DE102010064212B4

DE102010064212B4 - Verfahren und Vorrichtung zum Modifizieren einer Charakteristik eines komplexwertigen Signals

Info

Publication number: DE102010064212B4
Application number: DE102010064212.6A
Authority: DE
Inventors: Andreas Menkhoff
Original assignee: Intel Deutschland GmbH
Current assignee: Intel Deutschland GmbH
Priority date: 2009-12-29
Filing date: 2010-12-27
Publication date: 2016-06-02
Anticipated expiration: 2030-12-28
Also published as: DE102010064212A1; US8717116B2; US20110156832A1; DE102010064614B3

Abstract

Verfahren zum Modifizieren einer Charakteristik einer Darstellung eines komplexwertigen Signals (4), die eine Sequenz von Darstellungen von komplexwertigen Symbolen umfasst, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist: Ableiten eines relativen Phasenwinkels (20) zwischen jedem Paar von benachbarten komplexwertigen Symbolen (10a, 10b) in der Sequenz; und Kombinieren einer Darstellung eines komplexwertigen Verbesserungspulses mit der Darstellung des komplexwertigen Signals für jedes Paar von benachbarten Symbolen, das einen relativen Phasenwinkel (20) aufweist, der eine vorbestimmte Schwelle überschreitet, wobei die Darstellung des komplexwertigen Verbesserungspulses so gewählt wird, dass die Länge des Verbesserungspulses von der Anzahl von Symbolen abhängt, die zwischen zwei aufeinanderfolgenden Paaren von benachbarten Symbolen, die die Schwelle überschreiten, vorkommen.

Description

Digitale Informationen werden oft über eine Luftschnittstelle durch Modulieren eines Hochfrequenzträgersignals gesendet. Die digitalen Informationen werden mit einer Symbolrate erstellt und verarbeitet, wobei die Symbolrate durch die Zeit bestimmt wird, die dafür reserviert ist, ein einzelnes Symbol über die Luftschnittstelle zu senden. Wenn verschiedene Symbole gesendet werden, wird ein ziemlich fließender Übergang zwischen den nachfolgenden Symbolen erzeugt, um eine Beeinflussung benachbarter Kanäle zu vermeiden und um die Qualität des gesendeten Signals nicht zu beeinträchtigen. Wenn die gesendeten digitalen Informationen durch Symbole in der komplexen Ebene dargestellt werden, werden zwischen den aufeinanderfolgenden Symbolen Bahnen in der komplexen Ebene erzeugt. Die Bahnen können somit als Darstellung eines komplexwertigen Signals verstanden werden, das durch den Übergang zwischen zwei nachfolgenden Symbolen erzeugt wird. Die Phase und die Größe entlang der Bahnen werden auf dem Hochfrequenzträger moduliert, um einen fließend variierenden modulierten Hochfrequenzträger zu liefern. Je nach dem verwendeten Modulator kann die Modulation auf der Basis des Größenparameters R und des Phasenparameters φ oder des Realteils (gleichphasige Komponente I) und des imaginären Teils (Quadraturkomponente Q) der Darstellung des durch die Bahn in der imaginären Ebene definierten komplexwertigen Signals durchgeführt werden.
Es kann wünschenswert sein, die Charakteristik eines komplexwertigen Signals zu modifizieren, bevor der Hochfrequenzträger moduliert wird, um ein Einbringen von Verzerrungen in das modulierte Signal zu vermeiden. Bekannte solcher Verfahren zur Reduktion besagter Verzerrungen werden beispielsweise in den Schriften US 2009/0257526 A1 , US 2008/0304594 A1 und US 2009/0290631 A1 beschrieben.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, Verfahren und Vorrichtungen mit demgegenüber verbesserten Charakteristika zu liefern.
Die Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Weiterbildungen finden sich in den abhängigen Ansprüchen.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird eine Charakteristik einer Darstellung eines komplexwertigen Signals, die zumindest eine Darstellung eines ersten und eines zweiten komplexwertigen Symbols umfasst, derart modifiziert, dass ein relativer Phasenwinkel zwischen zwei korrigierten Symbolen kleiner gehalten wird als eine vorbestimmte Schwelle. Zu diesem Zweck kann ein relativer Phasenwinkel zwischen dem ersten und dem zweiten komplexwertigen Symbol der Darstellung des komplexwertigen Signals abgeleitet werden. Eine Darstellung eines komplexwertigen Verbesserungspulses bzw. Verstärkungspulses wird mit der Darstellung des komplexwertigen Signals kombiniert, um eine Darstellung eines ersten und eines zweiten korrigierten Symbols zu liefern, wobei der Verbesserungspuls so gewählt wird, dass der relative Phasenwinkel zwischen dem ersten und dem zweiten korrigierten Symbol kleiner ist als die vorbestimmte Schwelle. Durch Verwendung eines geeigneten komplexwertigen Verbesserungspulses für die Kombination können somit korrigierte Symbole abgeleitet werden, die einen relativen Phasenwinkel aufweisen, der die vorbestimmte Schwelle nicht überschreitet. Die Darstellung des komplexwertigen Verbesserungspulses wird so gewählt, dass eine Länge des Verbesserungspulses von einer Anzahl von Symbolen abhängt, die zwischen zwei aufeinanderfolgenden Paaren von benachbarten Symbolen, die die Schwelle überschreiten, vorkommen.
Mehrere Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die folgenden Figuren beschrieben, bei denen gleiche Bezugszeichen entsprechende oder ähnliche Teile bezeichnen und bei denen:
1 ein Beispiel einer Darstellung eines komplexwertigen Signals zeigt;
2 ein Beispiel eines Zustandsdiagramms für eine 4PSK-Modulation zeigt;
3 eine beispielhafte Bahn des Zustandsdiagramms der 2 zeigt;
4 ein Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zum Modifizieren der Charakteristik der Darstellung des komplexwertigen Signals der 3 zeigt;
5 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zum Modifizieren der Charakteristik des komplexwertigen Signals der 3 zeigt;
6, die aus 6a und 6b besteht, eine alternative Darstellung des komplexwertigen Signals der 3 zeigt;
7, die aus 7a und 7b besteht, ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zum Modifizieren der Charakteristik des komplexwertigen Signals der 6 zeigt;
7c ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zum Modifizieren der Charakteristik eines komplexwertigen Signals zeigt;
8 ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zum Modifizieren der Charakteristik einer Darstellung eines komplexwertigen Signals zeigt;
9 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zum Modifizieren der Charakteristik einer Darstellung eines komplexwertigen Signals zeigt;
10 ein Beispiel für die Ermittlung eines Verbesserungssignals zeigt;
11, die aus 11a–11d besteht, Beispiele verschiedener Darstellungen von komplexwertigen Signalen mit modifizierten Charakteristika zeigt;
12, die aus 12a und 12b besteht, Beispiele von komplexwertigen Signalen zeigt, die anhand eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung modifiziert wurden; und
13 ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zum Modifizieren der Charakteristik einer Darstellung eines komplexwertigen Signals zeigt.
1 zeigt ein Beispiel einer Darstellung eines komplexwertigen Signals, das anhand einiger Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung verarbeitet werden kann.
Der Realteil (gleichphasige Komponente) ist auf der X-Achse gezeigt, und der imaginäre Teil (Quadraturkomponente Q) ist auf der Y-Achse gezeigt. 1 zeigt das gemeinhin bekannte Zustandsdiagramm einer 4PSK-Modulation. Ein Bit kann durch die gleichphasige Komponente I und ein Bit durch die Quadraturkomponente übertragen werden. Somit können vier einzelne Symbole 2a–2d definiert werden, wobei jeweils ein Symbol zu einem bestimmten Zeitpunkt übertragen wird, d. h. innerhalb eines vorbestimmten Zeitfensters, das für die Übertragung der einem Symbol entsprechenden Informationen reserviert ist. Bei einer praktischen Implementierung wird ein Hochfrequenzträger für jedes Symbol unterschiedlich moduliert, und digitale Daten werden übertragen, indem mehrere Symbole anschließend über den modulierten Träger übertragen werden. Jedoch erfolgt kein augenblickliches Umschalten zwischen den Modulationszuständen, die den einzelnen Symbolen entsprechen, wenn ein Übergang zwischen benachbarten Symbolen (mit einer durch die Symbolrate definierten Frequenz) erfolgt. Dies kann vermieden werden, um keine hohen Frequenzen in das Spektrum einzubringen, was benachbarte Übertragungskanäle potentiell stört.
Um eine derartige Störung zu vermeiden, wird zwischen benachbarten Symbolen ein fließender Übergang durchgeführt. Bei praktischen Implementierungen kann dies erzielt werden, indem die logischen Signale, die jedem Symbol entsprechen, einer Pulsformung unterzogen werden.
