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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Satellitenkommunikationsvorrichtung
und im Besonderen eine KOrrektureinrichtung zur Reduzierung der
Verzerrung eines Signals in einem Satellitenkommunikationskanal.
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In
einem digitalen Datenübertragungsabschnitt,
im Besonderen einem Satellitenübertragungsabschnitt,
ist es bekannt, dass Modulationstechniken Symbole verwenden, die
als Punkte in einem bestimmten Konstellationsmuster angeordnet sind,
so dass sie digitale Daten darstellen. Die Konstellation zeigt alle
möglichen
Kombinationen komplexer (I und Q) Abtastwerte der übertragenen
Daten, und das Konstellationsmuster ist eine Überlagerung aller möglichen
Positionen jedes Datenabtastwertes an einem bestimmten Punkt. Kennzeichnende
Techniken sind die Phasenumtastung (PSK als englische Abkürzung von
Phase Shift Keying) und Quadratur-Amplitudenmodulation (QAM). Übliche Techniken sind
die Quadratur-Phasenumtastung (QPS), die für die digitale Satellitenübertragung
für Konsumenten-Fernsehanwendungen
eingesetzt wird, und 8 PSK, die zum Beispiel für Anwendung des Zusammentragens
von Nachrichten über
Satellit verwendet wird. Gewünscht
wird der Einsatz von Modulationsverfahren höherer Ordnung, wie zum Beispiel
16 PSK und 16 QAM, um die Übertragung
mit einer höheren
Bitrate zu ermöglichen,
um es zu ermöglichen, dass
eine größere Anzahl
von Kanälen
innerhalb einer vordefinierten Bandbreite eines bestimmten Übermittlungsabschnitts
bzw. einer Übertragungsstrecke
geführt
werden kann.
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Wie
dies allgemein bekannt ist, führt
die Übertragung
eines modulierten Signals durch einen Übermittlungsabschnitt bzw. über eine Übertragungsstrecke,
wie etwa eine terrestrische Stecke, ein Kabel oder Satellit, zu
einer Verzerrung des Signals. Die Verzerrung ist zumindest teilweise
begründet durch
die nichtlinearen Effekte, die auf ein Signal wirken, wenn es durch
die Übertragungsstrecke
tritt. Die Verzerrung führt
in Bezug auf die Stärke
und/oder Phase zu einer Veränderung
der Position der Konstellationspunkte in Bezug auf jedes bestimmte
Modulationsschema, und ein Anstieg der Ordnung der Modulation führt zu einer
Reduzierung der Strecke bzw. der Entfernung zwischen Konstellationspunkten,
was dazu führt,
dass die Verzerrung einen größeren Effekt
aufweist. Eine derartige Verzerrung weist den Nachteil auf, dass
dabei Demodulationsfehler erzeugt werden.
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Es
ist bekannt, derartige nichtlineare Verzerrungsfehler innerhalb
von Übertragungsstrecken durch
den Einsatz eines Vorkorrekturkompensators zu kompensieren. Die
auf Hochfrequenzen (HF), Zwischenfrequenzen (ZF) oder Basisbandfrequenzen
ausgeführte
Vorverzerrung wird häufig
durch Anwendung einer Umkehrfunktion der zu erwartenden Verzerrung
des Signals in dem Übertragungspfad ausgeführt. Eine
derartige Vorverzerrung wird in WO-A-95132561 und in US-A-4.992.754 offenbart. Derartige
Formen der Vorverzerrung neigen zur Erzeugung von Außerbandkomponenten,
die in dem Übertragungskanal
zu Verstärkern
geleitet werden. Wenn der Verstärker
einen Eingangsfilter aufweist, wie dies bei Verstärkern üblich ist,
die in Satellitenübertragungsabschnitten üblich ist,
so werden diese Außerbandkomponenten
für gewöhnlich vor
der Verstärkung
herausgefiltert. Somit handelt es sich bei dem Eingangssignal in
den Verstärker
nicht um das ganze Signal. Dies bedeutet, dass die Vorkorrektur für die Korrektur
von Verstärkern,
die sich in Satelliten-Transpondern befinden, nicht effektiv ist,
wo die Bandbreite des eingehenden Signals im Verhältnis zu
der Bandbreite des Transponders hoch ist. Für Modulationsschemen höherer Ordnung
erfordert eine derartige Art der Vorkorrektur ferner sehr hohe Taktraten,
um die Breitband-Vorverzerrungskomponenten
zu erzeugen.
