DE102013203304A1

DE102013203304A1 - Digitaler Breitband-Regelkreis-Phasenmodulator mit Modulationsverstärkungskalibrierung

Info

Publication number: DE102013203304A1
Application number: DE102013203304A
Authority: DE
Inventors: Thomas Mayer; Thomas Bauernfeind; Christian Wicpalek
Original assignee: Intel Mobile Communications GmbH
Current assignee: Intel Deutschland GmbH
Priority date: 2012-02-27
Filing date: 2013-02-27
Publication date: 2013-08-29
Anticipated expiration: 2033-02-28
Also published as: CN103297366B; DE102013203304B4; US20130223564A1; CN103297366A; US9225562B2

Abstract

Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung betrifft ein Modulationssystem mit einem Phasenregelkreis und einer adaptiven Steuerung. Der Phasenregelkreis ist konfiguriert zum Empfangen eines Eingangssignals und eines adaptiven Signals. Das Eingangssignal ist ein unmoduliertes Signal wie etwa ein Phasenkomponenten- oder Phasensignal. Der Phasenregelkreis ist auch konfiguriert, ein Fehlersignal und ein Ausgangssignal zu liefern. Das Fehlersignal zeigt einen oder mehrere Modulationsfehler an. Das Ausgangssignal ist eine modulierte Version des Eingangssignals, das unter Verwendung des adaptiven Signals korrigiert worden ist, um den einen oder die mehreren Modulationsfehler zu reduzieren.

Description

ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Moderne Kommunikationssysteme übertragen Informationen unter Einsatz verschiedener Modulationstechniken. Zu einigen Beispielen von üblichen Modulationstechniken zählen die Frequenzmodulation (FM), die Amplitudenmodulation (AM), die Phasenmodulation (PM) und dergleichen. Die Frequenzmodulation ist eine Modulationsform, die Informationen über eine Trägerwelle übermittelt, indem ihre Momentanfrequenz variiert wird. Die Phasenmodulation ist eine Modulationsform, die Informationen als Variationen einer Momentanphase einer Trägerwelle darstellt.
Ein Faktor für die verschiedenen Modulationstechniken, einschließlich Phasenmodulation, ist der verwendete Frequenzbereich. Der Frequenzbereich wird in der Regel als Bandbreite bezeichnet. Eine Variation ist eine schmalbandige Bandbreite, die in der Regel für einige Funkübertragungssysteme verwendet wird. Ein Schmalband verwendet einen relativ schmalen Bereich von Frequenzen. Eine weitere Variation ist eine breitbandige Bandbreite, die in der Regel für das FM-Rundsenden von Musik und Sprache verwendet wird. Ein Breitband verwendet ein relativ breiteres Frequenzband, kann aber niedrigere Signal-Rausch-Verhältnisse aufweisen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein herkömmliches polares modulatorbasiertes System.
2 ist ein Phasenmodulationssystem gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
3 ist ein lineares Modell eines DTC-basierten Phasenmodulators gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
4 ist ein weiteres Phasenmodulationssystem gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
5 ist ein Blockdiagramm eines Modulationssystems, das einen adaptiven Steuermechanismus verwendet, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
6 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Verringern von Modulationsfehlern zeigt, gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Die vorliegende Erfindung beinhaltet Verfahren und Systeme zum Erleichtern von polaren Modulatorcharakteristika einschließlich Linearität und Verstärkung für die Breitbandphasenmodulation.
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung betrifft ein Modulationssystem mit einem Phasenregelkreis und einer adaptiven Steuerung. Der Phasenregelkreis ist konfiguriert zum Empfangen eines Eingangssignals und eines adaptiven Signals. Das Eingangssignal ist ein unmoduliertes Signal wie etwa ein Phasenkomponenten- oder Phasensignal. Der Phasenregelkreis ist auch konfiguriert, ein Fehlersignal und ein Ausgangssignal zu liefern. Das Fehlersignal zeigt einen oder mehrere Modulationsfehler an. Das Ausgangssignal ist eine modulierte Version des Eingangssignals, das unter Verwendung des adaptiven Signals korrigiert worden ist, um den einen oder die mehreren Modulationsfehler zu reduzieren.
