DE102013203272B4

DE102013203272B4 - Verzerrungsschätzungsvorrichtung und -verfahren

Info

Publication number: DE102013203272B4
Application number: DE102013203272.2A
Authority: DE
Inventors: Bernhard Sogl; Alexander Belitzer; Andrea Camuffo; Jan-Erik Müller
Original assignee: Intel Deutschland GmbH
Current assignee: Apple Inc
Priority date: 2012-02-29
Filing date: 2013-02-27
Publication date: 2020-08-06
Anticipated expiration: 2033-02-28
Also published as: US20150276834A1; US9568521B2; DE102013203272A1; CN103297155A; CN103297155B; US9026391B2; US20130226489A1

Abstract

Verzerrungsschätzungsvorrichtung zum Schätzen einer durch ein verzerrendes Element verursachten Verzerrung, wobei die Verzerrungsschätzungsvorrichtung Folgendes umfasst:ein Rückkopplungselement konfiguriert zum Liefern eines von einem verzerrten Ausgangssignal des verzerrenden Elements abgeleiteten Rückkopplungssignals, wobei eine Signalverarbeitungsqualität des Rückkopplungssignals unter einer assoziierten Signaleigenschaft des verzerrten Ausgangssignals liegt;einen Nichtlinearitätsbestimmer konfiguriert zum Empfangen des Rückkopplungssignals und eines Eingangssignals zu dem verzerrenden Element oder eines von dem Eingangssignal abgeleiteten Signals,wobei der Nichtlinearitätsbestimmer konfiguriert ist zum Bestimmen einer geschätzten Übertragungscharakteristik des verzerrenden Elements durch Verknüpfen von Signaleigenschaften des Rückkopplungssignals und des Eingangssignals oder des von dem Eingangssignal abgeleiteten Signals; und zum Bestimmen eines simulierten verzerrten Ausgangssignals auf der Basis des Eingangssignals oder des abgeleiteten Signals und der geschätzten Übertragungscharakteristik; undeinen Verzerrungssimulator, der konfiguriert ist zum Schätzen der durch das verzerrende Element verursachten Verzerrung auf der Basis des simulierten verzerrten Ausgangssignals, des Eingangssignals oder des von dem Eingangssignal abgeleiteten Signals und der geschätzten Übertragungscharakteristik, und der Verzerrungssimulator Folgendes umfasst:einen ersten Filter, der konfiguriert ist zum Bestimmen einer Inband-Signalkomponente des simulierten verzerrten Ausgangssignals;einen zweiten Filter, der konfiguriert ist zum Bestimmen einer Außerband-Signalkomponente des simulierten verzerrten Ausgangssignals; undeinen Außerband-Verzerrungsbestimmer, der konfiguriert ist zum Bestimmen einer durch das verzerrende Element verursachten Außerband-Verzerrung auf der Basis der bestimmten Inband-Signalkomponente und der bestimmten Außerband-Signalkomponente.

Description

ERFINDUNGSGEBIET
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung betreffen eine Verzerrungsschätzungsvorrichtung zum Schätzen einer durch ein verzerrendes Element verursachten Verzerrung. Weitere Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung betreffen eine Mobilkommunikationseinrichtung. Weitere Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung betreffen ein Verfahren zum Schätzen einer durch ein verzerrendes Element verursachten Verzerrung. Insbesondere kann das verzerrende Element ein Elektronikelement wie etwa ein Verstärker oder ein Leistungsverstärker sein. Weitere Ausführungsformen betreffen eine Messung von Leistungsverstärkerlinearitätsparametern mit (sehr) hoher Empfindlichkeit.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
In modernen Hochfrequenz- (HF) Sendeempfängersystemen ist die Senkung des Stromverbrauchs eines der Hauptdesignziele. Die Hauptstromsenke in der Sendeempfängerkette ist immer noch der Leistungsverstärker (PA - Power Amplifier), wobei viel Mühe auf das Hardwaredesign verwandt wird, um zwischen dem Stromverbrauch und der Linearität über viele (Umgebungs-) Bedingungen, z.B. Temperatur, Frequenz, Spannungsstehwellenverhältnis (VSWR Voltage Standing Wave Ratio) usw. einen akzeptablen Kompromiss zu erzielen.
Um den Stromverbrauch des Leistungsverstärkers weiter zu reduzieren, können adaptive (Software-) Algorithmen verwendet werden, die bestimmte Hürden bei dem Hardwaredesign überwinden können. Beispiele für diese Algorithmen sind die digitale Vorverzerrung zum Vergrößern des linearen Ausgangsleistungsbereichs oder die Arbeitspunkteinstellung zum Anpassen der Linearität gemäß der Spezifikation.
Ein Ziel besteht bei solchen Algorithmen darin, die Linearität des PA soweit wie möglich an die Spezifikationsgrenze heranzubringen und somit Stromverbrauch einzusparen.
Deshalb ist bei einem HF-Sendeempfänger die Messung der Linearität oder der Signalverzerrung (wie in der Kommunikationsnorm spezifiziert) eine der Hauptanforderungen für den Erfolg mit adaptiven Algorithmen.
US 8,023,588 B1 offenbart eine adaptive Vorverzerrung von nichtlinearen Verstärkern mit Burst-Daten. In einer Basisstation oder einer mobilen Station werden Vorverzerrungen verwendet, um die Linearität des HF-Verstärkers zu verbessern.
US 2008/0074209 A1 offenbart eine Modulatoranordnung und ein Verfahren zur Signalmodulation. Die Modulatoranordnung umfasst einen Leistungsverstärker, der ein Trägersignal empfängt, sowie einen laufenden Steuereingang und einen Spannungsversorgungseingang. Ein Spannungsversorgungsmodulator besitzt einen Ausgang, der mit dem Spannungsversorgungseingang gekoppelt ist.
Weitere Verfahren und Vorrichtungen zur adaptiven Vorverzerrung sind in US 2011/0187455 A1 , GB 2 394 374 A , US 2009/0256630 A1 , US 2004/0105510 A1 , DE 11 2006 001 355 T5 , DE 10 2010 038 482 A1 , US 2007/0190952 A1 und US 2012/0002752 A1 beschrieben.
KURZE DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung stellt eine Verzerrungsschätzungsvorrichtung nach Anspruch 1, eine Verzerrungsschätzungsvorrichtung nach Anspruch 12, eine Verzerrungsschätzungsvorrichtung nach Anspruch 17, eine Mobilkommunikationseinrichtung nach Anspruch 18, ein Verfahren nach Anspruch 19 sowie ein Verfahren nach Anspruch 23 zur Verfügung.
Ausführungsformen stellen eine Verzerrungsschätzungsvorrichtung zum Schätzen einer durch ein verzerrendes Element verursachten Verzerrung bereit. Die Verzerrungsschätzungsvorrichtung umfasst ein Rückkopplungselement, einen Nichtlinearitätsbestimmer und einen Verzerrungssimulator. Das Rückkopplungselement ist konfiguriert zum Bereitstellen eines von einem verzerrten Ausgangssignal des verzerrenden Elements abgeleiteten Rückkopplungssignals. Eine Signalverarbeitungsqualität des Rückkopplungselements liegt unter einer assoziierten Signaleigenschaft des verzerrten Ausgangssignals. Der Nichtlinearitätsbestimmer ist konfiguriert zum Empfangen des Rückkopplungssignals und eines Eingangssignals zu dem verzerrenden Element oder eines von dem Eingangssignal abgeleiteten Signals. Der Nichtlinearitätsbestimmer ist weiterhin konfiguriert zum Bestimmen einer geschätzten Übertragungscharakteristik des verzerrenden Elements durch Verknüpfen von Signaleigenschaften des Rückkopplungssignals und des Eingangssignals oder des von dem Eingangssignal abgeleiteten Signals. Der Verzerrungssimulator ist konfiguriert zum Schätzen der durch das verzerrende Element verursachten Verzerrung auf der Basis des Eingangssignals oder des von dem Eingangssignal abgeleiteten Signals und der geschätzten Übertragungscharakteristik.
Weitere Ausführungsformen stellen eine Verzerrungsschätzungsvorrichtung zum Schätzen einer durch ein verzerrendes Element verursachten Verzerrung bereit. Die Verzerrungsschätzungsvorrichtung umfasst einen Sensor, der konfiguriert ist zum Erfassen einer Arbeitsbedingung des verzerrenden Elements, um eine Arbeitsbedingungsmessung bereitzustellen. Die Verzerrungsschätzungsvorrichtung umfasst weiterhin einen Übertragungscharakteristikbestimmer, der konfiguriert ist zum Bestimmen einer aktuellen Übertragungscharakteristik des verzerrenden Elements auf der Basis der Arbeitsbedingungsmessung und einer vorbestimmten Beziehung zwischen der Arbeitsbedingung und der Übertragungscharakteristik. Die Verzerrungsschätzungsvorrichtung umfasst weiterhin einen Verzerrungssimulator, der konfiguriert ist zum Schätzen der durch das verzerrende Element verursachten Verzerrung auf der Basis der geschätzten Übertragungscharakteristik und eines Eingangssignals zu dem verzerrenden Element oder eines von dem Eingangssignal abgeleiteten Signals.
Gemäß weiterer Ausführungsformen umfasst eine Verzerrungsschätzungsvorrichtung zum Schätzen einer durch ein verzerrendes Element verursachten Verzerrung Mittel zum Bereitstellen eines Rückkopplungssignals, Mittel zum Bestimmen einer geschätzten Übertragungscharakteristik und Mittel zum Schätzen der Verzerrung. Das Rückkopplungssignal wird von einem verzerrten Ausgangssignal des verzerrenden Elements abgeleitet. Eine Signalverarbeitungsqualität des Rückkopplungssignals liegt unter einer assoziierten Signaleigenschaft des verzerrten Ausgangssignals. Die Mittel zum Bestimmen einer geschätzten Übertragungscharakteristik des verzerrenden Elements sind konfiguriert zum Verknüpfen von Signaleigenschaften des Rückkopplungssignals und eines Eingangssignals zu dem verzerrenden Element oder eines von dem Eingangssignal abgeleiteten Signals. Das Mittel zum Schätzen der durch das verzerrende Element verursachten Verzerrung ist konfiguriert zum Durchführen der Schätzung auf der Basis des Eingangssignals oder des von dem Eingangssignal abgeleiteten Signals und der geschätzten Übertragungscharakteristik.
Weitere Ausführungsformen stellen eine Mobilkommunikationseinrichtung bereit, die Folgendes umfasst: einen Basisbandprozessor, eine Antenne, eine zwischen den Basisbandprozessor und die Antenne gekoppelte Übertragungskette, wobei die Übertragungskette mindestens ein verzerrendes Element umfasst und eine Verzerrungsschätzungsvorrichtung. Die Verzerrungsschätzungsvorrichtung ist konfiguriert zum Schätzen einer durch das mindestens eine verzerrende Element verursachten Verzerrung und umfasst ein Rückkopplungselement, einen Nichtlinearitätsbestimmer und einen Verzerrungssimulator. Das Rückkopplungselement ist konfiguriert zum Bereitstellen eines von einem verzerrten Ausgangssignal des verzerrenden Elements abgeleiteten Rückkopplungssignals. Eine Signalverarbeitungsqualität des Rückkopplungselements liegt unter einer assoziierten Signalverarbeitungseigenschaft des verzerrten Ausgangssignals. Der Nichtlinearitätsbestimmer ist konfiguriert zum Empfangen des Rückkopplungssignals und eines Eingangssignals zu dem verzerrenden Element oder eines von dem Eingangssignal abgeleiteten Elements. Der Nichtlinearitätsbestimmer ist weiterhin konfiguriert zum Bestimmen einer geschätzten Übertragungscharakteristik des verzerrenden Elements durch Verknüpfen von Signaleigenschaften des Rückkopplungssignals und des Eingangssignals zu dem verzerrenden Element oder dem von dem Eingangssignal abgeleiteten Signal. Der Verzerrungssimulator ist konfiguriert zum Schätzen der durch verzerrende Element verursachten Verzerrung auf der Basis des Eingangssignals oder eines von dem Eingangssignal abgeleiteten Signals und der geschätzten Übertragungscharakteristik.
Weitere Ausführungsformen stellen ein Verfahren zum Schätzen einer durch ein verzerrendes Element verursachten Verzerrung bereit, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Generieren eines von einem verzerrten Ausgangssignal des verzerrenden Elements abgeleiteten Rückkopplungssignals, wobei eine Signalverarbeitungsqualität des Rückkopplungssignals unter einer assoziierten Signaleigenschaft des verzerrten Ausgangssignals liegt; Empfangen eines Eingangssignals zu dem verzerrenden Element oder eines von dem Eingangssignal abgeleiteten Signals; Bestimmen einer geschätzten Übertragungscharakteristik des verzerrenden Elements durch Verknüpfen von Signaleigenschaften des Rückkopplungssignals und des Eingangssignals oder des von dem Eingangssignal abgeleiteten Signals; und Schätzen der durch das verzerrende Element verursachten Verzerrung auf der Basis der geschätzten Übertragungscharakteristik und des Eingangssignals oder eines von dem Eingangssignal abgeleiteten Signals.
Gemäß weiterer Ausführungsformen umfasst ein Verfahren zum Schätzen einer Verzerrung eines verzerrenden Elements Folgendes: Erfassen einer Arbeitsbedingung des verzerrenden Elements, um eine Arbeitsbedingungsmessung bereitzustellen; Bestimmen einer aktuellen Übertragungscharakteristik des verzerrenden Elements auf der Basis der Arbeitsbedingungsmessung und einer vorbestimmten Beziehung zwischen der Arbeitsbedingung und der Übertragungscharakteristik; und Schätzen der durch den Verzerrungssimulator verursachten Verzerrung auf der Basis der geschätzten Übertragungscharakteristik und eines Eingangssignals zu dem verzerrenden Element oder eines von dem Eingangssignal abgeleiteten Signals.
Figurenliste
Unter Verwendung der beiliegenden Figuren werden Ausführungsform beschrieben. Es zeigen:

