrequenz bestimmt ist.
Einem Phasenmodulator 308 wird das zweite Eingangssignal 304 zugeführt. Der Phasenmodulator 308 erzeugt ein phasenmoduliertes Trägersignal 310 (ein LO-Signal 310 mit einer hohen Frequenz, welches mit Hilfe eines lokalen Oszillators erzeugt und phasenmoduliert ist). Dieses LO-Signal 310 weist seine Mittenfrequenz bei einer Trägerfrequenz des Systems 300 auf. Der Phasenmodulator weist insbesondere eine Struktur eines Frequenzsynthesizer, wie beispielsweise eines digital gesteuerten Oszillators (DCO „Digitally Controlled Oscillator”), eines spannungsgesteuerten Oszillators (VCO „Voltage Controlled Oszillator”), eines Phasenregelkreises (PLL „Phase-Locked Loop”), eines digitalen Phasenregelkreises (DPLL „Digital PLL”) oder eines Ringoszillators auf. Das LO-Signal 310 trägt die Phaseninformation des Eingangssignals, welche zu der Trägerfrequenz verschoben ist. Das LO-Signal 310 kann beispielsweise auch eine Folge rechteckiger Pulse bzw. ein Bitstrom sein.
Einem ersten Mischer 312 wird das erste Zwischensignal 204 und das LO-Signal 310 zugeführt. Der ersten Mischer mischt die beiden zugeführten Signale oder führt eine Multiplikation der zwei zugeführten Signale durch, um ein zweites Zwischensignal 210 zu erzeugen. Bei bestimmten Ausführungsformen kann der erste Mischer 312 durch einen Knoten ersetzt werden (d. h. die Multiplikation erfolgt rein mathematisch und es wird kein Multiplizierer benötigt). Einer geschalteten Ausgangsstufe 212, wie sie mit Bezug zu 2 beschrieben ist, wird das zweite Zwischensignal 210 zugeführt, um ein Ausgangssignal 214 zu erzeugen.
Einem Filter 314 wird das erste Zwischensignal 204 zugeführt. Das Filter filtert das erste Zwischensignal 204, um einen Innenbandfehler abzuschätzen. Das Filter 314 umfasst dabei insbesondere ein Hochpassfilter und erzeugt ein erstes Zwischenfehlersignal 218.
Einem zweiten Mischer 316 wird das erste Zwischenfehlersignal 218 und das LO-Signal 310 zugeführt. Der zweite Mischer mischt die beiden zugeführten Signale bzw. führt eine Multiplikation dieser beiden Signale durch, um ein zweites Zwischenfehlersignal 224 zu erzeugen. Dabei kann wiederum ein Knoten den zweiten Mischer 316 ersetzen. Einer linearen Ausgangsstufe 226, wie sie mit Bezug zu 2 beschrieben ist, wird das zweite Zwischenfehlersignal 226 zugeführt, um ein Fehlersignal 228 zu erzeugen.
Einem Addierer bzw. einer Leistungskombinationsvorrichtung („Power Combiner”) 318 wird das Ausgangssignal 214 und das Fehlersignal 228 zugeführt. Der Addierer bzw. die Leistungskombinationsvorrichtung subtrahiert das Fehlersignal 228 von dem Ausgangssignal 214. Das sich ergebende Signal wird einem Bandpassfilter 320 zugeführt. Das Bandpassfilter 320 führt eine Bandpassfilterung durch, um ein Übertragungssignal 112 zu erzeugen. Das Übertragungssignal 112 kann mittels eines Zufuhrmittels, wie beispielsweise einer Antenne oder eines Stecker, auf einen Übertragungskanal übertragen werden.
4 stellt ein erfindungsgemäßes System mit einem Modulator zur Modulierung eines Nutzsignals in ein moduliertes Signal dar. Das System 400 arbeitet mit einer IQ- Modulation. Dem System 400 wird ein Eingangssignal oder ein ankommender Datenstrom zugeführt. Das Eingangssignal kann einem Basisbandsignal entsprechen, wie es mit Bezug zu 1 beschrieben ist. Das Eingangssignal umfasst ein erstes Eingangssignal (einen ersten Teil des Eingangssignals) 402, welches einer Inphasen-Komponente (I) des Eingangssignals entspricht, und ein zweites Eingangssignal (einen zweiten Teil des Eingangssignals) 404, welches einer Quadratur-Komponente (Q) des Eingangssignals entspricht.
