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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Schaltungsanordnung
für eine
Signalausrichtung, die in einem beliebigen Signalverarbeitungssystem
verwendet werden kann.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Genaue
Signalausrichtungsfunktionen zum Ausrichten zweier Signale werden
in vielen Arten von Anwendungen benötigt. Als ein Beispiel benötigen digitale
auf Vorverzerrung basierende Linearisierungsschaltungen aus den
folgenden Gründen
genaue Signalausrichtung.
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Die
Entwicklung digitaler Linearisierungsschaltungen, die in der Lage
sind, sich sowohl schnellen als auch langsamen Veränderungen
in nichtlinearen Eigenschaften von Leistungsverstärkern anzupassen,
ist ein bedeutender Schritt in Richtung kosteneffektiver bandbreiteneffizienter
Kommunikation. Zwei Arten von Störung
sind zu berücksichtigen,
das heißt
Amplituden- und Phasenstörungen. Reale
Verstärker
besitzen eine maximale Ausgangsleistung, das heißt einen Sättigungspegel, und eine Beziehung
zwischen Eingangs- und Ausgangsleistung, die abseits einer geraden
Linie liegt, sobald die Ausgangsleistung sich dem Sättigungspegel
nähert. Dies
wird AM/AM-Störung
genannt. Ähnlich
tritt außerdem
eine Phasenverschiebung in Abhängigkeit vom
Leistungspegel auf, die AM/PM-Störung
genannt wird. Der Endeffekt der AM/AM- und AM/PM-Störung
ist die Erzeugung unerwünschter spektraler
Energie sowohl In-Band (In-Band)
(innerhalb des Übertragungskanals)
als auch Außer-Band (Out-of-Band)
(außerhalb
des Übertragungskanals). Die
In-Band-Energie verursacht eine Störung des Übertragungssignals und die
Außer-Band-Energie verursacht
Störung
benachbarter Kanäle
(Adjacent Channel Interference, Ad).
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Um
die Effizienz zu verbessern und die Größe und Kosten von Rundübertragungssendern
zu reduzieren, muss die Linearität
des Leistungsverstärkers und
anderer betroffener Schaltungsanordnungen vergrößert werden. Dies kann durch
Verwendung von Vorverzerrungstechniken erreicht werden. Ein Vorverzerrer
ist eine Einrichtung, die eine Störung erzeugt, welche die Leistungsverstärkerstörung kompensiert.
Das Ergebnis der Vorverzerrung besteht darin, dass der Leistungsverstärker auf
einer höheren
Leistung mit dem gleichen Störungspegel oder
bei gleicher Leistung mit geringerer Störung betrieben werden kann.
Theoretisch kann Signalvorverzerrung realisiert werden auf der Hochfrequenz
(HF), auf der Zwischenfrequenz (ZF) oder im Basisband.
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In
der einfachsten analogen Implementierung kann ein praktischer Vorverzerrer
ein Netzwerk aus Widerständen
und nicht linearen Bauelementen, wie zum Beispiel Dioden oder Transistoren,
sein. Jedoch aufgrund der Tatsache, dass die Verstärkereigenschaften
nicht konstant sind, sondern mit der Zeit, der Frequenz, dem Leistungspegel,
der Versorgungsspannung und den Umgebungsbedingungen, schwanken,
kann nur eine mittelmäßige Performanz durch
einfache analoge Vorverzerrungstechniken erzielt werden. Bessere
Ergebnisse wurden erzielt durch adaptive Vorverzerrungsschemata,
bei denen das Kompensieren von Nichtlinearität in Hardware zur digitalen
Signalverarbeitung (DSP) umgesetzt ist. Dieser Ansatz bietet den
Vorteil, dass der Vorverzerrer komplett digital ist, was zu einem
sehr stabilen Produkt führt,
das keine Ausrichtung oder Abstimmung in der Produktion benötigt und
das völlig
unempfindlich für
Veränderungen
in der Umgebung ist, und adaptiver Schaltungstechnik hinzugefügt werden kann,
die keine Lern- oder periodische Sequenzen benötigen, um einen vollautomatischen
Korrektor zu bilden.