1 ein schematisches Blockdiagramm einer Verzerrungsschätzungsvorrichtung gemäß Ausführungsformen;
2 ein schematisches Blockdiagramm einer ersten Alternative für eine Messung einer Nichtlinearität;
3 ein schematisches Blockdiagramm einer zweiten Alternative für eine Messung einer Nichtlinearität;
4 ein schematisches Blockdiagramm einer dritten Alternative für eine Messung einer Nichtlinearität;
5 ein schematisches Blockdiagramm einer ersten Alternative für eine Berechnung eines Verzerrungsmaßes;
6 ein schematisches Blockdiagramm einer zweiten Alternative für eine Berechnung eines Verzerrungsmaßes;
7 ein schematisches Blockdiagramm einer dritten Alternative für eine Berechnung eines Verzerrungsmaßes;
8 ein schematisches Blockdiagramm einer Verzerrungsschätzungsvorrichtung gemäß Ausführungsformen;
9 ein schematisches Blockdiagramm einer Verzerrungsschätzungsvorrichtung gemäß Ausführungsformen;
10 ein schematisches Frequenzleistungsspektrum, das eine Nachbarkanalleckleistung (ACLR - Adjacent Channel Leakage Ratio) zeigt;
11 ein schematisches Blockdiagramm eines Implementierungsbeispiels einer Verzerrungsschätzungsvorrichtung gemäß Ausführungsformen;
12 schematisch Frequenzleistungsspektren von vier innerhalb der in 11 gezeigten Verzerrungsschätzungsvorrichtung auftretenden verschiedenen Signalen;
13 ein Simulationsergebnis einer unter Verwendung der in 11 gezeigten Verzerrungsschätzungsvorrichtung durchgeführten ACLR-Messung;
14 ein schematisches Blockdiagramm eines weiteren Implementierungsbeispiels einer Verzerrungsschätzungsvorrichtung gemäß Ausführungsformen;
15A und 15B schematisch verschiedene Nichtlinearitäten eines bestimmten verzerrenden Elements;
15C schematisch die ACLR am Ausgang des verzerrenden Elements als Funktion des Gütefaktors FOM (Figure Of Merit);
16 ein schematisches Flussdiagramm eines Verfahrens zum Schätzen einer Verzerrung und
17 ein schematisches Flussdiagramm eines Verfahrens zum Schätzen einer Verzerrung.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Bevor unten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Verwendung der beiliegenden Figuren ausführlich beschrieben werden, ist anzumerken, dass die gleichen Elemente oder Elemente mit der gleichen Funktionalität mit den gleichen oder ähnlichen Bezugszahlen versehen worden sind und dass in der Regel eine wiederholte Beschreibung von mit den gleichen oder ähnlichen Bezugszahlen versehenen Elementen entfällt. Somit können für Elemente mit den gleichen oder ähnlichen Bezugszahlen bereitgestellte Beschreibungen gegenseitig ausgetauscht werden. In der nachfolgenden Beschreibung werden mehrere Details dargelegt, um eine eingehendere Erläuterung von Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zu vermitteln. Für den Fachmann ist jedoch offensichtlich, dass Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ohne diese spezifischen Details praktiziert werden. In anderen Fällen sind wohlbekannte Strukturen und Einrichtungen in Blockdiagrammform anstatt im Detail gezeigt, um das Verdunkeln von Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zu vermeiden. Außerdem können Merkmale der verschiedenen im Folgenden beschriebenen Ausführungsformen miteinander kombiniert werden, sofern nicht spezifisch etwas anderes angegeben ist.
Verstärker können einen linearen Bereich und einen nichtlinearen Bereich aufweisen. Zur Vermeidung einer Signalverzerrung können Verstärker in ihrem linearen Bereich verwendet werden. In dem nichtlinearen Bereich können die Signale einer Amplituden-Amplituden-Modulation und einer Amplituden-PhasenModulation unterworfen sein. Dies kann durch die Tatsache verursacht werden, dass, wenn der Verstärker in dem nichtlinearen Bereich betrieben wird, das Verhältnis von Eingangszu Ausgangsleistung möglicherweise nicht konstant ist. Mit zunehmender Eingangssignalamplitude kann sich eine unverhältnismäßige Zunahme bei der Ausgangsleistung manifestieren. Dies kann als Amplitudenmodulation-Amplitudenmodulation (AMAM) bezeichnet werden, da eine unerwünschte zusätzliche Amplitudenmodulation erfahren wird. AMAM kann bis zu einer maximalen Ausgangsleistung erfahren werden, wobei dann die Eingangswerte den gleichen Ausgangswert aufweisen können. Dies kann als Komprimierung bezeichnet werden und kann zu einer Beschneidung des Signals führen. Das Signal kann im Zeitbereich rechteckige oder scharfe Flanken aufweisen, was impliziert, dass höherfrequente Komponenten generiert werden können. Dies kann Außerband-Emissionen zusätzlich zu einer Verzerrung des verstärkten Signals verursachen.
Zusätzlich zu der oben erörterten Amplitudenverzerrung ist die Ausgangsphase des Signals auf verschiedenen Höhen der Amplituden des Eingangssignals, das verstärkt, möglicherweise nicht konstant. Das verstärkte Signal kann eine Phasenmodulation als Funktion der Eingangsamplitude erfahren, und diese Beziehung ist möglicherweise nicht konstant (das heißt, die Beziehung ist nichtlinear). Dies kann auch als Amplitudenmodulation-Phasenmodulation (AMPM) bezeichnet werden.
Andererseits kann das Betreiben eines Leistungsverstärkers in dem linearen Bereich zu einem relativ hohen Stromverbrauch und somit einer relativ schlechten Effizienz führen. Im Hinblick auf das Reduzieren des Stromverbrauchs ist es wünschenswert, die Linearität des Leistungsverstärkers soweit wie möglich an die Spezifikationsgrenze heranzubringen und somit Stromverbrauch einzusparen. Dazu können adaptive (Software-) Algorithmen verwendet werden.
Die Messung der Linearität oder Signalverzerrung ist eine der Anforderungen zum Erfolg mit adaptiven Algorithmen. Die Verzerrung muss mit ausreichender Genauigkeit am Ausgang des PA gemessen werden, was zu einer Notwendigkeit für eine zusätzliche Empfangskette für ein Übertragungsband des Sendeempfängers für eine Anzahl von Sendeempfängerstrukturen führen würde. Dies würde zu erhöhten Kosten, größerer Komplexität und/oder Leistungsverbrauch des Sendeempfängers führen. Einige durch den Rechtsnachfolger entwickelte Sendeempfänger weisen einen vereinfachten Empfänger auf, der zum Detektieren der Ausgangsleistung des PA für eine Regelkreissteuerung verwendet wird. Da der Zweck die Leistungssteuerung ist, ist der Dynamikbereich (hauptsächlich durch Rauschen) auf etwa 30 dB begrenzt, was der Regelkreisarbeitsleistungsbereich ist. Eine Messung von Verzerrungsparametern erfordert jedoch einen Empfänger mit einem höheren Dynamikbereich (36 dB und mehr). Ausführungsformen lösen das Problem des Messens von Verzerrungsparamtern trotz des Einsatzes des implementierten Feedbackempfängers (FBR - Feedback Receiver) mit unzureichendem Dynamikbereich oder allgemeiner mit einer relativ geringen Signalverarbeitungsqualität im Vergleich zu einer oder mehreren assoziierten Signaleigenschaften des verzerrten Ausgangssignals.
Die Spezifikation heutiger Kommunikationsnormen unterscheidet verschiedene Parameter für die Messung der Verzerrung. Zu diesen zählen eine Definition von sogenannten Inband-Verzerrungsparametern (für eine gute Signalqualität in dem Empfänger wichtig) und eine Definition von Außerband-Verzerrungsparametern (für geringe Störung von Nachbarkanälen wichtig, somit eine geringe Verzerrung für andere Benutzer). Beispielsweise beschreibt der Fehlervektorbetrag (EVM - Error Vector Magnitude) die Inband-Verzerrung, während die Nachbarkanalleckleistung (ACLR) und die Spectrum Emission Mask (SEM) die Außerband-Verzerrung beschreiben. Die Definition und die Messanweisungen finden sich in 3GPP-Spezifikationen.
Heutzutage wird das Problem des Messens der Verzerrung gelöst, indem über die Art von Nichtlinearität und die Eigenschaft des Signals einige Annahmen getroffen werden:

- Zuerst wird angenommen, dass die Außerband-Verzerrung die Gesamtverzerrung begrenzt. Solange dies erfüllt ist, liegt auch die Inband-Verzerrung innerhalb der Spezifikationsgrenze.
- Zweitens wird die Nichtlinearität von AMAM dominiert, weshalb die AMPM-Verzerrungs- und Speichereffekte vernachlässigbar sein müssen, was nicht immer der Fall ist (z.B. CMOS-PA).
- Drittens muss das Signal bestimmte Eigenschaften erfüllen, somit kann nicht jedes Signal verwendet werden. Gegenwärtig werden nur „Sprachsignale“ zugelassen..

Mit diesen Annahmen ist es möglich, einfache Maßnahmen zum Ableiten der ACLR-Leistung zu verwenden, wo die Signalverarbeitungsqualität (z.B. der Dynamikbereich) des FBR ausreicht.
Ein Nachteil dieser Implementierung ist ihre Beschränkung wegen der getroffenen Annahmen auf einen Verzerrungsparameter, eine Kommunikationsnorm und eine Art von PA.
Ausführungsformen ermöglichen eine Schätzung von Verzerrungen durch Aufteilen der Verzerrungsmessung in zwei Teile, wobei jeder Teil mit ausreichender Genauigkeit verarbeitet werden kann.

1) Die Messung von PA-Nichtlinearitätsparametern, die für die Verzerrung des Signals verantwortlich sind.
2) Berechnung des Verzerrungsmaßes durch Verwenden des Ergebnisses von 1) und des unverzerrten Signals.

