DE102013111155B4

DE102013111155B4 - Vorverarbeitungseinheit für einen Signalprozessor

Info

Publication number: DE102013111155B4
Application number: DE102013111155.6A
Authority: DE
Inventors: Franz Kuttner
Original assignee: Intel Deutschland GmbH
Current assignee: Intel Deutschland GmbH
Priority date: 2012-10-15
Filing date: 2013-10-09
Publication date: 2017-02-02
Anticipated expiration: 2033-10-10
Also published as: DE102013111155A1; CN103731177A; US9054769B2; CN103731177B; US20140105255A1

Abstract

Vorverarbeitungseinheit für einen Signalprozessor, umfassend: ein Vorverarbeitungselement, das dafür ausgelegt ist, durch den Signalprozessor zu verarbeitende Daten zu empfangen, die empfangenen Daten vorzuverarbeiten und die vorverarbeiteten Daten auszugeben, wobei das Vorverarbeitungselement dafür ausgelegt ist, die Daten auf der Basis eines Steuersignals vorzuverarbeiten, das eine unerwünschte Signaleigenschaft einer Versorgungsspannung für den Signalprozessor beschreibt, um einen Einfluss der Signaleigenschaft der Versorgungsspannung auf die Verarbeitung der Daten zu kompensieren, wobei das Steuersignal auf einer Berechnung eines Verhältnisses zwischen einer Batteriespannung und der Versorgungsspannung, die durch das Vorverarbeitungselement durchgeführt wird, basiert.

Description

STAND DER TECHNIK
Eine Mobilkommunikationseinrichtung umfasst einen Sender/Empfänger, der die Kommunikation mit einer Basisstation in dem Mobilkommunikationsnetz ermöglicht. Der Sender/Empfänger umfasst typischerweise einen Signalprozessor, der dafür ausgelegt ist, das abgehende Kommunikationssignal zu verarbeiten. Die Verarbeitung kann Digital-Analog-Umsetzung und Verstärkung des abgehenden Kommunikationssignals umfassen. Der Signalprozessor kann also einen Leistungsverstärker umfassen. Solche Leistungsverstärker müssen hohe Ausgangsleistungen mit hohem Wirkungsgrad liefern. Zum Beispiel besitzt ein Zellularleistungsverstärker eine Spitzenausgangsleistung, die bei 30 dBm (entsprechend ungefähr 1 W) liegen sollte. Unter der Annahme eines Wirkungsgrads von 30 bis 50% für den Leistungsverstärker beträgt die Verlustleistung desselben 2 oder 3 W. Um die Batterielebensdauer soweit wie möglich zu vergrößern, wird der Versorgungsstrom normalerweise von einem Schalt-DCDC-Umsetzer abgeliefert, der als Stromversorgung mit geringer Verlustleistung verwendet wird und der für Hüllkurvenverfolgung ausgelegt werden kann. Der DCDC-Umsetzer kann jedoch das abgehende Kommunikationssignal beeinflussen.
US 5 903 823 offenbart eine Funkeinrichtung, in welcher modulierte Signale aus einer Arithmetik/Steuer-Einheit in analoge Signale konvertiert werden, welche anschließend auf einen Orthogonalmodulator angewandt werden. Die Arithmetik/Steuer-Einheit empfängt u. a. Steuersignale aus einem Microcomputer, um Einflüsse von Kanalfrequenzen, der Übertragungsleistung, der Umgebungstemperatur und/oder der Versorgungsspannung zu kompensieren.
US 2011/0243216 A1 offenbart eine Kommunikationsvorrichtung, welche eine Ausgangsspannung eines DC-Konverters empfängt und eine Modulations-/Demodulations-Schaltung umfasst, welche ein empfangenes Signal aus einer Hochfrequenzsende/empfänger-Schaltung demoduliert, ein Übertragungssignal moduliert und das Übertragungssignal über die Hochfrequenzsende/empfänger-Schaltung ausgibt.
KURZFASSUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorverarbeitungseinheit nach Anspruch 1 und Anspruch 20, einen Sender/Empfänger nach Anspruch 21 sowie ein Verfahren nach Anspruch 22.
Die Vorverarbeitungseinheit für einen Signalprozessor umfasst ein Vorverarbeitungselement. Das Vorverarbeitungselement ist dafür ausgelegt, durch den Signalprozessor zu verarbeitende Daten zu empfangen, um die empfangenen Daten vorzuverarbeiten und die vorverarbeiteten Daten auszugeben. Die Daten werden auf der Basis eines Steuersignals vorverarbeitet, das eine unerwünschte Signaleigenschaft einer Versorgungsspannung für den Signalprozessor beschreibt, um einen Einfluss der Signaleigenschaft der Versorgungsspannung auf die Verarbeitung der Daten zu kompensieren.
Eine Vorverarbeitungseinheit für einen Signalprozessor der einen Verstärker umfasst, umfasst ein Vorverarbeitungselement. Das Vorverarbeitungselement ist dafür ausgelegt, durch den Signalprozessor zu verarbeitende Amplitudendaten zu empfangen, die empfangenen Amplitudendaten vorzuverarbeiten und die vorverarbeiteten Amplitudendaten auszugeben. Die Amplitudendaten werden auf der Basis eines Steuersignals vorverarbeitet, das eine unerwünschte Welligkeit in einer Versorgungsspannung für den Signalprozessor beschreibt, um einen Einfluss der Welligkeit der Versorgungsspannung auf die Verarbeitung der Amplitudendaten zu kompensieren. Das Steuersignal basiert auf Informationen über einen Impulsbreitenmodulationswert und/oder eine Impulsbreitenmodulationsphase. Die Versorgungsspannung ist eine Gleichspannung, die von einem DCDC-Umsetzer ausgegeben wird, der die Stromversorgung bildet.
