Aufgabe
der Erfindung ist es daher, eine Sendeeinrichtung vorzusehen, die
eine hohe Ausgangsleistung bei gleichzeitig guten Linearitätseigenschaften
und niedrigem Stromverbrauch aufweist. Weiterhin stellt sich der
Erfindung die Aufgabe, eine Transceiveranordnung vorzusehen, bei
der in einfacher Weise eine adaptive digitale Vorverzerrung möglich ist.
Schließlich ist
es Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren für eine digitale Vorverzerrung
in einer Sendeeinrichtung vorzusehen.
Diese
Aufgabe wird durch die Gegenstände der
nebengeordneten Patentansprüche
gelöst.
So
umfasst eine Sendeeinrichtung mit adaptiver digitaler Vorverzerrung
eine Prozessoreinheit zur Abgabe eines zwei wertdiskrete Komponenten aufweisenden
Basisbandsignals an einen ersten und an einen zweiten Signalausgang.
Die Sendeeinrichtung enthält
eine adaptive Vorverzerrungseinheit mit einem ersten Signaleingang,
welcher mit dem ersten Signalausgang der Prozessoreinheit verbunden
ist, mit einem zweiten Signaleingang, welcher mit dem zweiten Signalausgang
der Prozessoreinheit verbunden ist und mit einem ersten und zumindest
einem zweiten Steuereingang zur Zuführung wertdiskreter Signale.
Die Vorverzerrungseinheit ist zur Bereitstellung eines zwei wertdiskreten
Komponenten umfassenden Signals an einen ersten und an einen zweiten Signalausgang
ausgebildet, wobei das zwei wertdiskrete Komponenten umfassende
Signal von einem am ersten und am zweiten Eingang anliegenden Eingangssignal
und einem Steuersignal an zumindest dem ersten Steuereingang abgeleitet
ist. Dazu enthält
sie ein Mittel zur Ermittlung eines Vorverzerrungskoeffizienten,
der einen komplexen Wert umfasst. Dieser ist abhängig von einem Steuersignal
an einem ersten Steuereingang des Mittels und von der komplexen
Summe aus den Pegeln von Signalen am ersten Eingang und am zweiten
Eingang der Vorverzerrungseinheit. Weiterhin besitzt die Vorverzerrungseinheit
eine Schaltung zur komplexen Multiplikation, die mit dem ersten
und dem zweiten Eingang gekoppelt ist. Die Schaltung ist zur Multiplikation
der am ersten und am zweiten Eingang anliegenden Komponenten mit
dem komplexen Vorverzerrungskoeffizienten und zur Abgabe eines aus
der Multiplikation abgeleiteten Ausgangssignals ausgebildet. Schließlich weist
die Vorverzerrungseinheit eine Adaptionseinheit zur Erzeugung und
für eine Übermittlung
eines neuen komplexen Vorverzerrungskoeffizienten auf. Dieser wird
durch die geeignete Ausbildung der Adaptionseinheit zumindest aus
den am ersten und am zweiten Eingang der Vorverzerrungseinheit anliegenden
Signalen, aus dem ersten Steuersignal und aus einem zweiten Basisbandsignal
gebildet, das eine erste und eine zweite Komponente umfasst und
an einem zweiten Steuereingang der Vorverzerrungseinheit anliegt.
Die Sendeeinrichtung weist eine Wandeleinrichtung auf, deren Eingänge mit
den Ausgängen
der Vorverzerrungseinheit verbunden sind und die zur Umwandlung
anliegender wertdiskreter Komponenten in wertkontinuirliche Komponenten
ausgebildet ist. Die Sendeeinrichtung enthält weiterhin eine Modulationseinrichtung
mit einem ersten Eingang, der mit dem ersten Ausgang der Vorverzerrungseinheit
gekoppelt ist und mit einem zweiten Eingang, der mit dem zweiten
Ausgang der Vorverzerrungseinheit gekoppelt ist. Die Modulationseinrichtung
weist einen Lokaloszillatoreingang zur Zuführung eines Lokaloszillatorsignals,
sowie einen Ausgang auf und ist zur Umsetzung eingangsseitig anliegender
Signale in ein Ausgangssignal mittels des Lokaloszillatorsignals
ausgebildet. Der Ausgang der Modulationseinrichtung ist mit zumindest
einer Verstärkungseinrichtung
gekoppelt, deren Ausgang mit einer Auskoppeleinheit zur Auskopplung
eines Teils des Ausgangssignals der Verstärkungseinrichtung verbunden
ist. Schließlich
weist die Sendeeinrichtung ein Mittel zur Umsetzung des Teils des
Ausgangssignals in ein Basisbandsignal auf, wobei das Basisbandsignal
eine erste und eine zweite wertdiskrete Komponente umfasst. Das
Mittel ist zur Bereitstellung der ersten Komponente an einen ersten
Ausgang und zur Bereitstellung der zweiten Komponenten an einen
zweiten Ausgang ausgebildet, wobei der erste Ausgang mit einem ersten
Abgriff des zweiten Steuereingangs der Vorverzerrungseinheit und
der zweite Ausgang mit einem zweiten Abgriff des zweiten Steuereingangs
der Vorverzerrungseinheit verbunden ist.
Erfindungsgemäß ist die
Vorverzerrungseinheit ausgebildet, einen ersten oder einen zweiten
Betriebszustand einzunehmen. In dem ersten Betriebszustand ist die
Vorverzerrungseinheit zur Abgabe der an ihrem ersten bzw. an ihrem
zweiten Eingang anliegenden Signalen an ihrem ersten bzw. an ihrem
zweiten Ausgang ausgebildet. Somit werden eingangsseitig anliegende
Signale direkt am Ausgang ausgegeben. In dem zweiten Betriebszustand
ist die Vorverzerrungseinheit zur Abgabe der ersten bzw. der zweiten
Komponente des abgeleiteten Ausgangssignals an ihrem ersten bzw.
ihrem zweiten Ausgang ausgebildet. Die Vorverzerrungseinheit ist
durch das erste Steuersignal in den ersten oder in den zweiten Betriebszustand
schaltbar. Weiterhin ist gemäß der Erfindung
in der Sendeeinrichtung eine Leistungskontrolleinheit vorgesehen,
deren Eingang mit einem Steuerausgang für ein wertdiskretes Leistungskontrollsignal
der Prozessoreinheit verbunden ist und die zumindest einen Ausgang
zur Bereitstellung des ersten Steuersignals aufweist, welcher mit
dem ersten Steuereingang der Vorverzerrungseinheit gekoppelt ist.
Die
Erfindung sieht somit eine Leistungskontrolleinheit vor, die über ein
Steuersignal eine Verzerrung des Basisbandsignals in der Vorverzerrungseinheit
steuert. Die Vorverzerrungseinheit ist durch das Steuersignal in
einen Betriebsmodus schaltbar, in der das Basisband unverzerrt abgegeben
wird. Die Vorverzerrungseinheit ist in diesem Betriebszustand deaktiviert
und verbraucht keinen Strom.
