DE60301866T2

DE60301866T2 - Verfahren zur Beeinflussung eines Eingangssignals und Vorverzerrer

Info

Publication number: DE60301866T2
Application number: DE60301866T
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing. Joerg Schaepperle; Dipl.-Ing. Gabriele Schwörer; Dipl.-Ing. Thomas Bohn
Original assignee: Alcatel SA
Current assignee: Alcatel Lucent SAS
Priority date: 2003-05-27
Filing date: 2003-05-27
Publication date: 2006-04-20
Anticipated expiration: 2023-05-28
Also published as: EP1482637A1; CN1574610A; EP1482637B1; US20040239422A1; ATE306746T1; DE60301866D1; CN1574610B; US7202737B2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Beeinflussung eines Eingangssignals, insbesondere eines Eingangssignals eines Leistungsverstärkers eines drahtlosen Kommunikationssystems, worin das Eingangssignal einen Bereich von Eingangs-Amplituden hat, worin ein von dem Eingangssignal abhängiges Korrektursignal erzeugt wird und worin das Eingangssignal abhängig von dem Korrektursignal beeinflusst wird.
Die vorliegende Erfindung betrifft auch einen Vorverzerrer zur Beeinflussung eines Eingangssignals, insbesondere eines Eingangssignals eines Leistungsverstärkers eines drahtlosen Kommunikationssystems, worin das Eingangssignal einen Bereich von Eingangs-Amplituden hat, worin ein von dem Eingangssignal abhängiges Korrektursignal erzeugt wird und worin das Eingangssignal abhängig von dem Korrektursignal beeinflusst wird.
Diese Verfahren und entsprechenden Vorverzerrer sind in der bisherigen Technik bekannt und werden benutzt, ein Eingangssignal zu formen, bevor das Eingangssignal an einen Leistungsverstärker angelegt wird. Der Leistungsverstärker selbst hat normalerweise eine nichtlineare Charakteristik, was unerwünscht ist, da es zur Folge hat, dass das Eingangssignal verzerrt wird, d.h. eine von dem Leistungsverstärker auf das Eingangssignal angewendete Verstärkung ist nicht konstant, sondern hängt von der Amplitude des Eingangssignals ab.
Um diese ungewünschte Verzerrung zu vermeiden, wird das Eingangssignal durch einen Vorverzerrer vorverzerrt, bevor es an den Leistungsverstärker angelegt wird. Der Vorverzerrer verzerrt bzw. formt die Charakteristik des Eingangssignals auf eine Weise, die der von dem Leistungsverstärker verursachten Verzerrung entgegengesetzt ist, und in einem gut abgestimmten System kann eine Gesamt-Verzerrung des Eingangssignals somit vermieden werden. Die Vorverzerrung wird normalerweise erzielt, indem das Eingangssignal mit einem Korrektursignal multipliziert wird oder indem ein solches Korrektursignal, das vom Eingangssignal abhängt, addiert wird.
Aktuelle Verfahren verwenden so genannte Polynom-Vorverzerrer, in denen das Korrektursignal auf einem Polynom beruht. Da jeder Funktionswert eines Polynoms von allen Koeffizienten des Polynoms abhängt, ist es nicht möglich, das Korrektursignal bzw. bestimmte Intervalle davon abzustimmen, indem ein oder wenige Koeffizienten geändert werden, ohne das komplette Korrektursignal zu ändern. Als weiterer Nachteil arbeitet der Polynom-Vorverzerrer nur gut für einen bestimmten Bereich von Eingangs-Amplituden und ist somit nicht flexibel bezüglich einer sich ändernden mittleren Leistung des Eingangssignals. Darüber hinaus ist der Polynom-Vorverzerrer nicht flexibel genug bezüglich spezieller benötigter Formen einer Charakteristik des nichtlinearen Leistungsverstärkers.
Eine andere in der Technik bekannte Lösung verwendet eine Tabelle zur Bestimmung von Funktionswerten des Korrektursignals. Folglich ist es möglich, einen Vorverzerrer zu konfigurieren, in dem jeder Funktionswert von einem Parameter abhängt, der aus der Tabelle ausgelesen werden kann. Dieser Lösung fehlt ebenfalls Flexibilität, weil insbesondere in adaptiven Systemen, in denen eine dynamische Änderung der Parameter erforderlich ist, die Anzahl der Parameter, die aktualisiert werden müssen, zu hoch ist. Ein Beispiel für einen Vorverzerrer nach dem bisherigen Stand der Technik, bei dem eine Tabelle benutzt wird, ist in WO 01/08295 AI angegeben.