Eine weitere Ausführungsform der Erfindung betrifft ein Modulationssystem. Das System enthält einen Phasendetektor, einen Schleifenfilter, einen digital gesteuerten Oszillator, eine Phasenverschiebungskomponente und eine adaptive Steuerung. Der Phasendetektor ist konfiguriert zum Empfangen eines Referenztakts und eines Rückkopplungssignals an einem ersten und zweiten Eingang und generiert aus den Eingangssignalen ein Phasendetektorausgangssignal. Ein Schleifenfilter ist konfiguriert zum Empfangen des Phasendetektorausgangssignals und generiert ein Modulationsfehlersignal. Das Modulationsfehlersignal enthält einen oder mehrere Modulationsfehler wie etwa Verzerrungen, Verstärkungsfehler und Phasenfehler. Der digital gesteuerte Oszillator ist konfiguriert zum Empfangen des Modulationssignals und liefert ein Oszillatorausgangssignal. Die Phasenverschiebungskomponente ist konfiguriert zum Empfangen des Oszillatorausgangssignals und zumindest teilweise Verschieben der Phase gemäß einem adaptiven Verstärkungssteuersignal und zum Liefern eines modulierten Ausgangssignals. Bei einem Beispiel ist das modulierte Ausgangssignal ein phasenmoduliertes Ausgangssignal. Die adaptive Steuerung ist konfiguriert zum Empfangen des Fehlersignals und Generieren des adaptiven Steuersignals mindestens teilweise gemäß dem Fehlersignal. Die adaptive Steuerung kann aus dem Fehlersignal einen oder mehrere Modulationsfehler bestimmen oder identifizieren und das adaptive Steuersignal generieren, um den oder die identifizierten Modulationsfehler zu reduzieren.
Eine weitere Ausführungsform der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Reduzieren von Modulationsfehlern. Ein Eingangssignal wird bereitgestellt. Das Eingangssignal ist ein unmoduliertes Signal wie etwa ein Phasenkomponenten- oder Phasensignal. Ein oder mehrere Modulationsfehlersignale werden aus dem Eingangssignal erhalten. Das eine oder die mehreren Modulationsfehlersignale können Modulationsfehler enthalten, einschließlich unter anderem Verstärkungsfehler, Linearitätsfehler, Phasenverzerrung und dergleichen. Ein Modulationsfehlerausmaß wird anhand des einen oder der mehreren Modulationsfehlersignale bestimmt. Das Modulationsfehlerausmaß kann Fehlerausmaße für Verstärkungsfehler, Linearitätsfehler, Phasenverzerrungen und dergleichen enthalten. Eine adaptive Einstellung wird gemäß dem bestimmten Modulationsfehler bestimmt. Die adaptive Einstellung ist ein Wert oder ein Steuersignal, der oder das den bestimmten Modulationsfehler reduziert oder kompensiert. Die adaptive Einstellung wird dann auf ein moduliertes Ausgangssignal angewendet, um den identifizierten oder bestimmten Modulationsfehler zu reduzieren.
Polare Modulatoren verwenden die Phasenmodulation als Teil des Modulationsmechanismus. Einige Kommunikationsnormen einschließlich fortgeschrittener Mobilnormen, UMTS (Universal Mobile Telecommunications System), LTE (Long Term Evolution), erfordern eine breitbandige Phasenmodulation. Die Verwendung von Breitbandfrequenzen kann es jedoch zu einer Herausforderung machen, wichtige Kommunikationsparameter zu liefern, die die Signalqualität erleichtern. Zu diesen Parametern zählen die Timing-Genauigkeit, die Linearität und die Verstärkung.
1 ist ein herkömmliches polares modulatorbasiertes System 100. Das System 100 wird gezeigt, um die Linearitätsherausforderung für eine breitbandige Phasenmodulation zu veranschaulichen. Das System 100 enthält einen Referenztakt 102, einen Zeit-Digital-Wandler (TDC – Time to Digital Converter) 104, ein Schleifenfilter 106, einen digital gesteuerten Oszillator (DCO – Digital Controlled Oscillator) 108, eine Mehrfachteilerkomponente (112), eine Sigma-Delta-Komponente 114, ein Kanalwort 122, eine K-Komponente 118, eine Delta-Zeit-(T)-Komponente 116, eine d/dt-Komponente 120 und eine phi-Komponente 124.
Dieses System 100 verwendet, wie herkömmliche polare Modulatoren, den DCO 108 innerhalb eines digitalen PLL, um das Phasenmodulationssignal auf den HF-Träger anzuwenden. Der DCO 108 verwendet jedoch einen LC-Tank zum Einstellen und Justieren von Frequenzen. Der LC Tank wird in der Regel durch lineares Ändern der Kapazität des LC-Tanks justiert. Somit weist der typische LC-Tank nichtlineare Abstimmcharakteristika auf.
LC-Tank:
wobei C = C_FIX – y_TUNEC_VAR wobei C_FIX eine feste Kapazität ist, C_VAR eine schaltbare Einheitskapazität ist und y_TUNE der Abstimmwert ist, das heißt die Anzahl von eingeschalteten Einheitskondensatoren.