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Die
vorstehenden Probleme werden teilweise durch die in WO-A-0025495 offenbarte
Vorrichtung abgeschwächt.
Darin wird eine Anordnung zur Vorverzerrung eines Signals offenbart,
um spätere Verzerrungen
des Signals während
der Übertragung über eine
Satellitenübertragungsstrecke
auszugleichen, welche Wurzel-Nyquist-Bandpassfilter in entsprechenden
Aufwärtsstrecken
und Abwärtsstrecken aufweist.
Die Vorrichtung weist eine Mehrzahl. identischer Vorverzerrungsstufen
auf, die jeweils eine Annäherung
bzw. einen Näherungswert
der erforderlichen Vorverzerrung erzeugen. Jede der aufeinander folgenden
Stufen empfängt
einen Näherungswert von
der vorhergehenden Stufe, so dass Fehler in aufeinander folgenden
Näherungswerten
mit zunehmender Anzahl der Stufen zu Null konvergieren. Allerdings
weist jede Vorverzerrungsstufe nur ein Vorwärtsmodell der Aufwärts- und
Abwärts-Wurzel-Nyquist-Filter und ein Vorwärtsmodell
des in dem Satelliten eingesetzten Verstärkers auf. Die Offenbarung aus
WO-A-0025495 sieht somit keine Korrekturen für Verzerrungen in anderen Teilen
der Übertragungsstrecke
vor und berichtigt bzw. korrigiert nur Verzerrungen der nichtlinearen
Phase und der nichtlinearen Stärke.
Diesbezüglich
werden andere Arten von Verzerrungen durch Gruppenlaufzeit und durch
Trunkieren des Frequenzspektrums des übertragenen Signals durch die
in dem Kanal eingesetzten Filter bewirkt.
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In
Bezug auf die Abbildung aus 1, die als schematische
Blockdarstellung ein übertragendes bzw.
sendendes Ende einer Satellitenstrecke zeigt, ist ein Satellitenmodulator 1 abgebildet,
der eine Ausgabe an einen Gruppenlaufzeitentzerrer 2 vorsieht, der
eine übereinstimmende
und entgegengesetzte Verzögerung
anwendet, um eine Entzerrung der Verzögerung bereitzustellen, die
durch den Satelliten-Eingangs-Multiplexfilter
(IMUX) 7 und einen Ausgangs-Multiplexfilter (OMUX) 9 erzeugt
wird. Der Gruppenlaufzeitentzerrer basiert auf linearer Entzerrung.
Die Ausgabe des Gruppenlautzeitentzerrers wird einem Aufwärtswandler 3 zugeführt und
in der Folge einem Hochleistungsverstärker 4. Der Hochleistungsverstärker 4 stellt
ein Signal an eine Satellitenschüssel 5 bereit,
die Daten zu einem Satelliten 6 überträgt. Der Satellit 6 weist
einen Eingangsmultiplexerfilter 7 auf, der einen Leistungsverstärker 8 speist,
bei dem es sich um eine Wanderwellenröhre (TWT) oder um einen Festkörper-Leistungsverstärker handeln
kann, und der Ausgang des Verstärkers 8 wird
dem Ausgangsmultiplexerfilter 9 zur Übertragung an eine empfangende
Satellitenschüssel
(nicht abgebildet) zugeführt.
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Die
Hauptgruppenlaufzeit in der Aufwärtsstrecke
wird durch den IMUX-Filter 7 und den OMUX-Filter 9 bewirkt.
Der Gruppenlaufzeitentzerrer 2, der in digitaler oder analoger
Form implementiert werden kann, und der Teil der Modulator-Hardware sein kann,
ist so gestaltet, dass er eine Gruppenlaufzeitfunktion implementiert,
die gleich und entgegengesetzt ist zu der Gesamtsumme der Gruppenlaufzeitbeiträge der IMUX-
und OMUX-Filter.
