DE102009051227B4

DE102009051227B4 - Digitale Modulation mit Jitter-Kompensation für einen polaren Sender

Info

Publication number: DE102009051227B4
Application number: DE102009051227.6A
Authority: DE
Inventors: Franz Kuttner; Markus Schimper
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 2008-10-31
Filing date: 2009-10-29
Publication date: 2016-09-15
Anticipated expiration: 2029-10-30
Also published as: US8130865B2; US20100111222A1; DE102009051227A1; US20120170673A1; US9699014B2

Abstract

Polarer Sender, umfassend: eine Komponente zur digitalen Signalbearbeitung (112), welche Basisbandsignale bearbeitet und ein Basisbanddatensignal mit Amplitudenwerten (218) erzeugt, und eine digitale Vorverzerrerkomponente (226), welche das Basisbanddatensignal mit den Amplitudenwerten (218) entgegennimmt, einen Jitterfehler in dem Basisbanddatensignal mit Amplitudenwerten (218) kompensiert und ein angepasstes moduliertes Signal (228) erzeugt.

Description

Hintergrund der Erfindung
In „All-Digital PLL and Transmitter for Mobile Phones”, R. B. Staszewski u. a., IEEE Journal of Solid-State Circuits, Vol. 40, No. 12, Dezember 2005 Seiten 2469–2482 wird ein digitaler Modulator mit polarer Signaldarstellung im Basisband beschrieben, wobei der Amplitudenanteil vorverzerrt wird.
Die US 6141352 A offenbart die Übertragung einer Wellenform-Information. Dabei kann mit einer Vorverzerrung gearbeitet werden, um Jittereffekte zu minimieren.
Heutzutage haben sich zelluläre Netze bereits über den Einsatz für Sprachdienste hinaus für Dienste entwickelt, welche beispielsweise elektronische Mails, Videokommunikation, Surfen im Internet, umfassen. Daher weisen derartige Dienste eine höhere Leistungseffizienz und höhere Datenübertragungsraten in dem zellulären System auf. Gemäß dem UMTS-Standard (UMTS „Universal Mobile Telecommunications System”), dem GSM-Standard (GSM „Global System for Mobile Communications”), dem EDGE-Standard (EDGE „Enhanced Data rates for GSM Evolution”) und Bluetooth weisen entsprechende drahtlose Kommunikationsverfahren spezielle Anforderungen hinsichtlich der spektralen Qualität der Modulation und der Bandbreite bezüglich der bearbeiteten Signale auf. Die spektrale Qualität der Modulation umfasst dabei insbesondere das Signal-Rausch-Verhältnis (SNR „Signal to Noise Ratio”), eine Bitfehlerrate (BER „Bit Error Rate”) und spektrale Maskierungsanforderungen, so dass eine effiziente Übertragung (Senden und Empfangen) bei der Datenübertragung erzielt werden kann. Die hohe Bandbreite der bearbeiteten Signale ermöglicht einen entsprechend höheren Umfang einer Datenübertragung, um die zusätzlichen Merkmale für die zellulären Netze realisieren zu können.
Polare Sendearchitekturen besitzen bestimmte Vorteile gegenüber anderen Architekturen. Diese Vorteile umfassen beispielsweise den Einsatz von nicht linearen Leistungsverstärkern, den Einsatz von effizienten Leistungsverstärkern und eine geringere Anzahl von analogen Komponenten (wie beispielsweise von Filtern und Mischern). Ein nicht linearer Verstärker erzeugt beispielsweise eine Ausgabe, welche nicht direkt proportional zu der Eingabe sein muss, was zu einer besseren Leistungseffizienz bei einer konstanten Amplitude für eine Phasenmodulation im Vergleich zu einem linearen Leistungsverstärker führt.
Ein polarer Sender bzw. ein ,Polar Transmitter' kann einen polaren Modulator in einer Sende-/Empfangseinrichtung einsetzen, um die Trägerfrequenz zur Übertragung der Basisbanddatensignale zu modulieren. Die Sende-/Empfangseinrichtung kann dabei eine Komponente von drahtlosen Kommunikationsvorrichtungen sein, welche eingesetzt wird, um Daten zu senden und zu empfangen. Der polare Modulator arbeitet mit einer polaren Darstellung des Basisbanddatensignals, welche durch einen Amplitudenwert und einen Phasenwert beschrieben wird.
Eine Modulation des Basisbanddatensignals auf die Trägerfrequenz kann durch eine Phasenregelkreis-Komponente oder einen PLL („Phase-Locked-Loop”) erfolgen. Der PLL kann dabei ein Steuersystem sein, welcher ein moduliertes Signal erzeugt, welches eine feste Beziehung zu der Phase eines Referenzfrequenzsignals oder eines Phaseneingangssignals aufweist. Der PLL kann auch Taktsignale für Vorrichtungen, wie beispielsweise einen Digital-Analog-Wandler (DAC „Digital to Analog Converter”), in der polaren Modulatorschaltung, erzeugen.