Breitbandkommunikationen, einschließlich breitbandiger Zellensignale, erfordern einen breiten Abstimmbereich, was den Effekt der Abstimmnichtlinearität vergrößert. Die Nichtlinearität kann zu Verzerrungen führen und die von dem System 100 ausgegebene Signalqualität verschlechtern. Die Verzerrungen können dazu führen, dass das Ausgangssignal in den Zellennormen festgelegte Spektrums- und Fehlervektorbetragsgrenzen (EVM – Error Vector Magnitude) verletzt.
Eine Technik zum Reduzieren der Nichtlinearität für eine breitbandige Phasenmodulation ist die digitale Linearisierung eines digitalen Abstimmeingangssignals durch Anwenden einer inversen Nichtlinearität vor dem DCO. Eine weitere Technik zum Reduzieren der Nichtlinearität für eine breitbandige Phasenmodulation ist das Skalieren von DCO-Varaktoren (LC-Tank), um die Nichtlinearität zu kompensieren. Diese Techniken zeigen jedoch Beschränkungen, wenn der zu linearisierende Frequenzbereich relativ groß ist. Beispielsweise zeigen Systemsimulationen für eine LTE 20 MHz-Bandbreite, dass ein Abstimmbereich von 200 MHz mit einer Schwingfrequenz von etwa 4 GHz abgedeckt werden muss. Dies führt zu einer substantiellen Nichtlinearität in der Abstimmcharakteristik. Die Kompensation für die Nichtlinearität muss sehr präzise sein, um die ganze Nichtlinearität zu entfernen.
Eine weitere Technik zum Reduzieren der Nichtlinearität für Breitbandkommunikationen besteht darin, die Modulation nach dem PLL anzuwenden, indem entweder verschiedene DCO-Ausgangsphasen oder ein auf einer Verzögerungsleitung basierender Digital-Zeit-Wandler (DTC – Digital-to-Time-Converter) verwendet wird. Die Verwendung von verschiedenen Phasen führt jedoch zu relativ hohen Phasenquantisierungsfehlern, weil nur eine begrenzte Anzahl von Phasen generiert werden kann, weshalb der Phasenschritt zwischen benachbarten Phasen relativ groß ist. Allgemein weist ein DTC im Vergleich zu einem DCO bei Verwendung in einer Verzögerungsleitung eine kleinere inhärente Nichtlinearität auf. Die Phasenmodulationsverstärkung des DTC muss jedoch sehr präzise sein oder der Phasenfehler und der EVM können die Ausgangssignalqualität verschlechtern oder sogar Spezifikationen für eine Kommunikationsnorm verletzen. Eine Technik zum Steuern der Verstärkung besteht darin, Einheitsverzögerungselemente des DTC in einem DLL (Delay Locked Loop) zu steuern. Dies liefert eine präzisere DTC-Verstärkung, aber auf Kosten von starkem Rauschen und großem Stromverbrauch von Verzögerungszellen, die die erforderliche Steuerung durchführen.
2 ist ein Phasenmodulationssystem 200 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Das System 200 erleichtert die Linearität und Verstärkungssteuerung durch Erweitern des digitalen PLL und Anwenden einer adaptiven Verstärkungssteuerung. Das System 200 wird in einer vereinfachten Weise bereitgestellt, und es fehlen Elemente, um das Verständnis der Erfindung zu erleichtern.
Das System 200 enthält einen Referenztakt 202, einen Zeit-Digital-Wandler (TDC) 204, ein Schleifenfilter 206, einen digitalgesteuerten Oszillator (DCO) 208, einen Digital-Zeit-Wandler (DTC) 210, eine Mehrfachteilerkomponente 212, eine Sigma-Delta-Komponente 214, ein Kanalwort 222, eine K-Komponente 218, eine Delta-Zeit-(T)-Komponente 216, eine d/dt-Komponente 220, ein Phasensignal 224 und eine adaptive Verstärkungssteuerkomponente 226.
Der Referenztakt 202 wird als ein erstes Eingangssignal zu der TDC-Komponente 204 geliefert, die auch als ein Phasendetektor bezeichnet werden kann. Ein Ausgangssignal der Teilerkomponente 212 wird als Rückkopplung an einen zweiten Eingang zu der TDC-Komponente 204 geliefert. Ein Ausgangssignal der TDC-Komponente wird an das Schleifenfilter 206 geliefert. Ein Ausgangssignal des Schleifenfilters 206 wird an den DCO 208 und die adaptive Verstärkungssteuerung 226 geliefert. Bei einem Beispiel ist das Schleifenfilter 206 ein Tiefpassfilter. Bei einem anderen Beispiel wird das Ausgangssignal des Schleifenfilters 206 als ein Fehlersignal bezeichnet und es zeigt Störungen, Verzerrungen, Variationen und dergleichen an.