Ein Sender/Empfänger umfasst einen Signalprozessor, einen DCDC-Umsetzer und eine Vorverarbeitungseinheit. Der Signalprozessor umfasst einen Verstärker und/oder einen Digital-Analog-Umsetzer. Der DCDC-Umsetzer bildet eine Stromversorgung für den Signalprozessor und gibt eine Versorgungsspannung aus. Die Vorverarbeitungseinheit für den Signalprozessor umfasst ein Vorverarbeitungselement, das dafür ausgelegt ist, durch den Signalprozessor zu verarbeitende Daten zu empfangen, die empfangenen Daten vorzuverarbeiten und die vorverarbeiteten Daten auszugeben. Die Daten werden auf der Basis eines Steuersignals vorverarbeitet, das eine unerwünschte Signaleigenschaft der Versorgungsspannung für den Signalprozessor beschreibt, um einen Einfluss der Signaleigenschaft der Versorgungsspannung auf die Verarbeitung der Daten zu kompensieren.
Ein Verfahren zum Vorverarbeiten von durch einen Signalprozessor zu verarbeitenden Daten umfasst Empfangen der Daten und Vorverarbeiten der empfangenen Daten auf der Basis eines Steuersignals, das eine unerwünschte Signaleigenschaft einer Versorgungsspannung für den Signalprozessor beschreibt, um einen Einfluss der Signaleigenschaft der Versorgungsspannung auf die Verarbeitung der Daten zu kompensieren, und Ausgeben der vorverarbeiteten Daten.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1A zeigt ein Blockdiagramm einer beispielhaften Mobilkommunikationseinrichtung;
1B zeigt ein Diagramm einer von einer Stromversorgung ausgegebenen Versorgungsspannung zur Veranschaulichung von beispielhaften unerwünschten Signaleigenschaften;
2 zeigt ein schematisches Blockdiagramm einer beispielhaften Implementierung einer Vorverarbeitungseinheit für ein HF-Frontend einer Mobilkommunikationseinrichtung, die einen HF-Verstärker und eine Stromversorgung umfasst;
3A und 3B zeigen schematische Blockdiagramme beispielhafter Implementierungen der Vorverarbeitungseinheit in Kombination mit dem Signalprozessor und einem DCDC-Umsetzer als Stromversorgung; und
4 zeigt ein schematisches Blockdiagramm einer Implementierung einer Vorverarbeitungseinheit in Kombination mit einem Signalprozessor und einem DCDC-Umsetzer als Stromversorgung, der für Hüllkurvenverfolgung ausgelegt ist.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
1A zeigt ein Blockdiagramm einer beispielhaften Mobilkommunikationseinrichtung 100, die einen Sender/Empfänger 102 umfasst. Der mit einer Antenne 104 der Mobilkommunikationseinrichtung 100 gekoppelte Teil des Senders/Empfängers 102 wird als HF-Frontend 102 bezeichnet. Das HF-Frontend 102 umfasst einen Signalprozessor 106, wie einen Verstärker 106, der mit einer Stromversorgung 108 verbunden ist.
Das HF-Frontend 102 des Senders/Empfängers ermöglicht die Kommunikation zwischen der Mobilkommunikationseinrichtung 100, z. B. einem Mobiltelefon oder Tablet-PC, und einer Basisstation 110 über die Antenne 104. Der HF-Verstärker 106, z. B. ein Transistornetzwerk, das einen (HF-)Digital-Analog-Umsetzer umfassen kann, fügt den Zweck hinzu, die zwischen der Mobilkommunikationseinrichtung 100 und der Basisstation 110 ausgetauschten HF-Kommunikationssignals zu verstärken. Um die (abgehenden) Kommunikationssignale bis zu einem vorbestimmten Signalpegel zu verstärken, ist der Leistungsverstärker 106 mit einer Stromversorgung 108 verbunden, die die elektrische Energie, zum Beispiel eine Gleichspannung, für die Verstärkung liefert.
Die Stromversorgung 108 kann als ein DCDC-Umsetzer implementiert werden, der die Batteriespannung V_battery des Batteriepacks einer Mobilkommunikationseinrichtung 100 dergestalt in eine Versorgungsspannung V_out für den HF-Verstärker 106 umsetzt, dass die Versorgungsspannung nahezu unabhängig von der Batteriespannung V_battery und so konstant wie möglich ist. Der DCDC-Umsetzer produziert jedoch unerwünschte Signaleigenschaften wie Welligkeit auf der erzeugten Versorgungsspannung V_out.
1B zeigt eine solche Versorgungsspannung V_out mit der unerwünschten Signaleigenschaft, nämlich Welligkeiten. Diese Welligkeiten werden durch den Schalt-DCDC-Umsetzer versursacht, der auf dem Prinzip basiert, dass Energie periodisch in einem Energiespeicher, z. B. einer Induktivität oder einem Kondensator, gespeichert und daraus freigegeben wird, wobei das periodische Umschalten zwischen Speichern und Freigeben über einen Schalter, z. B. eine Transistoranordnung wie in Inverter, durchgeführt wird. Die von dem DCDC-Umsetzer ausgegebene Versorgungsspannung V_out hängt also hauptsächlich von einem sogenannten Tastverhältnis ab, das das Schalten beschreibt (vgl. das Diagramm von 1B). Folglich kann die Versorgungsspannung V_out durch Justieren des Tastverhältnisses angepasst werden, das die Zeit als Anteil der Gesamtzeit darstellt, für die die Transistoranordnung sich in einem aktiven Zustand befindet. Wie durch den Vergleich des Tastverhältnisses und der Versorgungsspannung V_out veranschaulicht, werden die Welligkeiten am Zeitpunkt des Umschaltens zwischen dem Freigabezustand und dem Sperrzustand (Speichern/Freigeben von Energie) und umgekehrt verursacht.