1 zeigt ein schematisches Blockdiagramm einer Verzerrungsschätzungsvorrichtung gemäß Ausführungsformen in Kombination mit einem Sendeempfänger 10 und einem Leistungsverstärker 150. Insbesondere zeigt 1 die beiden Schritte oder Teile der Messung von Verzerrungsparametern.
Der Sendeempfänger 10 umfasst einen Basisbandprozessor 102, der konfiguriert ist zum Bereitstellen eines Basisbandsignals x(t). Der Sendeempfänger 10 umfasst weiterhin einen Sender 104 zum Verarbeiten des Basisbandsignals x(t). Beispielsweise kann der Sender 104 zum Beispiel die Frequenz des Basisbandsignals x(t) in einen Hochfrequenzbereich (HF-Bereich) umwandeln und/oder das Basisbandsignal x(t) modulieren, um ein Ansteuersignal für den Leistungsverstärker 150 zu liefern. Der Sender 104 kann bei einigen Ausführungsformen auch eine Digital-Analog-Umwandlung des Basisbandsignals x(t) oder einer frequenzumgewandelten Version des Basisbandsignals x(t) durchführen. Bei der in 1 gezeigten Ausführungsform wird angenommen, dass der Sender im Wesentlichen linear ist, er kann aber allgemein auch ein nichtlineares Verhalten aufweisen, wobei dann das kombinierte nichtlineare Verhalten des Senders 104 und des verzerrenden Elements 150 durch die Verzerrungsschätzungsvorrichtung geschätzt werden kann.
In der Regel kann aus Leistungseffizienzgründen der Leistungsverstärker 150 in einem nichtlinearen Arbeitsbereich betrieben werden. Somit liefert der Leistungsverstärker 150 in der Regel ein verstärktes Signal y(t) an seinem Ausgang beim Verstärken des Ansteuersignals. Das verstärkte Signal y(t) kann dann beispielsweise an einen nichtgezeigten Bandpassfilter und eine nichtgezeigte Antenne geliefert werden, um übertragen zu werden. Wie oben erwähnt, gestatten die meisten Funkkommunikationsnormen einen begrenzten Grad an Verzerrungen innerhalb des übertragenen Signals. Da die Nichtlinearität des Leistungsverstärkers eine der Ursachen der Verzerrungen des übertragenen Signals ist, kann der durch die verschiedenen Funkkommunikationsnormen gestattete Toleranzbereich ausgenutzt werden, falls ein vorübergehender Verzerrungsgrad des übertragenen Signals relativ zuverlässig bestimmt werden kann. Somit kann der Leistungsverstärker 150 absichtlich in einem Arbeitsmodus betrieben werden, der Verzerrungen innerhalb des Ausgangssignals des Leistungsverstärkers 150 verursacht (d.h. innerhalb des verzerrten Signals y(t)), und doch nur in einem Ausmaß, das immer noch innerhalb der durch die Kommunikationsnorm, die gegenwärtig verwendet wird, definierten Grenzen liegt. Der Leistungsverstärker entspricht einem verzerrenden Element. Allgemein könnte das verzerrende Element eine andere, eine Nichtlinearität aufweisende Komponente denn ein Leistungsverstärker sein, wie etwa eine Übertragungsleitung, eine gesättigte Induktanz, ein gesättigter Kondensator usw.
Der vorübergehende Grad oder das vorübergehende Ausmaß an Verzerrung des übertragenen Signals kann mit Hilfe einer Verzerrungsschätzungsvorrichtung gemäß Ausführungsformen bestimmt, gemessen oder zumindest geschätzt werden. Die Verzerrungsschätzungsvorrichtung umfasst ein Rückkopplungselement 112, einen Nichtlinearitätsbestimmer 110 und einen Verzerrungssimulator 120. Das Rückkopplungselement 112 ist bei der Ausführungsform von 1 eine Rückkopplungsschleife, die für das Rückkoppeln eines Rückkopplungssignals von dem Leistungsverstärker 150 zu dem Nichtlinearitätsbestimmer 110 der Verzerrungsschätzungsvorrichtung konfiguriert ist. Das Rückkopplungssignal kann ein Signal sein, das von dem verzerrten Signal y(t) abgeleitet oder diesem ähnlich ist. Alternativ kann das Rückkopplungssignal ein Messsignal sein, das eine Arbeitsbedingung des Leistungsverstärkers 150 anzeigt, wie etwa eine Temperatur, einen Stromverbrauch, ein Tastverhältnis usw. Das Rückkopplungselement 112 kann einer komplexeren Struktur entsprechen, die eine oder mehrere Signalverarbeitungselemente umfasst, wie etwa analoge und/oder digitale Signalverarbeitungsschaltungen. Das Rückkopplungselement 112 weist in der Regel eine Signalverarbeitungsqualität (Signalverarbeitungsleistung) auf, die unter einer assoziierten Signaleigenschaft des verzerrten Ausgangssignals liegt. Mit anderen Worten ist die Signalverarbeitungsqualität des Rückkopplungselements möglicherweise nicht so hoch, wie dies normalerweise erforderlich wäre, um das verzerrte Ausgangssignal zu verarbeiten, ohne Informationen zu verlieren. Als ein Beispiel kann das Rückkopplungselement 112 einen kleineren Dynamikbereich als ein Dynamikbereich des verzerrten Ausgangssignals aufweisen. Dennoch kann die Nichtlinearität des verzerrenden Elements 150 in der Regel mit ausreichender Präzision bestimmt werden, weil die Nichtlinearität in der Regel in einem bestimmten Amplitudenbereich des verzerrten Signals y(t) am auffallendsten ist, beispielsweise einem Amplitudenbereich mit relativ hohen Amplituden. Durch Einstellen des Dynamikbereichs des Rückkopplungselements 112, so dass er dem besagten Amplitudenbereich entspricht (z.B. einem Bereich relativ großer Amplituden), kann das Rückkopplungssignal deshalb relevante Informationen über die Nichtlinearität des verzerrenden Elements 150 enthalten. Als eine Alternativ zu dem Dynamikbereich kann sich die Signalverarbeitungsqualität des Rückkopplungselements 112 auf eine Abtastrate des Rückkopplungssignals beziehen, falls das Rückkopplungselement 112 eine Analog-Digital-Umwandlung durchführt. Obwohl die Abtastrate niedriger sein kann, als dies normalerweise erforderlich wäre, um das verzerrte Ausgangssignal korrekt darzustellen, kann wieder aufgrund des Nyquist-Shannon-Abtastsatzes das resultierende Signal ausreichende Informationen zum Zweck der Verzerrungsschätzung enthalten. Außer dem Dynamikbereich und der Abtastrate können andere Signalverarbeitungsqualitäten und/oder Signaleigenschaften in Betracht gezogen werden. Die verschiedenen Signalverarbeitungsqualitäten des Rückkopplungselements 112 und die assoziierten Signaleigenschaften des verzerrten Ausgangssignals können individuell oder in einer beliebigen Kombination betrachtet werden. Somit kann die Leistung des Rückkopplungselements 112 (im Vergleich zu der assoziierten Signaleigenschaft des verzerrten Signals) relativ niedrig sein, so dass eine Qualität des Rückkopplungssignals nicht so hoch ist wie die des verzerrten Ausgangssignals. Bei Ausführungsformen kann das Rückkopplungselement 112 im Vergleich zu dem verzerrenden Element als eine Komponente mit relativ niedriger Genauigkeit angesehen werden. Gemäß einiger Ausführungsformen kann das Rückkopplungselement 112 einen Dynamikbereich und/oder einen Frequenzbereich aufweisen, der kleiner ist als ein Dynamikbereich (oder niedriger als dieser oder bezüglich diesem reduziert) und/oder ein Frequenzbereich des verzerrten Signals.
Der Nichtlinearitätsbestimmer 110 ist konfiguriert zum Durchführen eines ersten Schritts des Schätzens des augenblicklichen Grads oder Ausmaßes der Verzerrung und des verzerrten Signals y(t). Der erste Schritt kann das Messen einer Leistungsverstärkernichtlinearität wie etwa einer AMAM-Nichtlinearität, einer AMPM-Nichtlinearität oder anderer Arten von Nichtlinearität umfassen. Der Nichtlinearitätsbestimmer 110 empfängt das Rückkopplungssignal über das Rückkopplungselement 112. Verschiedene Optionen zum Bestimmen oder Schätzen der Nichtlinearität des verzerrenden Elements (hier: der Leistungsverstärker 150) sind möglich und werden unten ausführlicher erläutert.
Der Verzerrungssimulator 120 ist konfiguriert zum Durchführen eines zweiten Schritts des Schätzens des augenblicklichen Grads oder Ausmaßes an Verzerrung des verzerrten Signals y(t), nämlich zum Berechnen des Verzerrungsmaßes. Das Verzerrungsmaß kann beispielsweise der Fehlervektorbetrag (EVM), die Nachbarkanalleckleistung (ACLR), die Spectrum Emission Mask (SEM) und/oder weitere Verzerrungsmaße sein. Der Verzerrungssimulator 120 ist konfiguriert zum Empfangen des Basisbandsignals x(t) von dem Basisbandprozessor 102 und, von dem Nichtlinearitätsbestimmer 110, von bestimmten oder geschätzten Informationen über die Nichtlinearität des verzerrenden Elements 150. Der Verzerrungssimulator kann konfiguriert sein, um zu simulieren, wie das verzerrende Element das Basisbandsignal verzerrt, so dass das Verzerrungsmaß auf der Basis einer derartigen Simulation bestimmt werden kann.
Das Durchführen der Messung kann während der Übertragung ohne Einfluss auf das gesendete Signal realisiert werden. Es ist möglicherweise notwendig, die PA-Nichtlinearitätsparameter mit ausreichender Genauigkeit zu messen oder zu schätzen. Die Haupt-PA-Nichtlinearitätsparameter sind die AMAM-Verzerrung, die AMPM-Verzerrung und Speichereffekte. Bei sehr niedrigen Signalamplituden ist der PA üblicherweise hochlinear und das Signal unverzerrt. Bei hohen Signalamplituden ist der PA nichtlinear und ändert das Signal. Deshalb kann die Nichtlinearität des PA bei großen Signalamplituden gemessen werden, wo das Rauschen vernachlässigt werden kann. Dies zeigt, dass die PA-Nichtlinearitätsparameter selbst im Fall eines niedrigen Signal-Rausch-Verhältnisses hinter dem Rückkopplungsempfänger gemessen werden können, weil für die Messung nur große Signalkomponenten verwendet werden.
Ausführungsformen zeigen, wie die Verzerrungsparameter gemessen werden können, falls ein Detektor oder ein relativ einfacher Rückkopplungsempfänger verwendet wird, der ein relativ hohes Rauschmaß und/oder einen relativ schmalen Dynamikbereich aufweist, d.h. eine relativ niedrige Signalverarbeitungsqualität im Vergleich zu der assoziierten Signaleigenschaft (Dynamikbereich) des verzerrten Ausgangssignals. Die Verzerrungsparameter werden indirekt bestimmt, indem zuerst die Nichtlinearitätscharakteristik des PA gemessen und dann das unverzerrte Eingangssignal verzerrt wird. Mit dem resultierenden Signal werden dann die relevanten Verzerrungsparameter berechnet.
Nachfolgend werden die beiden Teile der Prozedur ausführlicher beschrieben, wobei auch mögliche alternative Implementierungen gezeigt werden.
Schritt 1) - Messungen der Nichtlinearität des PA: Es werden drei Alternativen 1A, 1B und 1C vorgelegt. Gemäß der ersten Alternative 1A wird das verzerrte Signal y(t) abgegriffen und verarbeitet (z.B. Abwärtsmischung, Analog-Digital-Umwandlung usw.), und ein entsprechendes Rückkopplungssignal wird mit dem Basissignal verglichen, um zu bestimmen, wie das verzerrte Signal y(t) von dem Basisbandsignal x(t) differiert. Als Ergebnis eines derartigen Vergleichs kann die Nichtlinearität des verzerrenden Elements 150 bestimmt werden. Die zweite Alternative 1B basiert auf einer vorbestimmten Beziehung zwischen einer Arbeitsbedingung (z.B. Temperatur, Frequenz, Spannungsstehwellenverhältnis) und der Nichtlinearität, so dass nur die aktuellen Betriebsbedingung(en) gemessen werden müssen, um eine Schätzung der Nichtlinearität des verzerrenden Elements 150 zu bestimmen. Die dritte Alternative 1C entspricht einer Kombination der ersten und zweiten Alternative 1A und 1B.
Die erste Alternative 1A für den ersten Schritt (Messung der Nichtlinearität) der Verzerrungsschätzung ist in 2 dargestellt. Kurz gesagt umfasst die erste Alternative Folgendes:

1A.1) Ein gedämpftes Duplikat des Signals y(t) am Ausgang des PA 150 wird ohne Einfluss auf die Übertragung generiert. Dies kann mit einem Koppler oder einem Teiler 211 oder irgendeiner anderen aktiven oder passiven Komponente erfolgen.
1A.2) Umwandlung des Signals y(t) für den nächsten Schritt. Dies ist in den meisten Fällen eine Abwärtsmischung des Signals zum Basisband. Alternativ könnten nur einige signifikante Parameter des Signals zur weiteren Verarbeitung extrahiert werden, wie etwa Spitzenleistung, effektive Leistung, Phase usw.
1A.3) Vergleich mit dem unverzerrten Signal x(t) und Messung von AMAM/AMPM/Speichereffekten, entweder individuell oder in Kombination. Die Ergebnisse können als Nachschlagetabellen, Funktionen (Polynome) oder Parameter von Funktionen wie Polynomkoeffizienten gespeichert werden.

