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Die vorliegende Beschreibung bezieht sich allgemein auf drahtlose Kommunikationssysteme, die Verifikation einer digitalen Vorverzerrung und die Schätzung einer Sender-(TX)-Nichtlinearität.
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Die Sender-(TX)-Nichtlinearität ist eines der herausforderndsten Probleme bei der drahtlosen Kommunikation. Um die Nichtlinearität zu verbessern, werden verschiedene Techniken eingesetzt, die eine zusätzliche Hardware und Kalibrierungszeit und eine erhöhte Systemkomplexität erfordern können. Nichtsdestotrotz bleibt die tatsächliche Verbesserung trotz angelegter Kompensationen in den meisten Fällen ungewiss und sie basiert oftmals auf statistischen Laborbeobachtungen während der Entwicklung. Die digitale Vorverzerrung (DPD; Digital PreDistortion) kann verwendet werden, um die Gesamt-TX-Linearität in Bezug sowohl auf das Spektrum als auch auf den Fehlervektorbetrag (EVM, Error Vector Magnitude) zu verbessern. Dies kann eine ziemlich komplexe Routine sein, die es erlaubt, eine benötigte Performanz bei geringeren Stromverbräuchen zu erlangen, und in einigen Fällen wäre diese Performanz auf andere Weise nicht erzielbar. Das Hauptproblem bei einem solchen Lösungsweg ist, dass es nach der DPD-Kalibrierung nicht bekannt ist, ob die Verzerrung des Ausgangssignals verbessert worden ist. Somit gibt es immer eine Möglichkeit, dass in einigen seltenen Fällen eine fehlerhafte DPD-Kalibrierung tatsächlich eher zusätzliche Verzerrungen anstatt eine erwartete Verbesserung bewirken kann. Leider können angesichts des benötigen Grads an Nichtlinearitäts-Schätzung die Komplexität der Hardware und die Implementierungskosten bedingt durch eine größere Fläche und einen größeren Stromverbrauch und/oder eine unterstützende Software übermäßig hoch sein.
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Das Gleiche gilt für die Performanzoptimierung während der Entwicklung. So wird zum Beispiel während der Entwicklungsphasen ein Bias-Strom im Labor eingestellt, und die optimalen Einstellungen, die auf statistischen Daten basieren, werden während der Herstellung angewendet. Aber aufgrund von Prozessschwankungen oder einer Schwankung in der Performanz der externen Komponenten können etwas andere optimale Einstellungen notwendig sein. Deshalb muss die TX-Kette mit größeren anfänglichen Spielräumen ausgelegt und/oder optimiert werden, um zu garantieren, dass im Endprodukt keine inakzeptable Performanzschwankung stattfinden wird.
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Gemäß einem Aspekt ist ein System zur Verifikation einer digitalen Vorverzerrung (DPD) und zur Schätzung einer Sender-(TX)-Nichtlinearität bereitgestellt, wobei das System Folgendes aufweist:
- einen Senderpfad, der einen oder mehrere Leistungsverstärker (PAs, Power Amplifiers) einschließt, die mit einem Aufwärtsmischer (Aufwärtskonvertierungsmischer) gekoppelt sind;
- eine digitale Tongeneratorschaltung, die dafür konfiguriert ist, ein Einzelton-Basisband-(BB)-Signal zu erzeugen, das an einen ersten Eingang des Aufwärtsmischers angelegt wird, um ein Doppelton-Hochfrequenz-(HF)-Signal zu erzeugen;
- einen Abwärtsmischer (Abwärtskonvertierungsmischer), der dafür konfiguriert ist, ein verstärktes Doppelton-HF-Signal abwärts zu konvertieren, um ein Zwischenfrequenz-(ZF)-Doppelton-Signal zu erzeugen; und
- einen Verarbeitungsblock, der dafür konfiguriert ist, das ZF-Doppelton-Signal zu verarbeiten, um Signalstärken von einem oder mehreren Intermodulations-(IM)-Produkt-Signalen zu schätzen,
- wobei ein zweiter Eingang des Aufwärtsmischers gesperrt ist.
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Vorteilhafterweise gehört der Abwärtsmischer zu einem Empfangs-(RX)-Pfad eines Transceivers (Sende-/Empfangs-Gerät), und wobei das verstärkte Doppelton-HF-Signal aus einem Ausgang eines externen PA (Leistungsverstärkers) von dem einen oder den mehreren PAs abgeleitet wird.
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Vorteilhafterweise gehört der Abwärtsmischer zu einem Hilfs-RX-Pfad, und das verstärkte Doppelton-HF-Signal wird aus einem Ausgang eines internen PA von dem einen oder den mehreren PAs abgeleitet.
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Vorteilhafterweise weist der Hilfs-RX-Pfad eine Hilfs-Rückkopplungs-Kette auf und schließt ein Bandpassfilter (BPF) und einen Analog-Digital-Wandler (ADW) ein, die für die DPD-Verifikation und die TX-Nichtlinearitäts-Schätzung weiterverwendet werden.
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Vorteilhafterweise ist der Verarbeitungsblock in Hardware oder teilweise in Firmware implementiert, und wobei der Verarbeitungsblock dafür konfiguriert ist, das ZF-Doppelton-Signal digital abwärts zu konvertieren und Werte von mehreren geschätzten IM-Produkten zu vergleichen, die jeweils mit vor und nach der Durchführung einer DPD-Kalibrierung verknüpft sind, um eine Effektivität der durchgeführten DPD-Kalibrierung zu verifizieren.
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Vorteilhafterweise weist das Einzelton-BB-Signal ein BB-Signal auf, wobei ein Frequenzabstand von zwei Tönen des Doppelton-HF-Signals auswählbar ist, und wobei der Frequenzabstand von zwei Tönen des Doppelton-HF-Signals etwa gleich einer Frequenz eines ersten Tons des Doppelton-HF-Signals ist.
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Vorteilhafterweise ist eine Spitzenleistung des Doppelton-HF-Signals etwa gleich groß wie ein Spitzenleistungssignal während der DPD-Kalibrierung.
