DE102015218313A1

DE102015218313A1 - Dsp-unterstützte und bedarfsgesteuerte rf- und analoge domainverarbeitung für drahtlose niedrigenergie-sendeempfänger

Info

Publication number: DE102015218313A1
Application number: DE102015218313.0A
Authority: DE
Inventors: Tarik Tabet; Konstantinos Sarrigeorgidis; Moustafa Elsayed
Original assignee: Apple Inc
Current assignee: Apple Inc
Priority date: 2014-09-26
Filing date: 2015-09-24
Publication date: 2016-03-31
Anticipated expiration: 2035-09-25
Also published as: JP2016072980A; CN105515592A; DE102015218313B4; US20160095055A1; US20180213474A1; DE102015218313A8; JP6359498B2; US9961632B2; US10813046B2; CN105515592B

Abstract

Ein drahtloses Endgerät (UE) kann einen Empfänger und Sender beinhalten. Das UE-Gerät kann die Fidelitätsanforderungen, die der analogen Signalverarbeitung, die durch den Empfänger und/oder den Sender ausgeführt wird, auferlegt wird, in Reaktionsfaktor wie beispielsweise dynamisch variieren: Ausmaß an Signalinterferenz (z. B. Out-of-Band-Signalleistungen); Modulation und Codierungsschema; Anzahl von spatialen Strömen; Ausmaß von Senderableitung; und Größe und/oder Frequenzposition der Ressourcen, die dem UE-Gerät zugeordnet sind. Somit kann das UE-Gerät im Schnitt weniger Energie verbrauchen als ein UE-Gerät, das dazu ausgestaltet ist, festgelegte Fidelitätsanforderungen zu erfüllen, die mit einem Worst-Case-Empfangsszenario und/oder Worst-Case-Sende-Szenario assoziiert sind.

Description

Gebiet
Die vorliegende Anmeldung betrifft drahtlose Kommunikation und insbesondere Mechanismen zum Reduzieren des durchschnittlichen Energieverbrauchs in einem Endgerät durch dynamische Steuerung des Ausmaßes an Signalverarbeitungsfidelität, die durch einen Empfänger und/oder Sender des Endgeräts bereitgestellt wird.
Beschreibung des Standes der Technik
Der drahtlose Empfänger, der durch ein Endgerät (UE) verwendet wird, um Downlink-Übertragungen zu empfangen, beinhaltet Schaltungen, die nicht perfekt linear sind oder ideal in ihrem Schaltungsverhalten sind. Drahtlose Kommunikationsstandards können an die Fidelität der Signalverarbeitung, die durch die Schaltkreise ausgeführt wird, Anforderungen stellen. Diese Anforderungen basieren typischerweise auf ”Worst Case”-Szenarien, z. B. einer Worst-Case-Interferenzumgebung. Daher werden die UE-Geräte häufig in einer Umgebung betrieben, die deutlich besser ist als die Worst-Case-Szenarien. Wenn der Empfänger mit einer Schaltung ausgestaltet ist, die immer die Fidelitätsanforderungen erfüllt, kann die Schaltung einen hohen Energieverbrauch, welcher die Batterielebenszeit des UE-Geräts begrenzt und hohe Komplexität, welche die Systemkosten erhöht (hohe Fidelität ist teuer in Bezug auf Energieverbrauch) haben. Somit besteht ein Bedarf an UE-Geräten, die geeignet sind das Ausmaß an Signalverarbeitungsfidelität, die von den verschiedenen Schaltungselementen in dem Empfänger gefordert wird (und/oder bereitgestellt wird) einzustellen.
In ähnlicher Weise beinhaltet der drahtlose Sender, der durch ein UE-Gerät verwendet wird, um Uplink-Signale zu senden, Schaltkreise, die nicht perfekt linear sind oder ideal in ihrem Schaltungsverhalten sind. Somit besteht ein Bedarf an UE-Geräten, die imstande sind, das Ausmaß an Signalverarbeitungsfidelität, die von verschiedenen Schaltungselementen in dem Sender gefordert wird (und/oder bereitgestellt wird) einzustellen.
Zusammenfassung
In einem Satz an Ausführungsformen kann ein drahtloser Empfänger eines UE-Geräts wie folgt ausgestaltet sein, um den durchschnittlichen Energieverbrauch des Empfängers zu senken.
Der Empfänger kann ein RF-Signal von einem drahtlosen Übertragungsmedium empfangen unter Verwendung von einer oder mehreren Antennen. Der Empfänger kann auf dem RF-Signal mit einem oder mehreren analogen Schaltkreisen betrieben werden, um ein analoges Zwischensignal zu empfangen. Das analoge Zwischensignal wird abgetastet unter Verwendung eines Analog-Digital-Umwandlungsschaltkreises (ADC), um ein digitales Signal zu erhalten. Der Empfänger kann das RF-Signal oder das analoge Zwischensignal oder das digitale Signal analysieren, um ein Level von Signalverarbeitungsfidelität zu bestimmen, das der Empfänger erfüllen sollte. Zum Beispiel, wenn das analysierte Signal interferenzfrei ist, kann das Level von Signalverarbeitungsfidelität entspannt werden. Eine Steuerung (z. B. Digitalprozessor) kann die Konfiguration des Empfängers basierend auf dem ermittelten Level von Signalverarbeitungsfidelität modifizieren. Die Maßnahme zur Modifizierung der Empfängerkonfiguration kann eine oder mehrere der folgenden Schritte beinhalten: Einstellen eines Levels von analoger Verarbeitungsfidelität von zumindest einem der einen oder mehreren analogen Schaltkreise; Verarbeiten des digitalen Signals unter Verwendung eines oder mehrerer digitaler Schaltkreise, um Domainverzerrungen zu korrigieren, die durch den einen oder die mehreren analogen Schaltkreise verursacht wurden.
Die Analysehandlung und die Modifizierungshandlung können dynamisch ausgeführt werden, während das RF-Signal empfangen wird. In einer Ausführungsform werden die Analysehandlung und die Modifizierungshandlung kontinuierlich und/oder wiederholend ausgeführt, um auf dynamische Veränderungen in der RF-Signalumgebung zu reagieren.
In einem Satz von Ausführungsformen kann ein drahtloser Sender wie folgt betrieben werden, um den durchschnittlichen Energieverbrauch des Senders zu senken.
Der Sender kann ein Digitalsignal in ein analoges Zwischensignal umwandeln, unter Verwendung eines Digital-Analog-Umwandlungsschaltkreises (DAC). Der Sender kann ein RF-Signal basierend auf dem analogen Zwischensignal erzeugen, unter Verwendung von einem oder mehreren Analogschaltkreisen, z. B. Analogschaltkreise wie beispielsweise Mixer, Filter und Verstärker. Eine Steuerung (z. B. eine Digitalsteuerung) kann eine Konfiguration des Transmitters basierend auf einem Level von Signalverarbeitungsfidelität modifizieren, die der Transmitter zurzeit erfüllen sollte. Die Maßnahme zur Modifizierung der Senderkonfiguration kann einen oder mehrere der folgenden Schritte beinhalten: Einstellen eines Levels von Analogverarbeitungsfidelität von zumindest einem der einen oder mehreren analogen Schaltkreise; und Modifizieren einer Konfiguration der einen oder mehreren digitalen Schaltkreise, so dass die eine oder mehreren digitalen Schaltkreise auf dem digitalen Signal betrieben werden, um Verzerrungen, die durch die eine oder mehreren analogen Schaltkreise eingeführt werden können, vorzukorrigieren, wobei das Arbeiten auf dem digitalen Signal vor dem Umwandeln ausgeführt wird.
Es ist darauf hinzuweisen, dass die hier beschriebenen Techniken in/oder mit einer Vielzahl von verschiedenen Arten von Vorrichtungen implementiert werden können, einschließlich aber nicht beschränkt auf Basisstationen, Zugangspunkte, Mobiltelefone, tragbare Mediaplayer, Tablet Computer, tragbare Geräte (wie beispielsweise Smart Uhren) und diverse andere Computergeräte.
Diese Zusammenfassung beabsichtigt einen kurzen Überblick über manche in diesem Dokument beschriebenen Gegenstände zu liefern. Dementsprechend sollten die oben beschriebenen Merkmale lediglich als Beispiele betrachtet werden und nicht derart ausgelegt werden, dass der Umfang oder das Wesen des hier beschriebenen Gegenstands in irgendeiner Weise eingeengt wird. Andere Eigenschaften, Aspekte oder Vorteile des hier beschriebenen Gegenstands werden durch die folgende detaillierte Beschreibung, die Figuren und Ansprüche klarer werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Ein besseres Verständnis des vorliegenden Gegenstands kann erreicht werden, wenn die folgende detaillierte Beschreibung der Ausführungsformen zusammen mit den folgenden Zeichnungen berücksichtigt wird.
1 stellt ein beispielhaftes drahtloses Kommunikationssystem nach einigen Ausführungsformen dar.
2 stellt eine Basisstation (”BS” oder im Kontext von LTE ein ”eNodeB” oder ”eNB”) in Kommunikation mit einer drahtlosen Vorrichtung gemäß einiger Ausführungsformen dar.
3 stellt ein Beispiel eines Endgeräts (UE) gemäß einiger Ausführungsformen dar.
4 stellt ein Beispiel einer Basisstation gemäß einiger Ausführungsformen dar.
5 stellt ein Beispiel einer Ausführungsform eines Empfängers 500 gemäß einiger Ausführungsformen dar.
6 stellt ein Beispiel der Dimensionierung der RF-Nichtlinearitätsanforderungen gemäß einiger Ausführungsformen dar.
7A stellt ein Beispiel eines unsymmetrischen Analogfilters erster Ordnung gemäß einiger Ausführungsformen dar.
7B stellt ein Beispiel einer Transkonduktorschaltung gemäß einiger Ausführungsformen dar.
8 stellt ein Beispiel eines Senders 800 gemäß einiger Ausführungsformen dar.
9 stellt ein Verfahren zum Betreiben eines Empfängers gemäß einiger Ausführungsformen dar.
10 stellt ein Verfahren zum Betreiben eines Senders gemäß einiger Ausführungsformen dar.
Während die hier beschriebenen Merkmale für diverse Modifikationen und alternative Formen empfänglich sind, werden spezifische Ausführungen davon beispielhaft in den Zeichnungen gezeigt und hier im Detail beschrieben. Es versteht sich, dass die Zeichnungen und detaillierte Beschreibungen nicht beabsichtigen auf die konkret offenbarte Form beschränkt zu werden, sondern im Gegenteil wird beabsichtigt, alle Modifikationen, Äquivalente und Alternativen zu umfassen, abzudecken, die zum Wesen des Gegenstands wie durch die angehängten Ansprüche definiert dazugehören.
Detaillierte Beschreibung
Abkürzungen
Verschiedene Abkürzungen werden in der vorliegenden Offenbarung verwendet. Definitionen der am häufigsten benutzten Abkürzungen, die in der vorliegenden Offenbarung vorkommen, werden unten dargestellt.

AGC:: Schwundregelung
BS:: Basisstation
DL:: Downlink
FDMA:: Frequenzmultiplexverfahren
LTE:: Long Term Evolution
MS:: Mobile Station
NW:: Netzwerk
OFDM:: Orthogonales Frequenzmultiplexverfahren
OFDMA:: Orthogonaler Frequenzmultiplexverfahrenszugang
PDCCH:: Physischer Downlink-Steuerkanal
PDSCH:: Physischer Downlink geteilter Kanal
RAT:: Radiozugangstechnologie
RRC:: Radioressourcensteuerung
RRC IE:: RRC Informationselement
RX:: Empfang
SC-FDMA:: Single-Carrier FDMA
TX:: Senden
UE:: Endgerät
UL:: Uplink
UMTS:: Universal Mobile Telecommunication System
3GPP:: Dritte Generation Partnership Project