Daher ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Verfahren zur Beeinflussung eines Eingangssignals und einen entsprechenden Vorverzerrer bereitzustellen, die eine erhöhte Flexibilität aufweisen.
Dieses Ziel wird durch ein Verfahren erreicht, das die Eigenschaften von Anspruch 1 umfasst, und durch einen Vorverzerrer gemäß Anspruch 14.
Gemäß der vorliegenden Erfindung basiert die Erzeugung des Korrektursignals auf einer Vielzahl von Grundfunktionen, und der Bereich von Eingangs-Amplituden wird in Intervalle unterteilt, wobei jede der Grundfunktionen in einer begrenzten Anzahl von Intervallen einen Beitrag zum Korrektursignal liefert.
Es ist daher möglich, im Vergleich zu der Lösung, bei der ein Polynom zur Definition des gesamten Korrektursignals verwendet wird, eine gewünschte Charakteristik des Korrektursignals genauer zu formen, da die Änderung einer Grundfunktion oder ihrer Koeffizienten oder ähnliches keinen Einfluss auf das gesamte Korrektursignal hat, sondern nur auf einige Teile des Korrektursignals, die den Intervallen entsprechen, in denen die geänderte Grundfunktion zum Korrektursignal beiträgt. Die anderen Teile des Korrektursignals bleiben unverändert, weswegen man von dem Mechanismus auch sagen kann, dass er einen "lokalen Effekt" auf das Korrektursignal hat und was eine sorgfältig ausgearbeitete Anpassung des Korrektursignals ermöglicht.
Um den lokalen Effekt präziser zu steuern, ist eine Variante des Verfahrens der Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass ein Satz von Grundfunktionen nur in einem entsprechenden Intervall und/oder in einer begrenzten Anzahl benachbarter Intervalle zu dem Korrektursignal beiträgt. D.h. die Änderung einer solchen Grundfunktion beeinflusst das entsprechende Intervall und eine begrenzte Anzahl von benachbarten Intervallen, wodurch somit ein Teil des Korrektursignals beeinflusst wird, der größer ist als ein einzelnes Intervall, aber noch beträchtlich kleiner als das gesamte Korrektursignal. In diesem Fall können sich Grundfunktionen benachbarter Intervalle überlappen.
Ein Beitrag zu dem Korrektursignal bedeutet in diesem Sinn der vorliegenden Erfindung eine beträchtliche Änderung des Korrektursignals, unabhängig von dem Modus, durch den die Änderung durchgeführt wird. D.h. wenn verschiedene Grundfunktionen addiert werden, bedeutet ein Beitrag im Sinne der vorliegenden Erfindung, dass die Grundfunktionen von Null verschiedene Funktionswerte haben, die groß genug sind, die resultierende Summe auf eine merkliche Weise zu ändern.
Folglich kann eine Grundfunktion auch von Null verschiedene Funktionswerte haben und im obigen Sinne nicht zu dem Korrektursignal beitragen, solange die von Null verschiedenen Funktionswerte im Vergleich zu jedem anderen Funktionswert der oben erwähnten Summe sehr klein sind.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführung der vorliegenden Erfindung werden die Grundfunktionen so gewählt, dass das Korrektursignal und eine erste und/oder höhere Ableitung des Korrektursignals stetig sind. Dies ermöglicht es, das Korrektursignal zu ändern, indem die Grundfunktionen oder Koeffizienten der Grundfunktionen oder ähnliches geändert werden, während ein glattes Korrektursignal aufrechterhalten wird. Algorithmen zur Änderung der Grundfunktionen müssen somit keine Einschränkung der Änderung der Grundfunktionen befolgen, um ein glattes Korrektursignal aufrecht zu erhalten.