Dieses Überblenden des Hochfrequenzsignals wird in dem Zustandsdiagramm der 1 durch eine Bahn veranschaulicht, die das Symbol 2d mit dem Symbol 2b verbindet. Das heißt, wenn zuerst das Symbol 2d und anschließend das Symbol 2b gesendet wird, entwickelt sich die Bahn 4 mit der Zeit von dem Symbol 2d zu dem Symbol 2b, wie durch die Zeitrichtung 6 angegeben ist. Allgemeiner ausgedrückt ist die Bahn 4 eine Darstellung eines komplexwertigen Signals, die durch den Übergang zwischen nachfolgend gesendeten Symbolen in dem Zustandsdiagramm erzeugt wird. Die Darstellung des durch den Übergang des Symbols 2d zu dem Symbol 2a definierten komplexwertigen Signals 4 wird somit auf dem Hochfrequenzträger moduliert, wenn zuerst die dem Symbol 2d entsprechenden Informationen gesendet werden und anschließend die dem Symbol 2b entsprechenden Informationen gesendet werden.
Wie nachstehend ausführlicher erörtert wird, kann die Modulation anhand verschiedener technischer Implementierungen vorgenommen werden. Beispielsweise können I/Q-Modulatoren verwendet werden, wobei sie ein Signal, das dem Realteil (I) der Bahn 4 entspricht, und ein weiteres Signal, das dem imaginären Teil (Q) der Bahn 4 entspricht, als Eingang empfangen. Bei alternativen Ausführungsbeispielen können die Größe R entlang der Bahn und der Phasenwinkel φ entlang der Bahn in einen sogenannten R/φ-Modulator eingegeben werden, um das modulierte Hochfrequenzsignal zu synthetisieren. Separate zeitabhängige Funktionen (Signale) für I und Q oder für R und φ sind lediglich verschiedene Darstellungen des komplexwertigen Signals der 1.
Bei der vereinfachten Veranschaulichung in 1 wird die Bahn 4 unter Verwendung des kürzesten Pfades zwischen den Symbolen 2d und 2b erzeugt. Wie in 2 gezeigt ist, können die Bahnen realer Implementierungen aufgrund der Effekte des zuvor erörterten Signal(puls)formens von der idealisierten Bahn 4 der 1 abweichen. Bei manchen praktischen Implementierungen kann die Bahn 4 mit einer Abtastfrequenz abgetastet werden, die viel höher ist als die Symbolrate (Symbolfrequenz), um das Hochfrequenzsignal auf der Basis der auf diese Weise erzeugten superabgetasteten Symbole zu synthetisieren. 1 zeigt ein erstes komplexwertiges Symbol 10a und ein zweites komplexwertiges Symbol 10b, wie sie von einem Abtasten der Bahn 4 abgeleitet sein könnten. Die Bahn 4 kreuzt den Ursprung der komplexen Ebene zwischen den zwei Symbolen 10a und 10b. Während sich der imaginäre Teil und der Realteil zwischen dem ersten und dem zweiten komplexwertigen Symbol 10a und 10b moderat verändern, ändert sich die Phase 12 zwischen diesen zwei benachbarten Symbolen 10a und 10b um 180° und somit um den maximalen möglichen Betrag. Es ist zu beachten, dass der Begriff Symbol zuvor für die mit Symbolrate erzeugten Symbole verwendet wurde (wobei die Symbole einer bestimmten logischen Information entsprechen). Die Punkte in dem Zustandsdiagramm, die durch ein Superabtasten der Bahn erzeugt werden, wurden als superabgetastete Symbole bezeichnet. Jedoch ist diese Unterscheidung für die nachfolgende Beschreibung mehrerer Ausführungsbeispiel nicht notwendig. Deshalb werden alle Punkte in dem Zustandsdiagramm als komplexwertige Symbole bezeichnet, einschließlich beider zuvor beschriebener Fälle.
Eine starke Änderung des Phasenwinkels kann für bestimmte Arten von Hochfrequenzmodulatoren nachteilig sein. Beispielsweise synthetisiert ein R/φ-Modulator das modulierte Trägersignal, indem er die Phase eines Trägeroszillators direkt moduliert und indem er das auf diese Weise erzeugte Signal auf geeignete Weise verstärkt. Diese Modulatoren können mit hoher Effizienz implementiert werden. Beispielsweise kann der Trägeroszillator bei einer Frequenz zwischen 0,7 GHz und 10 GHz schwingen. Die Schwingungsfrequenz kann mittels schaltbarer Kapazitäten in dem Schwingkreis dahin gehend geändert werden, die Schwingungsfrequenz mit Schrittgrößen zwischen +/–0,1 MHz und +/–100 MHz zu variieren. Je kleiner die einzelne Schrittgröße des Oszillators gewählt wird, desto geringer das Rauschen, das der DCO (digitally controlled oscillator, digital gesteuerter Oszillator) in das Signal einbringt. Je größer jedoch die Schrittgröße, desto größer kann die Bandbreite eines durch den DCO (digital control oscillator, Digitalsteueroszillator) erzeugten Signals sein. Bei praktischen Implementierungen muss ein Kompromiss zwischen den zwei Parametern gefunden werden. Gemäß mehreren Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung kann man zusätzlich die Charakteristik des komplexwertigen Signals 4 derart modifizieren, dass Phasenänderungen während einer Abtastzeit des DCO auf einen Maximalwert beschränkt werden, was es wiederum ermöglicht, rauscharme DCOs mit geringeren Schrittgrößen zu verwenden. Dies kann gemäß manchen Ausführungsbeispielen von erfindungsgemäßen Verfahren zum Modifizieren der Charakteristik einer Darstellung eines komplexwertigen Signals erzielt werden.
2 veranschaulicht ein Zustandsdiagramm für eine 4PSK-Modulation, wie sie aus einer praktischen Implementierung hervorgeht. Das Zustandsdiagramm der 4 zeigt zahlreiche Übergänge zwischen den vier möglichen Symbolen 2a bis 2d einer 4PSK-Modulation. Wie bereits zuvor erörtert wurde, sind die Übergänge nicht ideal im Sinne einer geraden Linie, sondern weichen aufgrund der Pulsformung der Signale von einer geraden Linie ab. Trotzdem können die diagonalen Bahnen zwischen den Symbolen 2d und 2b oder 2c und 2a nahe an den Ursprung herankommen, so dass die Darstellung des durch diese Bahnen definierten komplexwertigen Signals große Phasenschwankungen zwischen zwei komplexwertigen Symbolen (wie sie durch ein Superabtasten der Bahn erzeugt werden) aufweisen kann.
3 zeigt eine Vergrößerung einer Bahn 4, die dem Ursprung des Zustandsdiagramms nahe kommt. Allgemeiner ausgedrückt zeigt 3 eine Darstellung eines komplexwertigen Signals 4. Zahlreiche komplexwertige Symbole (Abtastwerte) sind entlang der Darstellung des komplexwertigen Signals 4 veranschaulicht. Der relative Phasenwinkel 20 zwischen einem ersten komplexwertigen Symbol 10a und einem zweiten komplexwertigen Symbol 10b ist der maximale relative Phasenwinkel, der zwischen beliebigen benachbarten Paaren von Symbolen vorkommt. Das heißt, die Phase könnte sich zwischen den Symbolen 10a und 10b in einem unangemessenen oder unerwünschten Ausmaß ändern. Falls der relative Phasenwinkel 20 größer ist als eine vorbestimmte Schwelle, kann gemäß manchen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung ein komplexwertiger Verbesserungspuls mit dem komplexwertigen Signal 4 kombiniert werden. Somit werden korrigierte Symbole bereitgestellt, die das erste und das zweite Symbol 10a und 10b ersetzen und die einen unter der vorbestimmten Schwelle liegenden relativen Phasenwinkel aufweisen. Mehrere Ausführungsbeispiele von Verfahren zum Modifizieren der Charakteristik der Darstellung der komplexwertigen Signale werden nachstehend unter Bezugnahme auf 4 bis 7a erörtert.
Bei einer Zusammenfassung der 3 kann ein Abtasten eines kontinuierlichen komplexwertigen Signals eine Sequenz aufeinanderfolgender komplexwertiger Symbole liefern. Ein relativer Phasenwinkel zwischen benachbarten abgetasteten Symbolen ist ein Maß für die Variationsgeschwindigkeit der Phase des komplexwertigen Signals 4. Dies ist wiederum ein Maß für die Augenblicksfrequenz des komplexwertigen Signals, die allgemein als Zeitableitung der Schwankung der Phase d/dt φ(t) definiert ist.
Ein Maß für die Augenblicksfrequenz des komplexwertigen Signals der 3 kann somit abgeleitet werden, indem der relative Phasenwinkel zwischen dem ersten und dem zweiten komplexwertigen Symbol 10a und 10b durch die Abtastzeit T zwischen den zwei komplexwertigen Symbolen 10a und 10b dividiert wird.