Ein Ausgangssignal des DCO 208 wird an die DTC-Komponente 210 geliefert. Ein Ausgangssignal der K-Komponente 218 wird als ein Steuereingangssignal an die DTC-Komponente 210 geliefert. Ein Ausgangssignal der DTC-Komponente 210 wird als ein phasenmoduliertes Ausgangssignal geliefert und wird auch an die Teilerkomponente 212 geliefert, die die Rückkopplung an die DTC-Komponente liefert.
Die DTC-Komponente 210 führt eine programmierbare Verschiebung des Ausgangssignals des DCO 208 gemäß dem Steuereingangssignal durch. Die verschobene Phase wird an die Teilerkomponente 212 zurückgeschickt, wo die Phasenmodulation effektiv subtrahiert wird. Die Teilerkomponente 212, auch als ein Multi-Modulus-Teiler bezeichnet, ändert die Frequenz ihres Eingangssignals.
Das Phasenhasensignal 224 wird an die d/dt-Komponente 220, auch als ein Differenziererblock bezeichnet, und die Delta-T-Komponente 216 geliefert. Der Differenziererblock 220 wandelt das Phasensignal 224 in ein Frequenzmodulationssignal um. Ein Ausgangssignal der Delta-T-Komponente 216 wird an die K-Komponente 218 geliefert, die auch als ein digitaler Multiplizierer oder Verstärkungsblock bezeichnet wird. Die K-Komponente 218 multipliziert im Wesentlichen das Eingangssignal mit einer programmierbaren Verstärkung. Die programmierbare Verstärkung wird durch die adaptive Verstärkungssteuerung 226 geliefert, wie unten beschrieben. Das Kanalwort 222 wird an die Sigma-Delta-Komponente 214 geliefert. Die Sigma-Delta-Komponente 214 steuert die Teilerkomponente 212.
Die adaptive Verstärkungssteuerung 226 empfängt das Frequenzmodulationssignal als ein erstes Eingangssignal von dem Differenziererblock 220. Bei alternativen Ausführungsformen empfängt die adaptive Verstärkungssteuerung das Phasensignal 224 als das erste Eingangssignal. Das Ausgangssignal des Schleifenfilters 208 wird als ein zweites Eingangssignal an die adaptive Verstärkungssteuerung 226 geliefert. Das Ausgangssignal des Schleifenfilters 208 stellt einen Modulationsfehler dar. Bei einem weiteren Beispiel wird das Ausgangssignal der TDC-Komponente 204 als das zweite Eingangssignal verwendet und stellt ein Phasendetektorsignal dar. Die adaptive Verstärkungssteuerung 226 generiert ein Verstärkungssteuerausgangssignal, das an die K-Komponente 218 geliefert wird und als die programmierbare Verstärkung für die K-Komponente 218 dient.
Die adaptive Verstärkungssteuerung 226 generiert das Verstärkungssteuerungsausgangssignal gemäß dem Frequenzmodulationssignal und dem Modulationsfehler. Das Verstärkungssteuerungsausgangssignal justiert oder konfiguriert das Steuereingangssignal in die DTC-Komponente 210, um die digitale Verstärkung zu justieren. Somit wird das Verstärkungssteuerungsausgangssignal generiert, um einen Modulationsfehler zu reduzieren, und basiert auf dem Frequenzmodulationssignal und dem Modulationsfehlersignal, in diesem Beispiel als das Ausgangssignal des Schleifenfilters 206 empfangen.
Das Platzieren der DTC-Komponente 210, die als ein programmierbarer Phasenverschiebungsblock arbeitet, hinter dem DCO 208 gestattet das Anwenden der Phasenmodulation auf das PLL-Ausgangssignal. Bei herkömmlichen ungeregelten Modulatoren wird das unmodulierte Oszillatorausgangssignal als PLL-Rückkopplung verwendet. Stattdessen verwendet die vorliegende Erfindung das Ausgangssignal der DTC-Komponente 210 als PLL-Rückkopplung. Dies gestattet die Detektion von Modulationsfehlern durch Überwachen von internen Signalen des PLL wie etwa Phasendetektorsignale, Schleifenfiltersignale und dergleichen.
Es versteht sich, dass andere Systeme mit abgeänderten Komponenten und Funktionen in Betracht gezogen werden und gemäß der Erfindung sind. Beispielsweise können PLLs mit digitaler Phasen- oder Frequenzmodulation gemäß der Erfindung verwendet werden. Beispielsweise können digitale PLLs ohne einen Rückkopplungsteiler, analoge PLLs mit digitaler Phasen-/Frequenzmodulation und dergleichen in der vorliegenden Erfindung verwendet werden.
Bei einem weiteren Beispiel wird ein DCO mit mehreren Phasenausgangssignalen anstelle des DCO 208 und des DTC 210 verwendet, um eine Phasenverschiebung zu liefern. Bei diesem Beispiel enthält der DCO vier um 0, 90, 180 und 270 Grad verschobene Phasen und einen Multiplexer zum Wählen desjenigen Signals, dessen Phasenverschiebung zu dem tatsächlichen Modulationssignal passt oder am besten passt.
