DE102011004752A1

DE102011004752A1 - Signalverarbeitungsschaltung und Verfahren

Info

Publication number: DE102011004752A1
Application number: DE102011004752A
Authority: DE
Inventors: Dirk Friedrich; Andreas Holm
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Apple Inc
Priority date: 2011-02-25
Filing date: 2011-02-25
Publication date: 2012-08-30
Anticipated expiration: 2031-02-26
Also published as: CN102710269A; US8934574B2; KR20120098515A; DE102011004752B4; US20120219088A1; US20140247905A1; CN102710269B; US8767868B2; KR101345503B1

Abstract

Eine Signalverarbeitungsschaltung zum Bereitstellen eines modulierten analogen Sendesignals basierend auf einem digitalen Sendedatensignal ist ausgebildet, um eine Auflösung bei der Bereitstellung des modulierten analogen Sendesignals in Abhängigkeit von einem erfassten oder vorgegebenen Parameter zu variieren.

Description

Hintergrund der Erfindung
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung schaffen eine Signalverarbeitungsschaltung zum Bereitstellen eines modulierten analogen Sendesignals basierend auf einem digitalen Sendedatensignal. Weitere Ausführungsbeispiele schaffen eine Signalverarbeitungsschaltung zum Bereitstellen eines digitalen Empfangsdatensignals basierend auf einem modulierten analogen Empfangssignal. Weitere Ausführungsbeispiele schaffen Verfahren zum Bereitstellen eines modulierten analogen Sendesignals oder eines digitalen Empfangsdatensignals.
Ein Sendeempfänger (sogenannter Transceiver) ist im Allgemeinen so aufgebaut, dass alle Anforderungen des Systems unter allen Betriebsbedingungen erfüllt werden können. Das bedeutet, die höchste Systemanforderung und die strengsten Anwendungsbedingungen sind die Designvorgabe für die Schaltungen. Daher sind in den meisten Anwendungsfällen Schaltungskomponenten zu gut, d. h. bezüglich Leistungsaufnahme und Stromverbrauch arbeiten sie nicht effizient.
Zusammenfassung der Erfindung
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung schaffen eine Signalverarbeitungsschaltung zum Bereitstellen eines modulierten analogen Sendesignals, basierend auf einem digitalen Sendedatensignal. Die Signalverarbeitungsschaltung ist ausgebildet, um eine Auflösung bei der Bereitstellung des modulierten analogen Sendesignals in Abhängigkeit von einem erfassten oder vorgegebenen Parameter zu variieren.
Weitere Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung schaffen eine Signalverarbeitungsschaltung zum Bereitstellen eines digitalen Empfangsdatensignals basierend auf einem modulierten analogen Empfangssignal. Bei diesen Ausführungsbeispielen ist die Signalverarbeitungsschaltung ausgebildet, um eine Auflösung bei der Bereitstellung des digitalen Empfangsdatensignals in Abhängigkeit von einem erfassten oder vorgegebenen Parameter zu variieren.
Kurzbeschreibung der Figuren
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden anhand der beiliegenden Figuren detailliert beschrieben. Es zeigen:
1a–1c schematische Darstellungen drei verschiedener Signalverarbeitungsschaltungen gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung;
2a eine schematische Darstellung einer möglichen Implementierung der in 1a gezeigten Signalverarbeitungsschaltung am Beispiel eines Sendepolarmodulators gemäß einem Ausführungsbeispiel;
2b eine schematische Darstellung einer möglichen Implementierung der in 1b gezeigten Signalverarbeitungsschaltung am Beispiel eines Empfangspolarmodulators gemäß einem Ausführungsbeispiel;
3 eine Tabelle mit Anforderungen an die Sendesignalqualität in Abhängigkeit der Modulationsart am Beispiel von WLAN;
4 eine schematische Darstellung einer Signalverarbeitungsschaltung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel;
5a ein Diagramm zur Darstellung eines Vergleichs zwischen typischem und optimierten ACLR Verhalten eines Senders bei sich änderndem Ausgangspegel;
5b ein Diagramm zur Darstellung eines Stromverbrauchsvergleichs eines typischen Senders mit dem in 5a gezeigten typischem ACLR Verhalten und eines optimierten Senders mit dem in 5a gezeigten optimierten ACLR Verhalten;
6a ein Diagramm zur Darstellung des Verlaufs der spektralen Maske (SEM) ohne und mit Optimierung der Bitbreite im Digitalteil;
6b ein Diagramm zur Darstellung eines Stromverbrauchsvergleichs eines typischen Senders mit dem in 6a gezeigten Verlauf der spektralen Maske ohne Optimierung und eines bitbreitenoptimierten Senders gemäß einem Ausführungsbeispiel mit dem in 6a gezeigten Verlauf der spektralen Maske mit Optimierung (SEM); und
7 ein Diagramm zur Darstellung eines Stromverbrauchsvergleichs zwischen einem typischen Sender ohne Linearitätsoptimierung und einem Sender mit ACLR Optimierung und Bitbreitenreduktion gemäß einem Ausführungsbeispiel.
Detaillierte Beschreibung von Ausführungsbeispielen
Bevor im Folgenden Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung anhand der beiliegenden Figuren detailliert beschrieben werden, wird darauf hingewiesen, dass gleiche Elemente oder Elemente gleicher Funktion mit denselben Bezugszeichen versehen sind und dass auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird. Beschreibungen von Elementen mit denselben Bezugszeichen sind daher untereinander austauschbar.
1a zeigt eine schematische Darstellung einer Signalverarbeitungsschaltung 100a oder eines Senders 100a zum Bereitstellen eines modulierten analogen Sendesignals 101, basierend auf einem digitalen Sendedatensignal 103. Die Signalverarbeitungsschaltung 100a ist ausgebildet, um eine Auflösung bei der Bereitstellung des modulierten analogen Sendesignals 101 in Abhängigkeit von einem erfassten oder vorgegebenen Parameter 105 zu variieren.
Es wurde herausgefunden, dass Anforderungen an das modulierte analoge Sendesignal 101 abhängig von verschiedenen Parametern schwanken oder in anderen Worten, dass sich bei unterschiedlichen Betriebsbedingungen die Anforderungen, die erfüllt werden müssen, ändern. Eine Idee von Ausführungsbeispielen ist, dass sich die Signalverarbeitungsschaltung 100a den sich ändernden Anforderungen (welche durch den erfassten oder vorgegeben Parameter 105 bestimmt sind) anpasst. Es wurde herausgefunden, dass, wenn immer nur so viel Performance (Leistung) zur Verfügung gestellt wird wie benötigt wird, um die Anforderungen zu erfüllen, der Gesamtstromverbrauch der Signalverarbeitungsschaltung 100a sinkt und sich damit die Effizienz der Signalverarbeitungsschaltung 100a erhöht.
Es wurde weiterhin herausgefunden, dass sich eine einfach zu implementierende Erhöhung der Effizienz erreichen lässt, wenn die Auflösung bei der Bereitstellung des modulierten analogen Sendesignals 101 variiert wird, da in heutigen Signalverarbeitungsschaltungen typischerweise ein Großteil der Signalverarbeitung auf einer digitalen Ebene und nicht mehr auf einer analogen Ebene basiert. Die Auflösung kann beispielsweise eine zeitliche Auflösung (beispielsweise eine Taktrate) sowie eine digitale Auflösung (beispielsweise eine Bitbreite oder eine Ordnung der einzelnen Bauteile der Signalverarbeitungsschaltung 100a) umfassen. Die Signalverarbeitungsschaltung 100a ist daher ausgelegt, um (beispielsweise bei einer maximalen Auflösung) alle geforderten Standards für das modulierte analoge Sendesignal 101 zu erfüllen und ist weiterhin ausgelegt, um diese Auflösung, beispielsweise bei entspannteren Anforderungen, zu reduzieren, um eine Effizienz der Signalverarbeitungsschaltung 100a zu erhöhen. Beispielsweise kann die Signalverarbeitungsschaltung 100a einen digital einstellbaren Teil, einen Digitalteil, oder einen digitalen Signalverarbeitungsteil aufweisen, bei welchem die Auflösung in Abhängigkeit von dem festen oder vorgegebenen Parameter 105 variiert wird. Beispielsweise lässt sich bei solchen digitalen Schaltungen die Auflösung über Kontrollbits einstellen. Die Signalverarbeitungsschaltung 100a ist daher ausgelegt, um bei der Variierung der Auflösung digitale Parameter, wie beispielsweise Taktrate, Bitbreite, Ordnung zu variieren oder auch um bestimmte Schaltungsteile, welche nur für bestimmte Anforderungen benötigt werden, abhängig von dem festen oder vorgegebenen Parameter 105 zu aktivieren und zu deaktivieren.
Der erfasste oder vorgegebene Parameter 105, basierend auf welchem die Signalverarbeitungsschaltung 100a die Auflösung für die Bereitstellung des modulierten analogen Sendesignals 101 wählt, kann beispielsweise einer der folgenden, beispielhaft genannten Parameter sein:
Sendeausgangsleistung, Sendeverstärkung, Temperatur, Frequenz, Ergebnisse einer Monitorschaltung, allgemeine Netzbedingungen, Batteriezustand oder Signalstandard (wie beispielsweise GESM, UMTS, LTE oder WLAN, Frequenzband). Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen kann auch eine Kombination der oben genannten Parameter zur Einstellung der Auflösung bei der Bereitstellung des modulierten analogen Sendesignals 101 berücksichtigt werden. Im Speziellen kann ein vorgegebener Parameter beispielsweise ein Signalstandard und eine zu erreichende Datenrate sein. Ein erfasster Parameter, wie beispielsweise eine Sendeausgangsleistung, eine Sendeverstärkung, eine Temperatur oder eine Qualität des Übertragungskanals kann von der Signalverarbeitungsschaltung 100a erfasst werden, um ansprechend auf die sich ändernden Umgebungsbedingungen die Auflösung bei der Bereitstellung des modulierten analogen Sendesignals 101 zu variieren.
Mit anderen Worten stehen zur Optimierung verschiedene Parameter zur Verfügung:

1. Feste Parameter, die durch den Funkstandard und seine verschiedenen Optionen wie Datenrate und Frequenzband usw. vorgegeben werden. Diese können beispielsweise zu einer Grundeinstellung der Signalverarbeitungsschaltung 100a verwendet werden.
2. Umwelt und Technologieparameter, diese Parameter werden überwacht (und erfasst) und dienen zum Kalibrieren und Nachregeln der Schaltungsteile (der Auflösung der digitalen Schaltungsteile der Signalverarbeitungsschaltung 100a).

Zusammenfassend ist eine Idee von Ausführungsbeispielen den einzelnen Baugruppen nur so viel Strom (Leistungsaufnahme) zur Verfügung zu stellen, dass Sendefunktionalität und Empfangsfunktionalität (wie im Folgenden noch anhand von 1b beschrieben wird) gerade ausreichend gegeben sind.
Ist z. B. unterhalb einer bestimmten Ausgangsleistung (für das modulierte analoge Sendesignal 101) die Anforderung an das Grundrauschen entspannt (beispielsweise in dBc), können bestimmte Funktionen der Signalverarbeitungsschaltung 100a abgeschaltet oder umkonfiguriert werden (beispielsweise eine niedrigere Abtastrate in Digital-zu-Analog-Wandlern (DAC-digital to analog converter) oder PLL Interpolatoren oder Rauschformern (Noise Shaper) oder eine geringerer Bitbreite in Digitalfiltern).
Die Signalverarbeitungsschaltung 100 kann beispielsweise das digitale Sendedatensignal 103 in ein analoges Basisbandsignal wandeln und dieses mit einem Mischer sowie einer oder mehreren Verstärkerstufen in das modulierte analoge Sendesignal 101 überführen. Das modulierte analoge Sendesignal 101 kann daher beispielsweise ein auf eine Trägerfrequenz hochgemischtes und verstärktes Basisbandsignal sein.