Einem ersten PWM 406 wird das erste Eingangssignal 402 zugeführt. Der erste PWM führt eine Kodierung des ersten Eingangssignals 402 zu einer Folge rechteckiger Pulse durch. Der erste PWM 406 arbeitet bei einer Referenzfrequenz, welche abhängig von der Signalbandbreite und des angestrebten Signal-Rausch-Abstands gewählt wird. Der erste PWM erzeugt ein erstes Zwischensignal 408, in Form einer Folge von rechteckigen Pulsen. Da die Inphasen-Komponente positive wie auch negative Werte annimmt, wird insbesondere eine Pulsweitenmodulation mit drei Werten eingesetzt. Ein Puls kann dabei einen der Werte (+A, 0, –A) annehmen, wobei A die maximale Amplitude der Folge von rechteckigen Pulsen ist. Ein Übergang von +A nach –A verläuft dabei insbesondere immer über den Wert 0, um eine Phasenverschiebung von 180° (d. h. um Π) zu vermeiden. Die Breite eines Pulses ist linear zu einem Amplitudenwert des ersten Eingangssignals 402 zu einem Abtastenszeitpunkt, welcher durch die Referenzfrequenz bestimmt ist.
Einem zweiten PWM 410 wird das zweite Eingangssignal 404 zugeführt. Der zweite PWM führt eine Kodierung des zweiten Eingangssignals 404 zu einer Folge rechteckiger Pulse durch. Der zweite PWM 410 arbeitet bei derselben Referenzfrequenz wie der erste PWM 406. Der zweite PWM 410 erzeugt ein zweites Zwischensignal 412 in Form einer Folge von rechteckigen Pulsen. Da die Quadratur-Komponente positive wie auch negative Werte annimmt, wird insbesondere eine Pulsweitenmodulation mit drei Werten eingesetzt. Ein Puls kann einen der Werte (+A, 0, –A) annehmen, wobei A die maximale Amplitude der Folge rechteckiger Pulse ist. Ein Übergang von +A nach –A erfolgt dabei insbesondere immer über den Wert 0, um eine Phasenverschiebung von 180° zu vermeiden. Die Breite eines Pulses hängt linear von einem Amplitudenwert des zweiten Eingangssignals 404 zum Abtastzeitpunkt ab, welcher durch die Referenzfrequenz bestimmt ist.
Das erste Zwischensignal 408 und ein LO-Signal 416 (das LO-Signal ist z. B. mittels eines lokalen Oszillators erzeugt) werden einem ersten Mischer 414 zugeführt. Der erste Mischer 414 mischt die beiden zugeführten Signale oder führt eine Multiplikation dieser beiden Signale durch, um ein drittes Zwischensignal 418 zu erzeugen. Dabei kann der erste Mischer 414 von einem Knoten ersetzt werden. Das LO-Signal 416 kann durch einen Frequenzsynthesizer oder durch einen lokalen Oszillator, wie beispielsweise einen digital gesteuerten Oszillators (DCO „Digitally Controlled Oscillator”), einen spannungsgesteuerten Oszillator (VCO „Voltage Controlled Oszillator”), einen Phasenregelkreis (PLL „Phase-Locked Loop”), einen digitalen Phasenregelkreis (DPLL „Digital PLL”) oder einen Ringoszillator, erzeugt werden. Einer ersten geschalteten Ausgangsstufe 420, wie sie mit Bezug zu 2 beschrieben ist, wird das dritte Zwischensignal 418 zugeführt, um ein Inphasen-Ausgangssignal 422 zu erzeugen.
