DE602005000014T2

DE602005000014T2 - Mehrbandvorverzerrer mit Korrekturwertetabellen

Info

Publication number: DE602005000014T2
Application number: DE602005000014T
Authority: DE
Inventors: Yasunori Int. Prop. Dept. Suzuki; Shoichi Int. Prop. Dept. Narahashi
Original assignee: NTT Docomo Inc
Current assignee: NTT Docomo Inc
Priority date: 2004-01-28
Filing date: 2005-01-27
Publication date: 2006-11-23
Anticipated expiration: 2025-01-28
Also published as: CN1649258A; US20050162225A1; CN100446412C; EP1560327A1; KR100622301B1; KR20050077788A; EP1560327B1; DE602005000014D1; US7183847B2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Multiband-Vorverzerrer, der eine Verstärkung aller Übertragungssignale mehrerer Frequenzbänder durch einen gemeinsamen Verstärker ermöglicht.
Ein bekanntes Kompensationsverfahren für nichtlineare Verzerrungen durch Mikrowellen-Leistungsverstärker ist ein Vorverzerrungsverfahren, das ein digitales Signalverarbeitungsschema verwendet (im Folgenden als digitales Vorverzerrungsverfahren bezeichnet) (zum Beispiel Japanische offengelegte Patentanmeldung Nr. 2002-522989, im Folgenden bezeichnet als Patentdokument 1). Das digitale Vorverzerrungsverfahren beseitigt die Notwendigkeit von komplexen analogen Schaltungen durch Implementierung einer Vorverzerrerkonfiguration durch Nutzung von digitaler Signalverarbeitung. Realisierungen von linearen Verstärkern sind im Wesentlichen durch Verwendung von analogen Schaltungen wie etwa einem Feed-Forward-Verstärker, einem Verstärker mit negativer Rückkopplung usw. erreicht worden. Vorverzerrer sind auch mit analogen Schaltungen gebildet worden (zum Beispiel H. Girard und K. Feher, "A New Baseband Linearizer for More Efficient Utilization of Earth Station Amplifiers Used for QPSK Transmission", IEEE J. Select. Areas Commun. SAC-1, Nr. 1, 1983, im Folgenden bezeichnet als Nicht-Patentdokument 1, und Nojima und Okamoto, "Analysis and Compensation of TWT Nonlinearities Based on Complex Power Series Representation", Journal of the Society of Electronics, Information and Communication Engineers of Japan, B, Band J64-B, Nr. 12, Dez. 19812, im Folgenden bezeichnet als Nicht-Patentdokument 2). Linearisierertechnologien, die solche analogen Schaltungen verwenden, erfordern im Allgemeinen eine hohe Genauigkeit durch Justiertechnik. Außerdem müssen die analogen Schaltungen, um einen Sender, der eine Modulationsschaltung enthält, zu miniaturisieren und wirtschaftlich zu machen, vereinfacht werden.
Es ist ein digitaler Vorverzerrer vom Typ mit einer Nachschlagetabelle zum Vorlinearisieren der nichtlinearen Kennlinien eines Verstärkers bekannt (zum Beispiel Patentdokument 1 und L. Sundstorm, M. Faulkner und M. Johansson, "Quantization Analysis and Design of a Digital Predistortion Linearizer for RF Power Amplifiers", IEEE Trans., Vech. Tech., Band 45, Nr. 4, Seiten 707–719, 1996, 11, im Folgenden als Nicht-Patentdokument 3 bezeichnet). Der digitale Vorverzerrer mit Nachschlagetabelle aktualisiert in der Nachschlagetabelle gesetzte Werte durch Rückkoppeln des Verstärkerausgangssignals nach dort, um die Pegel von Verzerrungskomponenten unter einem gesetzten Wert zu halten. Es ist auf diesem Gebiet der Technik gut bekannt, dass eine Verzerrungskompensation durch eine solche digitale Signalverarbeitung erreicht werden kann, und dass der Betrag der Kompensation gleich oder kleiner als ca. 15 dB ist (zum Beispiel Ishikawa, Hase, Kubo, Tozawa und Hamano, "Development of Adaptive Distortion Compensator for W-CDMA Base Stations", 2002 Assembly of the Society of Electronics, Information and Communication Engineers of Japan, C-2-31, 2002, 09, im Folgenden bezeichnet als Nicht-Patentdokument 4).
Im Allgemeinen erreicht der Vorverzerrer vom Nachschlagetabellentyp eine Verzerrungskompensation in einem Frequenzbereich von nur ca. 20 MHz um die Trägerfrequenz. Deshalb ist es z. B. in dem PDC-(Personal Digital Cellular)-System in Japan oder dergleichen, das gleichzeitig Signale sowohl im 800 MHz- als auch im 1,5 GHz-Band überträgt, unmöglich, eine vorgegebene Kompensation für die Signale beider Frequenzbänder zur gleichen Zeit zu erzielen. Um Signale von mehreren Frequenzbändern zu übertragen und dabei eine Verzerrungskompensation der Signale durch Vorverzerrungsverarbeitung vom Nachschlagetabellentyp vorzunehmen, muss der Vorverzerrer vom Nachschlagetabellentyp für jedes Frequenzband gebaut werden, und auch ein Vektorsignalmodulator, ein Frequenzwandler und ein Leistungsverstärker werden für jedes Band benötigt – dies führt zwangsläufig zu den Mängeln einer Überdimensionierung des Gerätes, hohem Leistungsverbrauch und erhöhtem Platzbedarf des Gerätes.