Terminologie
Das Folgende ist ein Verzeichnis von Begriffen, die in dieser Offenbarung verwendet werden:
Speichermedium – Eine von verschiedenen Arten von nicht transistorischen Speichervorrichtungen. Der Begriff ”Speichermedium” soll ein Installationsmedium beinhalten, z. B. eine CD-ROM, Floppy Disk oder Bandgerät; ein Computersystemspeicher oder Schreib-Lese-Speicher wie beispielsweise DRAM, DDR RAM, SRAM, EDO RAM, Rambus RAM, etc.; ein nichtflüchtiger Speicher wie beispielsweise ein Flash, magnetisches Medium, wie beispielsweise eine Festplatte oder optischer Speicher; Register, oder andere ähnliche Arten von Speicherelementen, etc. Das Speichermedium kann andere Arten von nicht-transistorischem Speicher als auch Kombinationen davon beinhalten. Außerdem kann das Speichermedium in einem ersten Computersystem angeordnet sein, in dem die Programme ausgeführt werden oder kann in einem zweiten anderen Computersystem angeordnet sein, welches das erste Computersystem über ein Netzwerk wie beispielsweise das Internet verbindet. Im letzten Fall kann das zweite Computersystem Programmanweisungen an den ersten Computer zur Ausführung liefern. Der Begriff ”Speichermedium” kann zwei oder mehrere Speichermedien beinhalten, die sich in verschiedenen Standorten befinden, z. B. in verschiedenen Computersystemen, die über ein Netzwerk verbunden sind. Das Speichermedium kann Programmanweisungen speichern (z. B. eingebettet als Computerprogramme), die durch einen oder mehrere Prozessoren ausgeführt werden.
Carrier Medium/Trägermedium – Ein Speichermedium wie oben beschrieben als auch ein physisches Übertragungsmedium, wie beispielsweise ein Bus, Netzwerk, und/oder andere physische Übertragungsmedien, die Signale übertragen, wie beispielsweise elektrische, elektromagnetische oder digitale Signale.
Programmierbares Hardwareelement – beinhaltet verschiedene Hardwarevorrichtungen einschließlich mehrfach programmierbare Funktionsblöcke, die über eine programmierbare Verbindung verbunden sind. Beispiele beinhalten FPGAs (Field Programmable Gate Array), PLDs (Programmable Logic Devices), FPOAs (Field Programmable Object Arrays) und CPLDs (Complex PLDs). Die programmierbaren Funktionsblöcke können sich erstrecken von feinkörnig (kombinatorische Logik oder Look-up-Tabellen/Nachschlagstabelle) bis zu grobkörnig (arithmetische Logikeinheiten oder Prozessorkerne. Ein programmierbares Hardwareelement kann auch bezeichnet werden als ”rekonfigurierbare Logik”.
Computersystem – eine von verschiedenen Arten von Computer oder Verarbeitungssysteme, einschließlich eines Personal Computersystems (PC), Großrechnersystem, Arbeitsstation, Netzwerkanwendung, Internetanwendung, Persönlicher Digitaler Assistent (PDA), Fernsehsystem, Grid Computing System oder andere Vorrichtungen oder Kombinationen von Vorrichtungen. Im Allgemeinen kann der Begriff ”Computersystem” breit definiert werden, um irgendeine Vorrichtung (oder Kombination von Vorrichtungen) mit zumindest einem Prozessor, der Anweisungen von einem Speichermedium ausführt, zu definieren.
User Equipment/Endgerät (UE) (oder ”UE-Gerät”) – eine von verschiedenen Arten von Computersystemvorrichtungen, die mobil oder tragbar sind und die drahtlose Kommunikation ausführen. Beispiele von UE-Geräten beinhalten Mobiltelefone oder Smart Phones (z. B. iPhone^TM, Android^TM-basierte Telefone), tragbare Spielvorrichtungen (z. B. Nintendo DS^TM, Playstation Portable^TM, Gameboy Advance^TM, iPhone^TM), Laptops, PDAs, tragbare Internetgeräte, Musikspieler, Datenspeichervorrichtungen oder andere handgehaltene Vorrichtungen, tragbare Vorrichtungen etc. Im Allgemeinen kann der Begriff ”UE” oder ”UE-Gerät” breit definiert werden, um jede Art von Elektronik, Datenverarbeitung und/oder Telekommunikationsvorrichtung (oder Kombination von Vorrichtungen) zu umfassen, die durch einen Nutzer einfach transportiert werden können und drahtlose Kommunikation ermöglichen.
Basisstation – der Begriff ”Basisstation” hat den vollen Umfang seiner gewöhnlichen Bedeutung und beinhaltet zumindest eine drahtlose Kommunikationsstation, die an einen fixierten Standort installiert ist und verwendet wird, um als Teil eines drahtlosen Telefonsystems oder Radiosystems zu kommunizieren.
Verarbeitungselement – bezieht sich auf verschiedene Elemente oder Kombinationen von Elementen. Verarbeitungselement beinhaltet z. B. Schaltkreise, wie beispielsweise ein ASIC (anwendungsspezifische integrierte Schaltung), Teile oder Schaltkreise von individuellen Prozessorkernen, gesamte Prozessorkerne, individuelle Prozessoren, programmierbare Hardwarevorrichtungen wie beispielsweise ein feldprogrammierbares Gate-Array (FPGA) und/oder größere Teile von Systemen, die eine Vielzahl von Prozessoren beinhalten.
Kanal – ein Medium, das verwendet wird, um Information von einem Sender (Transmitter) an einen Empfänger zu übertragen. Es wird darauf hingewiesen, dass die Eigenschaften des Begriffs ”Kanal” sich entsprechend den verschiedenen drahtlosen Protokollen unterscheiden können, der Begriff ”Kanal” wie hier verwendet kann angesehen werden als in einer Weise benutzt, die konsistent ist mit dem Standard des Typs von Vorrichtung, auf den bezogen der Begriff verwendet wird. In manchen Standards können Kanalbreiten variabel sein (z. B. abhängig von der Vorrichtungskapazität, Bandkonditionen, etc.). Zum Beispiel kann LTE skalierbare Kanalbandbreiten von 1,4 MHz bis zu 20 MHz unterstützen. Im Gegensatz dazu können WLAN-Kanäle 22 MHz breit sein, während Bluetooth-Kanäle 1 MHz breit sein können. Andere Protokolle und Standards können unterschiedliche Definitionen von Kanälen beinhalten. Darüber hinaus können manche Standards eine Vielzahl von Arten von Kanälen definieren und verwenden, z. B. unterschiedliche Kanäle für Uplink oder Downlink und/oder unterschiedliche Kanäle für unterschiedliche Verwendungen wie beispielsweise Daten, Steuerinformation, etc.
Band – Der Begriff ”Band” hat den vollen Umfang seiner gewöhnlichen Bedeutung und beinhaltet zumindest einen Abschnitt des Spektrums (z. B. Radiofrequenzspektrum), in dem Kanäle verwendet werden oder für den gleichen Zweck abgestellt werden.
Automatisch – bezieht sich auf eine Handlung oder Betrieb, der durch ein Computersystem (z. B. Software ausgeführt durch das Computersystem) oder Vorrichtung (z. B. Schaltung, programmierbare Hardwareelemente, ASICs, etc.) ausgeführt wird, ohne dass die Nutzereingabe die Handlung oder den Betrieb direkt spezifiziert oder ausführt. Somit steht der Begriff ”automatisch” im Gegensatz zu einer Handlung, die manuell ausgeführt oder durch den Nutzer spezifiziert wird, wobei der Nutzer Eingaben liefert, um die Handlung direkt auszuführen. Eine automatische Prozedur kann durch eine Eingabe initiiert werden, die durch den Nutzer bereitgestellt ist, aber die darauffolgende Handlung, die ”automatisch” durchgeführt wird, wird nicht durch den Nutzer spezifiziert, d. h. wird nicht ”manuell” ausgeführt, wobei der Nutzer jede Handlung, die auszuführen ist, spezifiziert. Zum Beispiel ein Nutzer, der ein elektronisches Formular durch Auswählen jedes Feldes ausfüllt und Eingaben liefert, um Information zu spezifizieren (z. B. durch Tippen von Information, Auswählen von Check-Boxen, Radioauswahl, etc.) füllt die Form manuell aus, obwohl das Computersystem das Formular in Reaktion auf die Nutzeraktion aktualisieren muss. Das Formular kann automatisch ausgefüllt werden durch das Computersystem, indem das Computersystem (z. B. Software ausgeführt auf dem Computersystem) die Felder des Formulars analysiert und in das Formular einfüllt, ohne irgendeine Nutzereingabe, die die Antworten zu den Feldern spezifiziert. Wie oben angedeutet, kann der Nutzer die automatische Ausfüllung des Formulars aufrufen, ist aber nicht in der tatsächlichen Ausfüllung des Formulars involviert (z. B. spezifiziert der Nutzer nicht manuell die Antworten zu den Feldern, sondern sie werden automatisch vervollständigt). Die vorliegende Beschreibung liefert verschiedene Beispiele von Handlungen, die automatisch ausgeführt werden in Reaktion auf die Handlungen, die der Nutzer durchgeführt hat.
Fig. 1 – Drahtloses Kommunikationssystem
1 veranschaulicht ein drahtloses Kommunikationssystem gemäß einiger Ausführungsformen. Es wird darauf hingewiesen, dass 1 eine unter vielen Möglichkeiten darstellt, und dass Merkmale der vorliegenden Offenbarung nach Wunsch in jedem beliebigen System implementiert werden können.
Wie gezeigt beinhaltet das beispielhafte drahtlose Kommunikationssystem eine Basisstation 102A, die über ein Übertragungsmedium mit einer oder mehreren drahtlosen Vorrichtungen 106A, 106B, etc. bis 106N kommuniziert. Drahtlose Vorrichtungen können Benutzervorrichtungen sein, die hier als ”Endgerät” (UE) oder UE-Geräte bezeichnet werden.
Die Basisstation 102 kann eine Basis-Sendeempfängerstation (BTS) oder Funkzelle sein und kann Hardware beinhalten, die drahtlose Kommunikation mit den UE-Geräten 106A bis 106N ermöglicht. Die Basisstation 102 kann ausgestattet sein, um mit einem Netzwerk 100 (z. B. unter anderem ein Kernnetzwerk eines Mobilfunkanbieters, ein Telekommunikationsnetzwerk wie beispielsweise ein öffentliches Telefonnetz (PSTN) und/oder dem Internet) zu kommunizieren. Somit kann die Basisstation 102 Kommunikation zwischen den UE-Geräten 106 und/oder zwischen den UE-Geräten 106 und dem Netzwerk 100 vereinfachen.
Der Kommunikationsbereich (oder Versorgungsbereich) der Basisstation 102 kann als eine ”Zelle” bezeichnet werden. Die Basisstation 102 und die UEs 106 können konfiguriert sein, um über das Übermittlungsmedium unter Verwendung einer von verschiedenen Radiozugangstechnologien (RATs) oder drahtlose Kommunikationstechnologien, wie beispielsweise GSM, UMTS (WCDMA, RDS-CDMA), LTE-Advance (LTE-A), HSPA, 3GPP2 CDMA2000 (z. B. 1xRTT, 1xEV DO, HRPD, eHRPD), WiFi, WiMax etc. zu kommunizieren.
Die Basisstation 102 und andere ähnliche Basisstationen (nicht gezeigt) die entsprechend einer oder mehrerer Mobilfunkkommunikationstechnologien arbeiten, können somit als ein Netzwerk von Zellen bereitgestellt werden, die kontinuierlichen oder fast kontinuierlich überlappenden Dienst für UE-Geräte 102A bis N und ähnliche Vorrichtungen über einen weiten geografischen Bereich über eine oder mehrere Mobilfunkkommunikationstechnologien bereitstellen.
Während also die Basisstation 102 zurzeit eine ”dienende Zelle” für drahtlose Vorrichtung 106A bis N wie in 1 dargestellt, repräsentieren kann, kann jedes UE-Gerät 106 auch imstande sein, Signale von einer oder mehreren anderen Zellen zu empfangen, z. B. Zellen, die durch andere Basisstationen zur Verfügung gestellt werden (die als ”benachbarte Zellen” bezeichnet werden können). Solche Zellen können auch imstande sein, Kommunikation zwischen Endgeräten und/oder zwischen Endgeräten und Netzwerk 100 zu ermöglichen.
Es wird darauf hingewiesen, dass zumindest in einigen Fällen ein UE-Gerät 106 imstande sein kann unter Verwendung von zwei oder mehreren drahtlosen Kommunikationstechnologien zu kommunizieren. Zum Beispiel kann ein UE-Gerät 106 konfiguriert sein, um unter Verwendung von zwei oder mehreren der Folgenden zu kommunizieren: GSM, UMTS, CDMA2000; WiMAX, LTE, LTE-A, WLAN, Bluetooth, eine oder mehrere globale Navigationssatellitensysteme (GNSS, z. B. GPS oder GLONASS), ein und/oder mehrere mobile Fernsehfunkstandards (z. B. ATSC-M/H oder DVB-H) usw. Andere Kombinationen von drahtlosen Kommunikationstechnologien (einschließlich mehr als zwei drahtlosen Kommunikationstechnologien) sind möglich. Ebenfalls kann in manchen Fällen ein UE-Gerät 106 konfiguriert sein, um unter Verwendung von nur einer einzigen drahtlosen Kommunikationstechnologie zu kommunizieren.
2 veranschaulicht ein UE-Gerät 106 (z. B. eines der Geräte 106A bis 106N) in Kommunikation mit der Basisstation 102 gemäß einiger Ausführungsformen. Das UE-Gerät 106 kann zelluläre Kommunikationsfähigkeit haben, und, wie oben beschrieben, ein Gerät sein wie beispielsweise ein Mobiltelefon, ein handgehaltenes Gerät, ein Mediaplayer, ein Computer, ein Laptop oder ein Tablet, eine tragbare Vorrichtung oder Gerät (wie beispielsweise eine Smart-Uhr oder Smart-Brille), oder nahezu jede Art von drahtloser Vorrichtung.
Das UE-Gerät 106 kann einen Prozessor beinhalten, der dazu konfiguriert ist, Programmanweisungen, die im Speicher gespeichert sind, auszuführen. Das UE-Gerät 106 kann jede der hier beschriebenen Ausführungsformen ausführen, indem es solche gespeicherten Anweisungen ausführt. Alternativ oder zusätzlich kann das UE-Gerät 106 ein programmierbares Hardwareelement, wie beispielsweise ein FPGA (feldprogrammierbares Gate-Array) beinhalten, das konfiguriert ist, um jede der hier beschriebenen Verfahrensausführungsformen oder irgendeinen Teil von irgendeinem der Verfahrensausführungsformen, die hier beschrieben sind, auszuführen.
In manchen Ausführungsformen kann das UE-Gerät 106 konfiguriert sein, um unter Verwendung von irgendeinem der multiplen Radiozugangstechnologien und/oder drahtlosen Kommunikationsprotokollen zu kommunizieren. Zum Beispiel kann das UE-Gerät 106 konfiguriert sein, um zu kommunizieren, indem es ein oder mehrere der Folgenden verwendet: GSM, UMTS, CDMA2000, LTE, LTE-A, WLAN, WiFi, WiMax oder GNSS. Andere Kombinationen von drahtlosen Kommunikationstechnologien sind auch möglich.
Das UE-Gerät 106 kann eine oder mehrere Antennen zum Kommunizieren unter Verwendung von einem eine oder mehrere Drahtloskommunikationsprotokolle oder Technologien beinhalten. In einer Ausführungsform könnte das UE-Gerät 106 konfiguriert sein, um unter Verwendung eines einzelnen gemeinsamen Radios zu kommunizieren. Das gemeinsame Radio könnte mit einer einzelnen Antenne gekoppelt sein, oder mit einer Vielzahl von Antennen (z. B. für MIMO-Handlungen) gekoppelt sein, um drahtlose Kommunikation auszuführen. Alternativ könnte das UE-Gerät 106 zwei oder mehrere Radios beinhalten. Zum Beispiel könnte das UE 106 ein gemeinsames Radio zum Kommunizieren unter Verwendung von entweder LTE oder 1xTT (oder LTE oder GSM) beinhalten, und separate Radios zum Kommunizieren unter Verwendung von WiFi und Bluetooth. Andere Konfigurationen sind möglich.
Fig. 3 Beispiel-Blockdiagramm von einem UE