Gemäß einigen Ausführungsbeispielen kann das digitale Sendedatensignal 103 von einem Sendedatenbereitsteller (beispielsweise einem Mikrocontroller) bereitgestellt werden, beispielsweise in Form von Polardaten (mit einer Amplitudenkomponente und einer Phasenkomponente) oder Vektordaten (mit einer Inphasenkomponente und einer Quadraturkomponente). Die Signalverarbeitungsschaltung 100a kann das digitale Sendedatensignal 103 empfangen und entsprechend dem erfassten oder vorgegebenen Parameter 105 verarbeiten, um das modulierte analoge Sendesignal 101 zu erhalten. Die Signalverarbeitungsschaltung 100a kann beispielsweise eine Datenrate, eine Modulationsart, ein Frequenzband und/oder eine Verstärkung für das modulierte analoge Sendesignal 101 einstellen und dafür verschiedene Schaltungsteile aufweisen, bei denen die Auflösung in Abhängigkeit von dem erfassten oder vorgegebenen Parameter 105 variierbar ist.
Gemäß einigen Ausführungsbeispielen kann die Signalverarbeitungseinrichtung 100a ausgebildet sein, um eine Eigenschaft eines Übertragungskanals (wie beispielsweise eine Anzahl und Stärke von Störsignalen) für das modulierte analoge Sendesignal 101 zu erfassen, und um die Auflösung bei der Bereitstellung des modulierten analogen Sendesignals 101 in Abhängigkeit von der erfassten Eigenschaft des Übertragungskanals zu wählen.
Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen kann die Signalverarbeitungsschaltung 100a ausgebildet sein, um eine Ausgangsverstärkung und/oder eine Ausgangsleistung des modulierten analogen Sendesignals 101 zu erfassen, um die Auflösung bei der Bereitstellung des modulierten analogen Sendesignals 101 in Abhängigkeit von der erfassten Ausgangsverstärkung und/oder Ausgangsleistung des modulierten analogen Sendesignals 101 zu variieren.
Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen kann die Signalverarbeitungsschaltung 100a ausgebildet sein, um die Auflösung bei der Bereitstellung des modulierten analogen Sendesignals 101 in Abhängigkeit von dem Signalstandard, welchem das modulierte analoge Signal 101 entspricht, zu variieren.
Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen kann die Signalverarbeitungsschaltung 100a ausgebildet sein, um ihre Temperatur (also die Temperatur der Signalverarbeitungsschaltung 100 selbst) oder eine Umgebungstemperatur zu erfassen, um in Abhängigkeit von der erfassten Temperatur die Auflösung bei der Bereitstellung des modulierten analogen Sendesignals 101 zu variieren.
1b zeigt eine Signalverarbeitungsschaltung 100b gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zum Bereitstellen eines digitalen Empfangsdatensignals 113 basierend auf einem modulierten analogen Empfangssignal 111. Die Signalverarbeitungsschaltung 100b ist ausgebildet, um eine Auflösung bei der Bereitstellung des digitalen Empfangsdatensignals 113 in Abhängigkeit von einem erfassten oder vorgegebenen Parameter 105 zu variieren.
Die in 1b gezeigte Signalverarbeitungsschaltung 100b basiert auf der gleichen Idee wie die in 1a gezeigte Signalverarbeitungsschaltung 100a, nämlich darauf, dass die Anforderungen oder Voraussetzungen zum Bereitstellen des digitalen Datensignals 113 nicht konstant sind, sondern in Abhängigkeit verschiedener Parameter variieren und daher eine Auflösung bei der Bereitstellung des digitalen Empfangsdatensignals 113 in Abhängigkeit von dem erfassten oder vorgegebenen Parameter 105 variiert werden kann, um einen Stromverbrauch der Signalverarbeitungsschaltung 100b zu senken und damit eine Effizienz der Signalverarbeitungsschaltung 100b zu steigern. Die Ausführungen, die in Verbindung mit der Signalverarbeitungsschaltung 100 bezüglich der Einstellung der Auflösung und der verschiedenen Typen von möglichen Parametern gemacht wurden, gelten in entsprechender Weise auch für die Signalverarbeitungsschaltung 100b und sollen im Folgenden daher nicht noch einmal wiederholt werden. Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass bei der Signalverarbeitungsschaltung 100b zusätzlich eine Empfangsverstärkung für das modulierte analoge Empfangssignal 111 sowie eine Linearität (abhängig vom Störsignalpegel, wie beispielsweise Blocker) des modulierten analogen Empfangssignals 111 als erfasste Parameter für die Variierung der Auflösung berücksichtigt werden können.
Die Signalverarbeitungsschaltung 100b kann ausgebildet sein, um entgegegengesetzt zu der Signalverarbeitungsschaltung 100a, das modulierte analoge Empfangssignal 111 (welches beispielsweise über eine Antenne empfangen wurde) in das digitale Empfangsdatensignal 113 zu überführen. Die Signalverarbeitungsschaltung 100b kann dabei beispielsweise ausgebildet sein, um das modulierte analoge Empfangssignal 111 zu verstärken, herunterzumischen und zu demodulieren, um das digitale Empfangsdatensignal 113 als einen Datenstrom, beispielsweise als einen Polardatenstrom oder Vektordatenstrom bereitzustellen.
Weiterhin kann eine Empfangssignalqualität als Parameter 105 erfasst werden, hier können beispielsweise eine Eingangsleistung, ein Eingangsspektrum, eine Codierungsart des modulierten analogen Empfangssignals 111 oder auch allgemeine Netzbedingungen berücksichtigt werden.
Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen kann die Signalverarbeitungsschaltung 100b ausgebildet sein, um eine Eigenschaft eines Übertragungskanals für das modulierte analoge Empfangssignal 111 zu erfassen, und um die Auflösung bei der Bereitstellung des digitalen Empfangsdatensignals 113 in Abhängigkeit von der erfassten Eigenschaft des Übertragungskanals zu wählen.
Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen kann die Signalverarbeitungsschaltung 100b ausgebildet sein, um die Auflösung bei der Bereitstellung des digitalen Empfangsdatensignals 113 in Abhängigkeit von dem Signalstandard, welchem das modulierte analoge Empfangssignal 111 entspricht, zu variieren.
Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen kann die Signalverarbeitungsschaltung 100b ausgebildet sein, um eine Eingangsverstärkung und/oder eine Eingangsleistung des modulierten analogen Empfangssignals 111 zu erfassen, und um die Auflösung bei der Bereitstellung des digitalen Empfangsdatensignals 113 in Abhängigkeit von der erfassten Eingangsverstärkung und/oder Eingangsleistung des modulierten analogen Empfangssignals 111 zu variieren.
Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen kann die Signalverarbeitungsschaltung 100b ausgebildet sein, um ihre Temperatur oder eine Umgebungstemperatur zu erfassen, um in Abhängigkeit von der erfassten Temperatur die Auflösung bei der Bereitstellung des digitalen Empfangsdatensignals 113 zu variieren.
1c zeigt eine schematische Darstellung einer Signalverarbeitungsschaltung 100c oder eines Sendeempfängers 100c (sogenannter Transceiver) gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Signalverarbeitungsschaltung 100c ist ausgebildet, um ein moduliertes analoges Sendesignal 101 basierend auf einem digitalen Sendedatensignal 103 bereitzustellen, und um ein digitales Empfangsdatensignal 113 basierend auf einem modulierten analogen Empfangssignal 111 bereitzustellen. Die Signalverarbeitungsschaltung 100c ist ausgebildet, um eine Auflösung bei der Bereitstellung des modulierten analogen Sendesignals 101 in Abhängigkeit von einem vorgegebenen oder erfassten Parameter 105 zu variieren und um eine Auflösung bei der Bereitstellung des digitalen Empfangsdatensignals 113 in Abhängigkeit von dem erfassten oder vorgegebenen Parameter 105 oder einem weiteren erfassten oder vorgegebenen Parameter 105' zu variieren.
Die in 1c gezeigte Signalverarbeitungsschaltung 100c vereint also das Konzept der Signalverarbeitungsschaltung 100a und der Signalverarbeitungsschaltung 100b in einer gemeinsamen Signalverarbeitungsschaltung 100c. Insbesondere in Handmobilfunkgeräten (wie beispielsweise Mobilfunktelefonen) werden typischerweise Sendeempfänger verwendet. Durch die Verwendung der in 1c gezeigten Signalverarbeitungsschaltung 100c in einem solchen Sendeempfänger lässt sich sowohl in einem Sendepfad eines solchen Sendeempfängers als auch in einem Empfangspfad eine höhere Effizienz unter Nutzung der Idee der Ausführungsbeispiele erreichen. Wie in 1c gezeigt ist, kann die Auflösung für die Bereitstellung des modulierten analogen Sendesignals 101 in Abhängigkeit von einem anderen Parameter als die Auflösung für die Bereitstellung des digitalen Empfangsdatensignals 113 genutzt werden. Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen kann die Wahl der Auflösung für die Bereitstellung des modulierten analogen Sendesignals 101 basierend auf einem ersten Satz von Parametern erfolgen und die Wahl der Auflösung für die Bereitstellung des digitalen Empfangsdatensignals 113 kann basierend auf einem zweiten Satz von Parametern erfolgen. Diese beiden Sätze von Parametern können beispielsweise eine Schnittmenge aufweisen. So kann der erste Satz von Parametern beispielsweise eine Temperatur, einen Signalstandard und eine Ausgangsleistung für das modulierte analoge Sendesignal 101 beinhalten, während der zweite Satz von Parametern die Temperatur, den Signalstandard und eine Signalqualität des modulierten analogen Empfangssignals 111 beinhaltet. Die Auflösungen bzw. die digitalen Präzisionen, mit denen das modulierte analoge Sendesignal 101 und das digitale Empfangsdatensignal 113 bereitgestellt werden, können daher in Abhängigkeit von den verschiedenen Sätzen von Parametern variieren.
Es wird darauf hingewiesen, dass die oben gemachten Ausführungen zu der Signalverarbeitungsschaltung 100a und der Signalverarbeitungsschaltung 100b in entsprechender Weise auch für die Signalverarbeitungsschaltung 100c gelten, und daher im Folgenden nicht wiederholt werden.
Eine Idee des in 1c gezeigten Ausführungsbeispiels ist, dass sich die Signalverarbeitungsschaltung 100c bzw. der Transceiver 100c den sich ändernden Sende- und Empfangsbedingungen so anpasst, dass die Systemanforderungen (bei der Bereitstellung des modulierten analogen Sendesignals 101 und bei der Bereitstellung des digitalen Empfangsdatensignals 113) gerade so erfüllt werden und damit die Schaltungsteile immer mit höchster Effizienz arbeiten. Um Anforderungen für einzelne Schaltungsblöcke der Signalverarbeitungsschaltung 100c ableiten zu können, ist die Signalverarbeitungsschaltung 100c ausgebildet, um eine Kenntnis über die momentan vorhandenen Sende- und Empfangsbedingungen (in Form des vorgegebenen oder erfassten Parameters 105 und/oder des weiteren vorgegebenen oder erfassten Parameters 105') zu erlangen.
Im Folgenden werden anhand der 2a, 2b sowie 4 mögliche Implementierungen der in den 1a und 1b gezeigten Signalverarbeitungsschaltungen beschrieben. Obwohl im Folgenden Sender und Empfänger getrennt beschrieben werden, so lassen sich diese Konzepte auch in einem gemeinsamen Sendeempfänger gemäß einem Ausführungsbeispiel realisieren.
2a zeigt eine schematische Darstellung einer Signalverarbeitungsschaltung 200a gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel unter Nutzung eines Polarmodulatorkonzepts.