Eine weitere Variante der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Grundfunktionen von Null verschiedene Funktionswerte in einer Anzahl von Nachbar-Intervallen haben und Funktionswerte und/oder Ableitungen erster oder höherer Ordnung von Null an allen bis auf einer Grenze der benachbarten Intervalle haben, dadurch, dass entweder ein Funktionswert oder eine Ableitung der Grundfunktionen sich an einer Intervall-Grenze der Nachbar-Intervalle von Null unterscheidet, und dadurch, dass die Grundfunktionen glatt sind. Dies garantiert den oben erläuterten lokalen Effekt, während gleichzeitig ein glattes Korrektursignal sichergestellt wird.
Gemäß einer sehr vorteilhaften Variante der vorliegenden Erfindung haben maximal vier verschiedene Grundfunktionen von Null verschiedene Funktionswerte an einer bestimmten Eingangs-Amplitude, d.h. in einem bestimmten Intervall des Bereichs von Eingangs-Amplituden. Somit liefern nur die vier Grundfunktionen und deren Parameter einen Beitrag zu einem Funktionswert des Korrektursignals, das zur Vorverzerrung des Eingangssignals verwendet wird, so dass wieder der "lokale Effekt" erzielt wird.
Statt von Null verschiedene Funktionswerte zu haben, können die vier verschiedenen Grundfunktionen ziemlich kleine Funktionswerte haben, die in dem Intervall keinen wesentlichen Beitrag zu dem Korrektursignal liefern, oder für den Fall, dass die Grundfunktionen miteinander multipliziert werden, können sie auch Funktionswerte von ungefähr Eins haben, um keinen wesentlichen Beitrag zu dem Korrektursignal zu liefern.
Es ist nicht erforderlich, die Anzahl von Grundfunktionen auf vier zu beschränken, es kann auch jede andere Anzahl von Grundfunktionen benutzt werden, solange die Gesamtzahl von Grundfunktionen z.B. kleiner als die Anzahl von Parametern ist, die bei einer Tabelle nach dem bisherigen Stand der Technik geändert werden müssen.
Eine weitere Variante des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Korrektursignal eine gewichtete Summe der Grundfunktionen gemäß folgender Formel ist
Hierbei werden die komplexen Koeffizienten
a_i ∊ C, i = 0, 1, ..., N – 1
für jede Grundfunktion
φ_i, i = 0, 1, ..., N – 1
bereitgestellt und hierbei ist
r = r(x), r ∊ R
eine Funktion des Eingangssignals (x).
Da in den meisten Fällen, insbesondere bei digitaler Basisband-Vorverzerrung für Leistungsverstärker drahtloser Kommunikationssysteme, das Eingangssignal x eine komplexe Variable ist, kann r(x) z.B. als Absolutwert des Eingangssignals gewählt werden, wenn es gewünscht wird, dass das Korrektursignal nur von der Amplitude des Eingangssignals abhängt. Die Grundfunktionen φ_i, i = 0, 1, ..., N – 1 wiederum hängen von r(x) ab.
Die Koeffizienten a_i ∊ C, i = 0, 1, ..., N – 1 sind komplexe Zahlen und werden als Gewichte benutzt, die bestimmen, in welchem Ausmaß jede der Grundfunktionen einen Beitrag zu dem Korrektursignal liefert. Die Koeffizienten können auch einen Wert von Null erhalten, wenn eine verringerte Anzahl von Grundfunktionen zur Formung des gewünschten Korrektursignals ausreicht.
Gemäß einer weiteren Variante der vorliegenden Erfindung ist mindestens eine der Grundfunktionen ein Polynom, insbesondere ein Polynom dritter Ordnung, das eine leichte Berechnung von Funktionswerten und eine einfache Definition von Grundfunktionen erlaubt.
Gemäß einer sehr vorteilhaften Variante der vorliegenden Erfindung sind die N Grundfunktionen wie folgt definiert:
einen Versatz von einer unteren Grenze eines Intervalls definiert, das von einer ersten Eingangssignal-Amplitude r_i zu einer zweiten Eingangssignal-Amplitude r_i+1 reicht, und worin M = N/2.
Wie man aus der oben angegebenen Definition sehen kann, wird der Bereich (r₀, ..., r_M-1) von Eingangs-Amplituden in M – 1 Intervalle (r₀, r₁), (r₁, r₂), ..., (r_M-2, r_M-1) unterteilt, worin für jedes Intervall entsprechende Grundfunktionen definiert werden. Jede der Grundfunktionen hat nur einen lokalen Effekt auf das Korrektursignal, da für jedes Intervall (r_i, r_i+1) nicht mehr als vier Grundfunktionen von Null verschiedene Werte haben.