Eine gemeinsame Verarbeitung der Vorverzerrung vom Nachschlagetabellentyp für mehrere Frequenzbänder würde eine Vereinfachung der Gerätekonfiguration, eine Verringerung des Leistungsverbrauchs und eine Miniaturisierung der Geräte bringen. Wenn allerdings die Vorverzerrungsverarbeitung vom Nachschlagetabellentyp für mehrere Frequenzbänder anhand einer einzigen Nachschlagetabelle durchgeführt wird, werden, wenn die Bänder im Vergleich zu ihren Bandbreiten weit voneinander beabstandet sind, wie im Fall von 800 MHz und 1,5 GHz, die in der Nachschlagetabelle vorgespeicherten Kompensationswerte für die Signale beider Bänder ungewiss, was es unmöglich macht, in den beiden Bändern auftretende Verzerrungen korrekt zu kompensieren.
KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist daher, einen Multiband-Vorverzerrer vom Nachschlagetabellentyp zum Kompensieren der Leistungsverstärkerverzerrung anzugeben.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Multiband-Vorverzerrer vom Nachschlagetabellentyp geschaffen, welcher umfasst:
N Bandsignalextraktoren zum Extrahieren von Übertragungssignalen von N Frequenzbändern aus einem Eingangssignal, wobei N eine ganze Zahl größer oder gleich 2 ist;
N Differenzdetektoren zum Erfassen der Differenz zwischen jeweils einem der N Frequenzband-Übertragungssignale und dem Leistungsverstärkerausgangssignal des gleichen Frequenzbandes wie das eine Frequenzbandsignal;
N Nachschlagetabellen, aus denen jeweils Kompensationsdaten für das eine Frequenzband unter Verwendung der erfassten Differenz des einen Frequenzbandes als ein Referenzsignal ausgelesen werden;
N Addierer zum Addieren der aus einer der N Nachschlagetabellen gelesenen Kompensationsdaten zu dem Übertragungssignal des entsprechenden Frequenzbandes; und
einen Kombinierer zum Kombinieren der addierten Ausgaben aus den N Addierern.
Mit der vorliegenden Erfindung ist es möglich, eine korrekte Verzerrungskompensation für jedes Frequenzband durch Trennen des mehrere Frequenzbandsignale enthaltenden Eingangssignals in Signale der jeweiligen Frequenzbänder mit Hilfe der Bandsignalextraktoren und Vornehmen der Kompensation in jedem Band auf der Grundlage des Verzerrungskompensationswertes, der aus der für dieses Band vorgesehenen Nachschlagetabelle gelesen wird, zu erzielen. Da insbesondere die Signale der jeweiligen Frequenzbänder nach dem Hinzuaddieren der entsprechenden Kompensationswerte von dem Kombinierer kombiniert werden, kann die kombinierte Ausgabe von einem gemeinsamen Verstärker verstärkt werden. Dies ermöglicht eine Vereinfachung der Gerätekonfiguration, eine Verringerung des Leistungsverbrauchs und eine Geräteminiaturisierung.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein Blockdiagramm, das die Grundkonfiguration des Vorverzerrers vom Nachschlagetabellentyp gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt;
2 ist ein Graph zur Erläuterung von Frequenzdämpfungseigenschaften von durch Bandpassfilter gebildeten Bandsignalextraktoren;
3 ist ein Graph zur Erläuterung von Frequenzdämpfungseigenschaften von durch Bandunterdrückungsfilter gebildeten Bandsignalextraktoren;
4 ist ein Diagramm, das ein Beispiel zeigt, in welchem Bandsignalextraktoren, die vier Arbeitsfrequenzbändern entsprechen, jeweils durch ein Bandunterdrückungsfilter gebildet sind;
5 ist ein Blockdiagramm, das eine zweite Ausgestaltung des Vorverzerrers gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt;
6 ist ein Blockdiagramm, das eine dritte Ausgestaltung des Vorverzerrers gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt;
7 ist ein Blockdiagramm, das eine vierte Ausgestaltung des Vorverzerrers gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt;
8 ist ein Blockdiagramm, das eine fünfte Ausgestaltung des Vorverzerrers gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt; und
9 ist ein Blockdiagramm, das eine sechste Ausgestaltung des Vorverzerrers gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSGESTALTUNG
AUSGESTALTUNG 1
1 zeigt in Blockform die Grundkonfiguration des Vorverzerrers vom Nachschlagetabellentyp, der die vorliegende Erfindung in bester Weise verwirklicht. Der Vorverzerrer gemäß der vorliegenden Erfindung kann konfiguriert sein, um Signale von zwei oder mehr diskreten Frequenzbändern gleichzeitig zu handhaben. Der Kürze der Beschreibung wegen wird im Folgenden angenommen, dass der Vorverzerrer mit Signalen von zwei Frequenzbändern kompatibel ist.
