DE602006000525T2

DE602006000525T2 - Mehrbandvorverzerrer mit Korrekturwertetabellen

Info

Publication number: DE602006000525T2
Application number: DE602006000525T
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: 2005-06-03
Filing date: 2006-05-31
Publication date: 2009-02-05
Anticipated expiration: 2026-06-01
Also published as: US8295789B2; KR100761911B1; EP1732207A1; US20090264089A1; JP2007013947A; JP4344368B2; US20060276146A1; US7634238B2; KR20060126387A; EP1732207B1; DE602006000525D1; CN100472951C; CN1874144A

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Vorverzerrer, der eine Verzerrung eines Leistungsverstärkers kompensiert, der die Leistung von Hochfrequenzsignalen verstärkt, die sich in einer Mehrzahl Frequenzbänder ändern. Genauer ausgedrückt betrifft die vorliegende Erfindung einen Mehrband-Vorverzerrer des Nachschlagetabellentyps zur gemeinsamen Verstärkung von Hochfrequenzsignalen einer Mehrzahl Bänder.
HINTERGRUNDTECHNIK
Das Vorverzerrungs-Linearisierungsverfahren auf Basis digitaler Signalverarbeitung (im Folgenden als digitales Vorverzerrungsverfahren bezeichnet) (z. B. GB 2 335 812 A , im Folgenden als Patentliteratur 1 bezeichnet) ist bekannt als eines der nichtlinearen Kompensationsverfahren für einen Mikrowellenleistungsverstärker. Das digitale Vorverzerrungsverfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass eine komplizierte analoge Schaltung durch Implementieren eines Vorverzerrers mit digitaler Signalverarbeitung ersetzt ist. Ein herkömmlicher linearer Verstärker wie z. B. ein Vorwärtsverstärker oder ein gegengekoppelter Verstärker ist hauptsächlich durch eine analoge Schaltung verwirklicht. Der Vorverzerrer ist ebenfalls durch eine analoge Schaltung verwirklicht (z. B. 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, No. 1, 1983, im Folgenden als Nichtpatentliteratur 1 bezeichnet, und Nojima und Okamoto, "Analysis and Compensation of TWT Nonlinearities Based an Complex Power Series Representation", IEICE Transactions B, Vol. J64-B, No. 12, Dez. 1981, im Folgenden als Nichtpatentliteratur 2 bezeichnet). Die Technik der analogen Linearisierungsschaltungen erfordert allerdings ein äußerst genaues Einstellverfahren. Die analogen Schaltungen müssen einfach konfiguriert sein, damit ein Sender einschließlich eines Modulators kompakter und kostengünstiger hergestellt werden kann.
Als ein herkömmlicher digitaler Vorverzerrer ist eine Konfiguration mit einer Nachschlagetabelle zur Linearisierung nichtlinearer Kennwerte eines Verstärkers bekannt (z. B. L. Sundstrom, M. Faulkner und M. Johansson, "Quantization analysis and design of a digital predistortion linearizer for RF power amplifiers", IEEE Trans Vech. Tech., Vol. 45, No. 4, pp. 707–719, 1996.11, im Folgenden als Nichtpatentliteratur 3 bezeichnet). Ein Vorverzerrer des Nachschlagetabellentyps liest unter Verwendung eines Differenzsignals zwischen dem Eingangssignal des Leistungsverstärkers und dem Ausgangssignal des Leistungsverstärkers Verzerrungskompensationsdaten aus einer Nachschlagetabelle aus und addiert die Verzerrungskompensationsdaten zum Eingangssignal des Leistungsverstärkers. Wenn die Verzerrungskomponente im Ausgangssignal des Leistungsverstärkers vollständig kompensiert ist, d. h. das Ausgangssignal des Leistungsverstärkers ist linearisiert, wird das Differenzsignal null. Im Vorverzerrer des Nachschlagetabellentyps wird die Nachschlage tabelle in Stufen aktualisiert, so dass ein Absolutwert des Differenzsignals null ist. Auf diese Weise kann der Vorverzerrer des Nachschlagetabellentyps eine Verzerrungskompensation durchführen, ohne dass er vorher nichtlineare Kennwerte des Leistungsverstärkers erkennt.