Sinnvollerweise
wird die mit dem Ausgang der Modulationseinrichtung gekoppelte Verstärkungseinrichtung
in einem Bereich hohen Wirkungsgrades betrieben. Dadurch gibt die
Einrichtung ein Signal mit hoher Leistung bei geringem Stromverbrauch
ab. Ist der Pegel des am Eingang der Verstärkungseinrichtung anliegenden
Signals zu hoch, führt die
Vorverzerrungseinheit eine geeignete Vorverzerrung durch, um die
durch den hohen Eingangspegel hervorgerufene Verzerrung in der Verstärkungseinrichtung
zu kompensieren. Ist der Pegel des Eingangssignals nur so groß, daß eine ausreichende
Linearität
der HF-Übertragungskennlinie
bei gleichzeitig hohem Wirkungsgrad weiterhin gegeben ist, wird die
Vorverzerrungseinheit durch das Steuersignal in den ersten Betriebszustand
geschaltet, damit deaktiviert und das Basisbandsignal bleibt unverzerrt.
Insgesamt
ist immer eine gute Linearität
des Ausgangssignals gewährleistet,
wobei gleichzeitig der Stromverbrauch deutlich reduziert wird. Der
Pegel des zu sendenden Ausgangssignals ist der Prozessoreinheit
bekannt, so daß diese über ein
geeignetes Leistungskontrollsignal das erste Steuersignal für die Vorverzerrungseinheit
bestimmt.
Zweckmäßigerweise
wird das an der Vorverzerrungseinheit eingangsseitig anliegende
Basisbandsignal durch die Einheit so vorverzerrt, daß es nach
Durchlauf aller nachgeschalteten Elemente der Sendeeinrichtung ein
lineares Abbild des gewünschten,
zu sendenden Signals darstellt. Die im Sendepfad vorhandenen Nichtlinearitäten werden
so in geeigneter Weise kompensiert.
Die
Adaptionseinheit ist besonders dann zweckmäßig, falls sich äußere Bedingungen
wie beispielsweise Temperatur oder Aussteuerung verändert haben
sollten. Die von der Adaptionseinheit erzeugten neuen Vorverzerrungskoeffizienten
sind daher optimal für
eine Kompensation der nicht linearen Übertragungskennlinie der Sendeeinrichtung.
Auch die Adaptionseinheit ist Teil der Vorverzerrungseinheit und
somit durch das erste Steuersignal aktivierbar.
Ein
Transceiver mit einer solchen Sendeeinrichtung umfaßt weiterhin
eine Empfangseinheit mit einem Eingang und einem Ausgang, die zur
Umsetzung eines an ihrem Eingang anliegenden Signal in ein zwei
wertdiskrete Komponenten umfassendes Basisbandsignal ausgebildet
ist. Dabei stellt die Empfangseinrichtung das Mittel zur Umsetzung
dar, wobei der Ausgang der Empfangseinrichtung mit dem zumindest
einen zweiten Steuereingang der Vorverzerrungseinheit gekoppelt
ist. Weiterhin ist der Eingang mit einer Schaltvorrichtung verbunden,
die zwei Zustände
einnehmen kann. In einem ersten Schaltzustand ist der Eingang mit
der Auskoppeleinheit gekoppelt, in einem zweiten Schaltzustand ist der
Eingang mit einer Empfangsantenne gekoppelt.
In
dieser Ausführung
wird ein Transceiver implementiert, der eine Empfangseinrichtung
enthält, welche
bevorzugt als Mittel zur Umsetzung für die adaptive digitale Vorverzerrung
verwendet werden kann. Somit kann auf einen zusätzlichen Rückkoppelpfad verzichtet werden,
und es wird in geeigneter Weise die Empfangseinrichtung für die Auskopplung und
die Demodulation des zu sendenden Signals verwendet. Eine solche
Ausgestaltung ist besonders kosten- und platzsparend.
In
einem Verfahren zur Regelung einer Vorverzerrung eines wertdiskreten
Signals in der eine Verstärkungsvorrichtung
umfassenden Sendeeinrichtung wird eine Vorverzerrung nur bei Überschreiten
eines Pegels des Ausgangssignals der regelbaren Verstärkungseinrichtung
durchgeführt.
Der Pegel des Ausgangssignals wird dabei durch das von der Leistungskontrolleinheit
abgegebene Steuersignal bestimmt. Die Vorverzerrung wird durch eine
komplexe Multiplikation der ersten und zweiten wertdiskreten Komponente
des Basisbandsignals mit einem von dem Pegel der ersten und zweiten
wertdiskreten Komponente des Basisbandsignals und dem Steuersignal
abhängigen
komplexen Vorverzerrungskoeffizienten durchgeführt.
Es
wird also immer nur dann eine Vorverzerrung durchgeführt, wenn
der Pegel des zu verstärkenden
Signals einen definierten Grenzwert überschreitet. Dieser Grenzwert
ist der Pegelwert, ab dem die HF-Übertragungskennlinie der Sendeeinrichtung einen
stark nichtlinearen Verlauf aufweist, also der Eingangspegel für die Verstärkungseinrichtung
zu groß wird.
Weitere
vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
In
einer Weiterbildung der Erfindung umfasst die Kopplung zwischen
Modulationseinheit und der Verstärkungseinrichtung
eine zweite Verstärkungseinrichtung,
die über
einen Steuereingang regelbar ist. Außerdem besitzt die Leistungskontrolleinheit
einen zweiten Ausgang zur Bereitstellung eines zweiten Steuersignals,
der mit dem Steuereingang der regelbaren Verstärkereinrichtung gekoppelt ist.
Dadurch
läßt sich
vorteilhaft der Eingangspegel der ersten Verstärkungseinrichtung steuern. Insbesondere
wenn diese einen bekannten Verstärkungsfaktor
aufweist, wird somit über
die regelbare Verstärkungseinrichtung
der Pegel des Eingangssignals so eingestellt, daß sich die gewünschte Ausgangsleis tung
ergibt. In einer alternativen Ausgestaltung enthält auch die erste Verstärkungseinrichtung einen
regelbaren Verstärkungsfaktor.
Besonders vorteilhaft ist dabei, wenn das erste und das zweite Steuersignal
das gleiche Steuersignal darstellen. Dadurch wird die Vorverzerrungseinheit
immer in geeigneter Weise angesteuert. Ist der Ausgangspegel der regelbaren
Verstärkungseinrichtung
klein, so ist keine Vorverzerrung notwendig, da das durch die erste Verstärkungseinrichtung
abgegebene Signal eine ausreichend gute Linearität aufweist. Ein Steuersignal,
das in der regelbaren Verstärkungseinrichtung eine
große
Verstärkung
verursacht, steuert somit auch die Vorverzerrungseinheit in geeigneter
Weise.
In
einer anderen Weiterbildung umfasst das Mittel zur Ermittlung der
Vorverzerrungseinheit eine Speichereinheit mit darin abgelegten
komplexen Vorverzerrungskoeffizienten sowie eine Adressberechnungseinheit.
Die Adressberechnungseinheit ist zur Erzeugung eines Adressignals
für einen
in der Speichereinheit abgelegten Vorverzerrungskoeffizienten aus
der komplexen Summe der Pegel der am ersten und am zweiten Eingang
anliegenden Signalen und dem ersten Steuersignal am ersten Steuereingang ausgebildet.
Die Speichereinrichtung ist zur Bereitstellung des durch das Adressignal
bestimmten komplexen Vorverzerrungskoeffizienten an die Multipliziereinheit
ausgebildet.
Es
ist besonders zweckmäßig, wenn
die Speichervorrichtung für
eine Speicherung der von der Adaptionseinheit erzeugten und übermittelten Vorverzerrungskoeffizienten
an die Stelle eines von dem Adressignal bestimmten nunmehr alten
Vorverzerrungskoeffizienten ausgebildet ist. Ebenso zweckmäßig ist
es, die Vorverzerrungskoeffizienten durch die Adaptionseinheit nur
bei Bedarf neu erzeugen zu lassen. Dadurch wird der Stromverbrauch
weiter reduziert.