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1 zeigt
ein schematisches Blockdiagramm eines adaptiven Vorverzerrungsschemas.
Ein digitaler adaptiver Vorverzerrer 10 ist am Eingangsanschluss
eines Leistungsverstärkers 20 angeordnet,
wobei das Ausgangssignal des Leistungsverstärkers 20 auf eine
Signalverarbeitungssteuereinheit 30 zurückgekoppelt wird, die außerdem das
Eingangssignal empfängt,
das in den Vorverzerrer 10 eingespeist wird. Es wird angemerkt,
dass die Signale, die eingespeist werden in, ausgegeben werden und
verarbeitet werden durch den Vorverzerrer 10 und die digitale
Signalverarbeitungseinheit 30 digitale Signale sind, während das
Signal, dass durch den Leistungsverstärker 20 verstärkt wird,
ein analoges Signal ist.
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Daher
sind jeweilige Digital-zu-Analog- und Analog-zu-Digital-Schaltungen
vorzusehen, die in dem schematischen Schaltbild der 1 nicht
gezeigt sind.
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Damit
ein digitales System zur adaptiven Vorverzerrung (Digital Adaptive
Predistortion, DAPD) effizient arbeitet, werden zwei Dinge benötigt. Zuerst muss
eine genaue Zeitausrichtung der Eingangs- und Ausgangssignale des
Verstärkers
im digitalen Bereich erreicht werden und zweitens muss ein genaues
Verstärkermodel,
das für
alle nötigen
Verzerrungen auf den benötigten
Pegel korrigieren kann, erstellt werden. Es ist die Zeitausrichtung
des Eingangs- und Ausgangssignals, das den Gegenstand dieser Erfindung
darstellt.
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Dies
erfordert jedoch ihrer Natur nach die Ausrichtung zweier ähnlicher,
aber nicht identischer Signale. Das Übertragungssignal wird verzerrt,
sobald es verstärkt
wird, somit ist das auf den Ausrichtungsalgorithmus an der Signalverarbeitungseinheit 30 nach
der Verstärkung
zurückgeführte Signal
nicht länger
dasselbe wie das ursprüngliche
Signal, dass durch den Vorverzerrer 10 ausgegeben wurde,
auf Grund der AM/AM- und AM/PM-Störung. Der Grad dieses Unterschieds
ist von der DAPD-Architektur und dem Konvergenzzustand des Systems
abhängig.
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Ein
Beispiel eines Vorverzerrungssystems mit digitaler Verzögerungsausrichtung
zwischen dem Eingangs- und Ausgangssignal ist in US 2001/0005402
angegeben.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Es
ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Signalausrichtungsschema
bereitzustellen, mittels dem eine passende Zeitausrichtung des Eingangs-
und Ausgangssignals erzielt werden kann.
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Diese
Aufgabe wird gelöst
durch ein Durchführungsverfahren
zur Signalausrichtung, wobei das Verfahren die Schritte umfasst:
Vergleichen
eines ersten in einer Signalverarbeitungsschaltung eingespeisten
Signals mit einem Zweiten, von einem Ausgang der Signalverarbeitungs schaltung
erhaltenen Signal, um eine Phasendifferenz zwischen dem ersten und
zweiten Signal zu erhalten; und
Steuern einer Ausrichtung des
ersten und zweiten Signals basierend auf einer Frequenzantwort des
im Vergleichsschritt erhaltenen Phasenfehlers.
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Weiter
wird die obige Aufgabe gelöst
durch eine Schaltungsanordnung zum Durchführen einer Signalausrichtung,
umfassend:
Vergleichsmittel zum Vergleichen eines ersten, in eine
Signalverarbeitungsschaltung eingespeisten Signals mit einem zweiten,
von einem Ausgang der Signalverarbeitungsschaltung erhaltenen Signal;
und
Steuermittel zum Steuern der Ausrichtung des ersten und
zweiten Signals basierend auf einer Frequenzantwort eines durch
die Vergleichsmittel bestimmten Phasenfehlers.