Der Sendeempfänger 20 umfasst den Basisbandprozessor 102 und den Sender 104. Das verzerrte Signal y(t) wird durch einen Koppler oder Teiler 211 am Ausgang des Leistungsverstärkers 150 abgegriffen. Da der Koppler oder Teiler 211 in der Regel nur einen kleinen Teil des verzerrten Signals y(t) extrahiert, wird das verzerrte Signal y(t) durch die Aktion des Kopplers/Teilers 211 im Wesentlichen nicht verändert. Der Koppler/Teiler 211 liefert ein gedämpftes Duplikat des verzerrten Signals y(t) an den Nichtlinearitätsbestimmer 210. Der Nichtlinearitätsbestimmer 210 umfasst einen Signalverarbeitungsblock 214 für die Abwärtsmischung auf das Basisband und/oder eine Messung gewisser Parameter des gedämpften Duplikats des verzerrten Signals y(t). Der Nichtlinearitätsbestimmer 210 umfasst weiterhin eine Vergleichskomponente 216, die konfiguriert ist zum Empfangen des abwärtsgemischten Duplikats des verzerrten Signals y(t) und des Basisbandsignals x(t). Das abwärtsgemischte Duplikat des verzerrten Signals y(t) wird mit dem Basisbandsignal x(t) verglichen, um die durch das verzerrende Element 150 verursachte Verzerrung für gewisse Eingangswellenformen und/oder -amplituden des Basisbandsignals x(t) zu bestimmen. Insbesondere kann die Vergleichskomponente 216 AMAM/Nichtlinearitäten, AMPM-Nichtlinearitäten und mit dem Speichereffekt verbundene Nichtlinearitäten bestimmen. Ungeachtet dessen sind auch andere Arten von Verzerrungen möglich. Ein Ergebnis des Vergleichs des abwärtsgemischten Duplikats des verzerrten Signals y(t) und des Basisbandsignals x(t) kann in der Form einer Nachschlagetabelle, einer Funktion, von Parametern von Funktionen usw. ausgedrückt und in einem Speicher oder einer Speicherkomponente 219 gespeichert werden. Beispielsweise kann eine Nachschlagetabelle Paare von Amplituden des Basisbandsignals x(t) und des verzerrten Signals y(t) enthalten. Beim Evaluieren der Nachschlagetabelle kann eine Interpolation oder eine Extrapolation durchgeführt werden, um eine Amplitude des verzerrten Signals y(t) zu bestimmen, die nicht in der Nachschlagetabelle enthalten ist.
Die zweite Alternative 1B für die erste Stufe (Messung der Nichtlinearität des verzerrenden Elements 150) ist in 3 dargestellt. Kurz gesagt umfasst die zweite Alternative Folgendes:

1B.1) Die PA-Nichtlinearität (AMAM, AMPM usw.) wird unter verschiedenen, aber bekannten Bedingungen wie Temperatur, Frequenz, VSWR usw. durch Simulation oder Messung charakterisiert.
1B.2) Die Ergebnisse werden in dem Chip als Nachschlagetabelle, Funktion oder Parameter von Funktionen gespeichert.
1B.3) In dem Chip werden nur diese Umgebungsbedingungen gemessen.
1B.4) Die PA-Nichtlinearität wird unter Verwendung der Ergebnisse von 1B.2) und 1B.3) berechnet.

Das Rückkopplungselement 312 ist konfiguriert zum Liefern eines aktuellen Werts oder einer aktuellen Messung einer Umgebungsbedingung und/oder einer Arbeitsbedingung an den Nichtlinearitätsbestimmer 312. Die Umgebungsbedingung kann beispielsweise eine Temperatur des verzerrenden Elements 150 sein. Ein Beispiel für eine Arbeitsbedingung kann eine Frequenz des Ansteuersignals des verzerrenden Elements 150 oder ein Spannungsstehwellenverhältnis (VSWR - Voltage Standing Wave Ratio) sein.
Der Nichtlinearitätsbestimmer 310 umfasst eine Messkomponente 314 für die Umgebungsbedingung und/oder die Arbeitsbedingung. Weiterhin umfasst der Nichtlinearitätsbestimmer 310 eine Speicherkomponente 315 für eine oder mehrere gespeicherte Parametersätze, die Nichtlinearitäten (AMAM, AMPM, Speichereffekte usw.) des verzerrenden Elements 150 für die verschiedenen Umgebungs-/Arbeitsbedingungen beschreiben. Eine Komponente 319 kann konfiguriert sein zum Empfangen der gemessenen augenblicklichen Umgebungs-/Arbeitsbedingung von der Messkomponente 214 und des oder der gespeicherten Parametersätze von der Speicherkomponente 315. Auf diese Weise kann das aktuelle Nichtlinearitätsverhalten des verzerrenden Elements 150 für die gegenwärtig vorherrschende Umgebungsbedingung und/oder Arbeitsbedingung geschätzt werden. Eine Interpolation und/oder eine Extrapolation kann durchgeführt werden, falls die in der Speicherkomponente 315 gespeicherten Parametersätze keinen Eintrag für die durch die Messkomponente 314 gemessene präzise Umgebungs-/ Arbeitsbedingung enthalten.
Eine dritte Alternative für den ersten Schritt ist in 4 gezeigt und kann als eine Mischung oder Kombination von Alternative 1A und 1B beschrieben werden. Kurz gesagt umfasst die dritte Alternative Folgendes:

1C.1) Gleich 1B.1) (d.h. Charakterisierung der Nichtlinearität unter verschiedenen bekannten Bedingungen).
1C.2) Wie 1B.2) (d.h. Speichern von Charakterisierungsergebnissen auf einem Chip).
1C.3) In dem Chip werden nur einige wenige Umgebungsbedingungen gemessen, zum Beispiel Frequenz und Temperatur, aber nicht das VSWR.
1C.4) Die unbekannten Parameter werden anhand des Signals gemessen, wie in 1A.1) und 1A.2) beschrieben.
1C.5) Die PA-Nichtlinearität wird anhand der Ergebnisse von 1C.2) und 1C.4) berechnet.

Der Nichtlinearitätsbestimmer 410 umfasst die Messkomponente 314, die Speicherkomponente 315, die Signalverarbeitungskomponente 214, die Vergleichskomponente 216 und die Speicherkomponente 219 für die bestimmte Nichtlinearität des verzerrenden Elements 150. Das Rückkopplungselement umfasst die Rückkopplungsschleife 312 für die Umgebungs-/Arbeitsbedingungsmessung und auch die Rückkopplungsschleife 312 für das gedämpfte Duplikat des verzerrten Signals y(t). Insbesondere kann das gedämpfte Duplikat des verzerrten Signals y(t) zum Bestimmen des Spannungsstehwellenverhältnisses des verzerrten Signals y(t) verwendet werden.
Der zweite Schritt der Nichtlinearitätsschätzung, nämlich die Berechnung des Verzerrungsmaßes, ist in 5 bis 7 dargestellt. Wiederum gibt es mehrere Alternativen, die in den 5 bis 7 dargestellt und in der entsprechenden Beschreibung erläutert sind. Eine erste Alternative schlägt eine Verzerrung des unverzerrten Basisbandsignals x(t) unter Verwendung des Ergebnisses der Nichtlinearitätsbestimmung von Schritt 1 und eine Bestimmung der Verzerrungsparameter des resultierenden Signals vor, die im Wesentlichen identisch mit oder ähnlich den Verzerrungsparametern des verzerrten Signals y(t) sind. Eine zweite Alternative schlägt eine indirekte Bestimmung der Verzerrungsparameter vor, wobei das unverzerrte Basisbandsignal x(t) auch unter Verwendung des Ergebnisses von Schritt 1 verzerrt wird. Dann wird ein Zwischenverzerrungsparameter bestimmt. Ein weiterer Verzerrungsparameter wird schließlich anhand einer bekannten Beziehung zwischen dem Zwischenverzerrungsparameter und dem weiteren Verzerrungsparameter bestimmt.
Die erste Alternative für den zweiten Schritt ist als Alternative 2A bezeichnet und in 5 dargestellt, die ein schematisches Blockdiagramm zum Messen des Verzerrungsparameters zeigt. Kurz gesagt schlägt die erste Alternative zum Messen der Verzerrungsparameter Folgendes vor:

2A.1) Das Ergebnis von Schritt 1) wird zum Verzerren des unverzerrten Basisbandsignals x(t) (oder eines von dem Basisbandsignal x(t) abgeleiteten Signals verwendet). Das resultierende Signal enthält fast die gleiche Verzerrung, wie sie durch den PA 150 generiert wird. Somit auch ein ähnliches Signal-Rausch-Verhältnis.
2A.2) Der Verzerrungsparameter (ACLR/SEM/EVM) wird gemäß der Definition gemessen.

Die Verzerrungsschätzungsvorrichtung gemäß der in 5 gezeigten Ausführungsform umfasst einen Verzerrungssimulator 220, der konfiguriert ist zum Empfangen des Basisbandsignals x(t) und des in der Speicherkomponente 219 gespeicherten Ergebnisses des ersten Schritts (Nichtlinearitätsbestimmung). Der Verzerrungssimulator 220 umfasst eine Verzerrungskomponente 222, die konfiguriert ist zum Verzerren des Basisbandsignals x(t) auf der Basis der von der Speicherkomponente 219 gelieferten Nichtlinearitätsparameter. Die Verzerrungskomponente 222 generiert eine verzerrte Version des Basisbandsignals x(t). Die verzerrte Version des Basisbandsignals x(t) wird an eine Messkomponente 224 geliefert, die konfiguriert ist zum Messen des oder der Verzerrungsparameter der verzerrten Version des Basisbandsignals x(t). Ein Ergebnis der durch die Messkomponente 224 durchgeführten Messung wird in einer weiteren Speicherkomponente 229 gespeichert. Beispielsweise kann die Messkomponente 224 konfiguriert sein zum Bestimmen der ACLR, der SEM und/oder des EVM der verzerrten Version des Basisbandsignals x(t). Da die Verzerrungskomponente eine Nichtlinearität annimmt, die mindestens ungefähr gleich der Nichtlinearität des verzerrenden Elements 150 ist, liefert die verzerrte Version des Basisbandsignals x(t) in der Regel eine gute Schätzung der Verzerrungen innerhalb des verzerrten Signals y(t). Der Verzerrungssimulator 220 kann mit dem in 3 und 4 gezeigten Nichtlinearitätsbestimmer 310 oder 410 oder mit einem anderen Nichtlinearitätsbestimmer kombiniert werden. Somit kann die Speicherkomponente 219 durch die Speicherkomponente 319 und/oder 419 ersetzt oder ergänzt werden. Das Gleiche gilt für die in 6 und 7 gezeigten Ausführungsformen.
Die zweite Alternative für den zweiten Schritt der Verzerrungsschätzung gemäß Ausführungsformen ist in schematischer Blockdiagrammform in 6 dargestellt. Kurz gesagt liefert die zweite Alternative Folgendes:

2B.1) Wie 2A.1) (d.h. Verzerrung des Basisbandsignals x(t) unter Verwendung der bestimmten Nichtlinearität von Schritt 1).
2B.2) Ein oder mehrere Parameter werden gemessen, die proportional zu dem relevanten Verzerrungsparameter sind.
2B.3) Der Verzerrungsparameter selbst wird anhand des Ergebnisses von 2B.2 und einer bekannten (z.B. linearen, quadratischen, ...) Abhängigkeit berechnet.