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Vorteilhafterweise weist das System des Weiteren eine digitale Sender-Signalstärke-Indikator-(TSSI; Transmitter Signal Strength Indicator)-Hardware auf, die dafür konfiguriert ist, einen Pegel des ZF-Doppelton-Signals zu ermitteln.
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Vorteilhafterweise schließt der Verarbeitungsblock einen programmierbaren CORDIC (Coordinate Rotation Digital Computer; Koordinaten-Rotations-Digitalcomputer (-Algorithmus)) ein, um eine Frequenz des ZF-Doppelton-Signals zu drehen, um ein gewünschtes IM-Produkt oder einen Hauptton auszuwählen.
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Vorteilhafterweise sind der Aufwärtsmischer und der Abwärtsmischer dafür konfiguriert, ein und dasselbe Lokaloszillator-(LO)-Signal zu verwenden, um die Entstehung von zusätzlichen Produkten durch IM und/oder Frequenzschwebungen von zwei unterschiedlichen LO-Signalen zu verhindern.
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Gemäß einem Aspekt umfasst ein Verfahren zur DPD-Verifikation und TX-Nichtlinearitäts-Schätzung die folgenden Schritte:
- Erzeugen, durch einen digitalen Tongenerator, eines Einzelton-BB-Signals;
- Erzeugen eines Doppelton-HF-Signals durch das Anlegen des Einzelton-BB-Signals an einen ersten Eingangsanschluss eines Aufwärtsmischers, wobei ein zweiter Eingang des Aufwärtsmischers gesperrt ist;
- Verstärken des Doppelton-HF-Signals durch die Verwendung eines PA eines Sendepfads;
- Abwärtskonvertieren, durch die Verwendung eines Abwärtsmischers, eines verstärkten Doppelton-HF-Signals, um ein ZF-Doppelton-Signal zu erzeugen; und
- Verarbeiten, durch die Verwendung eines Verarbeitungsblocks, des ZF-Doppelton-Signals, um Signalstärken von einem oder mehreren IM-Produkt-Signalen zu schätzen.
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Vorteilhafterweise umfasst das Verfahren des Weiteren das Vergleichen von Werten von mehreren geschätzten IM-Produkten, die jeweils mit vor und nach der Durchführung einer DPD-Kalibrierung verknüpft sind, um eine Effektivität der durchgeführten DPD-Kalibrierung zu verifizieren.
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Vorteilhafterweise haben zwei Töne des Doppelton-HF-Signals einen auswählbaren Frequenzabstand, und wobei das Verfahren des Weiteren das Einstellen des auswählbaren Frequenzabstands von zwei Tönen des Doppelton-HF-Signals auf etwa gleich eine Frequenz eines ersten Tons des Doppelton-HF-Signals umfasst.
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Vorteilhafterweise ermöglicht das Verstärken des Doppelton-HF-Signals, dass eine Spitzenleistung des Doppelton-HF-Signals etwa gleich groß wie ein Spitzenleistungssignal während einer DPD-Kalibrierung wird.
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Vorteilhafterweise umfasst das Verfahren des Weiteren das Weiterverwenden eines BPF und eines ADW einer existierenden Hilfs-RX-Rückkopplungs-Kette für eine DPD-Verifikation und eine TX-Nichtlinearitäts-Schätzung.
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Vorteilhafterweise umfasst das Verfahren des Weiteren das Ermitteln eines Pegels des ZF-Doppelton-Signals durch die Verwendung einer digitalen TSSI-Hardware.
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Vorteilhafterweise umfasst das Verfahren des Weiteren das Drehen einer Frequenz des ZF-Doppelton-Signals unter Verwendung eines programmierbaren CORDIC, um ein gewünschtes IM-Produkt oder einen Hauptton auszuwählen.
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Gemäß einem Aspekt weist eine Kommunikationsvorrichtung Folgendes auf:
- einen Sendepfad, der einen Aufwärtsmischer und einen oder mehrere PAs umfasst;
- eine DPD-Schaltung, die dafür konfiguriert ist, Nichtlinearitäten zu korrigieren, die mit dem einen oder den mehreren PAs verknüpft sind;
- eine DPD-Verifikationsschaltung, die dafür konfiguriert ist, zu verifizieren, dass die Nichtlinearitäten, die mit dem einen oder den mehreren PAs verknüpft sind, auf einen gewünschten Pegel korrigiert sind, wobei die DPD-Verifikationsschaltung Folgendes aufweist:
- eine digitale Tongeneratorschaltung, die dafür konfiguriert ist, ein Einzelton-BB-Signal zu erzeugen, das an einen ersten Eingang des Aufwärtsmischers angelegt wird, um ein Doppelton-HF-Signal zu erzeugen;
- einen Abwärtsmischer, der dafür konfiguriert ist, ein verstärktes Doppelton-HF-Signal abwärts zu konvertieren, um ein ZF-Doppelton-Signal zu erzeugen; und
- einen Verarbeitungsblock, der dafür konfiguriert ist, das ZF-Doppelton-Signal zu verarbeiten, um Signalstärken von einem oder mehreren IM-Produkt-Signalen zu schätzen,
- wobei ein zweiter Eingang des Aufwärtsmischers gesperrt ist.
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Vorteilhafterweise ist der Verarbeitungsblock des Weiteren dafür konfiguriert, ein erstes und ein zweites geschätztes IM-Produkt, die jeweils mit vor und nach der Durchführung einer DPD-Kalibrierung verknüpft sind, zu vergleichen, um eine Effektivität der durchgeführten DPD-Kalibrierung zu verifizieren.
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Vorteilhafterweise weist die Kommunikationsvorrichtung des Weiteren Folgendes auf:
- eine Hilfs-RX-Rückkopplungs-Kette, die ein BPF und einen ADW umfasst, die für eine DPD-Verifikation und eine TX-Nichtlinearitäts-Schätzung weiterverwendet werden; und
- eine digitale TSSI-Hardware, die dafür konfiguriert ist, einen Pegel des ZF-Doppelton-Signals zu ermitteln.