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Entsprechend,
wenn es eine lineare Phasenschleife über dem interessierende Band
gibt, das heißt,
wenn es eine konstante Zeitverzögerung über der
Frequenz gibt, ist auch der Phasenfehler über dem Band konstant. Diese
Sicherheit ermöglicht, dass
die Signale selbst bei Anwesenheit beträchtlicher Störung, da
sie nun unter Verwendung einer Größe, die gegenüber den
Auswirkungen von sowohl AM/AM- oder AM/PM-Störung immun ist, ausgerichtet
werden.
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Besonders
kann das Verfahren die Schritte umfassen Setzen bestimmter positiver
und negativer Schwellen für
Frequenzabweichungen des ersten und zweiten Signals, Berechnen einer
Summer durch Addieren derjenigen Phasenfehlerwerte, die bei einer Frequenzabweichung über den
vorbestimmten positiven Schwellen erhalten wurden, Berechnen einer zweiten
Summe durch Addieren derjenigen Phasenfehlerwerte, die bei Frequenzabweichungen über der negativen
Schwelle erhalten wurden, und Steuern der Vorverzerrung, um ein
Gleichgewicht zwischen der ersten und zweiten Summe zu erhalten.
Dieses Gleichgewicht kann erhalten werden, wenn die erste und zweite
Summe im Wesentlichen gleich sind. Darüber hinaus kann die vorbestimmte
erste und zweite Schwelle derart ausgewählt werden, das genügend Phasenfehlerwerte
erhalten werden, um zufällige
Effekte wie zum Beispiel Rauschen durch Mittelung und ohne die Punkte
bei niedrigen Frequenzabweichungen zu enthalten, die durch den Verstärker verzerrt worden
sind.
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Das
Ausrichtungsverfahren kann in einem digitalen adaptiven Vorverzerrungssystem
verwendet werden.
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Die
Steuermittel der Ausrichtungsschaltungsanordnung können angeordnet
werden, Vorverzerrungsmittel zu steuern, gespeicherte Vorverzerrungsfaktoren
in Übereinstimmung
mit der Ausgabe der Vergleichsmittel zu revidieren. Die Signalverarbeitungsschaltung
kann eine Verstärkerschaltung oder
irgendeine andere Signalverarbeitungsschaltung sein, für die eine
Ausrichtung gewünscht
wird.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Im
Folgenden wird die vorliegende Erfindung im größeren Detail basierend auf
einem bevorzugten Ausführungsbeispiel
unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben, in
denen:
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1 ein
schematisches Blockdiagramm eines adaptiven Vorverzerrungsschemas
zeigt, in dem die vorliegende Erfindung angewendet werden kann;
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2 jeweilige
Diagramme zeigt, die einen Ausrichtungsfehler über der Eingangssignalamplitude
zeigen, wobei auf der Amplitude basierende und auf der Phasen basierende
Ausrichtungsfunktionen verglichen werden;
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3 ein
Diagramm zeigt, das eine Momentanfrequenz über der Abtastungsnummer für eine bestimmte
Wellenform eines unverzerrten und eines verzerrten Verstärkerausgangssignals
anzeigt;
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4 ein
Diagramm des Phasenfehlers über der
Momentanfrequenz nach korrekter Ausrichtung zeigt;
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5 ein
Diagramm des Phasenfehlers über der
Momentanfrequenznach falscher Ausrichtung zeigt;
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6 eine
Veranschaulichung zeigt, welche die Verwendung von Phasenfehlern
zur Ausrichtung von Kurvenformen anzeigt;
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7 ein
schematisches Blockdiagramm einer Linearisierungsschaltungsanordnung
mit einer Ausrichtungsfunktion gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel
zeigt;
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8 ein
schematisches Blockdiagramm eines Ausrichtungsverfahren gemäß einem
bevorzugten Ausführungsbeispiel
zeigt; und
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9 ein
schematisches Flussdiagramm einer Ausrichtungsverarbeitung gemäß dem bevorzugten
Ausführungsbeispiel
zeigt.