Aufgrund der erzeugten Welligkeit weist der Leistungsverstärker normalerweise ein schlechtes Stromversorgungs-Zurückweisungsverhältnis (PSRR – Power Supply Rejection Ratio) auf. Deshalb wird typischerweise zwischen dem DCDC-Umsetzer 108 und dem Leistungsverstärker 106 ein Regler mit geringem Spannungsabfall (LDO – Low Dropout Regulator) platziert, um die Welligkeiten zu unterdrücken, wobei der LDO zum Betrieb zusätzliche Energie benötigt. Der DCDC-Umsetzer wurde daher verwendet, um die Versorgungsspannung V_out mindestens einige wenige hundert mV höher als die benötigte Versorgungsspannung für den Verstärker (Signalprozessor) zu erzeugen. Ein anderer Nachteil des LDO neben dem Energieverbrauch ist das durch ihn erzeugte Anschlussrauschen. Für Rauscharmut, die notwendig ist, um die Spektralmaske des Ausgangssignals des Signalprozessors zu füllen, wird höhere Leistung für die Regelschleife des LDO benötigt. Deshalb wird ein verbesserter Ansatz benötigt, der die unerwünschten Signaleigenschaften und den Energieverbrauch verringert. Dieser verbesserte Ansatz wird mit Bezug auf 2 besprochen. Man beachte, dass Implementierungen dieses verbesserten Ansatzes auf die Kommunikationseinrichtung 100 von 1A und/oder den Sender/Empfänger 102 der Kommunikationseinrichtung 100 angewandt werden kann.
2 zeigt eine erste Implementierung einer Vorverarbeitungseinheit 210, die Unterdrückung der unerwünschten Signaleigenschaft ermöglicht. Die Vorverarbeitungseinheit 210, die ein Vorverarbeitungselement 212 umfasst, wird auf einen Signalprozessor 106 angewandt, der mit der Stromversorgung 108 verbunden ist. Man beachte, dass der Signalprozessor 106 und die Stromversorgung 108 optionale Einheiten sind und deshalb gestrichelt dargestellt sind, weil die Vorverarbeitungseinheit 210 auch auf eine weitere Signalprozessorkonfiguration angewandt werden kann (z. B. eine Konfiguration mit einem Leistungsverstärker oder mit einem DAC, der einen Verstärker umfasst).
Die Vorverarbeitungseinheit 210 ist zwischen dem Eingang des Signalprozessors 106 und einer die durch einen Signalprozessor 106 zu verarbeitenden Daten ausgebenden Datenquelle 214 angeordnet. Die Datenquelle 214 kann zum Beispiel ein Basisbandprozessor der Mobilkommunikationseinrichtung sein, der die Daten, z. B. Digitalamplitudendaten (in kartesischen oder Polarkoordinaten) wie I/Q-Daten, an den Signalprozessor 106 ausgibt, um selbige über das Kommunikationsnetz zu übertragen. Das Vorverarbeitungselement 212, das die Vorverarbeitung der Daten durchführt, umfasst also einen mit der Datenquelle 214 verbundenen Eingang und einen mit dem Signalprozessor 106 verbundenen Ausgang zum Ausgeben der vorverarbeiteten Daten. Ferner besitzt das Vorverarbeitungselement 212 einen Steuereingang für ein Steuersignal, das die unerwünschte Signaleigenschaft der Versorgungsspannung V_out angibt. Der Steuereingang kann mit der Stromversorgung 108 verbunden sein, die das Steuersignal ausgibt.
Wie oben besprochen, versorgt die Stromversorgung 108 den Signalprozessor 106 mit der Versorgungsspannung V_out, die die unerwünschte Signaleigenschaft wie Welligkeiten umfassen kann. Um die durch die unerwünschte Signaleigenschaft bzw. die Welligkeit des DCDC-Umsetzers erzeugten Fehler zu korrigieren, ist das Vorverarbeitungselement 212 dafür ausgelegt, die von der Datenquelle 214 empfangenen Daten so vorzuverarbeiten oder vorzuverzerren, dass die Fehler durch Vorverarbeiten der Daten kompensiert werden. Zum Beispiel können die Daten Amplitudendaten sein, so dass die Amplitude der Daten um einen Wert geändert werden kann, der von der Amplitude der Welligkeit an dem Zeitpunkt abhängt, an dem die Welligkeit in der Versorgungsspannung V_out auftritt. D. h., im Fall eines Spannungsüberschwingens verringert das Vorverarbeitungselement 212 die Amplitude der Daten, so dass das von dem Signalprozessor 106 ausgegebene Signal die Form eines Signals aufweist, das von einem Signalprozessor ausgegeben wird, der mit einer idealen Versorgungsspannung versorgt wird. Zusammengefasst, ermöglicht das Vorverarbeitungselement 212 der Vorverarbeitungseinheit 210 die Kompensation von unerwünschten Signaleigenschaften durch Vorverzerren oder Vorverarbeiten der durch den Signalprozessor 106 zu verarbeitenden Daten. Vorteilhafterweise verursacht die Unterdrückung der unerwünschten Signaleigenschaft kein zusätzliches Rauschen. Ferner ist diese Art von Unterdrückung unerwünschter Signaleigenschaften im Vergleich zu üblicherweise verwendeter Unterdrückung unerwünschter Signale (z. B. LDO) energieeffizienter.