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Wenn
der Verstärker 4 und
der Satelliten-Leistungsverstärker 8 mit
einer großen
Leistungsuntersteuerung betrieben werden, d.h. sie werden in dem
linearen Bereich der Verstärker
betrieben, so dass der Kanal im Wesentlichen linear ist, so kann der Entzerrer
im Wesentlichen die Gruppenlaufzeitbeiträge des Kanals korrigieren.
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Um
jedoch die Leistungseffizienz des Kanals zu verbessern, werden der
Hochleistungsverstärker 4 und
der Leistungsverstärker 8 für gewöhnlich nur mit
geringer Leistungsuntersteuerung betrieben, d.h. in einem nichtlinearen
Bereich der Verstärker.
Eine Ausgangsleistungs-Untersteuerung von 3 dB von einer vollständig gesättigten
Leistung für
den Hochleistungsverstärker
und von 0,5 dB von der voll gesättigten
Leistung für
den Satelliten-Leistungsverstärker 8 können für gewöhnlich eingesetzt
werden. Derartige nichtlineare Effekte werden durch die in WO-A-0025495
offenbarte Vorrichtung vorab korrigiert.
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Wenn
hingegen ein niedriger Wert der Untersteuerung verwendet wird, weisen
sowohl der Hochleistungsverstärker 4 als
auch der Satelliten-Leistungsverstärker 8, die in ihren
nichtlinearen Bereichen arbeiten, einen Effekt auf die Gruppenlaufzeit auf,
mit dem Ergebnis, dass der Gruppenlaufzeitentzerrer 2 nicht
in der Lage ist, die Kanalgruppenlaufzeit vollständig zu korrigieren, obgleich
eine teilweise Korrektur abhängig
von den Nichtlinearitäten
des Hochleistungsverstärkers
und des Leistungsverstärkers
erfolgen kann.
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Der
vorliegende Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Korrektureinrichtung
für Gruppenlaufzeit
bereitzustellen, die eine effizientere Korrektur erreicht als dem
Stand der Technik entsprechende Einrichtungen, bei niedriger Untersteuerung.
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Ein
weiteres Problem in Verbindung mit dem Stand der Technik betrifft
Verzerrungen, die durch das Trunkieren des Frequenzspektrums bewirkt
werden, wie zum Beispiel Filtern in dem Satelliten-Transponder.
Wenn das Spektrum des übertragenen
Signals trunkiert wird, wie zum Beispiel durch den Einfluss eines
Schmalbandfilters in dem Kanal, so tritt eine Signalverzerrung auf,
welche die Bitfehlerrate (BER) eines digitalen Signals vermindert.
Wenn der Kanal somit mit einer hohen Bitrate betrieben wird, so bewirken
die IMUX- und OMUX-Filter 7, 9 ein
Trunkieren des Spektrums.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt somit die weitere Aufgabe zugrunde,
das derartige Trunkieren des Spektrums zumindest teilweise zu korrigieren.
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Vorgesehen
ist gemäß einem
ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung eine Satellitenkommunikationsvorrichtung
mit aufeinander folgenden kaskadierten identischen Stufen einer
Korrektureinrichtung zur Reduzierung von Verzerrungen eines Signals
in einem Satellitenkommunikationskanal, wobei jede Stufe der Korrektureinrichtung
eine erforderliche Vorkorrektur bereitstellt, um der Verzerrung
des genannten Signals in dem genannten Kanal entgegenzuwirken, und
mit einem Vorwärtsmodell,
dadurch gekennzeichnet, dass das genannte Vorwärtsmodell einen vorab berechneten
Schätzwert
der Nichtlinearität
und der Gruppenlaufzeit in dem genannten Kanal darstellt, wobei
die Verzerrung in dem genannten Kanal durch jede folgende Stufe
sukzessive nach Null reduziert wird.
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Vorzugsweise
weist der genannte Kanal einen Satelliten auf, mit einem kaskadierten
Eingangs-Multiplexerfilter, einem Leistungsverstärker und einem Ausgangs-Multiplexerfilter,
und wobei das genannte Vorwärtsmodell
ein Modell des Stärkenansprechverhaltens
des genannten Eingangs-Multiplexerfilters
und des Ausgangs-Multiplexerfilters umfasst, wobei das Stärkenansprechverhalten
des genannten Kanals korrigiert werden kann.