Der Vorverzerrer vom Nachschlagetabellentyp gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst: Bandsignalextraktoren 11-1 und 11-2 zum Extrahieren von Bandsignalen aus einem aus zwei Übertragungsfrequenzbändern bestehenden Eingangssignal S_T: Differenzdetektoren 16-1 und 16-2 zum Detektieren von Differenzen zwischen den von den Bandsignalextraktoren 11-1 und 11-2 extrahierten Signalen und Signalen der entsprechenden Frequenzbänder, die aus dem Ausgangssignal des (nicht dargestellten) Leistungsverstärkers extrahiert sind, dessen Verzerrung durch den Vorverzerrer kompensiert werden soll; Frequenzbandnachschlagetabellen 17-1 und 17-2, von denen Kompensationsdaten D₁ und D₂ zum Kompensieren von Verzerrungen (das heißt zum Durchführen einer Vorverzerrung) der Übertragungssignale der entsprechenden Frequenzbänder unter Verwendung von erfassten Signalen aus den Differenzdetektoren 16-1 und 16-2 als Referenzsignale ausgelesen werden; Addierer 13-1 und 13-2 zum Addieren der aus den Nachschlagetabellen 17-1 und 17-2 ausgelesenen Kompensationsdaten D₁ und D₂ zu den Übertragungssignalen der jeweiligen Übertragungsfrequenzbänder; und einen Kombinierer 14 zum Kombinieren der addierten Ausgaben zur Ausgabe des Vorverzerrers.
Wie in 1 gezeigt, wird das Eingangsübertragungssignal S_T über einen Teiler 10 an die zwei Bandsignalextraktoren 11-1 und 11-2 angelegt, um Signale von zwei Frequenzbändern zu extrahieren. Das eine der zwei extrahierten Signale wird von einem Teiler 12-1 in zwei geteilt, von denen eines an den Addierer 13-1 und das andere an den Differenzdetektor 16-1 angelegt wird. Das andere extrahierte Signal wird durch einen Teiler 12-2 in zwei geteilt, von denen eines an den Addierer 13-2 und das andere an den Differenzdetektor 16-2 angelegt wird. Die an die Addierer 13-1 und 13-2 angelegten geteilten Übertragungssignale der jeweiligen Frequenzbänder werden von dem Kombinierer 14 zu einem Vorverzerrerausgangssignal S_D kombiniert, das an einen (nicht dargestellten) Leistungsverstärker angelegt wird.
Andererseits wird ein Teil der Ausgabe aus dem Leistungsverstärker, dessen Verzerrung durch den Vorverzerrer kompensiert werden soll, als ein Überwachungssignal S_M rückgekoppelt, das über einen Teiler 21 Bandsignalextraktoren 15-1 und 15-2 zugeführt wird. Die Bandsignalextraktoren 15-1 und 15-2 extrahieren Signale mit den gleichen Frequenzbändern wie die der von den Bandsignalextraktoren 11-1 und 11-2 extrahierten Signale. Die Ausgangssignale von den Bandsignalextraktoren 15-1 und 15-2 werden an die Differenzdetektoren 16-1 bzw. 16-2 angelegt. Die Differenzdetektoren 16-1 und 16-2 erfassen Differenzen e₁ und e₂ zwischen den Übertragungssignalen und den Verstärkerausgangssignalen in den ihnen entsprechenden Frequenzbändern. Entsprechend werden die vom Leistungsverstärker in den jeweiligen Frequenzbändern erzeugten Verzerrungskomponenten als die Differenzsignale erfasst. Die so erfassten Differenzen e₁ und e₂ in den jeweiligen Frequenzbändern, das heißt, die Verzerrungskomponenten, werden als Referenzsignale benutzt, um entsprechende Kompensationsdaten D₁ und D₂ aus den Nachschlagetabellen 17-1 und 17-2 zu lesen, und die ausgelesenen Kompensationsdaten werden den Addierern 13-1 und 13-2 zur Verfügung gestellt. Diese Kompensationsdaten sind diejenigen, die die erfassten Verzerrungskomponenten kompensieren; in den Nachschlagetabellen 17-1 und 17-2 sind vorgegebene Kompensationsdaten für Verzerrungskomponenten vorgespeichert, die der Leistungsverstärker bei den jeweiligen Frequenzen erzeugt. Die Unterdrückung der Verzerrung wird durch wiederholtes Aktualisieren dieser Kompensationsdaten für jedes Frequenzband adaptiv reduziert, bis ein vorgegebener Betrag der Verzerrung unterdrückt ist.
Die von den Differenzdetektoren 16-1 und 16-2 erfassten Differenzsignale e₁ und e₂ werden als Referenzsignale den Nachschlagetabellen 17-1 und 17-2 zugeführt, um aus diesen Verzerrungskompensationsdaten D₁ und D₂ in den jeweiligen Frequenzbändern zu lesen, die von den Addierern 13-1 und 13-2 zu den Signalen der zu übertragenden Frequenzbänder hinzuaddiert werden, um die Verzerrungskompensation (das heißt die Vorverzerrung) zu implementieren.