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Figurenliste
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Bestimmte Merkmale der erfindungsgegenständlichen Technologie sind in den angehängten Ansprüchen dargelegt. Aber zu Zwecken der Erläuterung sind mehrere Ausführungsformen der erfindungsgegenständlichen Technologie in den folgenden Figuren dargelegt.
- 1 veranschaulicht ein Beispiel eines Systems zur Verifikation einer digitalen Vorverzerrung (DPD) und zur Schätzung einer Sender-(TX)-Nichtlinearität in Übereinstimmung mit einer oder mehreren Implementierungen der erfindungsgegenständlichen Technologie.
- 2 veranschaulicht ein Schaubild, das Diagramme von Frequenzspektren an verschiedenen Steuerknoten des Systems von 1 zeigt, in Übereinstimmung mit einer oder mehreren Implementierungen der erfindungsgegenständlichen Technologie.
- 3 veranschaulicht ein Beispiel eines digitalen Verarbeitungsblocks des Systems von 1 in Übereinstimmung mit einer oder mehreren Implementierungen der erfindungsgegenständlichen Technologie.
- 4 veranschaulicht eine Tabelle, die einen Vergleich zwischen IM-Signalen zeigt, die mittels des Systems von 1 und eines externen Spektrumanalysators geschätzt wurden.
- 5 ist ein Ablaufdiagramm, das ein Beispiel eines Verfahrens zur DPD-Verifikation und TX-Nichtlinearitäts-Schätzung in Übereinstimmung mit einer oder mehreren Implementierungen der erfindungsgegenständlichen Technologie veranschaulicht.
- 6 ist ein Blockdiagramm, das eine drahtlose Kommunikationsvorrichtung veranschaulicht, innerhalb der ein oder mehrere Aspekte der erfindungsgegenständlichen Technologie implementiert werden können.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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Die ausführliche Beschreibung, die unten dargelegt ist, ist als eine Beschreibung verschiedener Konfigurationen der erfindungsgegenständlichen Technologie gedacht und ist nicht dazu gedacht, die einzigen Konfigurationen zu repräsentieren, in denen die erfindungsgegenständliche Technologie praktiziert werden kann. Die angehängten Zeichnungen sind hier aufgedem Zweck des Bereitstellens eines umfassenden Verständnisses der erfindungsgegenständlichen Technologie enthält. Aber die erfindungsgegenständliche Technologie ist nicht auf die hier dargelegten spezifischen Einzelheiten beschränkt und kann ohne eine oder mehrere von den spezifischen Einzelheiten praktiziert werden. In einigen Fällen sind Strukturen und Komponenten in einer Blockdiagrammform gezeigt, um zu verhindern, dass die Konzepte der erfindungsgegenständlichen Technologie verschleiert werden.
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Die erfindungsgegenständliche Technologie bezieht sich auf Verfahren und Systeme zur Schätzung eines Intermodulations-(IM)-Produkts (IMx) vor und nach der Kalibrierung (Korrektur) einer digitalen Vorverzerrung (DPD), um die Effektivität der DPD-Kalibrierung zu verifizieren. Das Hauptziel bei der DPD-Kalibrierung ist ein IM-Produkt sowie auch eine gewisse gemäßigte Phasenverschiebung als eine Funktion einer Signaleinhüllenden (für Gewöhnlich eine sekundäre Beitragende). Die erfindungsgegenständliche Offenbarung schätzt die IMx-Produkte (wobei x gleich 2, 3, 4, 5, etc. ist) und verwendet diese als das DPD-Verifikations-Tool oder als ein Tool, um das Bias der analogen Phasen einzustellen, um die IMx-Produkte zu reduzieren.
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Die erfindungsgegenständliche Technologie schätzt IMx-Produkte (z.B. IM3) auf der Basis eines Doppelton-Signals anstatt auf der Basis einer Analyse eines komplexen Spektrums. Darüber hinaus erlaubt das Schätzen eines Pegels eines festen bekannten Tons anstatt eines komplexen Spektrums eine einfache Lösung, die genauer ist und weniger aufwändig zu implementieren ist. Die Sender-(TX)-Linearitäts-Schätzung ist ein nützliches Tool und kann auf eine kostengünstige Art und Weise unter Verwendung von Hardware zusammen mit einem unterstützenden Algorithmus implementiert werden. Die erfindungsgegenständliche Technologie kann in jeglichen Hochfrequenz-(HF)-TX-Systemen verwendet werden, in denen die Linearität kritisch ist. Existierende Lösungen verwenden einen Spektrumanalysator bei der Produktion und verlassen sich auf statistische Daten, um die Performanz abzuschätzen. Eine alternative existierende Lösung basiert auf einem dedizierten Messungsempfänger, der teuer ist und eine ziemlich hohe Komplexität hat. Die offenbarte Lösung ist eigenständig und kostengünstig und kann routinemäßig während des Betriebs eines Produkts wiederholt laufen gelassen werden, um die Performanz bei sich ändernden Betriebsbedingungen (z.B. Temperatur, Versorgungsspannung und andere Bedingungen) zu korrigieren und/oder zu validieren.
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1 veranschaulicht ein Beispiel eines Systems 100 zur DPD-Verifikation und TX-Nichtlinearitäts-Schätzung in Übereinstimmung mit einer oder mehreren Implementierungen der erfindungsgegenständlichen Technologie. Das System 100 zur DPD-Verifikation und TX-Nichtlinearitäts-Schätzung (im Folgenden , System 100' genannt) enthält eine integrierte Schaltung (IC) 102 und eine externe Schaltung 110. Die IC 102 ist eine Transceiver-Schaltung, die einen Empfänger 104, einen Sender 106 und eine Hilfs-(Aux)-Empfangs-(Rx)-Rückkopplungs-Kette 102 (im Folgenden ,Aux-Rx-Kette 102' genannt) einschließt. Der Empfänger 104 umfasst einen rauscharmen Verstärker (LNA; Low-Noise-Amplifier) 112, einen Abwärtsmischer 114 und eine Schaltung 116 aus Rx-Verstärkern und -Filtern bzw. Rx-Verstärker-und-Filter-Schaltung 116, die eine oder zwei Verstärkerstufen und Bandpassfilter enthalten kann. Der Sender 106 umfasst einen Digital-Analog-Wandler (DAW) 122, ein Tiefpassfilter (LPF; Low-Pass Filter) 124, einen Aufwärtsmischer 126, einen Leistungsverstärkertreiber (PAD; Power Amplifier Driver) 128, einen Leistungsverstärker (PA) 130, der als iPA bezeichnet wird, um anzugeben, dass er ein interner PA (für die IC 102) ist, und einen Schalter S1. Die Aux-Rx-Kette 108 umfasst einen Koppler CP1, einen Abwärtsmischer 140 und einen Lokaloszillator (LO) 142.
