DE112012000824T5

DE112012000824T5 - Digitale Vorverzerrung

Info

Publication number: DE112012000824T5
Application number: DE112012000824T
Authority: DE
Inventors: Ganesh Ananthaswamy
Original assignee: Analog Devices Inc
Current assignee: Analog Devices Inc
Priority date: 2011-02-16
Filing date: 2012-02-08
Publication date: 2013-12-12
Anticipated expiration: 2032-02-09
Also published as: US8885763B2; US20120207229A1; WO2012112360A1; CN103380606B; CN103380606A; DE112012000824B4

Abstract

Eine Vorverzerrungsschaltung, die ein Vorverzerrungssignal in einen Kommunikationskanal einbringen kann, indem ein harmonisches Signal des auszugebenden Signals bestimmt wird. Es können ein oder mehr Bildkorrektursignale des auszugebenden Signals bestimmt werden. Das eine oder die mehreren Bildkorrektursignale können komplexe konjugierte Signalvariationen des auszugebenden Signals sein. Das harmonische Signal, das eine oder die mehreren Bildkorrektursignale und das auszugebende Signal können zu einem kombinierten Ausgangssignal kombiniert werden. Das kombinierte Ausgangssignal kann an einen Digital-Analog-Wandler übertragen werden. Die Vorverzerrungsschaltung kann in einer FPGA, einer ASIC, einem Digital-Analog-Wandler und/oder einem separaten IC-Gehäuse implementiert sein.

Description

PRIORITÄT
Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der vorläufigen US-Patentanmeldung mit der Seriennummer 61/443,605, eingereicht am 16. Februar 2011, deren Inhalt hiermit in seiner Gesamtheit in den vorliegenden Gegenstand mit einbezogen wird.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Verzerrung in einem Digital-Analog-Wandler (DAW) kann sich aus parasitischen Wirkungen der Komponenten ergeben, die den DAW bilden. Aufgrund der parasitischen Wirkung im DAW können harmonische Signale und Bildsignale erzeugt werden, die zu Verzerrungen in den stromabwärts vom DAW übertragenen Signalen führen. Die vom DAW eingebrachte Verzerrung lässt sich als linear oder nichtlinear klassifizieren. Entzerrer am Empfänger können die Wirkungen linearer Verzerrungen abschwächen. Nichtlineare Verzerrungen wie etwa harmonische Signale und Bildsignale sind jedoch schwieriger zu beheben. Bildsignale können solche oberhalb der DAW-Abtastfrequenz sein, oder Signale, die sich aus DAW-Fehlern ergeben, beispielsweise parasitischen Wirkungen im DAW, die störende Frequenzkomponenten des Eingangssignals verursachen, welche reduziert werden und auf beliebigen Frequenzen liegen.
In einer Digitalmedienkabelkommunikationsimplementierung gelten Kompatibilitätsstandards wie etwa der DOCSIS/DRFI-Standard, um Vorgaben zur Form der Daten zu bereitzustellen, die an einen Empfänger übertragen werden sollen. Der DOCSIS-Standard ist strikter für weniger Kanäle und wird weniger strikt, je mehr die Anzahl der Kanäle zunimmt. Insbesondere die Anforderungen an den Spurious Free Dynamic Range (SFDR, störungsfreier dynamischer Bereich) und das Adjacent Channel Leakage Ratio (ACLR, Verhältnis der Beeinträchtigung zwischen benachbarten Kanälen) werden mit ansteigender Kanalanzahl weniger strikt. Das in den DAW eingespeiste Digitalsignal muss daher möglicherweise weiter verarbeitet werden, um die harmonischen Signale und die Bildsignale im Wesentlichen zu eliminieren, die Signalverzerrungen verursachen.
Feldprogrammierbare Gate-Array-(FPGA-)Vorrichtungen und/oder anwendungsspezifische integrierte Schaltungen (ASICS) dienen dazu, die digitalen Verarbeitungsverfahren vor der Umwandlung durch den DAW zur Downstream-Übertragung auf die Digitalsignale anzuwenden. 1 zeigt eine übliche FPGA- oder ASIC-Konfiguration zum Bereitstellen von Digitaldaten an einen Funkfrequenz-(RF-)DAW.
Die Digitalsignale werden als Signale des komplexen Bereichs verarbeitet, die Komponenten mit reellen und imaginären Darstellungen aufweisen. Das Datensignal des komplexen Bereichs wird von einem Mischer 105 mit einem digitalen Modulationssignal kombiniert, das eine Frequenzverschiebung der Daten in Datenblöcke von typischerweise 6- oder 8-MHz-Daten durchführt. Die 6- oder 8-MHz-Daten werden von einem Kombinierer 120 in mehrere Kanäle kombiniert und bleiben Daten des komplexen Bereichs. Die kombinierten Daten werden am Mischer 107 mit einem anderen digitalen Modulationssignal von einem Aufwärtswandlungsdigitalmodulator 130 vermischt. Das digitale Modulationssignal vom Aufwärtswandlungsdigitalmodulator 130 liegt auf der Trägerfrequenz, auf der die Digitaldaten übertragen werden.
Der Ausgang des Mischers 107 ist nach wie vor ein Signal des komplexen Bereichs. Das Signal des komplexen Bereichs, das vom Mischer 107 ausgegeben wird, wird von einer Vorrichtung des reellen Bereichs 140 in ein Datensignal transformiert, das nur die reellen Signalkomponenten aufweist. Die Vorrichtung des reellen Bereichs 140 gibt das Datensignal des reellen Bereichs an den Kanalkombinierer 150 aus. Der Kanalkombinierer 150 kombiniert die reellen Signale in einen Block von aufwärtsgewandelten Kanälen, die an einen DAW übertragen werden. Das beschriebene System 100 stellt lediglich Daten an einen DAW bereit und versucht nicht aktiv, die Harmonischen oder Bildsignale, die vom DAW eingebracht werden, abzuschwächen oder zu beseitigen.
Die Erfinder haben die Vorteile erkannt, eine Vorverzerrung in das Signal einzubringen, das über den Kanal übertragen wird, um die Wirkungen der nichtlinearen Kanalverzerrungen „aufzuheben” (ober abzuschwächen), bevor die Signale in einen DAW eingespeist werden. Das erfindungsgemäße System und Verfahren können im oben genannten Zusammenhang benutzt werden, aber auch in anderen Anwendungen, die die Behebung nichtlinearer harmonischer Verzerrungen und/oder Bildsignalverzerrungen in einem Übertragungssignal erfordern. Beispielsweise können das erfindungsgemäße System und Verfahren in einer Drahtlosinfrastruktur-(wireless infrastructure, WIFR-)Basisstation benutzt werden, in der strikte Emissionsspezifikationen erfüllt werden müssen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt eine übliche FPGA- oder ASIC-Konfiguration zum Bereitstellen von Digitaldaten an einen Funkfrequenz-(RF-)DAW.
2 zeigt ein beispielhaftes Systemblockdiagramm zur Übertragung von Signaldaten gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
3 zeigt ein Blockdiagramm einer beispielhaften Signalkette in einer FPGA oder einem ASIC gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
4 zeigt ein beispielhaftes vereinfachtes Blockdiagramm einer Vorverzerrungsschaltung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
5 zeigt eine beispielhafte Implementierung zum Erzeugen eines primären Signals und eines Bildsignal gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
6 zeigt die beispielhafte Implementierung einer Korrekturschaltung zum Modulieren von Bildsignalen auf die geeigneten Frequenzpositionen zur Aufhebung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
7 zeigt eine beispielhafte Implementierung einer Korrekturschaltung zum Erzeugen eines Intermodulationsverzerrungs-(IMV-)Aufhebungsterms gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
8 zeigt eine beispielhafte Implementierung einer Korrekturschaltung zum Erzeugen eines Taktgeberstörkorrekturterms gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
9 zeigt ein Verfahren zum Aufheben von Verzerrungen zweiter und dritter Ordnung, IMV, Taktgeberstörungen und Bilder auf den Frequenzen fdaw/4-fout, fdaw/2-fout und 3fdaw/4-fout gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
10A–10C stellen beispielhafte Implementierungen von Vorverzerrungsschaltungen gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bereit.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Offenbarte Ausführungsformen stellen ein Vorverzerrungssystem bereit, das ein Vorverzerrungssignal in einen Kommunikationskanal einbringen kann. Das System kann Signalgeneratoren, eine Steuereinrichtung und Korrekturmodule aufweisen. Die Signalgeneratoren können harmonische Signale und Bildsignale auf im Voraus festgelegten Frequenzen eines Eingangssignals erzeugen. Die Steuereinrichtung kann Korrekturkoeffizienten in Reaktion auf ein Steuersignal auswählen, das einen Eingangssignaltyp angibt. Die Korrekturmodule können Korrekturkoeffizienten, die in Reaktion auf das Steuersignal ausgewählt werden, auf die erzeugten harmonischen und Bildsignale anwenden, um vorverzerrte Signale zu erzeugen.