3 stellt ein Blockdiagramm von einem UE 106 gemäß einiger Ausführungsformen dar. Wie gezeigt kann das UE 106 ein System auf einem Chip (SOC) 300 beinhalten, welches Teile für verschiedene Zwecke beinhalten kann. Zum Beispiel, wie gezeigt, kann das SOC 300 einen Prozessor(en) 302 beinhalten, welcher Programmanweisungen für das UE 106 ausführen kann, und Anzeigeschaltkreis 304, welcher grafisches Verarbeiten ausführen kann und Anzeigesignale an die Anzeige 340 liefert. Der Prozessor(en) 302 kann auch mit der Speichermanagementeinheit (MMU) 340 gekoppelt sein, welche konfiguriert sein kann, um Adressen von dem Prozessor(en) 302 zu empfangen und diese Adressen an Positionen im Speicher (z. B. Speicher 306, Festwertspeicher (ROM) 350, NAND-Flash-Speicher 310) zu übersetzen. Die MMU 340 kann konfiguriert sein, um Speicherschutz und Seitentabellenübersetzung oder Einrichtung auszuführen. In manchen Ausführungsformen kann die MMU 340 als Teil des Prozessors (Prozessoren) 302 beinhaltet sein.
Das UE 106 kann auch andere Schaltkreise oder Vorrichtungen beinhalten, wie beispielsweise den Anzeigeschaltkreis 304, Radio 330, Steckverbinder I/F 320 und/oder Anzeige 340.
In der gezeigten Ausführungsform kann das ROM 350 einen Bootloader beinhalten, der durch den Prozessor(en) 302 während des Hochfahrens oder der Initialisierung ausgeführt wird. Wie auch gezeigt kann das SOC 300 mit einer Vielzahl anderer Schaltkreise des UE 106 gekoppelt sein. Zum Beispiel kann das UE 106 verschiedene Arten von Speicher beinhalten (z. B. einschließlich NAND-Flash 310), eine Steckverbinderschnittstelle 320 (z. B. zum Koppeln mit einem Computersystem), die Anzeige 340, einen drahtlosen Kommunikationsschaltkreis (z. B. für Kommunikation unter Verwendung von LTE, CDMA2000, Bluetooth, WiFi, GPS, usw.).
Das UE-Gerät 106 kann mindestens eine Antenne beinhalten und in manchen Ausführungsformen multiple Antennen zum Ausführen von drahtloser Kommunikation mit Basisstationen und/oder anderen Vorrichtungen. Zum Beispiel kann das UE-Gerät 106 die Antenne 335 verwenden, um die drahtlose Kommunikation auszuführen. Wie oben erwähnt, kann das UE in manchen Ausführungsformen konfiguriert sein, um unter Verwendung einer Vielzahl von drahtlosen Kommunikationsstandards drahtlos zu kommunizieren.
Wie hier beschrieben kann das UE 106 Hardware und/oder Softwarekomponenten zur dynamischen Steuerung des Ausmaßes an Signalverarbeitungsfidelität des Radios 330 (z. B. ein Empfänger und/oder Sender des Radios 330) gemäß der hier offenbarten Ausführungsformen beinhalten.
Der Prozessor 302 des UE-Geräts 106 kann konfiguriert sein, um einen Teil oder alle der hier beschriebenen Verfahren zu implementieren, z. B. durch Ausführung von Programmanweisungen, die auf einem Speichermedium gespeichert sind (z. B. ein nicht transitorisches computerlesbares Speichermedium). In anderen Ausführungsformen kann der Prozessor 302 konfiguriert sein als ein programmierbares Hardwareelement, wie beispielsweise ein FPGA (feldprogrammierbares Gate-Array), und/oder als ein ASIC (Application Specific Integrated Circuit).
In manchen Ausführungsformen kann das UE 106 ein intelligentes Gerät sein, wie beispielsweise eine Smart-Uhr oder Smart-Brille. Ein breites Spektrum von anderen Realisierungen des UE 106 ist möglich und vorgesehen.
Fig. 4 – Basisstation
4 stellt ein Beispiel einer Basisstation 102 gemäß einiger Ausführungsformen dar. Es wird darauf hingewiesen, dass die Basisstation von 4 nur ein Beispiel einer möglichen Basisstation ist. Wie gezeigt kann die Basisstation 102 Prozessor(en) 404 beinhalten, welcher Programmanweisungen für die Basisstation 102 ausführen kann. Der Prozessor(en) kann auch mit der Speichermanagementeinheit (MMU) 440 gekoppelt sein, welche konfiguriert sein kann, um Adressen von dem Prozessor(en) 404 zu empfangen und diese Adressen in Positionen im Speicher zu übersetzen (z. B. Speicher 460 und Festwertspeicher (ROM) 450) oder zu anderen Schaltkreisen oder Vorrichtungen.
Die Basisstation 102 kann mindestens einen Netzwerkport 470 beinhalten. Der Netzwerkport 470 kann konfiguriert sein, um an ein Telefonnetzwerk gekoppelt zu sein und einer Vielzahl von Vorrichtungen wie beispielsweise UE-Geräten 106 Zugang zu dem Telefonnetzwerk, wie oben beschrieben, bereitzustellen.
Der Netzwerkport 470 (oder ein zusätzlicher Netzwerkport) kann auch oder alternativ konfiguriert sein, um an ein Mobilfunknetzwerk zu koppeln, z. B. ein Kernnetzwerk eines Mobilfunkserviceproviders. Das Kernnetzwerk kann mobilitätsbezogene Dienstleistungen und/oder andere Dienstleistungen an eine Vielzahl von Vorrichtungen, wie beispielsweise UE-Geräten 106 bereitstellen. In manchen Fällen kann der Netzwerkport 470 an ein Telefonnetzwerk über das Kernnetzwerk koppeln und/oder das Kernnetzwerk kann ein Telefonnetzwerk bereitstellen (z. B. unter anderen UE-Geräten, die durch den Mobilfunkserviceprovider bedient werden).
Die Basisstation 102 kann ein Radio 430, eine Kommunikationskette 432 und zumindest eine Antenne 434 beinhalten. Die Basisstation kann konfiguriert sein, um als ein drahtloser Sendeempfänger betrieben zu werden und kann ferner konfiguriert sein, um mit UE-Geräten 106 über das Radio 430, der Kommunikationskette 432 und der zumindest einen Antenne 434 zu kommunizieren. Die Kommunikationskette 432 kann eine Empfängerkette, eine Senderkette oder beides sein. Das Radio 430 kann konfiguriert sein, um über verschiedene RATs zu kommunizieren, einschließlich, aber nicht darauf beschränkt, GSM, UMTS, LTE, WCDMA, CDMA2000, WiMAX, usw.
Der Prozessor(en) 404 der Basisstation 102 kann konfiguriert sein, um Teile oder alle der hier beschriebenen Verfahren zu implementieren, z. B. durch Ausführen von Programmanweisungen, die auf einem Speichermedium gespeichert sind (z. B. ein nicht transistorisches computerlesbares Speichermedium). Alternativ kann der Prozessor 404 konfiguriert sein als ein programmierbares Hardwareelement, wie beispielsweise ein FPGA (feldprogrammierbares Gate-Array) oder als ein ASIC (Application Specific Integrated Circuit) oder eine Kombination davon.
Dynamische Variation von Signalverarbeitungsfidelität zum Steuerungsenergieverbrauch
Die Fidelitätsanforderungen für den analogen Schaltkreis, die ausgestaltet sind, um moderne drahtlose Kommunikationsstandards zu unterstützen, sind spezifiziert basierend auf ”Worst Case” und anspruchsvollste Szenarien. Die drahtlose Umgebung ist dynamisch und der Prozentsatz von Zeit, die der analoge Schaltkreis (z. B. RF-Schaltkreis oder analoger Basisbandschaltkreis) benötigt, um die beste Fidelitätsperformance zu liefern, ist beschränkt. Signifikante Energieeinsparung kann erreicht werden durch Entspannen der Fidelitätsanforderungen (und Erlauben von so genannter ”schmutziger RF”) auf einer dynamischen Basis oder auf Abruf, z. B. basierend auf der Wellenformkomplexität und/oder der Menge von Interferenzsignalenergie und/oder der Menge von unerwünschter Signalenergie in dem drahtlosen Medium. Die Anpassung der Leistung kann implementiert werden, z. B. durch dynamisches Abtasten der drahtlosen Umgebung und/oder basierend auf verschiedenen Beispielszenarien. Energieeinsparungen können sowohl im Sendemodus als auch im Empfängermodus erreicht werden.
Die Fidelitätsanforderungen für den analogen Schaltkreis können auch entspannt werden durch einen Satz von digitaler Signalverarbeitungs-(DSP)-Techniken, um die Verzerrungen auszulöschen, die aus analogen Fehlern (z. B. RF-analoge Fehler und/oder Basisband-analoge Fehler). Falls die Effekte der analogen Beeinträchtigung durch die DSP-Techniken reduziert werden kann, können RF-Teile, die billiger oder weniger energieverbrauchend sind, verwendet werden, um zu senden und zu empfangen.
Zusätzlich zur digitalen Signalverarbeitung kann ein hybrides analog-digitales Verfahren eingesetzt werden, um die Fidelität der empfangenen und/oder gesendeten Wellenformen wie benötigt zu steuern (z. B. Senken und/oder Erhöhen) und somit die durchschnittliche verbrauchte Energie reduzieren. Eine gesendete Wellenform soll eine hohe Fidelität haben, wenn es der idealen Wellenform beinahe gleicht, die gesendet werden würde, wenn alle analogen Komponenten in dem Sender sich auf ideale Weise verhalten würden (z. B. Verstärker wären perfekt linear). Eine empfangene Wellenform soll hohe Verarbeitungsfidelität haben, wenn die RF-Analog- und Digitalverarbeitung keine Verzerrung auf der empfangenen Wellenform verursacht und somit die Fehlerwahrscheinlichkeit minimiert.
Es werden unter anderem drei Mechanismen vorliegend offenbart: Abtasten und Abschätzen, analoge Rekonfiguration und Beeinträchtigung/Verzerrungslöschung.
Das Abtasten und/oder die Abschätzung des derzeit benötigten Levels von Signalverarbeitungsfidelität kann in der analogen Domain und/oder in der digitalen Domain ausgeführt werden. Es kann Leistungsspektrumsabschätzung in der analogen Domain und/oder in der digitalen Domain beinhalten. Es kann auch Demodulation von Steuerungskanalelementen in dem empfangenen Signal beinhalten (um die Wellenformmodulationseigenschaften und somit die Komplexität und Fidelität, die von der RF- und DSP-Verarbeitung benötigt wird, abzuschätzen). In manchen Ausführungsformen kann das Endgerät zusammen mit LTE betrieben werden, wodurch die Steuerungskanalelemente (CCEs) in dem PDCCH (oder dem ePDCCH) von einem Downlink-Teilrahmen beinhaltet sein können. In anderen Ausführungsformen kann das Endgerät nach irgendeiner von einer Vielzahl von anderen Drahtloskommunikationsstandards betrieben werden.
Auslöschung von analogen Domain-Beeinträchtigungen und/oder Verzerrungen kann ausgeführt werden in der digitalen Domain und/oder in der analogen Domain. In der digitalen Domain kann das UE-Gerät Rauschen und/oder Verzerrungen auslöschen, die aus analogen Beeinträchtigungen und Nichtlinearitäten resultieren. Die Löschung kann stattfinden nach der Einführung der analogen Beeinträchtigungen und Nichtlinearitäten. In der analogen Domain kann die Kompensation für Verzerrungen ausgeführt werden, bevor die Verzerrungen erzeugt werden, z. B. durch Auslöschen eines interferierenden Signals.
Zum Beispiel kann in einer Ausführungsform die Sende-(Tx)-Ableitungs-RF-Wellenform ausgelöscht werden, bevor sie mit einem anderen Störer intermoduliert, z. B. an dem Eingang von dem rauscharmen Verstärker (LNA). (In Ausführungsformen, die Frequenzduplexing verwenden, kann der Sender des UE-Geräts senden, während der Empfänger empfängt. Somit kann das Sendesignal teilweise in dem Empfangssignalpfad auslaufen.). In manchen Ausführungsformen kann ein Empfänger wie in 5 gezeigt konfiguriert sein. Die Blöcke, die in 5 gezeigt sind, können in einem oder mehreren RF-integrierten Schaltkreisen (RFICs) implementiert werden. Jeder Block kann Verzerrungen zu dem empfangenen Signal beitragen, z. B. aufgrund von Nichtlinearitäten des Blocks und/oder thermisches Rauschen.
5 zeigt einen Empfänger 500 gemäß einigen Ausführungsformen. Der Empfänger 500 kann in einem UE-Gerät implementiert werden. Der Empfänger kann einen rauscharmen Verstärker 502 beinhalten, der ein Eingangssignal empfängt (z. B. ein Eingangssignal, dass ein Downlink-OFDM-Signal beinhaltet, das durch eine Basisstation gesendet wurde). Die Verstärkung des LNA 502 kann steuerbar sein. Die Ausgabe des LNA 502 kann zu den Mixer 504 und den Mixer 528 geliefert werden, welche das verstärkte Signal mit orthogonalen lokalen Oszillator (LO) Signalen mischen, die durch den Frequenzsynthesizer 520 geliefert werden. Der Frequenzsynthesizer 520 kann die orthogonalen LO-Signale basierend auf einem anfänglichen LO-Signal erzeugen, das durch den spannungsgesteuerten Oszillator 522 und PLL 524 erzeugt wurde. (Die orthogonalen LO-Signale können die gleiche Frequenz haben, aber durch 90 Grad in der Phase getrennt sein.) Die Mixerausgangssignale können an Tiefpassfilter 506 bzw. 530 geliefert werden. Diese Filter können programmierbar sein. Die Filterausgangssignale können an analoge Verstärker mit variablem Verstärkungsfaktor (VGAs) 508 bzw. 532 bereitgestellt werden. Die Verstärkerausgangssignale können an Tiefpassfilter 510 bzw. 534 geliefert werden. Diese Filter können auch programmierbar sein. Die Ausgänge der Filter 510 und 534 können an Analog-Digital-Umwandler 512 bzw. 536 geliefert werden, welche die Filterausgangssignale in entsprechende Abtastsequenzen umwandeln. Die Abtastsequenzen, die durch die ADCs produziert werden, werden durch die Filter 514 bzw. 538 gefiltert. (Die Filter 514 und 538 können FIR-Filter sein. FIR ist eine Abkürzung für Filter mit endlicher Impulsantwort (Finite Impulse Response). Andere Filterarten können natürlich auch verwendet werden.). Die Ausgangssequenzen, die durch die Filter 514 und 538 produziert werden, können an die Verstärker mit variablem Verstärkungsfaktor (VGAs) 516 bzw. 540 geliefert werden. Die Ausgangssequenzen, die durch die digitalen VGAs produziert werden, können an den digitalen Schaltkreis 518 zur IF und Basisbandverarbeitung geliefert werden. Der digitale Schaltkreis 518 kann konfiguriert sein, um die Ausgangssequenzen von den digitalen VGAs zu demodulieren und decodieren, um Informationen, die durch das Downlink-Signal übertragen werden, wiederherzustellen. Der digitale Schaltkreis 518 kann an jede Teilgruppe (oder an alle) der anderen Einheiten in dem Empfänger gekoppelt sein, um Konfigurationsparameter und/oder Steuersignale an diese Einheiten zu liefern, z. B. wie in 5 gezeigt.
Die Abtasttakte der ADCs können durch die Einheit 526 unterstützt werden. Die Einheit 526 kann das Oszillatorsignal, das durch das PLL 524 bereitgestellt wird, durch einen Faktor N teilen, wobei N eine positive Zahl ist. Somit kann die Frequenz des Abtasttaktes das 1/N-fache der Frequenz des Oszillatorsignals sein. Die Referenztakteinheit 542 kann ein Referenztaktsignal an den PLL-Synthesizer 524 bereitstellen, zur Implementierung der Rx-LO-Wellenformen.
Variation der Anforderungen für die Empfänger-Analogverarbeitung auf Abruf
Linearität auf Abruf: Empfangene Signale sind typischerweise schwach und müssen in Gegenwart von starken benachbarten Kanälen verarbeitet werden. Die Intermodulationsanforderungen für den Empfänger (z. B. die Linearitätsanforderungen, die den rauscharmen Verstärker (LNA) auferlegt sind, der Mixer und die Basisbandschaltung) können entspannt werden, wenn das drahtlose Spektrum als frei von Interferenz abgetastet wurde. Die Linearität auf Abruf kann konfiguriert werden basierend auf einem oder mehrere der folgenden Faktoren (Abtastung):