Wie oben erwähnt, ist das durch das Vorverarbeitungselement 212 vorverarbeitete (und durch den Signalprozessor 106 verarbeitete) Signal (Daten) bei einer Ausführungsform ein Digitalsignal. Somit können die Vorverarbeitungselemente 212 dafür ausgelegt werden, die Daten digital vorzuverarbeiten, und können einen Mikrocontroller oder eine CPU umfassen, der bzw. die Vorverarbeitung durchführt. Ferner können die Vorverarbeitungselemente 212 eine Nachschlagetabelle umfassen, die jeweilige Skalierungswerte speichert, die jeweiligen Steuersignale zugeordnet sind. Folglich können die Verarbeitungselemente 212 bei einer Ausführungsform dafür ausgelegt sein, die Amplitudendaten gemäß einem jeweiligen Skalierungswert zu skalieren, der von dem empfangenen Steuersignal abhängig ist.
3A zeigt eine weitere Implementierung der Vorverarbeitungseinheit 210, die ein Vorverarbeitungselement 212 umfasst, das dafür ausgelegt ist, die Amplitudendaten vorzuverarbeiten und die vorverarbeiteten Daten an den Signalprozessor 106, z. B. einen Leistungsverstärker, der einen (Hochfrequenz-)Digital-Analog-Umsetzer umfasst, auszugeben. Der Signalprozessor 106 ist mit der Antenne 104 und mit einer Stromversorgung 308 verbunden, die durch einen DCDC-Umsetzer gebildet wird, der einen Inverter 310 und eine digitale Steuerung 312 für den Inverter 310 umfasst.
Nachfolgend werden Struktur und Funktionalität des DCDC-Umsetzers 308 ausführlich besprochen, bevor die einzelnen Aspekte der Vorverarbeitungseinheit 210 besprochen werden. Der Inverter 310 umfasst zwei Transistoren 310a und 310b, nämlich einen ersten Transistor 310a (z. B. einen p-Transistor) und einen zweiten Transistor 310b (z. B. einen n-Transistor). Der Ausgangskontakt (Drainkontakt) des ersten Transistors 310a ist über einen gemeinsamen Knoten 310n mit dem Eingangskontakt (Sourcekontakt) des zweiten Transistors 310b gekoppelt. Ferner ist der erste Transistor 310a über seinen Eingangskontakt mit einem Batteriepack 314 verbunden, wobei der zweite Transistor 310b über seinen Ausgangskontakt mit Masse verbunden ist. Die digitale Steuerung 312 ist über die zwei Steuerkontakte (Gatekontakte) der zwei Transistoren 310a und 310b mit dem Inverter 310 verbunden, um das Schalten dieses und somit das Tastverhältnis zu steuern. Die Versorgungsspannung V_out für den Signalprozessor 106 wird über den Knoten 310n und über eine LC-Schaltung 316 ausgegeben. Die LC-Schaltung 316 umfasst eine (zwischen dem Knoten 310n und dem Signalprozessor 106 angeordnete) Induktivität 316a und einen zwischen eine Seite der Induktivität 316a und Masse geschalteten Kondensator 316b.
Die über den LC-Kreis 316 ausgegebene Versorgungsspannung V_out hängt von der Batteriespannung V_battery des Batteriepacks 314 ab und wird über ein Tastverhältnis-Steuersignal gesteuert, das von der digitalen Steuerung 312 an den Steuerkontakt der zwei Transistoren 310a und 310b ausgegeben wird. Die digitale Steuerung 312 erzeugt ein impulsbreitenmoduliertes Signal durch Verwendung eines Taktsignals und gibt dieses als Tastverhältnis-Steuersignal an den Inverter 310 aus. Falls keine Hüllkurvenverfolgung verwendet wird, kann hierbei der Inverter 310 mit einer relativ langsamen Schaltfrequenz betrieben werden, die durch die digitale Steuerung 312 gesetzt wird. Diese niedrige Schaltfrequenz hilft dabei, den Wirkungsgrad des DCDC-Umsetzers zu vergrößern. Die Schaltfrequenz kann zum Beispiel 1 MHZ betragen oder in einem Bereich zwischen 0,5 MHZ und 2 MHZ liegen. Im Gegensatz dazu werden die Amplitudendaten in dem Digital-Analog-Umsetzer des Signalprozessors 106 mit 1 GHZ geändert, also 1000mal so hoch wie die Schaltfrequenz des DCDC-Umsetzers 308.