Eine alternative Ausführungsform stellt ein System zum Beseitigen von Verzerrung bereit. Das beispielhafte System kann eine Signalverarbeitungsschaltung, eine Vorverzerrungsschaltung und einen Digital-Analog-Wandler (DAW) aufweisen. Die Signalverarbeitungsschaltung kann ein Eingangssignal empfangen und Signalverzerrungen des Eingangssignals für die Übertragung erzeugen. Die Vorverzerrungsschaltung kann in Reaktion auf einen Steuercode, der von der Signalverarbeitungsschaltung ausgegeben wird, Verzerrungskorrektursignale anwenden. Der Digital-Analog-Wandler kann die kombinierten Vorverzerrungssignale und die erzeugten Digitalsignale in analoge Ausgangssignale mit reduzierter Verzerrung umwandeln.
Ebenfalls offenbart werden Ausführungsformen zum Bereitstellen einer Vorverzerrungsvorrichtung. Die Vorverzerrungsvorrichtung kann einen Wandler, eine Nachschlagtabelle, einen Modulator, einen Kombinierer und einen Sender aufweisen. Der Wandler kann aus einem Eingangssignal Digitaldaten in einem komplexen Datenbereich erzeugen, die reelle Datenkomponenten und imaginäre Datenkomponenten aufweisen. Die Nachschlagtabelle kann Korrekturkoeffizienten aufweisen, die dazu benutzt werden können, eine harmonische Verzerrung und Bildverzerrungen zu korrigieren. Der Modulator kann aus der Nachschlagtabelle abgerufene Korrekturkoeffizienten auf die Digitaldaten des reellen Bereichs und des komplexen Bereichs anwenden und vorverzerrte Digitaldaten erzeugen, um die charakterisierten Verzerrungen eines DAW abzuschwächen. Der Kombinierer kann die vorverzerrten harmonischen Korrektursignale und die vorverzerrten Bildkorrektursignale mit den bereitgestellten Digitaldaten im reellen Datenbereich und im komplexen Datenbereich kombinieren. Der Sender kann das kombinierte Signal an den DAW senden.
Eine weitere Ausführungsform kann ein Verfahren zum Erzeugen von Vorverzerrungssignalen zum Vorverzerren eines Signals bereitstellen. Das beispielhafte Verfahren kann das Empfangen eines digitalen Eingangssignals einschließen. Ein oder mehrere Primärsignale können auf Grundlage einer geschätzten harmonischen Verzerrung, die von einem DAW induziert wird, aus dem Eingangssignal auf harmonischen Frequenzen des Eingangssignals erzeugt werden. Ein oder mehrere Bildkorrektursignale des Eingangssignals können auf Grundlage der geschätzten vom DAW induzierten Bildverzerrung erzeugt werden. Das oder die Primärsignale und das oder die Bildkorrektursignale können kombiniert werden, und das kombinierte Signal kann an den DAW ausgegeben werden.
2 zeigt ein beispielhaftes Systemblockdiagramm 200 zur Übertragung von Signaldaten gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das beispielhafte System 200 kann auch verschiedene Schaltungen zum Ausgeben eines Signals in Form einer Spannung oder eines Stroms aufweisen. Das beispielhafte System 200 kann Folgendes aufweisen: FPGA/ASIC 220, einen RF-DAW 230, ein Balun 240, einen Filter 250, einen Verstärker mit variabler Verstärkung 260, einen Leistungsverstärker 270 und ein Balun 280.
Das FPGA/die ASIC 220 kann Digitalsignale zur Übertragung von Audio- und/oder Videomedien oder Dateninhalten erzeugen. Das FPGA/die ASIC 220 kann eine digitale Vorverzerrungsschaltung („DVS”) 222 aufweisen, die Vorverzerrungssignale erzeugen kann, die in das digitale Ausgangssignal (CODE) von dem FPGA/der ASIC 220 einbezogen werden können. Der RF-DAW 230 kann die Digitaldaten von dem FPGA/der ASIC 220 in kabelkommunikationskompatible RF-Frequenzsignale umwandeln. Die kabelkommunikationskompatiblen RF-Frequenzsignale können eine Frequenz von etwa 50 MHz–1 GHz aufweisen. Der RF-DAW 230 kann Eingänge für eine Takterzeugungsschaltung 225 aufweisen, die ein Taktsignal an den RF-DAW 230 bereitstellen können. Der RF-DAW 230 kann Ausgänge aufweisen, die ein Signal an ein Balun 240 bereitstellen. Ein Balun ist im Stand der Technik bekannt und ist eine Art elektrischer Transformator zum Ausgleichen von Signalen.
In einer alternativen Ausführungsform kann die DVS 222 in den RF-DAW 230 integriert sein, um die Eingangssignale vor den Digital-Analog-Umwandlungsschaltungen zu empfangen. Das Balun 240 kann Ausgänge an einen Filter 250 aufweisen. Der Filter 250 kann Ausgänge an einen Verstärker mit variabler Verstärkung 260 aufweisen, der Ausgänge an einen Leistungsverstärker 270 aufweisen kann. Der Leistungsverstärker 270 kann Ausgänge an ein Balun 280 aufweisen, das mit einem Kabelkommunikationskanal verbunden ist, etwa einem Koaxialkabel oder einem faseroptischen Kabel.
Im Betrieb kann das FPGA/die ASIC 220 ein Signal zur Übertragung von Daten, die in dem Signal enthalten sind, digital verarbeiten. Insbesondere kann das FPGA/die ASIC 220 Signale im komplexen Signalbereich erzeugen, die von der DVS 222 verarbeitet werden können. Die DVS 222 kann Vorverzerrungssignale erzeugen, die in das Ausgangssignal von dem FPGA/der ASIC 220 einbezogen werden. Die Vorverzerrungsverarbeitung kann Artefakte in die Signale einbringen, die in den RF-DAW 230 eingespeist werden, so dass die Ausgangssignale, die vom RF-DAW 230 erzeugt werden, im Wesentlichen frei von Artefakten sind, da die eingebrachten Artefakte die Signalverzerrungen aufheben oder abschwächen, die vom RF-DAW 230 erzeugt werden. Der RF-DAW 230 kann die Digitaldaten von dem FPGA/der ASIC 220, die über den Digitaldatenkanal 205 empfangen werden, in ein Analogsignal umwandeln. Das Takterzeugungsmodul 225 kann ein Taktsignal an den RF-DAW 230 bereitstellen. Der RF-DAW 230 kann ein Analogsignal zur Übertragung über beispielsweise einen Kabelkommunikationskanal ausgeben. Das Analogsignal, das vom RF-DAW 230 ausgegeben wird und auf dem Kabelkommunikationskanal ausgegeben wird, kann eine Frequenz von etwa 50 MHz–1 GHz aufweisen. Das Analogsignal kann durch eine Kombination von Vorrichtungen wie etwa dem Balun 240, dem Filter 250, dem Verstärker mit variabler Verstärkung 260, dem Leistungsverstärker 270 und dem Balun 280 gefiltert, verstärkt und in seiner Leistung konditioniert werden.
In einem FPGA beispielsweise kann gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein Signal des komplexen Bereichs an eine Vorverzerrungsschaltung bereitgestellt werden, die auf Grundlage einer Charakterisierung des DAW, an den das Datensignal gesendet werden soll, Verzerrungssignale erzeugen kann. Ein beispielhaftes FPGA mit einer Vorverzerrungsschaltung soll unter Bezugnahme auf 3 detailliert beschrieben werden.
3 zeigt ein Blockdiagramm einer beispielhaften Signalkette in einem FPGA oder einer ASIC gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Struktur des FPGA/der ASIC 300 mit Vorverzerrung kann einen Eingang, einen ersten Mischer 305, einen Digitalmodulator 310, einen Kombinierer 330, einen zweiten Mischer 307, einen Aufwärtswandlungsdigitalmodulator 335, einen Kombinierer 340 und einen Vorverzerrer 350 aufweisen.
Das FPGA/die ASIC 300 kann die Digitaldaten oder eine erzeugte Darstellung der Digitaldaten empfangen, die als ein Eingangssignal des komplexen Bereichs verarbeitet werden sollen. Das Eingangssignal des komplexen Bereichs kann an den ersten Mischer 305 angelegt werden. Der erste Mischer 305 kann beispielsweise auch ein Trägersignal, ein 6- oder 8-MHz-Signal, empfangen, das von dem Digitalmodulator 310 eingespeist wird. Der erste Mischer 305 kann ein 6- oder 8-MHz-Trägersignal ausgeben, das das Eingangssignal des komplexen Bereichs moduliert. Das modulierte Signal des komplexen Bereichs kann vom Mischer 305 ausgegeben werden und an den Kombinierer 330 bereitgestellt werden. Der Kombinierer 330 kann die modulierten Signale des komplexen Bereichs mit mehreren Kanälen kombinieren, die an einen Eingang eines zweiten Mischers 307 bereitgestellt werden können. Der Aufwärtswandlungsdigitalmodulator 335 kann ein Trägersignal an einen Eingang des zweiten Mischers 307 bereitstellen. Das Trägersignal kann eine Frequenz aufweisen, die zum Übertragen der kombinierten Kanäle g_k(n) geeignet ist. In einer Kabelkommunikationsanwendung beispielsweise kann die Trägerfrequenz 50 MHz–1 GHz sein.