In
einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung weist die Adaptionseinheit
weitere Steuereingänge für das erste
Steuersignal und für
die durch das Adressignal bestimmten Vorverzerrungskoeffizienten auf.
Alternativ dazu weist in einer anderen Ausgestaltung die Vorverzerrungseinheit
einen Steuereingang für
die erste und die zweite Komponente des abgeleiteten, also verzerrten
Basisbandsignals auf. Somit werden auch die Steuersignale und die
Vorverzerrungskoeffizienten von der Adaptionseinheit bei der Erzeugung
neuer Koeffizienten berücksichtigt.
Vorteilhaft werden die neuen Vorverzerrungskoeffizienten mittels
der Linear- oder der Sekanten Methode berechnet und erzeugt.
In
einer Weiterbildung des Transceivers mit der Sendeeinrichtung und
der Empfangseinrichtung ist am Eingang der Empfangseinrichtung eine
Schalteinrichtung vorgesehen. In einem ersten Schaltzustand der
Schalteinrichtung ist die Auskoppeleinheit mit dem Eingang der Empfangseinrichtung
verbunden, in einem zweiten Schaltzustand ist der Eingang der Empfangseinrichtung
mit einer Empfangsantenne gekoppelt. Eine solche Ausgestaltung der
Erfindung ist insbesondere bei Kommunikationsstandards zweckmäßig, die
während
verschiedener Zeitabschnitte senden und empfangen. Während eines Zeitabschnitts,
in dem gesendet wird, ist somit die Empfangseinrichtung mit der
Auskoppeleinrichtung verbunden. In einem anderen Zeitabschnitt ist
die Empfangsantenne mittels des zweiten Schaltzustandes mit der
Empfangseinrichtung gekoppelt.
Die
Erfindung wird im weiteren anhand von Ausführungsbeispielen unter Zuhilfenahme
der Zeichnungen im Detail erläutert.
Es
zeigen:
1 ein
Blockschaltbild einer Sendeeinrichtung,
2 ein
Blockschaltbild einer Vorverzerrungseinheit,
3 einen
komplexen Multiplizierer,
4 ein
erstes Beispiel einer Adreßberechnungseinheit
der Vorverzerrungseinheit,
5 ein
zweites Beispiel einer Adreßberechnungseinheit,
6 ein
erstes Ausführungsbeispiel
eines Transceivers mit einer Sendeeinrichtung,
7 ein
zweites Ausführungsbeispiel
eines Transceivers,
8 ein
drittes Ausführungsbeispiel
eines Transceivers.
1 zeigt
ein Blockschaltbild einer Sendeeinrichtung mit adaptiver digitaler
Vorverzerrung. Eine Prozessoreinheit 101 erzeugt einen
zwei Komponenten aufweisenden digitalen wertdiskreten Datenstrom.
Die Prozessoreinheit 101 weist einen ersten Ausgang auf
für eine
erste Komponente I des Datenstroms DAT1 sowie einen zweiten Ausgang
für eine
zweite Komponente Q des Datenstroms DAT1. Weiterhin enthält sie einen
Steuerausgang für
ein Leistungskontrollsignal LS. Dieses dient dazu, eine Einstellung
in der Sendeeinrichtung vorzunehmen, um das zu sendende Signal mit
einer ausreichend star ken Leistung abzustrahlen. Dafür ist der
Steuerausgang der Prozessoreinheit 101 mit einer Leistungskontrolleinheit 116 verbunden.
Die
Leistungskontrolleinheit 116 erzeugt aus dem Leistungskontrollsignal
LS der Prozessoreinheit 101 ein Steuersignal CONT1 und
gibt dieses an einen ersten Ausgang 1161 aus. Der Steuerausgang 1161 der
Leistungskontrolleinheit 116 ist mit einem ersten Steuereingang
einer Vorverzerrungseinheit 102 verbunden. Weiterhin enthält die Vorverzerrungseinheit
einen ersten Eingang 1021 zur Zuführung der ersten wertdiskreten
Komponente I des Basisbandsignals DAT1 sowie der zweiten Eingang 1022 zur
Zuführung
der zweiten Komponente Q. Ein erster Ausgang der Vorverzerrungseinheit 102 ist über einen
Digital-Analog-Wandler 103 und
ein Tiefpaßfilter 104 mit
einem ersten Eingang eines Vektormodulators 105 verbunden.
Ein zweiter Ausgang der Vorverzerrungseinheit 102 ist über einen
weiteren Digital-Analog-Wandler 103 und ein weiteres Tiefpaßfilter 104 an
den zweiten Eingang des Vektormodulators 105 angeschlossen.
An den beiden Ausgängen der
Vorverzerrungseinheit ist ein von dem Basisbandsignal DAT1 abgeleitetes
zweites Basisbandsignal DAT2 abgreifbar. Durch die beiden Digital-Analog-Wandler 103 wird
dieses in ein analoges Basisbandsignal gewandelt.
Die
beiden wertkontinuierlichen Komponenten des Basisbandsignals werden
durch die beiden Tiefpaßfilter 104 gefiltert
und den Eingängen
des Vektormodulators zugeführt.
Der Vektormodulator enthält
einen Lokaloszillatoreingang 1051 zur Zuführung eines
Lokaloszillatorsignals von einem Oszillator 106. Mittels
des Lokaloszillatorsignals setzt der Vektormodulator eingangsseitig
anliegende Signale in ein Ausgangssignal um und gibt dieses an seinem Ausgang
aus. Der Ausgang des Vek tormodulators ist mit einem regelbaren Verstärker 107 verbunden, dessen
Ausgangsanschluß an
den Eingang eines Leistungsverstärkers 108 angeschlossen
ist. Ein Steuereingang des regelbaren Verstärkers ist mit dem Steuereingang 1163 der
Leistungskontrolleinheit 116 zur Einstellung der Verstärkung gekoppelt.
Der
Leistungsverstärkers 108 besitzt
in diesem Ausführungsbeispiel
eine bekannte Verstärkung.
Abhängig
von dem Steuersignal an seinem Steuereingang verstärkt der
regelbare Verstärker 107 das
vom Vektormodulator 105 umgesetzte Signal und führt dies
dem Leistungsverstärker 108 zu.
Ist die Sendeleistung gering, so ist auch die Verstärkung des
regelbaren Verstärkers 107 nur
klein. Die Signalpegel der dem Leistungsverstärker 108 zugeführten Signale
sind ebenfalls gering. Die Verstärkung
des Leistungsverstärkers 108 erfolgt
in einem linearen Bereich. Soll hingegen die Ausgangsleistung der Sendeeinrichtung
möglichst
groß sein,
so muß auch die
Verstärkung
des regelbaren Verstärkers 107 entsprechend
größer sein.
Die Eingangsamplituden der Signale am Leistungsverstärker 108 sind
nun ebenfalls deutlich größer, so
daß der
Verstärker
die eingangsseitig anliegenden Signale nicht mehr linear, sondern
mit einer nicht linearen Übertragungskennlinie
verstärkt.