Die Übertragungssignale, zu denen durch die Addierer 13-1 und 13-2 die Verzerrungskompensationsdaten hinzuaddiert sind, werden von dem Kombinierer 14 kombiniert, und die kombinierte Ausgabe wird in ein analoges Signal gewandelt, das von einem vorgegebenen Leistungsverstärker verstärkt und dann übertragen wird.
Bei der Anwendung des Vorverzerrers vom Nachschlagetabellentyp gemäß der vorliegenden Erfindung auf Mobilkommunikation können zum Beispiel Signale der 800 MHz- und 1,5 GHz-Bänder als die Bandsignale verwendet werden, die von den Bandsignalextraktoren 11-1 und 11-2 extrahiert werden. Die Anzahl von Frequenzbändern ist nicht speziell auf zwei beschränkt. Zum Beispiel ist im Fall der gleichzeitigen Übertragung von Signalen der 2 GHz- und 5 GHz-Bänder zusätzlich zu den oben erwähnten die Anzahl der Bandsignalextraktoren vier, und folglich ist auch die Zahl der Teiler 12, Addierer 13, Differenzdetektoren 16 und Nachschlagetabellen 17 jeweils vier.
Die Bandsignalextraktoren 11-1, 12-1 und 15-1, 15-2 haben gewünschte Bandbreiten mit Mittenfrequenzen bei f1 und f2 und extrahieren Signale des ersten bzw. zweiten Frequenzbandes. Solche Bandsignalextraktoren können jeweils zum Beispiel durch ein Bandpassfilter (BPF) oder ein Bandunterdrückungsfilter (band elimination filter, BEF) gebildet sein.
In 2 sind Frequenzdämpfungscharakteristika der jeweils durch den BPF gebildeten Frequenzbandsignalextraktoren 11-1 und 12-1 (oder 15-1 und 15-2) konzeptweise durch durchgezogene bzw. gestrichelte Linien dargestellt. Wie man sieht, nimmt der Betrag der Dämpfung außerhalb der Frequenzbänder mit den Mittenfrequenzen f1 und f2 stark zu und sorgt für einen ausreichenden Abstand zwischen den Frequenzbändern. Solche Eigenschaften eines BPF sind üblicherweise erreichbar durch eine Reihenschaltung von mehreren BPFs.
3 zeigt Frequenzdämpfungskennlinien des beispielsweise durch einen BEF gebildeten ersten Frequenzbandsignalextraktors 11-1. Dieses Beispiel zeigt konzeptweise die Kennlinie, die der erste Bandsignalextraktor 11-1 im Fall der Verwendung von vier Frequenzbändern mit Mittenfrequenzen f1, f2, f3 und f4 haben muss. Die gezeigte Kennlinie kann, wie aus 3 offensichtlich ist, durch eine Reihenschaltung von drei BEFs, BEF1, BEF2 und BEF3, wie in 4 gezeigt, erhalten werden, welche das zweite, dritte und vierte Frequenzband, aber nicht das erste Frequenzband unterdrücken. Jedes Bandunterdrückungsfilter ist konfiguriert, um eine ausreichende Bandunterdrückungscharakteristik in dem entsprechenden Band und eine ausreichend verlustarme Durchgangscharakteristik in den anderen Bändern zu haben. Ein solches Bandunterdrückungsfilter kann zum Beispiel durch ein Kerbfilter gebildet sein. Das Kerbfilter ist ein BEF, das einen dielektrischen Resonator verwendet, ein Filter, das eine durch einen Mikrostreifenleiter gebildete Blindleitung verwendet, oder dergleichen. Obwohl nicht gezeigt, kann die Kennlinie des zweiten Bandsignalextraktors 12-1 ebenfalls durch eine Reihenschaltung von drei BEFs erhalten werden, die das erste, dritte und vierte Frequenzband unterdrücken. Das gleiche gilt für die dritten und vierten Frequenzbandsignalextraktoren, die nicht gezeigt sind.
Die Verwendung des BPF für jeden Frequenzbandsignalextraktor vereinfacht die Extraktion eines Signals um die Mittenfrequenz und macht es relativ einfach, eine Isolation zwischen den Mittenfrequenzen benachbarter Frequenzbänder zu schaffen. Da in diesem Fall die Mittenfrequenz die Resonanzfrequenz des BPF ist, nimmt die Signalverzögerung zu, was zu dem Problem führt, dass es schwierig wird, Rückkoppelwege zu konstruieren, die die Bandsignalextraktoren 15-1 und 15-2 enthalten. Wenn jeder Bandsignalextraktor durch das BEF gebildet ist, ist die Signalverzögerung klein, weil das BEF keine Mittenfrequenz im Frequenzband hat. Dies vereinfacht die Konstruktion des BEF sowie der RGckkoppelwege.
In den im Folgenden beschriebenen Ausgestaltungen können die Bandsignalextraktoren ebenfalls durch BPFs oder BEFs gebildet sein.