Einem zweiten Mischer 424 wird das erste Zwischensignal 412 und ein phasenverschobenes LO-Signal 426 zugeführt. Der zweite Mischer mischt diese beiden zugeführten Signale oder führt eine Multiplikation dieser beiden Signale aus, um ein viertes Zwischensignal 428 zu erzeugen. Der zweite Mischer 424 kann durch einen Knoten ersetzt werden. Das phasenverschobene LO-Signal 426 korrespondiert mit dem LO-Signal 416, welches um 90° bezüglich seiner Phase versetzt ist. Das phasenverschobene LO-Signal 426 kann von dem LO-Signal 416, beispielsweise mittels einer Phasenversatzsignalvorrichtung oder einer Verzögerungsleitung, abgeleitet werden. Ein Frequenzsynthesizer, welcher derselbe oder ein anderer als derjenige Frequenzsynthesizer ist, der das LO-Signal 416 erzeugt, kann das phasenverschobene LO-Signal 426 erzeugen. Einer zweiten geschalteten Ausgangsstufe 430, wie sie mit Bezug zu 2 beschrieben ist, wird das vierte Zwischensignal 428 zugeführt, um ein Quadratur-Ausgangssignal 432 zu erzeugen.
Die Signalpfade, welche den ersten Mischer 414, die erste geschaltete Ausgangsstufe 420, den zweiten Mischer 424 und die zweite geschaltete Ausgangsstufe 430 umfassen, bilden einen IQ-Modulationspfad.
Einem ersten Filter 434 wird das erste Zwischensignal 408 zugeführt. Das erste Filter filtert das erste Zwischensignal 408, um eine Inphasen-Komponente eines Innenbandfehlers abzuschätzen. Das erste Filter 434 umfasst dabei insbesondere einen Hochpassfilter und erzeugt ein erstes Zwischenfehlersignal 436. Einem zweiten Filter 438 wird das zweite Zwischensignal 412 zugeführt. Das zweite Filter filtert das zweite Zwischensignal 412, um eine Quadratur-Komponente eines Innenbandfehlers abzuschätzen. Das zweite Filter 438 umfasst ebenfalls insbesondere ein Hochpassfilter und erzeugt ein zweites Zwischenfehlersignal 440.
Einem dritten Mischer 442 wird das erste Zwischenfehlersignal 436 und das LO-Signal 416 zugeführt. Der dritte Mischer mischt die beiden zugeführten Signale oder führt eine Multiplikation dieser beiden Signale durch, um ein drittes Zwischenfehlersignal 444 zu erzeugen. Einem vierten Mischer 446 wird das zweite Zwischenfehlersignal 440 und das phasenverschobene LO-Signal 426 zugeführt. Der vierte Mischer mischt diese beiden ihm zugeführten Signale oder führt eine Multiplikation dieser beiden Signale durch, um ein viertes Zwischenfehlersignal 448 zu erzeugen. Einem Addierer 450 werden das dritte Zwischenfehlersignal 444 und das vierte Zwischenfehlersignal 448 zugeführt, um ein kombiniertes Fehlersignal 452 zu erzeugen. Einer linearen Ausgangsstufe 226, wie sie mit Bezug zu 2 beschrieben ist, wird das kombinierte Fehlersignal 452 zugeführt, um ein Fehlersignal 228 zu erzeugen.
Das System 400 umfasst darüber hinaus eine Kombinationsvorrichtung 454, welcher das Inphasen-Ausgangssignal 422 und das Quadratur-Ausgangssignal 432 zugeführt werden, um eine phasenkorrekte Kombination dieser beiden Signale durchzuführen. Darüber hinaus werden der Kombinationsvorrichtung 454 das Fehlersignal 228 zugeführt, um den Innenbandfehleranteil abzuziehen. Daher erzeugt die Kombinationsvorrichtung 454 ein Übertragungssignal 456, welches nach einem Bandpassfilter, beispielsweise mittels eines Steckers oder einer Antenne, auf einen Übertragungskanal geschickt werden kann.
Im Allgemeinen kann jedes Hochfrequenzsignal in der nachfolgenden Darstellung dargestellt werden, wenn es phasen- und amplituden-moduliert ist: x(t) = a(t)cos(wCt + φ(t)). (1)
Die Amplitude a(t) des Signals hängt von der Zeit t ab, und in ähnlicher Weise ist die Phase φ(t) zeitabhängig. Die Zeitabhängigkeit der beiden Komponenten wird eingesetzt, um Information in das Signal zu kodieren. Für die Trägerfrequenz f_C gilt: w_C = 2·Π·f_C. Aufgrund der Zeitabhängigkeit der Amplitude a(t) kann dieses Signal nicht dafür verwendet werden, einen Schaltverstärker zu steuern. Bei der beschriebenen Technik wird der Oberwellenanteil a(t) beispielsweise mittels einer Pulsweitenmodulation codiert.