Zusammen veranschaulichen 3 und 4 ein Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zum Modifizieren der Charakteristik einer Darstellung eines komplexwertigen Signals 4, wobei das komplexwertige Signal 4 zumindest ein erstes und ein zweites komplexwertiges Symbol 10a und 10b umfasst. Um die Charakteristik des Signals auf geeignete Weise zu modifizieren, wird ein relativer Phasenwinkel 20 zwischen dem ersten komplexwertigen Symbol 10a und dem benachbarten zweiten komplexwertigen Symbol 10b abgeleitet. Wenn der relative Phasenwinkel 20 eine vorbestimmte Schwelle überschreitet, wird ein komplexwertiger Verbesserungspuls mit dem komplexwertigen Signal 4 kombiniert, um eine Darstellung eines ersten korrigierten Symbols 30a und eines zweiten korrigierten Symbols 30b zu liefern, wobei der Verbesserungspuls so gewählt ist, dass der relative Phasenwinkel 32 zwischen der Darstellung des ersten und des zweiten korrigierten Symbols 30a und 30b kleiner ist als die vorbestimmte Schwelle.
Gemäß dem in 4 veranschaulichten Ausführungsbeispiel wird der relative Phasenwinkel zwischen dem ersten und dem zweiten korrigierten Symbol 30a und 30b so modifiziert, dass er kleiner ist als eine vorbestimmte Schwelle. Im Vergleich zu der Bahn oder dem komplexwertigen Signal 4 der 3 wurde der Phasenwinkel von ungefähr 90 Grad auf ungefähr 50 Grad verringert.
Dies wird erzielt, indem zu der Darstellung des komplexwertigen Signals der 3 ein komplexwertiger Verbesserungspuls hinzugefügt wird. Insbesondere wird das zweite Symbol 10b zu dem korrigierten zweiten Symbol 30b transferiert. Dies kann beispielsweise erzielt werden, indem ein komplexwertiges Verbesserungssymbol zu dem zweiten Symbol 10b hinzugefügt wird. Dies ist jedoch lediglich eine Möglichkeit, eine Darstellung eines komplexwertigen Verbesserungspulses mit der Darstellung des komplexwertigen Signals zu kombinieren.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel kann ein komplexwertiger Verbesserungspuls (nicht nur diskrete einzelne Symbole) derart zu der Darstellung des komplexwertigen Signals 4 der 3 hinzugefügt werden, dass ein anschließendes Superabtasten die Symbole 30a und 30b liefert. Bei dem Ausführungsbeispiel der 4 könnte ein derartiger Verbesserungspuls von der Differenz des ursprünglichen komplexwertigen Signals (in strichpunktierten Linien veranschaulicht) und eines in 4 in durchgezogenen Linien veranschaulichten resultierenden komplexwertigen Signals 4 abgeleitet werden. Jedoch ist diese idealisierte Kurve oder dieser komplexwertige Verbesserungspuls lediglich eines einer beliebigen Anzahl möglicher Beispiele, komplexwertige Verbesserungspulse zu wählen, die mit der Darstellung des komplexwertigen Signals kombiniert werden sollen.
Beispielsweise ist in 5 das Ergebnis der Kombination eines alternativen Verbesserungspulses mit dem komplexwertigen Signal veranschaulicht. Bei dem Ausführungsbeispiel der 5 ist das erste korrigierte Symbol 30a sowie das zweite korrigierte Symbol 30b bezüglich des ursprünglichen komplexwertigen Signals 4 der 3 „verschoben“. Dies kann beispielsweise erzielt werden, indem zu jedem der Symbole 10a und 10b ein komplexwertiges Verbesserungssymbol hinzugefügt wird. Alternativ dazu kann ein komplexwertiger Verbesserungspuls angewendet werden, der lange genug ist, um das komplexwertige Signal zwei Superabtastintervalle lang zu beeinflussen. Bei dem spezifischen Beispiel in 5 führt dies zu relativen Phasenwinkeln 34 zwischen nachfolgenden Symbolen von ungefähr 45° und somit zu Winkeln, die kleiner sind als die mit der Korrektur der 4 erzielten Winkel.
Je nach der spezifischen Anforderung einer Implementierung kann der Verbesserungspuls so gewählt werden, dass die relativen Phasenwinkel zwischen den durch den Verbesserungspuls beeinflussten Symbolen so klein wie möglich sind. Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen wird der Verbesserungspuls so gewählt, dass der Puls so klein wie möglich ist und dabei trotzdem das Ziel erreicht, den relativen Phasenwinkel zwischen den korrigierten Symbolen unter die Schwelle zu bringen. Diese Ausführungsbeispiele können den Vorteil haben, dass die zu dem Signal hinzugefügte Energie minimal ist, so dass die Erfassung der übertragenen Symbole auf der Seite des Empfängers nicht behindert wird. Dies könnte der Fall sein, wenn zu viel Energie in das Signal eingebracht wird, das heißt, wenn die Größe der Symbole zu stark modifiziert wird. Dies kann von besonderem Interesse sein, wenn die zu übertragenden Symbole (der Endpunkt jeder Bahn) das Symbol [0, 0] am Ursprung des Zustandsdiagramms umfassen (was beispielsweise bei UMTS-Signalen möglich ist). Wenn jedoch Verbesserungspulse einer minimalen Größe angelegt werden, können trotzdem noch nachfolgende Nullen in dem Zustandsdiagramm auf einer Empfängerseite erfasst werden, sogar dann, wenn nachfolgende Bahnen modifiziert worden waren.
Dies ist beispielsweise nicht möglich, wenn einfach ein feststehender Mindestabstand jeder Bahn von dem Ursprung verlangt wird, der beispielsweise erreicht werden könnte, indem ein Mindestradius um den Ursprung herum definiert wird und indem alle Bahnen aus dem durch den Radius definierten kreisförmigen Bereich heraus verschoben werden. Dies führt jedoch zu einer EVM (error vector magnitude, Fehlervektorgröße), die zu groß ist, um eine fehlerfreie Erfassung der geänderten Signale zu ermöglichen. Ferner konnte – was eine weitere Einschränkung von Mobiltelekommunikationssystemen ist – das spektrale Dämpfen nicht erfüllt werden, wenn ein Mindestradius definiert wird, da ein Hinzufügen von Pulsen, die groß genug sind, um die Radiusanforderung zu erfüllen, zu Hochfrequenzkomponenten in dem modifizierten Signal führen würde, die nicht mehr unter die festgelegte Frequenzmaske passen würden. Somit können benachbarte Kanäle verzerrt werden. Die zuvor erörterten Nachteile können jedoch vermieden werden, wenn ein komplexwertiges Signal und ein komplexwertiger Verbesserungspuls, der so gewählt wird, dass der relative Phasenwinkel zwischen dem korrigierten Symbol kleiner ist als eine vorbestimmte Schwelle, kombiniert werden.
6 und 7 veranschaulichen eine weitere Möglichkeit, eine Darstellung eines komplexwertigen Verbesserungspulses mit der Darstellung des komplexwertigen Signals zu kombinieren. Die Darstellung des komplexwertigen Verbesserungspulses ist nicht unbedingt als Funktion von komplexen Werten in Abhängigkeit von der Zeit gegeben, da die Darstellung eines komplexwertigen Signals auch durch zwei reellwertige zeitabhängige Funktionen bereitgestellt werden kann, wie beispielsweise in 6 veranschaulicht ist.
6 veranschaulicht eine Darstellung eines komplexwertigen Signals, gemäß derer der imaginäre Teil (die Quadratur Q) und der Realteil (der gleichphasige Teil I) als von der Zeit abhängige reellwertige Funktionen gegeben sind. 6 zeigt eine alternative Darstellung der idealisierten Bahn der 1, bei der der Realteil (gleichphasige Komponente) als erste reellwertige Funktion 40a gegeben ist und bei der der imaginäre Teil (Quadraturkomponente Q) als zweite reellwertige Funktion 40b gegeben ist.
7 zeigt die Darstellung des komplexwertigen Signals der 3 in der in 6 eingeführten Schreibweise. Die gleichphasige Komponente wird durch die Funktion 42a gegeben, und die Quadraturkomponente wird durch die Funktion 42b gegeben. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel weist die Darstellung des komplexwertigen Verbesserungssignals somit zwei Komponenten auf, eine reellwertige Komponente für den gleichphasigen Teil 42a und eine reellwertige Komponente für den Quadraturteil 42b. Die gleichphasige und die Quadraturkomponente können auch als kontinuierliche analoge Signale implementiert sein. Jeder der zwei Teile der Darstellung kann separat abgetastet werden, um zu den Darstellungen des ersten komplexwertigen Symbols 10a und des zweiten komplexwertigen Symbols 10b zu gelangen. Demgemäß kann auch die Darstellung der komplexwertigen Symbole 10a und 10b zwei verschiedene Teile umfassen, einen gleichphasigen Teil und einen Quadraturteil der Darstellung des komplexwertigen Symbols. Mit anderen Worten kann die Darstellung entweder eine kontinuierliche Darstellung sein oder eine Darstellung, die aus einer Serie von diskreten Werten besteht.