Ein moduliertes Taktsignal kann zur Verwendung bei dem DAC durch den PLL erzeugt werden, so dass sich die Amplitude einer Trägersignalschwingung nur im Nulldurchgang (während eines Durchgangs durch die Null-Linie) verändert und so dass die Amplitude synchron mit der Phase bleibt. Modulierte Taktsignale, welche von dem PLL erzeugt worden sind, können jedoch ein überlagertes Phasenrauschen aufweisen, welches ein Jitter der Taktflanken einschließt. Dabei wird der Jitter nicht durch thermisches Rauschen oder zufällige Effekte erzeugt, sondern tritt aufgrund der Phasenmodulation in dem PLL auf.
Bei polaren Sendern weist diese Art eines Taktjitters eine größere Auswirkung auf die Leistungsfähigkeit des DACs auf, als andere nicht ideale Zustände bei einer Schaltungsimplementierung. Der Taktjitter in dem DAC kann sich in Form einer kurzzeitigen Änderung im Zeitverhalten im Vergleich zu einem idealen Zeitverhalten bei den Taktflanken zeigen. Die kurzzeitige Änderung kann den Tastgrad der Amplitude in der DAC-Schaltung beeinflussen. Die Änderung im Tastgrad kann zu einem Ladungspulsfehler führen, welcher die Datenübertragungsqualität beeinflusst.
Daher ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Auswirkungen des Taktjitters auf das Spektrum des Ausgangssignals zu kompensieren.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch einen polaren Sender nach Anspruch 1, durch eine drahtlose Sende-/Empfangseinrichtung nach Anspruch 8, durch eine digitale Vorverzerrerkomponente nach Anspruch 9 und durch ein Verfahren zur Übertragung von Datensignalen nach Anspruch 14 gelöst. Die abhängigen Ansprüche definieren bevorzugte und vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
Bei bestimmten Implementierungen umfasst ein Verfahren, welches eingesetzt wird, um den durch die Modulation erzeugten Taktjitter eingeführten Effekt zu minimieren oder zu vermeiden, eine Vorverzerrung, um das Ausmaß des Taktjitters zu kompensieren. Die Vorverzerrung kann dabei die Ausgabe des von einem Jitter beeinflussten DAC-Pulses bei einer relativ hohen Abtastrate abtasten oder dieses simulieren, um dadurch kurze oder kurzzeitige Jitter darstellen zu können. Die Abtastwerte, welche den kurzen oder kurzzeitigen Jitter repräsentieren, werden durch eine Vorhersagesteuerung zu einer Schaltung für eine Vorverzerrung geschickt. Die Vorverzerrung kann ein kompensiertes Signal erzeugen, um die Auswirkung des Taktjitters in dem DAC-Puls abhängig von dem berechneten Umfang durch die Vorhersagesteuerung zu minimieren oder zu eliminieren.
Eine Vorverzerrung kann allerdings Probleme mit der hohen Abtastrate der von einem Jitter beeinflussten Ausgabe bei den von dem DAC erzeugten Pulsen haben. Die aufgrund einer Überabtastung hohe Abtastrate kann sofort zu einem hohen Stromverbrauch und damit zu Schwierigkeiten bei einer Schaltungsimplementierung führen. Daher wird die Vorverzerrung vor einer Interpolation bei einer niedrigen Taktfrequenz implementiert. Wenn die digitale Vorverzerrung nicht eingesetzt wird, kann das zu einem Anstieg in dem Spektrum in der Nähe der Trägerfrequenz führen. Analoge Gegenmaßnahmen, um den Anstieg in dem Spektrum zu vermeiden, erfordern meist analoge Filter einer hohen Qualität, welche für verschiedene Kanalfrequenzen und Standards konfigurierbar sein müssen. Darüber hinaus können Filter einer hohen Qualität in analoger Bauart nicht für Trägerfrequenzen von 800 MHz bis 3 GHz implementiert werden.
Der Taktjitter in dem DAC kann als ein Fehlersignal bezüglich der Amplitude des DAC-Pulses angesehen werden. Das Fehlersignal bezüglich der Amplitude des DAC-Pulses kann durch eine digitale Vorverzerrung oder eine so genannte digitale Multipliziererschaltung kompensiert werden, was das Niveau der Eingangsamplitude bei der DAC-Schaltung erhöhen kann. Die kleinere Pulsbreite kann die Amplitudenänderungen, welche von dem Taktjitter in den von dem DAC erzeugten Pulsen verursacht werden, kompensieren.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Im Folgenden werden erfindungsgemäße Ausführungsformen im Detail mit Bezug zu den beigefügten Figuren beschrieben. In den Figuren bezeichnet die links stehende Ziffer 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 Sende-/Empfangseinrichtung eines polaren Senders darstellt.
2 ist ein Blockdiagramm eines erfindungsgemäßen polaren Modulators, wobei das Verfahren der Phasenmodulation mit der digitalen Vorverzerrung oder mittels einer digitalen Multipliziererschaltung bei einem polaren Sender dargestellt ist.
