DE102016124018B4 - Adaptive digital predistortion system - Google Patents

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Abstract

Adaptives digitales Vorverzerrungssystem, welches die folgenden Elemente umfasst:• ein Abstrahlmodul, welches zum Empfangen eines ersten Signals dient und die folgenden Elemente aufweist:◯ einen Modulator, welcher zum Modulieren des ersten Signals und zum Erzeugen eines ersten Modulationssignals dient,◯ ein Vorverzerrungsmodul, welches mit dem Modulator gekoppelt ist, bei der Vorverzerrung auf Basis des ersten Modulationssignals funktioniert und ein erstes Vorverzerrungssignal erzeugt, und◯ einen Abstrahlschaltkreis, welcher mit dem Vorverzerrungsmodul gekoppelt ist und zum Erzeugen eines ersten Abstrahlsignals auf Basis des ersten Vorverzerrungssignals dient, wobei das erste Abstrahlsignal Signale über mindestens eine Antenneneinheit sendet, und• ein Empfangsmodul, welches zum Empfangen des ersten Abstrahlsignals dient und die folgenden Elemente aufweist:◯ eine Empfangsschaltung, welche zuerst zum Empfangen des ersten Abstrahlsignals und dann zum Erzeugen eines zweiten Empfangssignals dient,◯ einen Demodulator, welcher mit der Empfangsschaltung gekoppelt ist, zum Demodulieren des zweiten Empfangssignals und zum Erzeugen eines zweiten Demodulationssignals dient, und◯ ein Schätzmodul, welches mit dem Demodulator und dem Vorverzerrungsmodul gekoppelt ist und die Vorverzerrungsparameter auf Basis einer Vektorfehlermessung eines Vektorfehlers zwischen dem ersten Signal und dem zweiten Demodulationssignal erzeugt, wobei die Vorverzerrungsparameter vom Schätzmodul an das Vorverzerrungsmodul gesendet werden, wobei das Vorverzerrungsmodul das Vorverzerren im Vorverzerrungsmodul auf Basis der Vorverzerrungsparameter anpasst, wobei weiter• das Vorverzerrungsmodul beim Vorverzerren in einem ersten Abschnitt auf Basis des ersten Modulationssignals das erste Vorverzerrungssignal erzeugt, welches einen linearen Zusammenhang mit dem ersten Modulationssignal aufweist, wobei• das Vorverzerrungsmodul beim Vorverzerren in einem zweiten Abschnitt auf Basis des ersten Modulationssignals das erste Vorverzerrungssignal erzeugt, welches einen nichtlinearen Zusammenhang mit dem ersten Modulationssignal aufweist.Adaptive digital predistortion system, comprising the following elements:• a radiation module, which serves to receive a first signal and has the following elements:◯ a modulator, which serves to modulate the first signal and to generate a first modulation signal,◯ a predistortion module, which is coupled to the modulator, in which the predistortion works on the basis of the first modulation signal and generates a first predistortion signal, and◯ a radiation circuit, which is coupled to the predistortion module and is used to generate a first radiation signal based on the first predistortion signal, the first radiation signal being signals transmits via at least one antenna unit, and• a receiving module, which is used to receive the first emitted signal and has the following elements:◯ a receiving circuit, which is used first to receive the first emitted signal and then to generate a second received signal is used,◯ a demodulator, which is coupled to the receiving circuit, is used to demodulate the second received signal and to generate a second demodulation signal, and◯ an estimation module, which is coupled to the demodulator and the predistortion module and calculates the predistortion parameters on the basis of a vector error measurement of a vector error between the first signal and the second demodulation signal, wherein the predistortion parameters are sent from the estimation module to the predistortion module, wherein the predistortion module adjusts the predistortion in the predistortion module on the basis of the predistortion parameters, further• the predistortion module during predistortion in a first section on the basis of the first modulation signal the generates the first predistortion signal, which has a linear relationship with the first modulation signal, wherein• the predistortion module during predistortion in a second section on the basis of the first modulation signal generates the first predistortion signal which has a non-linear relationship with the first modulation signal.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Vorverzerrungssystem, insbesondere ein adaptives digitales Vorverzerrungssystem.The invention relates to a predistortion system, in particular an adaptive digital predistortion system.

Leistungsverstärker für Radiofrequenz-Signale sind ein Schlüsselelement von RF-Sendem. Allerdings führen die nichtlinearen Eigenschaften des Leistungsverstärkers zu einer Verzerrung der Radiofrequenz-Signale. Deshalb ist es wichtig, die nichtlinearen Eigenschaften wirksam aufzuheben. In 1 wird ein Aufbau zur adaptiven Vorverzerrung (Digital Pre-Distortion auf Englisch und DPD abgekürzt) gezeigt, welcher einen Modulator (MOD) 110, einen Vorverzerrer 120, einen Abstrahlschaltkreis 130, eine Empfangsschaltung 140 und ein Extraktionsmodul 150 aufweist. Beim herkömmlichen Verfahren wird der Vorverzerrer 120 zusammen mit einem entsprechenden Überwachungsempfänger verwendet. Darüber hinaus wird die Signalwellenformverzerrung als Richtwert verwendet, so dass die Signalmodellparameter mittels des Extraktionsmoduls 150 extrahiert werden. Zusätzlich wird das Reaktionsverhältnis von Eingang und Ausgang auf Basis der extrahierten Parameter vom Vorverzerrer 120 angepasst, wodurch die Verzerrung korrigiert wird.Power amplifiers for radio frequency signals are a key element of RF transmitters. However, the non-linear properties of the power amplifier lead to distortion of the radio frequency signals. Therefore, it is important to effectively cancel the nonlinear properties. In 1 an adaptive predistortion (Digital Pre-Distortion in English and abbreviated to DPD) setup is shown, which comprises a modulator (MOD) 110, a predistorter 120, a radiating circuit 130, a receiving circuit 140 and an extraction module 150. In the conventional method, the predistorter 120 is used in conjunction with an appropriate monitoring receiver. In addition, the signal waveform distortion is used as a guide, so that the signal model parameters are extracted by the extraction module 150 . In addition, the response ratio of the input and output is adjusted based on the extracted parameters from the predistorter 120, thereby correcting the distortion.

Ein typisches Modell der Speicherpolynome (Memory Polynomial Model auf Englisch) und die entsprechende Formel für die Parameterextraktion folgen unten. r ^ B [ n ] = D P D { r B } = q = 0 Q l = 1 L a q , l r B [ n q ] | r B [ n q ] l 1 s ^ B [ n ]   min A | R A s ^ B | 2 A = [ a q , l | q = 0 Q , l = 1 L ] R = [ r B [ n q ] | r B [ n q ] l 1 | q = 0 Q , l = 1 L , n = 0 N 1 ] A S D , o p t = ( R H R ) 1 R H s ^ B

Figure DE102016124018B4_0001
A typical memory polynomial model and the corresponding formula for parameter extraction follows below. right ^ B [ n ] = D P D { right B } = q = 0 Q l = 1 L a q , l right B [ n q ] | right B [ n q ] l 1 s ^ B [ n ] at least A | R A s ^ B | 2 A = [ a q , l | q = 0 Q , l = 1 L ] R = [ right B [ n q ] | right B [ n q ] l 1 | q = 0 Q , l = 1 L , n = 0 N 1 ] A S D , O p t = ( R H R ) 1 R H s ^ B
Figure DE102016124018B4_0001

Formel (1) zeigt, dass bei der Parameterextraktion eine komplizierte Matrizenberechnung benötigt wird. Außerdem beinhaltet der Aufbau zur digitalen Vorverzerrung eine lineare Kanalverzerrung im Abstrahlmodul. Daher muss, auch wenn der nichtlineare Verstärker näherungsweise ein nichtlineares gedächtnisloses Modell ist, ein Modell der Speicherpolynome vorhanden sein, so dass die Komplexität des gesamten Aufbaus erhöht wird.Formula (1) shows that a complicated matrix calculation is required in the parameter extraction. In addition, the setup for digital predistortion includes linear channel distortion in the emission module. Therefore, even if the non-linear amplifier is approximately a non-linear memoryless model, there must be a model of the storage polynomials, so that the complexity of the whole structure is increased.

Darüber hinaus werden bei der herkömmlichen Vorverzerrungstechnik die Polynomkoeffizienten meist mittels des Verhältnisses von Eingang und Ausgang in Vollabschnitten des digitalen Vorverzerrers optimiert. Dadurch wird nicht nur die Komplexität des Vorverzerrungssystems weiter erhöht, sondern auch viele Rechenressourcen belegt und die Bearbeitungseffizienz der Vorverzerrung gesenkt Hierfür besteht ein Verbesserungsbedarf in der Vorverzerrungstechnik, um die Komplexität der Vorverzerrungsbearbeitung senken zu können.Furthermore, in the conventional predistortion technique, the polynomial coefficients are mostly optimized using the ratio of input and output in full sections of the digital predistorter. This not only further increases the complexity of the predistortion system, but also occupies a lot of computing resources and lowers the processing efficiency of the predistortion. There is a need for improvement in the predistortion technique in order to be able to reduce the complexity of the predistortion processing.

Aus der US 8,548,091 B2 ist bereits ein Messverfahren und ein Fehlerkorrekturverfahren für Datenübertragung bekannt, bei dem ein Vorverzerrungsmodul vorgesehen ist.From the US 8,548,091 B2 a measurement method and an error correction method for data transmission is already known, in which a predistortion module is provided.

Weiter ist aus der US 7,346,112 B1 ein Direktmodulationsverfahren eines Power Emplifiers für eine digitale Vorverzerrung bekannt.Next is from the U.S. 7,346,112 B1 a direct modulation method of a power amplifier for digital predistortion is known.

Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Aufbau eines adaptiven digitalen Vorverzerrungssystems bereitzustellen, bei dem der Bedarf an Rechenressourcen geringer ist und die Nutzungseffizienz der adaptiven Vorverzerrung verbessert werden kann.An object of the invention is to provide a structure of an adaptive digital predistortion system in which the need for computational resources is reduced and the utilization efficiency of the adaptive predistortion can be improved.