Wie in 7 veranschaulicht ist, umfasst ein Kombinieren der Darstellung eines komplexwertigen Verbesserungspulses mit der Darstellung des komplexwertigen Signals somit ein Hinzufügen eines ersten reellwertigen Verbesserungspulses zu einem Realteil des komplexwertigen Signals oder ein Hinzufügen eines zweiten reellwertigen Verbesserungspulses zu einem imaginären Teil des komplexwertigen Signals. Obwohl in 7 reellwertige Verbesserungspulse zu der gleichphasigen Komponente sowie zu der Quadraturkomponente hinzugefügt werden, können alternative Ausführungsbeispiele derart implementiert sein, dass Verbesserungspulse lediglich zu einer der zwei Komponenten hinzugefügt werden. Auch können bei Ausführungsbeispielen, die die grundlegende Fähigkeit haben, einen Korrekturpuls zu beiden Komponenten hinzuzufügen, Konstellationen vorkommen, bei denen die Darstellung des komplexwertigen Verbesserungspulses so gewählt ist, dass ein Verbesserungspuls lediglich zu einer der Komponenten hinzugefügt wird.
Ein Hinzufügen der reellwertigen Verbesserungspulse kann durch ein Hinzufügen diskreter Quantitäten zu dem gleichphasigen und zu dem Quadraturteil der Darstellung der komplexwertigen Symbole 10a und 10b erfolgen. Alternativ dazu können dann, wenn die gleichphasige und die Quadraturkomponente als kontinuierliche Funktionen in einem analogen oder digitalen Bereich implementiert sind, kontinuierliche Verbesserungspulse zu der gleichphasigen und zu der Quadraturkomponente der Darstellung des komplexwertigen Signals hinzugefügt werden. Ein anschließendes Abtasten kann dann die Darstellungen des ersten und des zweiten korrigierten Symbols 31a und 31b oder 30a und 30b liefern.
Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen kann eine wieder andere Darstellung eines komplexwertigen Signals verwendet werden. Gemäß diesen Ausführungsbeispielen können die Komponenten Größe und Phase des komplexwertigen Signals durch separate reellwertige Funktionen dargestellt werden. Somit kann die Kombination des Verbesserungspulses auch durchgeführt werden, indem ein reellwertiger Verbesserungspuls zu einem oder beiden Teilen der Darstellung eines komplexwertigen Signals hinzugefügt oder damit multipliziert wird.
Bei anderen Ausführungsbeispielen kann die Darstellung der komplexwertigen Symbole, d. h. können die Abtastpunkte der Komponenten Größe und Phase auf zeitdiskrete Weise modifiziert werden. Das heißt, ein Kombinieren des Verbesserungspulses kann durchgeführt werden, indem reellwertige Zahlen zu einem oder zu beiden der Abtastwerte der Komponenten Größe und Phase hinzugefügt werden.
7c veranschaulicht wiederum ein Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zum Modifizieren der Charakteristik einer Darstellung eines komplexwertigen Signals, das zumindest ein erstes und ein zweites komplexwertiges Symbol umfasst, wie zuvor angegeben wurde. Das Verfahren umfasst einen Ableitschritt 60, bei dem ein relativer Phasenwinkel zwischen dem ersten und dem zweiten komplexwertigen Symbol der Darstellung eines komplexwertigen Signals abgeleitet wird.
Bei einem Verbesserungsschritt 62 wird eine Darstellung eines komplexwertigen Verbesserungspulses mit der Darstellung eines komplexwertigen Signals kombiniert, um eine Darstellung eines ersten und eines zweiten korrigierten Signals zu liefern, wobei der Verbesserungspuls so gewählt wird, dass der relative Phasenwinkel zwischen der Darstellung des ersten und des zweiten korrigierten Symbols kleiner ist als eine vorbestimmte Schwelle.
Ein weiterer optionaler Vergleichsschritt kann durchgeführt werden, um zu entscheiden, ob die Kombination mit einem komplexwertigen Verbesserungspuls erforderlich ist oder nicht.
Gemäß den zuvor erörterten Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung kann die durch den Verbesserungspuls in das Signal eingebrachte Verzerrung minimiert werden, da der komplexwertige Verbesserungspuls so gewählt werden kann, dass die Größe des Verbesserungspulses für Symbole mit einer größeren Größe größer ist als für Symbole mit einer geringeren Größe.
Wie ebenfalls zuvor veranschaulicht wurde, kann die Darstellung eines komplexwertigen Signals eine Sequenz zahlreicher komplexwertiger Signale umfassen. Gemäß mehreren Ausführungsbeispielen können dies Abtastpunkte oder abgetastete Symbole entlang einer Bahn eines Zustandsdiagramms sein. Manche Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung können auf dem Gebiet der Telekommunikation angewendet werden, um eine Darstellung eines Basisbandsignals zu verarbeiten, das das Signal ist, das aus den verschiedenen zu übertragenden Symbolen besteht.
Wenn die Darstellung eine Sequenz komplexwertiger Signale umfasst, kann für jedes Paar benachbarter Symbole innerhalb der Sequenz (wobei benachbart einen Abtastwert und seinen direkten zeitlichen Vorgänger oder Nachfolger bedeutet) ein relativer Phasenwinkel abgeleitet werden.
Das komplexwertige Verbesserungssignal kann dann für jedes Paar von benachbarten Signalen, das einen relativen Phasenwinkel aufweist, der die vorbestimmte Schwelle überschreitet, angelegt werden. Bei diesen Ausführungsbeispielen kann die Länge jedes Verbesserungspulses von der Frequenz des Anlegens eines Verbesserungspulses abhängen. Die Länge eines Verbesserungspulses kann allgemein gesagt als Maß der Anzahl benachbarter Symbole definiert werden, die durch einen einzigen Verbesserungspuls beeinflusst werden. Insbesondere kann die Länge des Verbesserungspulses von der Anzahl von Symbolen abhängen, die zwischen zwei Paaren von Symbolen vorkommen, die das Anlegen eines Verbesserungspulses bewirken. Der Puls kann für eine geringere Anzahl von Symbolen zwischen zwei nachfolgenden Anlegevorgängen eines Verbesserungspulses kürzer sein, um ein Einbringen von zu viel Energie seitens der Verbesserungspulse zu vermeiden. Gemäß mehreren Ausführungsbeispielen kann ein längerer Verbesserungspuls als Standardpuls verwendet werden. Der längere Verbesserungspuls kann dann mit einer relativ niedrigen Bandbreite versehen werden, um nicht Hochfrequenzkomponenten in das durch den Verbesserungspuls modifizierte Signal einzubringen. Somit kann auch ein modifiziertes Signal die spektralen Anforderungen von beispielsweise Mobiltelekommunikationsanwendungen erfüllen.
8 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zum Modifizieren der Charakteristik einer Darstellung eines komplexwertigen Signals, das zumindest ein erstes und ein zweites komplexwertiges Symbol umfasst. Wie in 8 angegeben ist, ist die Darstellung eines komplexwertigen Signals 50 eine Darstellung, bei der die Größe R und die Phase φ durch zwei unabhängige reellwertige Funktionen dargestellt werden. Die Phasenkomponente der Darstellung des komplexwertigen Signals 50 wird in einen Analysator eingegeben, der dazu angepasst ist, den relativen Phasenwinkel zwischen einer Darstellung eines ersten komplexwertigen Symbols (R₁, φ₁) und eines zweiten komplexwertigen Symbols (R₂, φ₂) der Darstellung des komplexwertigen Signals 70 abzuleiten.
Der Analysator 72 steuert einen Signalverstärker bzw. Signalverbesserer 74, der dazu angepasst ist, eine Darstellung eines komplexwertigen Verbesserungspulses mit der Darstellung des komplexwertigen Signals 70 zu kombinieren, um eine Darstellung eines ersten und eines zweiten korrigierten Symbols 76a und 76b (R_1’, φ_1’ und R_2’, φ_2’) zu liefern, wobei der Verbesserungspuls so gewählt ist, dass der relative Phasenwinkel zwischen der Darstellung des ersten und des zweiten korrigierten Symbols 76a und 76b kleiner ist als die vorbestimmte Schwelle. Zu diesem Zweck kann der Signalverbesserer durch den Analysator gesteuert werden, um den Verbesserungspuls nur bei Bedarf anzulegen. Bei dem in 8 veranschaulichten alternativen Ausführungsbeispiel umfasst der Analysator einen Komparator, um zu bestimmen, ob der relative Phasenwinkel eine vorbestimmte Schwelle überschreitet. Alternativ zu dem Vergleich des Phasenwinkels mit einer Schwelle kann eine Augenblicksfrequenz geschätzt und mit einer Frequenzschwelle verglichen werden. Zu diesem Zweck kann die Augenblicksfrequenz geschätzt werden, indem der relative Phasenwinkel durch die Abtastzeit dividiert wird.