Der zweite Mischer 307 kann an den Kombinierer 340 jeweils einen modulierten Block von Primärsignal- und Bildsignalkanälen h_k(n) ausgeben, wobei k der Kanalblock ist und n den Zeitindex des zu übertragenden Signals darstellt. Am Kombinierer 340 kann der modulierte Kanalblock weiter kombiniert werden, indem mehrere Kanalblöcke oder einzelne Kanäle zu Kanälen auf der aufwärtsgewandelten modulierten Trägerfrequenz summiert werden. Der aufwärtsgewandelte modulierte Block primärer und Bildkanäle, x(n) und xi(n), kann vom Kombinierer 340 an die Vorverzerrungsschaltung 350 ausgegeben wenden. Die Vorverzerrungsschaltung 350 kann Verzerrungskoeffizienten auf jeweilige Signale im aufwärtsgewandelten modulierten Kanalblock anwenden, um verzerrte Signale y(n) zu erzeugen. Die verzerrten Signale können bekannte Verzerrungen replizieren, die in einem DAW wie etwa dem RF-DAW 230 erzeugt werden
Die Mathematik aus 3 kann dargestellt werden als:
In Gl. 1 kann das Ausgangssignal y(n) eine vorverzerrte Version von x(n) und Xi(n) sein, die auf Korrekturfaktoren beruht, die auf die kombinierten Signale angewandt werden, die x(n) und Xi(n) bilden. Die Terme können bedeuten, dass g_k(n) ein komplexes Basisbandsignal eines Kanalblocks modulierter Signale ist,
ein Modulationsterm zum Modulieren der kombinierten mehreren Kanäle sein kann, h_k(n) ein moduliertes Signal des komplexen Bereichs sein kann, x(n) das Ausgangssignal von einem FPGA vor jeder Art von Vorverzerrung sein kann, und wobei n ein Zeitindex des zu übertragenden Signals ist. Der Ausgang von 3 ist ein Signal, das sowohl harmonische Verzerrungen als auch Bildverzerrungen enthält, von denen erwartet wird, dass sie von einem Ziel-DAW erzeugt werden, d. h. dem DAW, der die Digital-Analog-Umwandlung durchführt.
4 zeigt ein beispielhaftes vereinfachtes Blockdiagramm einer Vorverzerrungsschaltung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das Vorverzerrungsmodul 400 kann einen Primärsignalgenerator 410, einen Bildsignalgenerator 415, eine Steuereinrichtung 420, eine Modulationskorrektur-Nachschlagtabelle 430, eine harmonische Korrektur 440, eine Bildkorrektur 450, ein Taktstörungskorrekturmodul 455, ein Intermodulationsproduktmodul (IMD) 457, einen Addierer 460 und einen zweiten Addierer 470 am Ausgang aufweisen. Der Primärsignalgenerator 410 kann eine Signalverarbeitungsschaltung sein, die Signale erzeugt, die den gewünschten zu übertragenden Daten entsprechen. Der Bildsignalgenerator 415 kann eine Signalverarbeitungsschaltung sein, die Signale erzeugt, die Bildsignale auf bestimmten Frequenzen des eingespeisten Datensignals enthalten. Die Steuereinrichtung 420 kann das Vorverzerrungsmodul 400 auf Grundlage eines Steuereingangs steuern, der einen Eingangssignaltyp angibt. Ein Eingangssignaltyp kann beispielsweise ein Audiosignal, ein Videosignal, ein hoch aufgelöstes Audiosignal oder ein hoch aufgelöstes Videosignal sein. Die Modulationskorrektur-Nachschlagtabelle 430 kann Listen mit Verzerrungskorrekturkoeffizienten speichern. Die Liste mit Verzerrungskorrekturkoeffizienten kann erzeugt werden, indem die Leistung von mehreren verschiedenen DAW charakterisiert wird. Die harmonische Korrektur 440 kann einen Verzerrungskorrekturkoeffizienten auf die Signale anwenden, die vom Primärsignalgenerator 410 ausgegeben werden, um ein Bildsignal zu erzeugen, das Bildverzerrungen eines Ziel-DAW aufhebt oder abschwächt. Ebenso kann die Bildkorrektur 450 einen Verzerrungskorrekturkoeffizient auf die Bildsignale anwenden, die vom Bildsignalgenerator 415 ausgegeben werden, um ein harmonisches Signal zu erzeugen, das harmonische Verzerrungen eines DAW aufhebt oder abschwächt, der die eingespeisten Digitaldaten umwandeln soll.
Das Taktstörungsverzerrungsmodul 455 kann Signalverzerrungen korrigieren, die sich aus den Taktstörungen ergeben, die beispielsweise durch Lecks oder digitale Aktivität verursacht werden. Das IMD 457 kann Verzerrungen korrigieren, die sich aus einer unerwünschten Kombination von Signalen während der Modulation ergeben.
Der Addierer 460 und der zweite Addierer 470 können die Signale summieren, um ein Ausgangssignal zu erzeugen, das an den Ziel-DAW übertragen werden soll.
Das Vorverzerrungsmodul 400 kann ein Eingangsdigitaldatensignal empfangen. Das komplexe Eingangsdigitaldatensignal kann Komponenten des reellen Bereichs und des imaginären Bereichs aufweisen. Das empfangene Digitaldatensignal kann sowohl in den Primärsignalgenerator 410 als auch in den Bildsignalgenerator 415 eingespeist werden. Der Primärsignalgenerator 410 kann dazu benutzt werden, harmonische Signale auf harmonischen Frequenzen zu erzeugen, von denen bekannt ist, dass sie von einem DAW erzeugt werden, an den das Ausgangssignal bereitgestellt wird. Der Bildsignalgenerator 415 kann dazu benutzt werden, Bildsignale auf Bildfrequenzen zu erzeugen, von denen bekannt ist, dass sie von einem DAW erzeugt werden, an den das Ausgangssignal bereitgestellt wird. Die harmonischen und die Bildsignale können anhand des Primärsignals berechnet werden, ohne die Primärsignalfrequenz zu kennen, und durch bereits vorhandene Kenntnis der Verzerrungsmechanismen im DAW. Die Steuereinrichtung 420 kann in Reaktion auf ein Eingangssignal ein Steuersignal an die Modulationskorrektur-Nachschlagtabelle ausgeben. Die Modulationskorrektur-Nachschlagtabelle 430 kann einen Eingang aufweisen, der mit der Steuereinrichtung 420 verbunden ist, und Ausgänge, die mit der harmonischen Korrektur 440 und der Bildkorrektur 450 verbunden sind. Die Modulationskorrektur-Nachschlagtabelle 430 kann Korrekturkoeffizienten in einer Nachschlagtabelle speichern. Die Nachschlagtabelle kann mit mehreren unterschiedlichen Konstanten und Korrekturkoeffizienten und Faktoren besetzt werden, etwa Korrekturkoeffizienten β, um harmonische Verzerrungen zu korrigieren, und Bildkorrekturkoeffizienten γ, um Bildsignalverzerrungen im DAW zu kompensieren. Die Korrekturkoeffizienten können bestimmt werden, indem unterschiedliche Signale an den DAW angelegt werden und die Korrekturkoeffizienten und γ auf Werte kalibriert werden, die zu einem akzeptablen harmonischen Verzerrungsgrad und Bildverzerrungsgrad führen. Die anderen Konstanten, Koeffizienten und Faktoren können auf ähnliche Weise bestimmt werden, indem der DAW (und andere DAW) herangezogen werden, um die Eigenschaften des Ziel-DAW zu bestimmen. Die Korrekturkoeffizienten, die für die harmonische Korrektur 440 oder die Bildkorrektur 450 zugänglich sein oder an diese bereitgestellt werden können, können von dem Steuersignal abhängen, das von der Steuereinrichtung 420 bereitgestellt wird.