AUSGESTALTUNG 2
5 zeigt in Blockform eine zweite Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung, in welcher der von der gestrichelten Linie umgebene Vorverzerrer vom Nachschlagetabellentyp durch digitale Schaltungen gebildet ist. Wegen des digitalen Signalverarbeitungssystems sind I- und Q-Signalpfade vorgesehen. An der Eingangsseite sind zwei digitale Übertrager T-1 und T-2 vorgesehen, von denen ein erstes Frequenzbandsignal S_T1 mit der Mittenfrequenz f1 und ein zweites Frequenzbandsignal S_T2 mit der Mittenfrequenz f2 in den Vorverzerrer eingegeben werden. Bei der Anwendung des Vorverzerrers auf die Mobilkommunikation können das erste und das zweite Frequenzbandsignal mit den Mittenfrequenzen f1 und f2 800 MHz-Band- bzw. 1,5 GHz-Band-Signale sein. Die Eingangssignale sind nicht speziell auf diese zwei Wellen beschränkt, sondern es können auch andere Frequenzbandsignale wie etwa 2 GHz, 5 GHz usw. verwendet werden.
Die von den Übertragern T-1 und T-2 ausgegebenen Bandsignale werden von einem Kombinierer 9 kombiniert, und das kombinierte Signal S_T wird in den digitalen Vorverzerrer vom Nachschlagetabellentyp eingegeben. Da die interne Konfiguration des Vorverzerrers identisch mit der in 1 gezeigten ist, werden die entsprechenden Teile mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet, und ihre Beschreibung wird nicht wiederholt. Mit den jeweils durch einen BEF mit digitaler Signalverarbeitung gebildeten Bandsignalextraktoren 11-1, 11-2 und 15-1, 15-2 ist es möglich, an der Mittenfrequenz jedes Filters eine ausreichende Bandunterdrückung zu erzielen. Bei dieser Ausgestaltung werden die durch den Kombinierer 14 kombinierten Signale durch Digital-Analog-Wandler (DAC) 24-1 und 24-2 in analoge Signale gewandelt. Die gewandelten analogen Signale werden einer Vektormodulation durch einen Vektorsignalmodulator 25 unterzogen, und das vektormodulierte Signal wird an einen Frequenzwandler 26 angelegt, wo es einer Frequenzwandlung durch ein Trägersignal von einem lokalen Oszillator 27 unterzogen wird. Das so frequenzgewandelte Hochfrequenzsignal wird durch einen Leistungsverstärker 28 verstärkt, von dem es über einen (nicht dargestellten) Duplexer an eine (nicht dargestellte) Antenne gesendet wird.
Am Ausgang des Leistungsverstärkers 28 ist ein Richtkoppler 29 vorgesehen, durch den ein Teil des Übertragungssignals als Überwachungssignal S_M abgezweigt wird. Das Überwachungssignal S_M wird von einem Überwachungsempfänger 31 demoduliert, und das demodulierte Überwachungssignal wird von Analog-Digital-Wandlern (ADC) 32-1 und 32-2 in I- und Q-Signale (das heißt, ein In-Phase-Signal und ein Quadratursignal) in digitaler Form gewandelt. Die I- und Q-Signale werden in den digitalen Multiband-Vorverzerrer vom Nachschlagetabellentyp eingegeben.
Mit einer Konfiguration wie oben beschrieben werden Signale, die den Verzerrungskomponenten im Übertragungssignal vom Leistungsverstärker 28 entsprechen, vorab zum Übertragungssignal in einer um 180° phasenverschobenen Beziehung im Multiband-Vorverzerrer vom Nachschlagetabellentyp hinzuaddiert. Dies ermöglicht die Unterdrückung der Verzerrungskomponenten bei der Verstärkung des Übertragungssignals durch den Leistungsverstärker 28.
Die Bandsignalextraktoren 11-1 und 11-2 müssen nicht immer vorgesehen sein; stattdessen werden die Übertragungssignale der jeweiligen Frequenzbänder direkt von den Übertragern T-1 und T-2 an die Teiler 12-1 und 12-2 angelegt, wie durch die gestrichelten Linien dargestellt.
Die Ausgangssignale vom digitalen Vorverzerrer können unabhängig voneinander einer Digital-Analog-Wandlung unterzogen, dann einer Frequenzwandlung durch unabhängige Frequenzwandler unterzogen und durch einen Breitband-Richtkoppler oder Leistungskombinierer kombiniert werden.
Die als Kompensationsdaten in den Nachschlagetabellen 17-1 und 17-2 vorabgespeicherten Koeffizienten sind erhalten durch vorheriges Messen der Eingangs-/Ausgangskennlinien des Leistungsverstärkers 28 für jedes Frequenzband. Die Koeffizienten in den Nachschlagetabellen 17-1 und 17-2 werden korrigiert, bis ein vorgegebener Betrag der Verzerrungsunterdrückung für jedes Frequenzband erreicht ist. Durch Wiederholen eines solchen Vorgangs wird die Verzerrungsunterdrückung für jedes Frequenzband adaptiv verringert.