(a) die Leistung der In-Band-(IB)- und Out-of-Band (OOB) drahtlosen Blocker;
(b) die Leistung der Sendeableitung (für FDD-Systeme), von dem unten ein Beispiel aufgeführt ist; und
(c) die Anforderungen an Fehlervektorbetrag (EVM) oder allgemeiner die Anforderungen an das operierende Demodulations-SNR. SNR ist eine Abkürzung für Signal-Rauschverhältnis.

Die Leistung eines In-Band-Blockers kann ermittelt werden durch digitales Filtern nach dem ADC. Zum Beispiel könnte die Differenz der Leistung zwischen dem Eingang und dem Ausgang des Filters die Blockerleistung ermitteln, wobei der Durchlassbereich des Filters konfiguriert ist, um das interessierende Signal durchzulassen. Die Leistungsmerkmale des OOB-Blockers können ermittelt werden aus dem Leistungsspektrometer im DSP, indem das drahtlose Spektrum außerhalb des Bandes des Downlink-Signals gescannt wird. Die Leistung der Sendeableitung kann ermittelt werden entweder durch analoge Filter oder Filter in dem DSP. Solch ein Filter kann abgestimmt werden, um die Frequenz des Sendesignals durchzulassen. (Die Verlustleistung kann gemessen werden basierend auf dem Signalausgang von dem Filter.) Die EVM-Anforderungen oder die operierende Demodulations-SNR können ermittelt werden basierend auf dem Decodieren des Steuerungssignals in dem empfangenen Signal, wo das Steuerungssignal die Modulation und das Codierungsschema (MCS) der modulierten Wellenform diktiert.
Die Verzerrung kann auch ausgelöscht werden in der digitalen Domain mit digitaler Signalverarbeitung. In manchen Ausführungsformen können Intermodulationsverzerrungen zweiter Ordnung (IMD2) adaptiv gelöscht werden, z. B. mit einem ”Least Means Squares”-(LMS)-Algorithmus. Somit kann eine signifikante Menge von Hardware (HW) eingespart werden, die andernfalls für IIP2-Kalibration reserviert werden würde. Des Weiteren können Intermodulationsverzerrungen dritter Ordnung (IMD3) ausgelöscht werden und somit die RF-Linearitätsanforderungen senken und folglich den Energieverbrauch senken.
Beispiel von IIP3-Einsparungen
Für Band 5 von FDD LTE beträgt der Duplex-Abstand 45 MHz. (Duplex-Abstand bedeutet Frequenzabstand zwischen Sender und Empfänger.) Ein Blocker bei –90 MHz (relativ zu der Mitte des gewünschten RF-Signals), der eine Leistung von –15 dBm haben kann, wird durch den Duplexer des UE-Geräts abgeschwächt werden. (Nehmen wir eine 35 dB Abschwächung von dem Rx-Filter an, die in einer kontinuierlichen Wellenleistung von P_CW = –50 dBm resultiert. Dieser Rx-Filter wird auch als Duplexer durch das Filter bezeichnet.) Der Blocker kann zurückzuführen sein auf einen anderen ungewollten LTE-Kanal und/oder Tx-Ableitung, welche Verzerrungen intermoduliert oder erzeugt.
Angenommen, ein Empfangssignal hat 5 MHz Bandbreite und ein Sendesignal hat 5 MHz Bandbreite. Dann ist für QPSK mit einer Codierungsrate 1/3, das maximal zulässige Verzerrungslevel infolge von IMD3: P_IMD3,in = P_wanted – TN – x (1A) = –93,5 – 1,5 – 1,25 = –96,2 dBm (1B) wobei P_wanted das gewünschte Leistungslevel von –93,5 dBm ist, gemäß der Sensitivität von QPSK und Codierungsrate 1/3 und die NF-Degradation infolge des Blockers (6 dB) erlaubt. (NF ist eine Abkürzung für Rauschfigur.) TN steht für thermisches Rauschen, und x steht für Extrarauschen, das TN relativ zu der Intermodulationsverzerrung beitragen wird, z. B. wie in 6 gezeigt.
Unter der Voraussetzung, dass die maximale Leistung von Tx 23 dBm ist, und der Duplexerverlust 2 dB ist und einer 50 dB Isolation von der Duplexerableitung, ist die Signalableitung des Sendesignals an dem Eingang des LN des Empfängers: P_tx = 23 + 2 – 50 – 4 = –29 dBm. (2)
Der Faktor von 4 dB berücksichtigt eine Relaxation relativ zu der maximalen Tx-Leistung, d. h. die tatsächliche Tx-Leistung könnte 4 dB unter der maximalen Tx-Leistung sein. Somit wird der benötigte Wert des Intercept-Punktes dritter Ordnung (IIP3), um die Rauschfigur (NF) Degradation von 6 dB wie durch den 3GPP-Standard diktiert zu erfüllen, gegeben durch: IIP3 = (2P_tx + P_CW – P_IMD3,in)/2 (3A) = (2(– 29) – 50 + 96,2)/2 (3B) = 5,9 dBm. (3C)
Diese Anforderung ist für das QPSK (Quarternary Phase Shift Keying) bestimmt. Wie erläutert kann der 6 dB-Faktor angesehen werden als eine NF-Degradation infolge von Blocker. In 6 stellt RF_sens die Sensitivitätsanforderungen für QPSK 1/3 bei Fehlen von Nichtlinearitäten dar; SNR ist das Signal-Rauschverhältnis des empfangenen Signals infolge von thermischem Rauschen; IM stellt den Implementationsverlust infolge von fehlerhafter digitaler Signalverarbeitung dar; und TN-Grund stellt ein thermisches Grundrauschen dar.
Man beachte, dass für jeden 1 dB Abfall in der Tx-Ableitungsleistung P_tx der geforderte Wert von IIP3 um 1 dB abnimmt. Somit kann, falls die Tx-Ableitungsleistung um 10 dB reduziert wird, die IIP3-Anforderung um 10 dB reduziert werden. Des Weiteren nimmt der erforderliche Wert von IIP3 für jede 1 dB Abnahme in der Blockerleistung PCW um 0,5 dB ab, Daher könnte eine signifikante Leistungsersparnis erzielt werden durch Filtern oder Auslöschen der Ableitungsleistung.
IQ-Diskrepanzen im Empfänger
IQ-Diskrepanzen im Empfänger (Rx) werden die Fidelität des empfangenen Signals beeinflussen. IQ-Diskrepanzen können Verstärkungsungleichgewicht zwischen dem gleichphasigen (I) Kanal und dem Quadratur (Q) Kanal des Empfängers und/oder Phasenverschiebung zwischen dem I-Kanal und dem Q-Kanal beinhalten.
In einer traditionellen Architektur können zusätzliche Kosten anfallen, wenn Kalibrationsprozeduren eingesetzt werden, um die Abschätzung der IQ-Diskrepanzen zu ermöglichen. Die Diskrepanzen können auch frequenzabhängig sein, was die Kalibrationsprozedur erschweren wird. Es kann Kosten assoziiert mit der Kalibration in der Fabrik geben, speziell weil Kalibrationen in vielen RFIC-Zuständen/Verstärkungen und Empfangsbandbreiten benötigt sein können. Darüber hinaus kann es Kosten für die Kalibration von analogen Filtern geben, und Kosten für zusätzliche Loopback-Schaltkreise in der RF-Verarbeitung. (”Loopback-Schaltkreis” bezeichnet einen kalibrationsspezifischen Schaltkreis, der Looping-Back-Signale von verschiedenen Teilen der RF-Kette zum ADC-Schaltkreis umfasst, um die Diskrepanzen/Verzerrungen, die interessieren, zu extrahieren.) Die Parameter, die während der Kalibration bestimmt werden, können anschließend durch eine digitale Kompensationseinheit verwendet werden, um die IQ-Diskrepanzen zu entfernen.
Um kostspielige Kalibrationen zu vermeiden, kann in manchen Ausführungsformen der Empfänger einen Mechanismus für adaptive und Echtzeitkompensation von IQ-Diskrepanzen einsetzen (z. B. in OFDM-Signale, basierend auf der Leistung von I und Q Signale, als auch ihre Cross-Korrelation). Frequenzabhängige Diskrepanzen können kompensiert werden mit adaptiven Dekorrelationstechniken, z. B. in digitaler Signalverarbeitung.
Verschiedene Mengen von Ressourcenverteilung (wie es in verschiedenen Kommunikationsstandards wie beispielsweise LTE erlaubt ist) und verschiedenen Modulationsformaten haben unterschiedliche Anforderungen für die maximal erlaubten IQ-Diskrepanzen. Zum Beispiel kann die maximal erlaubte IQ-Diskrepanz größer sein für eine niedrigwertige Konstellation als für eine höherwertige Konstellation. Als ein anderes Beispiel kann die maximal erlaubte IQ-Diskrepanz größer sein, wenn dem UE-Gerät eine große Anzahl von Ressourcenblocks zugeteilt wurde, als wenn eine kleine Anzahl von Ressourcenblocks zugeteilt wurde.
Daher, um Energie in digitaler Verarbeitung einzusparen, kann IQ-Beeinträchtigungskompensation (z. B. Crosstalk-Kompensation) adaptiv eingesetzt werden basierend auf einem oder mehreren der folgenden Faktoren.

(A) Modulationsordnung und/oder Modulation- und Codierungsschema (MCS) und räumliche Dimension. Zum Beispiel kann IQ-Beeinträchtigungskompensation eingesetzt werden, wenn 64 QAM verwendet wird und nicht eingesetzt wird, wenn QPSK verwendet wird. Als ein anderes Beispiel kann IQ-Beeinträchtigungskompensation eingesetzt werden, wenn MIMO-Rang größer als 1 ist und nicht eingesetzt wird, wenn MIMO-Rang gleich 1 ist. (MIMO mit Rang >> 1 kann ein größeres SNR erfordern verglichen mit MIMO mit kleinerem Rang oder Rang = 1).
(B) Einseitige gegenüber zweiseitige Verteilung. Im Fall von einseitiger Verteilung kann die Leistung der Bildfrequenz ermittelt werden, wenn IQ-Kompensation aktiviert ist. (Die Bildfrequenz ist das Negativ von der Frequenz, die dem Empfänger zugeordnet ist. Einem anderen Nutzer kann Ressourcen bei der Bildfrequenz zugeordnet sein.) Digitale Schaltung in dem UE-Gerät kann die Bildfrequenzleistung messen und entscheiden, ob IQ-Kompensation benötigt wird basierend auf der Messung. Wenn sich die Leistung bei der Frequenz f und die Leistung bei der Bildfrequenz –f wesentlich unterscheiden, z. B. wenn der absolute Wert ihres Verhältnisses von der Einheit um mehr als eine vorgeschriebene Menge abweicht (d. h. die Leistung bei f ist wesentlich größer als die Leistung bei –f), dann kann IQ-Beeinträchtigungskompensation nicht eingesetzt werden, zumindest für die Frequenz f.
(C) Das Bildunterdrückungsverhältnis (IRR) ist gegeben durch:
wobei g die Verstärkungsdiskrepanz ist und φ eine Phasendiskrepanz ist. Für ein numerisches Beispiel, wenn ein Signal-Rauschverhältnis (SNR) von 10 dB benötigt wird für das Demodulieren einer Wellenform mit einer bestimmten BLER (Blockfehlerrate), dann wird keine Kompensation benötigt, wenn die Verstärkungsdiskrepanz kleiner als 20% ist und die Phasendiskrepanz kleiner als 20 Grad ist, wie durch die obige Gleichung überprüft werden kann. (In anderen Worten, unter diesen Konditionen von Verstärkungsdiskrepanz und Phasendiskrepanz, folgt dass 10·log₁₀(IRR) größer ist als 10 dB.) Allgemeiner gesagt kann ein digitaler Schaltkreis in dem UE-Gerät: Verstärkungsdiskrepanz g und Phasendiskrepanz φ basierend auf den I und Q Komponenten des empfangenen Signals berechnen; das IRR basierend auf der obigen Gleichung berechnen; das berechnete IRR (oder seine Dezibeläquivalente) mit einer benötigten SNR vergleichen; und IQ-Kompensation ermöglichen, wenn das berechnete IRR weniger ist als das benötigte SNR.

Digitale Schaltung in dem UE-Gerät kann auch die Bildfrequenzleistung messen und entscheiden, ob IQ-Kompensation basierend auf der Messung der Bildfrequenzleistung benötigt wird (die digitale Schaltung kann eine AGC-Funktion implementieren, um die Verstärkung von einem oder mehreren Verstärkern, Filter, etc. in dem Empfänger zu steuern. AGC ist eine Abkürzung für automatische Verstärkungssteuerung (Automatic Gain Control). Unter den Handlungen der AGC kann die Handlung von Leistungsmessung für jede gegebene Frequenz oder Bereich von Frequenzen sein. Somit kann die oben genannte Messung der Bildfrequenzleistung als Teil der AGC-Funktion ausgeführt werden.) Zum Beispiel, wenn es keine Zuordnung bei der Bildfrequenz gibt, wird keine IQ-Kompensation benötigt.

(D) Eine höhere Frequenzzuordnung wird empfindlicher sein für frequenzabhängige IQ-Diskrepanzen als eine niedrigere Frequenzzuordnung. Das liegt daran, dass Verzögerungsdiskrepanzen zwischen den I und Q Verarbeitungspfaden zu größeren Phasendiskrepanzen bei höheren Frequenzen führen werden. In anderen Worten wird das UE-Gerät empfindlicher sein für IQ-Diskrepanzen, wenn die Ressourcen, die dem UE-Gerät zugeordnet sind, bei dem Hochfrequenzende des Downlink-Spektrums sind, als wenn die Ressourcen bei einem Niedrigfrequenzende des Downlink-Spektrums zugeordnet sind. Daher kann das UE-Gerät Kompensation von frequenzabhängigen IQ-Diskrepanzen basierend auf dem Standort seiner Ressourcenzuordnung(en) in der Frequenzdomain aktivieren/deaktivieren. Die Basisstation kann die Ressourcen, die dem UE-Gerät in einem Steuerungskanal (z. B. dem PDCCH oder dem e-PDCCH) des Downlink-Signals zugeordnet sind, anzeigen.