Die in 6 gezeigte Verzerrungsschätzungsvorrichtung 20 umfasst den Verzerrungssimulator 320, der konfiguriert ist zum Empfangen des Basisbandsignals x(t) und des Ergebnisses des ersten Schritts, d.h. die Bestimmung der Linearität des verzerrenden Elements 150. Die die Nichtlinearität der verzerrenden Komponente 150 beschreibenden Parameter oder Informationen werden durch die Speicherkomponente 219 geliefert. Die resultierende verzerrte Version des Basisbandsignals x(t) wird an eine Messkomponente 324 geliefert, die konfiguriert ist zum Bestimmen von Parametern, die proportional zu dem relevanten Verzerrungsparameter sind oder mit dem relevanten Verzerrungsparameter durch eine andere Abhängigkeit (z.B. linear, quadratisch, logarithmisch, exponentiell usw.) verknüpft sind. Diese Abhängigkeit zwischen dem bestimmten Verzerrungsparameter und dem relevanten Verzerrungsparameter wird durch eine Speicherkomponente 326 geliefert. Der oder die relevanten Verzerrungsparameter können dann auf der Basis der von der Messkomponente 324 und der Speicherkomponente 326 gelieferten Ergebnisse bestimmt werden, insbesondere durch Evaluieren der bekannten Abhängigkeit zwischen dem bestimmten Verzerrungsparameter und dem relevanten Verzerrungsparameter für den Wert des bestimmten Verzerrungsparameters.
Die dritte Alternative für den zweiten Schritt (d.h. die Berechnung des Verzerrungsmaßes) ist in 7 dargestellt. Gemäß der dritten Alternative wird keine verzerrte Version des Basisbandsignals x(t) bestimmt, aber Zwischenverzerrungsparameter werden auf der Basis des Basisbandsignals und der während Schritt 1 bestimmten und durch die Speicherkomponente 219, 319 ,419 gespeicherten Nichtlinearität direkt bestimmt. Kurz gesagt liefert die dritte Alternative die folgenden Aspekte:

2C.1) Das unverzerrte Eingangssignal wird zum Ableiten von Parametern verwendet, die für die Berechnung des Verzerrungsparameters relevant sind.
2C.2) Das Ergebnis von Schritt 1) wird zusammen mit dem Ergebnis von 2C.1) unter Verwendung einer bekannten Abhängigkeit verknüpft, um den Verzerrungsparameter selbst zu berechnen.

Der Verzerrungssimulator 420 umfasst eine Parametermesskomponente 422, die konfiguriert ist zum Messen von Signalparametern des Basisbands x(t). Die gemessenen Signalparameter können für die nachfolgende Bestimmung oder Schätzung von Verzerrungsparametern relevant sein. Die gemessenen Parameter werden als eine Eingabe für eine Funktion 424 verwendet, die die Abhängigkeit zwischen den gemessenen Parametern und der bestimmten Nichtlinearität als Eingaben beschreibt, und als Ausgabe der oder die relevanten Verzerrungsparameter, z.B. ACLR, SEM, EVM, usw. Der oder die relevanten Verzerrungsparameter werden in einer Speicherkomponente 429 gespeichert.
Für die Alternativen 2A (5) und 2B (6) kann es erforderlich sein, dass das Ergebnis von Schritt 1 zur Verfügung steht, bevor mit der Berechnung begonnen werden kann.
Für Alternative 2C (7) gibt es zwei Möglichkeiten für die Zeitsteuerung:

Zeitsteuerung 1): Die Prozedur 2C.1 erfolgt immer, wenn das Ergebnis von Schritt 1 zur Verfügung steht.
Zeitsteuerung 2): Die Prozedur 2C.1 erfolgt nur, wenn ein Auslöseereignis auftritt. In allen anderen Fällen verwendet die Prozedur 2C.2 die letzten Ergebnisse von 2C.1.

Die zweite Zeitsteuerung liefert in der Regel eine reduzierte Rechenzeit und auch einen reduzierten Stromverbrauch.
8 zeigt ein schematisches Blockdiagramm einer Verzerrungsschätzungsvorrichtung 500 gemäß hierin offenbarten Ausführungsformen. Die Verzerrungsschätzungsvorrichtung 500 ist konfiguriert zum Schätzen der augenblicklichen Verzerrung eines verzerrten Ausgangssignals, die durch ein verzerrendes Element 150 verursacht wird, im Vergleich zu einem Eingangssignal zu dem verzerrenden Element 150. Eine Eingangs-Ausgangs-Charakteristik des verzerrenden Elements 150, die eine Sättigung aufweist, ist schematisch als ein Beispiel angegeben (es sind auch andere Charakteristika denkbar). Die Verzerrungsschätzungsvorrichtung 500 ist verbunden oder indirekt verbunden (über einen Koppler) mit einem Eingang des verzerrenden Elements 150 und mit einem Ausgang des verzerrenden Elements 150. Bei der Ausführungsform von 8 wird das Eingangssignal an einen (optionalen) Eingangssignalprozessor 502 geliefert, der konfiguriert ist zum Ableiten eines Referenzsignals aus dem Eingangssignal. Bei einigen Ausführungsformen kann der Eingangssignalprozessor 502 eine Verbindung zwischen dem Eingang des verzerrenden Elements 150 und dem Nichtlinearitätsbestimmer 510 sein, das heißt, es wird keine bestimmte Verarbeitung an dem Eingangssignal durchgeführt, um das Referenzsignal zu erhalten (somit entspricht das Referenzsignal im Wesentlichen dem Eingangssignal). Das Referenzsignal kann, zumindest bei einigen Ausführungsformen, auch als ein abgeleitetes Signal angesehen und bezeichnet werden. In der Regel ist das Referenzsignal ähnlich dem Eingangssignal. Das verzerrte Ausgangssignal oder ein Duplikat des Ausgangssignals wird von dem Ausgang des verzerrenden Elements 150 mit Hilfe eines Kopplers/Teilers 511 abgegriffen. Ein Rückkopplungselement 513 ist an den Koppler/Teiler 511 angeschlossen. Bei Ausführungsformen kann der Koppler/Teiler 511 ein Teil des Rückkopplungselements 513 sein, oder der Koppler/Teiler 511 kann das Rückkopplungselement bilden. An einem Ausgang des Rückkopplungselements 513 wird ein Rückkopplungssignal an einen Nichtlinearitätsbestimmer 510 geliefert. Das Rückkopplungssignal kann eine qualitätsreduzierte Darstellung (beispielsweise eine dynamikreduzierte Darstellung) des verzerrten Ausgangssignals y(t) oder ein Signalparameter des verzerrten Ausgangssignals wie etwa ein Scheitelfaktor des verzerrten Ausgangssignals y(t) sein. Da nur eine qualitätsreduzierte oder dynamikreduzierte Darstellung des verzerrten Ausgangssignals oder der oder die Signalparameter zu dem Nichtlinearitätsbestimmer 510 zurückgekoppelt werden müssen, können das Rückkopplungselement 513 und die Rückkopplungsschleife oder Verbindung 512 einen Dynamikbereich aufweisen, der kleiner ist als ein Dynamikbereich des verzerrten Signals, das heißt, das Rückkopplungselement 513 kann eine Signalverarbeitungsqualität aufweisen, die unter einer assoziierten Signaleigenschaft des verzerrten Signals liegt. Neben dem Dynamikbereich des Rückkopplungselements 513 und des verzerrten Signals können andere Signalverarbeitungsqualitäten und Signaleigenschaften entweder individuell oder in Kombination verwendet werden.
Der Nichtlinearitätsbestimmer 510 ist konfiguriert zum Bestimmen einer geschätzten Übertragungscharakteristik des verzerrenden Elements 150 durch Vergleichen des Referenzsignals und des Rückkopplungssignals. Ein derartiger Vergleich offenbart, wie das verzerrende Element 150 das verzerrte Ausgangssignal y(t) modifiziert. Die geschätzte Übertragungscharakteristik wird an einen Verzerrungssimulator 520 geliefert. Eine weitere Eingabe für den Verzerrrungssimulator 520 ist das Referenzsignal. Der Verzerrungssimulator 520 kann nun bestimmen, wie die geschätzte Übertragungscharakteristik des verzerrenden Elements 150 das Referenzsignal modifiziert. Danach kann der Verzerrungssimulator 520 ein Verzerrungsausmaß bestimmen, das in dem verzerrten Referenzsignal beobachtet werden kann.
9 zeigt ein schematisches Blockdiagramm einer Verzerrungsschätzungsvorrichtung 600 gemäß Ausführungsformen. Die Verzerrungsschätzungsvorrichtung 600 ist konfiguriert zum Messen einer oder mehrerer Umgebungsbedingungen und/oder Arbeitsbedingungen des verzerrenden Elements 150, um eine aktuelle Übertragungscharakteristik des verzerrenden Elements 150 zu schätzen. Die Verzerrungsschätzvorrichtung 600 umfasst einen Sensor 611, einen Übertragungscharakteristikbestimmer oder Nichtlinearitätsbestimmer 610, eine Speicherkomponente 615 für eine vorbestimmte Beziehung zwischen Umgebungs-/Arbeitsbedingung und Übertragungscharakteristik des verzerrenden Elements 150, einen Verzerrungssimulator 620 und einen (optionalen) Eingangssignalprozessor 502. Der Sensor 611 ist konfiguriert zum Messen einer Umgebungs-/Arbeitsbedingung des verzerrenden Elements 150, zum Beispiel Temperatur, Frequenz, Spannungsstehwellenverhältnis usw. Die gemessene Umgebungs-/Arbeitsbedingung wird an den Übertragungscharakteristikbestimmer 620 geliefert. Eine weitere Eingabe für den Übertragungscharakteristikbestimmer 620 ist eine oder mehrere vorbestimmte Beziehungen zwischen der gemessenen Umgebungs-/Arbeitsbedingung und der Übertragungscharakteristik des verzerrenden Elements 150. Diese vorbestimmten Beziehungen können beispielsweise mit Hilfe einer Simulation oder während einer letzten Untersuchung des verzerrenden Elements 150 erhalten worden und dann auf nichtflüchtige Weise oder auf modifizierbare Weise in der Speicherkomponente 615 gespeichert worden sein.
Der Übertragungsbestimmer 610 ist konfiguriert zum mindestens ungefähren Bestimmen einer aktuellen Übertragungscharakteristik des verzerrenden Elements 150. Die aktuelle Übertragungscharakteristik wird an den Verzerrungssimulator 620 geliefert, der anhand der aktuellen Übertragungscharakteristik in Verbindung mit dem Eingangssignal zu dem verzerrenden Element 150 oder eines von dem Eingangssignal (unter Verwendung des Eingangssignalprozessors 502) abgeleiteten Signals eine durch das verzerrende Element 150 verursachte geschätzte Verzerrung bestimmt.
Ein wichtiger Verzerrungsparameter ist das Maß der ACLR (Adjacent Channel Leakage Ratio - Nachbarkanalleckleistung). Dieses Maß beschreibt, wie viel Nachbarleistung von dem gewünschten Kanal in den benachbarten/Nachbarkanal austritt. Die allgemeine Definition ist in 10 dargestellt. Zwei Implementierungsbeispiele zum Messen der ACLR in einem Sendeempfängerchip oder in einem Sendeempfängerchip sind in 11 und 14 gezeigt.
10 zeigt schematisch eine allgemeine Definition der ACLR. In Formeln kann die Definition der ACLR ausgedrückt werden als $A C L R = \frac{\int {| Y (f) \cdot H_{1} (f) |}^{2} d f}{\int {| Y (f) \cdot H_{2} (f) |}^{2} d f}$
wobei:

H1 einen Tiefpass (Root Raised Cosine) darstellt
H2 einen Tiefpass (Root Raised Cosine), um 2*f₁ verschoben, darstellt