Die harmonische Korrektur 440 kann einen Eingang zum Empfangen von Daten von dem Primärsignal 410 und einen Eingang zum Empfangen von Korrekturdaten von der Modulationskorrektur-Nachschlagtabelle 430 aufweisen. Die harmonische Korrektur 440 kann eine beliebige Anzahl von Harmonischen korrigieren, die in einem Signal aufgrund von Taktungsnichtübereinstimmungen und anderen nichtlinearen Schaltungseigenschaften des RF-DAW erscheinen können. Die Bildkorrektur 450 kann einen Eingang zum Empfangen von Daten von dem Bildsignalgenerator 415 und einen Eingang zum Empfangen von Korrekturdaten aufweisen. Das Bildsignal kann eine skalierte und frequenzgespiegelte (gefaltete) Version des Eingangssignals sein, das ein unerwünschtes Signal im gewünschten Spektrum ist. Das Bildsignal kann beispielsweise durch Modulation in Bezug auf ein Taktsignal aufgrund von parasitischen Wirkungen im RF-DAW erzeugt werden. Die Bildkorrektur 450 kann eine beliebige Anzahl von Bildsignalen korrigieren, die einer Korrektur bedürfen. Das IMD 457 kann das Primärsignal vom Primärsignalgenerator 410 und ein Sekundärsignal von beispielsweise der Steuereinrichtung oder einer anderen Quelle empfangen. Die Taktstörung 455 kann Korrektursignale zum Abschwächen etwaiger Verzerrungen bereitstellen, die sich aus Taktsignalausschlägen ergeben. Der Addierer 460 kann Eingänge aufweisen, um Signale von der harmonischen Korrektur 440 und der Bildkorrektur 450 zu empfangen. Die Eingänge an den anderen Addierer 470 können dabei Ausgänge des Primärsignalgenerators 410 und des Addierer 460 einschließen. Der Ausgang des Addierers 470 kann vom Vorverzerrungsmodul 400 als ein vorverzerrtes Signal an den RF-DAW ausgegeben werden. Das Vorverzerrungsmodul 400 kann auf dem gleichen Chip mit integrierter Schaltung wie ein FPGA, ein DAW oder auf einem separaten integrierten Chip wie etwa einer ASIC angeordnet sein.
Im Betrieb kann das Vorverzerrungsmodul 400 an einem Eingang Digitaldaten empfangen, die übertragen werden sollen. Der Primärsignalgenerator 410 und der Bildsignalgenerator 415 können ein Primärsignal und Bildsignale erzeugen, die die empfangenen Digitaldaten darstellen. Das erzeugte Primärsignal und die Bildsignale können eine Darstellung des komplexen Bereichs mit von jedem Signal aufweisen. Der Primärsignalgenerator 410 und der Bildsignalgenerator 415 können die jeweiligen erzeugten Signale jeweils an die harmonische Korrektur 440 bzw. die Bildkorrektur 450 bereitstellen. Die Steuereinrichtung 420 kann ein Steuersignal empfangen, das beispielsweise den Signaltyp angibt, der an den DAW übertragen wird. Anhand des empfangenen Steuersignals kann die Steuereinrichtung 420 einen Indexwert erzeugen, der an die Modulationskorrektur-Nachschlagtabelle 430 bereitgestellt wird. In Reaktion auf das empfangene Indexsignal kann die Modulationskorrektur-Nachschlagtabelle 430 zum Korrigieren von Verzerrungen Korrekturkoeffizienten an die harmonische Korrektur 440 und die Bildkorrektur 450 bereitstellen (oder für diese verfügbar machen).
Das IMD 457 kann Signale empfangen, die vom Primärsignalgenerator 410 erzeugt werden, und Sekundärsignale, die beispielsweise von einem zweiten Primärsignalgenerator (nicht dargestellt) bereitgestellt werden und die einem anderen Block übertragener Kanäle entsprechen. Die Sekundärsignale können dann von dem IMD 457 mit Signalen kombiniert werden, die vom Primärsignalgenerator 410 ausgegeben werden, um ein Fehlersignal zu erzeugen, das die bekannten Intermodulationsprodukte des Ziel-DAW korrigiert. Die Korrektursignale können bestimmt werden, wenn der DAW charakterisiert wird. Der Ausgang des IMD 457 kann an den Addierer 470 bereitgestellt werden.
Das Taktstörungskorrekturmodul 455 kann Korrektursignale erzeugen, die Taktstörungen abschwächen, die sich während der Digital-Analog-Umwandlung im Ziel-DAW ergeben. Diese Taktstörungen können bestimmt werden, wenn der DAW charakterisiert wird. Der Ausgang des Taktstörungskorrekturmoduls 455 kann an den Addierer 470 bereitgestellt werden.
Die harmonische Korrektur 440 kann die harmonischen Korrekturkoeffizienten (β) auf das Datensignal des reellen Bereichs und die Darstellung des Datensignals des komplexen Bereichs anwenden. Die harmonischen Korrekturkoeffizienten (β) können beispielsweise Konstanten zum Modulieren der verarbeiteten reellen und komplexen Signale identifizieren, um die harmonischen Signale aufzuheben oder abzuschwächen. Die Bildkorrektur 450 kann die Bildkorrekturkoeffizienten (γ) auf die Darstellungen der Bildsignale des reellen Bereichs und des komplexen Bereichs anwenden. Die Bildsignale können gefaltete Signale sein, die in einem Ausgang des DAW erscheinen. Die Bildkorrekturkoeffizienten (γ) können Konstanten zum Modulieren der verarbeiteten reellen und komplexen Signale zum Aufheben oder Abschwächen der Bildsignale identifizieren.
Das korrigierte Datensignal des reellen Bereichs und die Darstellung des Datensignals des komplexen Bereichs, die von der harmonischen Korrektur 440 ausgegeben werden, können an den Addierer 460 angelegt werden. Das modulierte Datensignal des reellen Bereichs und die Darstellung des Bilddatensignals des komplexen Bereichs, die von der Bildkorrektur 450 ausgegeben werden, können ebenfalls an den Addierer 460 angelegt werden. Der Addierer 460 kann die bereitgestellten Signale summieren und die Signale an den Addierer 470 bereitstellen. Der Addierer 470 kann das Primärsignal mit dem Ausgang von Addierer 460 summieren und die summierten Signale ausgeben.
Der Primärsignalgenerator 410 und der Bildsignalgenerator 415 sollen nun unter Bezugnahme auf 5 näher beschrieben werden. 5 zeigt eine beispielhafte Implementierung zum Erzeugen des primären Signals und des Bildsignal gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Es können auch andere Verfahren und Implementierungen oder Konfigurationen benutzt werden, um die jeweiligen Primär- und Bildsignale zu erzeugen. Die Signalbezeichnung aus 5 ist ähnlich wie die in 3 oben.
Signal g_k(n) kann ein komplexes Basisbandsignal des k-ten Blocks aus 6- oder 8-MHz-Signalen sein, wobei das Signal g R / k(n) der reelle Teil und das Signal g I / k(n) der imaginäre Teil ist. Die Bezeichnung k kann die Anzahl von Datenkanälen darstellen und kann von 1 Kanal bis hin zu so vielen Kanälen betragen, wie das System handhaben kann. Das Signal g R / k(n) kann an einen ersten Eingang des Mischers 511 bereitgestellt werden. Ein anderer Eingang an den Mischer 511 kann ein Sinuswellensignal der Form sin(θkn) sein. Der Ausgang des Mischers 511 [g R / k(n)·sin(θ_kn)] kann an den Addierer 532 bereitgestellt werden. Das Signal g R / k(n) kann ebenfalls an einen ersten Eingang des Mischers 513 bereitgestellt werden. Ein anderer Eingang an den Mischer 513 kann ein Cosinuswellensignal der Form cos(θkn) sein. Der Ausgang des Mischers 513 [g R / k(n)·cos(θ_kn)] kann an den Addierer 534 bereitgestellt werden. Das Signal g I / k(n) kann an einen ersten Eingang des Mischers 523 bereitgestellt werden. Ein anderer Eingang an den Mischer 523 kann ein Cosinuswellensignal der Form cos(θkn) sein. Der Ausgang des Mischers 523 [g I / k(n)·cos(θ_kn)] kann an den Addierer 532 bereitgestellt werden. Das Signal g I / k(n) kann ebenfalls an einen ersten Eingang des Mischers 521 bereitgestellt werden. Ein anderer Eingang an den Mischer 521 kann ein Sinuswellensignal der Form sin(θkn) sein. Der Ausgang des Mischers 521 kann an den Addierer 534 bereitgestellt werden.
Der Addierer 532 kann Eingänge aufweisen, um das gemischte Signal [g R / k(n)·sin(θ_kn)] vom Mischer 511 und das gemischte Signal [g I / k(n)·cos(θ_kn)] vom Mischer 523 zu empfangen. Die gemischten Signale [g R / k(n)·sin(θ_kn)] und [g I / k(n)·cos(θ_kn)] werden vom Addierer 532 addiert. Der Ausgang h I / k(n) des Addierers 532 ist der imaginäre Teil des komplexen Signals h_k(n) für den jeweiligen Kanalblock k. Der Addierer 534 kann Eingänge aufweisen, um Signale vom Mischer 513 und vom Mischer 521 zu empfangen. Der Addierer 534 kann Eingänge aufweisen, um das gemischte Signal [g R / k(n)·cos(θ_kn)] zu empfangen, das vom Mischer 513 ausgegeben wird, und das gemischte Signal [g I / k(n)·sin(θ_kn)] , das vom Mischer 521 ausgegeben wird. Der Addierer 534 gibt die Differenz zwischen [g R / k(n)·cos(θ_kn)] und [g I / k(n)·sin(θ_kn)] als Signal h R / k(n) für den jeweiligen Kanalblock k aus.