Somit
ist die Nichtlinearität
des Leistungsverstärkers 108 vor
allem von seinen Eingangssignalen abhängig und abgeleitet davon von
dem zu sendenden Ausgangssignal. Dabei ist dem Prozessor 1 die zu
sendende Leistung für
das Ausgangssignal bekannt. Gerade in modernen Kommunikationsstandards
wie WCDMA werden die Sendeleistungen dem mobilen Gerät mitgeteilt.
Dies erfolgt typischerweise ca. 1000 mal pro Sekunde. Die Abstrahlleistung bleibt
bis zu einer erneuten Änderung
konstant eingestellt. Die Amplitude des zu sendenden Signals wird da her
von der Prozessoreinheit über
die Amplituden der Eingangssignale und diese wiederum durch das Leistungskontrollsignal
LS der Prozessoreinheit 101 bestimmt. Das Steuersignal
CONT1 für
die Vorverzerrungseinheit 102 wird daher so eingestellt,
daß die Vorverzerrungseinheit 102 immer
dann das Signal in geeigneter Weise vorverzerrt, wenn bei der zu
sendenden Leistung des Ausgangssignal der Leistungsverstärker 108 eine
nichtlineare Übertragungskennlinie
aufweist.
Die
Signalübertragungskennlinie
innerhalb der Sendeeinrichtung ist jedoch von äußeren Parametern abhängig, wie
beispielsweise Betriebstemperatur, Betriebsspannung, Ruhestrom und
weiteren. Daher ist es notwendig, die Vorverzerrung durch die Vorverzerrungseinheit 102 gegebenenfalls
zu ändern,
um eine optimale Vorverzerrung zu ermöglichen. Den Vorgang einer
Vorverzerrung den äußeren Bedingungen
anzupassen wird adaptive Vorverzerrung genannt.
Dazu
ist am Ausgang des Leistungsverstärkers 108 eine Auskoppeleinheit 109 vorgesehen,
die ein Teil des zu sendenden Signals auskoppelt. Die Auskoppeleinheit
ist mit einem Demodulator 111 verbunden, der das Signal
mittels eines Lokaloszillatorsignals wieder in zwei analoge Komponenten
zerlegt. Der Lokaloszillatoreingang des Demodulators 111 ist dabei
mit dem Oszillator 106 über
einen Phasenschieber 112 gekoppelt. Durch den Phasenschieber 112 werden
die Laufzeitunterschiede zwischen dem Sende- und dem Rückkoppelpfad
berücksichtigt,
so daß eine
Umsetzung im Vektormodulator 105 wie auch im Demodulator 111 phasensynchron
verläuft. Somit
ist eine exakte Wiederherstellung der beiden analogen Komponenten
des Basisbandsignals möglich.
Auf den Phasenschieber 112 kann bei geeigneten Adaptionsmethode,
beispielsweise Sekanten-Methode verzichtet werden.
Über zwei
Tiefpaßfilter 113 sowie
zwei regelbare Basisbandverstärker 114 werden
die beiden Komponenten zwei Analog-Digital-Wandlern 115 zugeführt. Die
beiden regelbaren Basisbandverstärker 114 sind
notwendig, um an den Eingängen
der Analog-Digital-Wandler 115 immer die gleichen Signalpegel
verfügbar
zu haben. Diese sind unabhängig
von dem durch die Rückkoppeleinheit 109 rückgekoppelten
Signal. Dadurch läßt sich
die Dynamik der Analog-Digital-Wandler optimal nutzen, und es tritt
nur ein geringes Quantifizierungsrauschen auf, welches eventuell
eine fehlerhafte Berechnung der Vorverzerrungskoeffizienten verursachen
würde.
Die
Ausgänge
der beiden Analog-Digital-Wandler 115 sind mit einem zweiten
und einem dritten Steuereingang der Vorverzerrungseinheit 102 verbunden.
Aus den beiden rückgekoppelten
wertdiskreten Komponenten des verzerrten Basisbandsignals berechnet
die Vorverzerrungseinheit 102 die Vorverzerrungskoeffizienten
für das
Basisbandsignal DAT1. Durch den adaptiven Rückkopplungspfad ist es daher
möglich,
aktuelle auf die Betriebsbedingungen abgestimmte Vorverzerrungskoeffizienten
zu bestimmen. Die Vorverzerrungseinheit berücksichtigt wiederum über das
Steuersignal CONT1 der Leistungskontrolleinheit eine auftretende
nicht lineare Verzerrung.
Ein
Ausführungsbeispiel
der Vorverzerrungseinheit zeigt 2. Diese
enthält
eine Speichereinrichtung 252, in der komplexe Vorverzerrungskoeffizienten
abgelegt sind. Die Vorverzerrungskoeffizienten stellen dabei einen
komplexen Wert dar und umfassen dabei jeweils ein Koeffizientenpaar
IK und QK. Die Komponente IK ist dabei die reelle Komponente, die
Komponente QK stellt den komplexen Wert des Vorverzerrungskoeffizienten
dar. Der Koeffizient ist jeweils an einer Adresse der Spei chereinrichtung
abgelegt. Für
einen auftretenden Signalpegel existiert ein für die Verzerrung benötigter komplexer
Vorverzerrungskoeffizient. Die Adressberechnungseinheit 251 ermittelt
ein Adresse des Koeffizienten KOEFF1 aus den Pegeln der Komponenten
I und Q, sowie dem Steuersignal CONT1 , welches die zu sendende Leistung
der Sendeeinrichtung und damit eine mögliche Verzerrung des Leistungsverstärkers 108 angibt. Diese
Adresse wird durch ein Adressignal ADR der Speichereinrichtung zugeführt. Dabei
wird abhängig von
dem Steuersignal jeder Abtastwert für die Komponenten I und Q zur
Bildung des Adressignals ADR herangezogen. Der so erhaltene Koeffizient
KOEFF1 wird von der Speichereinrichtung 252 an die Multiplikationseinheit
gesendet.
Die
komplexe Multiplikationseinheit 253 ist über eine
Verzögerungsstrecke
DELAY1 und einen Schalter 250 mit dem Eingang 1021 und 1022 der wertdiskreten
Komponente I und Q verbunden. Außerdem enthält sie einen Koeffizienteneingang
zur Zuführung
der Vorverzerrungskoeffizienten KOEFF1. Die Multiplikationseinheit 253 erzeugt
an ihrem ersten Ausgang ein von der ersten Komponente I abgeleitetes
Signal I2 und am zweiten Ausgang ein von der Komponente Q abgeleitetes
Signal Q2. Diese bilden das verzerrte Basisbandsignal DAT2. Die
Delaystrecke DELAY1 berücksichtigt
dabei die Zeit, die zur Bestimmung der Koeffizientenadresse und
zum Aufruf der Daten sowie zu der Übermittlung des Koeffizientenpaares
KOEFF1 an die komplexe Multiplikationseinheit benötigt wird.
Der
Schalter 250 weist zwei Zustände auf. In einem ersten Schaltzustand
verbindet er die Eingänge 1021 und 1022 direkt
mit den Ausgängen 1025 und 1024 der
Vorverzerrungseinheit. Gleichzeitig werden in diesem Zustand die
Eingänge
von dem komplexen Multiplizierer getrennt. In einem zweiten Schaltzu stand
verbindet er die Eingänge
mit den Eingängen
des Multiplizierers 253 und trennt die direkte Verbindung
zwischen den Eingängen
und den Ausgängen
der Vorverzerrungseinheit. Der Schalter wird von dem Steuersignal
CONT1 gesteuert. Damit wird die Vorverzerrungseinheit abhängig von
dem Steuersignal überbrückt, wenn
keine Vorverzerrung notwendig ist. Gleichzeitig werden in einem
solchen Fall die weiteren Elemente der Vorverzerrungseinheit abgeschaltet
und verbrauchen somit im Idealfall keinen Strom. Natürlich kann
der Schalter auch an anderer Stelle im Signalpfad angebracht werden.