Die in 2a gezeigte Signalverarbeitungsschaltung 200a ist wie auch die in 1a gezeigte Signalverarbeitungsschaltung 100a ausgebildet, um ein moduliertes analoges Sendesignal 101 basierend auf einem digitalen Sendedatensignal 103 bereitzustellen und um eine Auflösung bei der Bereitstellung des modulierten analogen Sendesignals 101 in Abhängigkeit von einem erfassten oder vorgegebenen Parameter 105 zu variieren. Die Signalverarbeitungsschaltung 200a weist eine DPLL 201 (DPLL – digital phase lock loop, digitale Phasenregelschleife) auf. Die DPLL 201 weist einen Oszillator 203 auf, um ein Oszillatorsignal 205 bereitzustellen, basierend auf welchem die Signalverarbeitungsschaltung 200a das modulierte analoge Sendesignal 101 bereitstellt. Das Oszillatorsignal 205 kann mit einer Teilanordnung 207 auf verschiedene Frequenzen heruntergeteilt werden, um verschiedene (frequenzmäßig) heruntergeteilte Versionen des Oszillatorsignals 205 zu erhalten, welche beispielsweise als sogenanntes Synthesizersignal in einem Mischer der Signalverarbeitungsschaltung 201 oder auch als Taktsignal für digitale Schaltungsblöcke der Signalverarbeitungsschaltung 200a verwendet werden können.
Die DPLL 201 ist ein digitales Bauteil und die Signalverarbeitungsschaltung 200a ist ausgebildet, um eine Auflösung der DPLL 201 in Abhängigkeit von dem erfassten oder vorgegebenen Parameter 105 zu wählen bzw. zu variieren. Ergibt beispielsweise eine Auswertung des erfassten oder vorgegebenen Parameters 105, dass zu einem bestimmten Zeitpunkt weniger strenge Anforderungen an das modulierte analoge Sendesignal 101 gestellt werden, so kann die Signalverarbeitungsschaltung 200a die Auflösung der DPLL 201 reduzieren, was zu einem ungenaueren Oszillationssignal 205 führen kann, was aber in diesem Fall nicht kritisch ist, da die Anforderungen an das modulierte analoge Sendesignal 101 niedrig sind und daher trotzdem noch erfüllt werden können. Ergibt dahingegen die Auswertung des erfassten oder vorgegebenen Parameters 105, dass zu einem bestimmten Zeitpunkt hohe Anforderungen an das modulierte analoge Sendesignal 101 gestellt werden, so kann die Signalverarbeitungsschaltung 200a die Auflösung der DPLL 201 erhöhen (beispielsweise auf einen Maximalwert setzen), was zu einer höheren Präzision des Oszillatorsignals 205 führt und damit zu einem besseren modulierten analogen Sendesignal 101 (mit einer höheren Linearität).
Mit anderen Worten ist die Signalverarbeitungsschaltung 200a ausgebildet, um in Abhängigkeit von dem erfassten oder vorgegebenen Parameter 105 (also beispielsweise in Abhängigkeit von festen Parametern, die durch den Funkstandard vorgegeben sind und in Abhängigkeit von Umwelt- oder Technologieparametern) die Auflösung der DPLL 201 zu variieren, um bei niedrigen Anforderungen einen Stromverbrauch der DPLL 201 zu senken. Die Signalverarbeitungsschaltung 200a kann dabei ausgebildet sein, um die Auflösung der DPLL 201 nur so zu variieren, dass die zu einem Zeitpunkt an das modulierte analoge Sendesignal 101 gesetzten Anforderungen stets (geradeso) erfüllt werden.
Gemäß einigen Ausführungsbeispielen kann die Signalverarbeitungsschaltung 200a ausgebildet sein, um eine Ordnung, eine Bitrate und/oder eine Taktrate der DPLL 201 in Abhängigkeit von dem erfassten oder vorgegebenen Parameter 105 zu variieren.
In dem in 2a gezeigten exemplarischen Beispiel weist die DPLL 201 einen TDC 209 (TDC – time to digital converter, Zeit-zu-Digital-Wandler), ein Filter 211, einen Interpolator 213 und einen Rauschformer 215 (sogenannter Noise Shaper) auf. Der TDC 209, das Filter 211, der Interpolator 213 und der Rauschformer 215 sind digitale Bauteile bzw. digital einstellbare Bauteile, welche die Signalverarbeitungsschaltung 200a in Abhängigkeit von dem erfassten oder vorgegebenen Parameter 105 einstellen kann. So kann die Signalverarbeitungsschaltung 200a beispielsweise ausgebildet sein, um in Abhängigkeit von dem erfassten oder vorgegebenen Parameter 105 den Rauschformer 215 zu aktivieren oder zu deaktivieren, da herausgefunden wurde, dass der Rauschformer 215 (oder eine sogenannte Noise Shaper Funktion des Rauschformers 215) nur bei geringen Ausgangspegeln des modulierten analogen Sendesignals 101 benötigt wird, um ein erforderliches EVM (Error Vector Magnitude – Betrag des Fehlervektors) zu erreichen. Durch das Abschalten des Rauschformers 215 lässt sich damit bei niedrigen Ausgangsleistungen des modulierten analogen Sendesignals 101 Strom einsparen. Mit anderen Worten kann die Signalverarbeitungsschaltung 200a ausgebildet sein, um eine Ausgangsleistung und/oder eine Ausgangsverstärkung des modulierten analogen Sendesignals 101 (als Parameter 105) zu erfassen und um ansprechend auf die erfasste Ausgangsverstärkung bzw. Ausgangsleistung den Rauschformer 215 zu aktivieren oder zu deaktivieren.
Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen kann die Signalverarbeitungsschaltung 200a auch ausgebildet sein, um eine Ordnung des Rauschformers 215 in Abhängigkeit von dem erfassten oder vorgegebenen Parameter 105 zu variieren, da eine Rauschformung höherer Ordnung nicht immer benötigt wird. Durch das aktive Reduzieren der Ordnung des Rauschformers 215 in Abhängigkeit von dem erfassten oder vorgegebenen Parameter 105 kann Strom eingespart werden.
Weiterhin kann die Signalverarbeitungsschaltung 200a auch ausgebildet sein, um eine Taktrate des Rauschformers 215 in Abhängigkeit von dem erfassten oder vorgegebenen Parameter 105 zu variieren.
Analog zu dem Rauschformer 215 kann die Signalverarbeitungsschaltung 200a ausgebildet sein, um eine Ordnung, eine Bitbreite und/oder eine Taktrate des TDC 209, des Interpolators 213 und/oder des Filters 211 der DPLL 201 in Abhängigkeit von dem erfassten oder vorgegebenen Parameter 105 als eine Auflösung der DPLL 201 zu variieren. In dem in 2a gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Oszillator 203 ein DCO (digitally controlled oscillator, digital gesteuerter Oszillator). An dem Ausgang des Oszillators 203 liegt das Oszillatorsignal 205 an, welches mit Hilfe der Teilanordnung 207 heruntergeteilt wird, um es in einer ersten heruntergeteilten Version DCO/X dem TDC 209 bereitzustellen und in einer zweiten heruntergeteilten Version DCO/Y dem Rauschformer 215 bereitzustellen. Die DPLL 201 ermittelt basierend auf den heruntergeteilten Versionen DCO/X, DCO/Y des Oszillatorsignals 205 einen digitalen Korrekturwert für den Oszillator 203. Bei der Einstellung der Auflösung kann die Signalverarbeitungsschaltung 200a eine Bitbreite und damit eine Auflösung bzw. eine Präzision dieses digitalen Korrektursignals sowie eine Taktrate des digitalen Korrektursignals für die Aktualisierung der Oszillatorfrequenz 205 in Abhängigkeit von dem vorgegebenen oder erfassten Parameter 105 variieren.
Die in den 2a und 2b verwendeten verschiedenen Schraffierungen stehen für verschiedene Frequenzdomänen.
Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen kann die DPLL 201 anstatt des DCO 203 auch einen VCO (VCO – voltage controlled oscillator, spannungsgesteuerter Oszillator) mit einem zusätzlichen Digital/Analog-Wandler zum Wandeln des digitalen Korrektursignals in eine Ansteuerspannung für den VCO aufweisen. Auch hier kann von der Signalverarbeitungsschaltung 200a in Abhängigkeit von dem erfassten oder vorgegebenen Parameter 105 eine Ordnung, eine Bitbreite und/oder eine Taktrate des Digital/Analog-Wandlers zum Bereitstellen der Ansteuerspannung für den VCO variiert werden.
Zusammenfassend sind zur Optimierung der Verlustleistung in der DPLL 201 u. a. folgende Schaltungsteile einstellbar: Interpolatoren (im Speziellen die Ordnung der Interpolatoren, die Bitbreite und die Taktrate), Rauschformer (im Speziellen die Ordnung der Rauschformer, die Bitbreite und die Taktrate).
Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen kann die Signalverarbeitungsschaltung 200a einen digitalen Signalverarbeitungsteil 218 aufweisen, welcher beispielsweise das digitale Sendedatensignal 103 empfängt, vorverarbeitet und digital zu analog wandelt.
Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen kann die Signalverarbeitungsschaltung 200a ausgebildet sein, um eine Auflösung der Signalverarbeitung in dem digitalen Signalverarbeitungsteil 218 in Abhängigkeit von dem erfassten oder vorgegebenen Parameter 105 zu variieren. So kann die Signalverarbeitungsschaltung 200a beispielsweise eine Ordnung, eine Bitbreite und/oder eine Taktrate, also sowohl eine zeitliche Auflösung als auch eine digitale Auflösung des digitalen Signalverarbeitungsteils 218 variieren, um bei entspannten Anforderungen einen Stromverbrauch des digitalen Signalverarbeitungsteils 218 zu reduzieren. In dem in 2a gezeigten Ausführungsbeispiel weist der digitale Signalverarbeitungssteil 218 einen Rauschformer 217, einen Interpolator 219 und einen Digital/Analog-Wandler 221 (sogenannter RF-DAC) auf. Die Signalverarbeitungsschaltung 200a kann ausgebildet sein, um jeweils eine Auflösung dieser einzelnen Komponenten des digitalen Signalverarbeitungsteils 218 in Abhängigkeit von dem erfassten oder vorgegebenen Parameter 105 zu variieren. Zusätzlich kann die Signalverarbeitungsschaltung 200a ausgebildet sein, um in Abhängigkeit von dem erfassten oder vorgegebenen Parameter 105 den Rauschformer 217 zu aktivieren oder zu deaktivieren.
In dem in 2a gezeigten Ausführungsbeispiel empfängt der Interpolator 219 des digitalen Signalverarbeitungsteils 218 die zweite heruntergeteilte Version DCO/Y des Oszillatorsignals 205.
Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen kann die Signalverarbeitungsschaltung 200a zusätzlich ausgebildet sein, um auch eine Versorgungsspannung und/oder einen Bias-Strom (Arbeitspunktstrom oder Arbeitspunkteinstellstrom) in Abhängigkeit von dem erfassten oder vorgegebenen Parameter 105 zu variieren. Mit anderen Worten kann gemäß weiteren Ausführungsbeispielen nicht nur ein digital einstellbarer Teil (bzw. dessen Auflösung) in Abhängigkeit von dem erfassten oder vorgegebenen Parameter 105 variiert werden, sondern auch ein analoger Teil.
So kann die Signalverarbeitungsschaltung 200a beispielsweise ausgebildet sein, um bei dem DCO 203 oder einem stattdessen verwendeten VCO der DPLL 201 eine Versorgungsspannung der Schaltung oder einen Bias-Strom bzw. eine Bias-Spannung der Schaltung (je nach Ausführung) in Abhängigkeit von dem erfassten oder vorgegebenen Parameter 105 zu variieren.