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In
vorteilhafter Weise sind aufeinander folgende, kaskadierte identische
Stufen der genannten Korrektureinrichtung vorgesehen, wobei die
Verzerrung in dem genannten Kanal durch jede der aufeinander folgenden
Stufen sukzessive nach Null reduziert wird.
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In
einem bevorzugten Ausführungsbeispiel umfasst
das genannte Vorwärtsmodell
eine Reihenverbindung einer Aufwärtsabtasteinrichtung,
ein Modell, dass die Stärke
und Phase darstellt von:
einem Wurzel-Nyquist-Filter auf der Übertragungsseite;
einem
Hochleistungsverstärker
auf der Übertragungsseite;
einem
Satelliten-Eingangs-Multiplexerfilter;
einem Satelliten-Leistungsverstärker;
einem
Satelliten-Ausgangs-Multiplexerfilter;
einem Wurzel-Nyquist-Filter
auf der Empfängerseite, und
einer
Abwärtsabtasteinrichtung.
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In
geeigneter Weise stellt der genannte Satellitenleistungsverstärker eine
Wanderwellenröhre oder
einen Festkörperverstärker dar.
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Vorzugsweise
ist eine erste Näherungseinrichtung
in einem Eingangspfad mit der genannten Korrektureinrichtung verbunden,
wobei die Näherungseinrichtung
ein statisches Vorverzerrungs-Annäherungsmodell
umfasst, das die Kanalstärke
und eine Phasen-Nichtlinearität
und/oder eine Gruppenlaufzeit des genannten Kanals darstellt.
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In
geeigneter Weise stellt die genannte erste Näherungseinrichtung im Wesentlichen
eine Umkehrfunktion des Vorwärtsmodells
der genannten Korrektureinrichtung dar.
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In
vorteilhafter Weise wird das genannte Signal gemäß 16 QAM, 32 QAM, 8 PSK oder
16 PSK moduliert.
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In
geeigneter Weise sind eine erste Näherungseinrichtung und drei
aufeinander folgende Korrektureinrichtungsstufen vorgesehen.
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Vorgesehen
ist gemäß einem
weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Reduzierung
der Verzerrung eines Signals in einem Satellitenkommunikationskanal,
wobei das Verfahren den Schritt des Bereitstellens aufeinander folgender kaskadierter
identischer Stufen einer Korrektureinrichtung aufwiest, welche eine
Vorkorrektur bereitstellt, um der Verzerrung des genannten Signals
in dem genannten Kanal entgegenzuwirken, wobei die genannte Vorkorrektureinrichtung
als ein Vorwärtsmodell
vorgesehen ist, das die Nichtlinearität und die Gruppenlaufzeit in
dem genannten Kanal darstellt, wobei die Verzerrung in dem genannten
Kanal durch jede der aufeinander folgenden Stufen sukzessive nach
Null reduziert wird.
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Vorzugsweise
weist der genannte Kanal einen Satelliten auf, mit einem kaskadierten
Eingangs-Multiplexerfilter, einem Leistungsverstärker und einem Ausgangs-Multiplexerfilter,
und wobei das genannte Vorwärtsmodell
ein Modell des Stärkenansprechverhaltens
des genannten Eingangs-Multiplexerfilters
und des Ausgangs-Multiplexerfilters umfasst, wobei das Stärkenansprechverhalten
des genannten Kanals korrigiert werden kann.
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In
vorteilhafter Weise sind aufeinander folgende, kaskadierte identische
Stufen der genannten Korrektureinrichtung vorgesehen, wobei die
Verzerrung in dem genannten Kanal durch jede der aufeinander folgenden
Stufen sukzessive nach Null reduziert wird.