Phasenrauschen in dem Empfänger
Phasenrauschen kann den Empfänger beeinflussen durch: (1) Eigeninterferenz des gewünschten Signals und/oder (2) spektrale Verbreiterung der benachbarten Kanäle, die stärker sind als das gewünschte Signal. (Ein benachbarter Kanal ist ein Kanal, der an den Kanal angrenzt, auf dem die aktuell dienende Basisstation an das UE-Gerät sendet.) Phasenrauschen kann verursacht werden durch Fehler des lokalen Oszillators (LO) des PLL-Schaltkreises.
Entspannen der Phasenrauschanforderungen, d. h. Erhöhen der maximal erlaubten Phasenrauschleistung, wird in einer signifikanten Reduzierung des Energieverbrauchs durch den Phase-Locked-Loop (PLL) resultieren. Die Entspannung der PLL-Phasenrauschanforderungen kann erreicht werden basierend auf der Spektrumsabtastung und/oder dem Anwendungsfall. In dem Spektrumsabtastungsverfahren kann der digitale Schaltkreis in dem UE-Gerät die Leistung von angrenzenden Kanälen abtasten (die zum reziproken Mixen beitragen sollten), und die Phasenrauschanforderungen entspannen (verschärfen), wenn die Leistung der angrenzenden Kanäle klein (groß) ist. Im Anwendungsfallverfahren kann der digitale Schaltkreis in dem UE-Gerät verschiedene Anforderungen an das Phasenrauschen für verschiedene Anwendungsfälle auferlegen (z. B. Modulationsschemata und/oder Modulationsordnungen und/oder Anzahl von spatialen Strömen). Eine kleine (große) Modulationsordnung und kleine (große) Anzahl von spatialen Strömen würde einer losen (engen) Restriktion an Phasenrauschen entsprechen, da die SNR-Anforderungen unterschiedlich sind.
In manchen Ausführungsformen kann die Relaxation der Restriktion der Leistungsspektraldichte (PSD) des PLL-Phasenrauschens aktiviert werden durch das Verwenden von digitalen Signalverarbeitungstechniken, um das Phasenrauschen in dem digitalen Basisbandsignal zu kompensieren. Die Niedrigfrequenzkomponenten des Phasenrauschens werden zu willkürlicher Phasenrotation pro Symbol führen. Diese Niedrigfrequenzkomponenten des Phasenrauschens können verfolgt werden (und somit entfernt) durch eine oder mehrere der folgenden Techniken.

(1) Gemeinsame Phasenfehlerabschätzung und Korrektur. Gemeinsamer Phasenfehler ist eine gemeinsame Phasenrotation, die jeder Zwischenträger für ein bestimmtes OFDM-Symbol erfährt. Gemeinsame (selbe) Phasenfehler können abgeschätzt werden durch Verwendung von Kanalabschätzungstechniken. Gemeinsame Phasenfehler können korrigiert werden durch Derotation der Zwischenträger für jedes OFDM-Symbol durch den abgeschätzten CPE (Common Phase Error).
(2) Betrieb einer automatischen Frequenzsteuerungsschleife (AFC). Digitale Schaltkreise des UE-Geräts können die AFC-Schleife implementieren durch Abschätzen des Phasensprungs von einem OFDM-Symbol zum nächsten. (Jeder Zwischenträger wird eine willkürliche Phasenkomponente haben, welche von einem OFDM-Symbol zum nächsten variiert. Der digitale Schaltkreis kann diese Phasensprünge kompensieren.)
(3) Kanalabschätzung und Verfolgung über die Zeit. (Kanalabschätzungen können erzeugt werden durch das UE basierend auf Pilotsymbolen oder Referenzsymbolen, die durch die Basisstation in dem Downlink-Signal eingebettet sind.) Im Fall von Kanalabschätzung mit Kalman-Filterung können Frequenzen des Phasenrauschprofils PSD, die verfolgt werden können (und somit entfernt), bestimmt werden durch Lösen einer Lyapunov-Gleichung im stationären Zustand. Die stationäre Lyapunov-Gleichung kann bestimmt werden aus einem Zustandsraum-dynamischen Modell des Kanalleistungsverzögerungsprofils, welche eine Funktion der Doppler-Verschiebung ist. Die Hochfrequenzkomponenten des Phasenrauschens (welche ICI einführen) können ausgelöscht werden durch ein adaptives ICI-Löschungsschema. (ICI ist eine Abkürzung für Inter-Carrier-Interference. PSD ist eine Abkürzung für Power Spectral Density.)

Basisband analoges Filtern
Die Energie, die durch das Basisband analoge Filtern (z. B. Filter 510 und Filter 534 von 5) des Empfängers verbraucht wird, kann proportional sein zu dem dynamischen Bereich des absoluten Eingangssignals (d. h. das gewünschte Signal plus irgendeinen starken Blocker) zum Filter wie auch die Bandbreite BW des gewünschten Signals und die Anzahl an Polen in der Transferfunktion des Filters. Der Begriff ”gewünschtes Signal” bezieht sich auf ein Signal, das mit der Ressourcenzuordnung des UE korrespondiert. Der Begriff ”Blocker” bezieht sich auf ein interferierendes Signal. Die Anzahl an Polen wird bestimmt durch die Menge der Schwächung der Blocker.
Digitaler Schaltkreis in dem UE-Gerät kann dynamisch die Leistung von angrenzenden Blockern abtasten. (Ein Blocker soll ”angrenzend” sein, wenn es neben dem gewünschten Signal in der Frequenz liegt.) Vertrauend auf der dynamisch abgetasteten Leistung der angrenzenden Blocker kann der digitale Schaltkreis den analogen Filterschaltkreis einstellen unter Verwendung von einer oder mehrerer der folgenden Techniken.

(A) Die Anzahl von Transferfunktionspolen kann reduziert werden, wenn die Leistung der angrenzenden Blocker klein ist (z. B. kleiner als ein Grenzwert) und somit die Anzahl von Stufen in dem Basisbandanalogfilter reduzieren.
(B) Der dynamische Bereich des analogen Verarbeitungspfads des analogen Filters kann reduziert werden, wenn die Leistung der angrenzenden Blocker klein ist. Zum Beispiel kann der dynamische Bereich des analog verarbeitenden Pfads reduziert werden, indem die Anzahl von ADC-Bits reduziert wird. Reduktion des dynamischen Bereichs reduziert ausschnitt- oder kompressionsinduzierte Nichtlinearitäten infolge von Vorhandensein starker Signale.
(C) Dem analoge Filterschaltkreis kann erlaubt werden lauter zu werden (z. B. durch Betrieb des analogen Filterschaltkreises bei einem niedrigeren Versorgungsstromlevel oder niedrigerem Versorgungsleistungslevel) basierend auf der Eingangssignalleistung. (Das AGC kann die Stärke des eingehenden gewünschten Signals bestimmen. Wenn das Signal stark ist, kann mehr Rauschen toleriert werden. Somit ist es den Analogblocks erlaubt, lauter zu werden. Wenn das Signal klein ist, ist es notwendig, dass die Analogblocks weniger laut sind.)
(D) Die Bandbreite des Filters kann eingestellt werden basierend auf der Größe der Ressourcenverteilung an das UE-Gerät. (LTE erlaubt dynamische variable Größenzuordnung an den Nutzer.) Für eine kleinere Anzahl von zugeordneten Ressourcenblocks (RBs) kann das UE-Gerät eine kleinere Filterbandbreite benutzen und somit weniger Energie verbrauchen. Das UE-Gerät kann die Mitte des Durchlassbands des Filters bei dem Zentrum der Verteilung platzieren, d. h. der Satz von Ressourcenblocks, der dem UE-Gerät zugeordnet ist.

Beispiele von Analogfilter erster Ordnung
7A stellt ein Single-Ended-Filter 700 erster Ordnung gemäß einiger Ausführungsformen dar. (Filter 700 kann verwendet werden, um den oben beschriebenen Basisband analogen Filter oder ein Teil davon zu implementieren. Der Filter 700 kann ein Transconduktor 705 mit einem Transkonduktanzwert g_m1, einem Kondensator C_L und einen Transkonduktor 710 mit einem Transkonduktanzwert g_m2 beinhalten. Eine Eingangsspannung V_in kann an einen negativen Eingang des Transkonduktors 705 geliefert werden. Der positive Eingang des Transkonduktors 705 kann an Masse gekoppelt sein. Der Ausgang des Transkonduktors 705 kann mit dem negativen Eingang des Transkonduktors 710, mit dem Kondensator C_L und an einen Ausgangsport V_out des Filters 700 gekoppelt sein.
In manchen Ausführungsformen kann der Transkonduktor 705 und der Transkonduktor 710 wie in 7B gezeigt implementiert werden, welche ein Transkonduktorschaltkreisdiagramm 750 darstellen. (Es versteht sich, dass es keine allgemeine Anforderung gibt, dass die Transkonduktoren 705 und 710 durch identische Schaltkreise realisiert werden.) Ein Eingangsspannungssignal V_in kann gekoppelt sein an das Gate eines Transistors 755 mit Transkonduktanzwert g_m. Der Drain D des Transistors kann gekoppelt sein an eine Versorgungsspannung V_supply über eine Last 760. (Die Last kann z. B. ein Widerstand sein.) Die Quelle S des Transistors kann an Masse gekoppelt sein. Ein Strom I_out und Spannung V_out wird an dem Ausgangsport, der an den Drain gekoppelt ist) produziert.
Definition von dynamischem Bereich oder Signal-zu-Rauschverhältnis
Mit Bezug auf 7A kann die Transferfunktion des Filters 400 ausgedrückt werden als:
wobei Pole p₁ = g_m2/C_L, wobei s eine komplexe Variable ist.
Nach [Rajavi] wird das Drain-Rauschen angegeben durch
wobei k die Boltzmann-Konstante darstellt, T die Temperatur der Beobachtung darstellt, γ einen Faktor abhängig von der Transistorgeometrie darstellt, i_dn1 den Rauschstrom der Stufe 1 darstellt, i_dn2 den Rauschstrom der Stufe 2 darstellt. Die rauschenäquivalente Bandbreite B_N des Schaltkreises ist gegeben durch
[Rajavi] bezieht sich auf das Buch mit dem Titel ”RF Microelectronics” von Behzad Rajavi.
Nehme eine Full-Scale-Signalspannung (d. h. Peak-to-Peak-Spannung) an dem Ausgang des Filters bezeichnet als V_FS,pp an. Nehme auch eine hohe Impedanz der Last an. Somit haben wir das Quadrat der gesamten Rauschspannung gegeben durch
Leistungsverbrauchsmodell
Ein Leistungsverbrauchsmodell für den oben beschriebenen Verstärker 700 als eine Funktion der Verstärkung, Bandbreite (BW) und Signal-zu-Rauschverhältnis (S/N) kann wie folgt konstruiert werden. Durch Substituieren des Ausdrucks für i 2 / totn und B_n in die obige Gleichung für ν 2 / totn erhalten wir
Angenommen der Ausgang läuft auf vollen Touren, ist der dynamische Bereich (d. h. S/N) beim Ausgang des Filters:
wobei v_S die Spannung des gewünschten oder nützlichen Signals bezeichnet.
Der gesamte Strom I_D der beiden ist:
wobei V_eff bezeichnet V_GS – V_TH.
Für einen klassischen langen Kanal MOSFET ist die Transkonduktanz g_m gegeben durch
wobei V_GS die Spannung zwischen dem Gate und der Quelle des MOSFET bezeichnet, V_TH die Drehung der Schwellenspannung bezeichnet.
Der Energieverbrauch des Beispielverstärkers ist daher:
wobei V_DD die Versorgungsspannung darstellt.
In idealer Weise wäre maximale Ausgangsspannungsschwankung V_FS gleich der Stromversorgungsspannung V_DD. Wenn das nicht der Fall ist, wird der Energieverbrauch steigen durch η = V_FS/V_DD. (14)
Wir beobachten, dass mit einer größeren Filterbandbreite mehr Rauschen integriert wird und mehr Strom verbraucht wird, um den dynamischen Bereich (d. h. SNR) zu erhalten. Filterbandbreite wird in der obigen Gleichung durch den Pol p1 dargestellt.
Beispielsweise in dem Fall, in dem die Blockerleistung dominiert, wenn die detektierte Blockerleistung um 10 dB fällt, kann der Energieverbrauch P durch 10 dB auf Kosten eines 10 dB Verlusts im dynamischen Bereich (S/N) abnehmen. Siehe Gleichung (13B).
Ebenso, wenn die Bandbreite (BW) der Downlink-Zuordnung an das UE-Gerät abnimmt (z. B. von 50 RBs zu 2 RBs), kann das UE-Gerät für denselben dynamischen Bereich 14 dB der Bandbreite (weniger integriertes Rauschen) tauschen und den Energieverbrauch reduzieren. (Man beachte, dass 10·log(50/2) ≈ 14.) In anderen Worten kann der Energieverbrauch P reduziert werden durch das Reduzieren der Filterbandbreite, um mit der reduzierten Zuordnungsbandbreite übereinzustimmen. In Gleichung (13B) wird die Bandbreite dargestellt durch den Parameter p₁.
ADC und dynamischer Bereich auf Abruf
Die Spezifikation für den Analog-Digital-Umwandler (ADC) des Empfängers des UEs kann die Kanalbandbreite (BW) und den dynamischen Bereich beinhalten. Daher ist in manchen Ausführungsformen das Modell für den Energieverbrauch des ADC: P~DynamicRange × BW. (15) BW stellt die Kanalbandbreite dar, d. h. die Bandbreite des Radiokanals (z. B. das OFDM-Band), das das gewünschte Signal des UE trägt.
Der dynamische Bereich des ADC kann dynamisch eingestellt werden basierend auf einem oder mehreren der folgenden Faktoren.

(A) Der dynamische Bereich kann dynamisch eingestellt werden basierend auf der Bandbreite des gewünschten Signals, welcher typischerweise kleiner ist als die Kanalbandbreite. (In LTE erfolgt die Zuordnung der Ressourcen dynamisch. Somit kann die Bandbreite der Ressourcen, die dem UE-Gerät zugeordnet sind, dynamisch variieren.) Angenommen zwei Zuordnungen haben die gleiche Leistung, aber unterschiedliche BWs und die gleiche SNR-Anforderungen: BW1 > BW2. Der dynamische Bereich des ADC für die Zuordnung 2 wäre größer (als für die Zuordnung 1), da das integrierte Quantifizierungsrauschen (QN) kleiner wäre. Somit würde das ADC unnötige Energie für die Zuordnung 2 ausgeben. Daher könnte der Energieverbrauch P reduziert werden durch Reduzieren des dynamischen Bereichs des ADC, wenn die Zuordnungsbandbreite abnimmt. Das UE-Gerät kann den dynamischen Bereich des ADC steuern durch Steuerung von einer oder mehrerer Abtastfrequenzen, Anzahl von Quantisierer-Bits und Anzahl von ADC-Stufen.
(B) Die Leistungslevels der Blocker können auch verwendet werden, um den benötigten dynamischen Bereich zu bestimmen. Die Leistungslevels der Blocker können dynamisch abgetastet werden und somit könnte der dynamische Bereich dynamisch eingestellt werden. Der dynamische Bereich kann vergrößert (verkleinert) werden, wenn das Blockleistungslevel klein (groß) ist. Die Leistungslevels der Blocker können durch die AGC-Schaltung abgetastet werden und/oder durch Filtern in der Digitaldomain.
(C) Betriebsparameter, wie beispielsweise das Modulations- und Codierungsschema (MCS) und die Anzahl spatialer Ströme können die SNR-Anforderung, die dem ADC auferlegt ist, bestimmen (eine SNR-Anforderung kann dem ADC auferlegt werden durch Steuern des dynamischen Bereichs des ADC). In anderen Worten die SNR-Anforderung (oder ADC-Bandbreite) kann eingestellt werden basierend auf dem MCS der Zuordnung und/oder der Anzahl an spatialen Strömen, die mit der Zuordnung assoziiert ist. Die Basisstation kann das MCS der Zuteilung und/oder die Anzahl der spatialen Ströme in dem Störungskanal senden.