Bei dem in 8 veranschaulichten Ausführungsbeispiel wird der Signalverbesserer 74 durch den Analysator 72 gesteuert, der ein Startsignal ausgibt, wenn eine Korrektur erforderlich ist, zusammen mit dem ermittelten relativen Phasenwinkel oder der ermittelten Augenblicksfrequenz. Der Signalverbesserer umfasst einen Korrekturrechner 78, der die Verbesserungspulse, die an die R- und die φ-Komponente der Darstellung des komplexwertigen Signals angelegt werden sollen, berechnet. Um in der Lage zu sein, eine geeignete Darstellung eines komplexwertigen Verbesserungspulses zu wählen (verschiedene reellwertige Pulse für jede der Signalkomponente R und φ zu wählen), empfängt der Korrekturrechner des Signalverbesserers 74 zusätzlich Kopien der Darstellung der komplexwertigen Signale.
Der Korrekturrechner 78 kann aus verschiedenen Verbesserungspulsen auswählen oder verschiedene Verbesserungspulse einzeln ableiten, je nach den Eigenschaften der zwei komplexwertigen Symbole, die einen relativen Phasenwinkel aufweisen, der die vorbestimmte Schwelle überschreitet. Der Signalverbesserer 74 umfasst ferner einen ersten Addierer 80a und einen zweiten Addierer 80b, um die Darstellung eines komplexwertigen Verbesserungspulses (seiner R- und seiner φ-Komponente) und die Darstellung des komplexwertigen Signals (seiner R- und seiner φ-Komponente) zu kombinieren. Somit können die Darstellungen eines ersten und eines zweiten korrigierten Symbols 76a und 76b durch den Signalverbesserer 74 bereitgestellt werden.
8 zeigt ferner eine optionale Verzögerungseinheit 82, die bei manchen Ausführungsbeispielen implementiert werden kann, um die Darstellung des komplexwertigen Signals 70 für einen Zeitraum zu puffern, der durch die seitens des Signalanalysators 72 und des Signalverbesserers 74 durchgeführten Berechnungen verwendet wird.
8 veranschaulicht ferner zwei verschiedene Pulsformen von Verbesserungspulsen 82a und 82b, aus denen der Korrekturrechner 78 auswählen kann. Es versteht sich von selbst, dass diese lediglich Beispiele sind und dass der Signalverbesserer 74 (der Korrekturrechner 78) aus einer unendlichen Menge von Verbesserungspulsen auf geeignete Weise auswählen kann. Es können auch in situ verschiedene Verbesserungssignale erzeugt werden, beispielsweise auf der Basis eines einzigen Prototyppulses. Auch kann in Abhängigkeit von der Anzahl erforderlicher Verbesserungspulse die Dauer des Verbesserungspulses variiert werden, wie ebenfalls zuvor angegeben wurde.
Wenn die Vorrichtung der 8 im Zusammenhang mit Hochfrequenzmodulationen angewendet wird, beispielsweise bei Telekommunikationsszenarios, kann die Darstellung der korrigierten Symbole 70a und 70b ferner an einen Hochfrequenzmodulator, beispielsweise an einen R/φ- oder einen I/Q-Modulator, geliefert werden.
9 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zum Modifizieren der Charakteristik der Darstellung eines komplexwertigen Signals, die verwendet werden kann, um dasselbe komplexwertige Signal zu modifizieren wie die Vorrichtung der 8. Jedoch kann das komplexwertige Signal bei der I/Q-Darstellung 90 geliefert werden, wie in 6 und 7 veranschaulicht ist. Da das Ausführungsbeispiel der 9 im Wesentlichen dieselben Komponenten aufweist wie das Ausführungsbeispiel der 8, werden nachfolgend nur die Unterschiede beschrieben. Aus dem gleichen Grund bezeichnen ähnliche Bezugszeichen ähnliche oder identische Komponenten. Der Hauptunterschied zur 8 besteht darin, dass der Signalanalysator beide Komponenten der Darstellung (I und Q) als Eingang empfängt, da beide Komponenten erforderlich sind, um den relativen Phasenwinkel zwischen benachbarten Symbolen der Darstellung des komplexwertigen Signals 90 auszuwerten. Die Vorrichtung der 9 kann zusätzlich Pulsformer 94 umfassen, um die zwei Komponenten I und Q der Darstellung vor einem Modulieren des Hochfrequenzträgers zu modifizieren, um die fließenden Übergänge zwischen den einzelnen Symbolen zu liefern. Die Pulsformung kann vor dem Signalverbesserer 74 oder, bei alternativen Ausführungsbeispielen, nach dem Signalverbesserer 74 implementiert werden.
Bei manchen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung ist die Vorrichtung in 9 in einem Telekommunikations-Sende-/Empfangsgerät implementiert, so dass der Ausgang der Vorrichtung der 9 als Eingang in einen Hochfrequenzmodulator, z. B. einen R/φ- oder einen I/Q-Modulator, verwendet werden kann.
Zusammenfassend gesagt führt die Beschränkung des maximalen Winkels zweier nachfolgender Symbole einer Darstellung eines komplexwertigen Signals zu einer Begrenzung der Augenblicksfrequenz, wenn der gegenwärtige und der vorhergehende Eingangsabtastwert (komplexwertiges Symbol) berücksichtigt werden. Die Stärke (Größe) eines Verbesserungspulses, der zu dem komplexwertigen Signal hinzugefügt werden kann, kann von der Augenblicksfrequenz sowie von der Amplitude der Eingangsabtastwerte der komplexwertigen Signale abhängen. Wenn die Augenblicksfrequenz hoch ist, kann ein vergleichsweise starker Verbesserungspuls hinzugefügt werden. Wenn die Augenblicksfrequenz niedrig ist, obwohl sie trotzdem noch eine vorbestimmte Schwelle überschreitet, kann ein vergleichsweise schwacher Verbesserungspuls hinzugefügt werden. Dasselbe gilt sinngemäß auch für die Stärke des Eingangssignals. Das heißt, wenn eine hohe Augenblicksfrequenz zwischen den inneren Symbolen eines Zustandsdiagramms eines xxQAM-Signals vorliegt, kann ein vergleichsweise geringer Verbesserungspuls ausreichend sein. Wenn eine hohe Augenblicksfrequenz zwischen äußeren Symbolen eines xxQAM-Signals vorliegt, kann ein Verbesserungspuls stärker sein.
Gemäß manchen Ausführungsbeispielen ist die Stärke (Größe) des Verbesserungspulses so gering wie möglich, um das Ziel, die Augenblicksfrequenz unter die Schwelle zu verschieben, zu erreichen. Erfindungsgemäße Verfahren und Vorrichtungen sind auf I-, Q-Darstellungen sowie auf R-, φ-Darstellungen anwendbar. Bei den I-, Q-Darstellungen können die einzelnen Verbesserungspulse für die I- und die Q-Komponente ungefähr gleich sein, wohingegen sich die Verbesserungspulse für Polarkoordinaten R und φ stark unterscheiden können. Aufgrund der nichtlinearen Abhängigkeit der Polarkoordinaten von den kartesischen Koordinaten kann es angemessen sein, die Verbesserungspulse einzeln zu berechnen, je nach der tatsächlichen Konfiguration. Bei Polarkoordinaten legen manche Ausführungsbeispiele einen Verbesserungspuls eventuell lediglich an die Phasenkomponente der komplexwertigen Darstellung an.
Gemäß manchen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung ist der maximale relative Winkel (die maximale Augenblicksfrequenz) konfigurierbar. Je niedriger der maximal zulässige Wert für den relativen Phasenwinkel oder die Augenblicksfrequenz, desto mehr Korrekturen sind pro Zeit erforderlich. Das heißt, je kleiner die vorbestimmte Schwelle für den relativen Phasenwinkel (die Augenblicksfrequenz), desto mehr Verbesserungspulse werden pro Zeit benötigt. Deshalb verwenden mehrere Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung Verbesserungspulse mit variierenden Längen.
Wenn für eine gegebene Darstellung eines komplexwertigen Signals die maximal zulässige Augenblicksfrequenz oder der maximal zulässige relative Phasenwinkel zwischen zwei nachfolgenden komplexwertigen Symbolen (superabgetasteten Symbolen) verringert wird, werden immer mehr Maxima der Augenblicksfrequenz (Paare von komplexwertigen Symbolen, die einen relativen Phasenwinkel aufweisen, der die Schwelle überschreitet) abgeleitet, die das Anlegen eines Verbesserungspulses erfordern. Das heißt, je niedriger die akzeptable maximale Augenblicksfrequenz, desto mehr Verbesserungspulse werden pro Zeit für eine gegebene Darstellung eines komplexwertigen Signals angelegt. Deshalb verwenden mehrere Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung Verbesserungspulse variierender Länge.