Eine geeignete Technik kann eingesetzt werden, um eine adaptive Steuerung zu generieren und/oder bereitzustellen. Ein Beispiel für eine geeignete Technik wird unten vorgestellt.
3 ist ein lineares Modell 300 eines DTC-basierten Phasenmodulators gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Der DTC-basierte Phasenmodulator enthält Modulationssysteme wie etwa das oben und in 2 beschriebene System 200.
Eine Fehlanpassung bei der Verstärkung von an dem Hochpasspunkt (K_HP) des PLL (HP) angewendeten Modulationsdaten und der Verstärkung des DTC (K_DTC) kann an einem Schleifenfilterausgang oder an einem Ausgang des TDC (erste Zeile unten) beobachtet werden. Dies ermöglicht die Justierung der Modulationsdatenverstärkung an dem Hochpasspunkt (K_HP) mit Hilfe adaptiver Steuermechanismen (LMS, RLS, Kalman-Filterung, ...), so dass die tatsächliche Verstärkung des DTC (K_DTC) ordnungsgemäß kompensiert wird.
Die letzte Zeile der Gleichung zeigt die Auswirkung der Modulationsdatenverstärkungsfehlanpassung auf das Schleifenfilterausgangssignal für ein System wie etwa System 200 von 2.
Obiges wird als ein Beispiel gezeigt, um das Verständnis der vorliegenden Erfindung zu erleichtern. Es versteht sich, dass andere geeignete Techniken gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, um Modulationsfehler und/oder Parameter, die sich auf die Ausgangssignalqualität auswirken, zu reduzieren oder zu kompensieren.
4 ist ein weiteres Phasenmodulationssystem 400 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Das System 400 erleichtert die Linearität- und Verstärkungssteuerung durch Erweitern des digitalen PLL und Anwenden einer adaptiven Verstärkungssteuerung. Das System 400 enthält einen Referenztakt 402, einen ersten Zeit-Digital-Wandler (TDC) 404, ein Schleifenfilter 406, einen digital gesteuerten Oszillator (DCO) 408, einen Digital-Zeit-Wandler (DTC) 410, eine Mehrfachteilerkomponente 412, eine Sigma-Delta-Komponente 414, ein Kanalwort 422, eine K-Komponente 418, eine Delta-Zeit-(T)-Komponente 416, ein Phasensignal 424, einen zweiten Zeit-Digital-Wandler (TDC) 428 und eine adaptive Verstärkungssteuerkomponente 426.
Der Referenztakt 402 wird als ein erstes Eingangssignal zu der ersten TDC-Komponente 404 geliefert. Ein Ausgangssignal der Teilerkomponente 412 wird als Rückkopplung an einen zweiten Eingang zu der TDC-Komponente 404 geliefert. Die Teilerkomponente 412, auch als ein Multi-Modulus-Teiler bezeichnet, ändert die Frequenz des Rückkopplungssignals. Ein Ausgangssignal der TDC-Komponente wird an das Schleifenfilter 406 geliefert, das sein Eingangssignal filtert und ein Schleifenfilterausgangssignal liefert. Bei einem Beispiel ist das Schleifenfilter 206 ein Tiefpassfilter. Bei einem anderen Beispiel wird das Ausgangssignal des Schleifenfilters 206 als ein Fehlersignal bezeichnet und zeigt Störungen, Verzerrungen, Variationen und dergleichen an. Das Schleifenfilterausgangssignal wird als ein Eingangssignal an den DCO 408 geliefert. Der DCO 408 generiert ein Oszillatorsignal als ein DCO-Ausgangssignal auf der Basis seines Eingangssignals, das hier das Schleifenfilterausgangssignal ist.
Das DCO-Ausgangssignal des DCO 408 wird an die DTC-Komponente 410, die Teilerkomponente 412 und den zweiten TDC 428 geliefert. Ein Ausgangssignal der K-Komponente 418 wird als ein Steuereingangssignal an die DTC-Komponente 410 geliefert. Ein Ausgangssignal der DTC-Komponente 410 wird als ein phasenmoduliertes Ausgangssignal geliefert und wird auch an die zweite DTC-Komponente 428 geliefert.
Die DTC-Komponente 410 führt eine programmierbare Verschiebung des Ausgangssignals des DCO 408 gemäß dem Steuereingangssignal durch.