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Die externe Schaltung 110 schließt Schalter S2 und S3, einen Koppler CP2 und einen externen PA 132 ein, der mit einer Antenne 105 über den Schalter S3 gekoppelt werden kann. Die Schalter S2 und S3 erlauben eine Umgehung des externen PA 132, wenn dieser nicht benötigt wird. In einigen Implementierungen kann jeder von dem PA 130 und dem externen PA 132 mehr als eine einzige Verstärkungs-(Signalverstärkungs)-Stufe einschließen.
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Der PA 130 und der externe PA 132 können Nichtlinearitäten haben, die über eine Vorverzerrungsschaltung korrigiert werden müssen. Es gibt viele Arten und Weisen, die Linearität eines Leitungsverstärkers zu spezifizieren, einschließlich P1 dB, Intermodulationsverzerrung (IMD; InterModulation Distortion) und Rauschleistungsverhältnis (NPR; Noise Power Ratio). Eine Vorverzerrungskalibrierung (-korrektur) kann sowohl in einer analogen Art und Weise als auch in einer digitalen Art und Weise implementiert werden. Die erfindungsgegenständliche Technologie ist auf Verifikationstechniken für die DPD-Kalibrierung fokussiert und verwendet ein Doppelton-HF-Signal in dem Senderpfad und misst jeweilige IM-Produkte, wie dies hier erörtert wird.
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Um das Doppelton-HF-Signal zu erzeugen, erzeugt die erfindungsgegenständliche Technologie einfach eine digitales Einzelton-Basisband-(BB)-Signal und speist das Einzelton-Signal an einem Steuerknoten 1 durch das LPF 124 in den Aufwärtsmischer 126 ein. Der Aufwärtsmischer 126 ist ein komplexer Frequenzaufwärtswandler (Modem), von dem ein In-Phase-(I)- oder ein Quadratur-(Q)-Arm vor der Aufwärtskonvertierung bzw. Aufwärtswandlung gesperrt bzw. deaktiviert wird. Das ergibt ein relativ balanciertes Doppelton-HF-Signal an dem Ausgang eines I/Q-Modulators mit einem unterdrückten LO-Durchgriff (aufgrund der Natur der balancierten TX-Mischer). Die Erzeugung des Einzelton-BB-Signals von einem Modem erlaubt eine Flexibilität bei der Auswahl eines Frequenzabstands. In einer oder mehreren Implementierungen ist der Frequenzabstand zwischen den zwei Tönen des Doppelton-HF-Signals doppelt so groß wie die Frequenz des Einzelton-BB-Signals. Da der Frequenzabstand zwischen den zwei Tönen des Doppelton-HF-Signals bekannt ist, sind auch alle Intermodulationsprodukte (im Hinblick auf ihre Frequenzen und anderen Eigenschaften) bekannt. Die Spitzensignalleistung des erzeugten Doppelton-HF-Signals muss die Gleiche sein wie eine Spitzenleistung während der DPD-Kalibrierung. Zwischen den DPD-Kalibrierungs- und -Verifikationsstufen dürfen sich keine analogen Einstellungen ändern.
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Die offenbarte DPD-Verifikationstechnik verwendet erneut die gesamte Aux-Rx-Kette 108, die auch für die DPD-Kalibrierung verwendet wird. Deshalb sieht das gesamte Blockdiagramm des Verifikationssystems der erfindungsgegenständlichen Technologie einem DPD-Kalibrierungs-Blockdiagramm ziemlich ähnlich. Auch der LO 142 des Abwärtsmischers 140 der Aux-Rx-Kette 108 wird als der TX-LO für den Aufwärtsmischer 126 und der Rx-LO für den Abwärtsmischer 114 verwendet. Dadurch wird die Möglichkeit reduziert, dass es irgendwelche zusätzlichen IM-Produkte gibt, die sich aus einer Intermodulation und/oder Frequenzschwebungen zwischen Rx-LO- und TX-LO-Frequenzen ergeben.
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Wie oben angemerkt worden ist, wird das Einzelton-BB-Signal an dem Steuerknoten 1 vor dem LPF 124 eingespeist. Das LPF 124 entfernt Rauschen aus dem Einzelton-BB-Signal, bevor dieses durch den Aufwärtsmischer 126 aufwärts konvertiert wird, der ein balancierter Mischer ist und das Doppelton-HF-Signal erzeugt. In einigen Implementierungen kann anstelle des Einzelton-BB-Signals ein Doppelton-BB-Signal verwendet werden, wobei dann in diesem Fall sowohl I- als auch Q-Arme des Aufwärtsmischers 126 aktiv sind. In dieser Konfiguration kann es sein, dass der Aufwärtsmischer 126 vor der Verwendung balanciert werden muss, um zu verhindern, dass restliche I/Q-Ungleichheitsprodukte die endgültige IMx-Schätzung beeinträchtigen.