Die gewichtete Summe, die das Korrektursignal repräsentiert, kann somit wie folgt vereinfacht werden: Γ(x) = a2iφ2i(r(x)) + a2i+1φ2i+1(r(x)) + a2i+2φ2i+2(r(x)) + a2i+3φ2i+3(r(x))für r_i ≤ r ≤ r_i+1
In einer weiteren Ausführung des Verfahrens der Erfindung wird vorgeschlagen, die Zusatzfunktionen Ψ0(s) = 1 – s2(3 – 2s) Ψ1(s) = s(1 – s2) Ψ2(s) = s2(3 – 2s) Ψ3(s) = s2(s – 1)zu verwenden, um die Grundfunktionen zu berechnen.
Mindestens eine der Zusatzfunktionen Ψ₀(s), Ψ₁(s), Ψ₂(s), Ψ₃(s) wird in einer weiteren vorteilhaften Ausführung der Erfindung in einer Tabelle gespeichert/aus ihr ausgelesen.
Gemäß einer weiteren Variante der Erfindung ist eine Intervallbreite r_i+1 – r_i unabhängig von i, was zu einer konstanten Intervallbreite r_i+1 – r_i für i = 0, ..., M – 1 führt, die eine vereinfachte Berechnung der Grundfunktionen und des Korrektursignals ermöglicht.
In einer weiteren Variante der Erfindung wird ein Kehrwert
einer Intervallbreite r_i+1 – r_i in einer Tabelle gespeichert/aus ihr ausgelesen, was es unnötig macht, die entsprechenden Divisions-Operationen wiederholt auszuführen.
Eine weitere vorteilhafte Ausführung des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Eingangssignal verzögert wird, bevor es von dem Korrektursignal beeinflusst wird, was in dem meisten Fällen erforderlich sein kann und von der Rechenzeit abhängt, die erforderlich ist, um das Korrektursignal aus dem Eingangssignal zu erhalten.
Eine weitere Lösung der Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird durch einen Vorverzerrer gemäß der Erfindung bereitgestellt.
Weitere Vorteile und Details werden in der folgenden detaillierten Beschreibung mit Bezug auf die Zeichnungen angegeben.
1 zeigt ein Blockdiagramm eines Vorverzerrers gemäß der Erfindung,
2 zeigt Grundfunktionen gemäß der vorliegenden Erfindung, und
3 zeigt Zusatzfunktionen, die dazu benutzt werden, die Grundfunktionen aus 2 zu erhalten.
Wie man in dem Blockdiagramm in 1 sehen kann, empfängt ein Vorverzerrer 100 ein komplexes Eingangssignal x, das nach einer bestimmten Verzögerung, die durch Verzögerungs-Mittel 10 realisiert wird, mit einem komplexen Korrektursignal Γ(x) multipliziert wird, das von dem Eingangssignal x abhängt. Die von den Verzögerungs-Mitteln 10 verursachte Verzögerung entspricht einer Berechnungs-Zeit, die vom Vorverzerrer 100 benötigt wird, um aus dem Eingangssignal x das Korrektursignal Γ(x) zu berechnen.
Die Berechnung des Korrektursignals Γ(x)wird im folgenden Abschnitt beschrieben.
Zuerst wird ein Absolutwert r des Eingangssignals x berechnet, indem nacheinander das Quadrat des Absolutwertes in den Berechnungs-Mitteln 11 berechnet wird und in dem Berechnungs-Mitteln 12 eine Quadratwurzel-Funktion auf den quadrierten Absolutwert angewendet wird:
worin
x = x_I + jx_Q und x_I, x_Q ∊ R.
In einem digitalen Basisband-System eines drahtlosen Kommunikationssystems entspricht r(x) einer Amplitude des Eingangssignals x.
Die in den Berechnungs-Mitteln 12 durchgeführte Operation zur Berechnung der Quadratwurzel kann durch ein Polynom approximiert werden. Dies ist insbesondere nützlich, wenn der Vorverzerrer 100 z.B. auf einem digitalen Signalprozessor (DSP) realisiert wird.