3 ist ein Blockdiagramm, welches eine erfindungsgemäße digitale Vorverzerrung oder eine digitale Multipliziererschaltung in dem Phasenmodulator darstellt.
4 ist ein Graph, welcher den Taktjitter und Amplituden der von dem DAC erzeugten Pulsen darstellt.
5 ist ein Blockdiagramm, welches erfindungsgemäße Verfahren und Prozesse für die digitale Vorverzerrung oder für die digitale Multipliziererschaltung darstellt.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
Die folgende Offenbarung beschreibt Techniken und Verfahren zur Unterdrückung der Auswirkung eines modulierten Taktjitters bei einer Schaltung zur Digital-Analog-Wandlung bei einem polaren Modulator in einer Sende-/Empfangseinrichtung. Ein Phasenregelkreis oder PLL kann in einer Modulatorschaltung einen deterministischen Jitter in den von dem DAC erzeugten Pulsen einführen, was zu Änderungen bei der Amplitude bei den von dem DAC erzeugten Pulsen führen kann. Der Taktjitter kann den Tastgrad der Eingangsamplitude für den DAC verändern, was zu einer Veränderung der Ausgabe der von dem DAC erzeugten Pulsen führen kann. Eine digitale Vorverzerrung oder eine digitale Multipliziererschaltung kann vor der DAC-Schaltung angeordnet werden, um die DAC-Amplitude zu vergrößern oder zu verkleinern, um die Auswirkungen für die Pulsweitenmodulation zu kompensieren. Die kleinere Pulsbreite bzw. Pulsweite, welche sich durch die von der Vorverzerrung vergrößerten Amplitude ergibt, kann die Auswirkung des Taktjitters kompensieren.
1 stellt eine Sende-/Empfangseinrichtung 100 dar, welche eine Basisbandkomponente 102 und eine Funkfrequenz-Komponente bzw. RF-Komponente 104, die ein Senden und ein Empfangen von Daten ermöglicht, dar. Die Sende-/Empfangseinrichtung 100 oder ein Teil der Sende-/Empfangseinrichtung 100 kann als ein polarer Sender angesehen werden, wie es im Folgenden im Detail ausgeführt wird. Die Basisbandkomponente 102 ist insbesondere in der Lage, eine Trägerfrequenz der RF-Komponente 104 mit einem Basisbandsignal zu modulieren. Während einer Demodulation erzeugt die Basisbandkomponente 102 das Basisbandsignal wieder. Die RF-Komponente 104 setzt insbesondere einen Phasenmodulator oder eine analoge Signalbearbeitung mit einer digitalen Vorverzerrungsschaltung ein, um ein moduliertes RF-Signal zu erzeugen. Das modulierte Funkfrequenzsignal bzw. RF-Signal kann ein phasenmoduliertes Signal kombiniert mit einer Amplitudenmodulation für einen polaren Sender umfassen. Während der Demodulation kann die RF-Komponente 104 das empfangene modulierte RF-Signal für die Basisbandkomponente 102 filtern und verstärken, um das Basisbandsignal zu gewinnen.
Ein Signal von einem Peripheriegerät, wie beispielsweise einer Kamera oder einer Anzeige 106, wird durch eine Eingabe-/Ausgabe-Komponente (I/O) 108 empfangen, um eine initiale Bearbeitung durchzuführen. Die I/O-Komponente 108 wandelt insbesondere analoge Datensignale in digitale Datensignale um, während digitale Datensignale in ihrem Zustand beibehalten werden (d. h. sie bleiben digitale Signale). Die I/O-Komponente 108 kann die Datensignale verarbeiten, um die Amplitude des Inphasen-Signals (I) und des Quadratur-Phasensignals (Q) zu erzeugen.
Die Datensignale werden mittels des Signals 110 zu einem digitalen Signalprozessor (DSP) 112 geführt. Der DSP 112 kann ein Filter einsetzen, um die Bandbreite zu begrenzen, wodurch ein Spektrum des entsprechenden mittels eines Tiefpasses gefilterten Signals oder Basisbandsignals erzeugt wird. Der DSP 112 kann eine CORDIC-Komponente (CORDIC „Coordination Rotation Digital Computer”) umfassen, um die Amplitude der I- und Q-Komponente des Basisbandsignals in äquivalente polare Darstellungen zu überführen, bevor die Basisbandsignale zu der RF-Komponente 104 weitergeleitet werden. Ein CORDIC wird eingesetzt, um die Amplitude der I-Komponente und der Q-Komponente der Datensignale in eine polare Darstellung zu überführen. Die polare Darstellung umfasst insbesondere den Phasenwinkel des Basisbanddatensignals und die Amplitude des Basisbanddatensignals.