Das sich ergebende codierte Signal ist ein rechteckiges Pulssignal mit einer konstanten Frequenz, welche von der Referenzfrequenz der eingesetzten Kodierung, beispielsweise einer Delta-Sigma-Kodierung oder einer Pulsweitenmodulation, abhängt. Bei der Pulsweitenmodulation ist die Pulslänge oder Pulsweite linear von der Amplitude a(t) abhängig. Die Referenzfrequenz wird in Abhängigkeit der Bandbreite des Oberwellenanteils, d. h. der Amplitude, gewählt. Die Referenzfrequenz kann auch abhängig von dem erforderlichen Signal-Rausch-Verhältnis gewählt werden. Im Allgemeinen ist die Referenzfrequenz kleiner als eine Frequenz, welche bei bekannten Techniken, wie beispielsweise bei einer Bandpassmodulation, gewählt wird. Der Zeitbereich eines Oberwellensignals, welches durch eine Pulsweitenmodulation moduliert wird, ist in 6 dargestellt. 7 und 8 stellen ein Frequenzspektrum des Ausgangssignals des Pulsweitenmodulators dar. Die Signaldarstellungen stellen beispielhafte Signalwerte dar, welche sich bei unterschiedlichen Systemen unterscheiden. Es handelt sich um eine beispielhafte Darstellung der Effekte der beschriebenen Technik.
6 ist eine Signaldarstellung 600, welche beispielhafte Signale bezüglich eines Pulsweitenmodulators (PWM) darstellt. Auf der Abzisse 601 ist ein kurzes Zeitinterval von 3·10^–8 s dargestellt. Auf der Ordinate 602 ist eine normalisierte Größe eines Oberwellensignals 603 und eines entsprechenden PWM-Signals 604 dargestellt.
7 und 8 sind Signaldarstellungen 700 und 800, welche das Spektrum von beispielhaften Signalen bezüglich eines Pulsweitenmodulators darstellen. Die Abszisse 701 stellt einen Frequenzbereich [–9·10¹⁰ Hz bis 9·10¹⁰ Hz] dar. Auf der Ordinate 702 ist eine Leistungsspektraldichte in dem Bereich [–160 dB/Hz bis –60 dB/Hz] dargestellt. 7 bzw. Signaldarstellung 700 stellt einen anderen Frequenzbereich [–1,5·10⁹ Hz bis 1,5·10⁹ Hz] auf der Abszisse 701 für dasselbe Signal dar. 7 und 8 zeigen das Spektrum des PWM-Ausgangssignals, wobei man erkennt, dass die Energie des PWM- Ausgangssignals um die Vielfachen der PWM-Frequenz (in diesem Fall ca. 500 MHz) herum konzentriert sind.
Im Allgemeinen weist ein bezüglich der Pulsbreite moduliertes Signal eine größere Bandbreite als das Trägerfrequenzsignal auf. Folglich überlappen sich die Spektralanteile eines Basisbandsignals, wenn es mittels einer Trägerfrequenz f_C aufwärtsgemischt wird. Das Basisbandspektrum wird durch die Multiplikation im Zeitbereich im Frequenzbereich auf ±f_C geschoben.
Eine Modulationsfrequenz f_PWM von bezüglich der Pulsbreite modulierten Signalen kann bei Systemen, welche die beschriebene Technik einsetzen, entsprechend der folgenden Gleichung eingestellt werden: fPWM·(n – 0,5) = 2·fC (2)
Dabei ist n eine ganze Zahl. Dadurch kann der Signal-Rausch-Abstand (SNR) für ein gewünschtes Signal (z. B. für das komplexe Basisbandsignal a(t)·e^j·φ(t) auf der Trägerfrequenz) und für ein Rauschen, welches durch Spiegelfrequenzen hervorgerufen wird, maximiert werden.