Der Addierer 532 und der Addierer 534 können jeweils Signale h I / k(n) bzw. h R / k(n) ausgeben, die für jeden Kanal k durch Kanalsummierung 552 summiert werden können. Die Kanalsummierung 552 kann Primärsignale x^I(n) (komplexer Bereich) und x^R(n) (reeller Bereich) ausgeben. Das Signal xiR(n) ist das gleiche wie xR(n). Der Komplementblock 554 weist einen Eingang, Signal xI(n), auf, und kann das Signal xiI(n) ausgeben. Der Komplementblock erfüllt die Funktion der Zeichenumkehrung, d. h., sein Ausgang ist das negierte Eingangssignal. Es können Ausgangsdatensignale xiI(n), xiR(n), xI(n) und xR(n) beispielsweise an die Vorverzerrungsschaltung 350 aus 3 ausgegeben werden.
6 zeigt die beispielhafte Implementierung einer Korrekturschaltung zum Modulieren der Bildsignale auf die geeigneten Positionen zur Aufhebung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Mit den Datensignalen xi^I und xi^R und ihren Komplementen –xi^I und –xi^R werden Bildkorrekturterme yi1(n) erzeugt.
Die Datensignale xi^I und xi^R und ihre Komplemente –xi^I und –xi^R können an Multiplexer 610 und 620 bereitgestellt werden. Der Multiplexer 610 kann einen Code, beispielsweise Code 1, empfangen, der angibt, welche Signale zu unterschiedlichen Zeitpunkten an den Mischer 613 bereitgestellt werden können. Der Code 1 kann auf einer Charakterisierung des DAW beruhen und kann beispielsweise von einer Modulationskorrektur-Nachschlagtabelle aus 4 bereitgestellt werden. Modulationskorrekturkoeffizienten γ11 können zur Kombination mit dem Datensignal vom Multiplexer 610 in den Mischer 613 eingegeben werden. Der Ausgang des Mischers 613 kann an den Addierer 630 bereitgestellt werden. Ebenso kann der Multiplexer 620 einen Code, Code 2, empfangen, der angibt, welche Signale zu unterschiedlichen Zeitpunkten an den Mischer 623 bereitgestellt werden. Der Code 2 kann ebenfalls auf einer Charakterisierung des DAW beruhen und kann beispielsweise von der Modulationskorrektur-Nachschlagtabelle aus 4 bereitgestellt werden. Modulationskorrekturkoeffizienten γ12 können zur Kombination mit dem Datensignal vom Multiplexer 620 in den Mischer 623 eingegeben werden. Der Ausgang des Mischers 623 kann an den Addierer 630 bereitgestellt werden, der die modulierten korrigierten Signale kombinieren und das Bildkorrektursignal yi₁(n) ausgeben kann.
Die Konfiguration aus 6 kann für eine beliebige Anzahl von Bildkorrektursignalen wiederholt werden. In einem Ausführungsbeispiel beispielsweise können Bildsignale auf den Frequenzen fdaw/4-fout, fdaw/2-fout und 3fdaw/4-fout mithilfe verschiedener Multiplexercodes erzeugt werden. Beispielsweise kann Code 1 das wiederholte Muster [0, 3, 2, 1] sein, und Code 2 kann das wiederholte Muster [1, 0, 3, 2] für das Bildsignal fdaw/4-fout sein (wobei fout die Mittelfrequenz des Signals sein kann, das in den DAW eingespeist wird). Für das Bildsignal fdaw/2-fout kann Code 1 das wiederholte Muster [0, 2, 0, 2] sein, und Code 2 kann das wiederholte Muster [1, 3, 1, 3] sein. Für das Bildsignal 3·fdaw/4-fout wiederum kann Code 1 das wiederholte Muster [0, 1, 2, 3] sein und Code 2 kann das wiederholte Muster [1, 2, 3, 0] sein. Mithilfe der verschiedenen Konfigurationen, Korrekturkoeffizienten und Multiplexercodes können verschiedene Bildkorrektursignale yi₁(n) erzeugt werden.
Zusätzliche Arten der Verzerrung, die je nach Anwendung beseitigt werden müssen, können ebenfalls von einem DAW erzeugt werden. Beispielsweise kann ein hochauflösendes Audiosystem die Abschwächung zusätzlicher Verzerrungen erfordern, wie etwa Intermodulations- oder Störrauschverzerrungen, die von einem DAW erzeugt werden, während dies bei einem Audiosignal mit Standardauflösung nicht erforderlich sein muss. Alternative Ausführungsformen des Vorverzerrungssystems können die Korrektur dieser anderen Verzerrungen einschließen, wie in 7 und 8 unten gezeigt.
7 zeigt eine beispielhafte Implementierung einer Korrekturschaltung zum Erzeugen des Intermodulationsverzerrungs-(IMV-)Aufhebungsterms gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Korrekturschaltung 700 erzeugt den Intermodulationsverzerrungs-(IMV-)Aufhebungsterm. Beispielsweise sind Signale x R / 1(n) und x I / 1(n) die Sekundärsignale, die einem Block von Kanälen entsprechen, die in ihrer Frequenz von den vorverzerrten primären Kanälen x^R(n) und x^I(n) getrennt sind.
In der beispielhaften Implementierung kann die Korrekturschaltung 700 Mischer 710, 715, 719, 720, 725 und 729 und Addierer 717, 727 und 730 aufweisen. Der Mischer 710 kann Eingänge für ein Signal des reellen Bereichs aufweisen, das übertragen werden soll xR(n), und für einen Block von Kanalsignalen x R / 1(n) des reellen Bereichs.
Das Ausgangssignal xR(n)·x R / 1(n) des Mischers 710 kann an den Addierer 717 bereitgestellt werden. Der Mischer 715 kann Eingänge zum Empfangen der Signale xI(n), des imaginären Teils des Primärsignals und x I / 1(n) , des imaginären Teils des Sekundärsignals aufweisen. Der Ausgang xI(n)·x I / 1(n) des Mischers 715 kann an den Addierer 717 bereitgestellt werden. Der Addierer 717 kann die gemischten Signale von den Mischern 710 und 715 empfangen und führt einen Summierungsvorgang durch. Die addierten Signale vom Addierer 717 können an den Mischer 719 angelegt werden, der ebenfalls einen Eingang für einen Intermodulationsverzerrungs-(IMV-)Aufhebungsterm β5 aufweist. Der Intermodulationsverzerrungs-(IMV-)Aufhebungsterm β5 kann auch von der Modulationskorrektur-Nachschlagtabelle aus 3 bereitgestellt werden. Der Intermodulationsverzerrungs-(IMV-)Aufhebungsterm kann dazu benutzt werden, Intermodulationsverzerrung aufzuheben, die durch das Vermischen der primären und sekundären Kanäle aufgrund von Nichtlinearitäten im DAW verursacht wird. Das gemischte Signal, das vom Mischer 719 ausgegeben wird, kann an einen Eingang von Addierer 730 bereitgestellt werden. Der Mischer 720 kann Eingänge für ein Signal des imaginären Bereichs aufweisen, das übertragen werden soll xI(n), und für einen Block von Kanalsignalen x R / 1(n) des reellen Bereichs. Das Ausgangssignal x R / 1(n)·xI(n) des Mischers 720 kann an den Addierer 727 bereitgestellt werden. Der Mischer 725 kann Eingänge zum Empfangen von Signalen vom reellen Bereich xR(n) und von Kanalblock x I / 1(n) aufweisen. Der Ausgang xR(n)·x I / 1(n) des Mischers 725 kann an den Addierer 727 bereitgestellt werden.
Ebenso kann der Addierer 727 die gemischten Signale von den Mischern 720 und 725 empfangen und führt einen Differenzierungsvorgang durch. Die addierten Signale vom Addierer 727 können an den Mischer 729 angelegt werden, der ebenfalls einen Eingang für einen Intermodulationsverzerrungs-(IMV-)Aufhebungsterm β6 aufweist. Der Intermodulationsverzerrungs-(IMV-)Aufhebungsterm β6 kann auch von der Modulationskorrektur-Nachschlagtabelle aus 3 bereitgestellt werden. Der Intermodulationsverzerrungs-(IMV-)Aufhebungsterm kann zum Aufheben von Intermodulationsverzerrung benutzt werden.
Das gemischte Signal, das vom Mischer 729 ausgegeben wird, kann an einen Eingang von Addierer 730 bereitgestellt werden. Der Addierer 730 kann die gemischten Signale der Mischer 719 und 729 summieren, um den Intermodulationsverzerrungs-(IMV-)Aufhebungsterm bereitzustellen, der an den DAW weitergeleitet wird.