Das Phasensignal 424 wird an die Delta-T-Komponente 416 und die adaptive Verstärkungssteuerung 426 geliefert. Ein Ausgangssignal der Delta-T-Komponente 416 wird an die K-Komponente 418 geliefert, die auch als ein digitaler Multiplizierer oder Verstärkungsblock bezeichnet wird. Die K-Komponente 418 multipliziert im Wesentlichen das Eingangssignal mit einer programmierbaren Verstärkung. Die programmierbare Verstärkung wird durch die adaptive Verstärkungssteuerung 426 geliefert, wie unten beschrieben. Das Kanalwort 422 wird an die Sigma-Delta-Komponente 414 und an den zweiten TDC 428 geliefert. Die Sigma-Delta-Komponente 414 liefert ein Steuersignal an die Teilerkomponente 412.
Die adaptive Verstärkungssteuerung 426 empfängt das Phasensignal 424 als ein erstes Eingangssignal und ein Fehlersignal als ein zweites Eingangssignal. Das Fehlersignal enthält ein Ausgangssignal des zweiten TDC 428. Das Fehlersignal stellt bei diesem Beispiel eine Zeitverzögerung zwischen Ausgangssignalflanken des DTC 410 und Ausgangssignalflanken des DCO 408 dar. Durch Verwenden der Informationen des ursprünglichen Phasensignals 424 durch die adaptive Verstärkungssteuerung 426 kann der Modulationsfehler bestimmt und reduziert werden.
Die adaptive Verstärkungssteuerung 426 generiert das Verstärkungssteuerungsausgangssignal gemäß dem Phasensignal 424 und dem Fehlersignal, wie oben gezeigt. Das Verstärkungssteuerungsausgangssignal wird an die K-Komponente 418 geliefert und dient als die programmierbare Verstärkung für die K-Komponente 418. Somit wird das Verstärkungssteuerungsausgangssignal generiert, um einen Modulationsfehler zu reduzieren, und basiert auf dem Phasensignal 424 und dem Fehlersignal, das bei diesem Beispiel das Ausgangssignal des zweiten TDC 428 ist. Es versteht sich jedoch, dass alternative Ausführungsformen der Erfindung andere modulationsbetreffende Fehler oder Verzerrungen in das Fehlersignal anstelle oder zusätzlich zu denen, die oben beschrieben sind, integrieren können.
5 ist ein Blockdiagramm eines Modulationssystems 500, das einen adaptiven Steuermechanismus verwendet, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das System 500 enthält einen PLL 502 und eine adaptive Steuerung 504 und erleichtert die Modulation durch Durchführen von Justierungen auf der Basis von internen Signalen von dem PLL 502.
Der PLL 502 empfängt Eingangssignale einschließlich eines Referenztakts 506 und eines zu modulierenden Eingangssignals 508. Andere Signale und/oder Informationen können eingegeben werden, wie etwa ein Kanalwort und dergleichen. Das Eingangssignal 508 kann ein Phasensignal als Teil eines polaren Modulationssystems enthalten. Es versteht sich jedoch, dass neben dem Phasensignal andere Signale als das Eingangssignal enthalten sein können. Der PLL 502 liefert ein moduliertes Ausgangssignal 510 als Ausgangssignal. Das modulierte Ausgangssignal 510 ist von dem Eingangssignal 508 abgeleitet und kann danach übertragen werden oder eine zusätzliche Signalverarbeitung erfahren.
Der PLL 502 enthält mehrere interne Signale einschließlich unter anderem ein Phasendetektorausgangssignal, ein Schleifenfilterausgangssignal und dergleichen. Eines oder mehrere der internen Signale werden als ein Fehlersignal 512 geliefert. Ein adaptives Signal 514 wird als ein Steuersignal empfangen und liefert Justierungen auf der Basis des Fehlersignals 512. Bei einem Beispiel wird das adaptive Signal 514 verwendet, um Phasenverschiebungsjustierungen an dem Ausgangssignal 510 durchzuführen.
Die adaptive Steuerung 504 empfängt das Fehlersignal 512 und generiert daraus das adaptive Signal 514. Wie oben festgestellt, enthält das Fehlersignal 512 ein oder mehrere interne Signale von dem PLL. Die adaptive Steuerung 504 generiert das adaptive Signal 514 gemäß dem Fehlersignal 512, um Fehler zu reduzieren, einschließlich unter anderem Verstärkungsfehler (wie oben gezeigt), Linearitätsfehler, Phasenoffset, Phasenverzerrung aufgrund einer parasitären Kopplung eines bekannten Signals (z. B. der Momentanleistung eines Sendesignals) und dergleichen.
6 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren 600 zum Reduzieren von Modulationsfehlern gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zeigt. Das Verfahren 600 reduziert oder kompensiert Fehler in einem Modulationssystem wie etwa den oben gezeigten Systemen. Das Verfahren 600 reduziert die Fehler durch Generieren eines oder mehrerer adaptiver Steuersignale auf der Basis von internen Signalen oder einer Rückkopplung von einem Modulationssystem.