Zur Bestimmung des Tastverhältnis-Steuersignals umfasst die Stromversorgung 308 einen Analysepfad 318, der zusammen mit der digitalen Steuerung 312 eine Rückkopplungsschleife bildet. Dieser Analysepfad 318 ist mit einer ersten Seite mit der digitalen Steuerung 312 und mit seiner zweiten Seite mit dem Stromversorgungsausgang der LC-Schaltung 316 verbunden, um die Versorgungsspannung V_out abzugreifen, die analysiert werden soll. Die Analyse erfolgt durch einen Analog-Digital-Umsetzer 318a, der die Versorgungsspannung V_out mit einer Referenzspannung V_ref vergleicht. Der Analysepfad 318 kann ferner aus Stabilitätsgründen ein optionales PID-Filter 318b umfassen. Dieses PID-Filter 318b (Proportional-Integral-Ableitungs-Filter) kann zwischen dem digitalen Ausgang des Analog-Digital-Umsetzers 318a und der digitalen Steuerung 312 angeordnet sein. Der Analysepfad 318 oder ausführlicher das PID-Filter 318b, gibt einen PWM-Wert (Impulsbreitenmodulationswert) aus, der hauptsächlich eine Funktion des Verhältnisses zwischen der Versorgungsspannung V_out und der Batteriespannung V_battery ist und einen relativen Wert der Versorgungsspannung V_out angibt. Das durch die digitale Steuerung 312 erzeugte impulsbreitenmodulierte Tastverhältnis-Steuersignal wird auf der Basis dieses PWM-Werts angepasst, um die Versorgungsspannung V_out zu vergrößern oder zu verringern.
Wie oben besprochen, vorverarbeitet das Vorverarbeitungselement 212 die Amplitudendaten gemäß einem Steuersignal. Der das Tastverhältnis angebende PWM-Wert umfasst eine Information über den Wert der Versorgungsspannung V_out, auf deren Basis die Amplitude der Welligkeit berechnet werden kann. Der Hintergrund hiervon besteht darin, dass die Amplitude der Welligkeit eine Funktion des PWM-Werts und der von dem Signalprozessor 106 verbrauchten Versorgungsleistung ist, wobei die Versorgungsleistung des Signalprozessors 106 aus den Amplitudendaten berechenbar ist. Durch Annahme eines bekannten PWM-Werts ist es deshalb möglich, den Fehler zu bestimmen, der durch die Welligkeit erzeugt wird, und diesen zu korrigieren. Somit kann die Vorverarbeitungseinheit 210 dafür ausgelegt werden, die unerwünschte Signaleigenschaft auf der Basis des PWM-Werts und der Amplitudendaten zu berechnen. Anders ausgedrückt bedeutet dies, dass der von dem Analysepfad 318 ausgegebene PWM-Wert als ein Steuersignal verwendet werden kann, das die Amplitude der unerwünschten Signaleigenschaft, die kompensiert werden soll, angibt.
Gemäß einer weiteren Implementierung kann die Vorverarbeitungseinheit den Analysepfad 318 zum Analysieren der Versorgungsspannung V_out hinsichtlich Welligkeit und Erzeugen des PWM-Werts umfassen. Es sollte beachtet werden, dass die Welligkeiten auch durch die Induktivität 316a und die Kapazität 316b beeinflusst werden, aber die Werte dieser Elemente nicht zeitabhängig sind, so dass das System typischerweise bezüglich dieser Einflüsse kalibriert werden kann.
Um die durch das Vorverarbeitungselement 212 durchgeführte Amplitudenjustierung zu timen, kann dieses ein weiteres Steuersignal empfangen, das eine Zeitinformation bezüglich der Welligkeit umfasst. Diese Zeitinformation kann auf der Basis eines PWM-Phasensignals bestimmt werden, das von der digitalen Steuerung 312 ausgeben wird. Somit umfasst das Vorverarbeitungselement 212 einen zweiten Steuereingang für die PWM-Phase und ist dafür ausgelegt, die Amplitudendaten auf der Basis des PWM-Werts und des PWM-Phasenwerts oder im Allgemeinen eines Steuersignals, das die Amplitude der unerwünschten Signaleigenschaft angibt, und/oder eines weiteren Steuersignals, das den Zeitpunkt der unerwünschten Signaleigenschaft angibt, vorzuverarbeiten.
Gemäß einer weiteren Implementierung können die Phasendaten einer LO-Erzeugung durch dasselbe Prinzip korrigiert werden, wenn die Welligkeit auf der Versorgungsspannung V_out zu einer Phasenänderung des durch den Signalprozessor 106 ausgegebenen Signals führt. Diese Korrektur des sogenannten Fehlers von AM zu PM wird mit Bezug auf 3B besprochen.
3B zeigt eine weitere Implementierung einer Vorverarbeitungseinheit 310, die das erste Vorverarbeitungselement 212 zum Vorverarbeiten der Amplitudendaten und ein zweites Vorverarbeitungselement 312 zum Verarbeiten von Phasendaten, die digitale Phasendaten oder LO-Daten sein können, umfasst. Das erste Vorverarbeitungselement 212 ist direkt mit dem Signalprozessor 106 gekoppelt, wobei das zweite Vorverarbeitungselement 212 über einen LO-Generator 320 mit spannungsgesteuertem Oszillator (VCO) mit dem Signalprozessor 106 gekoppelt ist. Das erste Vorverarbeitungselement 212 und das zweite Vorverarbeitungselement 312 empfangen hier das Steuersignal, zum Beispiel den PWM-Wert, aus dem Analysepfad 318 der Stromversorgung 308.
Die Kompensation der durch die unerwünschte Signaleigenschaft verursachten Fehler wird im Wesentlichen wie oben besprochen durchgeführt, aber getrennt für die Amplitude und die Phase, wobei das Vorverarbeitungselement 312 die Phase der Phasendaten (z. B. digital) ändert, statt der Amplitude der Amplitudendaten. Nach dem Vorverarbeiten der Phasendaten können diese durch den LO-Generator 320 und den Signalprozessor 106 verarbeitet werden. Um die Amplituden- und Phasenkompensation zu timen, kann die Vorverarbeitungseinheit 310 und somit die Vorverarbeitungselemente 212 und 312 dafür ausgelegt werden, das zweite Steuersignal (PWM-Phase) zu berücksichtigen.