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In
einem bevorzugten Ausführungsbeispiel umfasst
das genannte Vorwärtsmodell
eine Reihenverbindung einer Aufwärtsabtasteinrichtung;
eine Darstellung der Stärke
und der durch einen Wurzel-Nyquist-Filter auf der Übertragungsseite,
einen Hochleistungsverstärker
auf der Übertragungsseite, einen
Satelliten-Eingangs-Multiplexerfilter, einen Satelliten-Leistungsverstärker, einen
Satelliten-Ausgangs-Multiplexerfilter,
einen Wurzel-Nyquist-Filter auf der Empfängerseite, und einen Abwärtsabtasteinrichtung
erzeugten Phasenverzerrung.
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Vorzugsweise
wird ein statisches Vorverzerrungs-Annäherungsmodell,
das die Kanalstärke
und die Phasen-Nichtlinearität und/oder
die Gruppenlaufzeit des genannten Kanals darstellt, evaluiert, und wobei
das genannte Signal durch die genannte erste Näherungseinrichtung geleitet
wird, bevor es zu dem genannten Vorwärtsmodell verläuft.
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Vorzugsweise
stellt das genannte Näherungsmodell
im Wesentlichen eine erste Annäherung dar,
die als eine Umkehrfunktion des Vorwärtsmodells angeordnet ist.
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Die
Erfindung wird nachstehend beispielhaft in Bezug auf die beigefügten Zeichnungen
beschrieben. In den Zeichnungen zeigen:
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1 in
schematischer Blockdarstellung ein sendendes Ende einer Satellitenstrecke;
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2 in
schematischer Blockdarstellung eine Satellitenübertragungsvorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung;
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3(a) in schematischer Blockdarstellung ein Ausführungsbeispiel
einer Korrektureinrichtung zur Reduzierung der Signalkanalverzerrung,
die bei der vorliegenden Erfindung eingesetzt wird; und
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4 in
schematischer Blockdarstellung ein Vorwärtsmodell der Elemente, für welche
die Vorverzerrung abgeleitet wird.
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In
den Abbildungen sind die gleichen Teile mit den gleichen Bezugsziffern
bezeichnet.
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Eine
Kanalstrecke, die als Beispiel als eine Satellitenkanalstrecke dargestellt
ist, wird nachstehend in Bezug auf die Abbildung aus 2 beschrieben.
Die Senderseite weist einen Modulator 19 mit einem Eingang 18 für den Empfang
eines Stroms von Datenbits auf, und der Modulator erzeugt komplexe, I
und Q, modulierte Ausgaben, die in eine Korrektureinrichtung 20 eingegeben
werden, um die Signalkanalverzerrung zu reduzieren. Die Korrektureinrichtung
ist nachstehend im Text näher
beschrieben. Die Ausgabe der Korrektureinrichtung wird einer Aufwärtsabtasteinrichtung 21 zugeführt, welche
die Eingangsbitrate mit einem Faktor von 2 oder mehr multipliziert,
so dass ein erforderlicher, die Ausgabe erleichternder Betrieb eines
Wurzel-Nyquist-Filters 22 vorgesehen wird, der für gewöhnlich einen
Bandpassfilter darstellt. Es ist üblich, das Nyquist-Filtern innerhalb
der Übertragungsstrecke
einzusetzen, um die Bandbreite des übertragenen Signals zu beschränken. Die
Ausgabe des Filters 22 wird einem I,Q-Modulator 23 zugeführt, der
eine Ausgabe an einen Hochleistungsverstärker 24 bereitstellt,
dessen Ausgabe durch den Umsetzer 25 aufwärts umgesetzt und
danach zum Beispiel durch eine Parabolantenne 26 zu dem
Satelliten 6 übertragen
wird.
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Der
Satellit 6 weist eine Empfangsantenne 28 auf,
die eine Eingabe dem IMUX-Filter 7 zuführt und danach dem Leistungsverstärker 8 und
dem OMUX-Filter 9 (wie dies bereits vorstehend im Text beschrieben
worden ist). Der Ausgang des OMUX-Filters wird einer Sendeantenne 29 zugeführt, und
ein zum Beispiel von einer Parabolschüssel 30 auf der Empfängerseite
empfangenes Signal.
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Ein
Ausgangs-HF-Signal von der Schüssel 30 wird
einem Abwärtsumsetzer 31 zugeführt. Der Ausgang
des Abwärtsumsetzers 31 wird
einem I,Q-Demodulator 32 zugeführt, der wiederum eine Ausgabe
an einen Wurzel-Nyquist-Bandpassfilter 33 bereitstellt.