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Der PAD 128 und der PA 130 verstärken das Doppelton-HF-Signal. Wenn der externe PA 132 nicht verwendet wird, verbindet der Schalter S1 den Abwärtsmischer 140 mit dem Koppler CP1, der einen Teil des Signals an dem Ausgang des PA 130 zu dem Abwärtsmischer 140 liefert. Aber wenn der externe PA 132 ebenfalls verwendet wird, verbindet der Schalter S1 den Abwärtsmischer 140 mit dem Koppler CP2, der einen Teil des Signals an dem Ausgang des externen PA 132 zu dem Abwärtsmischer 140 liefert. Der Abwärtsmischer 140 konvertiert bzw. wandelt das verstärkte Doppelton-HF-Signal abwärts und speist das sich ergebende Signal in die RX-Verstärker-und=Filter-Schaltung 116 ein, damit dieses gefiltert wird und zu einem Analog-Digital-Wandler (ADW) 118 des digitalen Verarbeitungsblocks 120 zugeführt wird. Der digitale Verarbeitungsblock 120 verarbeitet das digitale Signal, das von dem ADW 118 bereitgestellt wird, um IM-Produkte abzuleiten, einschließlich der IM3-Produkte, wie dies unten noch ausführlicher beschrieben werden wird.
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In einigen Implementierungen kann der Empfänger 104 dann, wenn der externe PA 132 verwendet wird, verwendet werden, um anstelle des Abwärtsmischers 140 des Aux-Rx-Kanals 108 das verstärkte Doppelton-HF-Signal abwärts zu konvertieren. In einer oder mehreren Implementierungen verwendet die erfindungsgegenständliche Technologie zur Verbesserung der Flexibilität (z.B. mehr Bandbreitenoptionen) eine digitale Sender-Signalstärke-Indikator-(TSSI; Transmitter Signal Strength Indicator)-Hardware, um den Pegel des abwärts konvertierten Tons zu berechnen, anstatt dass der DPD-Pfad erneut verwendet wird. In einigen Implementierungen kann die TSSI-Hardware als ein auf einem Leistungsdetektor basierendes Subsystem realisiert werden. Ein Rückkopplungs-RX könnte ebenfalls in dieser Rolle verwendet werden, obwohl das auf einem Detektor basierende Subsystem typischerweise weniger Strom verbraucht als der Rückkopplungs-RX und deshalb häufiger verwendet wird, um die TX-Leistung auf das erforderliche Ziel einzustellen.
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2 veranschaulicht ein Schaubild 200', das Diagramme 210, 220, 230 und 240 von Frequenzspektren an verschiedenen Steuerknoten des Systems von 1 zeigt, in Übereinstimmung mit einer oder mehreren Implementierungen der erfindungsgegenständlichen Technologie. Das Diagramm 210 zeigt das Einzelton-BB-Signal 212 bei einer BB-Frequenz, das in das System 100 von 1 an dem Steuerknoten 1 eingespeist wird. Das Diagramm 220 zeigt das Doppelton-HF-Signal 222 an einem Steuerknoten 2 des Systems 100. Der Frequenzabstand zwischen den zwei Tönen des Doppelton-HF-Signals 222 ist doppelt so groß wie die BB-Frequenz. Das Diagramm 230 zeigt das HF-Signal an dem Steuerknoten 3 des Systems 100. Dieses HF-Signal ergibt sich aus einer Verstärkung des Doppelton-HF-Signals 222 durch den PAD 128 und den PA 130 von 1 und umfasst eine verstärkte Version (232) des Doppelton-HF-Signals 222 sowie eine Anzahl von IMx-Produkten bedingt durch die Nichtlinearität des PA 130. Das Diagramm 240 zeigt das Spektrum von Signalen an dem Steuerknoten 5 von 1 und umfasst das Doppelton-Zwischenfrequenz-(ZF)-Signal 242 und unter anderen IM-Produkten die IM3-Produkte 250. Das Doppelton-ZF-Signal 242 ist eine abwärts konvertierte Version des Doppelton-HF-Signals 232 (durch den Abwärtswandler 140 von 1), das durch die Filtration durch die Rx-Verstärker-und-Filter-Schaltung 116 von 1 geleitet wird.
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3 veranschaulicht ein Beispiel eines digitalen Verarbeitungsblocks 120 des Systems von 1 in Übereinstimmung mit einer oder mehreren Implementierungen der erfindungsgegenständlichen Technologie. Der digitale Verarbeitungsblock 120 empfängt ein analoges ZF-Signal 302 von dem Empfänger 104 von 1 und stellt dem Sender 106 von 1 einen analogen BB-Ton 304 zur Verfügung. Der digitale Verarbeitungsblock 120 umfasst einen RX-Pfad und einen TX-Pfad. Der RX-Pfad umfasst den ADW 118, ein digitales LPF 320, einen digitalen Mischer 330, einen numerischen programmierbaren LO-Generator 332 und ein digitales LPF 340. Der ADW 118 wandelt das analoge ZF-Signal 302 in ein digitales ZF-Signal um, das von dem digitalen LPF 320 gefiltert wird und von dem digitalen Mischer 330 auf eine Gleichstromkomponente abwärts konvertiert wird, um von dem digitalen LPF 340 weiter gefiltert zu werden und zu dem Prozessor 350 weitergeleitet zu werden.
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Der Prozessor 350 schließt ein Modem und eine Steuerlogik sowie digitale Hardware ein und kann eine Mittelung und Messung der IM-Produkte, einschließlich der IM3-Produkte, durchführen. Der Prozessor 350 ist des Weiteren zur Tonerzeugung fähig und kann ein digitales Einzelton- oder Doppelten-Signal erzeugen, das von dem TX-Pfad verwendet wird, der aus einem digitalen LPF 360 und einem DAW 380 besteht, der die gefilterten erzeugten Töne in den anlogen BB-Ton 304 umwandelt. Der digitale Verarbeitungsblock 120 schließt des Weiteren einen Hardware-Taktgenerator 312 ein, der Taktsignale für den ADW 118 und den DAW 380 bereitstellt.
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In einigen Implementierungen kann der digitale Mischer 330 als ein programmierbarer CORDIC (Coordinate Rotation Digital Computer, Koordinaten-Rotations-Digitalcomputer (-Algorithmus)) implementiert sein, um die Frequenz des digitalisierten ZF-Signals 302 in ein Gleichstromsignal (DC-Signal) zu drehen. Dies erlaubt die Auswahl der Frequenzkomponente (z.B. des Haupttons, des IM-Produkts und so weiter), die von dem Prozessor 350 verarbeitet werden wird.