10 veranschaulicht verschiedene mögliche Konfigurationen von Verbesserungspulsen, die an einen der Addierer 80a oder 80b der Ausführungsbeispiele der 8 oder 9 angelegt werden können. Die Zeit ist auf der X-Achse in Einheiten angegeben, die der Frequenz des Superabtastens entsprechen. Zwei vertikale Linien geben das Vorliegen einer Augenblicksfrequenz an, die die vorbestimmte Schwelle überschreitet. Bei der ersten Linie 100 sind zwei benachbarte Maxima 102a und 102b mehr als 32 Abtastwerte getrennt. In diesem Fall kann für jedes der zwei Maxima ein Verbesserungspuls gewählt werden, der 32 Zeiteinheiten lang ist. Beispielsweise kann ein Verbesserungspuls gewählt werden, der so lange ist, dass er alle superabgetasteten Symbole einer Bahn beeinflusst. Wenn die Abtastzahl zwischen benachbarten Maxima abnimmt, können Verbesserungspulse mit abnehmender Länge gewählt werden. Falls beispielsweise der Abstand zwischen zwei benachbarten Maxima unter 20 Abtastwerte abfällt (wie in Zeile 104 veranschaulicht ist), können Verbesserungspulse mit einer Länge von 16 Abtastwerten gewählt werden. Falls jedoch die Differenz zwischen den zwei benachbarten Maxima etwas größer ist, können ein erster Verbesserungspuls 106a, der eine Länge von 16 Abtastwerten aufweist, und ein zweiter Verbesserungspuls 106b, der eine Länge von 24 Abtastwerten aufweist, angelegt werden. Gemäß manchen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung werden Verbesserungspulse so gewählt, dass die Verbesserungspulse eine maximale mögliche Länge aufweisen, um die Beschränkungen des Spektrums des modulierten Signals, das oft für Mobiltelekommunikationsstandards definiert ist, zu berücksichtigen.
Obwohl 10 ein spezifisches Beispiel zweier nachfolgender Verbesserungspulse liefert, die einander zeitlich nicht überlappen, versteht es sich von selbst, dass zwei oder mehr nachfolgende Verbesserungspulse auch so angelegt werden können, dass sich die Pulse überlappen. Zu diesem Zweck können beispielsweise zwei oder mehr Addierer an jede der Signalkomponenten Q, I bzw. R, φ angelegt werden. Während Verbesserungspulse an jeden der Addierer einer Signalkomponente angelegt werden, können nachfolgende Verbesserungspulse so angelegt werden, dass sie sich zeitlich überlappen. Alternativ dazu können die nachfolgenden Verbesserungspulse kombiniert oder separat hinzugefügt werden, um einen kombinierten Verbesserungspuls zu bilden, bevor sie unter Verwendung eines einzigen Addierers an die Signalkomponenten angelegt werden.
11, die 11a–11d umfasst, zeigt ein beispielhaftes Ergebnis des Anwendens eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung auf ein UMTS-Signal. Insbesondere zeigen Bilder der 11a und 11b ein Zustandsdiagramm, wie es in einer UMTS-Umgebung vorkommen kann. 11a zeigt ein Zustandsdiagramm, das durch Addieren mehrerer Konstellationspunkte wiedergewonnen werden kann und das aus neun Chips [–4, 0], [–2, –2], [–2, 2], [0, –4], [0, 0], [0, 4], [2, –2], [2, 2], [4, 0] besteht. Wie üblich zeigt die X-Achse der Diagramme die gleichphasige Komponente, und die Y-Achse zeigt die Quadraturkomponente. Der Chip in dem Ursprung ist besonders kritisch, da die Augenblicksfrequenzen, d. h. die Winkel zwischen benachbarten superabgetasteten Symbolen entlang einer Bahn, besonders hoch sind. Die maximale Augenblicksfrequenz beträgt +/– die Hälfte der Abtastfrequenz des interpolierten Signals, was auf der realen Seite gezeigt ist.
11c und 11d zeigen dasselbe Signal, wenn ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung angewendet wird und wenn die maximale Augenblicksfrequenz auf 1/6 der Abtastfrequenz des interpolierten Signals eingestellt wird. 11d zeigt eine Vergrößerung des Bereichs um den Ursprung des Koordinatensystems herum. Man beachte, dass Signale in der Mitte ([0, 0]) gültige Signale sind. Wie offensichtlich wird, werden die Bahnen um einen minimalen Betrag von dem Ursprung des Koordinatensystems verschoben, wodurch die maximale Augenblicksfrequenz beschränkt wird, ohne zu viel Energie in das Signal einzubringen.
12, die 12a und 12b umfasst, zeigt zwei weitere Ergebnisse des Anwendens eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung auf ein xxQAM-Signal.
12a und 12b zeigen jeweils ein Zustandsdiagramm. Jedoch unterscheiden sich die Maßstäbe beider Diagramme stark. 12a zeigt das Ergebnis eines Anwendens eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung auf ein größeres Signal, d. h. auf ein Signal, das beim Durchlaufen des Ursprungs eine relativ große Größe aufweist. Derartige große Signale werden beispielsweise für die äußeren Symbole in dem Zustandsdiagramm eines xxQAM-Signals oder bei maximalen HF-Ausgangspegeln erhalten, bei denen der DAC (Digital/Analog-Wandler) mit maximaler Leistung betrieben wird. 12b zeigt die Anwendung auf kleinere Signale, die beispielsweise bei einem Übergang von inneren Symbolen des Zustandsdiagramms eines xxQAM-Signals wiedergewonnen werden, oder für eine geringe HF-Ausgangsleistung, bei der der DAC bei –60 dB betrieben werden kann. 12a zeigt das ursprüngliche Signal, d. h. das zu modifizierende komplexwertige Signal 110, in dunklen Kreuzen. Ein erstes alternatives Ausführungsbeispiel kombiniert erste komplexwertige Verbesserungspulse mit dem komplexwertigen Signal 110 derart, dass ein erstes korrigiertes komplexwertiges Signal 112 bereitgestellt wird, das durch dunkle Rechtecke angegeben ist.
Ein zweites modifiziertes komplexwertiges Signal 114 wird durch ein weiteres Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung abgeleitet. Dieselben Ausführungsbeispiele liefern die modifizierten Signale 116 und 118, wenn ein komplexwertiger Verbesserungspuls mit dem komplexwertigen Signal 115 der 12b kombiniert wird. Wie aus beiden Figuren hervorgeht, werden komplexwertige Signale mit großer Größe stärker verschoben (siehe 12a) als Signale mit geringer Größe (siehe 12b). Die modifizierten komplexwertigen Signale 112 und 116 veranschaulichen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem die Pulsbreite oder die Dauer der Verbesserungspulse in Abhängigkeit von dem Abstand zwischen zwei benachbarten Maxima der Augenblicksfrequenz gewählt wird. Wie aus 12a und 12b hervorgeht, wird die Bahn in einem kleineren Bereich verschoben als im Fall der modifizierten Signale 114 und 118, was bessere Ergebnisse bezüglich des Rauschens innerhalb des Bandes liefert.
13 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, das eine praktische Implementierung beispielsweise der Vorrichtung der 9 zeigt. Die Darstellung des komplexwertigen Signals 90 wird in die Vorrichtung eingegeben. Ein Ringpuffer 120 dient als Verzögerungseinheit, äquivalent zu der Verzögerungseinheit 82 der 9. Der Einfachheit halber ist die Pulsformung in 13 nicht gezeigt. Die Darstellungen der komplexwertigen Symbole 90 werden mit einer Symbolrate von beispielsweise 104 MHz bereitgestellt. Mit der Superabtastrate kann ein erster CORDIC 122 (COordinate Rotation Digital Computer) verwendet werden, um die Winkel, die jedem superabgetasteten komplexwertigen Symbol entsprechen, abzuleiten. Der relative Phasenwinkel zwischen nachfolgenden superabgetasteten Symbolen wird durch einen Analysator 124 berechnet, der alternativ dazu auch die Augenblicksfrequenz schätzen kann. Wenn der relative Phasenwinkel oder die Augenblicksfrequenz das gewünschte Maximum überschreiten, ist das Anlegen eines Verbesserungspulses erforderlich. Falls dies der Fall ist, kann ein Steuersystem 127 einen RAM 129 und einen Multiplizierer 130 (ein Schieberegister) über einen NCO 128 steuern, um einen in dem RAM 129 gespeicherten vorbestimmten Verbesserungspuls an die superabgetasteten Symbole der in dem Ringpuffer 124 gespeicherten Bahn anzulegen. Beispielsweise kann das Anlegen durch ein Schieberegister 130 und einen Addierer 132 durchgeführt werden, wie in 13 angegeben ist. Somit kann eine Sequenz von superabgetasteten Symbolen bereitgestellt werden, wobei jedes der superabgetasteten Symbole bezüglich seines Nachbarn einen relativen Phasenwinkel aufweist, der eine vorbestimmte Schwelle nicht überschreitet.