In beiden schematisch in 11 und 14 dargestellten Fällen wird die PA-Nichtlinearität durch einen Vergleich der Amplitude und Phase des Eingangssignals mit der Amplitude und Phase des demodulierten Signals von dem Ausgang des PA gemessen. Die Ergebnisse werden als Koeffizienten eines AMAM- und AMPM-Polynoms vom Grad n gespeichert.
Die in 11 gezeigte Verzerrungsschätzungsvorrichtung umfasst einen Eingangssignalprozessor 702, einen Koppler 711, einen Abwärtsmischer 714, einen Polarkoordinatenbestimmer 716, eine AMAM-Verzerrungskomponente 722a, eine AMPM-Verzerrungskomponente 722b, einen Vektorkoordinatenbestimmer 724, einen Frequenzteiler 727, eine Verzerrungsparameterberechnung 728 und eine Speicherkomponente 729. Der Eingangssignalprozessor 702 umfasst einen Polarkoordinatenbestimmer. Sowohl der Polarkoordinatenbestimmer 724 als auch der Eingangssignalprozessor 702 verwenden ein CORDIC-Verfahren (Coordinate Rotation Digital Computer), um eine Amplitude und eine Phase der abwärtsgemischten gedämpften Kopie des verzerrten Ausgangssignals y(t) bzw. das Eingangssignal zu bestimmen. Die AMAM-Verzerrungskomponente 722a und die AMPM-Verzerrungskomponente 722b stellen Teile des Nichtlinearitätsbestimmers und des Verzerrungssimulators dar. Die AMAM-Verzerrungskomponente 722a und die AMPM-Verzerrungskomponente 722b liefern eine simulierte verzerrte Amplitudenkomponente |y(t)| des Eingangssignals und einen simulierten verzerrten Komponentenwinkel (y(t)) des Eingangssignals. Die Verzerrungskomponenten 722a, 722b können als Polynome, als Nachschlagetabellen, als Spline-Interpolation oder durch eine andere Darstellung realisiert werden.
Bei dem in 11 gezeigten Beispiel wird der Real- oder Imaginärteil des verzerrten Signals um den Kanal herum gefiltert und der Effektivwert wird berechnet. Die Filterung wird mit Hilfe eines Filters h1 durchgeführt, der Teil des Frequenzteilers 727 ist. Die Energie in dem Nachbarkanal wird ohne Filter durch Subtraktion des ganzen Signals von dem bereits gefilterten Signal (siehe 11) und Berechnung des Effektivwerts erhalten. Das Element 727 (d.h. der Filter h1 und die Verzögerung) kann allgemeiner eine beliebige Tiefpass-, Hochpass- oder Bandpassstruktur sein. Alternativ dazu, was in 11 gezeigt ist, kann die Amplitude oder Energie in dem Nachbarkanal auch mit Hilfe eines Filters erhalten werden. Beispielsweise können zwei Polyphasenfilter kombiniert werden, um die gewünschten Hochpasscharakteristika, Tiefpasscharakteristika oder zwei Bandpasscharakteristika zu erhalten. Die Division der Effektivwerte (mit Hilfe der Verzerrungsparameterberechnung 728) ergibt schließlich eine Zahl, die proportional zu der ACLR ist.
12 zeigt schematisch Frequenzleistungsspektren von vier verschiedenen, innerhalb der in 11 gezeigten Verzerrungsschätzungsvorrichtung auftretenden Signalen. Die Einheiten der Ordinate sind dB, die Einheiten der Abszisse sind Hz. Das unverzerrte WCDMA-Signal in dem oberen Diagramm entspricht dem Eingangssignal x(t). Es ist ersichtlich, dass das Signal-Rausch-Verhältnis etwa 70 dB beträgt und dass die Bandbreite etwa 4 MHz beträgt. Das zweite Diagramm zeigt das Frequenzleistungsspektrum des Realteils des verzerrten Signals y(t). Es ist ersichtlich, dass das Signal-Rausch-Verhältnis auf etwa 40 dB reduziert ist. Das dritte Diagramm zeigt das Frequenzleistungsspektrum des von dem Filter h1 des Frequenzteilers 727 gelieferten gefilterten Signals. Das vierte Diagramm zeigt das Frequenzleistungsspektrum des Außerband-Signals nach dem Subtrahierer des Frequenzteilers 727. Es ist erkennbar, dass aufgrund des Filterungsprozesses die Inband-Energie und die Außerband-Energie des Realteils des verzerrten Signals getrennt werden können. Eine einfache Effektivwertberechnung kann an jedem der getrennten Signale durchgeführt werden, um die Inband-Gesamtleistung und die Außerband-Gesamtleistung zu erhalten. Danach werden diese Ergebnisse in 728 dividiert, um einen Gütefaktor zu erhalten, der proportional zu der ACLR 729 ist.
13 zeigt ein Simulationsergebnis einer unter Verwendung der in 11 gezeigten Verzerrungsschätzungsvorrichtung durchgeführten ACLR-Messung. Die ACLR des verzerrten Signals y(t) am Ausgang des Leistungsverstärkers (verzerrenden Elements) 150 ist als Funktion des Gütefaktors (FOM - Figure of Merit) dargestellt, der proportional zu der ACLR ist und innerhalb des Sendeempfängers gemessen wird. 13 zeigt eine lineare Abhängigkeit zwischen der Real-ACLR am Ausgang des PA 150 und dem geschätzten FOM in dem Chip für verschiedene Nichtlinearitäten des PA aufgrund des Veränderns von z.B. Biasing-, Temperatur-, VSWR-, Modulationstestfällen. Somit reicht es aus, den FOM in dem Chip zu berechnen und die ACLR direkt aus dieser Abhängigkeit abzuleiten.
In dem in 14 schematisch gezeigten Beispiel werden einige Parameter des Eingangssignals berechnet und gespeichert, falls ein Auslöseereignis 803 auftritt. Für diese Berechnung werden die Größe und Phase des Eingangssignals zu n neuen Signalen kombiniert, wie in den Formeln 862-1...862-n gezeigt. Ein Multiplexer 863 speist zwei Filter 864-1 und 864-2 mit jedem der Signale. Die Filter sind Kanalfilter für die ACLR-Berechnung, somit ein Tiefpassfilter h1 und ein Hochpassfilter h2 oder zwei Bandpass-Root-Raised-Cosine-Filter, wobei einer um die Kanalbreite des Signals verschoben ist (wie bereits oben erläutert wurde). Hinter den Filtern wird die Signalleistung durch die Elemente 865-1 und 865-2 berechnet. Somit werden die Eingangssignale 862 auf einfache charakteristische Zahlen Fx,y reduziert, die die Inband-Leistung und die Außerband-Leistung darstellen. Mit einem zweiten Multiplexer 868 werden diese Zahlen in einer Art Matrix Fx,y 872 gespeichert. Der Index x entspricht der Zahl des Signals, und der Index y entspricht dem Index des Filters. In 874 wird das Ergebnis zusammen mit den Polynomen zum Berechnen der ACLR 829 verwendet. Dies kann unabhängig von dem Auslöser erfolgen. Die Bedingung in 880 stellt fest, dass die Signalgenerierung 862 vereinfacht ist, falls nur eine AMAM-Verzerrung vorliegt, was b_n=0 in 722b bedeutet. Der Gesamtvorteil dieser Implementierung liegt darin, dass der Block 860 nur ausgeführt wird, falls ein Auslöseereignis auftritt. Die Zeit für die Filterung, die viel Strom erfordert, wird deshalb in einem typischen Nutzungsfall reduziert. Die ACLR-Berechnung selbst basiert dann nur auf einigen wenigen Multiplikationen und Additionen.
Die 15A und 15B zeigen schematisch verschiedene Nichtlinearitäten, mit denen die Verzerrungsschätzungsvorrichtung von 14 getestet wurde. 15a zeigt schematisch verschiedene AMAM-Nichtlinearitäten. 15B zeigt schematisch eine AMPM-Nichtlinearität. Die AMPM-Nichtlinearität von 15B kann alleine oder in Kombination mit einer beliebigen der in 15A gezeigten AMAM-Nichtlinearitäten auftreten. Gleichermaßen kann eine beliebige der in 15A gezeigten Nichtlinearitäten in Kombination mit der AMPM-Nichtlinearität von 15B oder ohne eine AMPM-Nichtlinearität auftreten.
15C zeigt schematisch die am Ausgang des Leistungsverstärkers (verstärkenden Elements) gemessene oder bestimmte ACLR als Funktion des Gütefaktors FOM, der eine proportionale Zahl zu der ACLR ist, im Sendeempfänger gemessen. Die verschiedenen getesteten Nichtlinearitäten sind durch verschiedene Symbole dargestellt. Es ist zu sehen, dass die lineare Abhängigkeit zwischen dem Gütefaktor FOM und der ACLR für alle getesteten Nichtlinearitäten aufrechterhalten wird.
16 zeigt ein schematisches Flussdiagramm eines Verfahrens zum Schätzen einer durch ein verzerrendes Element verursachten Verzerrung gemäß Ausführungsformen. Gemäß einem Schritt 912 wird ein Rückkopplungssignal generiert. Das Rückkopplungssignal wird von einem verzerrten Ausgangssignal des verzerrenden Elements abgeleitet. Eine Signaleigenschaft (z.B. Dynamikbereich) des Rückkopplungssignals ist kleiner als eine Signaleigenschaft (z.B. Dynamikbereich) des verzerrten Ausgangssignals, so dass Anforderungen für die Verarbeitung des Rückkopplungssignals im Allgemeinen niedriger sind als Verarbeitungsanforderungen für das verzerrte Ausgangssignal. Dies bedeutet, dass für die Verarbeitung des Rückkopplungssignals relativ einfache Elemente oder Schaltungen verwendet werden können. Insbesondere in Kombinationen mit Architekturen, bei denen ein Rückkopplungspfad mit niedrigeren Spezifikationen als der Vorwärtssignalpfad zur Verfügung steht, zum Beispiel Sendeempfängerarchitekturen, die bereits implementiert oder etabliert sind und sich nicht leicht modifizieren lassen, kann das vorgeschlagene Verfahren eine Möglichkeit zum Bestimmen der durch das verzerrende Element verursachten aktuellen Verzerrung eröffnen.
Bei einem Schritt 914 wird ein Referenzsignal empfangen. Das Referenzsignal entspricht einem Eingangssignal zu dem verzerrenden Element. Insbesondere kann das Referenzsignal auch substantiell identisch mit dem Eingangssignal sein. Bei der Alternative kann das Referenzsignal durch Signalverarbeitung des Eingangssignals erhalten werden, wobei das Referenzsignal auch als abgeleitetes Signal angesehen werden kann (von dem Eingangssignal zu dem verzerrenden Element abgeleitet).