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BESCHREIBUNG DES BEVORZUGTEN
AUSFÜHRUNGSBEISPIELS
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Das
bevorzugte Ausführungsbeispiel
wird nun basierend auf einem Ausrichtungsschema, das in einer Linearisierungsfunktion
einer Verstärkerschaltung
verwendet wird, beschrieben, die zum Verstärken eines EDGE (Enhanced Data
Rates for Global Evolution) Signals eines Mobilkommunikationssystems
verwendet werden kann.
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Insbesondere
wurden Simulationen durchgeführt,
um die Steuerung unbekannter Größen zu ermöglichen
und um die Ausrichtungsperformanz genau beurteilen zu können. Um
dies zu erreichen, wurde eine EDGE-Wellenform mit zwei Trägern mit
einem Abstand von 1,2 MHz erzeugt. Die Wellenform wurde durch ein
Verstärkermodel,
das aus gemessenen AM/AM- und AM/PM-Daten besteht, geschickt. Dann
wurde eine bekannte gebrochene Verzögerung zum Beispiel π/3, in das
verstärkte
und verzerrte Signal eingefügt.
Die ursprünglichen
und verzerrten verzögerten
Wellenformen wurden dann durch auf der Amplitude basierende und
auf der Phase basierende Ausrichtungsfunktionen in Einheiten von Bruchteilen
einer Abtastung geschickt und die Ergebnisse gegenüber den
bekannten gebrochenen Verzögerungen
verglichen. Diese Schritte wurden über verschiedenste Werte des
Eingangssignalpegels wiederholt, um zu untersuchen, wie die Qualität der Ausrichtung
schwankt, wenn der Umfang der Verzerrung von unterhalb des Grundrauschens
zu ungefähr -35
dBc erhöht
wird.
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2 zeigt
die Ergebnisse dieser Tests, wobei die horizontale Achse den Eingangssignalpegel angibt
und die vertikale Achse den Fehler in der Verzögerung zeigt, der durch die
Ausrichtungsfunktion gegeben ist. Ein neuer Satz von Wellenformdaten wurde
für jeden
Test erzeugt. Und die Daten, die an die zwei Ausrichtungsfunktionen
gesendet wurden, waren in jedem Test identisch. Fünf Sätze von
Amplitudendurchläufen
(Sweeps) wurden durchgeführt, die
als unterschiedliche Spuren (Traces) in den Diagrammen der 2 gezeigt
sind.
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Das
Diagramm in 2 linker Hand zeigt den erhaltenen
Ausrichtungsfehler über
der Eingangssignalamplitude unter Verwendung einer auf der Amplitude
basierenden Ausrichtungsfunktion, während das Diagramm rechter
Hand den Ausrichtungsfehler über
der Eingangssignalamplitude anzeigt, unter Verwendung der auf der
Phase basierenden Ausrichtungsfunktion, welche der Gegenstand der
Erfindung ist. Die Diagramme zeigen deutlich, dass die auf der Amplitude
basierenden Ausrichtungsfunktion viel größere Ausrichtungsfehler ausgibt,
als die auf der Phase basierende Funktion und dass das Problem schlimmer
wird sowie die Verzerrung anwächst
mit größeren Amplitudenwerten.
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Es
ist nicht unmittelbar klar, warum dies der Fall sein sollte. Da
sowohl die Amplitude als auch die Phase des Eingangssignals durch
den Verstärker verzerrt
werden, sollten beide gültige
verwendbare Indikatoren in einer Ausrichtungsfunktion sein. Jedoch
gibt es einen ausschlaggebenden Unterschied. Die Größe (Magnitude)
ist eine skalare Größe, die ohne
Phaseninformation nur Werte größer als
oder gleich 0 haben kann. Größenverzerrung
in Verstärkern
ist im Allgemeinen komprimierend, aber selbst wenn das nicht so
ist, zum Beispiel bei bestimmten Amplituden in Verstärkern der
Klasse-AB, ist der Größenfehler
bei einer bestimmten Eingangsamplitude annähernd konstant, unter Vernachlässigung
von Verschiebung über
die Zeit und Temperatur und Gedächtniseffekten,
und weist immer das gleiche Vorzeichen auf. Dies verursacht Probleme,
wenn Wellenformen allein auf der Basis der Größe ausgerichtet werden, da
die Größeninformationen
in der verzerrten Wellenform auf eine nicht lineare Weise verändert worden
sind, was eine Ausrichtungsungenauigkeit zur Folge hat, die mit
dem Grad der Verzerrung zunimmt, wie deutlich durch das Diagramm
der 2 linker Hand veranschaulicht wird.