Nachdem der Absolutwert r(x) erhalten wurde, der in der nachfolgenden Erklärung als Amplitude r des Eingangssignals bezeichnet wird, wird durch Intervall-Anzahl-Berechnungs-Mittel 14 eine entsprechende Intervall-Anzahl berechnet.
Dies ist erforderlich, um den korrekten Satz von Grundfunktionen zu bestimmen, der zur Berechnung des Anteils des Korrektursignals Γ(x) benutzt wird, das der entsprechenden Amplitude r zugeordnet wird.
Wie man aus 2 sehen kann, wird der Bereich (r₀, ..., r_M-1) von Eingangs-Amplituden in die Intervalle (r₀, r₁), (r₁, r₂), ..., (r_M-2, r_M-1) unterteilt, worin für jedes Intervall entsprechende Grundfunktionen
bereitgestellt werden und worin
einen Versatz von einer unteren Grenze eines Intervalls definiert, das von einer ersten Eingangssignal-Amplitude r_i zu einer zweiten Eingangssignal-Amplitude r_i+1 reicht, und worin M = N/2, d.h. die Gesamtzahl N der Grundfunktionen ist 2 M.
Die Grundfunktionen eines bestimmten Intervalls (r_i, r_i+1) haben nur in zwei Nachbar-Intervallen von Null verschiedene Werte, was zu einem vereinfachten Ausdruck für den entsprechenden Teil des Korrektursignals führt: Γ(x) = a2iφ2i(r(x)) + a2i+1φ2i+1(r(x)) + a2i+2φ2i+2(r(x)) + a2i+3φ2i+3(r(x))in dem Intervall (r_i, r_i+1).
Gemäß dem oben angegebenen vereinfachten Ausdruck für das Korrektursignal hängt das Korrektursignal für das Intervall (r_i, r_i+1) nur von vier der N Grundfunktionen ab: φ2i(r(x)), φ2i+1(r(x)), φ2i+2+(r(x)), φ2i+3(r(x))und von den entsprechenden Koeffizienten.
Folglich kann der Teil des Korrektursignals individuell entsprechend der Systemanforderungen geformt werden, die eine optimale Vorverzerrung des Eingangssignals x betreffen, ohne andere Teile des Korrektursignals zu beeinflussen. Dieser "lokale Effekt" wird erzielt, indem die Anzahl der Grundfunktionen, die zu dem Korrektursignal Γ(x) beitragen, begrenzt wird und indem für einzelne Intervalle zusätzliche Sätze von Grundfunktionen φ_2i(r(x)), φ_2i+1(r(x)), φ_2i+2(r(x)), φ_2i+3(r(x)) bereitgestellt werden.
Die Grundfunktionen φ_i(r) und ihre erste Ableitung sind stetig, und die Koeffizienten der Polynome, aus denen die Grundfunktionen φ_i(r) zusammengesetzt sind, werden durch Funktionswerte der entsprechenden Grundfunktionen und deren Ableitungen an drei aufeinander folgenden Eingangssignal-Amplituden definiert.
Die Grundfunktionen können in zwei verschiedene Klassen unterteilt werden, in die Grundfunktionen φ_2i(r) mit geradzahliger Nummer und in die Grundfunktionen φ_2i+1(r) mit ungeradzahliger Nummer.
Die Reihe gewichteter Grundfunktionen, die das Grundsignal Γ(x) = a2iφ2i(r(x)) + a2i+1φ2i+1(r(x)) + a2i+2φ2i+2+(r(x)) + a2i+3φ2i+3(r(x))ergibt, ist selbst, wie auch ihre erste Ableitung bezogen auf r stetig. Weiterhin ist die Reihe eine lineare Funktion der Koeffizienten a_i.
Die Werte der geradzahligen Koeffizienten a_2i, a_2i+2, ... definieren Funktionswerte des Korrektursignals Γ(x) an den Eingangs-Amplituden r_i, und die Werte der ungeradzahligen Koeffizienten a_2i+1, a_2i+3, ... definieren Ableitungen des Korrektursignals Γ(x) an den Eingangs-Amplituden r_i.
Wegen der Definition des Korrektursignals Γ(x) ist seine Stetigkeit für beliebige Koeffizientenwerte garantiert, und das Korrektursignal Γ(x) eignet sich zur Approximation einer erforderlichen Form/Charakteristik im kompletten Bereich von Eingangs-Amplituden r_i.