Eine geschätzte Übertragungscharakteristik des verzerrenden Elements wird dann im Kontext eines Schritts 916 des in 16 schematisch dargestellten Verfahrens bestimmt. Die Bestimmung der geschätzten Übertragungscharakteristik kann durch Verknüpfen von Signaleigenschaften des Rückkopplungssignals und des Referenzsignals erhalten werden. Beispielsweise kann das Rückkopplungssignal mit dem Referenzsignal verglichen werden. Die erwähnten Signaleigenschaften können dann die Istamplituden des Referenzsignals und des Rückkopplungssignals oder die Istphasen dieser beiden Signale sein. Andere Beispiele für die Signaleigenschaften sind die Scheitelfaktoren des Referenzsignals und des Rückkopplungssignals.
Bei einem Schritt 918 wird die durch das verzerrende Element verursachte Verzerrung auf der Basis der geschätzten Übertragungscharakteristik und des Eingangssignals oder eines von dem Eingangssignal abgeleiteten und/oder mit dem Eingangssignal assoziierten Signals bestimmt.
17 zeigt ein schematisches Flussdiagramm eines Verfahrens zum Schätzen einer Verzerrung eines verzerrenden Elements gemäß Ausführungsformen. Das Verfahren umfasst einen Schritt 922 des Erfassens einer Arbeitsbedingung des verzerrenden Elements, um eine Arbeitsbedingungsmessung zu liefern. Man beachte, dass die Arbeitsbedingung als eine Umgebungsbedingung wie etwa eine aktuelle Temperatur des verzerrenden Elements bezeichnet werden kann, die das nichtlineare Verhalten des verzerrenden Elements beeinflusst.
Bei einem Schritt 926 wird eine aktuelle Übertragungscharakteristik des verzerrenden Elements auf der Basis der Arbeitsbedingungsmessung und einer vorbestimmten Beziehung zwischen der Arbeitsbedingung und der Übertragungscharakteristik bestimmt.
Die durch das verzerrende Element verursachte Verzerrung wird während eines Schritts 928 auf der Basis der geschätzten Übertragungscharakteristik und eines Eingangssignals zu dem verzerrenden Element oder eines mit dem Eingangssignal assoziierten abgeleiteten Signals geschätzt.
Wenngleich im Kontext einer Vorrichtung einige Aspekte beschrieben worden sind, ist es klar, dass diese Aspekte auch eine Beschreibung des entsprechenden Verfahrens darstellen, wobei ein Block oder eine Einrichtung einem Verfahrensschritt oder einem Merkmal eines Verfahrensschritts entspricht. Analog stellen in dem Kontext eines Verfahrensschritts beschriebene Aspekte auch eine Beschreibung eines entsprechenden Blocks oder Elements oder Merkmals einer entsprechenden Vorrichtung dar. Einige oder alle der Verfahrensschritte können durch eine (oder unter Verwendung einer) Hardwarevorrichtung wie beispielsweise einen Mikroprozessor, einen programmierbaren Computer oder eine Elektronikschaltung ausgeführt werden. Bei einigen Ausführungsformen können einige oder mehrere der wichtigsten Verfahrensschritte durch eine derartige Vorrichtung ausgeführt werden.
Je nach bestimmten Implementierungsanforderungen können Ausführungsformen der Erfindung in Hardware oder in Software implementiert werden. Die Implementierung kann unter Verwendung eines digitalen Speichermediums, beispielsweise einer Diskette, einer DVD, einer Blu-Ray, einer CD, eines ROM, eines PROM, eines EPROM, eines EEPROM oder eines FLASH-Speichers mit darin gespeicherten, elektronisch lesbaren Steuersignalen durchgeführt werden, die mit einem programmierbaren Computersystem zusammenarbeiten (oder zusammenarbeiten können), so dass das jeweilige Verfahren durchgeführt wird. Deshalb kann das digitale Speichermedium computerlesbar sein.
Einige Ausführungsformen gemäß der Erfindung umfassen einen Datenträger mit elektronisch lesbaren Steuersignalen, die mit einem programmierbaren Computersystem zusammenarbeiten können, so dass eines der hierin beschriebenen Verfahren durchgeführt wird.
Allgemein können Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung als ein Computerprogrammprodukt mit einem Programmcode implementiert werden, wobei der Programmcode dahingehend arbeiten kann, eines der Verfahren durchzuführen, wenn das Computerprogrammprodukt auf einem Computer läuft. Der Programmcode kann beispielsweise auf einem maschinenlesbaren Träger gespeichert sein.
Andere Ausführungsformen umfassen das Computerprogramm zum Durchführen eines der hierin beschriebenen Verfahren, auf einem maschinenlesbaren Träger gespeichert.
Mit anderen Worten ist eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens deshalb ein Computerprogramm mit einem Programmcode zum Durchführen eines der hierin beschriebenen Verfahren, wenn das Computerprogramm auf einem Computer läuft.
Eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Verfahren ist deshalb ein Datenträger (oder ein digitales Speichermedium oder ein computerlesbares Medium), der darauf aufgezeichnet das Computerprogramm zum Durchführen eines der hierin beschriebenen Verfahren umfasst. Der Datenträger, das digitale Speichermedium oder das aufgezeichnete Medium sind in der Regel dinglich und/oder nicht vorübergehend.
Eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist deshalb ein Datenstrom oder eine Sequenz von Signalen, die das Computerprogramm zum Durchführen eines der hierin beschriebenen Verfahren darstellen. Der Datenstrom oder die Sequenz von Signalen kann beispielsweise zum Transfer über eine Datenkommunikationsverbindung, beispielsweise Internet, konfiguriert sein.
Eine weitere Ausführungsform umfasst ein Verarbeitungsmittel, beispielsweise einen Computer oder eine programmierbare Logikeinrichtung, die konfiguriert oder ausgelegt ist zum Durchführen eines der hierin beschriebenen Verfahren.
Eine weitere Ausführungsform umfasst einen Computer mit dem darauf installierten Computerprogramm zum Durchführen eines der hierin beschriebenen Verfahren.
Eine weitere Ausführungsform gemäß der Erfindung umfasst eine Vorrichtung oder ein System, die oder das zum (beispielsweise elektronischen oder optischen) Transferieren eines Computerprogramms zum Durchführen eines der hierin beschriebenen Verfahren zu einem Empfänger konfiguriert ist. Der Empfänger kann beispielsweise ein Computer, eine mobile Einrichtung, eine Speichereinrichtung oder dergleichen sein. Die Vorrichtung oder das System kann beispielsweise einen Fileserver zum Transferieren des Computerprogramms zu dem Empfänger umfassen.
Bei einigen Ausführungsformen kann eine programmierbare Logikeinrichtung (beispielsweise ein feldprogrammierbares Gatearray) zum Durchführen einiger oder aller der Funktionalitäten der hierin beschriebenen Verfahren verwendet werden. Bei einigen Ausführungsformen kann ein feldprogrammierbares Gatearray mit einem Mikroprozessor zusammenarbeiten, um eines der hierin beschriebenen Verfahren durchzuführen. Allgemein werden die Verfahren bevorzugt durch eine beliebige Hardwarevorrichtung durchgeführt.
Die oben beschriebenen Ausführungsformen veranschaulichen lediglich die Prinzipien der vorliegenden Erfindung. Es versteht sich, dass Modifikationen und Variationen der Anordnungen und der hierin beschriebenen Details für den Fachmann offensichtlich sind. Sie soll deshalb nur durch den Schutzbereich der bevorstehenden Patentansprüche und nicht durch die spezifischen Details, die über eine Beschreibung und Erläuterung von Ausführungsformen hierin vorgelegt werden, beschränkt sein.
In der folgenden ausführlichen Beschreibung ist ersichtlich, dass verschiedene Merkmale in Ausführungsformen zusammengruppiert sind, um die Offenbarung zu vereinfachen. Dieses Verfahren der Offenbarung ist nicht so auszulegen, als wenn es eine Absicht wiedergibt, dass die beanspruchten Ausführungsformen mehr Merkmale erfordern, als sie ausdrücklich in jedem Anspruch aufgeführt sind. Vielmehr kann, wie die folgenden Ansprüche widergeben, ein erfindungsgemäßer Gegenstand in weniger als allen Merkmalen einer einzelnen offenbarten Ausführungsform liegen. Somit sind die folgenden Ansprüche hierdurch in die ausführliche Beschreibung aufgenommen, wobei jeder Anspruch als eine separate Ausführungsform für sich selbst stehen kann. Während jeder Anspruch als eine separate Ausführungsform für sich selbst stehen kann, ist anzumerken, dass, wenngleich sich ein abhängiger Anspruch in den Ansprüchen auf eine spezifische Kombination mit einem oder mehreren anderen Ansprüchen beziehen kann, andere Ausführungsformen auch eine Kombination des abhängigen Anspruchs wie dem Gegenstand jedes anderen abhängigen Anspruchs oder eine Kombination jedes Merkmals mit anderen abhängigen oder unabhängigen Ansprüchen beinhalten können. Solche Kombinationen werden hier vorgeschlagen, sofern nicht hier angegeben ist, dass eine spezifische Kombination nicht beabsichtigt ist. Weiterhin soll sie alle Merkmale eines Anspruchs zu einem beliebigen anderen unabhängigen Anspruch beinhalten, selbst wenn dieser Anspruch nicht direkt von dem unabhängigen Anspruch abhängig gemacht ist.
Es ist weiterhin anzumerken, dass in der Patentschrift oder in den Ansprüchen offenbarte Verfahren durch eine Einrichtung mit Mitteln zum Durchführen jedes der jeweiligen Schritte dieser Verfahren implementiert werden können.
Weiterhin kann bei einigen Ausführungsformen ein einzelner Schritt mehrere Teilschritte enthalten oder in diese zerlegt sein. Solche Teilschritte können, sofern nicht ausdrücklich etwas anderes festgestellt ist, enthalten und Teil der Offenbarung dieses einzelnen Schritts sein.