Des Weiteren können zur Optimierung der Verlustleistung in einem LO-Pfad 208 (Lokaloszillator-Pfad) die verschiedenen Schaltungsteile einstellbar sein. So kann z. B. eine Versorgungsspannung oder ein Bias-Strom von Leitungstreibern (line driver) in dem LO-Pfad 208 in Abhängigkeit von dem erfassten oder vorgegebenen Parameter 105 variiert werden. Weiterhin kann auch eine Versorgungsspannung oder ein Bias-Strom der Teileranordnung 207 bzw. der einzelnen Teilerschaltungen der Teileranordnung 207 in Abhängigkeit von dem erfassten oder vorgegebenen Parameter 105 variiert werden.
Zusätzlich kann auch einen Versorgungsspannung und/oder ein Bias-Strom für einen analogen Signalverarbeitungsteil 223 (beispielsweise aufweisend einen Leistungsverstärker (PA – Power Amplifier)) und einen Mischer in Abhängigkeit von dem erfassten oder vorgegebenen Parameter 105 variiert werden.
Zusammenfassend ist zu sagen, dass der TX-Polarmodulator, wie er an einem Beispiel in 2a gezeigt ist, eine komplexe Schaltung ist, die sich aus Unterblöcken zusammensetzt, die spezielle Aufgaben erfüllen, um verschiedene Punkte einer Spezifikation (Standards) abzudecken.
Der in 2a gezeigte Polarmodulator weist dabei sowohl digitale als auch analoge Komponenten auf, wobei die Signalverarbeitungsschaltung 200a ausgebildet ist, um eine Auflösung der digitalen Komponenten in Abhängigkeit von dem erfassten oder vorgegebenen Parameter zu variieren. Wie bereits erwähnt, kann die Signalverarbeitungsschaltung 200a zusätzlich ausgebildet sein, um eine Ansteuerung (beispielsweise eine Versorgungsspannung oder einen Bias-Strom) der analogen Komponenten der Signalverarbeitungsschaltung 200a in Abhängigkeit von dem erfassten oder vorgegebenen Parameter 105 zu variieren.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel können beispielsweise folgende Schaltungsteile einstellbar sein:
Interpolatoren, Rauschformer (Noise Shaper), DCO, VCO, DAC, Mischer, Taktpfad (bzw. LO Pfad oder Clockpfad), Versorgungsspannungsgenerierung (power supply), Basisbandfilter (sowohl analog und digital), Synthesizer (zur Generierung eines Trägerfrequenzsignals), Leistungsverstärker (power amplifier) sowie Signaltreiber (bzw. Leitungstreiber).
Dabei können u. a. (und nicht einschränkend) folgende Parameter bei der Einstellung berücksichtigt werden:
Senderausgangsleistung, Sendeverstärkung, Temperatur, Frequenz, Ergebnisse einer Monitorschaltung, allgemeine Netzbedingungen und Batteriezustand bzw. Versorgungsspannung.
In 3 ist anhand einer beispielhaften Tabelle gezeigt, dass bei OFDM Signalen (OFDM – orthogonal frequency division multiplexing, orthogonales Frequenzmultiplexverfahren) Signalen die benötigte Signalqualität von der verwendeten Modulationsart abhängt. Mit steigender Ordnung der Modulationsart (QAM 4, 16, 32, 64, ...) steigt auch die Anforderung an Phasen- und Amplitudengenauigkeit. Dies geht direkt in die Anforderungen von DCO, VCO, Schaltungen zur LO Generierung wie die Teileranordnung 207, Treiber usw. ein.
Die in 2a gezeigten Schaltungsteile sind für den härtesten Fall dimensioniert, d. h. sie sind so dimensioniert, dass sie auch unter den widrigsten Umgebungsbedingungen den Anforderungen bzw. Standards entsprechen. Da jedoch die Modulationsart bei modernen Mobilfunksystemen je nach Verbindungsqualität und Datenübertragungsbedarf ständig angepasst wird, kann unter Nutzung des in 2a gezeigten Ausführungsbeispiels im Falle einfacher Modulation der Stromverbrauch der einzelnen beschriebenen Schaltungsteile durch Variierung der Auflösungen in Abhängigkeit von der Umgebungsbedingung bzw. Technologievorgaben, also in Abhängigkeit von dem erfassten oder vorgegebenen Parameter 105, reduziert werden.
Die in 3 gezeigte Anforderung an die Sendesignalqualität in Abhängigkeit der Modulationsart ist dahingehend definiert, dass der EVM und der „relative constellation RMS error” (Relativkonstellationsstandardabweichung), gemittelt über Nebenträger, OFDM frames (OFDM-Rahmen) und Pakete, nicht den datenratenabhängigen Wert, wie er in der mittleren Spalte der in 3 gezeigten Tabelle beschrieben steht, überschreiten darf.
2b zeigt eine schematische Darstellung einer Signalverarbeitungsschaltung 200b gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die in 2b gezeigte Signalverarbeitungsschaltung 200b ist eine mögliche Implementierung der in 1a gezeigten Signalverarbeitungsschaltung 100b, am Beispiel eines Polarmodulators.
Die in 2b gezeigte Signalverarbeitungsschaltung 200b unterscheidet sich von der in 2a gezeigten Signalverarbeitungsschaltung 200a dadurch, dass sie ausgebildet ist, um ein digitales Empfangsdatensignal 113 basierend auf einem modulierten analogen Empfangssignal 111 bereitzustellen, und eine Auflösung bei der Bereitstellung des digitalen Empfangsdatensignals 113 in Abhängigkeit von einem erfassten oder vorgegebenen Parameter 105 zu variieren. Wie auch die Signalverarbeitungsschaltung 200a weist die Signalverarbeitungsschaltung 200b die DPLL 201 und die Teileranordnung 207 auf. Wie auch die Signalverarbeitungsschaltung 200a kann die Signalverarbeitungsschaltung 200b ausgebildet sein, um eine Auflösung der DPLL 201 in Abhängigkeit von dem erfassten oder vorgegebenen Parameter 105 zu variieren. Des Weiteren weist die Signalverarbeitungsschaltung 200b auch die Teileranordnung 207 sowie den LO-Pfad 208 auf und die Signalverarbeitungsschaltung 200b kann ausgebildet sein, um eine Versorgungsspannung und/oder einen Versorgungsstrom (oder einen Arbeitspunktstrom) der Teileranordnung 207 und des LO-Pfads 208 in Abhängigkeit von dem erfassten oder vorgegebenen Parameter 105 zu variieren.
Die Signalverarbeitungsschaltung 200b unterscheidet sich, wie bereits im Vorherigen erwähnt, von der Signalverarbeitungsschaltung 200a dadurch, dass es das digitale Empfangsdatensignal 113 bereitstellt. Dazu weist die Signalverarbeitungsschaltung 200b einen digitalen Signalverarbeitungsteil 230 auf. Weiterhin weist die Signalverarbeitungsschaltung 200b einen analogen Signalverarbeitungsteil 232 auf. Der analoge Signalverarbeitungsteil 232 ist ausgebildet, um das modulierte analoge Empfangssignal 111 zu empfangen, zu verstärken und als ein analoges Basisbandsignal 234 dem digitalen Signalverarbeitungsteil 230 bereitzustellen. Der digitale Signalverarbeitungsteil 230 ist ausgebildet, um das analoge Basisbandsignal 234 analog zu digital zu wandeln, zu filtern und optional zu demodulieren, um das digitale Empfangsdatensignal 113 zu erhalten. Die Signalverarbeitungsschaltung 200b kann abhängig von dem vorgegebenen oder festen Parameter 105 eine Auflösung des digitalen Signalverarbeitungsteils 230 variieren.
Gemäß einigen Ausführungsbeispielen kann der digitale Signalverarbeitungsteil 230 einen Analog- zu Digitalwandler 236 (ADC) sowie ein digitales Basisbandfilter 238 aufweisen. Die Signalverarbeitungsschaltung 200b kann beispielsweise eine Ordnung, eine Bitrate und/oder eine Taktrate des ADC 236 und/oder des Basisbandfilters 238 in Abhängigkeit von dem erfassten oder vorgegebenen Parameter 105 variieren, um einen Stromverbrauch des digitalen Signalverarbeitungsteils 230 zu reduzieren.
Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen kann die Signalverarbeitungsschaltung 200b auch eine Versorgungsspannung und/oder einen Bias-Strom des analogen Signalverarbeitungsteils 232 in Abhängigkeit von dem erfassten oder vorgegebenen Parameter variieren. Beispielsweise kann der analoge Signalverarbeitungsteil 232 einen Eingangsverstärker (LNA – low noise amplifier) sowie einen Mischer aufweisen und die Signalverarbeitungsschaltung 200b kann eine Versorgungsspannung und/oder einen Bias-Strom für den LNA oder den Mischer in Abhängigkeit von dem erfassten oder vorgegebenen Parameter 105 variieren.
In der in 2b gezeigten Signalverarbeitungsschaltung 200b (bzw. in dem in 2b gezeigten Empfänger) haben die Komponenten, bestehend aus den Unterblöcken LNA, Mischer, DCO, DPLL, LO Pfad und Basisbandfilter, je nach Empfangsszenario (in Abhängigkeit von den erfassten oder vorgegebenen Parameter 105) unterschiedliche Anforderungen zu erfüllen.
Die Anforderungen bezüglich Phasenrauschens bei verschiedenen Ablagefrequenzen sind abhängig vom Funkstandard, dem Frequenzband und den Empfangsbedingungen. Sind beispielsweise die Empfangsbedingungen gut (keine Nachbarkanalstörung), kann das Phasenrauschen des DCOs 203 und des LO Pfads durch Stromreduktion und durch Reduzierung der Auflösung (beispielsweise der DPLL 201) verschlechtert werden. Auch oberhalb eines bestimmten Eingangssignalpegels reduzieren sich die Anforderungen an das Grundrauschen (Rauschzahl), so dass hier die Schaltungsblöcke LNA und Mischer in einen Stromsparmodus geschaltet werden können.
Des Weiteren wurde herausgefunden, dass SNR-Anforderungen (SNR – signal to noise ratio, Signal-zu-Rausch-Abstands-Verhältnis) des Empfängers auch von der übertragenen Datenrate abhängen. In der in 2b gezeigten Signalverarbeitungsschaltung 200b (bzw. in dem in 2b gezeigten Empfänger) wird das SNR-Verhalten maßgeblich vom Phasenrauschen der DPLL 201 bestimmt. Bei einer reduzierten SNR-Anforderung (z. B. wegen geringerer Datenübertragungsrate) kann die DPLL 201 in einen stromsparenden Modus umgeschaltet werden. Mit anderen Worten kann die Signalverarbeitungsschaltung 200b ausgebildet sein, um bei einer niedrigen Datenrate für das modulierte analoge Empfangssignal 111 eine Auflösung der DPLL 201 zu reduzieren. So kann die Signalverarbeitungsschaltung 200b beispielsweise ausgebildet sein, um bei einem Absenken der Datenrate des modulierten analogen Empfangssignals 111 eine Ordnung, eine Bitbreite und/oder eine Taktrate der DPLL 201 (oder einzelner Komponenten der DPLL 201) zu reduzieren.
Die zur Demodulation benutzten bzw. benötigten Schaltungsteile der Signalverarbeitungsschaltung 200b (auch bezeichnet als Synthesizer) sind so dimensioniert, dass der Übertragungsstandard (Datenrate, Codierungsart) mit der höchsten Anforderung bedient werden kann. Ein maximaler Stromverbrauch der DPLL 201 und des LO-Pfads 208 wird so von den höchsten Anforderungen bestimmt. Bei entspannten Empfangsbedingungen sinken die Anforderungen an die Schaltungsblöcke. Diese werden dann so von der Signalverarbeitungsschaltung 200b umkonfiguriert, dass sie z. B. stärker rauschen, dafür aber weniger Strom benötigen, aber trotzdem die zu dem jeweiligen Zeitpunkt benötigten Anforderungen noch erfüllen.