Der dynamische Bereich des ADC kann dynamisch eingestellt werden durch Steuerung von einem oder mehrere der Folgenden:

(1) Die Taktfrequenz des ADC. Quantisierungsrauschen (QN) ist verteilt auf einen kleineren Bereich von Frequenzen, wenn die Taktfrequenz kleiner ist. Somit nimmt der dynamische Bereich ab, wenn die Taktfrequenz abnimmt.
(2) Die Ordnung des Sigma-Delta-Modulators des ADC. Niedrigere Ordnung impliziert geringere Rauschformung, höheres Quantizierungsrauschen und somit einen Abfall im dynamischen Bereich.
(3) Die Anzahl von ADC-Quantisierern (Vergleicher) Bits, die das DAC füttern im Fall von einem Sigma-Delta-ADC.

Die QN-Transferfunktion, die zum Rauschformen verwendet wird, kann auch konfiguriert werden, dass sie Nullen auf dem Intervall(en) der Frequenzen hat, die den zugeordneten RBs entsprechen (analog zu einer Durchlasstransferfunktion, die für die zugeordneten RBs optimiert ist). Wenn wir die Nullen der Sigma-Delta-Transferfunktion um DC (d. h. Nullfrequenz) des Downlink-ODFM-Kanals auf statische Weise platzieren, verschwendet das ADC Arbeitsaufwand, wenn die Ressourcenzuordnung des UE nahe bei der Kanalkante ist. (Die Sigma-Delta-Transferfunktion wird hier auch als die QN-Transferfunktion bezeichnet.) Das Formen ist bei diesen Frequenzen nicht optimal.
Zum Beispiel betrachte einen Sigma-Delta-Modulator mit n Integratoren, mit B Bits in dem Quantisierer, und mit Überabtastungsverhältnis gleich OSR. Das SNR vom Quantisierungsrauschen (QN) in einem solchen Sigma-Delta-Modulator kann ausgedrückt werden als:
Zum Beispiel wenn die gewünschte Demodulation SNR = 5 dB ist, dann ist in Abwesenheit von Blockern, der dynamische Bereich DR, der von (16) benötigt wird: DR = SNR + 10 dB + PAPR + Fading ≈ 35 dB, (17) wobei PAPR das Peak-to-Average Power Ratio (Verhältnis von Spitzenleistung zu der mittleren Leistung eines Signals) ist, und Fading die Schwundreserve darstellt (Upfade und Downfade). Diese Anforderung kann erfüllt werden, z. B. durch OSR = 10, n = 2, B = 2.
Im Fall des höchsten MCS und in Anwesenheit von Blocker ist das benötigte DR = 70 dB. Diese Anforderung kann z. B. durch OSR = 20, n = 3, B = 3 erfüllt werden.
Somit sehen wir, dass signifikante ADC-Leistungseinsparung erreicht werden kann durch Senken der Anforderungen für den dynamischen Bereich des ADC.
Ähnlich wie die oben beschriebenen Digitalsignalverarbeitungstechniken in dem Empfänger des UE-Geräts, kann die digitale Verarbeitung benutzt werden, um den Sender des UE-Geräts zu steuern, um den Energieverbrauch auf dynamische Weise zu optimieren.
In manchen Ausführungsformen können der digitale Vorverzerrungsschaltkreis (DPD) und die Hüllkurvenverfolgung(ET)-Nachschlagstabellen in dem Sender dynamisch eingestellt werden, basierend auf einem oder mehreren Faktoren, wie beispielsweise Uplinkmodulationsschemen, EVM-Anforderungen, und der Größe und der Lokalisierung der RB-Zuordnung (EVM ist eine Abkürzung für Error Vector Magnitude).
Wie oben für den Empfänger erläutert, kann die Beeinträchtigung des Senders (z. B. die IQ-Diskrepanzen und/oder frequenzabhängigen IQ-Diskrepanzen, Phasenrauschen, etc.) dynamisch eingestellt werden, basierend auf der benötigten Fidelität der ausgesendeten Wellenform.
8 stellt einen Senderempfänger 800 gemäß einiger Ausführungsformen dar. Der Sendeempfänger kann von dem UE-Gerät verwendet werden. Der digitale Schaltkreis 802 (z. B. ein digitaler Signalprozessor, oder ein ASIC, oder ein programmierbares Hardwareelement, oder irgendeine Kombination der Vorhergehenden) kann konfiguriert werden, um eine oder mehrere Funktionen auszuführen, wie beispielsweise:
Erzeugen eines digitalen Basisbandsignals;
Skalieren und/oder detroughing des Amplitudenbasisbandsignals;
Vorverzerrung des digitalen Basisbandsignals, um Beeinträchtigungen auszugleichen, die durch den Sender eingeführt werden sollen; und
Laufzeitanpassung des Amplitudensignals in Bezug auf das Phasensignal.
In manchen Ausführungsformen bezieht sich das Amplitudensignal und das Phasensignal auf die Amplitude A(n) bzw. der Phase θ(n) in der komplexen Darstellung A(n)·exp{j·θ(n)} des Basisbandsignals.
Das vorverzerrte digitale Basisbandsignal 803 wird für den Digitalanalogumwandler (DAC) 804 geliefert, welcher das vorverzerrte digitale Basisbandsignal in ein analoges Signal umwandelt. Das analoge Signal ist durch den Filter 810 tiefpassgefiltert, und das tiefpassgefilterte Signal ist durch die Hochkonvertierungseinheit 812 hochkonvertiert. Das hochkonvertierte Signal ist bandpassgefiltert durch den Filter 814. Das RF-Signal, das durch den Filter 814 erzeugt wurde, wird an den Treiber 816 geliefert, welcher das Signal vorverstärkt. Das Ausgangssignal des Treibers ist durch den RF-Leistungsverstärker 818 verstärkt, um ein Ausgangssignal zu erzeugen, welches über ein oder mehrere Antennen des UE-Geräts gesendet wird.
Ein digitaler Schaltkreis 802 kann auch ein digitales Hüllkurvensignal DES an das DAC 804 liefern, welcher das digitale Hüllkurvensignal in ein analoges Hüllkurvensignal AES konvertiert. Das analoge Hüllkurvensignal kann tiefpassgefiltert werden durch den Filter 806, um ein gefiltertes Hüllkurvensignal zu erzeugen, welches durch den Hüllkurvenverstärker 808 verstärkt wurde. Der Ausgang des Hüllkurvenverstärkers kann verwendet werden, um die Stromversorgungsspannung des Leistungsverstärkers 818 zu steuern. Durch kontinuierliches Einstellen der Stromversorgungsspannung, kann die Effizienz des Leistungsverstärkers erhöht werden (d. h. weniger Energie wird verschwendet in Folge von thermischer Verlustleistung).
Der Sendeempfänger 800 kann auch einen Down-Converter 830 beinhalten, der ein Eingangssignal, empfangen von dem RF-Koppler 820, herunterkonvertiert. Der Koppler ist konfiguriert, um die übermittelte Wellenform zurück zu koppeln, um seine Verzerrungsmerkmale zu analysieren. Das herunterkonvertierte DCS-Signal ist durch den Filter 835 tiefpassgefiltert. Das tiefpassgefilterte Signal 836 ist durch den Analog-Digital-Umwandler 840 abgetastet. Das resultierende abgetastete Signal 841 wird dem digitalen Schaltkreis 802 zur Verarbeitung bereitgestellt. Der Down-Konvertierpfad stellt eine Rückkopplungsschleife zur Verfügung, z. B. um das Training des Vorverzerrungsschaltkreises zu ermöglichen.
Der digitale Schaltkreis 802 kann konfiguriert werden, um Konfigurationsparamenter und/oder Steuerungssignale an die analogen Schaltkreise zu liefern, wie beispielsweise Tiefpassfilter 806, 810, 835, Up-Converter 812, Down-Converter 830, Verstärker 808, Treiber 816, Leistungsverstärker 818 oder irgendeine Untermenge der zuvor Genannten. Darüber hinaus kann der digitale Schaltkreis 802 konfiguriert werden, um Konfigurationsparameter und/oder Störungssignale an das DAC 804 und/oder ADC 840 zu liefern. Diese Konfigurationsparameter und/oder Störungssignale können eine Funktion des Zielleistungsverbrauchs als auch der erforderlichen Fidelität der TX-Wellenform sein. Die erforderliche Fidelität könnte bestimmt werden aus dem Dekodieren des Steuerungskanals in dem Downlink-Signal (z. B. dem PDCCH im Zusammenhang mit dem LTE).
In einem Satz von Ausführungsformen, kann ein Verfahren 900 zum Betreiben eines drahtlosen Empfängers die in 9 gezeigten Handlungen beinhalten (das Verfahren 900 kann auch jede Untergruppe von Merkmalen, Elementen und Ausführungsformen, die oben beschrieben sind, beinhalten). Der drahtlose Empfänger kann ein Teil eines UE-Geräts sein, z. B. wie oben auf verschiedene Weise beschrieben.
Bei 910 wird ein RF-Signal unter Verwendung von einer oder mehreren Antennen des UE-Geräts empfangen. Das RF-Signal kann empfangen werden von einem Übertragungsmedium als Antwort auf eine Downlink-Übertragung von einer dienenden Basisstation, z. B. ein LTE eNodeB. (In manchen Ausführungsformen ist es das RF-Signal oder beinhaltet es ein OFDM-Signal oder ein OFDMA-Signal). Das RF-Signal kann eine oder mehrere Interferenzquellen beinhalten, z. B. Übertragungen der Basisstation auf anderen Kanälen oder anderen Teilen von einem Kanal, Übertragungen von anderen Basisstationen, Übertragungen des UE-Geräts, etc. Die Interferenzumgebung kann dynamisch variieren. Des Weiteren kann die Größe und/oder Position der Ressourcenzuteilungen an das UE-Gerät dynamisch variieren innerhalb des Downlink-Kanalspektrums.
Bei 915 kann das UE-Gerät auf dem RF-Signal betrieben werden mit einer oder mehreren analogen Schaltkreisen, um ein analoges Zwischensignal zu erhalten. Zum Beispiel können die analogen Schaltkreise Mixer, Filter, Verstärker, etc. beinhalten. (5 zeigt eine Ausführungsform der analogen Schaltkreise. Jedoch ist eine große Vielzahl von anderen Ausführungsformen möglich). Das analoge Zwischensignal kann ein komplexes Signal sein, das gleichphasige und Quadraturkomponenten Signale beinhaltet.
Bei 920 kann das analoge Zwischensignal abgetastet werden, unter Verwendung eines Analog-Digitalumwandlungs(ADC)-Schaltkreises, um ein digitales Signal zu erhalten, d. h. ein abgetastetes Signal. In manchen Ausführungsformen kann das abgetastete Signal ein komplexwertiges Signal mit gleichphasigen und Quadraturkomponenten Signalen sein. Somit kann der ADC-Schaltkreis ein zweikanaliges Gerät sein.
Bei 925 analysiert das UE-Gerät das RF-Signal oder das analoge Zwischensignal oder das digitale Signal (oder jede Kombination dieser Signale), um ein Level oder ein Satz von Levels von Signalverarbeitungsfidelität zu bestimmen, die der Empfänger erfüllen sollte (z. B. kann das UE-Gerät einen digitalen Schaltkreis beinhalten, um das digitale Signal zu analysieren, oder analogen Schaltkreis, um das RF-Signal und/oder das analoge Zwischensignal zu analysieren). In manchen Ausführungsformen, falls das analysierte Signal(en) von hoher Qualität ist (z. B. ein Signalrauschverhältnis über einem gegebenen Grenzwert hat oder Störleistung kleiner als einen gegebenen Grenzwert hat), dann kann das Level (oder Satz von Levels) von Signalverarbeitungsfidelität, die von den analogen Schaltkreisen (oder einer Untergruppe davon) gefordert oder verlangt wird, entspannt werden, z. B. entspannt relativ zu einem Standardwert festgelegt durch einen drahtlosen Kommunikationsstandard (wie beispielsweise LTE, WiFi oder WiMax oder Bluetooth).
Der Level (die Level) von Signalverarbeitungsfidelität können auf verschiedenen Wegen in verschiedenen Ausführungsformen und/oder für verschiedene analoge Schaltkreise ausgedrückt werden. Zum Beispiel kann der Level von Signalverarbeitungsfidelität in Bezug auf einen maximal erlaubten Grad der Verzerrung oder Nichtlinearitätsspezifikationen oder Fehlervektormagnitude ausgedrückt werden. Als ein anderes Beispiel, kann der Level von Signalverarbeitungsfidelität ausgedrückt werden in Bezug auf einen minimal erlaubten Wert von Degradierung des Signalrauschverhältnisses, etc.
Bei 930 kann das UE-Gerät eine Konfiguration des Empfängers basierend auf dem bestimmten Level von Signalverarbeitungsfidelität modifiziert werden, z. B. wie oben auf verschiedene Weise beschrieben. Die Handlung des Modifizierens der Empfängerkonfiguration kann eine oder mehrere der folgenden Schritte beinhalten. (1) Die Modifikation kann das Einstellen eines Levels von analoger Verarbeitungsfidelität von zumindest einem der einen oder mehreren analogen Schaltkreise beinhalten. (2) Die Modifikation kann das Verarbeiten des digitalen Signals unter Verwendung von einem oder mehreren digitalen Schaltkreisen zum Korrigieren von Analog-Domain-Verzerrungen eingeführt durch den einen oder die mehreren analogen Schaltkreise beinhalten.
Das empfangene RF-Signal kann ein Downlink-Signal beinhalten, das durch eine dienende Basisstation (auf einem Downl-Linkkanal, z. B. einem OFDM-Signalspektrum) gesendet wurde, und ein oder mehrere interferierende Signale beinhalten. Das Downlink-Signal kann Informationen für den Empfang durch den drahtlosen Empfänger beinhalten. Die interferierenden Signale können andere Downlink-Signale beinhalten, die auf anderen Kanälen oder anderen Teilen von einem Kanal (nicht vorgesehen für das UE-Gerät) gesendet wurden und/oder Ableitung des Uplink-Signals gesendet durch das UE-Gerät.
In manchen Ausführungsformen können die oben beschriebenen Handlungen des Analysierens und Modifizierens dynamisch ausgeführt werden, während das RF-Signal empfangen wird.
In manchen Ausführungsformen werden die oben beschriebenen Handlungen des Analysierens und Modifizierens kontinuierlich und/oder wiederholend ausgeführt, um auf dynamische Veränderungen in der RF-Signalumgebung zu reagieren. Der Level von Signalverarbeitungsfidelität kann entspannt werden, wenn die RF-Signalumgebung relativ frei von Interferenz ist und verschärft werden, wenn die RF-Signalumgebung einen hohen Grad an Interferenz hat.
In machen Ausführungen beinhaltet die Handlung des Einstellens des Levels von Analogverarbeitungsfidelität das Einstellen eines Ausmaßes an Linearität von dem zumindest einen analogen Schaltkreis. Die analogen Schaltkreise können beinhalten z. B. jede Kombination der Folgenden: Einen rauscharmen Verstärker (LNA), eine oder mehrere Mixer, eine oder mehrere Zwischenfrequenzschaltkreiselemente, Spannungsverstärker, Frequenzsynthesizer, Leistungsverstärker, analoge Filter, ein oder mehrere Basisbandschaltkreiselemente. In manchen Ausführungsformen beinhaltet die Handlung des Einstellens des Levels von Analogverarbeitungsfidelität das Reduzieren (oder allgemeiner Einstellen) einer Nichtlinearitätsmessung (wie beispielsweise IIP3) des zumindest einen analogen Schaltkreises.
In manchen Ausführungsformen beinhaltet die Handlung der Verarbeitung des digitalen Signals eine oder mehrere der folgenden Schritte:

(a) Entfernen von IQ-Diskrepanzen, die durch ein oder mehrere analogen Schaltkreise von dem digitalen Signal verursacht wurden;
(b) Entfernen von Phasenrauschen, das in dem digitalen Signal vorhanden ist, unter Verwendung von gemeinsamer Phasenfehlerabschätzung und Korrekturalgorithmen;
(c) Zumindest das teilweise Entfernen von Phasenrauschen, das in dem digitalen Signal vorhanden ist, durch Aktivieren einer automatischen Frequenzsteuerungsschleife (AFC);
(d) Zumindest das teilweise Entfernen von Phasenrauschen, das in dem digitalen Signal vorhanden ist, durch Durchführen von wiederholter Kanalabschätzung über Zeit und Verfolgung der Entwicklung der Kanalabschätzung;
(e) Entfernen von Hochfrequenzkomponenten des Phasenrauschens in dem digitalen Signal, unter Verwendung eines adaptiven Zwischenträger (Intercarrier) Interferenz(ICI)-Löschungsalgorithmus;
(f) Entfernen einer Senderableitung, die in dem digitalen Signal vorhanden ist (d. h. Ableitung von dem Sender des UE-Geräts);
(g) Entfernen von Intermodulationsverzerrung (IMD2) zweiter Ordnung von dem digitalen Signal (z. B. unter Verwendung eines Least-Mean-Square-Algorithmus);
(h) Entfernen von Intermodulationsverzerrung (IMD3) dritter Ordnung von dem digitalen Signal (z. B. unter Verwendung eines LMS-Algorithmus).