9 ist eine Signaldarstellung 900, welche ein Signal-Rausch-Verhältnis (SNR) eines Oberwellen-Modulators im Basisband und Bandpassbereich darstellt. Auf der Abszisse 901 ist ein Frequenzbereich [0 bis 6·10⁸ Hz] für die Modulationsfrequenz f_PWM dargestellt. Auf der Ordinate 902 ist ein Bereich des SNR [0 dB bis 80 dB)] dargestellt. Dieses Diagramm zeigt eine starke Abhängigkeit des SNR von der Modulationsfrequenz f_PWM, wie es durch die Kurve 903 dargestellt ist (die Kurve 904 zeigt das Basisband). Ein Grund dafür könnte sein, dass Spektralkomponenten, welche sich um ein Vielfaches der Modulationsfrequenz f_PWM herum konzentrieren, mit höherer Frequenz immer breiter werden, so dass sie sich möglicherweise überlappen und Bandlücken bei höheren Frequenzen seltener auftreten bzw. nicht mehr auftreten. Dieser Effekt ist in 10 und 11 für beispielhafte Frequenzspektren von Signalen bezüglich eines Aufwärtsmischers dargestellt. 10 und 11 zeigen die spektralen Komponenten des gewünschten Hochfrequenzsignals und die zu positiven und negativen Trägerfrequenzen verschobenen PWM-Basisbandspektren. Die Frequenz f_PWM ist in diesem Beispiel auf ca. 500 MHz eingestellt. Das SNR beträgt ca. 70 dB, wie es der 9 entnommen werden kann.
In 12 und 5 ist jeweils eine Leistungsspektraldichte für eine Modulationsfrequenz f_PWM von ca. 295 MHz dargestellt. Da eine kleinere Modulationsfrequenz f_PWM gewählt wurde, wachsen die Spektralbandlücken im Vergleich zu dem in 10 und 11 dargestellten Beispiel zusammen. Das SNR beträgt ungefähr 43 dB, wie es wiederum der 9 entnommen werden kann. Mit anderen Worten weist ein Ausgangssignal eines PWM-Modulators mit einer Modulationsfrequenz f_PWM von 295 MHz ein kleineres Signal-Rausch-Verhältnis auf, als ein Ausgangssignal eines PWM-Modulators, welcher mit einer Modulationsfrequenz f_PWM von 500 MHz arbeitet.
Die erfindungsgemäße Technik verringert die SNR-Anforderungen weiter. Um die PWM-Frequenz f_PWM bei gegebenen SNR-Anforderungen reduzieren zu können, können die Spiegelanteile in den 12 und 5 (Bezugszeichen 1203 und 503) durch das Filter 314, den Mischer 316, den Verstärker 226 und das Kombinationselement 318 (siehe 3) weiter reduziert werden. Gespiegelte Anteile des PWM-modulierten Signals bei ±2·f_C können durch ein Hochpassfilter oder ein Bandpassfilter herausgefiltert werden. Die gespiegelten Anteile werden mit einem phasenmodulierten Trägersignal (beispielsweise durch Multiplikation) auf die angestrebte Trägerfrequenz f_C gemischt.
Wie in 12 und 5 dargestellt ist, sind gespiegelte Anteile der Leistungsdichte bei ±2·f_C viel kleiner als Komponenten bei dem Signalband um die Trägerfrequenz f_C herum. Die gespiegelten Anteile werden mittels einer linearen Verstärkung verstärkt, da die geringere Effizienz einer linearen Verstärkung im Vergleich zu einer geschalteten Verstärkung zu keinen größeren Nachteilen führt. Daher kann vorteilhafterweise eine einfache Architektur eines Verstärkers eingesetzt werden.
13 stellt schematisch eine Technik dar, um Spiegelfrequenzen bei einer Basisband-Modulation zu verringern. Im ersten Bild ist ein Spektrum eines PWM-modulierten Signals dargestellt, welches eine erwünschte Basisbandinformation 1301 und unerwünschte gespiegelte Anteile 1302 und 1303 aufweist. In einem zweiten Bild ist das Spektrum nach einem Aufwärtsmischen zu einer Trägerfrequenz f_C dargestellt. Man sieht, dass die gespiegelten Anteile in das Signalband hinein gewandert sind. In einem dritten Bild ist dargestellt, wie die gespiegelten Anteile 1302 und 1303 in einer Fehlerschätzeinheit zu der Trägerfrequenz f_C verschoben worden sind. Diese verschobenen gespiegelten Anteile 1302 und 1303 werden eingesetzt, um die unerwünschten Signale in dem zweiten Bild zu kompensieren oder aufzuheben.