Ein Datensignal von dem DSP 112 wird über eine bidirektionale Schnittstelle oder Verbindung 114 zu einer Phasenmodulator-Komponente oder Komponente zur analogen Signalbearbeitung 116 übertragen. Die Verbindung 114 kann eine digitale Schnittstelle für eine serielle Hochgeschwindigkeitsverbindung zur Übertragung von Datensignalen zwischen der Basisbandkomponente 102 und der RF-Komponente 104 sein.
Das Basisbanddatensignal wird von der Phasenmodulator-Komponente oder der analogen Komponente zur analogen Signalbearbeitung 116 bearbeitet, um ein moduliertes RF-Signal zu erzeugen. Das modulierte RF-Signal verwendet insbesondere Phasenänderungen der Trägerfrequenz, um das Informationssignal zu übertragen. Die Amplitudenmodulation kann für eine exakte Trajektorie des modulierten RF-Signals eingesetzt werden (damit ist z. B. eine gute Verfolgung des modulierten Signals möglich). Die Phasenmodulator-Komponente oder die Komponente zur analogen Signalbearbeitung 116 umfasst insbesondere einen PLL, um die Phase des Signals zu modulieren, und eine digitale Vorverzerrungsschaltung, um den Taktjitter in den von dem DAC erzeugten Pulsen zu kompensieren.
Das modulierte RF-Signal 118 wird einem Verstärker 120 zugeführt. Der Verstärker kann eine weitere Filterung durchführen, um weitere Oberwellen und periodische spektrale Verzerrungen in dem modulierten RF-Signal zu vermeiden. Darüber hinaus kann der Verstärker 120 das modulierte RF-Signal für eine effiziente Übertragung verstärken. Eine Antenne 122 kann eingesetzt werden, um das modulierte RF-Signal, welches von dem Verstärker 120 verstärkt und gefiltert worden ist, zu senden.
2 stellt einen polaren Sender oder polaren Modulator 200 dar, welcher durch den DSP 112 für eine Transformation der Datensignale und durch die Phasenmodulator-Komponente oder die Komponente zur analogen Signalbearbeitung 116 für eine Modulation sorgt. Eine Komponente zur digitalen Bearbeitung des Basisbandsignals 202 kann die Amplitude der I- und Q-Komponente der Datensignale filtern, um ein entsprechendes mittels eines Tiefpasses gefiltertes Datensignal oder Basisbanddatensignal zu erzeugen. Die Komponente zur digitalen Bearbeitung des Basisbandsignals 202 erzeugt ein Basisbanddatensignal, welches die Amplitude der I-Komponente, repräsentiert durch ein Signal 204, und ein Basisbanddatensignal, welches die Amplitude der Q-Komponente, repräsentiert durch ein Signal 206, umfasst. Die Signale 204 und 206 werden einem CORDIC 208 zugeführt.
Der CORDIC 208 überführt die Amplituden der I- und der Q-Komponente in ihre polare Darstellung, welche die Phase und die Amplitude des Basenbanddatensignals umfasst. Die äquivalente Phase des Basisbanddatensignals wird durch ein Signal 210 und die äquivalente Amplitude des Basisbanddatensignals wird durch ein Signal 212 repräsentiert.
Eine DSP-(Phasen-)Komponente 214-1 kann als eine Differenziatorschaltung agieren, um eine Modulationsfrequenz für den PLL zu erzeugen. Die DSP-(Phasen-)Komponente 214-1 (d. h. die Differenziatorschaltung) sorgt insbesondere für eine Ausgabe, welche eine proportionale Änderung bezüglich der Veränderungsrate des Eingangssignals umfasst, so dass die Modulationsfrequenz durch ein Signal 216 repräsentiert wird.
Eine DSP-(Amplituden-)Komponente 214-2 filtert insbesondere die Amplitude, so dass ein Signal 218 die Amplitude, aber nicht die Phaseninformation, aufweist. Das Signal 218 umfasst insbesondere die Amplitude des Basisbanddatensignals ohne die Erhöhung (Änderung) der Amplitude durch die digitale Vorverzerrung oder durch die digitale Multipliziererschaltung.
Einem PLL 220 wird das Signal 216 zugeführt, und der PLL bearbeitet die Modulationsfrequenz des Signals 216, um die Trägerfrequenz zu synthetisieren. Der PLL 220 erzeugt ein bezüglich der Phase moduliertes Signal, welches durch ein Signal 222 repräsentiert wird. Das Signal 222 erzeugt modulierte Taktpulse, welche einer DAC-Schaltung 224 zugeführt werden. Die modulierten Taktpulse stellen sicher, dass die Amplitude der Phasensignalschwingungen während eines Durchgangs durch die Null-Linie verändert wird und dass die Amplitude synchron mit der Phase bleibt.
Die DAC-Schaltung 224 wandelt das digitale Amplitudensignal für die Amplitudenmodulation des Trägersignals in analoge Amplitudensignale. Für eine Phasenmodulation wird die Amplitude des DAC-Ausgangs für einen einzelnen Puls konstant gehalten. Änderungen bei der Amplitude eines DAC-Pulses können die korrekte Übertragung des modulierten RF-Signals beeinflussen.