Mit anderen Worten sind die zur Demodulation benötigten Synthesizer so dimensioniert, dass das oftmals schwache Empfangssignal 111 auch in Gegenwart von viel stärkeren benachbarten Störsignalen mit ausreichender Qualität empfangen kann. Solch ein Szenario mit einem schwachen Empfangssignal und viel stärkeren benachbarten Störsignalen bestimmt den maximalen Stromverbrauch von Schaltungen wie dem DCO 203 oder einem VCO. Bei entspannten Empfangsbedingungen sinken die Anforderungen an die Schaltungsblöcke und diese können daher von der Signalverarbeitungsschaltung 200b durch Variierung der Auflösung (und bei einigen Ausführungsbeispielen durch Variierung einer Versorgungsspannung bzw. eines Biasstroms) stromsparend umkonfiguriert werden.
Obwohl die in den 2a und 2b gezeigten Signalverarbeitungsschaltungen vom Typ Polarmodulator sind, so kann das gezeigte Konzept auch auf Vektormodulatoren angewandt werden.
4 zeigt dazu eine schematische Darstellung einer Signalverarbeitungsschaltung 400 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel am Beispiel eines Sendevektormodulators. Die in 4 gezeigte Signalverarbeitungsschaltung 400 bildet eine mögliche Implementierung der in 1a gezeigten Signalverarbeitungsschaltung 100a. Wie die Signalverarbeitungsschaltung 100a so ist auch die Signalverarbeitungsschaltung 400 ausgebildet, um ein moduliertes analoges Sendesignal 101 basierend auf einem digitalen Sendedatensignal 103 bereitzustellen. Ferner ist die Signalverarbeitungsschaltung 400 ausgebildet, um eine Auflösung bei der Bereitstellung des modulierten analogen Sendesignals 101 in Abhängigkeit von einem erfassten oder vorgegebenen Parameter 105 zu variieren. Bei dem in 4 gezeigten Vektormodulatorkonzept kann die Signalverarbeitungsschaltung 400 ausgebildet sein, um das digitale Sendedatensignal 103 in Form eines Datenstroms, beispielsweise mit einer Inphasenkomponente (I Komponente) und einer Quadraturphasenkomponente (Q Komponente) zu empfangen.
Die Signalverarbeitungsschaltung 400 weist einen digitalen Signalverarbeitungsteil 401 und einen analogen Signalverarbeitungsteil 403 auf. Der digitale Signalverarbeitungsteil 401 ist ausgebildet, um das digitale Sendedatensignal 103 vorzuverarbeiten und entsprechend dem gewünschten Signalstandard anzupassen sowie eine Digital-zu-Analogwandlung durchzuführen, um dem analogen Signalverarbeitungsteil 403 ein analoges Sendedatensignal 405 bereitzustellen.
Der analoge Signalverarbeitungsteil 403 ist ausgebildet, um das analoge Sendedatensignal 405 entsprechend dem gewünschten Signalstandard zu modulieren und zu verstärken, um das modulierte analoge Sendesignal 101 zu erhalten.
Wie bereits beschrieben, ist die Signalverarbeitungsschaltung 400 ausgebildet, um eine Auflösung bei der Bereitstellung des modulierten analogen Sendesignals 101 zu variieren. Wie bereits anhand der vorherigen Ausführungsbeispiele erläutert, bezieht sich eine Auflösung in der vorliegenden Anmeldung auf digital einstellbare bzw. digitale Schaltungsteile. Eine Veränderung der Auflösung durch die Signalverarbeitungsschaltung 400 hat daher eine Veränderung der Präzision des digitalen Signalverarbeitungsteils 401 zur Folge. Die Signalverarbeitungsschaltung 400 ist daher ausgebildet, um eine Präzision bei der Bereitstellung des analogen Sendedatensignals 405 in Abhängigkeit von dem erfassten oder vorgegebenen Parameter 105 zu variieren.
In dem in 4 gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Signalverarbeitungsschaltung 400 ausgebildet, um eine Bitbreite des digitalen Signalsverarbeitungsteils 401 in Abhängigkeit von einem Verstärkungswort (welches den vorgegebenen Parameter 105 bildet) zu variieren. Des Weiteren ist die Signalverarbeitungsschaltung 400 ausgebildet, um eine adaptive Arbeitspunkteinstellung (adaptive biasing) des analogen Signalverarbeitungsteils 403 in Abhängigkeit von dem Verstärkungswort 105 durchzuführen.
Es wurde herausgefunden, dass eine Linearität einer TX-Kette oder Sendekette, wie sie in 4 umfassend den digitalen Signalverarbeitungsteil 401 und den analogen Signalverarbeitungsteil 403 gezeigt ist, durch die Anforderungen der spektralen Maske bestimmt wird. Hierbei wird zwischen ACLR (adjacent channel leakage ratio – Nachbarkanalleistungsunterdrückung) und der SEM (spectral emission mask – spektrale Emissionsmaske) unterschieden. Die ACLR Anforderungen sind für den oberen Pegelbereich (des modulierten analogen Sendesignals 101) in dBc (relativ) und für den unteren Pegelbereich (des modulierten analogen Sendesignals 101) in dBm (absolut) definiert. Es wurde herausgefunden, dass sich damit für typische HF Schaltkreise Stromsparpotenzial durch Umsetzung einer pegelabhängigen Linearität ergibt. Durch Variierung der Arbeitspunkteinstellung des analogen Signalverarbeitungsteils 403 in Abhängigkeit von dem Verstärkungswort 105 und damit in Abhängigkeit von dem Pegel des modulierten analogen Sendesignals 101 implementiert die Signalverarbeitungsschaltung 400 eine solche pegelabhängige Linearität, um, insbesondere in dem oberen Pegelbereich der Leistung des modulierten analogen Sendesignals 101, Strom einzusparen (vgl. dazu auch 5a–6).
Des Weiteren wurde herausgefunden, dass die Einhaltung der Spektrumsmaske (SEM), die je nach Frequenzablage in unterschiedliche Bereiche unterteilt ist, ebenfalls Stromsparmöglichkeiten zulässt. Da die Maske (SEM) in dBm (Absolutpegel) definiert ist, kann insbesondere im unteren Pegelbereich Strom gespart werden. In der in 4 gezeigten Signalverarbeitungsschaltung 400 ist diese Erkenntnis dadurch implementiert, dass im konkreten Fall die Bitbreite in dem digitalen Signalsverarbeitungsteil 401 der Sendefilterkette (der Signalverarbeitungsschaltung 400) bei Leistungsverringerung (also bei einem kleineren Verstärkungswort 105) entsprechend reduziert wird.
5a zeigt dazu das ACLR Verhalten eines typischen (konventionellen) Senders bei sich änderndem Ausgangspegel. In dem Diagramm in 5a ist eine ACLR-Anforderungskurve 501 für das einzuhaltende ACLR gezeigt sowie eine Verlaufskurve 503 des ACLR des konventionellen Senders. Es wird deutlich, dass eine hohe Reserve zwischen der ACLR-Anforderungskurve 501 und der Verlaufskurve 503 besteht, damit auch bei einem hohen Pegel des modulierten analogen Sendesignals 101 die Anforderung noch erfüllt werden kann.
Zusätzlich zeigt 5a ein optimiertes ACLR Verhalten der Signalverarbeitungsschaltung 400 bei sich änderndem Ausgangspegel. Dazu ist zusätzlich eine Verlaufskurve 505 des ACLR der Signalverarbeitungsschaltung 400 unter Nutzung der adaptiven Arbeitspunkteinstellung in Abhängigkeit von dem Verstärkungswort 105. Es wird deutlich, dass die Reserve zwischen der ACLR-Anforderungskurve 501 und der Verlaufskurve 505 deutlich geringer ist, als die Reserve zwischen der ACLR-Anforderungskurve 501 und der Verlaufskurve 503, da die Linearität aufgrund der adaptiven Arbeitspunkteinstellung ständig so gewählt wird, dass sie gerade so den Anforderungen entspricht. Weiterhin wird aus der 5a deutlich, dass insbesondere im oberen Leistungsbereich (beispielsweise größer –40 dBm Sendeleistung für das modulierte analoge Sendesignal 101), ausgehend von der maximalen Ausgangsleistung, der Strom (für den analogen Signalverarbeitungsteil 403) reduziert wird, um gerade so die Linearitätsanforderungen (vorgegeben durch die ACLR-Anforderungskurve 501) zu erfüllen.
Die sich ergebende Stromersparnis ist in einem Diagramm in 5b gezeigt, wobei eine Kurve 507 den Stromverbrauch eines typischen Senders (beispielsweise mit der ACLR-Verlaufskurve 503) zeigt und eine Kurve 509 den Stromverbrauch eines optimierten Senders (der Signalverarbeitungsschaltung 400 mit der ACLR-Verlaufskurve 505) zeigt. Die Stromeinsparung, die sich zusätzlich durch die Variierung der Auflösung des digitalen Signalverarbeitungsteils 401 ergibt, ist in diesem Diagramm in 5b noch nicht gezeigt. Aus 5b wird deutlich, dass eine nennenswerte Stromersparnis oberhalb einer Leistung von –40 dBm erzielt wird (siehe Verlaufskurve 509).
Zusammenfassend ist die Signalverarbeitungsschaltung 400 ausgebildet, um in einem vorgegebenen oberen Sendeleistungsbereich (beispielsweise > –40 dBm) des modulierten analogen Sendesignals 101 mit einer Zunahme der Sendeleistung des modulierten analogen Sendesignals 101 die Versorgungsspannung oder den Biasstrom des analogen Signalverarbeitungsteils 403 zu reduzieren, derart, dass die Verlaufskurve 505 des ACLR der Signalverarbeitungsschaltung 400 (zumindest in dem oberen Sendeleistungsbereich) unterhalb der ACLR-Anforderungskurve 501 liegt.
Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen kann die Signalverarbeitungsschaltung 400 ausgebildet sein, um die Versorgungsspannung oder den Biasstrom (oder allgemein den Arbeitspunkt) des analogen Signalverarbeitungsteil 403 so zu variieren, dass eine Differenz zwischen der Verlaufskurve 505 des ACLR der Signalverarbeitungsschaltung 400 und der Anforderungskurve 501 für das ACLR in dem oberen Sendeleistungsbereich minimiert wird (beispielsweise maximal 10 dbc beträgt). Im Idealfall entspricht die Verlaufskurve 505 des ACLR der Signalverarbeitungsschaltung 400 der ACLR-Anforderungskurve 501.
Zusätzlich zu der adaptiven Arbeitspunkteinstellung für den analogen Signalverarbeitungsteil variiert die Signalverarbeitungsschaltung 400 auch die Bitbreite des digitalen Signalverarbeitungsteils 401 in Abhängigkeit von dem Verstärkungswort 105 derart, dass die Anforderungen an die SEM ständig erfüllt werden, aber trotzdem ein Stromverbrauch des digitalen Signalverarbeitungsteils 401 so gering wie möglich gehalten wird.
6a zeigt dazu eine SEM-Anforderungskurve 601 sowie eine Verlaufskurve 603 der SEM ohne Optimierung, bei einem konventionellen Sender. Hier ist eine Reserve von bis zu 40 dB zwischen der Verlaufskurve 603 und der SEM-Anforderungskurve 601 zu erkennen.
Zusätzlich zeigt 6a eine Verlaufskurve 605 der SEM mit Bitbreitenreduktion abhängig vom Sendepegel, wie sie von der Signalverarbeitungsschaltung 400 durchgeführt wird. An dem treppenförmigen Verlauf der Verlaufskurve 605 ist deutlich zu erkennen, wie mit steigendem Pegel des modulierten analogen Sendesignals 101 die Bitbreite des digitalen Signalverarbeitungsteils 401 erhöht wird, um den Anforderungen der SEM, vorgegeben durch die SEM-Anforderungskurve 601 gerecht zu werden.