Nach der Bestimmung des korrekten Satzes von Grundfunktionen, der zur Berechnung des Teils des Korrektursignals Γ(x) zu verwenden ist, das der entsprechenden Amplitude r zugeordnet ist, d.h. nachdem die Index-Variable i gefunden wurde, welche einen Satz von Grundfunktionen und deren Koeffizienten zur Eingangs-Amplitude ins Verhältnis setzt, wird die Index-Variable i an ein Adressen-Berechnungs-System 16 angelegt, das Speicheradressen der erforderlichen komplexen Koeffizienten der Grundfunktionen berechnet und die Speicheradressen an einen Koeffizienten-Speicher 18 ausgibt, der die ausgewählten Koeffizienten an komplexe Multiplizierer liefert, siehe 2.
Gleichzeitig wird der Versatz
von Versatz-Berechnungs-Mitteln 13 berechnet, was es ermöglicht, die Funktionswerte der Grundfunktionen mittels Zusatzfunktionen zu berechnen Ψ0(s) = 1 – s2(3 – 2s) Ψ1(s) = s(1 – s2) Ψ2(s) = s2(3 – 2s) Ψ3(s) = s2(s – 1),die den Versatz s als Eingangsvariable benötigen.
Die Zusatzfunktionen können vorher berechnet werden, und die resultierenden Funktionswerte können in einer Tabelle gespeichert/aus ihr ausgelesen werden.
Wegen der folgenden Symmetrie Ψ2(s) = Ψ0(1 – s) Ψ3(s) = –Ψ1(1 – s)'ist es in einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung ausreichend, die Funktionswerte der Zusatzfunktionen nur für eine erste, untere Hälfte
eines Intervalls (r_i, r_i+1) zu berechnen und/oder zu speichern, und einen modifizierten Versatz
zu benutzen, um Funktionswerte der zweiten, oberen Hälfte
des Intervalls (r_i, r_i+1) zu erhalten.
Um diese Symmetrie zu nutzen, muss das Vorzeichen der Funktionswerte der Zusatzfunktionen sowie die Berechnung der Koeffizienten-Adressen in dem Berechnungs-System 16 geeignet geändert werden. Nutzt man diese Symmetrie aus, können die Speicher-Anforderungen um den Faktor zwei verringert werden, soweit eine Speicherung der Funktionswerte betroffen ist.
Auf der Grundlage der Index-Variablen i berechnet Block 15 eine Intervallbreite r_i+1 – r_i, die benötigt wird, um die Grundfunktionen

aus den Zusatzfunktionen Ψ₀, Ψ₁, Ψ₂, Ψ₃ zu erhalten.
Die Intervallbreite r_i+1 – r_i oder ihr Kehrwert können auch in einer Tabelle gespeichert werden.
Die Zusatzfunktionen Ψ₁, Ψ₃ müssen nicht mit der Intervallbreite r_i+1 – r_i multipliziert werden, wenn die Intervallbreite r_i+1 – r_i für jeden Wert der Index-Variablen i konstant ist. Die entsprechenden Multiplizierer des Vorverzerrers 100 in 1 sowie Block 15 können in diesem Fall weggelassen werden.
Schließlich werden die berechneten Werte der Zusatzfunktion in einem Addierer 17 addiert, der das Korrektursignal Γ(x) liefert, das mit dem verzögerten Eingangssignal x multipliziert wird.
Das vorgestellte Verfahren und der Vorverzerrer liefern vorteilhaft ein Korrektursignal Γ(x) und ein Ausgangssignal y, das eine lineare Funktion eines Realteils der Koeffizienten a_i, eines Imaginärteils der Koeffizienten a_i und auch der Koeffizienten a_i selbst ist, was für einige Adaptions-Algorithmen sehr nützlich ist.
Weiterhin ist im Vergleich zu einer Lösung mit einer Tabelle nach dem bisherigen Stand der Technik die Anzahl von Koeffizienten für die Grundfunktionen sehr klein, was es ermöglicht, das Verfahren in Systemen mit begrenzten Rückkopplungs-Informationen einzusetzen, in denen nur eine kleine Zahl von Koeffizienten angepasst werden kann, um die Charakteristik des Korrektursignals optimal zu formen.