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Das offenbarte System misst einen Pegel eines Schmalbandtons (IM-Produkt der Wahl), was es erlaubt, eine viel bessere Auflösung zu erzielen (um in der Lage zu sein, Signale von sehr niedrigen Pegeln schätzen zu können) als dies praktisch für ein komplexes Breitbandspektrum erzielbar ist. Die erfindungsgegenständliche Technologie hat die Flexibilität, die Zwischenergebnisse durch den Prozessor 350 mitteln zu lassen und die Bandbreite der digitalen LPFs (z.B. 320 und 340), die vorher verwendet wurden, um den Ausgang (getrennt in I und Q) aufzuzeichnen, zu ändern. Der Prozessor 350 kann den gesamten Wert des gemessenen Produkts als einen Vektorbetrag berechnen. Die Schätzungslösung der erfindungsgegenständlichen Technologie ist nicht auf IM3 beschränkt und kann für verschiedene IM-Produkte verwendet werden. Die maximale Auflösung der erfindungsgegenständlichen Schätzung kann einerseits durch eine Linearität des Abwärtsmischers 140 von 1 und andererseits durch das Grundrauschen des Abwärtsmischers 140 plus des ADW 118 beschränkt sein. Die maximale Auflösung kann bis zu einem gewissen Grad durch eine längere Mittelungszeit des gemessenen Ausgangs verbessert werden. Ein Beispiel der aktuellen Schätzungszeit für einen einzelnen Ton (z.B. IM-Produkt) liegt bei etwa 150 µs. Eine Länge des Messintervalls könnte wahrscheinlich zum Beispiel auf unter 100 µs mit mehr Optimierung der Bandbreite des digitalen LPF und durch das Ändern der Art und Weise der Aktivierung der Ausgangserfassung reduziert werden. Das Verifikations-Tool der erfindungsgegenständlichen Technologie kann für BT-TX in einer Produktions-Performanzeinstellung ungeachtet der Verwendung oder Nichtverwendung der DPD-Kalibrierung verwendet werden.
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4 veranschaulicht eine Tabelle 400, die einen Vergleich zwischen IM-Signalen zeigt, die mittels des Systems von 1 und eines externen Spektrumanalysators geschätzt wurden. Die Tabelle 400 zeigt in den Zeilen 1 bis 5 eine Anzahl von Messergebnissen der fundamentalen Komponente (Fund), + IM2-, + IM3-, + IM5- und - IM3-Produkte. Nur die Spalten 402, 404 und 406 sind hier von Interesse, und sie zeigen Werte der Töne (in dBc), wie sie von einer externen Testausrüstung wie etwa einem Spektrumanalysator (PXA) gemessen wurden, wie sie über eine chipinterne Hardware der erfindungsgegenständlichen Technologie geschätzt wurden, und jeweils ihre Unterschiede. Die Unterschiedsergebnisse, die in der Spalte 406 gezeigt sind, bestätigen, dass die chipintegrierte IM-Schätzung der erfindungsgegenständlichen Technologie ziemlich genau ist im Vergleich zu den Ergebnissen der Testausrüstung (PXA), und dass sie unter Wieder- bzw. Weiterverwendung von bereits zur Verfügung stehenden Hardware-Blöcken und einer zusätzlichen Firmware-Unterstützung realisiert werden kann.
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Es sollte angemerkt werden, dass die existierenden Lösungen auf einer gewaltigen Designverifikationsprüfung und automatischen Testausrüstungscharakterisierung beruhen, um diese Einstellungen zu finden, und dass sie annehmen, dass Schwankungen beim Prozess und in der Temperatur keinen starken nachteiligen Effekt auf die Performanz haben werden, die genau oder nicht genau sein kann. Unter Verwendung des IM-Schätzungs-Tools der erfindungsgegenständlichen Technologie kann jedes Teil auf das beste TX-Inband-Störprodukt auf einer Produktebene mit einer erneuten Prüfung bei extremen Temperaturen eingestellt werden. Weil die IM-Schätzungszeit relativ kurz ist, sollten eine zeitliche Planung und eine Ausführung dadurch leichter werden.
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5 ist ein Ablaufdiagramm, das ein Beispiel eines Verfahrens 500 zur DPD-Verifikation und TX-Nichtlinearitäts-Schätzung in Übereinstimmung mit einer oder mehreren Implementierungen der erfindungsgegenständlichen Technologie veranschaulicht. Das Verfahren 500 umfasst das Erzeugen, über einen digitalen Tongenerator (z.B. 250 von 2), eines Einzelton-BB-Signals (z.B. 212 von 2) (510). Das Verfahren 500 umfasst des Weiteren das Erzeugen eines Doppelton-HF-Signals (z.B. 222 von 2) durch das Anlegen des Einzelton-BB-Signals an einen ersten Eingangsanschluss eines Aufwärtsmischers (z.B. 126 von 1) (520). Ein zweiter Eingang des Aufwärtsmischers wird gesperrt. Das Doppelton-HF-Signal wird unter Verwendung eines PA (z.B. 130 und/oder 132 von 1) eines Sendepfads verstärkt (530). Das verstärkte Doppelton-HF-Signal (z.B. 230 von 2) wird unter Verwendung eines Abwärtsmischers (z.B. 140 von 1) abwärts konvertiert, um ein ZF-Doppelton-Signal (z.B. 242 von 2) zu erzeugen (540). Das ZF-Doppelton-Signal wird durch einen digitalen Verarbeitungsblock (z.B. 120 von 1 und 3) verarbeitet, um Signalstärken von einem oder mehreren IM-Produkt-Signalen (z.B. 250 von 2) zu schätzen (550).