Der Ausgang des Filters 33 wird einer Abwärtsabtasteinrichtung 34 zugeführt, und
die I, Q abwärts
abgetasteten Ausgaben werden durch den Demodulator 35 demoduliert,
so dass digitale Daten vorgesehen werden, die durch die Symbole
innerhalb des Modulationsschemas übertragen und an dem Ausgangsanschluss 36 bereitgestellt
werden.
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Die
Korrektureinrichtung 20 ist gemäß der vorliegenden Erfindung
so angeordnet, dass sie an dem eingehenden Signal eine Vorverzerrung
vornimmt, um die Verzerrung zu kompensieren, die in der Folge auf
das Signal ausgeübt
wird, während
es durch den Sende-/Empfangskanal verläuft, und die Korrektureinrichtung
ist ferner so angeordnet, dass sie im Wesentlichen Gruppenlaufzeitverzerrungen und
Verzerrungen korrigiert, die durch Trunkieren des Frequenzspektrums
durch Filtern verursacht werden. Die Korrektureinrichtung 20 ist
in Bezug auf die Abbildungen der 3 und 4 näher dargestellt.
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In
Bezug auf die Abbildung aus 3(a) handelt
es sich bei einem Eingangssignal Vi auf der Leitung 41,
die zwar als eine Einzelsignal-Eingangssignalleitung dargestellt
ist, um ein komplexes Signal, das sowohl die lineare als auch die
nichtlineare Stärke
und Phase darstellt, und in ähnlicher
Weise ist die Ausgabe der Vorrichtung gemäß der Abbildung aus 3(a) ebenso ein komplexes I, Q-Signal. Für den Fachmann
auf dem Gebiet ist es ersichtlich, dass die Eingaben und Ausgaben
in kartesischer oder in polarer Form vorgesehen sein können.
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Das
Eingangssignal Vi wird einer ersten Stufe 40 mit einem
Vorwärtsmodell 42 zugeführt, wobei es
sich um ein vorab berechnetes Vorwärtsmodell 52 handelt,
das den Satelliten-Sende-/Empfangskanal von
dem Eingang zu der Aufwärtsabtasteinrichtung 21 zu
dem Ausgang der Abwärtsabtasteinrichtung 34 darstellt.
Hiermit wird festgestellt, dass das Vorwärtsmodell auf der linearen
und nichtlinearen Übertragungsfunktion
f des Kanals basiert. Der Ausgang 43 des Vorwärtsmodells
wird einem Eingang einer Subtraktionseinrichtung 44 zugeführt, wobei
der andere Eingang über
die Eingangsleitung 41 vorgesehen wird. Die Eingabe in
die Subtraktionseinrichtung 44 über die Leitung 41 wird
durch eine Verzögerung (nicht
abgebildet) verzögert,
um verzögerte
Symbole vorzusehen, welche die digitalen Daten für die Zeit = t(1) darstellen,
um die Daten mit den Symbolen zum Zeitpunkt = t(1) auszurichten,
die durch das Vorwärtsmodell 42 behandelt
werden. Die Ausgabe der Subtraktionseinrichtung 44, die
ein Fehlersignal darstellt, das durch Vi – f(Vi) gegeben ist, wird einem Verstärker 45 zugeführt, und
danach einem Eingang einer Additionseinrichtung 46, wobei
der andere Eingang der Additionseinrichtung 46 von der
Eingangsleitung 41 abgeleitet wird, mit einer Verzögerung durch
die Verzögerung
(nicht abgebildet), welche die Verzögerung durch die Komponenten 42, 44 und 45 darstellt.
Die Verstärkung
A durch den Verstärker 45 wird
so ausgewählt,
dass sie die höchste
Konvergenzrate für
eine bestimmte Verzerrungsfunktion des Vorwärtsmodells erreicht.