Zum Adressieren mindestens der genannten Aufgabe stellt die Erfindung ein adaptives digitales Vorverzerrungssystem bereit, welches ein Abstrahlmodul und ein Empfangsmodul umfasst. Das Abstrahlmodul dient zum Empfangen eines ersten Signals und weist die folgenden Elemente auf: einen Modulator, ein Vorverzerrungsmodul und einen Abstrahlschaltkreis. Der Modulator dient zum Modulieren des ersten Signals und zum Erzeugen eines ersten Modulationssignals. Das Vorverzerrungsmodul ist mit dem Modulator gekoppelt, funktioniert bei der Vorverzerrung auf Basis des ersten Modulationssignals und erzeugt ein erstes Vorverzerrungssignal. Der Abstrahlschaltkreis ist mit dem Vorverzerrungsmodul gekoppelt und dient zum Erzeugen eines ersten Abstrahlsignals auf Basis des ersten Vorverzerrungssignals. Das erste Abstrahlsignal sendet Signale über mindestens eine Antenneneinheit. Das Empfangsmodul dient zum Empfangen des ersten Abstrahlsignals und weist die folgenden Elemente auf: eine Empfangsschaltung, einen Demodulator und ein Schätzmodul. Die Empfangsschaltung dient zuerst zum Empfangen des ersten Abstrahlsignals und zum darauf folgenden Erzeugen eines zweiten Empfangssignals. Der Demodulator ist mit der Empfangsschaltung gekoppelt, dient zum Demodulieren des zweiten Empfangssignals und zum Erzeugen eines zweiten Demodulationssignals. Das Schätzmodul ist mit dem Demodulator und dem Vorverzerrungsmodul gekoppelt und erzeugt die Vorverzerrungsparameter auf Basis einer Vektorfehlermessung eines Vektorfehlers zwischen dem ersten Signal und dem zweiten Demodulationssignal. Darüber hinaus werden die Vorverzerrungsparameter an das Vorverzerrungsmodul gesendet. Dabei passt das Vorverzerrungsmodul das Vorverzerren im Vorverzerrungsmodul auf Basis der Vorverzerrungsparameter an.To address at least the above object, the invention provides an adaptive digital predistortion system comprising a transmit module and a receive module. The emitter module is for receiving a first signal and includes the following elements: a modulator, a predistortion module, and a emitter circuit. The modulator serves to modulate the first signal and to generate a first modulation signal. The predistortion module is coupled to the modulator, operates in predistortion based on the first modulation signal, and generates a first pre distortion signal. The radiation circuit is coupled to the predistortion module and is used to generate a first radiation signal based on the first predistortion signal. The first radiated signal transmits signals via at least one antenna unit. The receiving module is used to receive the first emission signal and has the following elements: a receiving circuit, a demodulator and an estimation module. The receiving circuit is used first to receive the first emission signal and then to generate a second received signal. The demodulator is coupled to the receiving circuit, serves to demodulate the second received signal and to generate a second demodulation signal. The estimation module is coupled to the demodulator and the predistortion module and generates the predistortion parameters based on a vector error measurement of a vector error between the first signal and the second demodulation signal. In addition, the predistortion parameters are sent to the predistortion module. The predistortion module adjusts the predistortion in the predistortion module on the basis of the predistortion parameters.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung aktualisiert das Schätzmodul im Laufe der Zeit auf Basis der Änderung des Vektorfehlers zwischen dem ersten Signal und dem zweiten Demodulationssignal die Vorverzerrungsparameter. Wenn es sich bei der Änderung des Vektorfehlers um eine Absenkung handelt, werden die Vorverzerrungsparameter auf Basis eines ersten Modells aktualisiert. Wenn es sich bei der Änderung desVektorfehlers nicht um eine Absenkung handelt, werden die Vorverzerrungsparameter auf Basis eines zweiten Modells aktualisiert.According to an embodiment of the invention, the estimation module updates the predistortion parameters over time based on the change in vector error between the first signal and the second demodulation signal. If the vector error change is a dip, the predistortion parameters are updated based on a first model. If the vector error change is not a dip, the predistortion parameters are updated based on a second model.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung passt das Vorverzerrungsmodul den Reaktionsfaktor beim Vorverzerren im Vorverzerrungsmodul auf Basis der Vorverzerrungsparameter an.According to an embodiment of the invention, the predistortion module adjusts the response factor when predistorting in the predistortion module based on the predistortion parameters.

Gemäß der Erfindung erzeugt das Vorverzerrungsmodul beim Vorverzerren in einem ersten Abschnitt das erste Vorverzerrungssignal, welcher einen linearen Zusammenhang mit dem ersten Modulationssignal aufweist, auf Basis des ersten Modulationssignals. Das Vorverzerrungsmodul erzeugt beim Vorverzerren in einem zweiten Abschnitt auf Basis des ersten Modulationssignals das erste Vorverzerrungssignal, welches einen nichtlinearen Zusammenhang mit dem ersten Modulationssignal aufweist.According to the invention, during the predistortion in a first section, the predistortion module generates the first predistortion signal, which has a linear relationship with the first modulation signal, on the basis of the first modulation signal. During predistortion, the predistortion module generates the first predistortion signal in a second section on the basis of the first modulation signal, which signal has a non-linear relationship with the first modulation signal.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist der nichtlineare Zusammenhang ein Polynomverhältnis.According to one embodiment of the invention, the non-linear relationship is a polynomial relationship.

Hiermit stellt die Erfindung einen Aufbau eines adaptiven digitalen Vorverzerrungssystems bereit, bei dem der Bedarf an Rechenressourcen geringer ist und die Nutzungseffizienz der adaptiven Vorverzerrung verbessert werden kann. Beim Vorverzerren wird die Signalwellenformverzerrung wie beim herkömmlichen Aufbau nicht als Richtwert verwendet, sondern es wird stattdessen der Abweichungswert des Modulationsvektors als Richtwert zum Messen für die Anpassung verwendet Somit wird der Bedarf an Rechenressourcen erheblich verringert, wodurch beim Einsatz die Hardware oder die Software vereinfacht werden kann.

  • 1 Darstellung des Aufbaus des herkömmlichen Vorverzerrungssystems
  • 2 Darstellung des Aufbaus des adaptiven digitalen Vorverzerrungssystems gemäß einer Ausführungsform der Erfindung
  • 3A ~ 3B Kennlinie der Vorverzerrung des adaptiven digitalen Vorverzerrungssystems gemäß einer Ausführungsform der Erfindung
  • 4 Diagramm des Simulationsergebnisses des adaptiven digitalen Vorverzerrungssystems gemäß einer Ausführungsform der Erfindung
  • 5A ~ 5B Diagramm des Simulationsergebnisses des adaptiven digitalen Vorverzerrungssystems gemäß einer Ausführungsform der Erfindung
  • 6A ~ 6B Diagramm des Simulationsergebnisses des adaptiven digitalen Vorverzerrungssystems gemäß einer Ausführungsform der Erfindung
Hereby, the invention provides a structure of an adaptive digital predistortion system, in which the need for computational resources is reduced and the utilization efficiency of the adaptive predistortion can be improved. In the case of predistortion, the signal waveform distortion is not used as a guide as in the conventional structure, but instead the deviation value of the modulation vector is used as a guide to measure for adjustment. Thus, the need for computing resources is greatly reduced, which can simplify the hardware or software when used .
  • 1 Diagram showing the structure of the conventional predistortion system
  • 2 Representation of the structure of the adaptive digital predistortion system according to an embodiment of the invention
  • 3A ~ 3B Predistortion characteristic of the adaptive digital predistortion system according to an embodiment of the invention
  • 4 Diagram of the simulation result of the adaptive digital predistortion system according to an embodiment of the invention
  • 5A ~ 5B Diagram of the simulation result of the adaptive digital predistortion system according to an embodiment of the invention
  • 6A ~ 6B Diagram of the simulation result of the adaptive digital predistortion system according to an embodiment of the invention

Zum völligen Verständnis der erfindungsgemäßen Aufgaben, Merkmale und Eigenschaften wird die Erfindung durch die folgenden speziellen Ausführungsformen in Verbindung mit den beigelegten Zeichnungen detailliert erläutert. Erläuterungen folgen unten.In order that the objects, features and characteristics of the invention may be fully understood, the invention will be explained in detail by the following specific embodiments in conjunction with the accompanying drawings. Explanations follow below.

Die Erfindung stellt einen Aufbau eines adaptiven digitalen Vorverzerrungssystems bereit, bei dem der Bedarf an Rechenressourcen geringer ist und die Nutzungseffizienz der adaptiven Vorverzerrung verbessert werden kann. Beim Vorverzerren wird die Signalwellenformverzerrung wie beim herkömmlichen Aufbau nicht als Richtwert verwendet, sondern es wird stattdessen der Abweichungswert des Modulationsvektors als Richtwert zum Messen für die Anpassung verwendet Somit wird der Bedarf an Rechenressourcen erheblich verringert, wodurch beim Einsatz die Hardware oder die Software vereinfacht werden kann. Darüber hinaus kann das Vorverzerren gemäß einer Ausführungsform weiterhin mittels des Reaktionsmodells der Polynome in zwei Abschnitten hergestellt werden. Somit wird der Bedarf an Rechenressourcen bei der Vorverzerrung weiter verringert. Hierdurch lässt sich das Kommunikationssystem günstig ausführen und kann die gesamte Kommunikationseffizienz erhöht werden.The invention provides a structure of an adaptive digital predistortion system in which the need for computational resources is reduced and the utilization efficiency of the adaptive predistortion can be improved. When predistorting, the signal waveform distortion becomes the same as that of the conventional structure is not used as a guide, but instead uses the deviation value of the modulation vector as a guide to measure for the adjustment. Thus, the need for computing resources is greatly reduced, which can simplify the hardware or the software in use. In addition, according to one embodiment, the predistortion can still be produced in two sections by means of the response model of the polynomials. Thus, the need for computing resources in the pre-distortion is further reduced. As a result, the communication system can be implemented cheaply and the entire communication efficiency can be increased.

In 2 wird der Aufbau des adaptiven digitalen Vorverzerrungssystems gemäß einer Ausführungsform der Erfindung gezeigt. Bei dieser Ausführungsform handelt es sich um einen Aufbau des adaptiven digitalen Vorverzerrungssystems auf Basis des Vektorfehlers zur Anpassung der Vorverzerrung. Wie in 2 gezeigt, umfasst das adaptive digitale Vorverzerrungssystem 20 gemäß der Ausführungsform die folgenden Elemente. Das Abstrahlmodul und das Empfangsmodul weisen dabei jeweils ein Vorverzerrungsmodul 220 und ein Schätzmodul 260 zum Vorverzerren auf. Das Schätzmodul 260 bestimmt das Abstimmungsverfahren beim Vorverzerren des Vorverzerrungsmoduls 220 auf Basis des Vektorfehlers. Hiermit kann die gesamte Komplexität beim Vorverzerren gesenkt werden.In 2 shows the structure of the adaptive digital predistortion system according to an embodiment of the invention. This embodiment is a structure of the adaptive digital predistortion system based on the vector error for adjusting the predistortion. As in 2 As shown, the adaptive digital predistortion system 20 according to the embodiment includes the following elements. The emission module and the reception module each have a predistortion module 220 and an estimation module 260 for predistortion. The estimation module 260 determines the tuning method in predistorting the predistortion module 220 based on the vector error. This can be used to reduce the overall complexity of predistortion.