Weiterhin
weist die Vorverzerrungseinheit eine Adaptionseinheit 254 auf.
Diese dient dazu, die Koeffizienten, die in der Speichereinheit 252 abgelegt sind,
gegebenenfalls durch neue Vorverzerrungskoeffizienten zu ersetzen.
Die neu errechneten Vorverzerrungskoeffizienten sind dabei an die
aktuellen Eigenschaften der Signalkette der Sendeeinrichtung und
insbesondere des Leistungsverstärkers
angepaßt.
Dazu ist die Adaptionseinheit über
eine dritte Verzögerungsstrecke
DELAY3 sowohl mit dem Eingang 1021 bzw. 1022 für die beiden
Komponenten I und Q des unverzerrten Basisbandsignals DAT1 verbunden,
als auch am ersten Steueranschluß für das Steuersignal CONT1 angeschlossen.
Weiterhin
enthält
die Adaptionseinheit einen Eingang für das rückgekoppelte und umgesetzte
Basisbandsignal DAT3. Schließlich
besitzt die Adaptionseinheit 254 einen weiteren Eingang
für die
Vorverzerrungskoeffizienten KOEFF1.
Die
Adaptionseinheit ermittelt aus den eingangsseitig angelegten Signalen
I und Q sowie den rückgekoppelten
Signalen des Basisbandsignals DAT3 die neuen Vorverzerrungskoeffizienten KOEFF2
für die
Speichereinheit 252. Dabei wird jedoch das unverzerrte
Basisbandsignal mit den beiden Komponenten I und Q in der Verzögerungsstrecke
DELAY3 verzögert.
Die Verzögerung
ist dabei gleich der Verzögerung
der Strecke DELAY1 zuzüglich
der Verzögerung
des weiteren Sendepfades sowie des Rückkoppelpfades. Zusätzlich wird
ebenso das Leistungskontrollsignal CONT1, sowie die Koeffizienten
KOEFF1 benötigt.
Diese werden über
eine vierte Verzögerungsstrecke
DELAY4 geführt,
deren Verzögerung
gleich der Verzögerung
der Verzögerungsstrecke
DELAY3 abzüglich
der Verzögerungsstrecke
DELAY1 ist. Die Berechnung erfolgt vorzugsweise über die Sekanten- oder eine Linear-Methode, die
mehrere Rechenoperationen enthält.
Nach einer Berechnung der neuen Koeffizienten KOEFF2 für einen
Abtastwert der Komponente I und Q werden diese in der Speichereinheit 252 abgelegt.
Über eine
weitere Verzögerungsstrecke DELAY2,
die zwischen der Adreßberechnungseinheit 251 und
der Speichereinrichtung 252 angeordnet ist, wird die Adressierung
der Speichereinheit 252 so lange verzögert, bis der Vorverzerrungskoeffizient KOEFF2
berechnet wurde. Dann wird er mit Hilfe eines Schreibsignals WE
in den Speicher anstatt des alten Koeffizienten KOEFF1 an die von
der Adreßberechnungseinheit 251 ermittelte
Adresse geschrieben.
Die
Adreßberechnungseinheit 251 ist
in deutlich einfacher Weise ausgebildet. In der Ausgestaltung gemäß 4 weist
sie eine Amplitudenrechnereinheit 355 auf, welche die Amplitude
des komplexen Signals aus den Komponenten I und Q berechnet. Das
Ergebnis wird mit dem Steuersignal CONT1 skaliert. Die so skalierte
Amplitude wird in einer Einheit 356 quantisiert und ergibt
eine Adresse innerhalb des Speichers. In einem konkreten Ausführungsbeispiel
besitzt das Ausgangssignal der Amplitudenrechnereinheit 355 eine
Auflösung
von 8 Bit. Daraus ergeben sich 256 mögliche Koeffizienten im Speicher,
auf die zugegriffen werden kann. Das Ausgangssignal wird mit einem
Steuersignal skaliert, so daß damit
ein zusammenhängender
Bereich aus den 256 Koeffizienten ausgewählt wird.
Für die
aktuelle Berechnung der Vorverzerrung wird einer dieser Koeffizienten
verwendet. Beispielsweise besitzt der Skalierungsfaktor durch das
Steuersignal CONT1 den Wert 0,8. Der Bereich der ausgewählten Koeffizienten
geht somit vom 1. bis zum 204. Koeffizienten. Für einen aktuellen Pegel wird
einer dieser Koeffizienten zur Vorverzerrung verwendet. Der Vorverzerrungskoeffizient
wird der komplexen Multiplizierereinheit 253 zugeführt.
Eine
andere Ausgestaltungsform der Adreßberechnungseinheit 251 ist
in 5 zu sehen. Diese enthält jeweils eine Quadriereinheit 458 für den Pfad der
ersten Komponente I und den Pfad der zweiten Komponente Q, welche
das Betragsquadrat der jeweiligen Komponente ermittelt. Die Ausgänge der beiden
Quadrierer 458 sind mit einem Addierer 459 verbunden,
welcher das Betragsquadrat des komplexen zusammengesetzten Signals
aus den Komponenten I und Q ermittelt. Das Ausgangssignal wird skaliert
und anschließend
in der Quantisiereinheit quantisiert. Daraus ergibt sich wieder
direkt die Adresse des gewünschten
Vorverzerrungskoeffizienten in der Speichereinrichtung.
Die
Adressberechnungseinheit verwendet daher zur Berechnung der Adresse
der gespeicherten Vorverzerrungskoeffizienten lediglich die Amplitude
der Komponenten I und Q, Da eine Verzerrung in dem Leistungsverstärker von
dem Pegel des Eingangssignal hervorgerufen wird. Die Phase des Eingangssignal
kann unberücksichtigt
bleiben. Jedoch ist in der Verwendung eines komplexen Vorverzerrungskoeffizient
in der Multipli ziereinheit nicht nur eine Amplitudenverzerrung,
sondern auch die Phasenverzerrung durch die Nichtlinearität des Verstärkers bereits
berücksichtigt.
In besonders einfacher Weise ist die Adressberechnungseinheit ausgebildet, wenn
anstelle der Komponenten I und Q das digitale Signal als Amplitudenkomponente
und Phasenkomponente vorliegt. Dann kann auf den Quadrierer 458 verzichtet
und das Amplitudensignal direkt mit dem Signal CONT1 skaliert werden.
Ein
Ausführungsbeispiel
der komplexen Multipliziereinheit 253 zeigt 3.
Die Verwendung eines komplexen Multipliziereinheit besitzt den großen Vorteil,
daß nicht
nur eine reine Amplitudenverzerrung des Leistungsverstärkers oder
des Sendepfades berücksichtigt
wird, sondern auch eine Phasenverzerrung. Der Komplexmultiplizierer 253 weist
vier Skalarmultiplikatoren 2531 bis 2534 sowie
einen Subtrahierer 2535 und einen Addierer 2536 auf.
Die
Signaleingänge
des Komplexmultiplizierers sind über
die Verzögerungsstrecke
DELAY1 an die Eingänge
der Vorverzerrungseinheit angeschlossen. Der erste Eingang für die Komponente
I ist mit einem Eingang der Skalarmultiplizierer 2531 und 2533 verbunden.