Da durch die präsentierte Lösung die Stetigkeit des Korrektursignals garantiert ist, können adaptive Algorithmen Koeffizienten ändern, ohne Einschränkungen zur Sicherstellung eines steigen Korrektursignals zu beachten. Der Vorverzerrer kann ebenfalls leicht implementiert werden.
Wenn an einem bestimmten Punkt nur Rückkopplungs-Information zur Anpassung von Koeffizienten, die kleinen Signalamplituden entsprechen, zur Verfügung stehen, wird eine vorhandene Approximation des Korrektursignals über die Grundfunktionen für große Signalamplituden nicht beeinflusst und bleibt konstant, bis wieder Rückkopplungs-Informationen zur Verbesserung von Koeffizienten, die großen Signalamplituden entsprechen, zur Verfügung stehen. Der Vorverzerrer gemäß der vorliegenden Erfindung ist daher nicht so empfindlich gegen Leistungsänderungen des Eingangssignals wie Polynom-Vorverzerrer nach dem bisherigen Stand der Technik.
Weiterhin kann mit den verschiedenen Sätzen von Grundfunktionen jede gewünschte Charakteristik des Korrektursignals im Vergleich zu einer Lösung mit einer Tabelle nach dem bisherigen Stand der Technik leichter implementiert werden. Das vorgeschlagene Verfahren ermöglicht auch eine schnellere Anpassung als sie bei Lösungen mit einer Tabelle nach dem bisherigen Stand der Technik erfolgt.
Das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung und/oder der Vorverzerrer sind nicht auf die Verwendung mit einem Leistungsverstärker begrenzt, sie können mit jedem nichtlinearen Gerät oder Kanal verwendet werden, die einen Prozess der Vorverzerrung erfordern.

Claims

Verfahren zur Beeinflussung eines Eingangssignals (x), insbesondere eines Eingangssignals eines Leistungsverstärkers eines drahtlosen Kommunikationssystems, worin das Eingangssignal (x) einen Bereich von Eingangs-Amplituden (r₀, ..., r_M-1) hat, worin ein von dem Eingangssignal (x) abhängiges Korrektursignal (Γ(x)) erzeugt wird und worin das Eingangssignal (x) abhängig von dem Korrektursignal (Γ(x)) beeinflusst wird, dadurch gekennzeichnet, dass eine Erzeugung des Korrektursignals (Γ(x)) auf einer Vielzahl von Grundfunktionen (φ₁, φ₂, ..., φ_N-1) beruht, und dadurch, dass der Bereich von Eingangs-Amplituden (r₀, ..., r_M-1) in Intervalle (r₀, r₁), (r₁, r₂), ..., (r_M-2, r_M-1) unterteilt wird, wobei jede der Grundfunktionen (φ₁, φ₂, ..., φ_N-1) in einer begrenzten Anzahl von Intervallen ((r₀, r₁), (r₁, r₂), ..., (r_M-2, r_M-1)) einen Beitrag zum Korrektursignal (Γ(x)) liefert.
Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Satz von Grundfunktionen nur in einem entsprechenden Intervall (r_i, r_i+1) und/oder in einer begrenzten Anzahl von Nachbar-Intervallen (r_i-k1, r_i-k1+1), ..., (r_i, r_i+1), ..., (r_i+k2, r_i+k2+1) einen Beitrag zum Korrektursignal liefert.
Verfahren gemäß einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Grundfunktionen (φ₁, φ₂, ..., φ_N-1) so gewählt werden, dass das Korrektursignal (Γ(x)) und eine erste und/oder höhere Ableitung des Korrektursignals (Γ(x)) stetig sind.
Verfahren gemäß einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Grundfunktionen (φ₁, φ₂, ..., φ_N-1) in einer Anzahl von Nachbar-Intervallen (r_i-k1, r_i-k1+1), ..., (r_i, r_i+1), ..., (r_i+k2, r_i+k2+1) von Null verschiedene Funktionswerte haben, und dass die Funktionswerte und/oder Ableitungen erster oder höherer Ordnung an allen bis auf einer Intervallgrenze der Nachbar-Intervalle (r_i-k1, r_i-k1+1), ..., (r_i, r_i+1), ..., (r_i+k2, r_i+k2+1) Null sind, dadurch, dass entweder ein Funktionswert oder eine Ableitung der Grundfunktionen (φ₁, φ₂, ..., φ_N-1) an einer Intervallgrenze der Nachbar-Intervalle (r_i-k1, r_i-k1+1), ..., (r_i, r_i+1), ..., (r_i+k2, r_i+k2+1) von Null verschieden ist und dadurch, dass die Grundfunktionen (φ₁, φ₂, ..., φ_N-1) glatt sind.