Wie in 2 gezeigt, dient das Abstrahlmodul zum Empfangen eines ersten Signals S1 und weist die folgenden Elemente auf: den Modulator 210, das Vorverzerrungsmodul 220 und den Abstrahlschaltkreis 230. Der Modulator 210 dient zum Modulieren des ersten Signals S1 und zum Erzeugen eines ersten Modulationssignals S2. Das Vorverzerrungsmodul 220 ist mit dem Modulator 210 gekoppelt, funktioniert bei der Vorverzerrung auf Basis des ersten Modulationssignals S2 und erzeugt ein erstes Vorverzerrungssignal S3. Der Abstrahlschaltkreis 230 ist mit dem Vorverzerrungsmodul 220 gekoppelt und dient zum Empfangen des ersten Vorverzerrungssignals S3 und zum Erzeugen eines ersten Abstrahlsignals S4. Beispielweise sendet das erste Abstrahlsignal S4 Signale über mindestens eine Antenneneinheit. Darüber hinaus erzeugt das erste Vorverzerrungssignal S3 im Abstrahlschaltkreis 230 mittels mindestens eines nichtlinearen Radiofrequenzelements, wie z.B. eines Leistungsverstärkers, ein erstes Abstrahlsignal S4. Deshalb dient das erste Abstrahlsignal zum Ausgleichen der Signalverzerrung des nichtlinearen Radiofrequenzelements, wie z.B. des Leistungsverstärkers.As in 2 1, the emitter module is for receiving a first signal S1 and includes the following elements: the modulator 210, the predistortion module 220, and the emitter circuit 230. The modulator 210 is for modulating the first signal S1 and generating a first modulation signal S2. The predistortion module 220 is coupled to the modulator 210, operates in predistortion based on the first modulation signal S2, and generates a first predistortion signal S3. The radiation circuit 230 is coupled to the predistortion module 220 and is used to receive the first predistortion signal S3 and to generate a first radiation signal S4. For example, the first emission signal S4 sends signals via at least one antenna unit. In addition, the first predistortion signal S3 generates a first radiated signal S4 in the radiating circuit 230 by means of at least one non-linear radio frequency element, such as a power amplifier. Therefore, the first radiated signal serves to compensate for the signal distortion of the radio frequency non-linear element such as the power amplifier.

Wie in 2 gezeigt, dient das Empfangsmodul zum Empfangen des ersten Abstrahlsignals S4 und weist die folgenden Elemente auf: die Empfangsschaltung 240, den Demodulator 250 und das Schätzmodul 260. Die Empfangsschaltung 240 dient zum Empfangen des ersten Abstrahlsignals S4 und zum Erzeugen eines zweiten Empfangssignals S5. Der Demodulator 250 ist mit der Empfangsschaltung 240 gekoppelt, dient zum Demodulieren des zweiten Empfangssignals S5 und zum Erzeugen eines zweiten Demodulationssignals S6. Das Schätzmodul 260 ist mit dem Demodulator 250 und dem Vorverzerrungsmodul 220 gekoppelt und erzeugt die Vorverzerrungsparameter auf Basis einer Vektorfehlermessung eines Vektorfehlers zwischen dem ersten Signal S1 und dem zweiten Demodulationssignal S6. Darüber hinaus werden die Vorverzerrungsparameter vom Schätzmodul 260 an das Vorverzerrungsmodul 220 gesendet.As in 2 shown, the reception module serves to receive the first emission signal S4 and has the following elements: the reception circuit 240, the demodulator 250 and the estimation module 260. The reception circuit 240 serves to receive the first emission signal S4 and to generate a second reception signal S5. The demodulator 250 is coupled to the receiving circuit 240 and is used to demodulate the second received signal S5 and to generate a second demodulation signal S6. The estimation module 260 is coupled to the demodulator 250 and the predistortion module 220 and generates the predistortion parameters based on a vector error measurement of a vector error between the first signal S1 and the second demodulation signal S6. In addition, the estimation module 260 sends the predistortion parameters to the predistortion module 220 .

Außerdem dient das Empfangsmodul für das adaptive digitale Vorverzerrungssystem 20 als Überwachungsempfänger und zur Signalabtastung des ersten Abstrahlsignals S4 für die weitere Verarbeitung. Deshalb kann die Empfangsschaltung 240 im Empfangsmodul in einem Beispiel mittels mindestens einer Antenneneinheit das erste Abstrahlsignal S4 empfangen. In einem anderen Beispiel kann die Empfangsschaltung 240 mittels eines Radiofrequenzkopplers (RF coupler auf Englisch) am Ausgang des Abstrahlschaltkreises 230 das Abstrahlsignal S4 erfassen, also eine Signalabtastung durchführen. Die Ausführungsformen der Erfindung sind jedoch nicht auf diese Beispiele beschränkt.In addition, the receiving module for the adaptive digital predistortion system 20 serves as a monitoring receiver and for signal sampling of the first emission signal S4 for further processing. Therefore, in one example, the receiving circuit 240 in the receiving module can receive the first emission signal S4 by means of at least one antenna unit. In another example, the receiving circuit 240 can detect the emitted signal S4 by means of a radio frequency coupler (RF coupler) at the output of the emitting circuit 230, i.e. carry out a signal sampling. However, the embodiments of the invention are not limited to these examples.

Mit dem Aufbau des adaptiven digitalen Vorverzerrungssystems 20 gemäß 2 kann die Vorverzerrung auf Basis des Vektorfehlers bei manchen Ausführungsformen auf diverse Weisen angepasst werden. Beispielsweise funktioniert das Schätzmodul 260 gemäß einer Ausführungsform wie folgt. Das Schätzmodul aktualisiert im Laufe der Zeit auf Basis der Änderung des Vektorfehlers zwischen dem ersten Signal und dem zweiten Demodulationssignal die Vorverzerrungsparameter. Wenn es sich bei der Änderung des Vektorfehlers um eine Absenkung handelt, werden die Vorverzerrungsparameter auf Basis eines ersten Modells aktualisiert. Beispielsweise erzeugt das erste Modell die aktualisierten Vorverzerrungsparameter, um die Vorverzerrungsreaktion im Vorverzerrungsmodul 220 fein zu modulieren. Wenn es sich bei der Änderung des Vektorfehlers um eine Nichtsenkung handelt, werden die Vorverzerrungsparameter auf Basis eines zweiten Modells aktualisiert. Beispielsweise erzeugt das zweite Modell die aktualisierten Vorverzerrungsparameter, um die Vorverzerrungsreaktion im Vorverzerrungsmodul 220 fein gegenzumodulieren. Hiermit kann die Aktualisierung der Vorverzerrungsparameter durch eine sich kontinuierlich wiederholende Aktualisierung oder mittels eines Schwellenwerts und anderer Bedingungen in einem Bereich begrenzt erfolgen. Dadurch kann die Vorverzerrung auf Basis des Vektorfehlers angepasst werden.With the structure of the adaptive digital predistortion system 20 according to FIG 2 the pre-distortion based on the vector error can be adjusted in various ways in some embodiments. For example, according to one embodiment, the estimation module 260 functions as follows. The estimation module updates the predistortion parameters over time based on the change in vector error between the first signal and the second demodulation signal. If the vector error change is a dip, the predistortion parameters are updated based on a first model. For example, the first model generates the updated predistortion parameters to finely modulate the predistortion response in predistortion module 220 . If the change in vector error is non-dip, the predistortion parameters are updated based on a second model. For example, the second model generates the updated predistortion parameters to finely counter-modulate the predistortion response in the predistortion module 220 . This allows the predistortion parameters to be updated by continuously repeating the update or limited in a range by a threshold and other conditions. This allows the predistortion to be adjusted based on the vector error.

Darüber hinaus kann die Vorverzerrung im Vorverzerrungsmodul 220 mit dem Aufbau des adaptiven digitalen Vorverzerrungssystems 20 gemäß 2 bei manchen Ausführungsformen weiter auf diverse Weisen angepasst werden, und zusammen mit dem Schätzmodul 260 kann eine adaptive Vorverzerrung ausgeführt werden. Dazu ist ein Beispiel anzuführen, in dem das Vorverzerren im Vorverzerrungsmodul 220 auf Basis der abschnittsweise definierten Funktion (piecewise function auf Englisch) wie folgt funktioniert. Die Vorverzerrungsreaktion des Vorverzerrungsmoduls 220 ergibt sich auf Basis der abschnittsweise definierten Polynome. Die genannten vom Schätzmodul 260 erzeugten Vorverzerrungsparameter dienen zur Anpassung der Vorverzerrungsreaktion.In addition, the predistortion in the predistortion module 220 can be carried out with the structure of the adaptive digital predistortion system 20 according to FIG 2 may be further adjusted in various ways in some embodiments, and adaptive predistortion may be performed in conjunction with the estimation module 260 . To this end, an example is given in which the predistortion in the predistortion module 220 based on the piecewise function works as follows. The predistortion response of the predistortion module 220 is based on the polynomials defined in sections. Said predistortion parameters generated by the estimation module 260 are used to adjust the predistortion response.

Beispielsweise funktioniert das Vorverzerren im Vorverzerrungsmodul 220 gemäß einer Ausführungsform, um die nichtlinearen Eigenschaften der nichtlinearen RF-Leistungselemente wie eines RF-Leistungsverstärkers zu kompensieren, wie folgt. Das Vorverzerrungssignal ergibt sich auf Basis einer Funktion in zwei Abschnitten. Die zwei Abschnitte können als ein erster Abschnitt und ein zweiter Abschnitt bezeichnet werden, die jeweils einem linearen Segment und einem nichtlinearen Segment entsprechen. Auf diese Weise erzeugt das Vorverzerrungsmodul 220 beim Vorverzerren in einem ersten Abschnitt auf Basis des ersten Modulationssignals das erste Vorverzerrungssignal, welches einen linearen Zusammenhang mit dem ersten Modulationssignal aufweist. Beim Vorverzerren in einem zweiten Abschnitt erzeugt das Vorverzerrungsmodul 220 auf Basis des ersten Modulationssignals das erste Vorverzerrungssignal, welches einen nichtlinearen Zusammenhang mit dem ersten Modulationssignal aufweist. Dadurch erzeugt das Vorverzerrungsmodul 220 das erste Vorverzerrungssignal auf Basis eines linearen Zusammenhangs, wenn sich das erste Modulationssignal im ersten Abschnitt befindet. Der Bedarf an Rechenressourcen ist verglichen mit dem zweiten Abschnitt geringer, wenn das Vorverzerrungsmodul 220 im ersten Abschnitt betrieben wird. Bei einem herkömmlichen Vorverzerrer wird das Vorverzerrungssignal unabhängig von den Eingangssignalen von einem gleichen Polynom erzeugt. Im Gegensatz dazu funktioniert das Vorverzerren im Vorverzerrungsmodul 220 gemäß dieser Ausführungsform nicht nur ausschließlich mittels einer abschnittweise definierten Funktion. Darüber hinaus wird die Vorverzerrung mittels des Schätzmoduls 260 auf Basis des Vektorfehlers angepasst. Deshalb wird insgesamt der Bedarf an Rechenressourcen für die Vorverzerrung gemäß dieser Ausführungsform weiter verringert, das Kommunikationssystem lässt sich günstig ausführen und die gesamte Kommunikationseffizienz kann erhöht werden.For example, according to one embodiment, predistortion in the predistortion module 220 to compensate for the nonlinear properties of the nonlinear RF power elements, such as an RF power amplifier, works as follows. The predistortion signal is based on a function in two sections. The two sections may be referred to as a first section and a second section, corresponding to a linear segment and a non-linear segment, respectively. In this way, during the predistortion in a first section, the predistortion module 220 generates the first predistortion signal on the basis of the first modulation signal, which has a linear relationship with the first modulation signal. During predistortion in a second section, the predistortion module 220 generates the first predistortion signal based on the first modulation signal, which has a non-linear relationship with the first modulation signal. As a result, the predistortion module 220 generates the first predistortion signal based on a linear relationship when the first modulation signal is in the first section. The demand for computing resources is lower compared to the second section when the predistortion module 220 is operated in the first section. In a conventional predistorter, the predistortion signal is generated by a same polynomial, independent of the input signals. In contrast to this, the predistortion in the predistortion module 220 according to this embodiment does not only work exclusively by means of a section-wise defined function. In addition, the predistortion is adjusted by the estimation module 260 based on the vector error. Therefore, according to this embodiment, the total amount of computation resources required for the predistortion is further reduced, the communication system can be made cheap, and the overall communication efficiency can be increased.