Ein erster Eingang der Skalarmultiplizierer 2532 und 2534 ist
an den zweiten Eingang für
die wertdiskrete Komponente Q des Basisbandsignals DAT1 angeschlossen.
Der Komplexmultiplizierer 253 enthält weiterhin einen Eingang
für die
komplexen Koeffizienten KOEFF1, der die Komponenten IK und QK aufweist.
Der Komplexkoeffizienteneingang für die Komponente IK ist mit
einem zweiten Eingang des Skalarmultiplizierers 2531 sowie 2534 verbunden.
Jeweils ein zweiter Eingang der Skalarmultiplizierer 2532 und 2533 ist
an den zweiten Eingang für
die Komponente QK des Vorverzerrungskoeffizienten KOEFF1 angeschlossen.
Der
Ausgang des Skalarmultiplizierers 2531 führt zu einem
Subtrahierer 2535, der Ausgang des Skalarmultiplizierers 2532 ist
an den zweiten Eingang des Subtrahierers 2535 angeschlossen.
Dieser subtrahiert das Ausgangssignal des Skalarmultiplizierers 2535 von
dem Ausgangssignal des Skalarmultiplizierers 2532. Die
Ausgänge
der Skalarmultiplizierer 2533 und 2534 sind an
einen Addierer 2536 angeschlossen, dessen Ausgangssignal
die Komponente Q2 des verzerrten Basisbandsignals DAT2 bildet. Diese
Schaltung führt
eine Multiplikation des eine komplexen Wert darstellende Basisbandsignal DAT1
mit einem komplexen Vorverzerrungskoeffizienten durch. Das Ergebnis
ist das geeignete vorverzerrte Basisbandsignal. Die Koeffizienten
entsprechen dabei der inversen Signalübertragungsfunktion der Verstärkungseinrichtung.
Es
ist sinnvoll, nicht nur die Verzerrung der Verstärkungseinrichtung zu berücksichtigen,
sondern alle in der Senderkette auftretenden nichtlinearen Komponenten.
Auch können
falls erforderlich nur einige wenige Koeffizienten in der Speichereinrichtung abgelegt
werden, und weitere durch Extrapolation gewonnen werden. Dann wird
die Vorverzerrungsschaltung durch eine Extrapolationsschaltung erweitert.
Bei
der Erfindung wird somit in einer Sendeeinrichtung eine Leistungskontrolleinheit
vorgesehen, die ein Steuersignal an eine Vorverzerrungseinheit sendet,
welche abhängig
von dem Steuersignal ein digitales Basisbandsignal mit Vorverzerrungskoeffizienten über einen
Komplexmultiplizierer multipliziert. Dabei ist die Vorverzerrungseinheit
nur dann aktiv, wenn die Linearität des Ausgangssignals bei der
abzustrahlenden Leistung nicht mehr ausreichend ist.
Die
zu verwendenden Vorverzerrungskoeffizienten werden dabei zweckmäßigerweise
aus einer Speichereinrichtung entnommen. Eine Adressbestimmung des
zu entnehmenden Vorverzerrungskoeffizienten erfolgt mit Hilfe einer
Adressberechnungseinheit in einfacher Weise, indem lediglich die
Amplituden der Basisbandsignalkomponenten I und Q ermittelt und
mit dem Steuersignal skaliert werden. Das so berechnete Signal stellt
die Adresse des zu verwendenden Vorverzerrungskoeffizienten dar,
der mit dem unverzerrten Eingangssignal komplex multipliziert wird.
Sinnvollerweise
ist ein Rückkopplungspfad vorgesehen,
der einen Teil des zu sendenden Signals demoduliert und daraus ein
Basisbandsignal mit den verzerrten Komponenten ermittelt.
Dieses
wird innerhalb der Vorverzerrungseinheit mittels einer Adaptionseinheit
mit den unverzerrten Basisbandsignaldaten verglichen. Dadurch lassen
sich neue Vorverzerrungskoeffizienten verbinden und in der Speichereinrichtung
ablegen, welche veränderte
Betriebsbedingungen der Sendeeinrichtung berücksichtigen. Zudem kann in
einem Transceiver der Empfangspfad als Rückkopplungspfad verwendet werden.
Dadurch lassen sich zudem Kosten und Platz einsparen. Durch geeignete
Ausbildung der Versorgung des Endverstärkers mittels Anschlusses eines
DC-DC-Wandler lassen sich verschiedene HF-Übertragungskennlinien
auswählen.
Sinnvollerweise wird der DC-DC-Wandler mit der Leistungskontrolleinheit 116 gekoppelt,
so daß die
Auswahl von der geforderten Ausgangsleistung abhängt.
6 zeigt
ein Blockschaltbild eines Transceivers mit einem Sende- und einem
Empfangspfad. Der Sendepfad ist dabei in gleicher Weise aufgebaut wie
der Sendepfad der 1. Der Verstärker 108 ist dabei über einen
Duplexer 717 mit der An tenne ANT verbunden. Gleichzeitig
koppelt der Duplexer 717 die Antenne ANT auch mit dem Empfangspfad 2,
der ein Bandpaßfilter 730 und
einen rauscharmen Verstärker 731 enthält. Der
restliche Empfangspfad ist ähnlich dem
Mittel 2 der 1 aufgebaut. Die beiden Ausgänge der
D/A-Wandler 115 sind jedoch nicht nur mit dem Eingang 1026 der
Vorverzerrungseinheit, sondern zusätzlich auch mit einer Prozessoreinheit 737 verbunden.
Diese übernimmt
die weitere Signalverarbeitung der empfangenen Daten.
Bei
dieser Ausgestaltung wird der Empfangspfad gleichzeitig auch für die adaptive
Rückkopplung
benutzt. Voraussetzung hierfür
ist natürlich, daß während dieser
Zeit keine Daten zu empfangen sind. Weiterhin ist es notwendig,
daß das
Verbindungsstück 717,
in dem Ausführungsbeispiel
der Duplexer keine zu starke Isolation zwischen dem Sende- und dem
Empfangspfad aufweist. Das Lecksignal muß ausreichend groß sein,
damit eine fehlerfreie Demodulation gewährleistet ist. Bei dem Telekommunikationsstandard
WCDMA wird zumeist gleichzeitig auf zwei verschiedenen Frequenzen
gesendet und empfangen. Zu bestimmten Zeiten und in bestimmten Betriebsmodi
ist es jedoch möglich,
den Empfangspfad für
die adaptive Vorverzerrung zu benutzen.
Im
Beispiel des Transceiver der 7 unterscheidet
sich der Sendepfad durch den Auskoppler 109 und der Empfangspfad
durch den Switch 739 von dem Transceiver der 1 und 6.
Diese Ausgestaltung ist besonders vorteilhaft für den Mobilfunkstandard EDGE
oder andere TDD-Systeme, die mit Zeitschlitzen arbeiten, wie beispielsweise
WCDMA-TDD oder 802.11. Während
eines Empfangzeitschlitzes wird der Switch 739 so geschaltet,
daß das empfangene
und vom Verstärker 731 verstärkte Signal
in den Demodulator 111 gelangt. Während eines Sen dezeitschlitzes
wird ein Teil des Sendesignals im Koppler 109 ausgekoppelt
und über
den Switch 739 dem Mittel 2 zugeführt. Es
läßt sich
daher immer während
eines Sendezeitschlitzes eine adaptive Vorverzerrung durchführen.
