DE10328375A1

DE10328375A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Erzeugung von Sendesignalen

Info

Publication number: DE10328375A1
Application number: DE2003128375
Authority: DE
Inventors: Stefan Baumann; Volker Wannenmacher
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2003-06-24
Filing date: 2003-06-24
Publication date: 2004-08-12

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Erzeugung von Sendesignalen. Die Vorrichtung weist zwei Phasenmodulatoren 2a, 2b zur getrennten Erzeugung zweier phasenmodulierter Signale 3a, 3b aus zwei Eingangssignalen 1a, 1b und eine Additionsschaltung 4 zur Summation der beiden phasenmodulierten Signale 3a, 3b zu einem Ausgangssignal 5 auf. Bei dem Ausgangssignal 5 handelt es sich bevorzugt um ein quadraturmoduliertes Signal bzw. ein nach Betrag und Phase moduliertes Signal.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und eine Verfahren zur Erzeugung von Sendesignalen.
Derartige Vorrichtungen bzw. Verfahren können beispielsweise in Mobilfunkendgeräten eingesetzt werden.
Moderne Mobilfunkendgeräte nutzen neben rein frequenzmodulierten Signalen zunehmend auch amplitudenmodulierte Übertragungsverfahren, wie z.B. EDGE (Enhanced Data Rates for Global Evolution). Die Erzeugung eines amplitudenmodulierten Signals ist jedoch problematisch, da das Signal ein niedriges Eigenrauschen aufweisen soll, um benachbarte Kanäle nicht zu stören. Hohes Rauschen erfordert aufwendige Nachfilterung oder führt zur Verletzung der Spezifikationen des betreffenden Standards.
Für rein phasenmodulierte bzw. frequenzmodulierte Systeme sind Offset-PLL und Sigma-Delta-PLL als Phasenmodulatoren bekannt. Hauptvorteil solcher Systeme ist das geringe Rauschen bei niedrigem Stromverbrauch. Diese Systeme haben jedoch den Nachteil, dass sie keine Amplitudeninformation übertragen.
Des Weiteren sind sogenannte IQ-Modulatoren (Direktmodulatoren) bekannt, bei denen das Basisbandsignal auf zwei in Quadratur stehende Träger aufgemischt wird. Diese Modulatoren unterstützen beliebige Modulationsverfahren, besitzen jedoch schlechte Rauscheigenschaften. Die einzige Verbesserungsmöglichkeit führt über eine hohe Ausgangsleistung und damit verbunden über eine hohe Stromaufnahme. Insbesondere für batteriebetriebene portable Geräte ist es aber eine Signalerzeu gung mit möglich geringem Stromverbrauch wünschenswert, so dass eine Erhöhung der Betriebszeit des Gerätes möglich ist.
Bekannt sind auch Kombinationslösungen aus Phasenmodulator und einem nachfolgenden Amplitudenmodulator. Dabei trägt jedoch wiederum der Amplitudenmodulator zum Rauschen bei.

Zur Erzeugung hoher Wirkungsgrade bei Amplitudenmodulations(AM) Endstufen ist der sogenannte „Chireix Outphasing Amplifier" bekannt. Dieser Verstärker wird im Detail in „RF Power Amplifiers for Wireless Communications", Steve Cripps, Artech House, 1999, ISBN 0-89006-989-1, beschrieben. Allerdings ist eine Anwendung des diesem Verstärker zugrunde liegenden Prinzips nur auf die Endstufe bekannt.

Somit liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung bzw. ein Verfahren zur Erzeugung eines quadraturmodulierten Sendesignals bereitzustellen, welches die Nachteile des Standes der Technik vermeidet.

Diese Aufgabe wird durch die Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und das Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 9 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen.

Die erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Erzeugung eines quadraturmodulierten Sendesignals weist zwei Phasenmodulatoren zur getrennten Erzeugung zweier phasenmodulierter Signale aus zwei Eingangssignalen und eine Additionsschaltung zur Summation der beiden phasenmodulierten Signale zu einem Ausgangssignal auf.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Erzeugung eines quadraturmodulierten Sendesignals werden aus zwei Eingangssigna len zwei phasenmodulierte Signale getrennt erzeugt und diese zu einem Ausgangssignal summiert.