Es sei angemerkt, dass die gespielten Komponenten deterministisch sind. Die gespiegelten Anteile hängen von der Oberwelle, der Modulationsfrequenz f_PWM, welche bei der Pulsweitenmodulation eingesetzt wird, von dem Modulationsverfahren, usw. ab. Die (gespiegelten) Anteile können daher mittels eines digitalen Signalprozessors anstelle der Verwendung eines Filters, wie es mit Bezug zu den vorab beschriebenen Beispielen dargestellt ist, berechnet werden.
Beispielhaftes Verfahren
In 14 ist ein erfindungsgemäßes Verfahren 1400 zur Modulation eines Nutzsignals in ein moduliertes Signal dargestellt. Die Reihenfolge, in welcher das Verfahren beschrieben ist, soll nicht als Einschränkung verstanden werden, so dass irgendeine Anzahl der beschriebenen Verfahrenblöcke in irgendeiner Reihenfolge kombiniert werden kann, um das erfindungsgemäße Verfahren oder ein alternatives erfindungsgemäßes Verfahren zu implementieren. Darüber hinaus können bestimmte Blöcke bei dem erfindungsgemäßen Verfahren fehlen, ohne dadurch den Geist und den Umfang des Gegenstands der hier beschriebenen Erfindung zu verlassen.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann beispielsweise zumindest teilweise mit einer der in 1 bis 4 beschriebenen Architekturen implementiert werden. Darüber hinaus sei angemerkt, dass bestimmte Aktionen bei den erfindungsgemäßen Verfahren nicht in der beschriebenen Reihenfolge ausgeführt werden müssen, auch modifiziert werden können und/oder auch vollständig weggelassen werden können. Darüber hinaus kann das Verfahren in irgendeiner geeigneten Hardware, Software, Firmware oder einer Kombination davon implementiert werden.
Bei Block 1402 wird ein Nutzsignal als Eingabe zugeführt. Das Nutzsignal kann eine zu übertragende Information, beispielsweise eine Audio-, Video- oder Mail-Information, umfassen. Bei Block 1404 wird das Nutzsignal codiert, um ein erstes Zwischensignal zu erzeugen. Die Kodierung basiert insbesondere auf Verfahren, wie beispielsweise der Sigma-Delta-Modulation oder der Pulsweitenmodulation. Bei Block 1406 wird das erste Zwischensignal aufwärtsgemischt, um ein zweites Zwischensignal zu erzeugen. Unter einer Aufwärtsmischung wird dabei jedes Verschieben der Mittenfrequenz eines Spektrums verstanden. Das Aufwärtsmischen wird mittels eines RF-Trägersignals, beispielsweise eines Trägersignals eines drahtlosen oder eines drahtgestützten Kommunikationssystems, durchgeführt. Das RF-Trägersignal umfasst eine einzige Trägerfrequenz oder ein Frequenzband. Bei Block 1408 wird das zweite Zwischensignal verstärkt. Die Verstärkung umfasst insbesondere eine geschaltete Verstärkung, wodurch eine hohe Effizienz erzielt wird. Schließlich wird ein Ausgangssignal erzeugt.
Bei Block 1410 wird ein erstes Zwischenfehlersignal erzeugt. Das erste Zwischenfehlersignal kann von dem ersten Zwischensignal abgeleitet werden, beispielsweise indem eine Filterung eingesetzt wird. Da Fehleranteile deterministisch sind, kann das erste Zwischenfehlersignal auch durch andere Mittel, wie beispielsweise eine digitale Signalverarbeitung, erzeugt oder berechnet werden. Bei Block 1412 wird das erste Zwischenfehlersignal aufwärtsgemischt, um ein zweites Zwischenfehlersignal zu erzeugen. Wie bei der Erstellung des Ausgangssignals wird dabei unter einem Aufwärtsmischen jedes Verschieben der Mittenfrequenz eines Spektrums verstanden. Das Aufwärtsmischen wird mittels des RF-Trägersignals durchgeführt. Bei Block 1414 wird das zweite Zwischenfehlersignal verstärkt. Die Verstärkung umfasst insbesondere eine lineare Verstärkung, was den Vorteil einer einfacheren Implementierung (im Vergleich zur geschalteten Verstärkung) bedeutet. Schließlich wird ein Fehlersignal erzeugt.