Eine Vorverzerrung setzt insbesondere eine Berechnung eines Jitterfehlersignals ein, so dass der Umfang des Jitterfehlersignals durch eine Vorhersagesteuerung geleitet wird. Die Steuerung der Rückkopplungsschleife kann das Jitterfehlersignal zu der Vorverzerrungsschaltung übertragen, und die Vorverzerrungsschaltung kann kompensierende Signale einsetzen, um das Jitterfehlersignal zu minimieren oder zu eliminieren.
Eine Vorverzerrungsschaltung 226 kann als eine digitale Multipliziererschaltung ausgebildet sein, da die digitale Vorverzerrung die rechteckige Amplitude entsprechend in eine Amplitude einer Vorverzerrung bzw. eine Amplitude nach einer Vorverzerrung vergrößert (verändert). Die Amplitude einer Vorverzerrung, welche als Signal 228 repräsentiert wird, umfasst eine Erhöhung der Amplitude aufgrund der digitalen Vorverzerrung. Die Amplitude nach der Vorverzerrung wird dem DAC 224 zugeführt, welcher die Pulsbreite des durch den DAC 224 erzeugten Pulses verringert. Die Vergrößerung der Amplitude (d. h. die Amplitude nach der Vorverzerrung) kann derart ausgestaltet sein, dass sie den Effekt des Taktjitters in dem Tastgrad der durch den DAC 224 erzeugten Pulse kompensiert. Der Taktjitter kann den Tastgrad eines Pulses von dem DAC 224 verkürzen. Dabei kann eine Verkürzung des Tastgrades bei einem Puls des DACs 224 zu einer verringerten Ladezeit bei der DAC-Schaltung 224 führen, was zu Änderungen bezüglich der Amplitude der von dem DAC 224 erzeugten Pulse führen kann. Der Taktjitter kann auch den Tastgrad eines Pulses des DACs 224 erhöhen. Die Erhöhung des Tastgrades kann die Amplitude vergrößern, obgleich die Erhöhung der Amplitude herausgefiltert werden kann, um für eine konstante Amplitude bei den von dem DAC 224 erzeugten Pulsen zu sorgen. Die Änderungen in der Amplitude aufgrund des Taktjitters können die Modulation der RF-Signale beeinflussen, da eine Phasenmodulation eine konstante Amplitude, jedoch eine Veränderung der Phase zur Modulation voraussetzt.
Der polare Sender 200 kombiniert die Amplituden- und die Phasen-Komponente, um die exakte Trajektorie des komplexen Sendesignals zu beschreiben. Eine kurzzeitige Änderung, wie beispielsweise ein Effekt aufgrund eines Taktjitters, kann dazu führen, dass Anforderungen bezüglich einer spektralen Maskierung nicht erfüllt werden.
Ein Mischer 230 kombiniert die Phasenmodulation und die Amplitude, welche von der DAC-Schaltung erzeugt wird, um das hinsichtlich der Phase modulierte RF-Signal zu erzeugen. Das hinsichtlich der Phase modulierte RF-Signal kann darüber hinaus verstärkt und gefiltert werden, um Oberwellenverzerrungen und ein periodisches Spektrum bei dem hinsichtlich der Phase modulierten RF-Signal zu vermeiden.
3 stellt eine erfindungsgemäße Ausführungsform der Phasenmodulator-Komponente oder der Komponente zur analogen Signalbearbeitung 116 dar. Das Amplitudensignal 218 von dem DSP (Amplitude) 214-2 wird durch eine Multipliziererschaltung 300 mit der Modulationsfrequenz multipliziert. Die Ausgabe des Multiplizierers 300, welche durch ein Signal 302 repräsentiert wird, wird mit der Amplitude von dem DSP (Amplitude) 214-2 durch einen Addierer 304 addiert. Die Ausgabe des Addierers 304 (d. h. ein Signal 228) umfasst die Amplitude nach der Vorverzerrung, welche die entsprechende Erhöhung der Amplitude einschließt und der DAC-Schaltung 224 zugeführt wird. Aufgrund der Erhöhung der Amplitude kann die Pulsbreite verkürzt sein, so dass der rechteckige Puls dieselbe Fläche (z. B. Amplitude (DSP (Amplitude) 214-2) × Pulsbreite) überdeckt wie vor der Erhöhung der Amplitude, wie es im Folgenden im Detail erläutert wird.
Die system-inhärente Pulsweitenmodulation des DAC 224 ist meist deterministisch. Der Ladungsfehler, welcher von dem Puls des DACs 224 erzeugt wird, kann berechnet und digital mittels einer digitalen Vorverzerrung der Amplitude des DACs 224 kompensiert werden.
Die Pulsweitenmodulation des DACs 224 kann mittels einer digitalen Vorverzerrung der Amplitude kompensiert werden. Die Pulsbreite bzw. Pulsweite T_Δmod des DACs 224 kann aus der Summe der digitalen Basisbandpulsfrequenz f_s und der Modulationsfrequenz f_mod des PLL durch die folgende Gleichung (1) berechnet werden.