Ein
weiterer Aspekt eines erfindungsgemäßen Transceivers zeigt 8.
Unter realen Bedingungen ändert
sich die Abstrahlcharakteristik der Antenne ANT, da diese durch
Umgebungseinflüsse
beispielsweise durch metallische oder dielektrische Gegenstände im Nahfeld
der Antenne beeinflusst wird. Eine Änderung der Abstrahlcharakteristik
durch die äußeren Umgebungseinflüsse führen automatisch
zu einer Änderung
der Eingangsimpedanz der Antenne. Die Änderung der Eingangsimpedanz
führt ebenso zu
einer Impedanzänderung
am Ausgang des Leistungsverstärkers 108.
Durch
die Veränderung
der Eingangsimpedanz der Antenne ändert sich die Anpassung des Leistungsverstärkers 108 an
die nachgeschalteten Bauelemente des erfindungsgemäßen Transceivers. Bei
den bandbreiteneffizienten Modulationsverfahren, wie sie beispielsweise
für die
Mobilfunkstandards CDMA2000 und WCDMA/UTMS eingesetzt werden, können die
geforderten Linearitätsbedingungen
an die Sendestufe und im besonderen an den Ausgangsverstärker 108 unter
diesen Bedingungen nicht mehr eingehalten werden.
Die
Ursache einer Änderung
der Linearität vor
allem in dem Leistungsverstärker 108 liegt
unter anderem in der reflektierten, in den Ausgang des Leistungsverstärkers 108 zurückfließenden Leistung begründet, die
aufgrund der Fehlanpassung zwischen der Ausgangsimpedanz des Leistungsverstärkers 108 und
der Eingangsimpedanz der Antenne ANT erzeugt wird. Aus diesem Grund
wird üblicherweise
ein Zirkulator zwischen Leis tungsverstärker 108 und Antenne
ANT geschaltet, um den Leistungsverstärker und die Antenne voneinander
zu entkoppeln. Ein solcher Zirkulator ist aber relativ teuer und nicht
monolithisch auf einem Chip integrierbar.
Das
Ausführungsbeispiel
des erfindungsgemäßen Transceivers
in 8 zeigt eine Lösung,
die ohne einen Zirkulator eine Einhaltung der Linearitätsanforderung
erlaubt. Dies ermöglicht
es, den Ausgang des Leistungsverstärkers 108 an die Antenne ANT
anschließen
zu können,
ohne einen zusätzlichen
Zirkulator verwenden zu müssen.
Funktions- bzw. wirkungsgleiche Bauelemente tragen dabei gleiche
Bezugszeichen.
Die
Auskoppeleinheit 109 ist hier als Richtkoppler ausgebildet.
Ein solcher Richtkoppler koppelt einen Teil der von dem Leistungsverstärker 108 in Richtung
der Antenne ANT abgegebenen Leistung aus und ermittelt dessen Amplituden-
und Phasenwert. Wenn nun aufgrund einer Fehlanpassung zwischen der
Ausgangsimpedanz des Verstärkers 108 und
der Eingangsimpedanz der Antenne ANT ein Teil der vom Leistungsverstärker abgegebenen
Leistung von der Antenne reflektiert wird, so ermittelt der Richtkoppler 109 auch
die reflektierte Leistung in ihre Amplitude und Phase.
Die
ausgekoppelte Leistung wird vom Richtkoppler 109 an die
Modulatoranordnung 111a weitergegeben. Dabei kann es sich
um die Demodulatoranordnung eines in dem Transceiver implementierten Empfängerpfades
oder auch eine spezielle für
die adaptive Vorverzerrung optimierte Demodulatoranordnung handeln.
Nach einer Demodulation in die komplexen Komponenten I und Q werden
diese den Tiefpassfiltern 113 zugeführt, durch einen programmierbaren
Verstärker 114 verstärkt und
in die digitalen Signale über
die A/D-Wandler 115 umgewandelt. Der von den Analog/Digital-Wandlern
abgegebene Datenstrom ermöglicht
nun ebenso eine Aussage über eine
Fehlanpassung zwischen dem Ausgang 108 und der Antenne
ANT.
Da
das Linearitätsverhalten
des gesamten Sendepfades unter anderem auch von einer Anpassung
zwischen dem Ausgang des Leistungsverstärkers 108 und der
Antenne ANT abhängt,
ist es nun möglich,
das digitale Basisbandsignal DAT1 in geeigneter Weise zu verzerren,
um so die Fehlanpassung zu kompensieren. Da die Änderung der Antennenimpedanz
gegenüber
den üblicherweise
in den Mobilfunkstandards verwendeten Zeitdauern einer Signalübertragung
relativ langsam erfolgt, können
die Vorverzerrungskoeffizienten nachgeregelt werden, um so die Änderung
der Impedanz zu kompensieren.
Ein
weiterer Aspekt liegt in dem Umstand, dass eine Vorverzerrung des
digitalen Basisbandsignals zu einem breiteren Frequenzspektrum führt. Daher
müssen
die Tiefpassfilter 104 geeignet angepasst werden, so dass
nicht eine zusätzliche
Phasenverzerrung aufgrund zu geringer Filterbandbreite auftritt.
Dies lässt
sich durch eine Filterumschaltung erreichen, die je nach aktiver
oder inaktiver digitaler Vorverzerrung eine Bandbreitenumschaltung
durchführt.
Dafür sind
im Ausführungsbeispiel
umschaltbare Filter 104 vorgesehen, die mit ihrem Stelleingang 114 über die
Steuereinheit 116 an den Prozessor 101 angeschlossen
sind. Gleiches gilt auch für
die dem Filter 104 nachgeschalteten Mischer 105 und
Verstärker 107.
Ihre Bandbreite muss ebenfalls entsprechend groß gewählt werden. Für den Empfangspfad und
insbesondere dem Tiefpassfilter 113 ist ebenso eine Bandbreitenumschaltung
vorgesehen. Auch diese Filter 113 sind mit einem Stelleingang 113a über die
Leistungssteuereinheit 116 an den Prozessor angeschlossen.
Weiterhin
ist es zweckmäßig die
Digital/Analog-Wandler mit einer höheren Auflösung auszulegen, um so das
Signal-Rauschverhältnis zu
verbessern. Meist reicht eine zusätzliche Auflösung von
einem Bit aus, um das Quantisierungsrauschen ausreichend zu unterdrücken. Grundsätzlich hängt es von der
Verzerrung ab, wie viele Bits zusätzlich benötigt werden. Wenn der Betrag
des maximalen Koeffizienten unterhalb der Werte 2, 4, 8 liegt, so
werden 1, 2, 3 zusätzliche
Bits benötigt.
Darüber hinaus
wird es durch den Richtkoppler 109 möglich, eine Schutzschaltung
für den
Ausgang des Leistungsverstärkers 108 vorzusehen.
Eine solche Schutzschaltung ist dann zweckmäßig, wenn aufgrund einer Fehlanpassung
die von der Antenne reflektierte Leistung stark ansteigt, so dass
die in den Ausgang des Leistungsverstärkers zurückfließende Energie möglicherweise
zu einer Beschädigung
des Leistungsverstärkers 108 führen könnte. Der
Anstieg der Leistung des reflektierten Signals wird von dem Richtkoppler 109 detektiert,
und durch die nachgeschaltete Demodulatoranordnung 111 und
die A/D-Wandler
in digitale Signale umgewandelt. Bei der Übertragung dieser Koeffizienten
an die Vorverzerrungseinheit stellt die Vorverzerrungseinheit eine mögliche Überlastungsgefahr
des Leistungsverstärkers 108 fest
und übermittelt
diese sowohl an den Prozessor 101, als auch an den Leistungsverstärker 108.