4 zeigt eine weitere Implementierung der Vorverarbeitungseinheit 210, die den PWM-Wert und die PWM-Phase von der Stromversorgung 408 empfängt. Ausführlich wird der PWM-Phasenwert durch die digitale Steuerung 312 für den Inverter 310 ausgegeben, wobei der PWM-Wert durch eine sogenannte Hüllkurvenverfolgungssteuerung 420 ausgegeben wird, die nachfolgend besprochen werden wird.
Bei dieser Implementierung ist die Stromversorgung, die die digitale Steuerung 312, den Inverter 310 und die LC-Schaltung 316 umfasst, dafür ausgelegt, Hüllkurvenverfolgung durchzuführen. Hüllkurvenverfolgung ermöglicht eine Justierung der Versorgungsspannung V_out abhängig von den Amplitudendaten. Deshalb umfasst der DCDC-Umsetzer 408 eine Hüllkurvenverfolgungssteuerung 420, die mit der digitalen Steuerung 312 verbunden und dafür ausgelegt ist, den PWM-Wert auf der Basis der Amplitudendaten an die digitale Steuerung 312 auszugeben, um die Versorgungsspannung V_out anzupassen. Die Hüllkurvenverfolgungssteuerung 420 ist dafür ausgelegt, den PWM-Wert auf der Basis empfangener Amplitudendaten und auf der Basis von Informationen über die Batteriespannung V_battery auszugeben, weil die Versorgungsspannung V_out auch von der Batteriespannung V_battery abhängt. Diese Informationen über die Batteriespannung V_battery werden durch einen Hüllkurven-Analog-Digital-Umsetzer 422 bereitgestellt, der zwischen der Batterie 314 und der Hüllkurvenverfolgungssteuerung 420 angeordnet ist. Um eine ausreichend große Versorgungsspannung V_out bereitzustellen, wird die Rate zum Justieren der PWM-Werte und somit die Rate zum Anpassen der Versorgungsspannung V_out vergrößert. Die Aktualisierungsrate der Amplitudendaten kann ungefähr 1 GHZ betragen und deshalb immer noch zehnmal so hoch wie die Schaltrate des DCDC-Umsetzers 408 sein.
Es sollte beachtet werden, dass die Bestimmung des PWM-Werts in der Hüllkurvenverfolgungssteuerung 420 auf einer Berechnung auf der Basis der Batteriespannung V_battery und der Amplitudendaten basieren kann, wobei bei einer Ausführungsform PWM-Werte, die jeweiligen Amplitudendaten und Batteriespannungen V_battery zugewiesen sind, in einer Nachschlagetabelle gespeichert werden. Somit kann die Hüllkurvenverfolgungssteuerung 420 vorzugsweise bei einer Ausführungsform eine Nachschlagetabelle umfassen. Als Folge hiervon ist die Vorverarbeitungseinheit 210 dafür ausgelegt, die unerwünschte Signaleigenschaft ohne einen Analysepfad lediglich auf der Basis eines durch die Hüllkurvenverfolgungssteuerung 420 ausgegebenen PWM-Werts, einer PWM-Phase und der Amplitudendaten zu bestimmen.
Gemäß einer weiteren Implementierung kann die Vorverarbeitungseinheit 210 auch ein weiteres Vorverarbeitungselement zum Vorverarbeiten von Phasendaten wie mit Bezug auf 3B besprochen umfassen.
Obwohl bestimmte Aspekte im Kontext einer Vorrichtung beschrieben wurden, ist klar, dass diese Aspekte auch eine Beschreibung des entsprechenden Verfahrens zum Unterdrücken einer unerwünschten Signaleigenschaft darstellen, wobei ein Block oder eine Einrichtung einem Verfahrensschritt oder einem Merkmal eines Verfahrensschritts entspricht. Analog repräsentieren im Kontext eines Verfahrensschritts beschriebene Aspekte auch eine Beschreibung eines entsprechenden Blocks oder Postens oder Merkmals einer entsprechenden Vorrichtung. Bestimmte oder alle der Verfahrensschritte können durch (oder mit) einer Hardwarevorrichtung ausgeführt werden, wie etwa einem Mikroprozessor, einem programmierbaren Computer oder einer elektronischen Schaltung. In bestimmten Aspekten können bestimmte oder mehrere der wichtigsten Verfahrensschritte durch eine solche Vorrichtung ausgeführt werden.
Obwohl bestimmte Implementierungen im Kontext eines Verstärkers als Signalprozessor besprochen wurden, sollte beachtet werden, dass der Signalprozessor auch ein Digital-Analog-Umsetzer sein oder diesen umfassen kann, der durch einen unerwünschte Signaleigenschaft beeinflusst werden kann, oder eine andere Einrichtung mit einer Stromversorgung, die eine unerwünschte Signaleigenschaft erzeugen kann. Ferner sind die Implementierungen nicht auf als Stromversorgung verwendete DCDC-Umsetzer beschränkt. Diese oben besprochene Unterdrückung der unerwünschten Signaleigenschaft kann also auch auf weitere Einrichtungen angewandt werden, die eine Schaltstromversorgung (z. B. einen ACDC-Umsetzer) aufweisen und eine schlechte Signaleigenschaft der Versorgungsspannung aufweisen.