Verfahren gemäß einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Korrektursignal (Γ(x)) eine gewichtete Summe der Grundfunktionen (φ₁, φ₂, ..., φ_N-1) gemäß folgender Formel ist
Hierbei werden die komplexen Koeffizienten a_i ∊ C, i = 0, ..., N – 1 für jede Grundfunktion φ_i, i = 0, ..., N – 1 bereitgestellt und hierbei ist r = r(x), r ∊ R eine Funktion des Eingangssignals (x).
Verfahren gemäß einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Grundfunktionen (φ₁, φ₂, ..., φ_N-1) ein Polynom ist, insbesondere ein Polynom dritter Ordnung.
Verfahren gemäß einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass maximal vier verschiedene Grundfunktionen (φ_2i, φ_2i+1, φ_2i+2, φ_2i+3) bei einer bestimmten Eingangs-Amplitude von Null verschiedene Funktionswerte haben.
Verfahren gemäß einem der vorherigen Ansprüche, worin die N Grundfunktionen (φ₁, φ₂, ..., φ_N-1) wie folgt definiert sind:

einen Versatz von einer unteren Grenze eines Intervalls definiert, das von einer ersten Eingangssignal-Amplitude r_i zu einer zweiten Eingangssignal-Amplitude r_i+1 reicht, und worin M = N/2.
Verfahren gemäß Anspruch 8, worin eine Intervallbreite r_i+i – r_i unabhängig von i ist.
Verfahren gemäß Anspruch 7 oder 8, worin ein Kehrwert
einer Intervallbreite r_i+1 – r_i in einer Tabelle gespeichert/aus ihr ausgelesen wird.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 8 bis 10, worin Zusatzfunktionen Ψ0(s) = 1 – s2(3 – 2s) Ψ1(s) = s(1 – s2) Ψ2(s) = s2(3 – 2s) Ψ3(s) = s2(s – 1)verwendet werden, um die Grundfunktionen (φ₁, φ₂, ..., φ_N-1) zu berechnen.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 8 bis 11 worin mindestens eine der Zusatzfunktionen (Ψ₀(s), Ψ₁(s), Ψ₂(s), Ψ₃(s)) in einer Tabelle gespeichert/aus ihr ausgelesen wird.
Verfahren gemäß einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Eingangssignal (x) verzögert wird, bevor es von dem Korrektursignal (Γ(x)) beeinflusst wird.
Vorverzerrer (100) zur Beeinflussung eines Eingangssignals (x), insbesondere eines Eingangssignals eines Leistungsverstärkers eines drahtlosen Kommunikationssystems, worin das Eingangssignal (x) einen Bereich von Eingangs-Amplituden (r₀, ..., r_M-1) hat, worin ein von dem Eingangssignal (x) abhängiges Korrektursignal (Γ(x)) erzeugt wird und worin das Eingangssignal (x) abhängig von dem Korrektursignal (Γ(x)) beeinflusst wird, dadurch gekennzeichnet, dass eine Erzeugung des Korrektursignals ((Γ(x)) auf einer Vielzahl von Grundfunktionen (φ₁, φ₂, ..., φ_N-1) beruht, und dadurch, dass der Bereich von Eingangs-Amplituden (r₀, ..., r_M-1) in Intervalle (r₀, r₁), (r₁, r₂), ..., (r_M-2, r_M-1) unterteilt wird, wobei jede der Grundfunktionen (φ₁, φ₂, ..., φ_N-1) in einer begrenzten Anzahl von Intervallen ((r₀, r₁), (r₁, r₂), ..., (r_M-2, r_M-1)) einen Beitrag zum Korrektursignal (Γ(x)) liefert.
Vorverzerrer (100) gemäß Anspruch 14, der in der Lage ist, das Verfahren gemäß einem der Ansprüche 2 bis 13 auszuführen.