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Im
Vergleich kann die Phasenverzerrung sowohl ein positives als auch
ein negatives Vorzeichen haben. Um dies weiter zu erklären, ist
es sinnvoll, die Ableitung nach der Zeit der Phase zu berücksichtigen,
die als „Momentanfrequenz" der modulierenden Wellenform
(Frequenz wird immer definiert, als die Veränderungsrate der Phase, aber
da diese für
ein isoliertes Signal nicht konstant ist, kann sie nur auf einer
Abtastung-um-Abtastung- oder „Augenblicks"-Basis berechnet
werden). Wenn die Momentanfrequenz der komplexen Basisbandwellenform über der
Zeit dargestellt wird, schwankt sie zwischen positiven als auch
negativen Werten, entsprechend den positiven und negativen Frequenzabweichungen vom
Mittelpunkt des Frequenzbandes aus.
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3 zeigt
ein Diagramm, das einen kleinen Teil einer Aufzeichnung (plot) der
Momentanfrequenz (dΦ/dt) über der
Abtastungsnummer für
eine EDGE-Wellenform
mit zwei Trägern
zeigt, wobei sowohl vor als auch nach der Verstärkung ein nicht lineares Verstärkermodel,
das aus gemessenen AM/AM- und PM/PM-Daten besteht, verwendet wurde.
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Der
Maßstab
auf der vertikalen Achse zeigt die zeitliche Anleitung der Phase,
wobei die Abtastungsnummer entlang der horizontalen Achse ausgedruckt
ist. Unter Bezugnahme auf 3 ist zu
sehen, dass das verzerrte Signal zeigt, dass die Momentanfrequenz
des Signals durch die Amplitude des Eingangssignals moduliert ist,
da die Amplitude die Phase (AM/PM-Verzerrung) beeinflusst und dies
wiederum die Ableitung der Phase verändert. Das interessante zu
bemerkende Merkmal besteht darin, dass der Fehler in der Momentanfrequenz
aufgrund der Veränderungen
in der Amplitude ungefähr
gleich um den idealen unverzerrten Wert herum (dicke gepunktete
Linie) schwankt. Über
eine große
Anzahl von Abtastungsausdrucken, wenn korrekt ausgerichtet, wird die
Summe dieser positiven und negativen Phasenfehler zu Null tendieren
und daher kann ihre kombinierte Auswirkung entfernt werden. Amplitudenfehler besitzen
diese gleich verteilte Eigenschaft um Null herum und über eine
große
Anzahl von Abtastungspunkten nicht, wobei der kumulierte Effekt
der Größenfehler
groß wird
und die Ausrichtung stört.
Der Grund dafür
besteht darin, dass das Eingangssignal durch die Amplitude in einer
nicht linearen Weise beeinflusst wird, das heißt, Amplitudenspitzenwerte werden
komprimiert, wobei sowohl das Spitze-zu-Durchschnitt-Verhältnis des Signals und seine Statistik
verändert
werden. Nun bevor die Ausrichtung stattfinden kann, werden beide
Signale auf den gleichen Spitzenpegel normalisiert und dies hat
den gleichen Effekt wie ein Erhöhen
des Durchschnittsleistungspegels des komprimierten Signals. Daher wird
ein unerwünschter
Offset zwischen den Durchschnittsleistungspegeln der zwei Signale
erzeugt.