Die Intermodulationsverzerrungen, die von den Eingangssignalen mehrerer Bänder in dem Leistungsverstärker 28 hervorgerufen werden, können durch einen Duplexer oder ein Bandpassfilter an der Ausgabeseite des Leistungsverstärkers 28 unterdrückt werden, da benachbarte Frequenzbänder ausreichend weit beabstandet sind.
AUSGESTALTUNG 3
6 zeigt in Blockform eine andere Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung, die ein durch analoge Schaltungen gebildeter analoger Multiband-Vorverzerrer vom Nachschlagetabellentyp ist. Da die Nachschlagetabellen 17-1 und 17-2 durch digitale Signalverarbeitung implementiert sind, werden die Referenzsignale erhalten durch Frequenzwandeln von Hochfrequenz-Differenzsignalen e₁ und e₂ durch Abwärtswandler 33-1 und 33-2 in Basisbandsignale und Wandeln der Basisbandsignale durch Analog-Digital-Wandler (ADC) 43-1 und 34-2 in digitale Signale. Die aus den Nachschlagetabellen 17-1 und 17-2 gelesenen Kompensationsdaten D1 und D₂ werden von Digital-Analog-Wandlern (DAC) 35-1 und 35-2 in analoge Signale gewandelt, die von Aufwärtswandlern 36-1 und 36-2 zu Hochfrequenzsignalen D₁ und D₂ gewandelt werden, die an die Addierer 13-1 und 13-2 angelegt werden. Der von der gestrichelten Linie umgebene Bereich ist im Wesentlichen identisch mit der Konfiguration der 1, mit Ausnahme des oben Gesagten. In dieser Ausgestaltung wird die Ausgabe des Vorverzerrers durch den Leistungsverstärker 28 verstärkt, und die Ausgabe des Verstärkers wird an einen (nicht dargestellten) Duplexer angelegt, der mit einer (nicht dargestellten) Antenne verbunden ist. Wie im Fall der zweiten Ausgestaltung zweigt der Richtkoppler 29 an der Ausgangsseite des Leistungsverstärkers 28 einen Teil des Übertragungssignals ab, das in den analogen Vorverzerrer eingegeben wird.
Auch bei dieser Ausgestaltung müssen die Bandsignalextraktoren 11-1 und 11-2 nicht immer vorgesehen sein. Die Ausgangssignale vom analogen Vorverzerrer können durch unabhängige Frequenzwandler frequenzgewandelt und durch einen Breitband-Richtkoppler oder Leistungskombinierer kombiniert werden.
Die Koeffizienten in den Nachschlagetabellen 17-1 und 17-2 werden durch vorheriges Messen der Eingangs-Ausgangskennlinien des Leistungsverstärkers 28 für jedes Frequenzband erhalten. Die Koeffizienten in den Nachschlagetabellen 17-1 und 17-2 werden korrigiert, bis ein vorgegebener Betrag der Verzerrungsunterdrückung für jedes Frequenzband erreicht ist. Durch Wiederholen eines solchen Prozesses wird die Verzerrungsunterdrückung für jedes Frequenzband adaptiv verringert.
Die Intermodulationsverzerrungen, die durch die Eingangssignale mehrerer Frequenzbänder im Leistungsverstärker 28 hervorgerufen werden, können durch einen Duplexer oder BPF an der Ausgangsseite des Leistungsverstärkers 28 unterdrückt werden, da benachbarte Frequenzbänder ausreichend weit beabstandet sind.
AUSGESTALTUNG 4
7 zeigt in Blockform eine andere Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung, die eingerichtet ist, um die Nachschlagetabellen 17-1 und 17-2 der Ausgestaltung von 1 zu aktualisieren. Die Ausgangssignale von den Differenzdetektoren 16-1 und 16-2 werden an Teiler 23-1 bzw. 23-2 angelegt, von denen geteilte Differenzsignale e₁ und e₂ einem Controller 22 zugeführt werden, der die Nachschlagetabellen 17-1 und 17-2 auf der Grundlage der erfassten Differenzsignale e₁ und e₂ aktualisiert.
Die erfassten Differenzsignale e₁ und e₂, die als Referenzsignale für die Nachschlagetabellen 17-1 und 17-2 verwendet werden, werden in den Controller 22 eingegeben. Der Controller 22 steuert die Aktualisierung der Koeffizienten der Kompensationsdaten in den Nachschlagetabellen 17-1 und 17-2, so dass die Referenzsignale, die in dem Controller 22 eingegeben werden, minimiert werden.