Der
Leistungsverstärker 108 kann
daraufhin abgeschaltet werden, um eine Beschädigung zu vermeiden. Ebenso
ist es möglich,
bereits in der Demodulatoranordnung 111a einen Leistungsdetektor
vorzusehen, der den Leistungsanteil des reflektierten Signals ermittelt
und direkt an den Prozessor 101 weitergibt. Abhängig von
der reflektierten Leistung sind so geeignete Schutzmaßnahmen
möglich.
Diese können
beispielsweise in eine Reduzierung der gesamten Ausgangsleistung
wie auch in eine Abschaltung des Leistungsverstärkers 108 liegen.
Eine solche Schutzschaltung ermöglicht
es daher, die Spannungsfestigkeit der verwendeten Leistungsverstärker 108 und
gegebenenfalls auch 107 zu reduzieren und dafür die Hochfrequenzeigenschaften
und insbesondere die Linearitätseigenschaften
der Leistungsverstärker
zu verbessern. Dadurch erhöht
sich der Wirkungsgrad der gesamten Anordnung und die benötigte Chipfläche wird
reduziert.
Die
in den Ausführungsbeispielen
beschriebenen Implementierungen sind so ausgelegt, dass der durch
die digitale Vorverzerrung bedingte zusätzliche Strombedarf gering
gegenüber
den Einsparungen bei den Verstärkern
und insbesondere bei dem Leistungsverstärker 108 ist. Dadurch
wird vorteilhaft der Stromverbrauch des Gesamtsystems reduziert.
Für eine Ermittlung
der Vorverzerrungskoeffizienten ist es zweckmäßig, im Gegensatz zu den Basisstationsimplementierungen
nicht auf besonders hohe Genauigkeit der Vorverzerrung und der Linearität zu achten,
sondern nur zeitweise den Rückführungspfad 110 mit
seinem Demodulator 111 bzw. 111a und den nachfolgenden
Schaltelementen zu aktivieren. Ein solches Vorgehen ist ausreichend,
da bei modernen Mobilfunkstandards einmal in einem Zeitschlitz die
Ausgangsleistung des Mobilgeräts
durch die Basisstation nachgestellt wird, falls sich von Zeitschlitz
zu Zeitschlitz die Bedingungen verändert haben sollten. Ein Zeitschlitz
besitzt die Dauer von ca. 1 msek. Ein typisches Beispiel für solch
einen Mobilfunkstandard, bei dem die Ausgangsleistung des Mobilgeräts durch
die Basisstation eingestellt wird, ist der Mobilfunkstandard WCDMA/UMTS.
Dem
Prozessor 101 ist demnach die maximale Leistung bekannt,
die in dem aktuellen Zeitschlitz auftreten kann. Eine digitale Vorverzerrung der
Basisbanddaten wird somit nur benötigt, wenn die maximale abzugebende
Leistung über
einen bestimmten Grenzwert liegt und die Linearitätsanforderungen
ohne eine Vorverzerrung nicht eingehalten werden können. Da
die Änderung
einer Antennenimpedanz meist in einem Bereich größer als 10 msek erfolgt, ist
eine kontinuierliche Vorverzerrung und ein Nachregeln der in der
Vorverzerrungseinheit abgelegten Vorverzerrungskoeffizienten jederzeit
möglich.
Darüber hinaus
kann auch ausgenutzt werden, dass sehr hohe Leistungen die typischerweise zu
einer Verzerrung führen,
nur selten in dem kontinuierlich abgegebenen Signal erscheinen.
Dadurch ist es möglich,
die Rückkoppelschleife
noch seltener zu aktivieren. Durch eine Speicherung der Vorverzerrungskoeffizienten
ist zum einen nur ein gelegentliches Nachregeln, ein Update oder
eine stichpunktartige Überprüfung der
einzelnen Koeffizienten notwendig, um die Qualität der Vorverzerrung sicherzustellen.
Ein solches Update der Koeffizienten kann zudem von verschiedenen
Bedingungen abhängig gemacht
werden. Beispielsweise seien hierfür das zeitliche Alter der verfügbaren Koeffizienten,
die Änderung
der Betriebsbedingung sowie die Änderungen
der Eingangsimpedanz genannt.
Für eine Aktivierung
der digitalen Vorverzerrung genügt
es, die Leistungsgrenze am Ausgang des Leistungsverstärkers 108 für den Fall
der Verwendung einer konstanten Betriebsspannung festzulegen. Wenn
die Leistungsgrenze demnach überschritten
wird, so muss das Eingangssignal für den Leistungsverstärker 108 geeignet
vorverzerrt werden. Sollen zusätzlich
DC/DC-Wandler mit
stufenweise oder kontinuierlich veränderbare Betriebsspannung eingesetzt
werden, so ist in jedem Zeitschlitz über eine Logik sowohl eine
Entscheidung bezüglich der
zu verwendenden Betriebsspannung als auch bezüglich der Aktivierung der digitalen
Vorverzerrung zu treffen. Eine digitale Vorverzerrung ist damit
abhängig
von der verwendeten Betriebsspannung als auch von der maximal zu
erwartenden Leistung. Die Leistungsgrenze, die zu einer Deaktivierung
der digitalen Vorverzerrung führt,
ist so zu legen, dass bei Unterschreiten dieser Leistungsgrenze
der Leistungsverstärker
bereits ausreichend linear arbeitet, so dass eine geringere Änderung
der Impedanz der Antenne nicht mehr zu einer nichtlinearen Verzerrung im
Leistungsverstärker
führt.
Die
erfindungsgemäße Transceiverschaltung
und das Verfahren eine digitale Vorverzerrung abhängig von
der zu erwartenden Leistung durchzuführen, kann insbesondere in
künftigen
mobilen Kommunikationsgeräten
mit wenig Zusatzaufwand vorgesehen werden. Bevorzugt lassen sich
mehrere Empfänger
wie auch Sender parallel in einem solchen mobilen Kommunikationsgerät vorsehen,
die dann flexibel konfiguriert und somit auch als Teil des benötigten Rückkopplungspfades
genutzt werden können.
Gerade in TDMA-Systemen mit bereits vorhandenen Zeitschlitzen, die
ein Senden und ein Empfangen zu jeweils unterschiedlichen Zeitpunkten
vorsehen, ist eine Implementierung mit wenig Zusatzaufwand möglich. Ebenso
denkbar ist es, mehrere Vorverzerrungskoeffizienten für die verschiedenen parallel
geschalteten Verstärkerzüge in der
Vorverzerrungseinheit vorzusehen.
Grundsätzlich können mit
der erfindungsgemäßen Transceiveranordnung
unterschiedliche Anwendungen abgedeckt werden. So ist es im Fall
von Sättigungsbetrieb,
wie es für
den Mobilfunkstandard GSM erfordert wird, denkbar, die digitale
Vorverzerrung zu deaktivieren. Für
einen Linearbetrieb, wie sie bei den Mobilfunkstandards CDMA und
UMTS erforderlich sind, ist die digitale Vorverzerrung in Abhängigkeit
der abgegebenen Leistung aktiviert.