In manchen Ausführungsformen beinhaltet die Handlung des Modifizierens der Empfängerkonfiguration das Aktivieren eines analogen Vorkompensationsschaltkreises, das konfiguriert ist, um Senderableitung von dem RF-Signal vor dem einen oder mehreren analogen Schaltkreisen zu entfernen, z. B. vor dem rauscharmen Verstärker 502 von 5.
In manchen Ausführungsformen beinhaltet der zumindest eine analoge Schaltkreis einen analogen Filter, z. B. wie oben auf verschiedene Weise beschrieben. In diesen Ausführungsformen kann die Handlung des Einstellens des Levels von analoger Verarbeitungsfidelität ein oder mehrere der folgenden Schritte beinhalten: (1) Einstellen der Anzahl an Polen des analogen Filters; (2) Einstellen des dynamischen Bereichs des analogen Filters; (3) Einstellen eines Ausmaßes eines Ausschnitts oder Kompression des analogen Filters; (4) Betreiben des analogen Filters mit niedriger Energieversorgung; (5) Einstellen einer Bandbreite eines Durchlassbereiches des analogen Filters; (6) Einstellen einer Mittenfrequenz einer Transferfunktion (oder Durchlassbereich) des analogen Filters.
In manchen Ausführungsformen beinhaltet der zumindest eine analoge Schaltkreis einen analogen Filter. In diesen Ausführungsformen kann die Analysehandlung 925 ein Analysieren eines drahtlosen Spektrums des RF-Signals beinhalten. Die Handlung des Einstellens des Levels von analoger Verarbeitungsfidelität kann dynamisches Einstellen eines Ausmaßes an Linearität des analogen Filters beinhalten, z. B. basierend auf: (a) Ergebnissen des Analysierens des drahtlosen Spektrum und (b) des ermittelten Levels von Signalverarbeitungsfidelität, das der Empfänger erfüllen sollte.
In manchen Ausführungsformen ermittelt die Analysehandlung 925: Interferenzleistung in dem RF-Signal und/oder Bandbreite eines Empfangssignals in dem RF-Signal. Die Handlung von Modifizieren der Empfängerkonfiguration basiert auf einem oder mehreren der folgenden: (a) der ermittelten Interferenzleistung, (b) der ermittelten Bandbreite und (c) dem ermittelten Level von Signalverarbeitungsfidelität, das der Empfänger erfüllen sollte.
In manchen Ausführungsformen kann die Handlung des Modifizierens der Empfängerkonfiguration das Einstellen von einem oder mehreren Leistungsparametern des ADC-Schaltkreises des Empfängers beinhalten. Zum Beispiel kann die Modifikation beinhalten das Einstellen von: Taktfrequenz des ADC, Ordnung des Σ-Δ-Modulator des ADC; die Anzahl von ADC-Flash-Bits, die den ADC füttern; oder irgendeine Kombination der Vorhergehenden. Als ein anderes Beispiel kann die Quantisierungsrauschtransferfunktion des ADC konfiguriert werden, dass es Nullen hat in oder in der Nähe des Intervalls der Frequenzen, die dem Empfänger innerhalb des Down-Linkkanals zugeordnet sind.
In manchen Ausführungsformen beinhaltet die Analysehandlung 925 eine oder mehrere der folgenden Schritte:

(a) Ermitteln der Leistung eines Inband(IB)-Spektrums und der Leistung eines Out-of-Band-Spektrums (OOB) des RF-Signals;
(b) Ermitteln der Leistung einer Senderableitung in dem Empfänger;
(c) Wiederfinden einer Nachricht, die in dem RF-Signal kodiert ist, wobei die Nachricht in dem RF-Signal durch einen entfernten Sender des RF-Signals eingebettet worden ist, wobei die Nachricht das Level von Signalverarbeitungsfidelität anzeigt;
(d) Wiederfinden eines Indikators eines aktuellen Modulations- und Kodierungsverfahrens (MCS) oder einer Modulationsordnung von einem Teil des RF-Signals;
(e) Messen von Leistungen von Kanälen (oder Kanalabschnitten) benachbart an die UE-Downlink-Zuordnung;
(f) Ermitteln einer Anzahl von Ressourcenblocks oder Bandbreiten, die dem Empfänger in dem RF-Signal zugeteilt sind;
(g) Ermitteln von Leistungslevels des Blockers in dem RF-Signal
(h) Ermitteln der Position von einem oder mehreren Ressourcenblocks, die dem Empfänger innerhalb des Frequenzbands des RF-Signals zugeteilt sind;
(i) Ermitteln einer Anzahl von spatialen Strömen für das RF-Signal, wobei das RF-Signal ein Vektorsignal ist, das eine Vielzahl von Signalkomponente beinhaltet, die jeweils einer Vielzahl von Empfängerantennen korrespondieren.
(j) Ermitteln einer in Betrieb befindlichen SNR basierend auf einem geltenden Modulationsschema und aktuellen Anzahl von spatialen Strömen für das RF-Signal.

In manchen Ausführungsformen beinhaltet die Modifizierungshandlung 930 ein Aktivieren eines analogen Löschungsschaltkreises als Antwort auf eine Feststellung, dass ein Level von empfangener Interferenz zugenommen hat, wobei der analoge Löschungsschaltkreis Verzerrungen, die durch Nichtlinearitäten des zumindest einen analogen Schaltkreis eingeführt wurden, entzerrt.
In einem Satz von Ausführungsformen kann ein Verfahren 1000 zum Betreiben eines drahtlosen Senders den in 10 gezeigten Betrieb beinhalten. (Das Verfahren 1000 kann auch eine Untermenge von Merkmalen, Elementen und oben beschriebenen Ausführungsformen beinhalten). Der drahtlose Sender kann ein Teil eines UE-Geräts sein, z. B. wie oben auf verschiedene Weise beschrieben.
Bei 1010 kann das UE-Gerät ein digitales Signal in ein analoges Zwischensignal unter Verwendung eines Digital-Analog-Wandlungsschaltkreises (DAC) umwandeln. Das digitale Signal kann eine komplexwertige Sequenz sein. Somit kann der DAC-Schaltkreis in manchen Ausführungsformen zumindest zwei Kanäle beinhalten, d. h. ein Kanal für die gleichphasige Komponente des digitalen Signals und einen anderen Kanal für die Quadraturkomponente des digitalen Signals. Das digitale Signal kann Informationen tragen, die an die Basisstation zu übertragen sind (oder an ein Kommunikationsnetzwerk über die Basisstation, z. B. ein LTE-Netzwerk). In manchen Ausführungsformen kann das Digitalsignal ein OFDM-Signal oder ein Single-Carrier-FDMA(SC-FDMA)-Signal sein. (FDMA ist eine Abkürzung für Frequency Divisional Multiple Access).
Bei 1015 kann das UE-Gerät ein RF-Signal basierend auf dem analogen Zwischensignal unter Verwendung eines oder mehrerer Analog-Schaltkreise erzeugen, z. B. wie in 8 dargestellt. Es versteht sich, dass Prinzipien der vorliegenden Offenbarung mit einer Bandbreite von verschiedenen Senderarchitekturen praktiziert werden können und die Architektur von 8 nicht begrenzend verstanden werden soll. Das RF-Signal kann unter Verwendung einer oder mehrerer Antennen auf das Übertragungsmedium übertragen werden.
Bei 1020 kann das UE-Gerät (z. B. digitaler Schaltkreis des UE-Geräts) eine Konfiguration des Senders basierend auf einem Level von Signalverarbeitungsfidelität, die der Sender erfüllen sollte, modifizieren.
Die Modifikation der Senderkonfiguration kann eine oder mehrere der folgenden beinhalten. (1) Das UE-Gerät kann ein Level von analoger Verarbeitungsfidelität der zumindest einen oder mehreren analogen Schaltkreise einstellen. (2) Das UE-Gerät kann eine Konfiguration von einem oder mehreren digitalen Schaltkreisen modifizieren, so dass der eine oder die mehreren digitalen Schaltkreise auf dem digitalen Signal arbeiten, um Verzerrungen, die durch den einen oder mehreren analogen Schaltkreise eingeführt werden, vorzukorrigieren. Die Handlung des Arbeitens auf dem digitalen Signal wird vor der Umwandlung zur analogen Domäne ausgeführt.
In manchen Ausführungsformen kann der Level von Signalverarbeitungsfidelität basierend auf einem oder mehreren der folgenden ermittelt werden.

(A) Der Level von Signalverarbeitungsfidelitätsanforderung kann ermittelt werden basierend auf der Leistung von Sendeableitung in den Empfangspfad (das UE-Gerät kann auch einen Empfänger beinhalten). Der „Empfangspfad” ist der signalverarbeitende Pfad des Empfängers). In manchen Ausführungsformen kann Sendeableitung vor dem rauscharmen Verstärker (LNA) des Senders gelöscht werden, und somit die Verzerrungsanforderungen an das LNA entspannen.
(B) Der Level von Signalverarbeitungsfidelität kann ermittelt werden basierend auf Fehlervektormagnitude (EVM) des oben beschriebenen RF-Signals (und/oder der Fehlervektormagnitude des RF-Signals erfasst durch den Empfänger des UE). Die EVM des RF-Signals kann ermittelt durch Dekodieren eines Störungssignals, z. B. durch Dekodieren des PDCCH eines Downlink-Teilrahmens in LTE.
(C) Der Level von Signalverarbeitungsfidelität kann ermittelt werden basierend auf einem Indikator einer Strommodulation und Kodierungsschema (MCS) oder Modulation, die zu verwenden ist, um das digitale Signale zu erzeugen. Manche drahtlose Kommunikationsstandards, wie beispielsweise LTE erlauben es dem MCS (oder Modulation) dynamisch variiert zu werden. Das UE-Gerät kann MCS variieren, z. B. basierend auf Link-Adaption (ACKs und NACKs). Z. B. falls die Anzahl der von der Basisstation empfangenen NACKs einen gegebenen Grenzwert überschreiten, kann das UE-Gerät eine Modulationskonstellation geringerer Ordnung und/oder eine höhere Kodierungsrate einsetzen, um die Uplink-Daten, die in dem Digitalsignal beinhaltet sind, zu kodieren.
(D) Der Level von Signalverarbeitungsfidelität kann ermittelt werden basierend auf einem Indikator eine Auswahl eines bestimmten Verwendungsfalles aus einer Vielzahl von möglichen Verwendungsfällen, z. B. wie oben auf verschiedene Weise beschrieben. Zum Beispiel können in einer Ausführungsform die Verwendungsfälle beinhalten: {einzelner spatialer Strom, MCS = QPSK)} {mehr als ein Strom (MIMO), MCS = 64 QAM}.