Das Verfahren beginnt bei Block 602, bei dem ein Phasensignal bereitgestellt wird. Das Phasensignal kann ein Signal eines Mehrsignalmodulationssystems wie etwa ein polares Modulationssignal sein, das Phasenmodulation und Amplitudenmodulation verwendet, um ein Amplitudenmodulationssignal und ein Phasenmodulationssignal zu generieren. Die generierten Signale können dann gesendet oder anderweitig kommuniziert werden, um die darin enthaltenen Informationen zu übertragen. Bei einem alternativen Verfahren wird ein Frequenzsignal bereitgestellt und anstelle des Phasensignals verwendet. Das Frequenzsignal kann von dem Phasensignal abgeleitet werden, wie oben gezeigt.
Bei Block 604 werden ein oder mehrere Modulationsfehlersignale erhalten. Die Fehlersignale können eines oder mehrere der folgenden enthalten: Phasendetektorausgangssignal, Schleifenfilterausgangssignal, DTC-basiertes Phasendetektorausgangssignal und dergleichen. Die Fehlersignale können beispielsweise einen Linearitätsfehler, einen Verstärkungsfehler, ein Phasenoffset und dergleichen darstellen. Die Fehlersignale werden bei einem Beispiel aus internen Signalen eines digitalen PLL erhalten.
Ein Fehlerausmaß wird bei Block 606 gemäß den Fehlersignalen bestimmt. Das Fehlerausmaß kann einen Linearitätsfehler, einen Verstärkungsfehler, ein Phasenoffset, eine Phasenverzerrung, leistungsinduzierte Phasenverzerrungen und dergleichen beinhalten. Das Fehlerausmaß kann geschätzt oder berechnet werden.
Eine adaptive Justierung wird bei Block 608 gemäß dem bestimmten Fehlerausmaß bestimmt. Die adaptive Justierung kann das bestimmte Fehlerausmaß reduzieren oder kompensieren. Die adaptive Justierung kann über die Zeit hinweg variieren und beinhaltet Justierung für Linearität, Verstärkung, Phasenoffset, Phasenverzerrung und dergleichen.
Die adaptive Justierung wird bei Block 610 auf ein Phasenmodulationssignal angewendet, um das bestimmte Fehlerausmaß zu reduzieren. Die adaptive Justierung kann eine Phasenverschiebung, Verstärkungsjustierungen und dergleichen beinhalten. Bei einem Beispiel beinhaltet die adaptive Justierung das Bereitstellen eines Verstärkungsjustierungssignals an eine oben beschriebene DTC-Komponente, wie in 2 gezeigt.
Während das obige Verfahren 600 unten als eine Reihe von Handlungen oder Ereignissen dargestellt und beschrieben wird, versteht sich, dass die dargestellte Reihenfolge solcher Handlungen oder Ereignisse nicht in einem beschränkenden Sinne auszulegen ist. Beispielsweise können einige Handlungen in anderen Reihenfolgen und/oder gleichzeitig mit anderen Handlungen oder Ereignissen abgesehen von den hierin dargestellten und/oder beschriebenen auftreten. Außerdem sind möglicherweise nicht alle dargestellten Handlungen erforderlich, um einen oder mehrere Aspekte oder Ausführungsformen der Offenbarung hierin zu implementieren. Außerdem können eine oder mehrere der hierin dargestellten Handlungen in einer oder mehreren separaten Handlungen und/oder Phasen ausgeführt werden.
Insbesondere sollen hinsichtlich der verschiedenen durch die oben beschriebenen Komponenten oder Strukturen (Baugruppen, Einrichtungen, Schaltungen, Systeme usw.) durchgeführten Funktionen die zum Beschreiben solcher Komponenten verwendeten Ausdrücke (einschließlich einer Bezugnahme auf ein „Mittel”), sofern nicht etwas anderes angegeben ist, einer beliebigen Komponente oder Struktur entsprechen, die die spezifizierte Funktion der beschriebenen Komponente ausführt (z. B. die funktional äquivalent ist), wenngleich sie strukturell nicht zu der offenbarten Struktur äquivalent ist, die die Funktion in den hierin dargestellten beispielhaften Implementierungen der Erfindung durchführt. Außerdem kann, wenngleich ein bestimmtes Merkmal der Erfindung bezüglich nur einer von mehreren Implementierungen offenbart worden sein mag, ein solches Merkmal mit einem oder mehreren anderen Merkmalen der anderen Implementierungen kombiniert werden, wie dies für eine beliebige gegebene oder jeweilige Anwendung erwünscht und vorteilhaft sein mag. Zudem sollen in dem Ausmaß, in dem die Ausdrücke „enthaltend”, „enthält”, „haben”, „hat”, „mit” oder Varianten davon entweder in der ausführlichen Beschreibung und den Ansprüchen verwendet werden, solche Ausdrücke auf eine Weise ähnlich dem Ausdruck „umfassend” einschließend sein.