Ein erstes Aktualisierungsverfahren wird nachfolgend beschrieben. Das Referenzsignal eines i-ten Frequenzbandes zur Zeit t sei gegeben durch e_i(t), und eine Koeffizientenmatrix der Nachschlagetabelle 17-i für das i-te Frequenzband durch w_i(t), die Steuerung des Nachschlagetabellentyp-Vorverzerrers durch den Controller, die gleichzeitig Verzerrungen in den N Frequenzbändern kompensiert, ist wie folgt: W(1) = (w1(t), ..., wN(t)) (1) E(t) = (e1(t), ..., eN(t)) (2) W(t + 1) = W(t) + μ(t)E(t) (3)wobei μ(t) eine durch folgende Gleichung gegebene Vergessenskoeffizientenmatrix ist. μ(t) = (μ1(t), .... μN(t)) (4)Gleichung (3) ist ein im Controller 22 gespeicherter Steueralgorithmus. Der Controller 22 aktualisiert Koeffizienten in der Nachschlagetabelle so, dass der Betrag der Referenzsignalmatrix E(t) minimiert ist. Anstatt also die Koeffizienten in den Nachschlagetabellen für die einzelnen Frequenzen zu aktualisieren, um das Referenzsignal e_i(t) zu minimieren, werden die Koeffizienten in allen Nachschlagetabellen aktualisiert, um die Referenzsignalmatrix E(t) zu minimieren. Die Vergessenskoeffizientenmatrix μ(t) ist so berechnet, dass der Betrag der Referenzsignalmatrix minimiert wird. Dies ermöglicht gleichzeitige Kompensation von Verzerrungen in den N Frequenzbändern. Gleichung (3) ist nicht vorgesehen, um die Koeffizienten in den einzelnen Nachschlagetabellen zu aktualisieren.
Ein zweites Aktualisierungsverfahren wird beschrieben, das ein Steuerverfahren zum Minimieren der Referenzsignale darstellt, die in die jeweiligen Nachschlagetabellen eingegeben werden. Der Controller 22 setzt die Vergessenskoeffizienten auf feste Werte, wie durch die folgende Gleichung (5) gegeben. W(t) = W(t) + μ(Et) (5)
Basierend auf Gleichung (5) werden die Koeffizienten in den Nachschlagetabellen für die jeweiligen Frequenzbänder unabhängig derart gesteuert, dass die entsprechenden Referenzsignale minimiert werden. In diesem Fall kann die Aktualisierung der Koeffizienten der mehreren Nachschlagetabellen durch Gleichung (5) gleichzeitig oder der Reihe nach durchgeführt werden. In letzterem Fall werden die Koeffizienten einer nach dem anderen gesteuert.
AUSGESTALTUNG 5
8 zeigt in Blockform noch eine weitere Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung, die eingerichtet ist, um die Nachschlagetabellen 17-1 und 17-2 in der Ausgestaltung der 5 zu aktualisieren. Wie im Fall der Ausgestaltung von 7 sind die Teiler 23-1 und 23-2 und der Controller 22 vorgesehen.
Ein Teil der Ausgabe des Leistungsverstärkers 28 wird von dem Richtkoppler 26 als Überwachungssignal S_M extrahiert, das von dem Überwachungsempfänger 31 in Basisbandsignale frequenzgewandelt wird. Die Basisbandsignale werden durch die Analog-Digital-Wandler (ADC) 32-1 und 32-2 in digitale Signale gewandelt. Die Differenzen zwischen den digitalen Signalen und den von den Teilern 12-1 und 12-2 geteilten Signalen werden als Referenzsignale e₁ und e₂ von den Differenzdetektoren 16-1 und 16-2 erfasst. Die Referenzsignale e₁ und e₂ und die Steuersignale vom Controller 22 werden verwendet, um die Koeffizienten der Nachschlagetabellen 17-1 und 17-2 zu aktualisieren und von dort die Kompensationsdaten auszulesen. Diese Folge von Signalverarbeitungsschritten wird für jedes Übertragungsfrequenzband durchgeführt. Auf diese Weise kann eine unabhängige Verzerrungskompensation für das Übertragungssignal jedes Frequenzbandes implementiert werden.
Im Fall der unabhängigen Anwendung der Übertragungssignale von den Übertragern T-1 und T-2 der jeweiligen Frequenzbänder sind der Kombinierer 9 und der Teiler 10 nicht erforderlich, und die Übertragungssignale werden direkt den Teilern 12-1 und 12-2 zugeführt, wie durch die gestrichelten Linien angegeben. Die Ausgangssignale vom digitalen Vorverzerrer können unabhängig voneinander einer Digital-Analog-Wandlung unterzogen, dann einer Frequenzwandlung durch unabhängige Frequenzwandler unterzogen und von einem Breitband-Richtkoppler oder Leistungskombinierer kombiniert werden.
Der Controller 22 weist die zwei Nachschlagetabellen 17-1 und 17-2 an, ihre Koeffizienten so zu aktualisieren, dass die Summe der Beträge der Referenzsignale e₁ und e₂ in den zwei Frequenzbändern minimiert wird. Die Anweisungen zum Aktualisieren der Koeffizienten der Nachschlagetabellen 17-1 und 17-2 können Koeffizienten sein, die die Beträge der Referenzsignale e₁ und e₂ minimieren.
Die ursprünglichen Koeffizienten der Nachschlagetabellen 17-1 und 17-2 werden erhalten durch vorheriges Messen der Eingangs-/Ausgangskennlinien des Leistungsverstärkers 28 für jedes Frequenzband. Die Koeffizienten der Nachschlagetabellen 17-1 und 17-2 werden korrigiert, bis ein vorgegebener Betrag der Verzerrungsunterdrückung für jedes Frequenzband erreicht ist. Indem ein solcher Prozess wiederholt wird, wird die Verzerrungsunterdrückung adaptiv für jedes Frequenzband verringert.