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Der
Ausgang 47 der Additionseinrichtung 46 sieht einen
Näherungswert
bzw. einen Schätzwert des
erforderlichen übermittelten
Signals vor und betrifft Symbole, die digitale Daten für den Zeitpunkt
= t(1) darstellen, wobei eine erste Stufe der Näherung des für die Kanalverzerrung
vorkorrigierten Eingangssignals vorgesehen wird, dargestellt durch
A[Vi – f(Vi)]
+ Vi. Da die Ausgabe 47 der ersten, d.h. einer einzelnen
Stufe mathematisch nicht dem korrigierten bzw. berichtigten Signal
entspricht, d.h. A[Vi – f(Vi)]
+ Vi ≠ Vi,
werden weitere Stufen bereitgestellt, die identisch zu der ersten
Stufe 40 sind, um kaskadierte, aufeinander folgende Stufen
der Vorverzerrung vorzusehen, die jeweils näherungsweise das Signal an dem
Ausgang 36 bestimmen. Durch Computersimulation konnte festgestellt
werden, dass Fehler in aufeinander folgenden Näherungsbestimmungen mit einem
Anstieg der Anzahl von Stufen nach Null konvergieren. In dem dargestellten
Beispiel sind zweite und weitere folgende kaskadierte Stufen vorgesehen.
Es konnte festgestellt werden, dass sechs Stufen der sukzessiven
Näherungsbestimmung
eine angemessene Ausgewogenheit zwischen der Konvergenz zu Null
und der Hardware-Implementierung der Korrektureinrichtung vorsehen.
Durch den Einsatz einer Anzahl aufeinander folgender Stufen der
Näherungsbestimmung
konvergiert der Fehler nach Null, und die letztendliche Ausgabe
wird zu dem erforderlichen übermittelten
Signal.
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Während dem
Verlauf der die digitalen Daten für die Zeit = t(1) darstellenden
Symbole durch die zweite Stufe wird die erste Stufe mit Symbolen
versorgt, die digitale Daten für
die Zeit = t(1 + n) darstellen, wobei n für die Verzögerung der Pipeline steht.
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Die
Korrektureinrichtung 20 kann eine erste Näherungseinrichtung 48 für die Annäherung in
der Eingangsleitung 41 aufweisen, wie dies in der Abbildung
aus 3(b) dargestellt ist, welche
so angeordnet ist, dass sie einen Ausgang vorsieht, der ungefähr dem Kehrwert
der Verzerrungsfunktion des Vorwärtsmodells 42 entspricht.
Für die
Vorverzerrung eines Verstärkers,
wie zum Beispiel eines TWT, kann die erste Näherungseinrichtung 48 eine
Funktion darstellen, welche die Konstellationspunkte an der korrekten
Position für
die Vorverzerrung platziert, wobei sie ihre Position jedoch nicht
von Symbol zu Symbol dynamisch verändert. Eine derartige erste
Näherungseinrichtung
ist im Fach als statische Vorverzerrungseinrichtung bekannt. Eine
derartige statische Vorverzerrungseinrichtung kann gleiche und entgegengesetzte
Vorverzerrungseinrichtungen für
Verzerrung in dem Kanal umfassen, bewirkt durch Nichtlinearität und Gruppenlaufzeit.
Die in WO-A-0025495 offenbarte erste Näherungseinrichtung erzeugt
eine Näherungsbestimmung
der nichtlinearen Verzerrung in dem Satelliten. Für eine kombinierte
nichtlineare und Gruppenlaufzeitkorrektor, kann es sich bei der Näherungseinrichtung 48 um
eine bekannte nichtlineare Korrektureinrichtung handeln, kaskadiert
mit einer herkömmlichen
Gruppenlaufzeit-Korrektureinrichtung.
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Der
Einsatz einer ersten Näherungseinrichtung
unter Verwendung einer Näherungseinrichtung mit
statischer Vorverzerrung reduziert die Anzahl der erforderlichen
aufeinander folgenden Näherungsstufen
erheblich, wobei zum Beispiel für
gewöhnlich
eine statische Korrekturstufe zuzüglich drei dynamischen Stufen
ausreichen kann, um die gewünschte
Vorverzerrung einer Satellitenübertragungsstrecke
bereitzustellen, wie diese etwa in der Abbildung aus 2 dargestellt
ist. Ohne Näherungseinrichtung 48 wären für gewöhnlich sechs
aufeinander folgende Stufen 50 erforderlich.