Obwohl manche Aspekte im Zusammenhang mit einer Vorrichtung beschrieben wurden, ist klar, dass diese Aspekte auch eine Beschreibung des entsprechenden Verfahrens darstellen, wobei ein Block oder ein Gerät oder Bauelement einem Verfahrensschritt oder einem Merkmal eines Verfahrensschritts entspricht. Analog dazu stellen Aspekte, die im Zusammenhang mit einem Verfahrensschritt beschrieben wurden, auch eine Beschreibung eines entsprechenden Blocks oder Postens oder Merkmals einer entsprechenden Vorrichtung dar.
Das erfindungsgemäße codierte Audiosignal kann auf einem digitalen Speichermedium gespeichert sein oder kann auf einem Übertragungsmedium wie beispielsweise einem drahtlosen Übertragungsmedium oder einem verdrahteten Übertragungsmedium wie z. B. dem Internet übertragen werden.
Je nach bestimmten Implementierungsanforderungen können Ausführungsbeispiele der Erfindung in Hardware oder in Software implementiert werden. Die Implementierung kann unter Verwendung eines digitalen Speichermediums, beispielsweise einer Floppy-Disk, einer DVD, einer BLU-RAY, einer CD, eines ROM, eines PROM, eines EPROM, eines EEPROM oder eines Flash-Speichers erfolgen, auf der bzw. auf dem elektronisch lesbare Steuersignale gespeichert sind, die mit einem programmierbaren Computersystem derart zusammenarbeiten (oder in der Lage sind, mit demselben zusammenzuarbeiten), dass das jeweilige Verfahren durchgeführt wird. Deshalb kann das digitale Speichermedium computerlesbar sein.
Manche Ausführungsbeispiele gemäß der Erfindung umfassen einen Datenträger, der elektronisch lesbare Steuersignale aufweist, die in der Lage sind, mit einem programmierbaren Computersystem derart zusammenzuarbeiten, dass eines der hierin beschriebenen Verfahren durchgeführt wird.
Allgemein können Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung als Computerprogrammprodukt mit einem Programmcode implementiert sein, wobei der Programmcode dahin gehend wirksam ist, eines der Verfahren durchzuführen, wenn das Computerprogrammprodukt auf einem Computer abläuft. Der Programmcode kann beispielsweise auf einem maschinenlesbaren Träger gespeichert sein.
Andere Ausführungsbeispiele umfassen das Computerprogramm zum Durchführen eines der hierin beschriebenen Verfahren, das auf einem maschinenlesbaren Träger gespeichert ist.
Mit anderen Worten ist ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens somit ein Computerprogramm, das einen Programmcode zum Durchführen eines der hierin beschriebenen Verfahren aufweist, wenn das Computerprogramm auf einem Computer abläuft.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Verfahren ist somit ein Datenträger (oder ein digitales Speichermedium oder ein computerlesbares Medium), auf dem das Computerprogramm zum Durchführen eines der hierin beschriebenen Verfahren aufgezeichnet ist.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens ist somit ein Datenstrom oder eine Sequenz von Signalen, der bzw. die das Computerprogramm zum Durchführen eines der hierin beschriebenen Verfahren darstellt. Der Datenstrom oder die Sequenz von Signalen kann beispielsweise dazu konfiguriert sein, über eine Datenkommunikationsverbindung, beispielsweise über das Internet, transferiert zu werden.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel umfasst eine Verarbeitungseinrichtung, beispielsweise einen Computer, oder einen programmierbaren Logikbaustein, die bzw. der dazu konfiguriert oder angepasst ist, eines der hierin beschriebenen Verfahren durchzuführen.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel umfasst einen Computer, auf dem das Computerprogramm zum Durchführen eines der hierin beschriebenen Verfahren installiert ist.
Bei manchen Ausführungsbeispielen kann ein programmierbarer Logikbaustein (beispielsweise ein feldprogrammierbares Gatterarray) dazu verwendet werden, manche oder alle der Funktionalitäten der hierin beschriebenen Verfahren durchzuführen. Bei manchen Ausführungsbeispielen kann ein feldprogrammierbares Gatterarray mit einem Mikroprozessor zusammenarbeiten, um eines der hierin beschriebenen Verfahren durchzuführen. Allgemein werden die Verfahren vorzugsweise durch eine beliebige Hardwarevorrichtung durchgeführt.
Die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele sind lediglich eine Veranschaulichung der Prinzipien der vorliegenden Erfindung. Es versteht sich, dass Modifikationen und Variationen der hierin beschriebenen Anordnungen und Einzelheiten anderen Fachleuten einleuchten werden. Deshalb ist beabsichtigt, lediglich durch den Schutzumfang der nachfolgenden Patentansprüche begrenzt zu sein und nicht durch die spezifischen Einzelheiten, die mittels Beschreibung und Erläuterung der Ausführungsbeispiele hierin dargestellt sind.

Claims

Verfahren zum Modifizieren einer Charakteristik einer Darstellung eines komplexwertigen Signals (4), die eine Sequenz von Darstellungen von komplexwertigen Symbolen umfasst, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist: Ableiten eines relativen Phasenwinkels (20) zwischen jedem Paar von benachbarten komplexwertigen Symbolen (10a, 10b) in der Sequenz; und Kombinieren einer Darstellung eines komplexwertigen Verbesserungspulses mit der Darstellung des komplexwertigen Signals für jedes Paar von benachbarten Symbolen, das einen relativen Phasenwinkel (20) aufweist, der eine vorbestimmte Schwelle überschreitet, wobei die Darstellung des komplexwertigen Verbesserungspulses so gewählt wird, dass die Länge des Verbesserungspulses von der Anzahl von Symbolen abhängt, die zwischen zwei aufeinanderfolgenden Paaren von benachbarten Symbolen, die die Schwelle überschreiten, vorkommen.
Verfahren gemäß Anspruch 1, bei dem das Kombinieren ein Hinzufügen eines ersten Verbesserungspulses zu einer Darstellung eines Realteils des komplexwertigen Signals (4); oder ein Hinzufügen eines zweiten Verbesserungspulses zu einer Darstellung eines imaginären Teils des komplexwertigen Signals (4) umfasst.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Kombinieren ein Hinzufügen eines komplexwertigen Verbesserungspulses zu dem komplexwertigen Signal umfasst.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Kombinieren ein Hinzufügen eines dritten Verbesserungspulses zu einer Darstellung einer Phase des komplexwertigen Signals (4); oder ein Hinzufügen eines vierten Verbesserungspulses zu einer Darstellung einer Größe des komplexwertigen Signals (4) umfasst.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Darstellung des komplexwertigen Verbesserungspulses so gewählt wird, dass eine Größe des Verbesserungspulses für ein erstes Paar eines ersten und eines zweiten komplexwertigen Symbols (10a, 10b) mit einer größeren Größe größer ist als für ein zweites Paar eines ersten und eines zweiten komplexwertigen Symbols (10a, 10b), die eine geringere Größe aufweisen.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, das ferner folgenden Schritt umfasst: Vergleichen des relativen Phasenwinkels (20) und der vorbestimmten Schwelle, wobei das Kombinieren nur dann durchgeführt wird, wenn der relative Phasenwinkel die vorbestimmte Schwelle überschreitet.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, das ferner folgenden Schritt umfasst: Eingeben eines ersten und eines zweiten korrigierten Symbols in einen Hochfrequenzmodulator zum Bereitstellen eines Hochfrequenzträgersignals, auf dem die Darstellung des ersten und des zweiten korrigierten Symbols (70a, 70b) moduliert ist.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Verbesserungspuls für eine geringere Anzahl von Symbolen, die zwischen den zwei aufeinanderfolgenden Paaren von Symbolen vorkommen, kürzer ist als für eine größere Anzahl von Symbolen, die zwischen den zwei aufeinanderfolgenden Paaren von Symbolen vorkommen.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Darstellung des komplexwertigen Signals (4) eine Darstellung eines Basisbandes eines Kommunikationssignals ist.
Vorrichtung zum Modifizieren der Charakteristik einer Darstellung eines komplexwertigen Signals (4), wobei das Signal zumindest eine Darstellung eines ersten und eines zweiten komplexwertigen Symbols (10a, 10b) umfasst, wobei die Vorrichtung folgende Merkmale aufweist: einen Analysator (72), der dahin gehend angepasst ist, einen relativen Phasenwinkel (20) zwischen der Darstellung des ersten und des zweiten komplexwertigen Symbols (10a, 10b) abzuleiten; und einen Signalverbesserer (74), der dahin gehend angepasst ist, eine Darstellung eines komplexwertigen Verbesserungspulses und die Darstellung des komplexwertigen Signals zu kombinieren, um eine Darstellung eines ersten und eines zweiten korrigierten komplexwertigen Symbols (30a, 30b) zu erhalten, wobei der Verbesserungspuls so gewählt wird, dass ein relativer Phasenwinkel zwischen dem ersten und dem zweiten korrigierten Symbol kleiner ist als eine vorbestimmte Schwelle, wobei der Signalverbesserer (74) dahin gehend angepasst ist, den Verbesserungspuls derart zu wählen, dass die Länge des Verbesserungspulses von der Anzahl von Symbolen abhängt, die zwischen zwei aufeinanderfolgenden Paaren von benachbarten Symbolen, die die Schwelle überschreiten, vorkommen.