Die Intermodulationsverzerrungen, die durch die Eingangssignale mehrerer Frequenzbänder in dem Leistungsverstärker 28 hervorgerufen werden, können durch einen Duplexer oder ein Bandpassfilter an der Ausgangsseite des Leistungsverstärkers 28 unterdrückt werden, da benachbarte Frequenzbänder ausreichend weit beabstandet sind.
AUSGESTALTUNG 6
9 zeigt in Blockform noch eine weitere Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung. Diese Ausgestaltung ist eingerichtet, um die Nachschlagetabellen 17-1 und 17-2 in dem analogen Vorverzerrer der Ausgestaltung von 6 zu aktualisieren. Wie im Fall der Ausgestaltung von 7 sind die Teiler 23-1 und 23-2 und der Controller 22 vorgesehen. Der Betrieb des Controllers 22 zum Aktualisieren der Nachschlagetabellen 17-1 und 17-2 ist der gleiche wie oben mit Bezug auf 8 beschrieben, und die Beschreibung wird nicht wiederholt.
WIRKUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung schafft eine Vorverzerrerkonfiguration, die in der Lage ist, eine Verzerrungskompensation in mehreren Frequenzbändern zu implementieren, die eine Geräteminiaturisierung, eine Verringerung des Leistungsverbrauchs und eine Vereinfachung der Gerätekonfiguration erlaubt, und schafft Flexibilität bei der Hinzufügung von Frequenzbändern.
Der Multiband-Vorverzerrer vom Nachschlagetabellentyp gemäß der vorliegenden Erfindung ist anwendbar auf Mobilkommunikation, die mehrere Frequenzbänder wie etwa 800 MHz-, 1,5 GHz-, 2 GHz- und 5 GHz-Bänder verwendet.

Claims

Multiband-Vorverzerrer vom Nachschlagetabellentyp, der Leistungsverstärkerverzerrungen kompensiert, wobei der Vorverzerrer umfasst: N Bandsignalextraktoren (11-1, 11-2) zum Extrahieren von Übertragungssignalen von N Frequenzbändern aus einem Eingangssignal, wobei N eine ganze Zahl größer oder gleich 2 ist; N Differenzdetektoren (16-1, 16-2), von denen jeder die Differenz zwischen einem der N Frequenzbandübertragungssignale und dem Leistungsverstärkerausgangssignal des gleichen Frequenzbandes wie das eine Frequenzbandsignal erfasst; N Nachschlagetabellen (17-1, 17-2), aus denen jeweils Kompensationsdaten des einen Frequenzbandes ausgelesen werden, wobei die erfasste Differenz des einen Frequenzbandes als Referenzsignal verwendet wird; N Addierer (13-1, 13-2), von denen jeder die aus einer der N Nachschlagetabellen gelesenen Kompensationsdaten zu dem Übertragungssignal des entsprechenden Frequenzbandes addiert; und einen Kombinierer (14) zum Kombinieren der addierten Ausgaben aus den N Addierern.
Vorverzerrer nach Anspruch 1, bei dem wenigstens die N Bandsignalextraktoren, die N Differenzdetektoren und die N Addierer durch analoge Signalverarbeitungsschaltungen implementiert sind.
Vorverzerrer nach Anspruch 1, bei dem wenigstens die N Bandsignalextraktoren, die N Differenzdetektoren, die N Nachschlagetabellen und die N Addierer jeweils durch digitale Signalverarbeitungsschaltungen implementiert sind.
Vorverzerrer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, ferner mit N zweiten Bandsignalextraktoren zum jeweiligen Extrahieren der Signale mit den gleichen Frequenzbändern wie besagte N Frequenzbänder aus dem Ausgangssignal des Leistungsverstärkers und zum Anlegen der Signale an die N Differenzdetektoren.
Vorverzerrer nach Anspruch 4, bei dem die N zweiten Bandsignalextraktoren jeweils durch eine Reihenschaltung mehrerer Bandunterdrückungsfilter gebildet sind, von denen jedes die Frequenzbänder der übrigen N–1 zweiten Bandsignalextraktoren unterdrückt.
Vorverzerrer nach Anspruch 4, bei dem die N zweiten Bandsignalextraktoren durch Bandpassfilter gebildet sind, die Mittenfrequenzen in den jeweiligen Frequenzbändern haben.
Vorverzerrer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, ferner mit einem Controller, der mit von den N Differenzdetektoren erfassten Differenzsignalen der jeweiligen Frequenzbänder versorgt ist, um die Kompensationsdaten der N Nachschlagetabellen auf der Grundlage dieser Differenzsignale zu aktualisieren.
Vorverzerrer nach Anspruch 7, bei dem der Controller gleichzeitig die Kompensationsdaten der N Nachschlagetabellen aktualisiert, so dass die Summe der Beträge der N Differenzsignale minimiert ist.
Vorverzerrer nach Anspruch 7, bei dem der Controller die Kompensationsdaten einer der N Nachschlagetabellen so kompensiert, dass der Betrag des dieser einen Nachschlagetabelle entsprechenden einen der N Differenzsignale minimiert ist.