Erfindungsgemäß findet keine Aufspaltung eines bestehenden Signals statt, sondern es werden getrennt voneinander zwei phasenmodulierte Signale erzeugt.

Bei dem Ausgangssignal handelt es sich bevorzugt um ein quadraturmoduliertes Signal, bzw. ein nach Betrag und Phase moduliertes Signal. Quadraturmodulation ist ein Modulationsverfahren für elektromagnetische Wellen, welches eine Aufmodulation zweier unabhängige Signale auf denselben Träger ermöglicht. Dabei werden die beiden Signale jeweils per Amplitudenmodulation auf einen Träger gleicher Frequenz, jedoch um 90° verschobener Phase, moduliert. Anschließend werden die beiden derart modulierten Träger addiert.

In einer Weiterbildung der Erfindung findet die Summation vor einer Endstufe statt. Es treten daher keine Probleme durch gegenseitige Verkopplung zweier Endstufen auf.

In einer bevorzugten Ausführungsform besitzen die beiden phasenmodulierte Signale konstante Amplituden. Allerdings können die Amplituden gleich oder unterschiedlich sein.

Bei den Phasenmodulatoren handelt es sich bevorzugt um rauscharme Phasenmodulatoren, insbesondere um sogenannte Offset-Phase-Locked-Loop (PLL) oder Sigma-Delta-Phase-Locked-Loop (PLL). Diese Phasenmodulatoren benötigen weniger Strom als Direktmodulatoren, so dass eine stromsparende Erzeugung quadraturmodulierter Signale möglich ist.

In einer Weiterbildung der Erfindung wird zur Erzeugung eines rein phasenmodulierten Ausgangssignals einer der beiden Phasenmodulatoren deaktiviert wird. Das rein phasenmodulierte Signal kann beispielsweise für den GSM-(Global System for Mobile Communications) Standard verwendet werden. Somit ist mit der selben Vorrichtung eine Generierung von quadraturmodulierten und phasenmodulierten Signalen möglich.

In einer anderen Weiterbildung der Erfindung werden den Phasenmodulatoren identische Eingangssignale zugeführt, so dass als Ausgangssignal ein rein phasenmoduliertes Signal erzeugt wird. Letzteres Vorgehen bietet gegenüber einem Einzelzweig eine höhere Ausgangsleistung, aber eine nur gering höhere Rauschleistung, was einen zusätzlichen Vorteil im Hinblick auf Rauscharmut bietet. Folglich ist auch bei dieser Weiterbildung mit der selben Vorrichtung eine Generierung von quadraturmodulierten und phasenmodulierten Signalen möglich.

In einer Ausführungsform der Erfindung wird das Ausgangssignal einem Leistungsverstärker zugeführt.

Bei der Erfindung wird das Prinzip des Chireix-Outphasing-Amplifiers nicht auf Verstärker, sondern auf Modulatoren angewendet. Somit ist eine rauscharme Erzeugung eines IQ-modulierten Sendesignals möglich.