Dazu ist ein Beispiel anzuführen, bei dem das genannte Vorverzerrungsmodul 220 und das Schätzmodul 260 mittels Hardware und/oder Software ausgeführt werden können, wie zum Beispiel mittels eines Schaltkreismoduls oder der Kombination aus einem Mikroprozessor, einem digitalen Signalprozessor, einem Mikrocontroller, einem FPGA-Element (Field Programmable Gate Array) oder einem anwendungsspezifischen integrierten Schaltkreis (application specific integrated circuit auf Englisch, ASIC abgekürzt). Darüber hinaus können das Vorverzerrungsmodul 220 und das Schätzmodul 260 jeweils als zwei getrennte Schaltkreismodule beliebig aus einem genannten Beispielsschaltkreismodul ausgeführt werden. Das Vorverzerrungsmodul 220 und das Schätzmodul 260 können auch zusammen als ein und dasselbe Schaltkreismodul beliebig aus einem genannten Beispielsschaltkreismodul ausgeführt werden. Die Ausführungsformen der Erfindung sind jedoch nicht auf diese Beispiele beschränkt. Das Vorverzerrungsmodul 220 und/oder das Schätzmodul 260 können auch als ein spezifisches Schaltkreismodul ausgeführt werden.An example is given where said predistortion module 220 and estimation module 260 can be implemented using hardware and/or software, such as a circuit module or the combination of a microprocessor, a digital signal processor, a microcontroller, an FPGA element (Field Programmable Gate Array) or an application specific integrated circuit (ASIC). Furthermore, the predistortion module 220 and the estimation module 260 can each be implemented as two separate circuit modules in any of a named example circuit module. The predistortion module 220 and the estimation module 260 can also be embodied together as one and the same circuit module, any of a named example circuit module. However, the embodiments of the invention are not limited to these examples. The predistortion module 220 and/or the estimation module 260 can also be implemented as a specific circuit module.

Weiter wird die Ausführungsform des Empfangsmoduls und des Abstrahlmoduls anhand eines Beispiels erläutert. Gemäß einer Ausführungsform des adaptiven digitalen Vorverzerrungssystems kann das Vorverzerrungsmodul 220 im Abstrahlmodul mittels einer Start-Digital-Vorverzerrungsfunktion ƒ D P D ( 0 ) { x }

Figure DE102016124018B4_0002
(durch eine Hardware- oder Software-Berechnung) das abzustrahlende Basisbandsignal ändern. Der Abstrahlschaltkreis 230 kann die folgenden Elemente umfassen: einen Digital-Analog-Wandler (auf Englisch DAC abgekürzt), einen RF-Aufwärtswandler (RF Up-Conversion auf Englisch) und einen RF-Leistungsverstärker. Das vom Vorverzerrungsmodul 220 erzeugte erste Vorverzerrungssignal S3 wird zuerst durch den Digital-Analog-Wandler (auf Englisch DAC abgekürzt) und den RF-Aufwärtswandler (RF Up-Converter auf Englisch) in ein Radiofrequenz-Signal umgewandelt, danach durch den Radiofrequenz-(nichtlinearen)-Verstärker verstärkt und anschließend von den Antennen abgestrahlt.Furthermore, the embodiment of the receiving module and the emitting module is explained using an example. According to an embodiment of the adaptive digital predistortion system, the predistortion module 220 in the emission module can be started by means of a start digital predistortion function ƒ D P D ( 0 ) { x }
Figure DE102016124018B4_0002
change (by a hardware or software calculation) the baseband signal to be radiated. The radiating circuit 230 may include the following elements: a digital-to-analog converter (abbreviated DAC), an RF up-converter, and an RF power amplifier. The first predistortion signal S3 generated by the predistortion module 220 is first converted into a radio frequency signal by the digital-to-analog converter (abbreviated as DAC in English) and the RF up-converter (RF up-converter in English), then by the radio frequency (nonlinear ) amplifier and then radiated by the antennas.

Das vom Abstrahlschaltkreis 230 abgestrahlte erste Abstrahlsignal S4 wird mittels der als Überwachungsempfänger dienenden Empfangsschaltung 240 im Empfangsmodul in ein digitales Basisbandsignal umgewandelt. Die Empfangsschaltung 240 kann beispielsweise die folgenden Elemente umfassen: einen rauscharmen Verstärker (LNA), einen RF-Abwärtswandler (RF Down-Converter auf Englisch) und einen Analog-Digital-Wandler (auf Englisch ADC abgekürzt). Die Ausführungsformen der Erfindung sind jedoch nicht auf diese Beispiele beschränkt. Das von der Empfangsschaltung 240 erzeugte digitale Basisbandsignal wird durch den Demodulator 250 demoduliert. Das demodulierte Signal wird danach mittels des Schätzmoduls 260 berechnet. Darüber hinaus wird der Abweichungswert des Modulationsvektors zwischen dem Empfangssignalcode und dem originalen Abstrahlsignalcode bestimmt, so dass die Vorverzerrungsparameter entstehen, wodurch die digitale Vorverzerrungsfunktion ƒ D P D ( 0 ) { x }

Figure DE102016124018B4_0003
von einem ersten Modell fein moduliert wird. Daraufhin vergleicht das Schätzmodul 260 kontinuierlich zur Kontrolle die Änderungen des Vektorfehlers. Wenn der Vektorfehler im Vergleich zum früheren Vektorfehler sinkt, wird die digitale Vorverzerrungsfunktion weiter vom ersten Modell fein moduliert Wenn der Vektorfehler im Gegenteil verglichen zum früheren Vektorfehler nicht sinkt, wird die digitale Vorverzerrungsfunktion von einem zweiten Modell (zum Beispiel entgegengesetzt zur Modulation durch das erste Modell) fein moduliert. Mit dieser Anpassungsart kann der Vektorfehler als Richtwert verwendet werden bzw. kann ein adaptiver digitaler Vorverzerrungseffekt erreicht werden.The first emission signal S4 emitted by the emission circuit 230 is converted into a digital baseband signal by the receiving circuit 240 serving as a monitoring receiver in the receiving module. For example, the receiving circuit 240 may include the following elements: a low-noise amplifier (LNA), an RF down-converter, and an ANA log-to-digital converter (abbreviated to ADC in English). However, the embodiments of the invention are not limited to these examples. The digital baseband signal generated by the receiving circuit 240 is demodulated by the demodulator 250 . The demodulated signal is then calculated using the estimation module 260 . In addition, the deviation value of the modulation vector between the reception signal code and the original transmission signal code is determined, so that the predistortion parameters arise, thereby the digital predistortion function ƒ D P D ( 0 ) { x }
Figure DE102016124018B4_0003
is finely modulated by a first model. The estimation module 260 then continuously compares the changes in the vector error as a check. If the vector error decreases compared to the previous vector error, the digital predistortion function is further finely modulated by the first model If, on the contrary, the vector error does not decrease compared to the previous vector error, the digital predistortion function is finely modulated by a second model (e.g. opposite to the modulation by the first model ) finely modulated. With this type of adaptation, the vector error can be used as a guide value or an adaptive digital predistortion effect can be achieved.

Beispielsweise bezieht sich der Modulator 210 auf ein Modul, welches den zu übertragenden Signalcode (wie zum Beispiel das Quadratur-Amplitudenmodulationssymbol, auf Englisch QAM abgekürzt) in eine Signalwellenform (signal waveform auf Englisch) umwandelt, wie zum Beispiel ein orthogonales Frequenzmultiplexverfahren (auf Englisch OFDM abgekürzt). Es sieht wie folgt aus. s B [ n ] = k S l [ k ] e j 2 π N k n , n = 0 N 1 s B [ n ] :  Signalwellenform; S l [ k ] : QAM abgek

Figure DE102016124018B4_0004
For example, modulator 210 refers to a module that converts the signal code to be transmitted (such as quadrature amplitude modulation symbol, abbreviated as QAM) into a signal waveform, such as orthogonal frequency division multiplexing (OFDM abbreviated). It looks like this. s B [ n ] = k S l [ k ] e j 2 π N k n , n = 0 N 1 s B [ n ] : signal waveform; S l [ k ] : QAM abbreviated
Figure DE102016124018B4_0004

Das Vorverzerrungsmodul 220 verzerrt die Signalwellenform vor, um die nichtlinearen Eigenschaften des nichtlinearen Verstärkers aufzuheben, womit die nahezu linearen Eigenschaften eines idealen Verstärkers erreicht werden. Wenn eine digitale Vorverzerrung in Verbindung mit einem nichtlinearen Verstärker nämlich eingesetzt wird, können diese im Ganzen als ein linearer Verstärker betrachtet werden. Die Formel sieht wie folgt aus. D P D :   s ^ B [ n ] = D P D { s B [ n ] } = ƒ D P D { | s B [ n ] | } e j s B [ n ] D A C + Q M + N P A : s ^ B [ n ] s ^ B ( t ) = ƒ D P D { | s B ( t ) | } e j s B ( t ) x R F ( t ) = R e { ƒ N P A { | s ^ B ( t ) | } e j s B ( t ) e j 2 π ƒ C t } Re { s B ( t ) e j 2 π ƒ C t } ƒ N P A { | s ^ B ( t ) | } = { ƒ N P A { | s B ( t ) | } } | s B ( t ) | ƒ D P D { x } : Vorverzerrungsfunktion ; ƒ N P A { x } : Eigenschaften eines nichtlinearen Verstaerkers

Figure DE102016124018B4_0005
The predistortion module 220 predistorts the signal waveform to cancel out the non-linear characteristics of the non-linear amplifier, thus achieving the near-linear characteristics of an ideal amplifier. Indeed, when digital pre-distortion is used in conjunction with a non-linear amplifier, they can be viewed as a whole as a linear amplifier. The formula looks like this. D P D : s ^ B [ n ] = D P D { s B [ n ] } = ƒ D P D { | s B [ n ] | } e j s B [ n ] D A C + Q M + N P A : s ^ B [ n ] s ^ B ( t ) = ƒ D P D { | s B ( t ) | } e j s B ( t ) x R f ( t ) = R e { ƒ N P A { | s ^ B ( t ) | } e j s B ( t ) e j 2 π ƒ C t } re { s B ( t ) e j 2 π ƒ C t } ƒ N P A { | s ^ B ( t ) | } = { ƒ N P A { | s B ( t ) | } } | s B ( t ) | ƒ D P D { x } : predistortion function ; ƒ N P A { x } : Properties of a nonlinear amplifier
Figure DE102016124018B4_0005