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Unglücklicherweise
ist es unmöglich
die Größe des Offset
ohne zuerst die Signale genau auszurichten zu kennen und da es unmöglich ist,
die Signale ohne diesen Offset zu kennen auszurichten, erscheint
es, dass es keinen Weg zur Umgehung dieses Problem gibt. Tatsächlich fügt der Offset
einen Fehler in die Ausrichtung ein, der nicht kompensiert werden
kann. Wenn die zwei Signale dann basierend auf der Amplitude ausgerichtet
werden, ist die „ähnlichste" Ausrichtung nicht
dieselbe als die korrekte Ausrichtung und da die Verzerrung zunimmt,
nimmt der Unterschied zwischen diesen zwei Antworten zu.
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4 zeigt
ein Diagramm des Phasenfehlers über
der Momentanfrequenz, das erhalten wurde, indem das übertragene
und das empfangene Signal nach korrekter Ausrichtung als Eingaben
zur Erzeugung eines entsprechenden Diagramms des Phasenfehlers über der
Momentanfrequenz genommen wurden. Ein interessiertes Merkmal dieses
Diagramms besteht darin, das der Phasenfehler über der Momentanfrequenz eine
T-förmige
Eigenschaft mit einem flachen horizontalen Oberteil bei korrekter Ausrichtung
zeigt.
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5 zeigt
ein entsprechendes Diagramm, das für eine unrichtige Ausrichtung
des Eingangs- und Ausgangssignals der gemessenen Verstärkerschaltung
erhalten worden ist. Das erhaltene Diagramm des Phasenfehlers über der
Momentanfrequenz für
eine unrichtige Ausrichtung zeigt eine T-förmige Eigenschaft mit einem
schrägen
Oberteil. Daher zeigt das schräge
Oberteil klar an, dass die Ausrichtung unrichtig ist, da der Phasenfehler
nun frequenzversatzabhängig
erscheint. Da jedoch bekannt ist, dass keine von der Frequenz abhängigen Modele in
diesen Simulationen verwendet werden, kann dies nur auf eine unrichtige
Ausrichtung zurückzuführen sein.
Folglich sollte eine Steuerungsschaltung zum Erreichen einer Ausrichtung
eine Steuerung so durchführen,
dass das Oberteil der T-förmigen
Eigenschaft flach ist, das heißt,
der Phasenfehler über
der Momentanfrequenz sollte innerhalb dieses Bereichs konstant gehalten
werden. Diese Gewissheit erlaubt, dass das Signal ausgerichtet wird,
selbst bei Anwesenheit von beträchtlicher
Verzerrung. Im Allgemeinen ist es möglich, alle Phasenfehler in
die Berechnung einzubeziehen, aber da die Tendenz darin besteht,
dass eine viel größere Anzahl
mehr in Richtung des Mittelpunkts liegt, das heißt nahe dem 0-Hz-Offset, würde die
Empfindlichkeit der Optimierungsfindung reduziert werden. Durch
Auswählen
dieser Punkte in Richtung der Kanten bzw. Ecken des Oberteils der
T-Form, wird der Einfluss dieser Fehler erhöht und die Ausrichtungsfunktion
kann die richtige Ausrichtung leichter finden.
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6 zeigt
ein schematisches Diagramm, das auf dem Messdiagramm, das in 5 angezeigt ist,
basiert und das anzeigt, wie Phasenfehler zu verwenden sind, um
Wellenformen auszurichten. Insbesondere sind eine positive Schwelle
+finst der Momentanfrequenzabweichung und
eine negative Schwelle -finst der Momentanfrequenzabweichung
auf der horizontalen Achse anzeigt, über denen Phasenfehlerwerte,
die innerhalb des gepunkteten Kreises angezeigt werden, sollten
durch die Ausrichtungssteuerfunktion verschoben werden, um auf dem
gleichen Fehlerpegel angeordnet zu sein, wie durch die Pfeile in 6 angedeutet.