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Die
Komponenten des Vorwärtsmodells 42 werden
nachstehend in Bezug auf die Abbildung aus 4 beschrieben.
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Das
Vorwärtsmodell 42 ist
so angeordnet, dass es mit einer höheren Abtastrate arbeitet als
das Eingangssignal, und wobei das Eingangssignal durch die Aufwärtsabtasteinrichtung 21 aufwärts abgetastet
wird, wobei die Eingangsbitrate mit zwei multipliziert wird, so
dass die erforderliche Funktionsweise des Wurzel-Nyquist-Bandpassfilters 22 mit dem
Modell 52 vorgesehen wird, das ein Modell der Stärke und
der Phase darstellt, d.h. der Ausgangsstärke versus der Frequenz und
der Phasen versus der Frequenz des Filters 22. In anderen
Ausführungsbeispielen
kann ein Multiplikator von mehr oder weniger als 2 eingesetzt werden.
Die gefilterte Ausgabe wird einem Modell der Nichtlinearität zugeführt, ausgedrückt in der
Stärke
und der Phase des Hochleistungsverstärkers durch das Modell 53.
Die Ausgabe des Modells 53 wird einem IMUX-Filtermodell 54 zugeführt, das
das Stärken-
und Phasenansprechverhalten des IMUX-Filters 7 modelliert.
Die Ausgabe des IMUX-Filters wird einem Modell der Nichtlinearität zugeführt, ausgedrückt durch
Stärke und
Phase des Satelliten-Leistungsverstärkers unter Verwendung
des Modells 55. Die Ausgabe des Modells 55 wird
dem OMUX-Modell 56 zugeführt, das ein Modell des Stärken- und
Phasenansprechverhaltens des OMUX-Filters 59 darstellt. Die Ausgabe
des OMUX-Modells wird einem weiteren Wurzel-Nyquist-Bandpassfiltermodells 57 zugeführt, das
die Stärke
und Phase des Filters 33 darstellt. Die Ausgabe des Modells 57 wird
durch die Abwärtsabtasteinrichtung 34 abwärts abgetastet
und danach ausgegeben.
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Die
Modelle 54 und 56 können nur die Gruppenlaufzeit
der Filter 7 und 9 darstellen, wobei in diesem
Fall die Korrektur der Nichtlinearität und die Korrektur der Gruppenlaufzeit
durch die vorliegende Erfindung implementiert wird.
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Alternativ
können
die Modelle 54 und 56 auch die Stärkenansprechverhalten
der Filter 7 und 9 darstellen, wobei die Erfindung
in diesem Fall die Korrektur der Nichtlinearität, die Korrektur der Gruppenlaufzeit
und die Korrektur des Stärkenansprechverhaltens
implementiert. Die Korrektur des Stärkenansprechverhaltens korrigiert
auch die Trunkation des Spektrums, die durch die Filter 7 und 9 verursacht
wird.
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Die
Korrektureinrichtung 20 gemäß der vorliegenden Erfindung
kann grundsätzlich
jede Kanalbeeinträchtigung
korrigieren, vorausgesetzt, dass diese vorbestimmbar ist. Die Korrektur
wird durch die aufeinander folgende Annäherung erreicht, wobei der
Fehler zu Null konvergiert wird.
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Der
Erfinder der vorliegenden Erfindung hat gezeigt, dass durch eine
Simulation unter den Bedingungen eines nichtlinearen Kanals die
durch die vorliegende Erfindung erreichte Entzerrung der Gruppenlaufzeit
zu einer besseren Entzerrung führt
als die Entzerrung der Gruppenlaufzeit, die gemäß dem Stand der Technik erreicht
wird. Der Grund für
die Verbesserung durch die vorliegende Erfindung ist es, dass die
vorliegende Erfindung die kombinierten Effekte der Gruppenlaufzeitverzerrung
und der nichtlinearen Verzerrung berücksichtigt, während die
bekannte Entzerrung der Gruppenlaufzeit nur effektiv ist, wenn keine
nichtlineare Verzerrung gegeben ist.