Darüber hinaus bezieht sich der Demodulator 250 beispielsweise auf ein Modul, welches von der Empfangssignalwellenform den von einem Sender übertragenden Signalcode (QAM-Symbol) erfasst, wie ein orthogonales Frequenzmultiplexverfahren (auf Englisch OFDM abgekürzt), und funktioniert wie folgt. r ^ B [ n ] = s ^ B [ n ] h B [ n ] ,  * : convolution - Faltung

Figure DE102016124018B4_0006
R ˜ l [ k ] = n r ^ B [ n ] e j 2 π N k n S l [ k ] H B [ k ] R ˜ l [ k ] = R ˜ l [ k ] / H B [ k ] S l [ k ]
Figure DE102016124018B4_0007
Furthermore, the demodulator 250 refers to, for example, a module which detects from the reception signal waveform the signal code (QAM symbol) transmitted from a transmitter, such as orthogonal frequency division multiplexing (abbreviated OFDM), and functions as follows. right ^ B [ n ] = s ^ B [ n ] H B [ n ] , * : convolution - convolution
Figure DE102016124018B4_0006
R ˜ l [ k ] = n right ^ B [ n ] e j 2 π N k n S l [ k ] H B [ k ] R ˜ l [ k ] = R ˜ l [ k ] / H B [ k ] S l [ k ]
Figure DE102016124018B4_0007

Darüber hinaus kann das Schätzmodul 260 beispielsweise zum Berechnen der Abweichungsmessung des Modulationsvektors (auf Englisch error vector measurement, abgekürzt EVM) dienen. Es ist wie folgt definiert. E V M = E { | R ^ l [ k ] S l [ k ] | 2 } ,   E {   } : S tatistischer Mittelwert

Figure DE102016124018B4_0008
In addition, the estimation module 260 can be used, for example, to calculate the error vector measurement of the modulation vector (abbreviated EVM). It is defined as follows. E V M = E { | R ^ l [ k ] S l [ k ] | 2 } , E { } : S statistical mean
Figure DE102016124018B4_0008

Beispielsweise kann der digitalisierte Betrieb des adaptiven digitalen Vorverzerrungssystems mittels der folgenden Gleichung erklärt werden. s B = M O D { S l } S l = [ S l [ k ] | k = 1 K ] T , S l [ k ] Q A M   r B = N L { D P D { s B } } h B   R l = [ R l [ k ] | k = 1 K ] = D E M O D { r B } = D E M O D E Q { N L { D P D { s B } } }   D P D E V M , o p t = a r g min D P D E { | R l S l | 2 } = min D P D E { | D E M O D E Q { N L { D P D { s B } } } S l | 2 }

Figure DE102016124018B4_0009
For example, the digitized operation of the adaptive digital predistortion system can be explained using the following equation. s B = M O D { S l } S l = [ S l [ k ] | k = 1 K ] T , p l [ k ] Q A M right B = N L { D P D { s B } } H B R l = [ R l [ k ] | k = 1 K ] = D E M O D { right B } = D E M O D E Q { N L { D P D { s B } } } D P D E V M , O p t = a right G at least D P D E { | R l S l | 2 } = at least D P D E { | D E M O D E Q { N L { D P D { s B } } } S l | 2 }
Figure DE102016124018B4_0009

Dabei bezeichnet DEMODEQ { } eine Demodulationsfunktion, mit der die lineare Kanalverzerrung entzerrt wurde. Aus der Formel (2) ist zu betrachten, dass die nichtlinearen Eigenschaften eine reine AM-AM-Nichtlinearität sind und DPD){ } ihre entsprechende Linearisierungsfunktion ist, wenn der nichtlineare Radiofrequenz-Leistungsverstärker gedächtnislos ist.DEMOD EQ { } denotes a demodulation function with which the linear channel distortion was equalized. From formula (2) consider that the non-linear properties are a pure AM-AM non-linearity and DPD){ } is its corresponding linearization function when the radio frequency non-linear power amplifier is memoryless.

Der genannte Modulator oder der Demodulator können als Hardware und/oder Software ausgeführt werden, wie zum Beispiel mittels eines Schaltkreismoduls oder einer Kombination aus einem Mikroprozessor, einem digitalen Signalprozessor, einem Mikrocontroller, einem FPGA-Element (Field Programmable Gate Array) oder einem anwendungsspezifischen integrierten Schaltkreis (application specific integrated circuit auf Englisch, abgekürzt ASIC). Said modulator or demodulator can be implemented in hardware and/or software, such as by means of a circuit module or a combination of a microprocessor, a digital signal processor, a microcontroller, a field programmable gate array (FPGA) element or an application specific integrated circuit Circuit (application specific integrated circuit in English, abbreviated ASIC).

Darüber hinaus können die Module oder die Elemente im genannten Abstrahlmodul oder im Empfangsmodul, die zur digitalen Verarbeitung gehören, jeweils als getrennte Schaltkreismodule beliebig aus einem genannten digitalen Beispielsschaltkreismodul oder zusammen als ein und dasselbe Schaltkreismodul beliebig aus einem genannten digitalen Beispielsschaltkreismodul ausgeführt werden. Die Ausführungsformen der Erfindung sind jedoch nicht auf diese Beispiele beschränkt. Die Module oder die Elemente können auch als ein spezifisches Schaltkreismodul ausgeführt werden.In addition, the modules or the elements in said emitter module or in the receiver module pertaining to digital processing can each be embodied as separate circuit modules from any of said example digital circuit modules or together as one and the same circuit module from any of said example digital circuit modules. However, the embodiments of the invention are not limited to these examples. The modules or the elements can also be implemented as a specific circuit module.

Gemäß einer Ausführungsform funktioniert das Vorverzerren im Vorverzerrungsmodul 220 auf Basis des Aufbaus des adaptiven digitalen Vorverzerrungssystems 20 in 2 wie folgt. Das Vorverzerrungssignal ergibt sich auf Basis einer Funktion in zwei Abschnitten. Die zwei Abschnitte können als ein erster Abschnitt und ein zweiter Abschnitt bezeichnet werden, welche jeweils einem linearen Segment und einem nichtlinearen Segment entsprechen. Beim Vorverzerren in einem ersten Abschnitt erzeugt das Vorverzerrungsmodul 220 auf Basis des ersten Modulationssignals und eines linearen Zusammenhangs das erste Vorverzerrungssignal. Beim Vorverzerren in einem zweiten Abschnitt erzeugt das Vorverzerrungsmodul 220 auf Basis des ersten Modulationssignals und eines Polynomverhältnisses das erste Vorverzerrungssignal. In 3A und 3B wird die Kennlinie der Vorverzerrung des adaptiven digitalen Vorverzerrungssystems gemäß einer Ausführungsform der Erfindung gezeigt. In 3A werden die AM-AM-Eigenschaften der Leistung eines typischen nichtlinearen RF-Verstärkers gezeigt, wobei außerhalb des Sättigungsbereichs die Eigenschaften eines linearen Segments mit niedrigem Signalpegel und eines sich nahe dem Sättigungsbereich befindenden nichtlinearen Segments unterschieden werden können. Gemäß dieser Ausführungsform funktioniert das Vorverzerren im Vorverzerrungsmodul 220 auf Basis des Aufbaus des adaptiven digitalen Vorverzerrungssystems 20 in 2 wie folgt. Das Vorverzerrungssignal ergibt sich auf Basis einer Funktion in zwei Abschnitten. Die zwei Abschnitte können als ein erster Abschnitt und ein zweiter Abschnitt bezeichnet werden, welche jeweils einem linearen Segment und einem nichtlinearen Segment entsprechen. Beim Vorverzerren in einem ersten Abschnitt erzeugt das Vorverzerrungsmodul 220 auf Basis des ersten Modulationssignals das erste Vorverzerrungssignal, welches einen linearen Zusammenhang mit dem ersten Modulationssignal aufweist. Beim Vorverzerren im zweiten Abschnitt erzeugt das Vorverzerrungsmodul 220 auf Basis des ersten Modulationssignals das erste Vorverzerrungssignal, welches einen nichtlinearen Zusammenhang mit dem ersten Modulationssignal aufweist. Es sei angenommen, dass der Randwert am Eingang im linearen Segment und der Randwert am Eingang und Ausgang im Sättigungsbereich bekannte Parameter sind. Wenn sich die Eigenschaften des nichtlinearen Leistungsverstärkers (Power Amplifier auf Englisch, abgekürzt PA) normalisiert haben (nämlich der Randwert am Eingang durch den Randwert am Eingang im Sättigungsbereich geteilt wurde sowie sich die Verstärkung am Eingang und Ausgang zu 1 normalisiert hat), sieht die Gleichung beispielsweise wie folgt aus. y = N L { x } = { x ,  x I L g ( x ) ,  I L < x 1 ,  y max = g ( 1 ) x = D P D a r { s } = { y max s ,   s I L d p d a r ( s ) ,   I L < s 1 ,   a r = [ a p | p = 2 P ] d p d a r ( s ) = y max I L + y max ( s I L ) + p = 2 P a p ( s I L ) 2  &  d p d a r ( 1 ) =   min  a r E { | D E M O D E Q { N L { D P D a r { s r B } } } S r l | 2 }  

Figure DE102016124018B4_0010
According to one embodiment, the predistortion in the predistortion module 220 works based on the architecture of the adaptive digital predistortion system 20 in FIG 2 as follows. The predistortion signal is based on a function in two sections. The two sections can be referred to as a first section and a second section, which correspond to a linear segment and a non-linear segment, respectively. During predistortion in a first section, the predistortion module 220 generates the first predistortion signal on the basis of the first modulation signal and a linear relationship. During predistortion in a second section, the predistortion module 220 generates the first predistortion signal based on the first modulation signal and a polynomial ratio. In 3A and 3B 1 shows the predistortion characteristic of the adaptive digital predistortion system according to an embodiment of the invention. In 3A shows the AM-AM characteristics of the performance of a typical non-linear RF amplifier, where, outside of the saturation region, the characteristics of a linear segment with a low signal level and a non-linear segment near the saturation region can be distinguished. According to this embodiment, the predistortion works in the predistortion module 220 based on the structure of the adaptive digital predistortion system 20 in FIG 2 as follows. The predistortion signal is based on a function in two sections. The two sections can be referred to as a first section and a second section, which correspond to a linear segment and a non-linear segment, respectively. During predistortion in a first section, the predistortion module 220 generates the first predistortion signal, which has a linear relationship with the first modulation signal, on the basis of the first modulation signal. During predistortion in the second section, the predistortion module 220 generates the first predistortion signal based on the first modulation signal, which has a non-linear relationship with the first modulation signal. It is assumed that the boundary value at the input in the linear segment and the boundary value at the input and output in the saturation region are known parameters. If the characteristics of the non-linear power amplifier (Power Amplifier in English, abbreviated PA) have normalized (namely, the margin value at the input has been divided by the margin value at the input in the saturation region, as well as the gain at the input and output has normalized to 1), the equation sees for example like this. y = N L { x } = { x , x I L G ( x ) , I L < x 1 , y Max = G ( 1 ) x = D P D a right { s } = { y Max s , s I L i.e p i.e a right ( s ) , I L < s 1 , a right = [ a p | p = 2 P ] i.e p i.e a right ( s ) = y Max I L + y Max ( s I L ) + p = 2 P a p ( s I L ) 2 & i.e p i.e a right ( 1 ) = 1 at least a right E { | D E M O D E Q { N L { D P D a right { s right B } } } S right l | 2 }
Figure DE102016124018B4_0010