8 zeigt eine beispielhafte Implementierung einer Korrekturschaltung zum Erzeugen eines Taktgeberstörkorrekturterms gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Die Struktur einer Taktstörungskorrekturschaltung kann ähnlich wie die Schaltung aus 6 oben sein. Die Terme 0, 1 und –1 können Konstanten darstellen, die fest in den digitalen Schaltungen verdrahtet sind und die Sequenz bilden, die die Zeitbereichssignatur der Störung des Frequenz-Bereichs fdaw/4 ist. Die Delta-Terme (δ1 und δ2) können Konstanten sein, die von einer Steuereinrichtung bereitgestellt werden und bei der Kalibrierung des DAW bestimmt werden. Die Signale 0, 1, –1 können an die Multiplexer 810 und 820 bereitgestellt werden. Der Multiplexer 810 kann einen Code, beispielsweise Code 3, empfangen, der Signale identifiziert, die zu unterschiedlichen Zeitpunkten an den Mischer 815 bereitgestellt werden können. Der Code 3 kann auf einer Charakterisierung des DAW beruhen und kann beispielsweise aus der Modulationskorrektur-Nachschlagtabelle aus 4 bereitgestellt werden und kann einer von mehreren unterschiedlichen Codes sein. Die Konstante 61 kann zur Kombination mit dem Datensignal vom Multiplexer 810 in den Mischer 815 eingegeben werden. Der Ausgang des Mischers 815 kann an den Addierer 830 bereitgestellt werden. Ebenso kann der Multiplexer 820 einen Code, z. B. Code 4, empfangen, der angibt, welche Signale zu unterschiedlichen Zeitpunkten an den Mischer 825 bereitgestellt werden. Der Code 4 kann ebenfalls auf einer Charakterisierung des DAW beruhen und kann aus der Modulationskorrektur-Nachschlagtabelle aus 4 bereitgestellt werden. Die Konstante δ2 kann zur Kombination mit dem Datensignal vom Multiplexer 820 in den Mischer 825 eingegeben werden. Bei der Konstante δ1 und δ2 kann es sich um einen beliebigen von mehreren unterschiedlichen Koeffizienten im Zusammenhang mit unterschiedlichen Störungen des Frequenz-Bereichs fdaw/4 handeln, und sie kann beispielsweise in einer Modulationskorrektur-Nachschlagtabelle gespeichert sein, wie sie etwa in 4 gezeigt ist. Der Ausgang des Mischers 825 kann an den Addierer 830 bereitgestellt werden. Der Addierer 830 kann die modulierten korrigierten Signale kombinieren und kann ein Taktstörungskorrektursignal Y_spur(n) ausgeben. Oben wurde die einzelne Erzeugung der jeweiligen Vorverzerrungssignale beschrieben, die an einen DAW angelegt werden können.
9 zeigt eine Kombination der einzelnen oben unter Bezugnahme auf 7 und 8 beschriebenen Schaltungen in einer einzelnen Implementierung, um mit dem Datensignal, das an den DAW übertragen werden soll, ein vorverzerrtes Signal bereitzustellen. 9 zeigt ein Verfahren zum Aufheben von Verzerrungen zweiter und dritter Ordnung, IMV, Taktgeberstörungen und Bilder auf den Frequenzen fdaw/4-fout, fdaw/2-fout und 3fdaw/4-fout gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Der Vorverzerrer 900 kann Datensignale wie etwa das Datensignal x(n), das mit xR(n), das den reellen Teil darstellt, und xI(n), das den imaginären Teil des Datensignals x(n) darstellt, übertragen werden soll, und Bildkorrektursignale yi₁(n), yi₂(n), yi₃(n) empfangen, die jeweils die Bilder fdaw/4-fout, fdaw/2-fout bzw. 3·fdaw/4-fout darstellen. Der Vorverzerrer 900 kann Eingänge für Korrekturkoeffizienten aufweisen, die von einer Nachschlagtabelle abgerufen oder bereitgestellt werden.
Wenn die Schaltung eine gerade/rückgefaltete harmonische Korrektur der zweiten Ordnung bereitstellt, kann das reelle Datensignal xR(n) in zwei Eingänge des Mischers 911 eingespeist werden, der das Datensignal quadriert. Beispielsweise kann der Ausgang von Mischer 911 [xR(n)]² sein. Das imaginäre Datensignal xI(n) kann in zwei Eingänge des Mischers 913 eingespeist werden, und der Ausgang des Mischers 913 kann [xI(n)]² sein. Die Ausgänge der Mischer 911 und 913 können an den Addierer 921 angelegt werden.
Der Ausgang des Addierers 921 kann die Differenz zwischen dem Quadrat von xR(n) und dem Quadrat von xI(n) sein. Der Ausgang des Addierers 921 kann an den Mischer 931 angelegt werden. Ein weiterer Eingang des Mischers 931 kann ein harmonischer Modulationskorrekturkoeffizient β1 sein, der von einer Modulationskorrektur-Nachschlagtabelle bezogen werden kann. Der Ausgang des Mischers 931 kann an einen Eingang des Addierers 941 angelegt werden.
Das reelle Datensignal xR(n) und das imaginäre Datensignal xI(n) können auch an den Mischer 915 bereitgestellt werden. Der Ausgang des Mischers 915 kann [xR(n)]·[xI(n)] sein. Der Ausgang des Mischers 915 kann an eine Bitverschiebung 920 angelegt werden, die den gemischten Einzelbitwert [xR(n)]·[xI(n)] verschiebt, was eine Multiplikation mit 2 durchführt. Der Ausgang der Bitverschiebung 920 kann (2 × [xR(n)]·[xI(n)]) sein. Der Ausgang der Bitverschiebung 920 kann in den Mischer 933 eingespeist werden. Ein weiterer Eingang des Mischers 933 kann ein harmonischer Modulationskorrekturkoeffizient β2 sein, der von einer Modulationskorrektur-Nachschlagtabelle bezogen werden kann. Der Ausgang des Mischers 933 kann an einen Eingang des Addierers 941 angelegt werden.
Wenn das gemischte Signal von Mischer 931 und das gemischte Signal von Mischer 933 an den Addierer 941 angelegt werden, kann der Ausgang des Addierers 941 eine gerade/rückgefaltete harmonische Korrektur der zweiten Ordnung bereitstellen. Dieses Korrektursignal kann dazu benutzt werden, Verzerrungen aufzuheben, die von den Verzerrungsmechanismen zweiter Ordnung im DAW verursacht werden. Die Summierung des Ausgangs von Mischer 931 und Mischer 933 durch den Addierer 941 kann an den Addierer 958 im Ausgangssignalweg angelegt werden.
Um eine gerade/rückgefaltete harmonische Korrektur der dritten Ordnung bereitzustellen, kann der Ausgang der Bitverschiebung 920 an den Mischer 919 angelegt werden, und ein weiterer Eingang des Mischers 919 kann das reelle Datensignal xR(n) sein. Der Ausgang des Mischers 919 kann an den Addierer 925 angelegt werden, und der Ausgang des Addierers 921 kann an den Mischer 917 angelegt werden, der Mischer 917 kann einen weiteren Eingang für das komplexe Datensignal xI(n) aufweisen. Der Ausgang des Mischers 917 kann an den Addierer 925 angelegt werden. Die Summierung des Addierers 925 kann in den Mischer 937 eingespeist werden, und ein weiterer Eingang des Mischers 937 kann ein Modulationskorrekturkoeffizient β4 sein. Der Ausgang des Mischers 937 kann an den Addierer 942 bereitgestellt werden.
Der Mischer 912 kann einen Eingang zum Empfangen des Ausgangs des Addierers 921 und einen Eingang für das reelle Datensignal xR(n) aufweisen. Der Ausgang des Mischers 912 kann an den Addierer 923 angelegt werden.
Der Mischer 914 kann einen Eingang für den Ausgang der Bitverschiebung 920 und einen Eingang für das komplexe Datensignal xI(n) aufweisen. Der Ausgang des Mischers 914 kann an den Addierer 923 angelegt werden. Der Addierer 923 kann den Ausgang des Mischers 914 vom Ausgang des Mischers 912 subtrahieren. Der Ausgang des Addierers 923 kann an den Mischer 935 angelegt werden. Ein weiterer Eingang des Mischers 935 kann ein Modulationskorrekturkoeffizient β3 sein. Der Ausgang des Mischers 935 kann an den Addierer 942 angelegt werden.
Der Ausgang des Addierers 942 kann ein gerades/rückgefaltetes harmonisches Korrektursignal der dritten Ordnung bereitstellen. Dieses Korrektursignal kann dazu benutzt werden, Verzerrungen aufzuheben, die von den Verzerrungsmechanismen dritter Ordnung im DAW verursacht werden. Der Ausgang des Addierers 942 kann an den Addierer 956 im Ausgangssignalweg angelegt werden.