Bei Block 1416 werden das Ausgangssignal und das Fehlersignal kombiniert, um ein moduliertes Signal zu erzeugen. Dieser Schritt kann eine Bandpassfilterung des modulierten Signals umfassen.

Claims

Übertragungsvorrichtung umfassend: einen Modulationspfad (104), welchem ein Signal (102; 302, 304; 402, 404) mit einer Nutzinformation zugeführt wird und welcher ein Ausgangssignal (214; 422, 432) erzeugt, wobei der Modulationspfad (104) eine geschaltete Ausgangsstufe (212; 420; 430) aufweist, eine Fehlerberechnungseinheit (106), welche ein Fehlersignal (228) erzeugt, welches einen Innenbandsignalfehler des Ausgangssignals (214; 422, 432) repräsentiert, wobei die Fehlerberechnungseinheit (106) eine lineare Ausgangsstufe (226) aufweist, und eine Fehlerkorrektureinheit (108), welcher das Ausgangssignal (214; 422, 432) und das Fehlersignal (228) zugeführt werden und welche ein Übertragungssignal (232) erzeugt.
Übertragungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Modulationspfad (104) derart ausgestaltet ist, dass der Modulationspfad (104) eine polare Modulation oder eine kartesische Modulation durchführt.
Übertragungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Modulationspfad (104) einen ersten Abschnitt umfasst, um eine Amplitudenmodulation durchzuführen.
Übertragungsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die lineare Ausgangsstufe in dem ersten Abschnitt angeordnet ist.
Übertragungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fehlerberechnungseinheit (106) eine Aufwärtsmischereinheit (220; 316; 442; 446) umfasst.
Übertragungsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufwärtsmischereinheit (220; 316; 442; 446) derart ausgestaltet ist, dass sie eine polare Modulation oder eine kartesische Modulation ausführt.
Übertragungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fehlerkorrektureinheit (108) eine Kombinationsvorrichtung (230; 318; 454) umfasst, um das Ausgangssignal (214; 422, 432) und das Fehlersignal (228) zu kombinieren.
Übertragungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fehlerkorrektureinheit (108) ein Filter (320) umfasst, um ein gefiltertes Übertragungssignal (112) zu erzeugen.
Übertragungsvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Filter als ein Bandpassfilter (320) ausgestaltet ist.
Übertragungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Modulationspfad (104) umfasst eine Kodiervorrichtung (202; 306; 406; 410), welcher das Signal, welches eine erste zu übertragende Information aufweist, zuführbar ist und welche ein erstes Zwischensignal (204; 408, 412), welches von dem Signal abgeleitet ist, erzeugt, einen ersten Aufwärtsmischer (206; 312; 414, 424), welchem das erste Zwischensignal (204; 408, 412) und ein RF-Trägersignal (208; 310; 416, 426) zuführbar sind und welcher ein zweites Zwischensignal (210; 418, 428), welches von dem ersten Zwischensignal (204; 408, 412) und dem RF-Trägersignal (208; 310; 416, 426) abgeleitet ist, erzeugt, und eine erste Ausgangsstufe (212; 420, 430), welcher das zweite Zwischensignal (210; 418, 428) zuführbar ist und welche das Ausgangssignal (214; 422, 432) erzeugt, und dass die Fehlerberechnungseinheit (106) umfasst einen Fehlerabschätzungsblock (216; 314; 434, 438), welcher ein erstes Zwischenfehlersignal (218; 436, 440) erzeugt, einen zweiten Aufwärtsmischer (220; 316; 442, 446), welchem das erste Zwischenfehlersignal (218; 436, 440) und das RF-Trägersignal (222; 310; 416, 426) zuführbar sind und welcher ein zweites Zwischenfehlersignal (224; 444, 448), welches von dem ersten Zwischenfehlersignal (218; 436, 440) und dem RF-Trägersignal (222; 310; 416, 426) abgeleitet ist, erzeugt, und eine zweite Ausgangsstufe (226), welcher das zweite Zwischenfehlersignal (224; 444, 448) zuführbar ist und welche das Fehlersignal (228) erzeugt.
Übertragungseinrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Kodiervorrichtung (202; 306; 406, 410) derart ausgestaltet ist, dass sie eine Sigma-Delta-Modulation des Signals (102; 302, 304; 402, 404) durchführt, um das erste Zwischensignal (204; 408, 412) zu erzeugen.
Übertragungseinrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Kodiervorrichtung (202; 306; 406, 410) derart ausgestaltet ist, dass sie eine Transformation des Signals (102; 302, 304; 402, 404) in Pulse durchführt, um das erste Zwischensignal (204; 408, 412) zu erzeugen.
Übertragungseinrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass dem Fehlerabschätzungsblock (216; 314; 434, 438) das erste Zwischensignal (204; 408, 412) zuführbar ist, um das erste Zwischenfehlersignal (218; 436, 440) abzuleiten.
Übertragungseinrichtung nach einem der Ansprüche 10–13, dadurch gekennzeichnet, dass der Fehlerabschätzungsblock ein Filter (314; 434, 438) umfasst, um eine Fehlerkomponente (218; 436, 440) des ersten Zwischensignals (204; 408, 412) abzuleiten.
Übertragungseinrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Ausgangsstufe mindestens einen Schaltverstärker (212; 420, 430) umfasst.
Übertragungseinrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Ausgangsstufe mindestens einen linearen Verstärker umfasst.
Übertragungseinrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Übertragungseinrichtung darüber hinaus ein Bandpassfilter (320) umfasst, um das Übertragungssignal (232; 456) zu filtern.
Verfahren zum Modulieren eines Nutzsignals (102; 302, 304; 402, 404) in ein moduliertes Signal (232; 456), umfassend: Kodieren des Nutzsignals, um ein erstes Zwischensignal (204; 408, 412) zu erzeugen, Aufwärtsmischen des ersten Zwischensignals (204; 408, 412) mittels eines RF-Trägersignals (208; 310; 416, 426), um ein zweites Zwischensignal (210; 418, 428) zu erzeugen, Verstärken des zweiten Zwischensignals (210; 418, 428), um ein Ausgangssignal (214; 422, 432) zu erzeugen, Erzeugen eines ersten Zwischenfehlersignals (218; 436, 440), Aufwärtsmischen des ersten Zwischenfehlersignals (218; 436, 440) mittels des RF-Trägersignals (222; 310; 416, 426), um ein zweites Zwischenfehlersignal (224; 444, 448) zu erzeugen, Verstärken des zweiten Zwischenfehlersignals (224; 444, 448), um ein Fehlersignal (228) zu erzeugen, und Kombinieren des Ausgangssignals (214; 422, 432) und des Fehlersignals (228), um das modulierte Signal (232; 456) zu erzeugen.
Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Kodieren des Nutzsignals (102; 302, 304; 402, 404) eine Sigma-Delta-Modulation oder eine Pulsweitenmodulation umfasst.
Verfahren nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufwärtsmischen des ersten Zwischensignals (204; 408, 412) eine polare Modulation oder eine kartesische Modulation umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 18–20, dadurch gekennzeichnet, dass das Verstärken des zweiten Zwischensignals (210; 418, 428), um das Ausgangssignal (214; 422, 432) zu erzeugen, ein geschaltetes Verstärken des zweiten Zwischensignals (210; 418, 428) umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass das Erzeugen des ersten Zwischenfehlersignals (218; 436, 440) ein Filtern des ersten Zwischensignals (204; 408, 412) umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufwärtsmischen des ersten Zwischenfehlersignals (218; 436, 440) eine polare Modulation oder eine kartesische Modulation umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass das Verstärken des zweiten Zwischenfehlersignals (224; 444, 448), um das Fehlersignal (228) zu erzeugen, ein lineares Verstärken des zweiten Zwischenfehlersignals (224; 444, 448) umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren darüber hinaus ein Bandpassfiltern des modulierten Signals (232; 456) umfasst.