Dies kann erreicht werden durch Summieren der Phasenfehler über der
positiven und negativen Schwelle und Anpassen der Zeitverzögerung zwischen
den zwei Signalen, um zu erzwingen, dass die Summe jeder Gruppe
von Phasenfehlern gleich wird. Jedoch sollte es ungefähr gleiche Anzahlen
positiver und negativer Fehler geben, sodass eine relativ große Anzahl
von Punkten erhalten werden sollte. Ein geeigneter Wert für die positive und
negative Schwelle der Momentanfrequenz, über denen die Phasenfehler
summiert werden, kann im Vorhinein basierend auf einer Beobachtung
der Messergebnisse erhalten werden, wie in 5 angedeutet.
Dies kann manuell oder automatisch durch eine entsprechende Softwareroutine
durchgeführt
werden.
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So
können
die Phasenfehler um Null herum ausbalanciert werden, um den Einfluss
der in 5 gezeigten AM/PM-Verzerrung zu entfernen.
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7 zeigt
ein schematisches Blockdiagramm eines Vorverzerrungssystems mit
einer Ausrichtungsverarbeitungsschaltung gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel.
Gemäß 7 umfasst die
Linearisierungsschaltungsanordnung einen Eingabeanschluss zum Eingeben
von Basisbanddaten DI, zum Beispiel eines EDGE-Signals, in einen
Vorverzerrungsblock 12 und in einen Verzögerungsanpassungsblock 22.
Der Vorverzerrungsblock 12 wendet eine Vorverzerrung auf
die Eingangsdaten DI an, bevor sie in ein analoges Signal durch
einen Digital-Zu-Analog-Wandler (DAC) 14 gewandelt werden, nach
dem sie hoch gewandelt werden, das heißt durch einen ersten Mixer 18,
in den ein Oszillatorsignal, das durch einen lokalen Oszillator
(10) 16 eingespeist wird, und in einen Verstärker 30 eingegeben werden,
der durch Anwenden der Vorverzerrung zu linearisieren ist. Eine
Abtastung des Ausgangssignals aus LS wird heruntergewandelt, das
heißt
durch einen zweiten Mixer 28, in den das Oszillatorsignal, das
durch den LO 16 erzeugt wird, auch eingespeist wird und
dann in den digitalen Bereich durch einen Analog-Zu-Digital-Wandler
(ADC) 24 zurückübersetzt
wird. So wird der LO 16 sowohl für die Hoch- als auch Herunterwandlung
verwendet.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung ist der Verzögerungsanpassungsblock 22 vorgesehen,
um so das empfangene oder zurückgekoppelte
und übertragene
Signal zeitlich auszurichten, da es eine Verzögerung gibt, die hervorgerufen
wird, wenn das Signal um die Schleife herumläuft. Es ist diese Verzögerung,
die genauestens kompensiert werden muss, bevor Signale in einem
Signalvergleichs- und Parameterberechnungsblock 20 verglichen
werden können,
um die Parameter zu berechnen, die in dem Vorverzerrungsblock 12 verwendet
werden.
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8 zeigt
ein schematisches Blockdiagramm, das weitere Einzelheiten der Verarbeitungsfunktion
des Verzögerungsanpassungsblocks 22 anzeigt.
Es sollte angemerkt werden, dass das übertragene und empfangene oder
zurückgekoppelte
Signal vertauscht werden kann, das heißt, beide können im Bezug aufeinander verzögert werden
und das dies nur ein Beispiel einer möglichen Implementierung ist.
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In 8 ist
das übertragene
Signal, das heißt
die Eingangsdaten DI, als zeitverzögert im Hinblick auf die empfangenen
Daten RD, die an dem Ausgang des ADC 24 der 7 erhalten
wurden, gezeigt. Die Größe der Verzögerung wird
angepasst durch eine Verzögerungsfunktion 21,
um so einen Fehlerwert EV am Ausgang zu minimieren. Der Phasenfehler
wird berechnet auf einer Abtastung-um-Abtastung-Basis in einem Phasenfehlerberechnungsblock 224,
so wie die Momentanfrequenz der übertragenen
Daten in einem dΦ/dt-Block 222.