Mit 3A wird die Kennlinie eines Aufbaus der digitalen Vorverzerrung außerhalb des Sättigungsbereichs einfach und klar schematisch dargestellt Die horizontale Achse bezieht sich auf die AM-Eigenschaften des nichtlinearen Verstärkers am Eingang (auf Englisch NPA_in abgekürzt), wobei sich die vertikale Achse auf die AM-Eigenschaften des nichtlinearen Verstärkers am Ausgang (auf Englisch NPA_out abgekürzt) bezieht. Mit 3B wird verdeutlicht, dass die Eigenschaften normalisiert und weiter zwischen einem linearen Segment mit niedrigem Signalpegel und einem sich nahe dem Sättigungsbereich befindenden nichtlinearen Segment unterschieden werden. Die Kennlinie 301 stellt die Eigenschaften des nichtlinearen Leistungsverstärkers dar. Die Kennlinie 302 stellt die Eigenschaften des nichtlinearen Leistungsverstärkers mit dem idealen Vorverzerrungsaufbau dar. Die Kennlinie 303 stellt die Eigenschaften des idealen linearen Leistungsverstärkers dar. Dabei wird die Verstärkung im linearen Segment der Kennlinie 302 unterdrückt.With 3A the characteristic curve of a setup of digital predistortion outside the saturation region is simply and clearly schematically represented The horizontal axis refers to the AM characteristics of the nonlinear amplifier at the input (abbreviated NPA_in in English), while the vertical axis refers to the AM characteristics of the nonlinear amplifier at the output (abbreviated to NPA_out in English). With 3B clarifies that the characteristics are normalized and further differentiated between a linear segment with a low signal level and a non-linear segment that is near the saturation region. The characteristic 301 represents the properties of the non-linear power amplifier. The characteristic 302 represents the properties of the non-linear power amplifier with the ideal predistortion structure. The characteristic 303 represents the properties of the ideal linear power amplifier. The amplification in the linear segment of the characteristic 302 is suppressed.

Wenn die nichtlinearen Eigenschaften des nichtlinearen RF-Leistungsverstärkers nahezu dem gedächtnislosen AM-AM nichtlinearen Modell entsprechen, kann die Komplexität der Matrix-Vektor-Berechnung mit dem neuen Verfahren gemäß dieser Ausführungsform reduziert werden, bei dem das Absenken des Vektorfehlers als Richtwert verwendet wird. Darüber hinaus werden die Parameter für das Vorverzerren mittels des Reaktionsmodells der Polynome mit dem Vorverzerrungsaufbau in zwei Abschnitten gemäß der Ausführungsform, wie in Formel (3) gezeigt, jeweils optimiert. Beispielsweise können die Parameter mittels des On-line-Verfahrens wiederholt gesucht werden, um die optimierten Parameter für das Vorverzerren zu finden. When the non-linear characteristics of the non-linear RF power amplifier are close to the memoryless AM-AM non-linear model, the complexity of the matrix-vector calculation can be reduced with the new method according to this embodiment, which uses the lowering of the vector error as a benchmark. Moreover, the parameters for the predistortion are respectively optimized by means of the response model of the polynomials with the two-section predistortion structure according to the embodiment as shown in formula (3). For example, the parameters can be repeatedly searched using the on-line method to find the optimized parameters for predistortion.

Dieses Verfahren wird beispielsweise mittels der Pseudocodes (pseudo code auf Englisch) und der Gleichungen in Tabelle 1 erläutert. Tabelle 1 Start: i = 0, a ( i ) = [ a p ( 0 ) | p = 2 P ] ,

Figure DE102016124018B4_0011
E V M i = E { | D E M O D E Q { N L { D P D a ( i ) { s l } } } S l | 2 }
Figure DE102016124018B4_0012
(S10) i = i+1 E V M i = E { | D E M O D E Q { N L { D P D a ( i ) { s l } } } S l | 2 }
Figure DE102016124018B4_0013
(S30) Wenn EVM i < EVM i-1 dann a ( i ) = a ( i 1 ) + Δ a ( i ) ,
Figure DE102016124018B4_0014
gehe zu (S10)
(S40) Wenn EVM i >= EVM i-1 dann a ( i ) = a ( i 1 ) Δ a ( i ) ,
Figure DE102016124018B4_0015
EVM i = EVM i-1 - (EVM i - EVM i-1), gehe zu (S10)
This method is explained, for example, using the pseudo code and the equations in Table 1. Table 1 Start: i = 0, a ( i ) = [ a p ( 0 ) | p = 2 P ] ,
Figure DE102016124018B4_0011
E V M i = E { | D E M O D E Q { N L { D P D a ( i ) { s l } } } S l | 2 }
Figure DE102016124018B4_0012
(S10) i = i +1 E V M i = E { | D E M O D E Q { N L { D P D a ( i ) { s l } } } S l | 2 }
Figure DE102016124018B4_0013
(S30) If EVM i < EVM i -1 then a ( i ) = a ( i 1 ) + Δ a ( i ) ,
Figure DE102016124018B4_0014
go to (S10)
(S40) If EVM i >= EVM i -1 then a ( i ) = a ( i 1 ) Δ a ( i ) ,
Figure DE102016124018B4_0015
EVM i = EVM i -1 - ( EVM i - EVM i -1 ), go to (S10)

Gemäß der Ausführungsform auf Basis der Pseudocodes in der genannten Tabelle 1 funktioniert das Schätzmodul 260 wie folgt. Im Laufe der Zeit werden die Abweichungen des Modulationsvektors zwischen dem ersten Signal und dem zweiten Demodulationssignal (wie im Startablauf und im Ablauf S20 gezeigt) berechnet. Darüber hinaus werden die Vorverzerrungsparameter (wie im Ablauf S30 und S40 gezeigt) auf Basis der Änderung der Abweichungen des Modulationsvektors aktualisiert. Wenn es sich bei der Änderung des Vektorfehlers um eine Absenkung handelt, werden die Vorverzerrungsparameter (wie im Ablauf S30 gezeigt) auf Basis eines ersten Modells aktualisiert. Beispielsweise erzeugt das erste Modell die aktualisierten Vorverzerrungsparameter, um die Koeffizienten der Polynome (wie zum Beispiel a

Figure DE102016124018B4_0016
welches ap und p = 2~P umfasst) bei der Vorverzerrungsreaktion im Vorverzerrungsmodul 220 fein zu modulieren. Wenn es sich bei der Änderung des Vektorfehlers um eine Nichtsenkung handelt, werden die Vorverzerrungsparameter (wie im Ablauf S40 gezeigt) auf Basis eines zweiten Modells aktualisiert. Beispielsweise erzeugt das zweite Modell die aktualisierten Vorverzerrungsparameter, um die Koeffizienten der Polynome bei der Vorverzerrungsreaktion im Vorverzerrungsmodul 220 (wie im Ablauf S30 gezeigt) fein gegenzumodulieren. Hiermit kann die Aktualisierung der Vorverzerrungsparameter durch eine sich kontinuierlich wiederholende Aktualisierung der Vorverzerrungsparameter oder mittels des Schwellenwerts und anderer Bedingungen in einem Bereich begrenzt erfolgen. Dadurch kann die Vorverzerrung auf Basis des Vektorfehlers angepasst werden. Darüber hinaus sind die Ausführungsformen der Erfindung nicht auf das genannte Beispiel beschränkt. Die Verfahren des Vorverzerrens oder der Koeffizienten der Polynome bei der Vorverzerrungsreaktion können natürlich gemäß diesem Beispiel oder anderen Verfahren bestimmt bzw. angepasst werden. According to the embodiment based on the pseudocodes in said Table 1, the estimation module 260 works as follows. Over time, the deviations of the modulation vector between the first signal and the second demodulation signal (as shown in the start flow and the flow S20) are calculated. In addition, the predistortion parameters (as shown in process S30 and S40) are updated based on the change in the deviations of the modulation vector. If the change in vector error is a dip, the predistortion parameters are updated (as shown in flow S30) based on a first model. For example, the first model generates the updated predistortion parameters to reflect the coefficients of the polynomials (such as a
Figure DE102016124018B4_0016
which a p and p = 2˜P) in the predistortion response in the predistortion module 220 to be finely modulated. If the change in vector error is non-decrease, the predistortion parameters are updated (as shown in flow S40) based on a second model. For example, the second model generates the updated predistortion parameters to finely countermodulate the coefficients of the polynomials in the predistortion response in the predistortion module 220 (as shown in flow S30). With this, the update of the predistortion parameters can be limited by a continuously repeated update of the predistortion parameters or by means of the threshold value and other conditions in a range. This allows the predistortion to be adjusted based on the vector error. Furthermore, the embodiments of the invention are not limited to the example mentioned. The methods of predistortion or the coefficients of the polynomials in the predistortion response can of course be determined according to this example or other methods.

Da die Änderungsrate der nichtlinearen Eigenschaften des nichtlinearen RF-Leistungsverstärkers (im Vergleich zur EVM-Messfrequenz der Kommunikationssignale) nicht hoch ist, kann die Änderung der nichtlinearen Eigenschaften durch die einfache, sich wiederholende Parametersuche adaptiv verfolgt werden, um den Effekt der adaptiven digitalen Vorverzerrung beim EVM unter relativer Optimierung zu erhalten.Since the rate of change of the non-linear characteristics of the RF non-linear power amplifier is not high (compared to the EVM measurement frequency of the communication signals), the change of the non-linear characteristics can be tracked adaptively by the simple, repetitive parameter search to detect the effect of the adaptive digital predistortion in the Get EVM under relative optimization.