Claims

Verzerrungsschätzungsvorrichtung zum Schätzen einer durch ein verzerrendes Element verursachten Verzerrung, wobei die Verzerrungsschätzungsvorrichtung Folgendes umfasst: ein Rückkopplungselement konfiguriert zum Liefern eines von einem verzerrten Ausgangssignal des verzerrenden Elements abgeleiteten Rückkopplungssignals, wobei eine Signalverarbeitungsqualität des Rückkopplungssignals unter einer assoziierten Signaleigenschaft des verzerrten Ausgangssignals liegt; einen Nichtlinearitätsbestimmer konfiguriert zum Empfangen des Rückkopplungssignals und eines Eingangssignals zu dem verzerrenden Element oder eines von dem Eingangssignal abgeleiteten Signals, wobei der Nichtlinearitätsbestimmer konfiguriert ist zum Bestimmen einer geschätzten Übertragungscharakteristik des verzerrenden Elements durch Verknüpfen von Signaleigenschaften des Rückkopplungssignals und des Eingangssignals oder des von dem Eingangssignal abgeleiteten Signals; und zum Bestimmen eines simulierten verzerrten Ausgangssignals auf der Basis des Eingangssignals oder des abgeleiteten Signals und der geschätzten Übertragungscharakteristik; und einen Verzerrungssimulator, der konfiguriert ist zum Schätzen der durch das verzerrende Element verursachten Verzerrung auf der Basis des simulierten verzerrten Ausgangssignals, des Eingangssignals oder des von dem Eingangssignal abgeleiteten Signals und der geschätzten Übertragungscharakteristik, und der Verzerrungssimulator Folgendes umfasst: einen ersten Filter, der konfiguriert ist zum Bestimmen einer Inband-Signalkomponente des simulierten verzerrten Ausgangssignals; einen zweiten Filter, der konfiguriert ist zum Bestimmen einer Außerband-Signalkomponente des simulierten verzerrten Ausgangssignals; und einen Außerband-Verzerrungsbestimmer, der konfiguriert ist zum Bestimmen einer durch das verzerrende Element verursachten Außerband-Verzerrung auf der Basis der bestimmten Inband-Signalkomponente und der bestimmten Außerband-Signalkomponente.
Verzerrungsschätzungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Rückkopplungselement weiterhin konfiguriert ist zum Abgreifen des verzerrten Ausgangssignals des verzerrenden Elements und wobei das Rückkopplungssignal eine qualitätsreduzierte Darstellung des verzerrten Ausgangssignals ist.
Verzerrungsschätzungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Rückkopplungselement einen Frequenzwandler umfasst, der konfiguriert ist zum Umwandeln der Frequenz des Rückkopplungssignals von einem ersten Frequenzbereich zu einem zweiten Frequenzbereich.
Verzerrungsschätzungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Rückkopplungselement einen Signalanalysator umfasst, der konfiguriert ist zum Bestimmen mindestens eines Ausgangssignalparameters des verzerrten Ausgangssignals, wobei der mindestens eine Ausgangssignalparameter das Rückkopplungssignal bildet.
Verzerrungsschätzungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die geschätzte Übertragungscharakteristik eine tatsächliche Übertragungscharakteristik des verzerrenden Elements für einen ersten Bereich von relativ hohen Eingangsleistungen oder Amplituden zu dem verstärkenden Element approximiert und wobei ein zweiter Bereich von relativ niedrigen Eingangsleistungen oder Amplituden als eine lineare Übertragungscharakteristik approximiert wird, wobei der zweite Bereich niedriger als der erste Bereich ist.
Verzerrungsschätzungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, weiterhin umfassend einen Sensor, der konfiguriert ist zum Erfassen einer Arbeitsbedingung des verzerrenden Elements, um eine Arbeitsbedingungsmessung bereitzustellen, wobei der Nichtlinearitätsbestimmer weiterhin konfiguriert ist zum Bestimmen eines Einflusses der Arbeitsbedingungsmessung auf die geschätzte Übertragungscharakteristik und zum Berücksichtigen des Einflusses beim Bestimmen der geschätzten Übertragungscharakteristik.
Verzerrungsschätzungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Verzerrungssimulator weiterhin konfiguriert ist zum Messen eines Signalparameters des simulierten verzerrten Ausgangssignals und Bestimmen der durch das verzerrende Element verursachten Verzerrung auf der Basis einer vorbestimmten Abhängigkeit zwischen dem Signalparameter und der Verzerrung.
Verzerrungsschätzungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der zweite Filter ein Signalsubtraktionselement umfasst, das konfiguriert ist zum Subtrahieren der Inband-Signalkomponente von dem simulierten verzerrten Ausgangssignal, um eine Außerband-Signalkomponente des simulierten verzerrten Ausgangssignals zu bestimmen.
Verzerrungsschätzungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei der Verzerrungssimulator weiterhin konfiguriert ist zum Bestimmen mindestens eines Signalparameters des Eingangssignals und Bestimmen der durch das verzerrende Element verursachten Verzerrung auf der Basis einer vorbestimmten Abhängigkeit zwischen dem mindestens einen Signalparameter des Eingangssignals, der Übertragungscharakteristik und der Verzerrung.
Verzerrungsschätzungsvorrichtung nach Anspruch 9, wobei der Verzerrungssimulator konfiguriert ist zum Bestimmen des Signalparameters als Reaktion auf ein Auftreten eines Auslöseereignisses zum Speichern des mindestens einen Signalparameters bis zu einem nachfolgenden Auslöseereignis und zum Verwenden des mindestens einen gespeicherten Signalparameters für eine nachfolgende Bestimmung der Verzerrung.
Verzerrungsschätzungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei der Nichtlinearitätsbestimmer einen Eingangsamplitudenbestimmer, einen Rückkopplungsamplitudenbestimmer und einen Amplitudenverzerrungsspeicher umfasst, der konfiguriert ist zum Speichern von aus einem Vergleich von bestimmten Rückkopplungsamplitudenwerten mit assoziierten bestimmten Eingangsamplitudenwerten erhaltenen Amplitudenverzerrungsinformationen.
Verzerrungsschätzungsvorrichtung, die konfiguriert ist zum Schätzen einer Verzerrung eines verzerrenden Elements, wobei die Verzerrungsschätzungsvorrichtung Folgendes umfasst: einen Sensor, der konfiguriert ist zum Erfassen einer Arbeitsbedingung des verzerrenden Elements, um eine Arbeitsbedingungsmessung bereitzustellen; einen Übertragungscharakteristikbestimmer, der konfiguriert ist zum Bestimmen einer aktuellen Übertragungscharakteristik des verzerrenden Elements auf der Basis der Arbeitsbedingungsmessung und einer vorbestimmten Beziehung zwischen der Arbeitsbedingung und der laufenden Übertragungscharakteristik; wobei der Verzerrungssimulator weiterhin konfiguriert zum Bestimmen eines simulierten verzerrten Ausgangssignals auf der Basis des Eingangssignals oder des Signals von dem Eingangssignal und der laufenden Übertragungscharakteristik; und Folgendes umfasst: einen ersten Filter, der konfiguriert ist zum Bestimmen einer Inband-Signalkomponente des simulierten verzerrten Ausgangssignals; einen zweiten Filter, der konfiguriert ist zum Bestimmen einer Außerband-Signalkomponente des simulierten verzerrten Ausgangssignals; einen Außerband-Verzerrungsbestimmer, der konfiguriert ist zum Bestimmen einer durch das verzerrende Element verursachten Außerband-Verzerrung auf der Basis der bestimmten Inband-Signalkomponente und der bestimmten Außerband-Signalkomponente; und einen Verzerrungssimulator, der konfiguriert ist zum Schätzen der durch das verzerrende Element verursachten Verzerrung auf der Basis der laufenden Übertragungscharakteristik und eines Eingangssignals zu dem verzerrenden Element oder eines von dem Eingangssignal abgeleiteten Signals.
Verzerrungsschätzungsvorrichtung nach Anspruch 12, wobei der Verzerrungssimulator weiterhin konfiguriert ist zum Messen eines Signalparameters des simulierten verzerrten Ausgangssignals und Bestimmen der durch das verzerrende Element verursachten Verzerrung auf der Basis einer vorbestimmten Abhängigkeit zwischen dem Signalparameter und der Verzerrung.
Verzerrungsschätzungsvorrichtung nach Anspruch 12, wobei der zweite Filter ein Signalsubtraktionselement umfasst, das konfiguriert ist zum Subtrahieren der Inband-Signalkomponente von dem simulierten verzerrten Ausgangssignal, um eine Außerband-Signalkomponente des simulierten verzerrten Ausgangssignals zu bestimmen.
Verzerrungsschätzungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, wobei der Verzerrungssimulator weiterhin konfiguriert ist zum Bestimmen mindestens eines Signalparameters des Eingangssignals und Bestimmen der durch das verzerrende Element verursachten Verzerrung auf der Basis einer vorbestimmten Abhängigkeit zwischen dem mindestens einen Signalparameter des Eingangssignals, der laufenden Übertragungscharakteristik und der Verzerrung.
Verzerrungsschätzungsvorrichtung nach Anspruch 15, wobei der Verzerrungssimulator konfiguriert ist zum Bestimmen des Signalparameters als Reaktion auf ein Auftreten eines Auslöseereignisses zum Speichern des mindestens einen Signalparameters bis zu einem nachfolgenden Auslöseereignis und zum Verwenden des mindestens einen gespeicherten Signalparameters für eine nachfolgende Bestimmung der Verzerrung.
Verzerrungsschätzungsvorrichtung zum Schätzen einer durch ein Verzerrungselement verursachten Verzerrung, wobei die Verzerrungsschätzungsvorrichtung Folgendes umfasst: Mittel zum Bereitstellen eines von einem verzerrten Ausgangssignal des verzerrten Elements abgeleiteten Rückkopplungssignals, wobei eine Signalverarbeitungsqualität des Rückkopplungssignals unter einer assoziierten Signaleigenschaft des verzerrten Ausgangssignals liegt; Mittel zum Bestimmen einer geschätzten Übertragungscharakteristik des verzerrenden Elements durch Verknüpfen von Signaleigenschaften des Rückkopplungssignals und eines Eingangssignals zu dem verzerrenden Element oder einem von dem Eingangssignal abgeleiteten Signal; Mittel zum Bestimmen eines simulierten verzerrten Ausgangssignals auf der Basis des Eingangssignals oder des Signals von dem Eingangssignal und der laufenden Übertragungscharakteristik; Mittel zum Bestimmen einer Inband-Signalkomponente des simulierten verzerrten Ausgangssignals; Mittel zum Bestimmen einer Außerband-Signalkomponente des simulierten verzerrten Ausgangssignals; Mittel zum Bestimmen einer durch das verzerrende Element verursachten Außerband-Verzerrung auf der Basis der bestimmten Inband-Signalkomponente und der bestimmten Außerband-Signalkomponente; und Mittel zum Schätzen der durch das verzerrende Element verursachten Verzerrung auf der Basis des Eingangssignals oder des von dem Eingangssignal abgeleiteten Signals und der geschätzten Übertragungscharakteristik.
Mobilkommunikationseinrichtung, die Folgendes umfasst: einen Basisbandprozessor; eine Antenne; eine zwischen den Basisbandprozessor und die Antenne gekoppelte Übertragungskette, wobei die Übertragungskette mindestens ein verzerrendes Element umfasst; und eine Verzerrungsschätzungsvorrichtung, die konfiguriert ist zum Schätzen einer durch das mindestens eine verzerrende Element verursachten Verzerrung, wobei die Verzerrungsschätzungsvorrichtung Folgendes umfasst: ein Rückkopplungselement, das konfiguriert ist zum Bereitstellen eines von einem verzerrten Ausgangssignal des verzerrenden Elements abgeleiteten Rückkopplungssignals, wobei eine Signalverarbeitungsqualität des Rückkopplungssignals unter einer assoziierten Signaleigenschaft des verzerrten Ausgangssignals liegt; einen Nichtlinearitätsbestimmer, der konfiguriert ist zum Empfangen des Rückkopplungssignals und eines Eingangssignals zu dem verzerrenden Element oder eines von dem Eingangssignal abgeleiteten Signals, wobei der Nichtlinearitätsbestimmer konfiguriert ist zum Bestimmen einer geschätzten Übertragungscharakteristik des verzerrenden Elements durch Verknüpfen von Signaleigenschaften des Rückkopplungssignals und des Eingangssignals oder des von dem Eingangssignal abgeleiteten Signals; Bestimmen eines simulierten verzerrten Ausgangssignals auf der Basis des Eingangssignals oder des Signals von dem Eingangssignal und der laufenden Übertragungscharakteristik; Bestimmen einer Inband-Signalkomponente des simulierten verzerrten Ausgangssignals; Bestimmen einer Außerband-Signalkomponente des simulierten verzerrten Ausgangssignals; Bestimmen einer durch das verzerrende Element verursachten Außerband-Verzerrung auf der Basis der bestimmten Inband-Signalkomponente und der bestimmten Außerband-Signalkomponente; und einen Verzerrungssimulator, der konfiguriert ist zum Schätzen der durch das verzerrende Element verursachten Verzerrung auf der Basis des Eingangssignals oder eines von dem Eingangssignal abgeleiteten Signals und der geschätzten Übertragungscharakteristik.
Verfahren zum Schätzen einer durch ein verzerrendes Element verursachten Verzerrung, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Generieren eines von einem verzerrten Ausgangssignal des verzerrenden Elements abgeleiteten Rückkopplungssignals, wobei eine Signalverarbeitungsqualität des Rückkopplungssignals unter einer assoziierten Signaleigenschaft des verzerrten Ausgangssignals liegt; Empfangen eines Eingangssignals zu dem verzerrenden Element oder eines von dem Eingangssignal abgeleiteten Signals; Bestimmen einer geschätzten Übertragungscharakteristik des verzerrenden Elements durch Verknüpfen von Signaleigenschaften des Rückkopplungssignals und des Eingangssignals oder des von dem Eingangssignal abgeleiteten Signals; Bestimmen eines simulierten verzerrten Ausgangssignals auf der Basis des Eingangssignals oder des Signals von dem Eingangssignal und der laufenden Übertragungscharakteristik; Bestimmen einer Inband-Signalkomponente des simulierten verzerrten Ausgangssignals; Bestimmen einer Außerband-Signalkomponente des simulierten verzerrten Ausgangssignals; Bestimmen einer durch das verzerrende Element verursachten Außerband-Verzerrung auf der Basis der bestimmten Inband-Signalkomponente und der bestimmten Außerband-Signalkomponente; und Schätzen der durch das verzerrende Element verursachten Verzerrung auf der Basis der geschätzten Übertragungscharakteristik und des Eingangssignals oder eines von dem Eingangssignal abgeleiteten Signals.
Verfahren nach Anspruch 19, wobei das Generieren des Rückkopplungssignals das Abgreifen des verzerrten Ausgangssignals des verzerrenden Elements, um ein abgegriffenes Signal zu erhalten, und das Verarbeiten des abgegriffenen Signals, um als das Rückkopplungssignal ein qualitätsreduziertes Duplikat des verzerrten Ausgangssignals zu erhalten, umfasst.
Verfahren nach einem Anspruch 19 oder 20, wobei die geschätzte Übertragungscharakteristik eine tatsächliche Übertragungscharakteristik des verzerrenden Elements für einen ersten Bereich von relativ hohen Eingangsleistungen oder Amplituden zu dem verzerrenden Element approximiert und wobei ein Bereich von relativ niedrigen Eingangsleistungen oder Amplituden als eine lineare Übertragungscharakteristik approximiert wird, wobei der zweite Bereich niedriger als der erste Bereich ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 21, wobei das Schätzen der Verzerrung Folgendes umfasst: Schätzen der durch das verzerrende Element verursachten Verzerrung auf der Basis des simulierten verzerrten Ausgangssignals.
Verfahren zum Schätzen einer Verzerrung eines verzerrenden Elements, wobei das Verfahren folgendes umfasst: Erfassen einer Arbeitsbedingung des verzerrenden Elements, um eine Arbeitsbedingungsmessung bereitzustellen; Bestimmen einer aktuellen Übertragungscharakteristik des verzerrenden Elements auf der Basis der Arbeitsbedingungsmessung und einer vorbestimmten Beziehung zwischen der Arbeitsbedingung und der Übertragungscharakteristik; Bestimmen eines simulierten verzerrten Ausgangssignals auf der Basis des Eingangssignals oder des Signals von dem Eingangssignal und der laufenden Übertragungscharakteristik; Bestimmen einer Inband-Signalkomponente des simulierten verzerrten Ausgangssignals; Bestimmen einer Außerband-Signalkomponente des simulierten verzerrten Ausgangssignals; Bestimmen einer durch das verzerrende Element verursachten Außerband-Verzerrung auf der Basis der bestimmten Inband-Signalkomponente und der bestimmten Außerband-Signalkomponente; und Schätzen der durch den Verzerrungssimulator verursachten Verzerrung auf der Basis der geschätzten Übertragungscharakteristik und eines Eingangssignals zu dem verzerrenden Element oder eines von dem Eingangssignal abgeleiteten Signals.