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6 ist ein Blockdiagramm, das eine drahtlose Kommunikationsvorrichtung 600 veranschaulicht, innerhalb der ein oder mehrere Aspekte der erfindungsgegenständlichen Technologie implementiert werden können. In einer oder mehreren Implementationen kann die drahtlose Kommunikationsvorrichtung 600 ein Smartphöne, ein Tablet, ein Laptop oder jede andere drahtlose mobile Kommunikationsvorrichtung sein. Die drahtlose Kommunikationsvorrichtung 600 kann eine HF-Antenne 610, einen Duplexer (Verdoppler) 612, einen Empfänger 620, einen Sender 630, eine BB-Verarbeitungsblock 640, einen Speicher 650, einen Prozessor 660, einen LO-Generator (LOGEN) 670 und eine Anzeige 680 aufweisen. In verschiedenen Ausführungsformen der erfindungsgegenständlichen Technologie kann einer oder können mehrere von den Blöcken, die in 6 dargestellt sind, auf einem oder mehreren Halbleitersubstraten integriert sein. So können zum Beispiel die Blöcke 620-670 in einem einzigen Chip oder einem einzigen System auf einem Chip realisiert sein, oder sie können in einem Mehrfachchip-Chipsatz realisiert sein.
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Der Empfänger 620 kann geeignete Logikschaltungen und/oder einen geeigneten Code aufweisen, die bzw. der betreibbar sein können bzw. kann, um Signale von der HF-Antenne 610 zu empfangen und zu verarbeiten. Der Empfänger 620 kann zum Beispiel betreibbar sein, um empfangene drahtlose Signale zu verstärken und/oder abwärts zu konvertieren. In verschiedenen Ausführungsformen der erfindungsgegenständlichen Technologie kann der Empfänger 620 betreibbar sein, um Rauschen in empfangenen Signalen zu unterdrücken und er kann über einen breiten Bereich von Frequenzen linear sein. Auf diese Art und Weise kann der Empfänger 620 dafür geeignet sein, Signale in Übereinstimmung mit einer Vielfalt von Drahtlosstandards wie etwa Wi-Fi, WiMAX, Bluetooth und verschiedene Mobilfunkstandards zu empfangen. In verschiedenen Ausführungsformen der erfindungsgegenständlichen Technologie kann es sein, dass der Empfänger 620 keine Sägezahn-Akustikwellenfilter und wenige oder gar keine chipexternen diskreten Komponenten wie etwa große Kondensatoren und Induktoren verwendet.
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Der Sender 630 kann geeignete Logikschaltungen und/oder einen geeigneten Code aufweisen, die bzw. der betreibbar sein können bzw. kann, um Signale von der HF-Antenne 610 zu verarbeiten und zu senden. Der Sender 630 kann zum Beispiel betreibbar sein, um BB-Signale in HF-Signale aufwärts zu konvertieren und HF-Signale zu verstärken. In verschiedenen Ausführungsformen der erfindungsgegenständlichen Technologie kann der Sender 630 betreibbar sein, um BB-Signale aufwärts zu konvertieren und zu verstärken, die entsprechend einer Vielfalt von Drahtlosstandards verarbeitet worden sind. Beispiele für solche Standards können Wi-Fi, WiMAX, Bluetooth und verschiedene Mobilfunkstandards einschließen. In verschiedenen Ausführungsformen der erfindungsgegenständlichen Technologie kann der Sender 640 dahingehend betreibbar sein, Signale für eine weitere Verstärkung durch einen oder mehrere PAs bereitzustellen. Der Sender 630 kann die DPD zum Korrigieren von Nichtlinearitäten des einen oder der mehreren PAs und das System zur DPD-Verifikation und TX-Nichtlinearitäts-Schätzung der erfindungsgegenständlichen Technologie verwenden, um die Signalqualität der PAs zu verbessern.
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Der Duplexer 612 kann eine Isolierung in dem Sendeband bereitstellen, um eine Saturation des Empfängers 620 oder eine Beschädigung von Teilen des Empfängers 620 zu vermeiden und um eine oder mehrere Designanforderungen des Empfängers 620 zu lockern. Des Weiteren kann der Duplexer 612 das Rauschen in dem Empfangsband dämpfen. Der Duplexer 612 kann in mehreren Frequenzbändern von verschiedenen Drahtlosstandards betreibbar sein.
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Der Basisband-Verarbeitungsblock 640 kann eine geeignete Logik, geeignete Schaltungen, Schnittstellen und/oder einen geeigneten Code aufweisen, die bzw. der betreibbar ist bzw. sind, um eine Verarbeitung von Basisbandsignalen durchzuführen. Der Basisband-Verarbeitungsblock 640 kann zum Beispiel empfangene Signale analysieren und Steuer- und/oder Rückkopplungs-Signale für die Konfigurierung verschiedener Komponenten der drahtlosen Kommunikationsvorrichtung 600, wie etwa des Empfängers 620, erzeugen. Der Basisband-Verarbeitungsblock 640 kann betreibbar sein, um Daten in Übereinstimmung mit einem oder mehreren Drahtlosstandards zu codieren, zu decodieren, umzuschlüsseln bzw. zu transcodieren, zu modulieren, zu demodulieren, zu verschlüsseln, zu entschlüsseln, zu scrambeln, zu entscrambeln und/oder auf andere Weise zu verarbeiten. In einer oder mehreren Implementierungen kann der Basisband-Verarbeitungsblock 640 die Funktionalitäten des digitalen Verarbeitungsblocks von 3 durchführen.
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Der Prozessor 660 kann eine geeignete Logik, geeignete Schaltungen und/oder einen geeigneten Code aufweisen, die bzw. der eine Verarbeitung von Daten und/oder eine Steuerung von Operationen bzw. Vorgängen der drahtlosen Kommunikationsvorrichtung 600 ermöglichen kann bzw. können. In dieser Hinsicht kann der Prozessor 660 in die Lage versetzt sein, Steuersignale zu verschiedenen anderen Teilen der drahtlosen Kommunikationsvorrichtung 600 zu liefern. Der Prozessor 660 kann auch den Transfer von Daten zwischen oder unter verschiedenen Teilen der drahtlosen Kommunikationsvorrichtung 600 steuern. Außerdem kann der Prozessor 660 eine Implementierung eines Betriebssystems ermöglichen oder auf eine andere Weise einen Code ausführen, um die Operationen bzw. Vorgänge der drahtlosen Kommunikationsvorrichtung 600 zu verwalten. In einer oder mehreren Implementierungen kann der Prozessor 660 einige der Funktionalitäten des digitalen Verarbeitungsblocks 120 von 1 durchführen.