Die Modulationsfrequenz f_mod kann aus der Differenz von zwei Phasenwerten dividiert durch 2Π gemäß der folgende Gleichung (2) berechnet werden.
Indem die Modulationsfrequenz f_mod gemäß der Gleichung (2) in die Gleichung (1) eingesetzt wird, erhält man die folgende Gleichung (3).
Die Amplitudenwerte werden mittels der digitalen Vorverzerrung gemäß der folgende Gleichung (4) korrigiert.
Eine Multiplikation der Gleichungen (3) und (4) zeigt, dass die Pulsfläche, welche durch die Amplitude nach der Vorverzerrung A_pre und die kleinste Pulsbreite gemäß Gleichung (3) abgedeckt wird, dieselbe Fläche aufweist, wie sie von der Amplitude (A₁) des DSP (Amplitude) 214-2 und der regulären Periode (T₁) abgedeckt wird. Die digitalen Berechnungen gemäß Gleichung (4) bewirken eine spektrale Verbesserung durch die digitale Vorverzerrung oder die digitale Multipliziererschaltung. Die spektralen Anforderungen können für Sender und Empfänger derart festgesetzt werden, dass sie die Minimum-Anforderungen für das eingesetzte System (d. h. für UMTS, GSM, usw.) erfüllen.
4 stellt beispielhafte Graphen 400 dar, welche die Auswirkungen der digitalen Vorverzerrungen bei von einem DAC (z. B. von dem DAC 224) erzeugten Pulsen beschreiben. Ein Signal 402 zeigt den Hochpegelzustand des modulierten Taktpulses, welcher aufgrund eines Jittereffekts 404 hinsichtlich seines Tastgrads verkürzt ist. Die ideale hintere Flanke für das Taktsignal wird (jeweils) durch die gestrichelte Linie dargestellt. Der Taktpuls verändert sich zu jedem Zyklus von 2Π und auch die von dem DAC erzeugten Pulse verändern sich im Takt in jedem Zyklus von 2Π. Die Periode für den Takt kann sich verändern, da der Takt von dem PLL moduliert wird. Der Tastgrad für den Hochpegelzustand 406 vergrößert sich durch den Jitter des Taktsignals, was durch die Jitterbreite 408 dargestellt ist. Mit 410 ist ein weiterer Hochpegelzustand für einen weiteren Taktzyklus dargestellt, wobei der Jittereffekt 412 den Tastgrad der in den DAC eingegebenen Amplitude verringert.
Der Graph, welcher von dem DAC erzeugte Pulse ohne die digitale Vorverzerrung enthält, wird durch den zweiten Graph, welcher die Bezeichnung ”ohne Vorverzerrung” trägt, dargestellt. Der erste Zyklus führt zu einer Verringerung der Amplitude 414 an dem Ausgang des DACs, da der Jittereffekt die Ladezeit für die DAC-Schaltung verkürzt. Die Verkürzung bezüglich der Ladezeit verändert die Amplitude des Pulses, was zu einer nicht konstanten Amplitudenausgabe des Pulssignals des DACs führen kann. Die Amplitude 416 kann sich auch aufgrund eines verlängerten Tastgrads bei dem Amplitudensignal erhöhen. Der verlängerte Tastgrad kann zu einer Veränderung bezüglich der Amplitude des Pulses des DACs führen, was zu einem Signalfehler in dem Modulator führen kann. Die Amplitude 418 bezeichnet einen weiteren Puls des DACs, wobei aufgrund des Jittereffekts eine Verkürzung des Tastgrads vorliegt.
Der Graph, welcher von dem DAC erzeugte Pulse enthält, die die digitale Vorverzerrung umfassen, wird durch die unterste Abbildung in der Darstellung 400, welche mit ”mit Vorverzerrung” bezeichnet ist, dargestellt. Die Amplitude 420 ist aufgrund der vergrößerten Amplitude in der Eingabe des DACs konstant. Die vergrößerte Amplitude einhergehend mit einer geringeren Pulsbreite ist in der Lage, den DAC derart zu laden, dass konstante von dem DAC 224 erzeugte Pulse erzeugt werden. Der Jittereffekt in dem Tastgrad des Pulses des DACs kann aufgrund der kompensierten Amplitude minimiert oder eliminiert werden. Die Amplitude 422 weist eine konstante Amplitude des Pulses des DACs auf, da der Jittereffekt, welcher den Tastgrad vergrößert, die Ladezeit des DACs nicht beeinflusst. Der DAC kann den Anstieg bei der Amplitude ausfiltern, um zu einer konstanten Amplitude bei dem von dem DAC erzeugten Puls zu kommen. Die Amplitude 424 zeigt einen weiteren von dem DAC erzeugten Puls, welcher eine konstante Amplitude aufweist, obwohl der Jittereffekt den Tastgrad des Amplitudensignals verkürzt hat.