Vorrichtung gemäß Anspruch 10, bei der der Signalverbesserer (74) dahin gehend angepasst ist, ein komplexwertiges Verbesserungssymbol zu dem ersten oder zu dem zweiten komplexwertigen Symbol (10a, 10b) hinzuzufügen.
Vorrichtung gemäß Anspruch 10 oder 11, bei der der Signalverbesserer (74) dahin gehend angepasst ist, einen ersten Verbesserungspuls zu einer Darstellung eines Realteils des komplexwertigen Signals (4) hinzuzufügen; oder einen zweiten Verbesserungspuls zu einer Darstellung eines imaginären Teils des komplexwertigen Signals (4) hinzuzufügen.
Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 10 bis 12, bei der der Signalverbesserer dahin gehend angepasst ist, einen komplexwertigen Verbesserungspuls zu dem komplexwertigen Signal (4) hinzuzufügen.
Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 10 bis 13, bei der der Signalverbesserer (74) dahin gehend angepasst ist, einen dritten Verbesserungspuls zu einer Darstellung einer Phase des komplexwertigen Signals (4) hinzuzufügen; oder einen vierten Verbesserungspuls zu einer Darstellung einer Größe des komplexwertigen Signals hinzuzufügen.
Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 10 bis 14, bei der der Signalverbesserer (74) dahin gehend angepasst ist, den Verbesserungspuls so zu wählen, dass die Größe des Verbesserungspulses für ein erstes Paar eines ersten und eines zweiten komplexwertigen Symbols (10a, 10b) mit einer größeren Größe größer ist als für ein zweites Paar eines ersten und eines zweiten komplexwertigen Symbols (10a, 10b), die eine geringere Größe aufweisen.
Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 10 bis 15, die dahin gehend angepasst ist, eine Darstellung eines komplexwertigen Signals, das eine Sequenz von Darstellungen von komplexwertigen Symbolen umfasst, zu modifizieren, wobei der Analysator (72) dahin gehend angepasst ist, einen relativen Phasenwinkel (20) zwischen der Darstellung des ersten und des zweiten komplexwertigen Symbols (10a, 10b) abzuleiten; und wobei der Signalverbesserer (74) dahin gehend angepasst ist, einen komplexwertigen Verbesserungspuls mit der Darstellung des komplexwertigen Signals für jedes Paar von benachbarten Symbolen zu kombinieren, das einen relativen Phasenwinkel aufweist, der die vorbestimmte Schwelle überschreitet.
Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 10 bis 16, bei der der Signalverbesserer (74) dahin gehend angepasst ist, den Verbesserungspuls so zu wählen, dass der Verbesserungspuls für eine kleinere Anzahl von Symbolen, die zwischen den zwei aufeinanderfolgenden Paaren von Symbolen vorkommen, kürzer ist als für eine größere Anzahl von Symbolen, die zwischen den zwei aufeinanderfolgenden Paaren von Symbolen vorkommen.
Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 10 bis 17, die ferner folgendes Merkmal umfasst: einen Hochfrequenzmodulator, der dahin gehend angepasst ist, die Darstellung des ersten und des zweiten korrigierten Symbols auf einem Hochfrequenzträgersignal zu modulieren, um ein moduliertes Trägersignal zu liefern.
Vorrichtung gemäß Anspruch 18, wobei die Vorrichtung in einem Hochfrequenzsender eingebettet ist.
Vorrichtung gemäß Anspruch 18 oder 19, bei der der Hochfrequenzmodulator ein R/φ-Modulator ist.
Verfahren zum Modifizieren der Charakteristik einer Darstellung eines komplexwertigen Basisbandsignals, das als Eingang in einen Hochfrequenzmodulator verwendbar ist, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: Ableiten einer Augenblicksfrequenz der Darstellung des komplexwertigen Basisbandsignals durch Bestimmen eines relativen Phasenwinkels (20) zwischen jedem Paar von benachbarten komplexwertigen Symbolen des Basisbandsignals; Vergleichen der abgeleiteten Augenblicksfrequenz mit einer vorbestimmten oberen Schwelle; und wenn die abgeleitete Augenblicksfrequenz die Schwelle überschreitet, Kombinieren einer Darstellung eines komplexwertigen Verbesserungspulses und der Darstellung des Basisbandsignals, um eine Darstellung eines korrigierten Basisbandsignals zu liefern, wobei die Darstellung des Verbesserungspulses so gewählt wird, dass die Augenblicksfrequenz der Darstellung des korrigierten Basisbandsignals unterhalb der Schwelle liegt, wobei die Darstellung des komplexwertigen Verbesserungspulses so gewählt wird, dass die Länge des Verbesserungspulses von einer Anzahl von Symbolen abhängt, die zwischen zwei aufeinanderfolgenden Paaren von benachbarten Symbolen, die die Schwelle überschreiten, vorkommen.
Verfahren gemäß Anspruch 21, das ferner folgenden Schritt umfasst: Eingeben der Darstellung des korrigierten Basisbandsignals in einen Hochfrequenzmodulator zum Bereitstellen eines Hochfrequenzträgersignals, auf dem die Darstellung des korrigierten Basisbandsignals moduliert ist.
Vorrichtung zum Modifizieren der Charakteristik einer Darstellung eines komplexwertigen Basisbandsignals, das als Eingang in einen Hochfrequenzmodulator verwendbar ist, wobei die Vorrichtung folgende Merkmale umfasst: einen Frequenzanalysator, der dahin gehend angepasst ist, eine Augenblicksfrequenz der Darstellung des komplexwertigen Basisbandsignals abzuleiten; einen Komparator, der dahin gehend angepasst ist, die abgeleitete Augenblicksfrequenz mit einer vorbestimmten oberen Schwelle zu vergleichen; und einen Signalkombinierer, der dahin gehend angepasst ist, dann, wenn die abgeleitete Augenblicksfrequenz die Schwelle überschreitet, eine Darstellung eines komplexwertigen Verbesserungspulses und die Darstellung des Basisbandsignals zu kombinieren, um eine Darstellung eines korrigierten Basisbandsignals zu liefern, wobei die Darstellung des Verbesserungspulses so gewählt wird, dass die Augenblicksfrequenz der Darstellung des korrigierten Basisbandsignals unterhalb der Schwelle liegt, wobei der Signalverbesserer dahin gehend angepasst ist, den Verbesserungspuls derart zu wählen, dass die Länge des Verbesserungspulses von der Anzahl von Symbolen abhängt, die zwischen zwei aufeinanderfolgenden Paaren von benachbarten Symbolen, die die Schwelle überschreiten, vorkommen.
Vorrichtung gemäß Anspruch 23, die ferner folgendes Merkmal aufweist: einen Hochfrequenzmodulator, der dahin gehend angepasst ist, die Darstellung des korrigierten Basisbandsignals auf einem Hochfrequenzträgersignal zu modulieren, um ein moduliertes Trägersignal zu liefern.
Vorrichtung zum Modifizieren der Charakteristik einer Darstellung eines komplexwertigen Signals, die eine Sequenz von Darstellungen von komplexwertigen Symbolen umfasst, wobei die Vorrichtung folgende Merkmale aufweist: eine Einrichtung zum Ableiten eines relativen Phasenwinkels (20) zwischen jedem Paar von benachbarten komplexwertigen Symbolen in der Sequenz; und eine Einrichtung zum Kombinieren einer Darstellung eines komplexwertigen Verbesserungspulses mit der Darstellung des komplexwertigen Signals für jedes Paar von benachbarten Symbolen, das einen relativen Phasenwinkel (20) aufweist, der eine vorbestimmte Schwelle überschreitet, wobei die Einrichtung zum Kombinieren dahin gehend angepasst ist, den Verbesserungspuls derart zu wählen, dass die Länge des Verbesserungspulses von der Anzahl von Symbolen abhängt, die zwischen zwei aufeinanderfolgenden Paaren von benachbarten Symbolen, die die Schwelle überschreiten, vorkommen.
Vorrichtung gemäß Anspruch 25, die ferner folgendes Merkmal aufweist: eine Einrichtung zum Modulieren der Darstellung des korrigierten Basisbandsignals auf einem Hochfrequenzträgersignal, um ein moduliertes Trägersignal zu liefern.