Die Erfindung wird im Folgenden unter Hinweis auf die beigefügten Zeichnungen anhand mehrere Ausführungsbeispiele näher erläutert. Die dort dargestellten Merkmale und auch die bereits oben beschriebenen Merkmale können nicht nur in der genannten Kombination, sondern auch einzeln oder in anderen Kombinationen erfindungswesentlich sein. Es zeigen:
1: eine schematische Darstellung einer Ausführungsform zur Erzeugung IQ-modulierter Sendesignale; und
2: ein IQ-Diagramm verschiedener Signalpunkte.
1 zeigt eine schematische Darstellung einer Ausführungsform zur Erzeugung IQ-modulierter Sendesignale. Zwei Eingangssignale 1a und 1b werden getrennt zwei rauscharmen Phasenmodulatoren 2a und 2b zugeführt. Bei den Phasenmodulatoren kann es sich um Offset-PLL, Sigma-Delta-PLL oder andere geeignete Anordnungen handeln. Die Phasenmodulatoren 2a und 2b erzeugen aus den Eingangssignalen 1a, 1b zwei Phasoren 3a und 3b unterschiedlicher Lage. Diese werden anschließend durch eine Summation in einer Additionsschaltung 4 zum Ausgangssignal 5 zusammengefasst. Dabei können gleich große oder auch verschieden große Amplituden verwendet werden. Bei dem Ausgangssignal handelt es sich um ein quadraturmoduliertes Signal. Dieses wird anschließend einem Leistungsverstärker 6 zugeführt.
Zur Erzeugung einer reinen Phasenmodulation besteht die Möglichkeit, nur einen der beiden Phasenmodulatoren 2a, 2b zu betreiben oder beide Modulatoren mit dem gleichen Signal 1a, 1b zu beaufschlagen. Letzteres Vorgehen bietet gegenüber einem Einzelzweig eine um 6 dB höhere Ausgangsleistung, aber eine nur um 3 dB höhere Rauschleistung, was einen zusätzlichen Vorteil im Hinblick auf Rauscharmut bietet.
Der Besonderheit der Erfindung liegt in der Verwendung rauscharmer, stromsparender Phasenmodulatoren anstelle herkömmlicher IQ-Modulatoren, wobei dennoch eine IQ-Modulation erzeugt werden kann.
2 zeigt, wie durch die Summation der Signale 3a und 3b zu den Zeiten t1 bis t4 entlang der Trajektorie T beliebige Signalpunkte in der IQ-Ebene angefahren werden können. Die Ausgangssignale 3a und 3b besitzen dabei gleiche Amplitude und unterschiedliche Phasenwinkel. Die Summe beider Signale, dargestellt durch die aneinandergesetzten Zeiger, ist ampli tuden- und phasenmoduliert und kann damit der gewünschten Trajektorie T der Modulation folgen.

Claims

Vorrichtung zur Erzeugung eines Sendesignals, aufweisend zwei Phasermodulatoren (2a, 2b) zur getrennten Erzeugung zweier phasenmodulierter Signale (3a, 3b) aus zwei Eingangssignalen (1a, 1b) und eine Additionsschaltung (4) zur Summation der beiden phasenmodulierten Signale (3a, 3b) zu einem Ausgangssignal (5).
Vorrichtung gemäß Anspruch 1, bei der das Ausgangssignal (5) ein quadraturmoduliertes Signal bzw. ein nach Betrag und Phase moduliertes Signal ist.
Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Summation vor einer Endstufe stattfindet.
Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die beiden phasenmodulierte Signale (3a, 3b) konstante Amplituden besitzen.
Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Phasenmodulatoren (2a, 2b) rauscharme Phasenmodulatoren, insbesondere Offset-PLL oder Sigma-Delta-PLL, sind.
Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, bei der zur Erzeugung eines rein phasenmodulierten Ausgangssignals (5) einer der beiden Phasenmodulatoren (2a, 2b) deaktiviert wird.
Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, bei der den Phasenmodulatoren (2a, 2b) identische Eingangssignale (1a, 1b) zugeführt werden, so dass als Ausgangssignal (5) ein rein phasenmoduliertes Signal erzeugt wird.
Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Ausgangssignal (5) einem Leistungsverstärker (6) zugeführt wird.
Verfahren zur Erzeugung eines Sendesignals, bei dem aus zwei Eingangssignalen (1a, 1b) zwei phasenmodulierte Signale (3a, 3b) getrennt erzeugt werden und diese beiden phasenmodulierten Signale zu einem Ausgangssignal (5) summiert werden.
Verfahren gemäß Anspruch 9, bei dem das Ausgangssignal (5) ein quadraturmoduliertes Signal bzw. ein nach Betrag und Phase moduliertes Signal ist.
Verfahren gemäß Anspruch 9 oder 10, bei dem die Summation vor einer Endstufe stattfindet.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 9 bis 11, bei dem die beiden phasenmodulierte Signale (3a, 3b) konstante Amplituden besitzen.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 9 bis 12, bei dem die Erzeugung der phasenmodulierten Signale (3a, 3b) durch rauscharme Phasenmodulatoren (2a, 2b), insbesondere Offset-PLL oder Sigma-Delta-PLL, erfolgt.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 9 bis 13, bei dem die Eingangssignale (1a, 1b) identisch sind, so dass als Ausgangssignal (5) ein rein phasenmoduliertes Signal erzeugt wird.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 9 bis 14, bei dem das Ausgangssignal (5) leistungsverstärkt wird.