In 5 ist ein erfindungsgemäßes Verfahren 500 dargestellt, welches die Verfahren und Prozesse zur Implementierung einer Schaltung für eine digitale Vorverzerrung beschreibt. Das erfindungsgemäße Verfahren 500 kann in der Sende-/Empfangsvorrichtung 100 implementiert werden. Das erfindungsgemäße Verfahren 500 wird mit Bezug zu den 1 bis 4 beschrieben. Die Reihenfolge, in welcher das Verfahren beschrieben ist, soll nicht als eine Einschränkung verstanden werden, da jegliche Anzahl der beschriebenen Verfahrensblöcke in irgendeiner Reihenfolge kombiniert werden kann, um das erfindungsgemäße Verfahren oder ein alternatives erfindungsgemäßes Verfahren zu implementieren. Darüber hinaus können individuelle Blöcke aus dem Verfahren entfernt werden, ohne den Geist und den Umfang des beanspruchten Gegenstands, welcher hier beschrieben ist, zu verlassen. Darüber hinaus kann das Verfahren in irgendeiner geeigneten Hardware, Software, Firmware oder einer Kombination davon implementiert werden, ohne den Umfang der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Bei Block 502 werden die Datensignale empfangen. Die Datensignale von peripheren Geräten, wie beispielsweise einer Kamera oder einer Anzeige, werden von der Eingangs-/Ausgangs-Komponente oder I/O entgegengenommen. Die I/O wandelt die analogen Datensignale in digitale Datensignale. Die digitalen Datensignale von den peripheren Geräten, wie beispielsweise der Kamera oder der Anzeige, können in diesem Zustand (digital) belassen werden.
Bei Block 504 werden die Datensignale transformiert. Die digitalen Datensignale werden durch die Eingangs-/Ausgangs-Komponente bearbeitet, um die Amplituden des Inphasen-Signals (I) und des Quadraturphasen-Signals (Q) zu erzeugen.
Bei Block 506 werden die kartesischen Datensignale in polare Datensignale gewandelt. Die CORDIC-Komponente wandelt die Amplituden der I- und Q-Komponente in ihre polare Darstellung. Die polare Darstellung umfasst eine Amplitude und eine Phase des digitalen Datensignals.
Bei Block 508 werden die Phasensignale differenziert. Eine Differenzierer-Komponente differenziert die Phase des digitalen Datensignals, um die Modulationsfrequenz zu erhalten, welche von dem Phasenregelkreis (PLL) benötigt wird. Der PLL benötigt die Modulationsfrequenz zur Phasenmodulation, und die Taktsignale können in der DAC-Schaltung wieder verwendet werden, um die Amplitude synchronen mit dem Phasensignal auszubilden.
Bei Block 510 wird eine Modulation der Datensignalfrequenz durchgeführt. Der PLL führt die Phasenmodulation durch, indem eine Ausgabe erzeugt wird, wobei die Modulationsfrequenz an dem Eingang verändert wird. Die dem PLL zugeführte Modulationsfrequenz kann zur Einstellung der Frequenz des PLL-Oszillators verwendet werden, wobei eine rückgekoppelte Steuerung eingesetzt wird, um die Phasenmodulation des PLL zu erzeugen. Die modulierte Ausgabe des PLL kann auch als Taktsignal für den DAC wiederverwendet werden.
Bei Block 512 wird eine Vorverzerrung der zugeführten Amplitude durchgeführt. Die Amplitude des Eingangssignals wird durch die digitale Vorverzerrung oder durch die digitale Multiplizierer-Komponente vergrößert bzw. verändert, indem die Amplitude des DSP (Amplitude) 214-2 mit der Modulationsfrequenz multipliziert wird. Das Produkt aus der Multiplikation der Amplitude des DSP (Amplitude) 214-2 mit der Modulationsfrequenz wird wieder mit der Amplitude des DSP (Amplitude) 214-2 addiert, um die Amplitude nach der Vorverzerrung zu erzeugen, was eine Erhöhung bzw. Veränderung im Niveau der Amplitude einschließt.
Bei Block 514 wird die zugeführte Amplitude bearbeitet. Der DAC bearbeitet die Amplitude der Vorverzerrung derart, dass für den Puls des DACs eine konstante Amplitude erzeugt wird. Der Jittereffekt in dem modulierten Taktsignal kann den Tastgrad der Amplitude bei der DAC-Schaltung verändern, was zu einer Amplitudenänderung führen kann. Die Amplitude nach der Vorverzerrung korrigiert die Amplitudenänderung, indem die Pulsbreite des Amplitudensignals verkürzt bzw. verändert wird. Die Amplitude nach der Vorverzerrung, welche eine kurze Pulsbreite umfasst, kompensiert den kleineren Tastgrad in der Schaltung, indem das Laden in der DAC-Schaltung abgeschlossen ist, bevor der Jittereffekt eine Auswirkung zeigen kann. Die Vergrößerung bezüglich des Tastgrads, welche zu einer Vergrößerung der Amplitude der von dem DAC erzeugten Pulse führt, kann durch die DAC-Schaltung ausgefiltert werden, um einen Puls mit einer konstanten Amplitude zu erzeugen.