Das Bildkorrektursignal yi₁(n), das dem Bild fdaw/4-fout entspricht, kann in den Addierer 953 im Ausgangssignalweg eingespeist werden. Die Bildkorrektur yi₂(n), die dem Bild fdaw/2-fout entspricht, kann in den Addierer 952 im Ausgangssignalweg eingespeist werden. Die Bildkorrektur yi₃(n) die dem Bild 3·fdaw/4-fout entspricht, kann in den Addierer 951 im Ausgangssignalweg eingespeist werden.
Zu weiteren Korrektursignalen können die Intermodulationskorrektursignale gehören. Das Intermodulationskorrektursignal yimd(n) kann an den Addierer 950 im Ausgangssignalweg angelegt werden. Dieses Korrektursignal kann dazu benutzt werden, die Intermodulationsverzerrungsprodukte zu korrigieren, die aus dem Produkt von beliebigen zwei Kanälen im DAW-Ausgangsspektrum gebildet werden, die in ihrer Frequenz weit auseinander liegen. Die Nichtlinearität im DAW-Switch und andere Nichtlinearitäten in der Signalkette können diese Intermodulationsprodukte verursachen. Es kann auch ein Störrauschen-Korrektursignal yspur(n) an den Addierer 950 im Ausgangssignalweg angelegt werden. Die Störrauschen-Korrektursignale können dazu benutzt werden, die fdaw/4-Taktstörung zu entfernen, die im Ausgangsspektrum vorliegt. Dabei kann es sich um eine Störung handeln, die beispielsweise von digitalen Aktivitäten auf dem Chip mit der Frequenzrate fdaw/4 verursacht werden. Die Summe von yimd(n) und yspur(n) vom Addierer 950 kann an den Addierer 951 im Ausgangssignalweg angelegt werden.
Das reelle Datensignal xR(n) kann an den Addierer 954 in einem Ausgangssignalweg angelegt werden. Der Ausgangssignalweg kann die Eingangssignale der Addierer 950–954 einschließen, die kombiniert und in den Addierer 956 eingespeist werden können. Das harmonische Korrektursignal dritter Ordnung kann in den Eingang des Addierers 956 eingespeist werden, um mit dem kombinierten Bildkorrektur- und dem Datensignal kombiniert zu werden. Der Ausgang des Addierers 956 kann an einen Eingang des Addierers 958 angelegt werden, wo er mit dem Ausgang der harmonischen Korrektur dritter Ordnung summiert wird. Der Ausgang des Addierers 958 kann vom Vorverzerrer 900 als ein reelles Signal y(n) ausgegeben werden.
Das vorverzerrte Ausgangssignal y(n) kann Bildkorrektursignale, yi₁(n), yi₂(n), yi₃(n), harmonische Korrektursignale, Taktstörungskorrektursignale und das Datensignal xR(n) einschließen. Je nach Anwendung können natürlich unterschiedliche Kombinationen von Korrektursignalen kombiniert werden, um das vorverzerrte Ausgangssignal y(n) zu bilden. Aufgrund von Prozessvariationen kann es beispielsweise sein, dass einige DAW keine wesentliche Taktstörungsenergie zeigen. In diesem Fall ist das Taktstörungskorrektursignal möglicherweise nicht notwendig. Außerdem kann es sein, dass aufgrund der unterschiedlichen Empfindlichkeit der einzelnen DAW nicht alle Verzerrungskomponenten im Ausgang aller DAW vorliegen. In diesem Fall werden nur die Vorverzerrungsterme angewandt, die den Verzerrungskomponenten entsprechen, die im DAW-Ausgang vorliegen.
10A–10C stellen beispielhafte Implementierungen von Vorverzerrungsschaltungen bereit. Aufgrund von Verbesserungen und Kostensenkungen bei Kapselungsverfahren ist vorgesehen, dass die Vorverzerrung beispielsweise in der DAW-Verkapselung implementiert werden kann.
10A kann einen Chip mit integrierten Schaltungen darstellen, wobei die Vorverzerrungskomponenten in eine FPGA oder ASIC eingebaut sind. 10B kann eine Konfiguration darstellen, wobei die Vorverzerrungskomponenten in eine integrierte Schaltung (IC) mit einem Digital-Analog-Wandler eingebaut sind. 10C kann eine Konfiguration darstellen, wobei die Vorverzerrungskomponenten in ein separates IC-Gehäuse eingebaut sind.
Unter Bezugnahme auf bestimmte Ausführungsformen wurden in ausschließlich beispielhafter, aber nicht einschränkender Weise mehrere Merkmale und Aspekte der vorliegenden Erfindung dargestellt und beschrieben. Fachleute werden verstehen, dass alternative Implementierungen und verschiedene Abwandlungen der offenbarten Ausführungsformen in den Umfang und den Gedanken der vorliegenden Offenbarung fallen.

Claims

Vorverzerrungssystem, umfassend: Signalgeneratoren zum Erzeugen von harmonischen Signalen und Bildsignalen auf im Voraus festgelegten Frequenzen eines Eingangssignals; eine Steuereinrichtung zum Auswählen von Korrekturkoeffizienten in Reaktion auf ein Steuersignal, das einen Eingangssignaltyp angibt; und Korrekturmodule zum Anwenden von Korrekturkoeffizienten, die in Reaktion auf das Steuersignal ausgewählt werden, auf die erzeugten harmonischen und Bildsignale, um vorverzerrte Signale zu erzeugen.
Vorverzerrungssystem nach Anspruch 1, wobei die Signalgeneratoren Folgendes umfassen: einen Primärsignalgenerator, der die harmonischen Signale auf den im Voraus festgelegten harmonischen Frequenzen erzeugt; und einen Bildsignalgenerator, der die Bildsignale auf im Voraus festgelegte Bildfrequenzen erzeugt.
Vorverzerrungssystem nach Anspruch 1, wobei die Steuereinrichtung Folgendes umfasst: einen Eingang zum Empfangen eines Steuersignals, das den Signaltyp des Eingangssignals angibt; und einen Ausgang, der mit den Korrekturmodulen verbunden ist.
Vorverzerrungssystem nach Anspruch 1, wobei die Korrekturmodule Folgendes umfassen: Mischer zum Modulieren der erzeugten harmonischen Signale und Bildsignale mit jeweiligen der ausgewählten Korrekturkoeffizienten, um die vorverzerrten Signale zu erzeugen.
System nach Anspruch 1, ferner umfassend: einen Digital-Analog-Wandler, wobei die Korrekturkoeffizienten harmonische und Bildsignalverzerrungen charakterisieren, die von dem Digital-Analog-Wandler erzeugt werden, und die erzeugten vorverzerrten Signale harmonische oder Bildsignale, die vom Digital-Analog-Wandler erzeugt werden, abschwächen oder aufheben.
System nach Anspruch 5, wobei die Signalgeneratoren, die Steuereinrichtung, die Korrekturmodule und der Digital-Analog-Wandler in einer gemeinsamen integrierten Schaltung bereitgestellt werden.
System nach Anspruch 5, wobei die Signalgeneratoren, die Steuereinrichtung, die Korrekturmodule und der Digital-Analog-Wandler in separaten integrierten Schaltungen bereitgestellt werden.
System nach Anspruch 1, ferner umfassend: eine Modulationskorrekturkoeffizienten-Nachschlagtabelle, die die Korrekturkoeffizienten speichert.
System nach Anspruch 1, ferner umfassend: ein Intermodulationsprodukt-Korrekturmodul zum Korrigieren von Intermodulationsverzerrungen eines Ziel-Digital-Analog-Wandlers.
System nach Anspruch 1, ferner umfassend: ein Taktstörungskorrekturmodul zum Korrigieren von Taktstörungsverzerrungen eines Ziel-Digital-Analog-Wandlers.
System zum Beseitigen von Signalverzerrung, umfassend: eine Signalverarbeitungsschaltung zum Empfangen eines Eingangssignals und Erzeugen von Signalverzerrungen des Eingangssignals für die Übertragung; eine Vorverzerrungsschaltung zum Anwenden von Verzerrungskorrektursignalen in Reaktion auf einen Steuercode, der von der Signalverarbeitungsschaltung ausgegeben wird; und einen Digital-Analog-Wandler zum Umwandeln der kombinierten Vorverzerrungssignale und der erzeugten Digitalsignale in analoge Ausgangssignale mit reduzierter Verzerrung.
System nach Anspruch 11, wobei die Signalverarbeitungsschaltung Folgendes umfasst: eine Steuereinrichtung zum Empfangen eines Signals, das den Eingangssignaltyp angibt, und zum Ausgeben eines Steuercodes im Zusammenhang mit dem Eingangssignaltyp; eine Modulationskorrektur-Nachschlagtabelle zum Bereitstellen von Korrekturtermen in Reaktion auf den Steuercode; und Modulationsschaltungen zum Modulieren der Digitalsignale, die von der Signalverarbeitungsschaltung erzeugt werden, um Verzerrung zu beseitigen, die von dem Digital-Analog-Wandler eingebracht wird.