Abhängig von bestimmten Implementierungsanforderungen können Aspekte der Offenbarung in Hardware oder in Software implementiert werden. Die Implementierung kann unter Verwendung eines digitalen Speichermediums durchgeführt werden, wie zum Beispiel einer Diskette, einer DVD, einer Blu-Ray, einer CD, eines ROM, eines PROM, eines EPROM, eines EEPROM oder eines FLASH-Speichers, worauf elektronisch lesbare Steuersignale gespeichert sind, die mit einem programmierbaren Computersystem zusammenwirken (oder zusammenwirken können), so dass das jeweilige Verfahren ausgeführt wird. Deshalb kann das digitale Speichermedium computerlesbar sein.
Ein Datenträger mit elektronisch lesbaren Steuersignalen, die mit einem programmierbaren Computersystem zusammenwirken können, so dass eines der hier beschriebenen Verfahren ausgeführt wird.
Im Allgemeinen können Aspekte der vorliegenden Offenbarung als Computerprogrammprodukt mit einem Programmcode implementiert werden, wobei der Programmcode wirksam ist, um eines der Verfahren auszuführen, wenn das Computerprogrammprodukt auf einem Computer läuft. Der Programmcode kann zum Beispiel auf einem maschinenlesbaren Träger gespeichert sein.
Weitere Aspekte umfassen das Computerprogramm zum Ausführen eines der hier beschriebenen Verfahren, das auf einem maschinenlesbaren Träger gespeichert ist.
Anders ausgedrückt, ein Computerprogramm mit Programmcode zum Ausführen der hier beschriebenen Verfahren, wenn das Computerprogramm auf einem Computer läuft.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist deshalb ein Datenträger (oder ein digitales Speichermedium oder ein computerlesbares Medium), der darauf aufgezeichnet das Computerprogramm zum Ausführen eines der hier beschrieben Verfahren umfasst. Der Datenträger, das digitale Speichermedium oder das aufgezeichnete Medium sind typischerweise greifbar und/oder nicht flüchtig.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist deshalb ein Datenstrom oder eine Sequenz von Signalen, wodurch das Computerprogramm zum Ausführen eines der hier beschriebenen Verfahren repräsentiert wird. Der Datenstrom oder die Sequenz von Signalen kann zum Beispiel dafür ausgelegt sein, über eine Datenkommunikationsverbindung, zum Beispiel über das Internet, übermittelt zu werden.
Ein weiterer Aspekt umfasst ein Verarbeitungsmittel, zum Beispiel einen Computer oder eine programmierbare Logikeinrichtung, das dafür konfiguriert oder ausgelegt ist, eines der hier beschriebenen Verfahren auszuführen.
Ein weiterer Aspekt umfasst einen Computer, auf dem das Computerprogramm zum Ausführen eines der hier beschriebenen Verfahren installiert ist.
Ein weiterer Aspekt umfasst eine Vorrichtung oder ein System, die bzw. das dafür ausgelegt ist, ein Computerprogramm zum Ausführen eines der hier beschriebenen Verfahren (zum Beispiel elektronisch oder optisch) zu einem Empfänger zu übermitteln. Der Empfänger kann zum Beispiel ein Computer, eine mobile Einrichtung, eine Speichereinrichtung oder dergleichen sein. Die Vorrichtung oder das System kann zum Beispiel einen Dateiserver zum Übermitteln des Computerprogramms zum Empfänger umfassen.
In bestimmten Aspekten kann eine programmierbare Logikeinrichtung (zum Beispiel am Einsatzort programmierbares Gatearray) verwendet werden, um bestimmte oder alle der Funktionalitäten der hier beschriebenen Verfahren auszuführen. Bei bestimmten Ausführungsformen kann ein am Einsatzort programmierbares Gatearray mit einem (Mikroprozessor zusammenwirken, um eines der hier beschriebenen Verfahren auszuführen. Im Allgemeinen werden die Verfahren vorzugsweise durch eine beliebige Hardwarevorrichtung ausgeführt.
Die oben beschriebenen Aspekte veranschaulichen lediglich die Prinzipien der vorliegenden Erfindung. Es versteht sich, dass anderen Fachleuten Modifikationen und Abwandlungen der hier beschriebenen Anordnungen und Details einfallen werden. Es ist deshalb beabsichtigt, nur durch den Schutzumfang der anhängigen Patentansprüche beschränkt zu werden und nicht durch die zur Beschreibung und Erläuterung der Ausführungsformen hier angegebenen spezifischen Einzelheiten.

Claims

Vorverarbeitungseinheit für einen Signalprozessor, umfassend: ein Vorverarbeitungselement, das dafür ausgelegt ist, durch den Signalprozessor zu verarbeitende Daten zu empfangen, die empfangenen Daten vorzuverarbeiten und die vorverarbeiteten Daten auszugeben, wobei das Vorverarbeitungselement dafür ausgelegt ist, die Daten auf der Basis eines Steuersignals vorzuverarbeiten, das eine unerwünschte Signaleigenschaft einer Versorgungsspannung für den Signalprozessor beschreibt, um einen Einfluss der Signaleigenschaft der Versorgungsspannung auf die Verarbeitung der Daten zu kompensieren, wobei das Steuersignal auf einer Berechnung eines Verhältnisses zwischen einer Batteriespannung und der Versorgungsspannung, die durch das Vorverarbeitungselement durchgeführt wird, basiert.
Vorverarbeitungseinheit nach Anspruch 1, wobei das Vorverarbeitungselement dafür ausgelegt ist, Amplitudendaten als die empfangenen Daten vorzuverarbeiten.