Wenn die nichtlinearen Eigenschaften des nichtlinearen RF-Leistungsverstärkers nahezu dem gedächtnislosen nichtlinearen AM-AM-Modell entsprechen und keine Modelle und Parameter die Abweichungen abschätzen, kann die Nichtlinearität des RF-Leistungsverstärkers auch durch diese Erfindung korrigiert werden. Der Grund wird mit den folgenden Gleichungen erklärt. D P D S D , o p t = arg  min D P D E { | D P D { r r B } s ^ r B | 2 } D P D S D , o p t = N L c h 1 r r B = N L c h { D P D S D , o p t { s r B } } = N L c h { N L c h 1 { s r B } } = s r B D P D E V M , o p t = arg  min D P D E { | R v l S r l | } = min D P D E { | D E M O D E Q { N L { D P D { s r B } } } S r l | 2 } D P D E V M , o p t = N L 1 R v l = D E M O D E Q { N L { D P D E V M , o p t { s r B } } } = D E M O D E Q { s r B } = S r l

Figure DE102016124018B4_0017
When the non-linear characteristics of the RF non-linear power amplifier are close to the memoryless non-linear AM-AM model and no models and parameters estimate the deviations, the non-linearity of the RF power amplifier can also be corrected by this invention. The reason is explained with the following equations. D P D S D , O p t = bad at least D P D E { | D P D { right right B } s ^ right B | 2 } D P D S D , O p t = N L c H 1 right right B = N L c H { D P D S D , O p t { s right B } } = N L c H { N L c H 1 { s right B } } = s right B D P D E V M , O p t = bad at least D P D E { | R v l S right l | } = at least D P D E { | D E M O D E Q { N L { D P D { s right B } } } S right l | 2 } D P D E V M , O p t = N L 1 R v l = D E M O D E Q { N L { D P D E V M , O p t { s right B } } } = D E M O D E Q { s right B } = S right l
Figure DE102016124018B4_0017

Auf diese Weise liegen die Vorteile des erfindungsgemäßen Aufbaus der adaptiven digitalen Vorverzerrung, bei dem der Vektorfehler als Richtwert verwendet wird, in den folgenden Punkten. Bei Demodulationssignalen muss nur der Vektorfehler berechnet und verarbeitet werden, um die digitale Vorverzerrung anzupassen, ohne dass das relative komplizierte nichtlineare Modell verwendet und der entsprechende Matrix-Vektor berechnet werden müssen, um die empfangenen Signalmodellparameter zu extrahieren. Dadurch bringt es den Vorteil, dass die gesamte Komplexität der digitalen Vorverzerrung gesenkt wird, und das Verfahren kann bequem auf diverse Funkkommunikationssysteme angewendet werden. Die Erfindung kann für diverse Kommunikationssysteme gelten, wie zum Beispiel die Mobilkommunikation, die Kabelkommunikation, die Satellitenkommunikation und das Funkterminal der digitalen Fernsehkommunikation. Die Erfindung ist jedoch nicht auf diese Systeme beschränkt.In this way, the advantages of the adaptive digital predistortion structure according to the present invention, in which the vector error is used as a guide, lie in the following points. For demodulation signals, only the vector error needs to be calculated and processed to adjust the digital predistortion without using the relatively complicated non-linear model and calculating the corresponding matrix vector to extract the received signal model parameters. Thereby it brings the advantage of lowering the overall complexity of the digital predistortion and the method can be easily applied to various radio communication systems. The invention can apply to various communication systems such as mobile communication, cable communication, satellite communication and radio terminal of digital television communication. However, the invention is not limited to these systems.

In 4 wird ein Diagramm des Simulationsergebnisses des adaptiven digitalen Vorverzerrungssystems gemäß einer Ausführungsform der Erfindung gezeigt. Bei dieser Ausführungsform gemäß 3B werden die Abschnitte der Polynome der Vorverzerrung im nichtlinearen Bereich als P = 3 angenommen, unter der Randbedingung d p d a ( 1 ) = 1

Figure DE102016124018B4_0018
sind die benötigten, zu suchenden Parameter eins üblich. Bei dieser Ausführungsform wird der einzige Suchparameter mit a2 angezeigt. Darüber hinaus ist Δa2 = 0.01. In 4 wird die Kennlinie von a2 und EVM gezeigt. Dabei werden die spezifischen OFDM-Signale verwendet und das Verhältnis zwischen dem Suchparameter a2 und EVM(dB) unter OBO (Output Back-Off) = 7dB wird berechnet. Darunter wird EVM als E { | R S | 2 } / E { | S | 2 }
Figure DE102016124018B4_0019
definiertIn 4 a diagram of the simulation result of the adaptive digital predistortion system according to an embodiment of the invention is shown. In this embodiment according to 3B the sections of the predistortion polynomials in the non-linear domain are assumed to be P=3, subject to the boundary condition i.e p i.e a ( 1 ) = 1
Figure DE102016124018B4_0018
the required parameters to look for are one common. In this embodiment, the single search parameter is indicated as a 2 . In addition, Δa 2 = 0.01. In 4 the characteristic curve of a2 and EVM is shown. The specific OFDM signals are used and the ratio between the search parameter a 2 and EVM(dB) under OBO (Output Back-Off) = 7dB is calculated. Below that, EVM is called E { | R S | 2 } / E { | S | 2 }
Figure DE102016124018B4_0019
Are defined

In den 5A - 5B werden die Diagramme des Simulationsergebnisses des adaptiven digitalen Vorverzerrungssystems gemäß einer Ausführungsform der Erfindung gezeigt. In 5A wird das Polynom der digitalen Vorverzerrungsfunktion in zwei Abschnitten mit dem genannten optimierten Suchparameter gezeigt. In 5B wird das Linearisierungsergebnis beim entsprechenden Verwenden der Vorverzerrungsfunktion in Verbindung mit PA (wie die Kennlinie 503) gezeigt. In 5B ist die Kennlinie 503 das entsprechende Linearisierungsergebnis nach der Anwendung der digitalen Vorverzerrung (DPD) gemäß der Ausführungsform. Diese Kennlinie ergibt sich durch das genaue Berechnen oder eine Simulationssoftware. Zum praktischen Vergleichen werden in 5B weiter die Kennlinie 501 und die Kennlinie 502 hinzugefügt. Die Kennlinie 501 stellt die Eigenschaften des originalen PAs dar, wobei die Kennlinie 502 das entsprechende Linearisierungsergebnis der optimalen DPD darstellt Wie in 5B gezeigt, entspricht das von der Kennlinie 503 gemäß der Ausführungsform dargestellte Ergebnis nahezu dem optimalen Ergebnis der Kennlinie 502. Das bedeutet, dass ein wirksamer Vorverzerrungseffekt auf Basis der Ausführungsform der Erfindung erreicht werden kann.In the 5A - 5B shows the diagrams of the simulation result of the adaptive digital predistortion system according to an embodiment of the invention. In 5A the polynomial of the digital predistortion function is shown in two sections with the mentioned optimized search parameter. In 5B shows the linearization result when using the predistortion function in conjunction with PA (like the characteristic 503) accordingly. In 5B the characteristic curve 503 is the corresponding linearization result after applying the digital predistortion (DPD) according to the embodiment. This characteristic curve results from precise calculation or simulation software. For practical comparison, in 5B further added the characteristic 501 and the characteristic 502. Characteristic 501 represents the properties of the original PA, with characteristic 502 representing the corresponding linearization result of the optimal DPD as in 5B As shown, the result represented by the characteristic 503 according to the embodiment almost corresponds to the optimal result of the characteristic 502. This means that an effective predistortion effect can be obtained based on the embodiment of the invention.

In den 6A - 6B werden die Diagramme des Simulationsergebnisses des adaptiven digitalen Vorverzerrungssystems gemäß einer Ausführungsform der Erfindung gezeigt. In 6A und 6B werden die Diagramme der Wahrscheinlichkeitsverteilung des EVMs, welchem mittels des On-line-Verfahrens der adaptiven digitalen Vorverzerrung die zufällig erzeugten 10000 OFDM-Symbol-Signale entsprechen, dargestellt Wie in 6A gezeigt, stellt die Kennlinie 601 das Ergebnis des originalen PAs sowie die Kennlinie 602 und die Kennlinie 603 jeweils das Ergebnis der optimalen DPD und das Ergebnis der DPD gemäß der Ausführungsform der Erfindung dar, wenn OBO 6 dB ist. Wie in 6B gezeigt, stellt die Kennlinie 611 das Ergebnis des originalen PAs sowie die Kennlinie 612 und die Kennlinie 613 jeweils das Ergebnis der optimalen DPD und das Ergebnis der DPD gemäß der Ausführungsform der Erfindung dar, wenn OBO 7 dB ist. Wie in 6A und 6B gezeigt, verläuft die Kennlinie 603 (oder die Kennlinie 613) nahezu identisch mit der Kennlinie 602 (oder der Kennlinie 612). Das bedeutet, dass ein wirksamer Vorverzerrungseffekt auf Basis der Ausführungsform der Erfindung erreicht werden kann.In the 6A - 6B shows the diagrams of the simulation result of the adaptive digital predistortion system according to an embodiment of the invention. In 6A and 6B the diagrams of the probability distribution of the EVM to which the randomly generated 10000 OFDM symbol signals correspond by means of the on-line method of adaptive digital predistortion are presented. As in 6A As shown, the characteristic 601 represents the result of the original PA, and the characteristic 602 and the characteristic 603 represent the result of the optimal DPD and the result of the DPD according to the embodiment of the invention, respectively, when OBO is 6 dB. As in 6B As shown, the characteristic 611 represents the result of the original PA, and the characteristic 612 and the characteristic 613 represent the result of the optimal DPD and the result of the DPD according to the embodiment of the invention, respectively, when OBO is 7 dB. As in 6A and 6B shown, the characteristic curve 603 (or the characteristic curve 613) is almost identical to the characteristic curve 602 (or the characteristic curve 612). This means that an efficient predistortion effect can be achieved based on the embodiment of the invention.

Mit 5A, 5B, 6A und 6B ist bewiesen, dass die Wirksamkeit der adaptiven Vorverzerrung der Erfindung beinahe identisch mit dem Effekt der optimalen Vorverzerrung ist. Im Vergleich kann die optimale Vorverzerrung ausschließlich die Eigenschaften im nichtlinearen Bereich korrigieren und kann der Effekt im Sättigungsbereich immer noch die Abstrahlqualität der beispielhaften OFDM-Signale abgrenzen, weil die OFDM-Signale eine Eigenschaft aufweisen, dass das Verhältnis von Spitzenleistung zur Durchschnittsleistung (Peak-to-Average Power Ratio auf Englisch, abgekürzt PAPR) relativ groß ist. Im Vergleich zum Stand der Technik wird bei der genannten Ausführungsform der Erfindung der Vektorfehler zum Messen als Richtwert zusammen mit den einfachen Polynomreaktionen in zwei Abschnitten verwendet, wodurch ein entsprechender Algorithmus zur adaptiven Vorverzerrung bereitgestellt wird. Der Stand der Technik benötigt ein kompliziertes nichtlineares Modell und eine entsprechende Matrix-Vektor-Berechnung, wohingegen die Komplexität gemäß dem Ausführungsverfahren der Erfindung geringer ist. Beispielsweise müssen die Signale gemäß der Ausführungsform der Erfindung demoduliert werden. Wie bei den OFDM-Signalen müssen die Signale bei der Demodulation beispielsweise mittels des schnellen Fouriertransformations-Algorithmus (auf Englisch FFT abgekürzt) verarbeitet werden. Die Komplexität ist direkt proportional zu N · log2 N (N bedeutet die Länge der normalen OFDM-Symbole). Daher ist es vorteilhaft, gemäß der Ausführungsform der Erfindung Software und Hardware anzuwenden.With 5A , 5B , 6A and 6B it is proven that the effectiveness of the adaptive predistortion of the invention is almost identical to the effect of the optimal predistortion. In comparison, the optimal predistortion can only correct the characteristics in the non-linear region, and the effect in the saturation region can still delimit the radiation quality of the exemplary OFDM signals, because the OFDM signals have a property that the peak-to-average power ratio (peak-to-average power) -Average Power Ratio in English, abbreviated PAPR) is relatively large. In comparison to the prior art, in the cited embodiment of the invention the vector error for measurement is used as a benchmark together with the simple polynomial responses in two sections, thereby providing a corresponding algorithm for adaptive predistortion. The prior art requires a complicated non-linear model and a corresponding matrix-vector calculation, whereas the complexity according to the embodiment method of the invention is lower. For example, according to the embodiment of the invention, the signals must be demodulated. As with the OFDM signals, the signals must be processed during demodulation using, for example, the Fast Fourier Transform (FFT) algorithm. The complexity is directly proportional to N*log 2 N (N means the length of normal OFDM symbols). Therefore, it is advantageous to use software and hardware according to the embodiment of the invention.