Claims

Modulationssystem, das Folgendes umfasst: einen Phasenregelkreis, konfiguriert zum Empfangen eines Eingangssignals und eines adaptiven Signals und zum Generieren eines Fehlersignals und eines Ausgangssignals, wobei das Ausgangssignal gemäß dem adaptiven Signal eingestellt wird; eine adaptive Steuerung, konfiguriert zum Empfangen des Fehlersignals von dem Phasenregelkreis und zum Liefern des adaptiven Signals an den Phasenregelkreis; und wobei die adaptive Steuerung konfiguriert ist zum Generieren des adaptiven Signals gemäß dem Fehlersignal.
System nach Anspruch 1, wobei das Eingangssignal ein unmoduliertes Phasensignal ist.
System nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Ausgangssignal ein korrigiertes phasenmoduliertes Signal ist.
System nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Fehlersignal ein oder mehrere eines Phasendetektorausgangssignals, eines Schleifenfilterausgangssignals und eines DTC-basierten Phasendetektorausgangssignals ist.
System nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Fehlersignal ein internes Signal des Phasenregelkreises ist.
System nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das durch die adaptive Steuerung generierte adaptive Signal ein Steuersignal ist.
System nach Anspruch 6, wobei das Steuersignal Verstärkungsfehler durch Kompensieren von Phasenverschiebungen reduziert.
System nach Anspruch 6 oder 7, wobei das Steuersignal eine Nichtlinearität reduziert.
System nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die adaptive Steuerung konfiguriert ist zum Empfangen eines Frequenzsignals und zum Generieren des adaptiven Signals gemäß dem Fehlersignal und dem Frequenzsignal.
System nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die adaptive Steuerung konfiguriert ist zum Empfangen eines Phasensignals und zum Generieren des adaptiven Signals gemäß dem Fehlersignal und dem Phasensignal.
Phasenmodulationssystem, das Folgendes umfasst: einen Phasendetektor, konfiguriert zum Empfangen eines Referenztakts und eines Rückkopplungssignals und zum Generieren eines Phasendetektorausgangssignals; ein Schleifenfilter, konfiguriert zum Empfangen des Phasendetektorausgangssignals und Generieren eines Modulationsfehlersignals; einen digital gesteuerten Oszillator, konfiguriert zum Empfangen des Modulationsfehlersignals und Liefern eines Oszillatorausgangssignals; eine Phasenverschiebungskomponente, konfiguriert zum Empfangen des Oszillatorausgangssignals und Verschieben der Phase mindestens teilweise gemäß einem adaptiven Verstärkungssteuerungssignal und Liefern eines modulierten Ausgangssignals; und eine adaptive Steuerung, konfiguriert zum Empfangen des Fehlersignals und zum Generieren des adaptiven Steuersignals mindestens teilweise gemäß dem Fehlersignal.
System nach Anspruch 11, wobei das Modulationsfehlersignal einen Verstärkungsfehler darstellt.
System nach Anspruch 11 oder 12, wobei das adaptive Steuersignal einen Verstärkungsfehler reduziert.
System nach einem der Ansprüche 11 bis 13, wobei die Phasenverschiebungskomponente ein Digital-Zeit-Wandler ist.
System nach einem der Ansprüche 11 bis 14, wobei die Phasenverschiebungskomponente mehrere Phasenverschieber, die an einen Multiplexer gekoppelt sind, umfasst, wobei der Multiplexer durch das adaptive Steuersignal gesteuert wird.
System nach einem der Ansprüche 11 bis 15, wobei das modulierte Ausgangssignal ein phasenmoduliertes Signal ist.
System nach einem der Ansprüche 11 bis 16, wobei der Phasendetektor eine Zeit-Digital-Komponente ist und konfiguriert ist zum Generieren eines zweiten Fehlersignals und Liefern des zweiten Fehlersignals an die adaptive Steuerung.
Verfahren zum Reduzieren von Modulationsfehlern, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Erhalten eines oder mehrerer Modulationsfehlersignale; Bestimmen eines Modulationsfehlerausmaßes gemäß dem einen oder den mehreren Modulationsfehlersignalen; Bestimmen einer adaptiven Justierung gemäß dem bestimmten Modulationsfehler und einem Phasensignal; und Anwenden der adaptiven Justierung auf einen Oszillator zum Reduzieren des bestimmten Modulationsfehlers.
Verfahren nach Anspruch 18, wobei das eine oder die mehreren Modulationsfehlersignale mindestens eines von Linearitätsfehler, Verstärkungsfehler und Phasenverzerrung darstellen.
Verfahren nach Anspruch 18 oder 19, wobei das Anwenden der adaptiven Justierung eine Verstärkung für eine Digital-Zeit-Wandlerkomponente eines Phasenregelkreises kompensiert.