Vorverarbeitungseinheit nach Anspruch 2, wobei das Vorverarbeitungselement dafür ausgelegt ist, Amplitudendaten vorzuverarbeiten, die Digitalamplitudendaten in kartesischen Koordinaten und/oder Polarkoordinaten oder IQ-Daten umfassen.
Vorverarbeitungseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Vorverarbeitungselement dafür ausgelegt ist, die Phasendaten als die empfangenen Daten vorzuverarbeiten.
Vorverarbeitungseinheit nach Anspruch 4, wobei das Vorverarbeitungselement dafür ausgelegt ist, Phasendaten vorzuverarbeiten, die Digitalphasendaten und/oder Lokaloszillator- bzw. LO-Daten umfassen.
Vorverarbeitungseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Versorgungsspannung von einem DCDC-Umsetzer ausgegeben wird, der mit einem Batteriepack gekoppelt ist, wodurch die Stromversorgung für den Signalprozessor gebildet wird.
Vorverarbeitungseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Versorgungsspannung eine Gleichspannung ist.
Vorverarbeitungseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die unerwünschte Signaleigenschaft Welligkeit umfasst.
Vorverarbeitungseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Vorverarbeitungselement mit dem Signalprozessor gekoppelt ist.
Vorverarbeitungseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Signalprozessor einen Verstärker umfasst.
Vorverarbeitungseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Signalprozessor einen Digital-Analog-Umsetzer umfasst.
Vorverarbeitungseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die ferner ein weiteres Vorverarbeitungselement zum Vorverarbeiten von Phasendaten umfasst.
Vorverarbeitungseinheit nach Anspruch 12, wobei das weitere Vorverarbeitungselement mit einem Lokaloszillator- bzw. LO-Datengenerator verbunden ist, der einen spannungsgesteuerten Oszillator umfasst, der zwischen dem weiteren Vorverarbeitungselement und dem Signalprozessor angeordnet ist.
Vorverarbeitungseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Steuersignal von einem Analysepfad ausgegeben wird, der dafür ausgelegt ist, die Versorgungsspannung bezüglich der unerwünschten Signaleigenschaft zu analysieren und das Steuersignal auszugeben.
Vorverarbeitungseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Steuersignal Informationen über einen Impulsbreitenmodulationswert und/oder eine Impulsbreitenmodulationsphase umfasst, die eine Funktion der Versorgungsspannung sind.
Vorverarbeitungseinheit nach Anspruch 1, wobei das Vorverarbeitungselement dafür ausgelegt ist, die Versorgungsspannung auf der Basis empfangener Amplitudendaten zu bestimmen.
Vorverarbeitungseinheit nach Anspruch 14, wobei der Analysepfad einen Analog-Digital-Umsetzer und ein Proportional-Integral-Ableitungsfilter umfasst.
Vorverarbeitungseinheit nach Anspruch 6, wobei der DCDC-Umsetzer eine Hüllkurvenverfolgungsschaltung umfasst, die dafür ausleget ist, einen Impulsbreitenmodulationswert, PWM-Wert, auf der Basis empfangener Amplitudendaten und auf der Basis von Informationen über die Batteriespannung auszugeben.
Vorverarbeitungseinheit nach Anspruch 18, wobei das Steuersignal von der Hüllkurvenverfolgungsschaltung ausgegeben wird.
Vorverarbeitungseinheit für einen Signalprozessor, der einen Verstärker umfasst, umfassend: ein Vorverarbeitungselement, das dafür ausgelegt ist, durch den Signalprozessor zu verarbeitende Amplitudendaten zu empfangen, die empfangenen Amplitudendaten vorzuverarbeiten und die vorverarbeiteten Amplitudendaten auszugeben, wobei die Amplitudendaten auf der Basis eines Steuersignals vorverarbeitet werden, das eine unerwünschte Welligkeit in einer Versorgungsspannung für den Signalprozessor beschreibt, um einen Einfluss der Welligkeit der Versorgungsspannung auf die Verarbeitung der Amplitudendaten zu kompensieren, wobei das Steuersignal auf Informationen über einen Impulsbreitenmodulationswert und/oder eine Impulsbreitenmodulationsphase auf der Basis der Versorgungsspannung basiert, wobei die Versorgungsspannung eine Gleichspannung ist, die von einem DCDC-Umsetzer ausgegeben wird, der die Stromversorgung bildet.
Sender/Empfänger, umfassend: einen Signalprozessor, der einen Verstärker und/oder einen Digital-Analog-Umsetzer umfasst; einen DCDC-Umsetzer, der eine Stromversorgung für den Signalprozessor bildet und eine Versorgungsspannung ausgibt; und eine Vorverarbeitungseinheit nach Anspruch 1.
Verfahren zum Vorverarbeiten von durch einen Signalprozessor zu verarbeitenden Daten, umfassend: Empfangen der Daten; Vorverarbeiten der empfangenen Daten auf der Basis eines Steuersignals, das eine unerwünschte Signaleigenschaft einer Versorgungsspannung für den Signalprozessor beschreibt, um einen Einfluss der Signaleigenschaft der Versorgungsspannung auf die Verarbeitung der Daten zu kompensieren; Ausgeben der vorverarbeiteten Daten; und Berechnen des Steuersignals auf der Basis eines Verhältnisses zwischen einer Batteriespannung und der Versorgungsspannung, wobei die Berechnung ein Vorverarbeitungselement durchführt.
Verfahren nach Anspruch 22, das ferner Berechnen der unerwünschten Signaleigenschaften auf der Basis einer Batteriespannung und der Versorgungsspannung oder auf der Basis einer Batteriespannung und der Amplitudendaten umfassenden Daten umfasst.