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Der Speicher 650 kann eine geeignete Logik, geeignete Schaltungen und/oder einen geeigneten Code aufweisen, die bzw. der die Speicherung von verschiedenen Arten von Informationen, wie etwa empfangene Daten, erzeugte Daten, Code und/oder Konfigurationsinformationen, ermöglichen kann bzw. können. Der Speicher 650 kann zum Beispiel ein RAM, ein ROM, einen Flash-Speicher und/oder einen Magnetspeicher aufweisen. In verschiedenen Ausführungsformen der erfindungsgegenständlichen Technologie können Informationen, die in dem Speicher 650 gespeichert sind, zur Konfigurierung des Empfängers 620 und/oder des Basisband-Verarbeitungsblocks 640 verwendet werden. In einigen Implementierungen kann der Speicher 650 Bildinformationen von verarbeiteten und/oder unverarbeiteten Fingerabdruckbildern der Under-Display-Fingerabdruckerfassungsvorrichtung (Fingerabdrucksensor unter dem Display (Anzeige)) der erfindungsgegenständlichen Technologie speichern. Der Speicher 650 kann auch eine oder mehrere Datenbanken von Referenz-Fingerabdrücken enthalten, die verwendet werden können, um eine Person, die mit dem Fingerabdruck verknüpft ist, zu identifizieren und/oder zu authentifizieren.
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Der LOGEN 670 kann eine geeignete Logik, geeignete Schaltungen, Schnittstellen und/oder einen geeigneten Code aufweisen, die bzw. der betreibbar sein kann bzw. können, um ein oder mehrere oszillierende Signale von einer oder mehreren Frequenzen zu erzeugen. Der LOGEN 670 kann betreibbar sein, um digitale und/oder analoge Signale zu erzeugen. Auf diese Art und Weise kann der LOGEN 670 betreibbar sein, um ein oder mehrere Taktsignale und/oder sinusförmige Signale zu erzeugen. Charakteristiken der oszillierenden Signale, wie etwa die Frequenz und der Tastgrad, können auf der Basis von einem oder mehreren Steuersignalen von zum Beispiel dem Prozessor 660 und/oder dem Basisband-Verarbeitungsblock 640 ermittelt werden.
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Während des Betriebs kann der Prozessor 660 die verschiedenen Komponenten der drahtlosen Kommunikationsvorrichtung 600 auf der Basis eines Drahtlosstandards konfigurieren, entsprechend dem es gewünscht ist, Signale zu empfangen. Drahtlose Signale können über die HF-Antenne 610 durch den Empfänger 620 empfangen, verstärkt und abwärts konvertiert werden. Der Basisband-Verarbeitungsblock 640 kann eine Rauschschätzung und/oder eine Störsignalunterdrückung, eine Decodierung und/oder eine Demodulation der Basisbandsignale durchführen. Auf diese Art und Weise können Informationen in dem empfangenen Signal wiederhergestellt und in geeigneter Weise verwendet werden. Die Informationen können zum Beispiel Audio und/oder Video, die einem Benutzer der drahtlosen Kommunikationsvorrichtung 600 präsentiert werden sollen, Daten, die in dem Speicher 650 gespeichert werden sollen, und/oder Informationen sein, die den Betrieb der drahtlosen Kommunikationsvorrichtung 600 beeinflussen und/oder ermöglichen. Der Basisband-Verarbeitungsblock 640 kann Audio-, Video- und/oder Steuersignale, die durch den Sender 630 in Übereinstimmung mit verschiedenen Drahtlosstandards gesendet werden sollen, modulieren, codieren und er kann auch eine andere Verarbeitung daran durchführen.
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Die Aussageworte „dafür konfiguriert ist, ... zu“, „betreibbar ist, ... zu“ und „programmiert ist, ... zu“ implizieren nicht irgendeine spezielle greifbare oder nicht greifbare Modifikation einer Sache, sondern sind eher dazu gedacht, untereinander austauschbar verwendbar zu sein. So kann zum Beispiel ein Prozessor, der dafür konfiguriert ist, einen Vorgang bzw. eine Operation oder eine Komponente zu überwachen und zu steuern, auch bedeuten, dass der Prozessor dafür programmiert ist, den Vorgang bzw. die Operation zu überwachen und zu steuern, oder dass der Prozessor dahingehend betreibbar ist, den Vorgang bzw. die Operation zu überwachen und zu steuern. Gleichermaßen kann ein Prozessor, der dafür konfiguriert ist, einen Code auszuführen, auch als ein Prozessor interpretiert werden, der dafür programmiert ist, einen Code auszuführen, oder der dahingehend betreibbar ist, einen Code auszuführen.
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Die Fachleute auf dem Gebiet würden erkennen, dass die verschiedenen veranschaulichenden Blöcke, Module, Elemente, Komponenten, Verfahren und Algorithmen, die hier beschrieben worden sind, als elektronische Hardware, Computer-Software oder als Kombinationen von beiden implementiert werden können. Zur Veranschaulichung dieser Austauschbarkeit von Hardware und Software sind verschiedene veranschaulichende Blöcke, Module, Elemente, Komponenten, Verfahren und Algorithmen oben allgemein in Bezug auf ihre Funktionalität beschrieben worden. Ob eine solche Funktionalität als Hardware oder Software implementiert wird, hängt von der speziellen Anwendung und den Design-Beschränkungen ab, die dem Gesamtsystem auferlegt sind. Fachleute können die beschriebene Funktionalität auf unterschiedliche Arten für jede spezielle Anwendung implementieren. Verschiedene Komponenten und Blöcke können unterschiedlich angeordnet werden (z.B. in einer anderen Reihenfolge angeordnet oder auf eine andere Weise aufgeteilt), und dies alles, ohne dass von dem Schutzumfang der erfindungsgegenständlichen Technologie abgewichen wird.