Bei Block 516 wird ein Mischen des Amplituden- und des Phasen-Signals durchgeführt. Ein Mischer kombiniert die Phasenmodulation und die Amplitude, welche von der DAC-Schaltung zugeführt wird, um das hinsichtlich der Phase modulierte RF-Signal zu erzeugen.

Claims

Polarer Sender, umfassend: eine Komponente zur digitalen Signalbearbeitung (112), welche Basisbandsignale bearbeitet und ein Basisbanddatensignal mit Amplitudenwerten (218) erzeugt, und eine digitale Vorverzerrerkomponente (226), welche das Basisbanddatensignal mit den Amplitudenwerten (218) entgegennimmt, einen Jitterfehler in dem Basisbanddatensignal mit Amplitudenwerten (218) kompensiert und ein angepasstes moduliertes Signal (228) erzeugt.
Polarer Sender nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Komponente zur digitalen Signalbearbeitung (112) eine Komponente zur digitalen Signalbearbeitung für die Phase (214-1) und eine Komponente zur digitalen Signalbearbeitung für die Amplitude (214-2), welche das Basisbanddatensignal mit den Amplitudenwerten (218) bereitstellt, umfasst.
Polarer Sender nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Komponente zur digitalen Signalbearbeitung (112) eine CORDIC-Komponente (208) umfasst, um Amplituden der Inphasen- und der Quadratur-Basisbandsignale (204, 206) in gleichwertige polare Signale (210, 212) zu wandeln.
Polarer Sender nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorverzerrerkomponente (226) in einer Phasenmodulator-Komponente (220) angeordnet ist.
Polarer Sender nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Jitterfehler ein Taktfehler ist.
Polarer Sender nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der polare Sender (200) darüber hinaus einen Phasenregelkreis (220) umfasst, welcher das modulierte Signal bearbeitet.
Polarer Sender nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der polare Sender (200) darüber hinaus einen digitalen Multiplizierer (300) umfasst, welcher die Amplitude des modulierten Signals vergrößert.
Drahtlose Sende-/Empfangseinrichtung (100), welche einen polaren Sender (200) nach einem der vorhergehenden Ansprüche umfasst.
Digitale Vorverzerrerkomponente, umfassend: eine Multiplizierer-Komponente (300), welcher ein Basisbandamplitudensignal (218) zuführbar ist und welche das Basisbandamplitudensignal (218) mit einer Modulationsfrequenz (216) multipliziert und ein Ausgangssignal (302) erzeugt, und eine Addierer-Komponente (304), welcher das Ausgangssignal (302) zuführbar ist und welche das Basisbandamplitudensignal (218) hinzuaddiert und ein Amplitudenausgangssignal nach der Vorverzerrung (228) erzeugt.
Digitale Vorverzerrerkomponente nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die digitale Vorverzerrerkomponente (226) in einem Phasenmodulator oder einer Komponente zur analogen Signalbearbeitung (116) angeordnet ist.
Digitale Vorverzerrerkomponente nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Multiplizierer-Komponente (300) das Basisbandamplitudensignal (218) von einer Komponente zur digitalen Signalbearbeitung (214-2) einer Basisbandkomponente (102) in einer Sende-/Empfangseinrichtung (100) zuführbar ist.
Digitale Vorverzerrerkomponente nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Modulationsfrequenz von einem Basisbandphasensignal (216) empfangen wird.
Digitale Vorverzerrerkomponente nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Amplitudenausgangssignal nach der Vorverzerrung (228) einem Digital-Analog-Wandler (224) zuführbar ist und mit einer kleinsten Pulsbreite einer Modulationsfrequenz multipliziert wird, um einen DAC-Puls einer konstanten Fläche beizubehalten.
Verfahren zur Übertragung von Datensignalen, umfassend: Empfangen (502) von Eingangsdatensignalen, Transformieren (504) der Eingangsdatensignale in Amplituden eines Inphasen-Signals (204) und eines Quadratur-Signals (206), Wandeln (506) der Amplituden der Inphasen-Signalamplitude (204) und der Quadratur-Signalamplitude (206) in eine gleichwertige polare Darstellung der Basisbanddatensignale (210, 212), Modulieren (510) der Basisbanddatensignale (210, 212), und Taktjitter-Vorverzerren der modulierten Basisbanddatensignale (216, 218).
Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Empfangen (502) ein Wandeln von analogen Signalen in digitale Signale umfasst.
Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Wandeln (506) der Amplituden der Inphasen- und der Quadratur-Signalamplitude ein Basisbandphasensignal (210) und ein Basisbandamplitudensignal (212) bereitstellt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorverzerren den Einsatz einer digitalen Vorverzerrerkomponente (226) und eines digitalen Multiplizierers (230) umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorverzerren (512) den Jittereffekt in von einem Digital-Analog-Wandler (224) erzeugten Pulsen vermeidet.