Wie erwähnt, stellt die Erfindung einen Aufbau eines adaptiven digitalen Vorverzerrungssystems bereit, bei dem der Bedarf an Rechenressourcen geringer ist und die Nutzungseffizienz der adaptiven Vorverzerrung verbessert werden kann. Beim Vorverzerren wird anders als beim herkömmlichen Aufbau keine Signalwellenformverzerrung als Richtwert verwendet, sondern es wird stattdessen der Abweichungswert des Modulationsvektors als Richtwert zum Messen für das Anpassen verwendet. Somit wird der Bedarf an Rechenressourcen erheblich gesenkt, wodurch beim Einsatz die Hardware oder die Software vereinfacht werden kann. Darüber hinaus kann das Vorverzerren gemäß einer Ausführungsform weiterhin mittels des Reaktionsmodells der Polynome in zwei Abschnitten hergestellt werden. Somit wird der Bedarf an Rechenressourcen bei der Vorverzerrung weiter verringert. Hierdurch lässt sich das Kommunikationssystem günstig ausführen und kann die gesamte Kommunikationseffizienz erhöht werden.As mentioned, the invention provides a structure of an adaptive digital predistortion system, in which the need for computational resources is reduced and the utilization efficiency of the adaptive predistortion can be improved. In predistorting, unlike the conventional structure, signal waveform distortion is not used as a guide, but instead the deviation value of the modulation vector is used as a guide to measure for matching. This significantly reduces the need for computing resources, which means that the hardware or software can be simplified when used. In addition, according to one embodiment, the predistortion can still be produced in two sections by means of the response model of the polynomials. Thus, the need for computing resources in the pre-distortion is further reduced. As a result, the communication system can be implemented cheaply and the entire communication efficiency can be increased.

Wie bereits erwähnt, ist die Erfindung durch die bevorzugten Ausführungsformen dargestellt. Fachleute sollten zur Kenntnis nehmen, dass die Erfindung nicht auf die genannten Ausführungsformen beschränkt, sondern im Rahmen der Offenbarung vielfach variabel ist. In diesem Zusammenhang werden alle neuen, in der Beschreibung und/oder Zeichnung offenbarten Einzel- und Kombinationsmerkmale als erfindungswesentlich angesehen. Es sind ausschließlich die nachfolgenden Ansprüche für den Schutzbereich der vorliegenden Erfindung gültig.As previously mentioned, the invention is illustrated by the preferred embodiments. Those skilled in the art should take note that the invention is not limited to the embodiments mentioned, but can be varied in many ways within the scope of the disclosure. In this context, all new individual and combination features disclosed in the description and/or drawing are considered essential to the invention. Only the following claims are valid for the scope of protection of the present invention.

BezugszeichenlisteReference List

1010
Herkömmliches VorverzerrungssystemTraditional predistortion system
2020
Adaptives digitales VorverzerrungssystemAdaptive digital predistortion system
110110
Modulatormodulator
120120
Vorverzerrerpredistortion
130130
Abstrahlschaltkreisemission circuit
140140
Empfangsschaltungreceiving circuit
150150
Extraktionsmodulextraction module
210210
Modulatormodulator
220220
Vorverzerrungsmodulpredistortion module
230230
Abstrahlschaltkreisemission circuit
240240
Empfangsschaltungreceiving circuit
250250
Demodulatordemodulator
260260
Schätzmodulestimation module
S1-S6S1-S6
Signalsignal
301-303301-303
Kennliniecurve
501-503501-503
Kennliniecurve
601-603601-603
Kennliniecurve
S10-S40S10-S40
Ablaufprocess

Claims (4)

Adaptives digitales Vorverzerrungssystem, welches die folgenden Elemente umfasst: • ein Abstrahlmodul, welches zum Empfangen eines ersten Signals dient und die folgenden Elemente aufweist: ◯ einen Modulator, welcher zum Modulieren des ersten Signals und zum Erzeugen eines ersten Modulationssignals dient, ◯ ein Vorverzerrungsmodul, welches mit dem Modulator gekoppelt ist, bei der Vorverzerrung auf Basis des ersten Modulationssignals funktioniert und ein erstes Vorverzerrungssignal erzeugt, und ◯ einen Abstrahlschaltkreis, welcher mit dem Vorverzerrungsmodul gekoppelt ist und zum Erzeugen eines ersten Abstrahlsignals auf Basis des ersten Vorverzerrungssignals dient, wobei das erste Abstrahlsignal Signale über mindestens eine Antenneneinheit sendet, und • ein Empfangsmodul, welches zum Empfangen des ersten Abstrahlsignals dient und die folgenden Elemente aufweist: ◯ eine Empfangsschaltung, welche zuerst zum Empfangen des ersten Abstrahlsignals und dann zum Erzeugen eines zweiten Empfangssignals dient, ◯ einen Demodulator, welcher mit der Empfangsschaltung gekoppelt ist, zum Demodulieren des zweiten Empfangssignals und zum Erzeugen eines zweiten Demodulationssignals dient, und ◯ ein Schätzmodul, welches mit dem Demodulator und dem Vorverzerrungsmodul gekoppelt ist und die Vorverzerrungsparameter auf Basis einer Vektorfehlermessung eines Vektorfehlers zwischen dem ersten Signal und dem zweiten Demodulationssignal erzeugt, wobei die Vorverzerrungsparameter vom Schätzmodul an das Vorverzerrungsmodul gesendet werden, wobei das Vorverzerrungsmodul das Vorverzerren im Vorverzerrungsmodul auf Basis der Vorverzerrungsparameter anpasst, wobei weiter • das Vorverzerrungsmodul beim Vorverzerren in einem ersten Abschnitt auf Basis des ersten Modulationssignals das erste Vorverzerrungssignal erzeugt, welches einen linearen Zusammenhang mit dem ersten Modulationssignal aufweist, wobei • das Vorverzerrungsmodul beim Vorverzerren in einem zweiten Abschnitt auf Basis des ersten Modulationssignals das erste Vorverzerrungssignal erzeugt, welches einen nichtlinearen Zusammenhang mit dem ersten Modulationssignal aufweist.Adaptive digital predistortion system, comprising the following elements: • a radiation module, which serves to receive a first signal and has the following elements: ◯ a modulator, which serves to modulate the first signal and to generate a first modulation signal, ◯ a predistortion module, which is coupled to the modulator, in which the predistortion works on the basis of the first modulation signal and generates a first predistortion signal, and ◯ a radiation circuit, which is coupled to the predistortion module and is used to generate a first radiation signal based on the first predistortion signal, the first radiation signal being signals transmits via at least one antenna unit, and • a receiving module, which serves to receive the first emission signal and has the following elements: ◯ a receiving circuit, which firstly receives the first emission signal and then generates a second reception signals, ◯ a demodulator, which is coupled to the receiving circuit, is used to demodulate the second received signal and to generate a second demodulation signal, and ◯ an estimation module, which is coupled to the demodulator and the predistortion module and the predistortion parameters on the basis of a vector error measurement of a vector error generated between the first signal and the second demodulation signal, the predistortion parameters being sent from the estimation module to the predistortion module, the predistortion module adjusting the predistortion in the predistortion module based on the predistortion parameters, further • the predistortion module during predistortion in a first section based on the first modulation signal generates the first predistortion signal, which has a linear relationship with the first modulation signal, wherein • the predistortion module during predistortion in a second section on the basis of the first modula tion signal generates the first predistortion signal, which has a non-linear relationship with the first modulation signal. Adaptives digitales Vorverzerrungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Schätzmodul im Laufe der Zeit auf Basis der Änderung des Vektorfehlers zwischen dem ersten Signal und dem zweiten Demodulationssignal die Vorverzerrungsparameter aktualisiert, wobei die Vorverzerrungsparameter auf Basis eines ersten Modells aktualisiert werden, wenn es sich bei der Änderung des Vektorfehlers um eine Absenkung handelt, wobei die Vorverzerrungsparameter auf Basis eines zweiten Modells aktualisiert werden, wenn es sich bei der Änderung des Vektorfehlers nicht um eine Absenkung handelt.Adaptive digital predistortion system after claim 1 , characterized in that the estimation module updates the predistortion parameters over time based on the change in the vector error between the first signal and the second demodulation signal, the predistortion parameters being updated based on a first model when the change in the vector error is a When the vector error change is not a dip, the predistortion parameters are updated based on a second model. Adaptives digitales Vorverzerrungssystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorverzerrungsmodul den Reaktionsfaktor beim Vorverzerren im Vorverzerrungsmodul auf Basis der Vorverzerrungsparameter anpasst.Adaptive digital predistortion system after claim 2 , characterized in that the predistortion module adjusts the response factor during predistortion in the predistortion module on the basis of the predistortion parameters. Adaptives digitales Vorverzerrungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der nichtlineare Zusammenhang ein Polynomverhältnis ist.Adaptive digital predistortion system after claim 1 , characterized in that the non-linear relationship is a polynomial relationship.
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE60031242T2 (en) 2000-05-09 2007-02-01 Alcatel Method for controlling the transmitter in a radio transceiver and the corresponding radio transceiver
US7346112B2 (en) 2003-05-16 2008-03-18 Renesas Technology Corp. Method of and apparatus for decoding and displaying video that improves quality of the video
US7346122B1 (en) 2002-08-21 2008-03-18 Weixun Cao Direct modulation of a power amplifier with adaptive digital predistortion
US8548091B2 (en) 2007-12-21 2013-10-01 Apple Inc. Measuring and correcting errors in a transmit chain with an IQ up-converter and IQ down-converter

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE60031242T2 (en) 2000-05-09 2007-02-01 Alcatel Method for controlling the transmitter in a radio transceiver and the corresponding radio transceiver
US7346122B1 (en) 2002-08-21 2008-03-18 Weixun Cao Direct modulation of a power amplifier with adaptive digital predistortion
US7346112B2 (en) 2003-05-16 2008-03-18 Renesas Technology Corp. Method of and apparatus for decoding and displaying video that improves quality of the video
US8548091B2 (en) 2007-12-21 2013-10-01 Apple Inc. Measuring and correcting errors in a transmit chain with an IQ up-converter and IQ down-converter

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