Aus 6a wird deutlich, dass vor allem im unteren Sendeleistungsbereich (beispielsweise kleiner –20 dBm der Sendeleistung des modulierten analogen Sendesignals 101) die Bitbreite des Digitalteils bzw. des digitalen Signalverarbeitungsteils 401 (sowie eines DAC) der Sendefilterkette (der Signalverarbeitungsschaltung 400) bei einer Leistungsverringerung des modulierten analogen Sendesignals 101 entsprechend reduziert wird. In dem Sendeleistungsbereich größer –20 dBm entspricht die Verlaufskurve 605 der Verlaufskurve 603 des nicht bitbreitenoptimierten Senders, da in diesem Fall die maximale Bitbreite des digitalen Signalverarbeitungsteils 401 genutzt wird, um auch die strengen Anforderungen in dem hohen Sendeleistungsbereich für das modulierte analoge Sendesignal 101 einhalten zu können.
Mit anderen Worten ist die Signalverarbeitungsschaltung ausgebildet, um in einem vorgegebenen unteren Sendeleistungsbereich (beispielsweise kleiner –20 dBm Sendeleistung) des modulierten analogen Sendesignals 101 mit einer Abnahme der Sendeleistung des modulierten analogen Sendesignals 101 die Bitbreite des digitalen Signalverarbeitungsteils 401 der Signalverarbeitungsschaltung 400 zu reduzieren, derart, dass die Verlaufskurve 605 der SEM in dem unteren Sendeleistungsbereich unterhalb der Anforderungskurve 601 für die SEM liegt.
Weiterhin kann die Signalverarbeitungsschaltung 400 ausgebildet sein, um mit einer zunehmenden Sendeleistung bei einer Annäherung der Verlaufskurve 605 der SEM an die Anforderungskurve 601 die Bitbreite des digitalen Signalverarbeitungsteils 401 zu erhöhen.
Die Signalverarbeitungsschaltung 400 kann ferner ausgebildet sein, um die Bitbreite des digitalen Signalverarbeitungsteils 401 so zu variieren, dass in dem unteren Sendeleistungsbereich eine Differenz zwischen der Verlaufskurve 605 der SEM und der Anforderungskurve 601 minimiert wird (beispielsweise im Idealfall minimal 0 dB beträgt). In einem Ausführungsbeispiel kann diese Differenz minimal 1 dB ist und maximal 35 dB sein.
Praktisch entsteht ein Treppenverlauf aufgrund der Bitumschaltung, hier mit einer Auflösung von 12 dB, was einer Umschaltung von 2 Bit entspricht. Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen kann sich die Effizienz eine Umschaltung in 1 Bit Schritten noch weiter verbessert (feinere Treppenstufungen). Eine weitere Annäherung der Verlaufskurve 605 der SEM an die Anforderungskurve 601 lässt gemäß weiteren Ausführungsbeispielen durch eine weitere Reduktion der Bitbreite erreichen, worauf in der gezeigten Darstellung verzichtet wurde.
Eine untere Grenze des unteren Sendeleistungsbereichs, in dem die Signalverarbeitungsschaltung 400 die Bitbreite des digitalen Signalverarbeitungsteils 401 variiert, wird durch die minimale benötigte Ausgangsleistung bestimmt. Die obere Grenze ergibt sich aus dem Übergang der Anforderungskurve in den horizontalen Bereich (– 5 dBm in Verlaufskurve 601) In einem Ausführungsbeispiel kann die untere Grenze beispielsweise bei –60 dBm liegen und eine obere Grenze des unteren Sendeleistungsbereichs kann beispielsweise bei –5 dBm liegen.
6b zeigt in einem Diagramm einen Stromverbrauchvergleich zwischen dem typischen Sender (mit der Verlaufskurve 603) in und dem bitbreitenoptimierten Sender (der Signalverarbeitungsschaltung 400) mit der Verlaufskurve 605, gezeigt in 6a. Der Stromverbrauch des typischen Senders ist mit einer Kurve 607 dargestellt, während der Stromverbrauch des bitbreitenoptimierten Senders, also der Signalverarbeitungsschaltung 400 mit einer Kurve 609 dargestellt ist. Es zeigt sich deutlich, dass insbesondere im unteren Sendeleistungsbereich < –20 dBm eine deutliche Stromreduzierung gegenüber dem typischen Sender erreicht werden kann. Anhand der Treppenform der Kurve 609 lässt sich das Erhöhen und Reduzieren der Bitbreite des digitalen Signalverarbeitungsteils 401 in Abhängigkeit von dem Sendepegel erkennen.
In dem Diagramm in 6b ist nur die Stromverbrauchsreduzierung aufgrund der Variierung der Auflösung (genauer der Variierung der Bitbreite) des digitalen Signalverarbeitungsteils 401 in Abhängigkeit von dem Verstärkungswort 105 gezeigt, aber nicht die adaptive Arbeitspunkteinstellung.
7 zeigt eine Kombination der beiden Diagramme 5b und 7c und damit eine Kombination von ACLR Optimierung (von der adaptiven Arbeitspunkteinstellung des analogen Signalverarbeitungsteils 403) und Bitbreitenreduktion (der Variation der Auflösung des digitalen Signalverarbeitungsteils 401). Anhand des Vergleichs einer Stromverbrauchskurve 701 für einen konventionellen Sender und einer Stromverbrauchskurve 703 der Signalverarbeitungsschaltung 400 unter Nutzung der Kombination von ACLR Optimierung und Bitbreitenreduktion wird deutlich, dass eine Stromreduzierung über den gesamten Ausgangsleistungsbereich gegenüber der Standardimplementierung erzielt wird.
Im Überlappungsbereich (zwischen –40 und –20 dBm), wo sowohl analoge als auch digitale Optimierung wirken, ist die Stromersparnis besonders groß. Dies ist deshalb von Bedeutung da in der Anwendung die durchschnittliche Sendeleistung an der Antenne bei ca. 0 dBm liegt, was einer Transceiver-Leistung von ca. –25 bis –20 dBm entspricht.
Zur Variierung der Bitbreite des digitalen Signalverarbeitungsteils 401 kann die Signalverarbeitungsschaltung 400 eine Tabelle (beispielsweise eine sogenannte Lookup Table-LUT) aufweisen, in welcher eine Mehrzahl von Tabellenpaaren enthalten sind, wobei jedem Wert des Verstärkungsworts 105 oder zumindest bestimmten Bereichen des Verstärkungsworts 105 eine zu wählende Bitbreite des digitalen Signalverarbeitungsteils 401 zugeordnet ist.
Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen kann der digitale Signalverarbeitungsteil 401 der Signalverarbeitungsschaltung 400 ein sogenanntes DFE 407 (DFE – digitales Frontend, digitale Verarbeitungseinrichtung) sowie einen DAC 409 aufweisen. Das DFE 407 sowie der DAC 409 können unterschiedliche Bitbreiten aufweisen, so dass die Signalverarbeitungsschaltung 400 nicht eine Bitbreite für den gesamten digitalen Signalverarbeitungsteil 401 einstellt, sondern jeweils eine eigene Bitbreite für die einzelnen Komponenten des digitalen Signalverarbeitungsteils 401. Die Signalverarbeitungsschaltung 400 kann daher beispielsweise eine erste LUT 411 zur Einstellung der Bitbreite des DFE 407 in Abhängigkeit von dem Verstärkungswort 105 sowie eine zweite LUT 413 zur Einstellung der Bitbreite des DAC 409 in Abhängigkeit von dem Verstärkungswort 105 aufweisen.
Jede der LUTs 411, 413 kann dabei auf die zugehörige Komponente des digitalen Signalverarbeitungsteils 401 angepasst sein. So kann beispielsweise eine maximale Bitbreite des DFE 407 10 Bit betragen, welche bei einer Sendeleistung Pout größer –20 dBm eingestellt wird. Während eine maximale Bitbreite des DAC 409 12 Bit sein kann, welche bei einer Sendeleistung Pout größer –20 dBm eingestellt wird.
Mit anderen Worten weist die Signalverarbeitungsschaltung 400 die Tabellen 411, 413 mit einer Mehrzahl von Werten der Sendeleistung des modulierten analogen Sendesignals 101 oder Wertebereichen der Sendeleistung des modulierten analogen Sendesignals 101 auf. In den Tabellen 411, 413 ist jedem Wert oder jedem Wertebereich der Sendeleistung des modulierten analogen Sendesignals 101 eine einzustellende Bitbreite des DFE 407 und des DAC 409 zugeordnet. Die Signalverarbeitungsschaltung 400 ausgebildet ist, um die Bitbreite des DFE 407 und des DAC 409 basierend auf den Tabellen 411, 413 und in Abhängigkeit von der Sendeleistung des modulierten analogen Sendesignals 101 einzustellen. Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen kann die Signalverarbeitungsschaltung 400 auch eine gemeinsame Tabelle für den gesamten digitalen Signalverarbeitungsteil 401 aufweisen.
Die Bitbreiten in den Tabellen 411, 413 sind dabei so gewählt, dass die Anforderungen an die spektrale Maske (SEM) bei der jeweiligen zugeordneten Sendeleistung des modulierten analogen Sendesignals 101 eingehalten werden.
Weiterhin kann der analoge Signalverarbeitungsteil 403 einen Modulator 415 sowie einen Treiber 417 aufweisen. Die Signalverarbeitungsschaltung 400 kann dabei in Abhängigkeit von dem Verstärkungswort 105 sowohl einen Arbeitspunkt (also beispielsweise eine Versorgungsspannung oder einen Biasstrom) des Modulators 415 als auch einen Arbeitspunkt (also beispielsweise eine Versorgungsspannung oder einen Biasstrom) des Treibers 417 einstellen.
Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen kann die Verstärkerschaltung 400 ausgebildet sein, um mittels eines Leistungseinstellers 419 und eines Verstärkungsverteilers 421 die Verstärkung, welche durch das Verstärkungswort 105 vorgegeben ist, auf die einzelnen Stufen (auf den digitalen Signalverarbeitungsteil 401 sowie auf den analogen Signalverarbeitungsteil 403 zu verteilen. Mit anderen Worten wird neben dem Datenstrom (digital Q/I Daten, das digitale Sendedatensignal 103) auch ein Gainwort (Verstärkungswort 105) an die Signalverarbeitungsschaltung 400 (beispielsweise als Teil eines Transceivers) übertragen. Dieses Verstärkungswort 105 bestimmt die Sendeleistung. Im Chip wird entsprechend die Gainverteilung (Verstärkungsverteilung) an die einzelnen Stufen vorgenommen.
Zusammenfassung zeigt 4 eine Sendeschaltung mit Digital- und Analogteil (Typ Vektormodulator) mit Optimierung der Leistungsaufnahme.
Zusammenfassend wurde herausgefunden, dass im Sendepfad (Basisbandfilter, Modulator, Ausgangstreiber) maßgeblich die Linearitätsanforderungen der Schaltungsblöcke die Leistungsaufnahme bestimmen. Dabei sollen die Anforderungen an die spektrale Maske (SEM, spectral emission mask) sowie an die Nachbarkanalleistungsunterdrückung (ACLR, adjacent channel leakage ratio) erfüllt werden. Damit ergeben sich für die Schaltungsblöcke unterschiedliche Anforderungen für den oberen und unteren Sendeleistungsbereich. Im oberen Bereich kann eine pegelabhängige Linearität derart realisiert werden, dass die Schaltungsblöcke (der analoge Signalverarbeitungsteil 403) gerade so viel Strom verbrauchen, wie zur Einhaltung von ACLR benötigt wird. Im unteren Sendeleistungsbereich sind die Anforderungen derart reduziert, dass sich die Bitbreiten im Digitalfilter (in dem digitalen Signalverarbeitungsteil 401) reduzieren lassen, wodurch auch hier Strom gespart wird. Dadurch lässt sich eine Stromeinsparung über den gesamten Sendeleistungsbereich erreichen, wobei im unteren Sendeleistungsbereich hauptsächlich die Auflösung der Signalverarbeitungsschaltung 400 variiert wird, während im oberen Sendeleistungsbereich Versorgungsspannung oder Biasströme der Komponenten des analogen Signalverarbeitungsteils 403 variiert werden.
Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen ist das in 4 gezeigte Konzept auch für die Polarmodulatorarchitektur anwendbar.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel schafft ein Verfahren zum Bereitstellen eines modulierten analogen Sendesignals, basierend auf einem digitalen Sendesignal mit einem Schritt der Variierung einer Auflösung bei der Bereitstellung des modulierten analogen Sendesignals in Abhängigkeit von einem erfassten oder vorgegebenen Parameter. Dieses Verfahren kann beispielsweise von den Signalverarbeitungsschaltungen 100a, 100c, 200a, 400 durchgeführt werden.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel schafft ein Verfahren zum Bereitstellen eines digitalen Empfangsdatensignals basierend auf einem modulierten analogen Empfangssignal mit einem Schritt der Variierung einer Auflösung bei der Bereitstellung des digitalen Empfangssignal in Abhängigkeit von einem erfassten oder vorgegebenen Parameter. Dieses Verfahren kann beispielsweise von den Signalverarbeitungsschaltungen 100b, 100c, 200b durchgeführt werden.
Zusammenfassend schaffen Ausführungsbeispiele Verfahren und Vorrichtungen zur Optimierung der Leistungsaufnahme in RF-Transmitter-, RF-Receiver-, RF-Transceiverschaltungen (Funkfrequenzsender-, Funkfrequenzempfänger-, Funkfrequenzsendeempfängerschaltungen) unter sich ändernden Betriebsbedingungen.
Ausführungsbeispiele ermöglichen eine Optimierung der Verlustleistung in einer DPLL sowie die Optimierung der Verlustleistung in einem LO Pfad.
Des Weiteren ermöglichen Ausführungsbeispiele durch die Kombination der Variierung einer Auflösung bei einem Digitalteil einer Signalverarbeitungsschaltung sowie der Variierung eines Arbeitspunkts eines Analogteils der Signalverarbeitungsschaltung eine verringerte Leistungsaufnahme über einen kompletten Sendeleistungsbereich sowie Empfangsleistungsbereich.
Weitere Ausführungsbeispiele weisen interne Monitorenstrukturen auf, um Parameter zu erfassen, basierend auf welchen eine Auflösung bei der Bereitstellung eines modulierten analogen Sendesignals oder bei der Bereitstellung eines digitalen Empfangsdatensignals variiert wird.
Obwohl manche Aspekte im Zusammenhang mit einer Vorrichtung beschrieben wurden, versteht es sich, dass diese Aspekte auch eine Beschreibung des entsprechenden Verfahrens darstellen, sodass ein Block oder ein Bauelement einer Vorrichtung auch als ein entsprechender Verfahrensschritt oder als ein Merkmal eines Verfahrensschrittes zu verstehen ist. Analog dazu stellen Aspekte, die im Zusammenhang mit einem oder als ein Verfahrensschritt beschrieben wurden, auch eine Beschreibung eines entsprechenden Blocks oder Details oder Merkmals einer entsprechenden Vorrichtung dar. Einige oder alle der Verfahrensschritte können durch einen Hardware-Apparat (oder unter Verwendung eines Hardware-Apparats), wie zum Beispiel einen Mikroprozessor, einen programmierbaren Computer oder eine elektronische Schaltung ausgeführt werden. Bei einigen Ausführungsbeispielen können einige oder mehrere der wichtigsten Verfahrensschritte durch einen solchen Apparat ausgeführt werden.
Je nach bestimmten Implementierungsanforderungen können Ausführungsbeispiele der Erfindung in Hardware oder in Software implementiert sein. Die Implementierung kann unter Verwendung eines digitalen Speichermediums, beispielsweise einer Floppy-Disk, einer DVD, einer Blu-ray Disc, einer CD, eines ROM, eines PROM, eines EPROM, eines EEPROM oder eines FLASH-Speichers, einer Festplatte oder eines anderen magnetischen oder optischen Speichers durchgeführt werden, auf dem elektronisch lesbare Steuersignale gespeichert sind, die mit einem programmierbaren Computersystem derart zusammenwirken können oder zusammenwirken, dass das jeweilige Verfahren durchgeführt wird. Deshalb kann das digitale Speichermedium computerlesbar sein.
Manche Ausführungsbeispiele gemäß der Erfindung umfassen also einen Datenträger, der elektronisch lesbare Steuersignale aufweist, die in der Lage sind, mit einem programmierbaren Computersystem derart zusammenzuwirken, dass eines der hierin beschriebenen Verfahren durchgeführt wird.
Allgemein können Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung als Computerprogrammprodukt mit einem Programmcode implementiert sein, wobei der Programmcode dahin gehend wirksam ist, eines der Verfahren durchzuführen, wenn das Computerprogrammprodukt auf einem Computer abläuft.
Der Programmcode kann beispielsweise auch auf einem maschinenlesbaren Träger gespeichert sein.
Andere Ausführungsbeispiele umfassen das Computerprogramm zum Durchführen eines der hierin beschriebenen Verfahren, wobei das Computerprogramm auf einem maschinenlesbaren Träger gespeichert ist.
Mit anderen Worten ist ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens somit ein Computerprogramm, das einen Programmcode zum Durchführen eines der hierin beschriebenen Verfahren aufweist, wenn das Computerprogramm auf einem Computer abläuft.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Verfahren ist somit ein Datenträger (oder ein digitales Speichermedium oder ein computerlesbares Medium), auf dem das Computerprogramm zum Durchführen eines der hierin beschriebenen Verfahren aufgezeichnet ist.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens ist somit ein Datenstrom oder eine Sequenz von Signalen, der bzw. die das Computerprogramm zum Durchführen eines der hierin beschriebenen Verfahren darstellt bzw. darstellen. Der Datenstrom oder die Sequenz von Signalen kann bzw. können beispielsweise dahin gehend konfiguriert sein, über eine Datenkommunikationsverbindung, beispielsweise über das Internet, transferiert zu werden.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel umfasst eine Verarbeitungseinrichtung, beispielsweise einen Computer oder ein programmierbares Logikbauelement, die dahin gehend konfiguriert oder angepasst ist, eines der hierin beschriebenen Verfahren durchzuführen.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel umfasst einen Computer, auf dem das Computerprogramm zum Durchführen eines der hierin beschriebenen Verfahren installiert ist.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung umfasst eine Vorrichtung oder ein System, die bzw. das ausgelegt ist, um ein Computerprogramm zur Durchführung zumindest eines der hierin beschriebenen Verfahren zu einem Empfänger zu übertragen. Die Übertragung kann beispielsweise elektronisch oder optisch erfolgen. Der Empfänger kann beispielsweise ein Computer, ein Mobilgerät, ein Speichergerät oder eine ähnliche Vorrichtung sein. Die Vorrichtung oder das System kann beispielsweise einen Datei-Server zur Übertragung des Computerprogramms zu dem Empfänger umfassen.
Bei manchen Ausführungsbeispielen kann ein programmierbares Logikbauelement (beispielsweise ein feldprogrammierbares Gatterarray, ein FPGA) dazu verwendet werden, manche oder alle Funktionalitäten der hierin beschriebenen Verfahren durchzuführen. Bei manchen Ausführungsbeispielen kann ein feldprogrammierbares Gatterarray mit einem Mikroprozessor zusammenwirken, um eines der hierin beschriebenen Verfahren durchzuführen. Allgemein werden die Verfahren bei einigen Ausführungsbeispielen seitens einer beliebigen Hardwarevorrichtung durchgeführt. Diese kann eine universell einsetzbare Hardware wie ein Computerprozessor (CPU) sein oder für das Verfahren spezifische Hardware, wie beispielsweise ein ASIC.
Die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele stellen lediglich eine Veranschaulichung der Prinzipien der vorliegenden Erfindung dar. Es versteht sich, dass Modifikationen und Variationen der hierin beschriebenen Anordnungen und Einzelheiten anderen Fachleuten einleuchten werden. Deshalb ist beabsichtigt, dass die Erfindung lediglich durch den Schutzumfang der nachstehenden Patentansprüche und nicht durch die spezifischen Einzelheiten, die anhand der Beschreibung und der Erläuterung der Ausführungsbeispiele hierin präsentiert wurden, beschränkt sei.

Claims

Signalverarbeitungsschaltung (100a, 100c, 200a, 400) zum Bereitstellen eines modulierten analogen Sendesignals (101) basierend auf einem digitalen Sendedatensignal (103); wobei die Signalverarbeitungsschaltung (100a, 100c, 200a, 400) ausgebildet ist, um eine Auflösung bei der Bereitstellung des modulierten analogen Sendesignals (101) in Abhängigkeit von einem erfassten oder vorgegebenen Parameter (105) zu variieren.
Signalverarbeitungsschaltung (100c) gemäß Anspruch 1, die ferner ausgebildet ist, um ein digitales Empfangsdatensignal (113) basierend auf einem modulierten analogen Empfangssignal (111) bereitzustellen und um eine Auflösung bei der Bereitstellung des digitalen Empfangsdatensignals (113) in Abhängigkeit von dem erfassten oder vorgegebenen Parameter (105) oder einem weiteren erfassten oder vorgegebenen Parameter (105') zu variieren.
Signalverarbeitungsschaltung (100b, 200b) zum Bereitstellen eines digitalen Empfangsdatensignals (113) basierend auf einem modulierten analogen Empfangssignal (111); wobei die Signalverarbeitungsschaltung (100b, 200b) ausgebildet ist, um eine Auflösung bei der Bereitstellung des digitalen Empfangsdatensignals (113) in Abhängigkeit von einem erfassten oder vorgegebenen Parameter (105) zu variieren.
Signalverarbeitungsschaltung (200a, 200b, 400) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, die ausgebildet ist, um eine digitale Auflösung oder eine zeitliche Auflösung bei der Bereitstellung des modulierten analogen Sendesignals (101) oder des digitalen Empfangsdatensignals (113) zu variieren.
Signalverarbeitungsschaltung (200a, 200b, 400) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, die einen Analog-zu-Digital-Umsetzer oder einen Digital-zu-Analog-Umsetzer aufweist, und die ausgebildet ist, um eine Ordnung, eine Bitbreite oder eine Taktrate des Analog-zu-Digital-Umsetzers oder des Digital-zu-Analog-Umsetzers in Abhängigkeit von dem erfassten oder vorgegebenen Parameter (105) oder dem weiteren erfassten oder vorgegebenen Parameter (105') zu variieren.
Signalverarbeitungsschaltung (200a, 200b) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, die eine digitale Phasenregelschleife (201) mit einem Oszillator (203) zum Bereitstellen eines Oszillatorsignals (205) aufweist; wobei die Signalverarbeitungsschaltung (200a, 200b) ausgebildet ist, um das modulierte analoge Sendesignal (101) basierend auf dem Oszillatorsignal (205) bereitzustellen oder um das digitale Empfangsdatensignal (113) basierend auf dem Oszillatorsignal (205) bereitzustellen; und um eine Ordnung, eine Bitbreite oder eine Taktrate der digitalen Phasenregelschleife (201) in Abhängigkeit von dem erfassten oder vorgegebenen Parameter (105) oder in Abhängigkeit von dem weiteren erfassten oder vorgegebenen Parameter (105') zu variieren.