In anderen Ausführungsformen sind eine Vielfalt von verschiedenen Anzahlen und Definitionen von Verwendungsfällen vorgesehen.
In manchen Ausführungsformen kann die Handlung des Einstellens des Levels von analoger Verarbeitungsfidelität ein Einstellen eines Ausmaßes von Linearität des zumindest einen analogen Schaltkreises beinhalten. Die analogen Schaltkreise können jede Kombination der folgenden beinhalten: eine oder mehrere analoge Tiefpassfilter; eine oder mehrere Mixer; eine oder mehrere Durchlassfilter; eine oder mehrere Treiberschaltkreise; ein RF-Leistungsverstärker; ein Hüllkurvenverstärker.
In manchen Ausführungsformen wird die Handlung des Einstellens des Levels von analoger Verarbeitungsfidelität ausgeführt, um eine erste Nebenbedingung von Fehlervektormagnitude (EVM) und/oder einer zweiten Nebenbedingung von Out-of-Band(OOB)-Ausstrahlungen zu erreichen. „Out-of-Band” bezieht sich auf Energie der Wellenform, die außerhalb des interessierenden Bandes fällt. Die erste Nebenbedingung und die zweite Nebenbedingung können abhängen von einem ausgewählten Level (oder Ordnung) von Modulation und Kodierungsschema (MCS).
In manchen Ausführungsformen kann die Handlung des Modifizieren des digitalen Signals eine oder mehrere der folgenden beinhalten: (a) Vorkorrigieren des digitalen Signals für IQ-Diskrepanzen, die durch eine oder mehrere analoge Schaltkreise eingeführt werden; (b) Vorkorrigieren des Signals für Phasenrauschen, die durch das eine oder die mehreren analogen Schaltkreise eingeführt wird; (c) Vorkorrigieren des digitalen Signals für Sendeableitung, die durch den einen oder die mehreren analogen Schaltkreise (in einen Empfänger des UE-Geräts) eingeführt werden; (d) Vorkorrigieren des digitalen Signals auf Sendenichtlinearitätsverzerrung, die durch den einen oder die mehreren analogen Schaltkreise eingeführt wird. (Der Begriff „Vorkorrigieren” bezeichnet eine Handlung des Korrigierens eines Signals auf Verzerrung oder Beeinträchtigung, die durch eine spätere Stufe in dem Fluss von Signalverarbeitung eingeführt wird, so dass der Ausgang der späteren Stufe das Signal annähern wird, das produziert worden wäre, falls die spätere Stufe sich auf idealer Weise verhalten hätte).
In manchen Ausführungsformen beinhaltet zumindest ein analoger Schaltkreis einen anlogen Filter. In diesen Ausführungsformen kann die Handlung des Einstellens des Levels von analoger Verarbeitungsfidelität eine oder mehrere der folgenden beinhalten: (a) Einstellen der Anzahl an Polen des analogen Filters; (b) Einstellen des dynamischen Bereichs des analogen Filters; (c) Einstellen eines Ausmaßes eines Ausschnitts oder Kompression des analogen Filters; (d) Betreiben des analogen Filters mit niedriger Energieversorgung; (e) Einstellen einer Bandbreite eines Durchlassbereiches des analogen Filters; (f) Einstellen einer Mittenfrequenz einer Transferfunktion des analogen Filters. Die Bandbreite und/oder Mittenfrequenz des Durchlassbereichs kann eingestellt werden basierend jeweils auf der Anzahl und/oder Position(en) der Ressourcenblöcke, die dem UE-Gerät (durch die Basisstation) für die Uplink-Übertragung zugeordnet sind.
In manchen Ausführungsformen beinhaltet die Handlung des Modifizierens der Konfiguration des Senders basierend auf dem ermittelten Level ein Einstellen einer oder mehrerer Ausführungsparameter des DAC-Schaltkreises. Zum Beispiel kann die Modifikation das Einstellen einer oder mehrerer der folgenden beinhalten: Taktfrequenz des DAC-Schaltkreises; Ordnung des Σ-Δ Modulators des DAC-Schaltkreises; die Anzahl von DAC-Flash-Bits, die den DAC-Schaltkreis füttern. Als ein anderes Beispiel kann die Quantisierungsrauschtransferfunktion des DAC-Schaltkreises so konfiguriert werden, dass es in oder in der Nähe des Intervalls der Frequenzen, die dem UE-Gerät für Uplink-Übertragungen zugeteilt sind, Nullen hat.
Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung können auf verschiedene Arten realisiert werden. Zum Beispiel können manche Ausführungsformen als ein computerimplementiertes Verfahren, ein computerlesbares Speichermedium, oder als ein Computersystem realisiert sein. Andere Ausführungsformen können realisiert sein unter Verwendung einer oder mehrerer maßgeschneiderter Hardwarevorrichtungen oder Geräte wie beispielsweise als ASICS. Wiederum andere Ausführungsformen können realisiert sein unter Verwendung einer oder mehrerer programmierbarer Hardwareelemente wie beispielsweise FPAs.
In manchen Ausführungsformen kann ein nichttransitorisches computerlesbares Speichermedium konfiguriert sein, so dass es Programmanweisungen und/oder Daten speichert, wobei die Programmanweisungen, falls durch ein Computersystem ausgeführt, das Computersystem dazu veranlassen, ein Verfahren auszuführen, z. B. irgendeine der hier beschriebenen Verfahrensausführungsformen oder irgendeine Kombination der hier beschriebenen Verfahrensausführungsformen, oder eine Untergruppe von irgendeiner der hier beschriebenen Verfahrensausführungsformen oder Kombinationen von solchen Untergruppen.
In manchen Ausführungsformen kann ein Gerät (z. B. ein UE 106) so konfiguriert sein, dass es einen Prozessor (oder ein Set von Prozessoren) und ein Speichermedium beinhaltet, wobei das Speichermedium Programmanweisungen speichert, wobei der Prozessor dazu konfiguriert ist, die Programmanweisungen von dem Speichermedium zu lesen und auszuführen, wobei die Programmanweisungen ausführbar sind, um ein Verfahren zu implementieren, z. B. irgendeine der verschiedenen hier beschriebenen Verfahrensausführungsformen (oder irgendeine Kombination der hier beschriebenen Verfahrensausführungsformen, oder eine irgendeine Untergruppe von irgendeiner der hier beschriebenen Verfahrensausführungsformen, oder irgendeine Kombination von solchen Untergruppen). Das Gerät kann in jeder von verschiedenen Formen realisiert werden.
In manchen Ausführungsformen kann ein integrierter Schaltkreis so konfiguriert werden, dass es einen digitalen und/oder analogen Schaltkreis beinhaltet, wobei der Schaltkreis konfiguriert ist, um ein Verfahren zu implementieren, z. B. irgendeine der verschiedenen hier beschriebenen Verfahrensausführungsformen (oder irgendeine Kombination der hier beschriebenen Verfahrensausführungsformen, oder eine irgendeine Untergruppe von irgendeiner der hier beschriebenen Verfahrensausführungsformen, oder gruppe von irgendeiner der hier beschriebenen Verfahrensausführungsformen, oder irgendeine Kombination von solchen Untergruppen). Der integrierte Schaltkreis kann in irgendeiner der verschiedenen Formen realisiert sein.
Obwohl die obigen Ausführungsformen sehr detailliert beschrieben worden sind, werden sich für den Fachmann zahlreiche Variationen und Modifikationen zeigen, sobald die obige Offenbarung vollständig zum Tragen kommt. Es ist beabsichtigt, dass die folgenden Ansprüche derart interpretiert werden, dass alle solche Variationen und Modifikationen umfasst sind.

Claims

Verfahren zum Betreiben eines drahtlosen Empfängers, wobei das Verfahren umfasst: Empfangen eines RF-Signals; Arbeiten auf dem RF-Signal mit einem oder mehreren analogen Schaltkreisen, um ein analoges Zwischensignal zu erhalten; Abtasten des analogen Zwischensignals unter Verwendung eines Analog-Digital-Umwandlungs(ADC)-Schaltkreises, um ein digitales Signal zu erhalten; Analysieren des RF-Signals oder des analogen Zwischensignals oder des digitalen Signals, um ein Level von Signalverarbeitungsfidelität zu bestimmen, das der Empfänger erfüllen sollte; Modifizieren einer Konfiguration des Empfängers, basierend auf dem ermittelten Level der Signalverarbeitungsfidelität, wobei das Modifizieren eine oder mehrere der folgenden Schritte beinhaltet: Einstellen eines Levels von analoger Verarbeitungsfidelität von zumindest einem der einen oder mehreren analogen Schaltkreise; Verarbeiten des digitalen Signals unter Verwendung einer oder mehrerer digitaler Schaltkreise, um analoge Domainverzerrungen zu korrigieren, die durch den einen oder mehreren analogen Schaltkreis verursacht wurde.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das RF-Signal ein erstes Signal beinhaltet, das durch eine aktive Basisstation übermittelt wurde und eine oder mehrere Störsignale, wobei das erste Signal Informationen für den Empfang durch den drahtlosen Empfänger beinhaltet, wobei das Analysieren und Modifizieren dynamisch durchgeführt werden, während das RF-Signal empfangen wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Analysieren und Modifizieren kontinuierlich und/oder wiederholend ausgeführt werden, um auf dynamische Veränderungen in der RF-Signalumgebung zu reagieren.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Einstellen des Levels von Analogverarbeitungsfidelität das Einstellen eines Ausmaßes von Linearität des zumindest einen analogen Schaltkreises beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Einstellen des Levels von Analogverarbeitungsfidelität das Reduzieren eines nichtlinearen Ausmaßes des zumindest einen analogen Schaltkreises beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Verarbeiten eines oder mehrerer der folgenden Schritte beinhaltet: Entfernen von IQ-Diskrepanzen, die durch einen oder mehrere analoge Schaltkreise von dem digitalen Signal verursacht wurden; Entfernen von Phasenrauschen, das in dem digitalen Signal vorhanden ist unter Verwendung von gemeinsamer Phasenfehlerabschätzung und Korrekturalgorithmen; zumindest das teilweise Entfernen von Phasenrauschen, das in dem digitalen Signal vorhanden ist, durch Aktivieren einer automatischen Frequenzsteuerungsschleife (AFC); zumindest teilweise Entfernen von Phasenrauschen, das in dem digitalen Signal vorhanden ist, durch Durchführen von wiederholter Kanalabschätzung über Zeit und Entwicklungsverfolgung der Kanalabschätzung; Entfernen von Hochfrequenzkomponenten des Phasenrauschens in dem digitalen Signal, unter Verwendung eines adaptiven Intercarrierinterferenz(ICI)-Löschungsalgorithmus; Entfernen einer Senderableitung, die in dem digitalen Signal vorhanden ist; Entfernen von Intermodulationsverzerrung (IMD2) zweiter Ordnung von dem digitalen Signal; Entfernen von Intermodulationsverzerrung (IMD3) dritter Ordnung von dem Digitalsignal.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Modifizieren der Konfiguration des Empfängers auch das Aktivieren eines analogen Vorkompensationsschaltkreises beinhaltet, der konfiguriert ist, um Sendeableitung von dem RF-Signal vor dem einen oder mehreren analogen Schaltkreis zu entfernen.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der zumindest eine analoge Schaltkreis einen analogen Filter beinhaltet, wobei das Einstellen des Levels von analoger Verarbeitungsfidelität eine oder mehrere der folgenden Schritte beinhaltet: Einstellen der Anzahl an Polen des analogen Filters; Einstellen des dynamischen Bereichs des analogen Filters; Einstellen eines Ausmaßes eines Ausschnitts oder Kompression des analogen Filters; Betreiben des analogen Filters mit niedriger Energieversorgung; Einstellen einer Bandbreite eines Durchlassbereiches des analogen Filters; Einstellen einer Mittenfrequenz einer Transferfunktion des analogen Filters.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der zumindest eine analoge Schaltkreis einen analogen Filter beinhaltet, wobei das Analysieren das Analysieren eines drahtlosen Spektrums des RF-Signals beinhaltet, wobei das Einstellen des Levels von analoger Verarbeitungsfidelität ein dynamisches Einstellen eines Ausmaßes an Linearität des analogen Filters basierend auf (a) Ergebnissen des Analysierens des drahtlosen Spektrums und (b) des ermittelten Levels von Signalverarbeitungsfidelität, das der Empfänger erfüllen sollte, beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Analysieren Interferenzleistung in dem RF-Signal und Bandbreite eines Empfangssignals in dem RF-Signal ermittelt, wobei das Modifizieren der Konfiguration des Empfängers basiert auf (a) der ermittelten Interferenzleistung, (b) der ermittelten Bandbreite und (c) dem ermittelten Level von Signalverarbeitungsfidelität, das der Empfänger erfüllen sollte.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei das Modifizieren der Konfiguration des Empfängers das Einstellen von einem oder mehreren Leistungsparametern des ADC-Schaltkreises beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Analysieren eines oder mehrerer der folgenden Schritte beinhaltet: (a) Ermitteln der Leistung eines In-Band(IB)-Spektrums und der Leistung eines Out-Of-Band Spektrums (OOB) des RF-Signals; (b) Ermitteln der Leistung einer Sendeableitung in dem Empfänger; (c) Wiederfinden einer Nachricht, die in dem RF-Signal kodiert ist, wobei die Nachricht in dem RF-Signal durch einen entfernten Sender des RF-Signals eingebettet worden ist, wobei die Nachricht das Level von Signalverarbeitungsfidelität anzeigt; (d) Wiederfinden eines Indikators eines aktuellen Modulations- und Kodierungsverfahrens (MCS) oder einer Modulationsordnung von einem Teil des RF-Signals; (e) Messen von Leistung von einem oder mehreren benachbarten Kanälen; (f) Ermitteln einer Anzahl von Ressourcenblocks oder Bandbreiten, die dem Empfänger in dem RF-Signal zugeteilt sind; (g) Ermitteln von Leistungslevels der Blocker in dem RF-Signal; (h) Ermitteln der Position von einem oder mehreren Ressourcenblocks, die dem Empfänger innerhalb des Frequenzbands des RF-Signals zugeteilt sind; (i) Ermitteln einer Anzahl von spatialen Strömen für das RF-Signal, wobei das RF Signal ein Vektor ist, das eine Vielzahl von Signalkomponenten, die jeweils einer Vielzahl von Empfängerantennen entsprechen, beinhaltet; (j) Ermitteln einer im Betrieb befindlichen SNR basierend auf einem geltenden Modulationsschema und geltenden Anzahl von spatialen Strömen für das RF Signal.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Modifizieren ein Aktivieren eines Analoglöschungsschaltkreises in Reaktion auf eine Ermittlung, dass ein Level von Empfangsinterferenz gestiegen ist beinhaltet, wobei der analoge Löschungsschaltkreis Verzerrungen, die durch Nichtlinearitäten des zumindest einen analogen Schaltkreises eingeführt wurden, entzerrt.
Endgerät (UE) umfassend: eine oder mehrere Antennen; einen Empfänger, der mit der einen oder den mehreren Antennen gekoppelt ist, und ausgestaltet ist, um: ein RF-Signal über die einen oder mehreren Antennen zu empfangen; auf dem RF-Signal mit einer oder mehreren analogen Schaltkreisen zu arbeiten, um ein analoges Zwischensignal zu erhalten; das analoge Zwischensignal abzutasten, unter Verwendung eines Analog-Digital-Wandlungsschaltkreises (ADC), um ein digitales Signal zu erhalten; Analysieren des RF-Signals oder des analogen Zwischensignals oder des digitalen Signals, um ein Level von Signalverarbeitungsfidelität zu ermitteln, das der Empfänger erfüllen sollte; Modifizieren einer Konfiguration des Empfängers, basierend auf dem ermittelten Level von Signalverarbeitungsfidelität, wobei das Modifizieren ein oder mehrere der folgenden Schritte beinhaltet: Einstellen eines Levels von Analogverarbeitungsfidelität von dem zumindest einen oder mehreren analogen Schaltkreisen; und Verarbeiten des digitalen Signals unter Verwendung eines oder mehreren digitalen Schaltkreise, um analoge Digitalverzerrungen zu korrigieren, die durch das eine oder die mehreren analogen Schaltkreise eingeführt wurden.
Verfahren zum Betreiben eines drahtlosen Senders, wobei das Verfahren umfasst: Umwandeln eines digitalen Signals in ein analoges Zwischensignal unter Verwendung eines Digital-Analog-Wandlungsschaltkreises (DAC); Erzeugen eines RF-Signals basierend auf dem analogen Zwischensignal unter Verwendung einer oder mehrere Analogschaltkreise; Modifizieren einer Konfiguration des Transmitters basierend auf einem Level von Signalverarbeitungsfidelität, das der Sender zur Zeit erfüllen sollte, wobei das Modifizieren einer oder mehrerer der folgenden Schritte umfasst: Einstellen eines Levels von Analogverarbeitungsfidelität von zumindest einem der einen oder mehreren analogen Schaltkreise; Modifizieren einer Konfiguration von einem oder mehreren digitalen Schaltkreise, so dass der eine oder die mehreren digitale Schaltkreise auf dem digitalen Signal arbeitet, um Verzerrungen, die durch den einen oder die mehreren analogen Schaltkreise eingeführt werden könnten, vorzukorrigieren, wobei das Arbeiten auf dem digitalen Signal vor dem Umwandeln ausgeführt wird.