Die Phasenfehlerwerte werden dann gemäß ihren entsprechenden Momentanfrequenzwerten
finst sortiert, wobei denjenigen Fehlern
mit einer Momentanfrequenz größer als
ein bestimmter positiver Schwellenwert fthresh in
einem oberen Summierungszweig 223 summiert werden und diejenige
mit einer Momentanfrequenz niedriger als eine bestimmte negative
Schwelle fthresh in einem unteren Summierungszweig 226 summiert
werden. Nach einer geeigneten Anzahl von Abtastungen werden die
erhaltenen zwei Summen der Phasenfehlerwerte durch eine Subtrahierungsfunktion 227 abgezogen,
um den Fehlerwert EV auszu geben, der dann verwendet wird, um die
Verzögerung
abzustimmen. Die Zeitverzögerung
der Verzögerungsfunktion 221 wird
dann angepasst und dann kann ein weiterer Satz von Abtastungen verarbeitet werden,
wie oben beschrieben, um Phasenfehler zu erzeugen, die getrennt
werden und summiert werden, um einen neuen Fehlerwert EV zu erhalten.
Dieser Prozess setzt sich fort, bis der Fehlerwert minimiert worden
ist.
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Die
voreingestellten positiven und negativen Schwellwerte für die Momentanfrequenzabweichung können manuell
programmiert werden oder können automatisch
bestimmt werden. Wie bereits erwähnt, können die
positiven und negativen Schwellwerte bestimmt werden, um den Kanten
bzw. Ecken des schrägen
Oberteils der T-Eigenschaft, die in den 5 und 6 angezeigt
ist, zu entsprechend.
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9 zeigt
ein schematisches Flussdiagramm der Ausrichtungsverarbeitung zum
Erhalten einer Zeitausrichtung der zwei Signale, die in dem Signalvergleichs-
und Parameterberechnungsblock 20 in der Schaltungsanordnung
in 7 eingespeist werden. In S101 werden Phasenfehler
in den oberen und unteren Summierungszweigen 223, 226 für eine vorbestimmte
Zeitdauer gesammelt. Die Zeitdauer ist so ausgewählt, um eine ungefähre gleiche
Anzahl positiver und negativer Phasenfehlerabtastwerte sicherzustellen.
Dann werden Grenzen, das heißt
positive und negative Schwellen, für die Momentanfrequenzen eingestellt
basierend auf einer automatischen Bestimmung oder einer manuellen
Einstellung oder Programmierung (Schritt S102). Basierend auf den
positiven und negativen Schwellwerten werden jeweilige Summen von
Phasenfehlern bei Momentanfrequenzen über den Grenzen erhalten (Schritt S103).
Schließlich
wird eine Signalausrichtung durch Steuern der Verzögerungsfunktion 221,
bis die erhaltenen Summen ausgeglichen sind oder im Wesentlichen
gleich sind, das heißt,
bis ein Fehlerwert EV minimiert ist (Schritt S104), erreicht. Dadurch
kann eine verlässliche
Ausrichtung des Eingangs- und Ausgangssignals erhalten werden, selbst
in Fällen,
in denen die Signale stark verzerrt sind.
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Es
wird angemerkt, dass die vorliegende Erfindung nicht auf das bevorzugte
Ausführungsbeispiel,
das oben beschrieben wurde, beschränkt ist, sondern in beliebigen
Signalverarbeitungsfunktionen für
eine beliebige Art von Signal ver wendet werden kann, wo eine Ausrichtung
von Signalen erwünscht ist.
Darüber
hinaus kann jede beliebige Art von Ausgleichsfunktionen und ausgleichender
Frequenzantwort der Phasenfehler implementiert werden. Das wesentliche
Prinzip der vorliegenden Erfindung liegt daher in der Verwendung
einer Frequenzantwort der Phasenfehler zum Steuern der Ausrichtung
des Eingangs- und
Ausgangssignals. Das bevorzugte Ausführungsbeispiel kann daher innerhalb
des Bereichs der angefügten
Ansprüche
variieren.