Verfahren zum Einbringen eines Vorverzerrungssignals in einen Kommunikationskanal, umfassend: Empfangen eines digitalen Eingangssignals; Erzeugen von einem oder mehreren Primärsignalen auf Grundlage einer geschätzten harmonischen Verzerrung, die von einem Digital-Analog-Wandler (DAW) induziert wird, aus dem Eingangssignal auf harmonischen Frequenzen des Eingangssignals. Erzeugen von einem oder mehreren Bildkorrektursignalen des Eingangssignals auf Grundlage der geschätzten vom DAW induzierten Bildverzerrung. Kombinieren des oder der Primärsignale und des oder der Bildkorrektursignale; und Ausgeben des kombinierten Signals an den DAW.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei das Verfahren in einer gemeinsamen integrierten Schaltung mit dem DAW durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei das Verfahren von einer Vorverarbeitungseinheit auf einer integrierten Schaltung separat von einer integrierten Schaltung des DAW durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 13, ferner umfassend, vor dem Empfangen, Besetzen von Nachschlagtabellen mit Korrekturkoeffizienten, die die harmonische Verzerrung und Bildverzerrung angeben.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei das Erzeugen von Primärsignalen Folgendes umfasst: Modulieren des Eingangssignals, um eine Vielzahl von Kanälen modulierter Signale zu erzeugen; Mischen einer reellen Komponente der modulierten Signale für jeden der Vielzahl von Kanälen sowohl mit einem ersten sinusförmigen Signal unter Verwendung eines ersten Mischers als auch mit einem zweiten sinusförmigen Signal unter Verwendung eines zweiten Mischers; Mischen einer imaginären Komponente der modulierten Signale für jeden der Vielzahl von Kanälen sowohl mit einem ersten sinusförmigen Signal unter Verwendung eines ersten Mischers als auch mit einem zweiten sinusförmigen Signal unter Verwendung eines zweiten Mischers; Summieren der reellen Komponente, die durch das erste sinusförmige Signal moduliert wurde, mit der imaginären Komponente, die durch das zweite sinusförmige Signal moduliert wurde, um ein primäres moduliertes Signal des komplexen Bereichs für einen jeweiligen der Vielzahl von Kanälen modulierter Signale zu erzeugen; Benutzen der Differenz der reellen Komponente, die durch das zweite sinusförmige Signal moduliert wurde, und der imaginären Komponente, die durch das erste sinusförmige Signal moduliert wurde, um ein primäres moduliertes Signal des reellen Bereichs für einen jeweiligen der Vielzahl von Kanälen modulierter Signale zu erzeugen; Summieren aller modulierten Signale des komplexen Bereichs für jeden der Vielzahl von Kanälen modulierter Signale und aller modulierten Signale des reellen Bereichs, die für jeden der Vielzahl von Kanälen modulierter Signale erzeugt wurden; und Ausgeben einer Replikation des Eingangssignals als ein Signal des komplexen Bereichs, das das Primärsignal umfasst.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei das Erzeugen von Bildkorrektursignalen Folgendes umfasst: Modulieren des Eingangssignals, um eine Vielzahl von Kanälen modulierter Signale zu erzeugen; Mischen einer reellen Komponente der modulierten Signale für jeden der Vielzahl von Kanälen sowohl mit einem ersten sinusförmigen Signal unter Verwendung eines ersten Mischers als auch mit einem zweiten sinusförmigen Signal unter Verwendung eines zweiten Mischers; Mischen einer imaginären Komponente der modulierten Signale für jeden der Vielzahl von Kanälen sowohl mit einem ersten sinusförmigen Signal unter Verwendung eines ersten Mischers als auch mit einem zweiten sinusförmigen Signal unter Verwendung eines zweiten Mischers; Benutzen der Differenz der reellen Komponente, die durch das erste sinusförmige Signal moduliert wurde, mit der imaginären Komponente, die durch das zweite sinusförmige Signal moduliert wurde, um ein moduliertes Signal des komplexen Bereichs für einen jeweiligen der Vielzahl von Kanälen modulierter Signale zu erzeugen; Summieren der reellen Komponente, die durch das zweite sinusförmige Signal moduliert wurde, und der komplexen Komponente, die durch das erste sinusförmige Signal moduliert wurde, um ein moduliertes Bildsignal des reellen Bereichs für einen jeweiligen der Vielzahl von Kanälen modulierter Signale zu erzeugen; Summieren aller modulierten Bildsignale des komplexen Bereichs für jeden der Vielzahl von Kanälen modulierter Signale und der modulierten Bildsignale des reellen Bereichs für einen jeweiligen der Vielzahl von Kanälen modulierter Signale; und Ausgeben eines Bildsignals.
Verfahren nach Anspruch 13, ferner umfassend: Anwenden von Modulationskorrekturkoeffizienten, die aus einer Modulationskorrektur-Nachschlagtabelle abgerufen werden, auf das Eingangssignal.
Verfahren nach Anspruch 14, ferner umfassend: Formulieren der Korrekturkoeffizienten in der Nachschlagtabelle auf Grundlage einer Verzerrungscharakterisierung eines Digital-Analog-Wandlers, der die Digitaldaten umwandeln soll.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei die Korrekturkoeffizienten zum Vorverzerren der Digitaldatensignale erzeugt werden, um die charakterisierten Verzerrungen des Digital-Analog-Wandlers abzuschwächen.
Verfahren nach Anspruch 13, ferner umfassend: Abrufen eines Intermodulationsverzerrungsaufhebungsterms aus einer Nachschlagtabelle, wobei der Intermodulationsverzerrungsaufhebungsterm dazu benutzt wird, Intermodulationsverzerrung aufzuheben.
Verfahren nach Anspruch 22, ferner umfassend: Kombinieren des harmonischen Korrektursignals, der einen oder mehreren Bildkorrektursignale, des Intermodulationsverzerrungsaufhebungsterms und des Ausgangssignals zu einem kombinierten Ausgangssignal.
Vorverzerrungsvorrichtung, umfassend: einen Wandler zum Erzeugen von Digitaldaten in einem komplexen Datenbereich, die reelle Datenkomponenten und imaginäre Datenkomponenten aufweisen, aus einem Eingangssignal. eine Nachschlagtabelle mit Korrekturkoeffizienten zum Korrigieren harmonischer Verzerrung und Bildverzerrungen; einen Modulator zum Anwenden von aus der Nachschlagtabelle abgerufenen Korrekturkoeffizienten auf die Digitaldaten des reellen Bereichs und des komplexen Bereichs und zum Erzeugen vorverzerrter Digitaldaten, um die charakterisierten Verzerrungen eines Digital-Analog-Wandlers abzuschwächen; einen Kombinierer zum Kombinieren der vorverzerrten harmonischen Korrektursignale und der vorverzerrten Bildkorrektursignale mit den bereitgestellten Digitaldaten im reellen Datenbereich und im komplexen Datenbereich; und einen Sender zum Übertragen des kombinierten Signals an den Digital-Analog-Wandler (DAW).
Vorverzerrungsvorrichtung nach Anspruch 24, wobei die Umwandlungsschaltungen Folgendes umfassen: einen Primärsignalgenerator zum Erzeugen eines Digitalsignals des reellen Bereichs; und einen Bildsignalgenerator zum Erzeugen eines Digitalsignals des imaginären Bereichs.
Vorverzerrungsvorrichtung nach Anspruch 24, wobei die Modulationsschaltungen Folgendes umfassen: ein harmonisches Korrekturmodul, umfassend einen Eingang zum Empfangen der reellen Datenkomponenten des Digitalsignals, die von dem Primärsignalgenerator erzeugt werden, und einen Eingang zum Empfangen des Korrekturkoeffizienten für harmonische Signale; und ein Bildkorrekturmodul, umfassend einen Eingang für die imaginären Datenkomponenten des Eingangsdigitalsignals, das von dem Bildsignalgenerator erzeugt wird, und einen Eingang für den Korrekturkoeffizienten für Bildsignale.
Vorverzerrungsvorrichtung nach Anspruch 24, wobei die Korrekturkoeffizienten in der Nachschlagtabelle auf Grundlage einer Verzerrungscharakterisierung eines Digital-Analog-Wandlers formuliert werden, der die Digitaldaten umwandeln soll.
Vorverzerrungsvorrichtung nach Anspruch 24, ferner umfassend: eine Intermodulationsverzerrungsschaltung, die einen Intermodulationskorrekturterm zum Aufheben von Intermodulationsverzerrung des DAW erzeugt.
Vorverzerrungsvorrichtung nach Anspruch 24, wobei die Kombinationsschaltung den Intermodulationsverzerrungsaufhebungsterm, die vorverzerrten harmonischen Korrektursignale und die vorverzerrten Bildkorrektursignale mit den bereitgestellten Digitaldaten im reellen Datenbereich und im komplexen Datenbereich kombiniert.