Signalverarbeitungsschaltung (200a, 200b) gemäß Anspruch 6, wobei die digitale Phasenregelschleife (201) einen Rauschformer (215) aufweist; und wobei die Signalverarbeitungsschaltung (400) ausgebildet ist, um den Rauschformer in Abhängigkeit von dem erfassten oder vorgegebenen Parameter (105) oder in Abhängigkeit von dem weiteren erfassten oder vorgegebenen Parameter (105') zu aktivieren und zu deaktivieren.
Signalverarbeitungsschaltung gemäß Anspruch 6 oder 7, die ferner ausgebildet ist, um eine Versorgungsspannung oder einen Arbeitspunktstrom des Oszillators (203) in Abhängigkeit von dem erfassten oder vorgegebenen Parameter (105) oder in Abhängigkeit von dem weiteren erfassten oder vorgegebenen Parameter (105') zu variieren.
Signalverarbeitungsschaltung (200a, 200b) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Signalverarbeitungsschaltung (200a, 200b) ausgebildet ist, um eine Eigenschaft eines Übertragungskanals für das modulierte analoge Sendesignal (101) oder das modulierte analoge Empfangssignal (111) zu erfassen, und um die Auflösung bei der Bereitstellung des modulierten analogen Sendesignals (101) oder bei der Bereitstellung des digitalen Empfangsdatensignals (113) in Abhängigkeit von der erfassten Eigenschaft des Übertragungskanals zu variieren.
Signalverarbeitungsschaltung (200a, 200b, 400) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, die ausgebildet ist, um eine Sendeverstärkung oder eine Sendeleistung des modulierten analogen Sendesignals (101) zu erfassen oder um eine Eingangsverstärkung oder eine Eingangsleistung des modulierten analogen Empfangssignals (111) zu erfassen; und um die Auflösung bei der Bereitstellung des modulierten analogen Sendesignals (101) in Abhängigkeit von der erfassten Sendeverstärkung oder Sendeleistung des modulierten analogen Sendesignals (101) zu variieren; oder um die Auflösung bei der Bereitstellung des digitalen Empfangsdatensignals (113) in Abhängigkeit von der erfassten Eingangsverstärkung oder Eingangsleistung des modulierten analogen Empfangssignals (111) zu variieren.
Signalverarbeitungsschaltung (200a, 200b) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, die ausgebildet ist, um die Auflösung bei der Bereitstellung des modulierten analogen Sendesignals (101) oder bei der Bereitstellung des digitalen Empfangsdatensignals (113) in Abhängigkeit von einem Signalstandard welchem das modulierte analoge Sendesignal (101) oder das modulierte analoge Empfangssignal (111) entspricht, zu variieren.
Signalverarbeitungsschaltung (200a, 200b) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, die ausgebildet ist, um die Auflösung bei der Bereitstellung des modulierten analogen Sendesignals (101) oder bei der Bereitstellung des digitalen Empfangsdatensignals (113) in Abhängigkeit von einer Datenrate des modulierten analogen Sendesignals (101) oder einer Datenrate des modulierten analogen Empfangssignals (111) zu variieren.
Signalverarbeitungsschaltung (200a, 200b) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12, die ausgebildet ist, um eine Temperatur zu erfassen, um in Abhängigkeit von der erfassten Temperatur die Auflösung bei der Bereitstellung des modulierten analogen Sendesignals (101) oder bei der Bereitstellung des digitalen Empfangsdatensignals (113) zu variieren.
Signalverarbeitungsschaltung (400) gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2 oder gemäß einem der Ansprüche 4 bis 13 sofern sie auf einen der Ansprüche 1 oder 2 zurückbezogen sind, die ausgebildet ist, um in einem vorgegebenen unteren Sendeleistungsbereich des modulierten analogen Sendesignals (101) mit einer Abnahme der Sendeleistung des modulierten analogen Sendesignals (101) eine Bitbreite eines digitalen Signalverarbeitungsteils (401) der Signalverarbeitungsschaltung (400) zu reduzieren, derart, dass eine Verlaufskurve (605) der spektralen Maske (SEM) der Signalverarbeitungsschaltung (400) zumindest in dem unteren Sendeleistungsbereich unterhalb einer Anforderungskurve (601) für die spektrale Maske liegt.
Signalverarbeitungsschaltung (400) gemäß Anspruch 14, die ausgebildet ist, um mit einer zunehmenden Sendeleistung bei einer Annäherung der Verlaufskurve (605) der spektralen Maske an die Anforderungskurve (601) für die spektrale Maske die Bitbreite des digitalen Signalverarbeitungsteils (401) zu erhöhen.
Signalverarbeitungsschaltung (400) gemäß einem der Ansprüche 14 oder 15, die ausgebildet ist, um die Bitbreite des digitalen Signalverarbeitungsteils (401) so zu variieren, dass in dem unteren Sendeleistungsbereich eine Differenz zwischen der Verlaufskurve (605) der spektralen Maske und der Anforderungskurve (601) für die spektrale Maske minimiert wird.
Signalverarbeitungsschaltung (400) gemäß einem der Ansprüche 14 bis 16, wobei eine untere Grenze des unteren Sendeleistungsbereichs, in dem die Signalverarbeitungsschaltung (400) die Bitbreite des digitalen Signalverarbeitungsteils (401) durch die minimale benötigte Sendeleistung bestimmt wird und eine obere Grenze des unteren Sendeleistungsbereichs sich aus dem Übergang der Anforderungskurve (601) für die spektrale Maske in den horizontalen Bereich ergibt.
Signalverarbeitungsschaltung (400) gemäß einem der Ansprüche 14 bis 17, ferner aufweisend zumindest eine Tabelle (411, 413) mit einer Mehrzahl von Werten der Sendeleistung des modulierten analogen Sendesignals (101) oder Wertebereichen der Sendeleistung des modulierten analogen Sendesignals (101); wobei in der Tabelle (411, 413) einem Wert oder einem Wertebereich der Sendeleistung des modulierten analogen Sendesignals (101) eine einzustellende Bitbreite des digitalen Signalverarbeitungsteils (401) zugeordnet ist; und wobei die Signalverarbeitungsschaltung (400) ausgebildet ist, um die Bitbreite des digitalen Signalverarbeitungsteils (401) basierend auf der zumindest einen Tabelle (411, 413) und in Abhängigkeit von der Sendeleistung des modulierten analogen Sendesignals (101) einzustellen.
Signalverarbeitungsschaltung (200a, 200b, 400) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 17, die ferner ausgebildet ist, um bei der Bereitstellung des modulierten analogen Sendesignals (101) oder bei der Bereitstellung des digitalen Empfangsdatensignals (113) eine Versorgungsspannung oder einen Arbeitspunktstrom eines analogen Signalverarbeitungsteils (223, 232, 403) der Signalverarbeitungsschaltung (200a, 200b, 400) basierend auf dem erfassten oder vorgegebenen Parameter (105) oder basierend auf dem weiteren erfassten oder vorgegebenen Parameter (105') zu variieren.
Signalverarbeitungsschaltung (400) gemäß Anspruch 18 oder 19 in Rückbezug auf einen der Ansprüche 1, 2 oder 4 bis 17 sofern sie auf einen der Ansprüche 1 oder 2 zurückbezogen sind, die ausgebildet ist, um in einem vorgegebenen oberen Sendeleistungsbereich des modulierten analogen Sendesignals (101) mit einer Zunahme der Sendeleistung des modulierten analogen Sendesignals (101) die Versorgungsspannung oder den Arbeitspunktstrom des analogen Signalverarbeitungsteils (403) zu reduzieren, derart, dass eine Verlaufskurve (505) der Nachbarkanalsleistungsunterdrückung der Signalverarbeitungsschaltung (400) zumindest in dem oberen Sendeleistungsbereich unterhalb einer Anforderungskurve (501) für die Nachbarkanalleistungsunterdrückung liegt.
Signalverarbeitungsschaltung (400) gemäß Anspruch 18, die ausgebildet ist, um die Versorgungsspannung oder den Arbeitspunktstrom des analogen Signalverarbeitungsteils (403) so zu variieren, dass eine Differenz zwischen der Verlaufskurve (505) der Nachbarkanalleistungsunterdrückung der Signalverarbeitungsschaltung (400) und der Anforderungskurve (501) für die Nachbarkanalleistungsunterdrückung in dem oberen Sendeleistungsbereich minimiert wird.
Signalverarbeitungsschaltung (400) gemäß einem der Ansprüche 18 oder 19, bei der eine untere Grenze des oberen Sendeleistungsbereichs –40 dBm ist.
Signalverarbeitungsschaltung (400) zum Bereitstellen eines modulierten analogen Sendesignals (101) basierend auf einem digitalen Sendedatensignal (103); wobei die Signalverarbeitungsschaltung (400) einen digitalen Signalverarbeitungsteil (401), einen analogen Signalverarbeitungsteil (403) und zumindest eine Tabelle (411, 413) mit einer Mehrzahl von Werten der Sendeleistung des modulierten analogen Sendesignals (101) oder Wertebereichen der Sendeleistung des modulierten analogen Sendesignals (101) aufweist; wobei in der Tabelle (411, 413) einem Wert oder einem Wertebereich der Sendeleistung des modulierten analogen Sendesignals (101) eine einzustellende Bitbreite des digitalen Signalverarbeitungsteils (401) zugeordnet ist; und wobei die Signalverarbeitungsschaltung (400) ausgebildet ist, um die Bitbreite des digitalen Signalverarbeitungsteils (401) basierend auf der zumindest einen Tabelle (411, 413) und in Abhängigkeit von der Sendeleistung des modulierten analogen Sendesignals (101) einzustellen, um in einem vorgegebenen unteren Sendeleistungsbereich des modulierten analogen Sendesignals (101) mit einer Abnahme der Sendeleistung des modulierten analogen Sendesignals (101) eine Bitbreite des digitalen Signalverarbeitungsteils (401) zu reduzieren, derart, dass eine Verlaufskurve (605) der spektralen Maske (SEM) der Signalverarbeitungsschaltung (400) zumindest in dem unteren Sendeleistungsbereich unterhalb einer Anforderungskurve (601) für die spektrale Maske liegt und, um mit einer zunehmenden Sendeleistung des modulierten analogen Sendesignals (101), bei einer Annäherung der Verlaufskurve (605) der spektralen Maske an die Anforderungskurve (601) für die spektrale Maske, die Bitbreite des digitalen Signalverarbeitungsteils (401) zu erhöhen; und wobei die Signalverarbeitungsschaltung (400) ferner ausgebildet ist, um in einem vorgegebenen oberen Sendeleistungsbereich des modulierten analogen Sendesignals (101) mit einer Zunahme der Sendeleistung des modulierten analogen Sendesignals (101) eine Versorgungsspannung oder einen Arbeitspunktstrom des analogen Signalverarbeitungsteils (403) zu reduzieren, derart, dass eine Verlaufskurve (505) der Nachbarkanalleistungsunterdrückung der Signalverarbeitungsschaltung (400) zumindest in dem oberen Sendeleistungsbereich unterhalb einer Anforderungskurve (501) für die Nachbarkanalleistungsunterdrückung liegt.
Verfahren zum Bereitstellen eines modulierten analogen Sendesignals basierend auf einem digitalen Sendedatensignal, mit dem folgenden Schritt: Variierung einer Auflösung bei der Bereitstellung des modulierten analogen Sendesignals in Abhängigkeit von einem erfassten oder vorgegebenen Parameter.
Verfahren zum Bereitstellen eines digitalen Empfangsdatensignals basierend auf einem modulierten analogen Empfangssignal, mit dem folgenden Schritt: Variierung einer Auflösung bei der Bereitstellung des digitalen Empfangsdatensignals in Abhängigkeit von einem erfassten oder vorgegebenen Parameter.
Computerprogramm mit einem Programmcode zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 24 oder 25, wenn das Programm auf einem Computer abläuft.