Bei den derzeitigen drahtlosen Systemen werden z. B. PDC (Personal Digital Cellular: Persönliches digitales Zellularsystem), GSM (Global System for Mobile Communications: Globales System für mobile Kommunikation) und IMT-2000 (International Mobile Telecommunication 2000) betrieben. Bekanntlich wird jedem drahtlosen System jedes Frequenzband zugewiesen. Andererseits ist eine Technik bekannt, mit der ein durch Software definierter Funk verwirklicht wird, so dass sich eine einzelne Hardware für eine Mehrzahl drahtloser Systeme eignet. Wenn sich eine einzelne Hardware für eine Mehrzahl drahtloser Systeme eignet, kann ein Benutzer der einzelnen Hardware eine einzelne Mobilkommunikation benutzen, die von einem drahtlosen System bereitgestellt wird, ohne dass ihm ein drahtloses System oder ein Kernnetz hinter dem drahtlosen System bekannt ist. Eine derartige einzelne Hardware, die sich für eine Mehrzahl drahtloser Systeme eignet, ist derzeit allerdings nicht verwirklicht.
Da sich die von den drahtlosen Systemen bereitgestellten Dienste für jeden Bereich oder für jeden Betreiber unterscheiden, sind die für die Dienste erforderlichen drahtlosen Systeme ebenfalls unterschiedlich ausgelegt. Zu diesem Zweck müssen für die jeweiligen Aufgaben geeignete drahtlose Systeme zur selben Zeit und an derselben Stelle gemischt werden.
Als ein Übertragungsverfahren zur Benutzung der Mehrzahl drahtloser Systeme ist ein drahtloses Mehrbandsystem bekannt. Das drahtlose System benutzt eines oder mehrere Frequenzbänder, die je nach der Ausbreitungsumgebung oder dem Verkehrsstatus in geeigneter Weise variabel zu benutzen sind. Eine Mehrbandübertragung über ein nicht benutztes Frequenzband dient zur Aufrechterhaltung einer vorbestimmten Qualität oder einer vorbestimmten Leistung einer Übertragung. Bei einem drahtlosen Mehrbandsystem kann die Anzahl der Frequenzbänder in Abhängigkeit von einem Übertragungsstatus, der bei jedem drahtlosen System zu sichern ist, immer geändert werden. In ähnlicher Weise kann auch eine Bandbreite im selben Band geändert werden. Wenn ein von einer Wirtschaftseinheit benutztes Frequenzband ein anderes ist als ein von einer anderen Wirtschaftseinheit benutztes Frequenzband, kann das drahtlose Mehrbandsystem den Wirkungsgrad einer Frequenznutzung durch adaptive Übertragungssteuerung in der Weise verbessern, dass ein freies Frequenzband auf Basis der Technologien der Störungserkennung, der gemeinsamen Frequenzbenutzung, der Entstörung, der Unterdrückung der Störungsursache oder der Mehrbandsteuerung benutzt wird.
Beim Vorverzerrer des Nachschlagetabellentyps einer Bodenstelle, der sich für ein solches drahtloses Mehrbandsystem eignet, ist es im Allgemeinen erforderlich, dass für einen Frequenzbereich, für den eine Verzerrungskompensation verfügbar ist, die mehr als dreifache Übertragungsbandbreite auf einer Trägerfrequenz zentriert werden muss. Beispielsweise ist es bei einem System zum gleichzeitigen Übertragen von Signalen sowohl im 800-MHz-Band als auch im 1,5 GHz-Band nicht möglich, eine vorbestimmte Verzerrungskompensation zu erzielen, während eine Verzerrungskompensation auf den Frequenzbandsignalen durchgeführt wird. Da der herkömmliche Vorverzerrer des Nachschlagetabellentyps bekanntlich in einer Bandbreite von weniger als 20 MH arbeiten kann, muss daher der Sender, um Signale in einer Mehrzahl Frequenzbänder zu übertragen, während mit einem Vorverzerrer des Nachschlagetabellentyps eine Verzerrungskompensation durchgeführt wird, für jedes Frequenzband einen Vorverzerrer des Nachschlagetabellentyps aufbauen und ferner für jedes Frequenzband einen Vektormodulator, einen Frequenzwandler und einen Leistungsverstärker vorbereiten. Dadurch wird das ganze Gerät schwerfällig, die Leistungsaufnahme steigt und die Größe nimmt zu.
Wenn der Sender eine Vorverzerrungsverarbeitung des Nachschlagetabellentyps gemeinsam in einer Mehrzahl Frequenzbänder ausführen kann, kann dies ein Gerät vereinfachen, die Leistungsaufnahme senken und die Größe des Geräts verringern. Wenn der Sender eine Verzerrungsverarbeitung des Nachschlagetabellentyps in einer Mehrzahl Frequenzbänder unter Verwendung einer Nachschlagetabelle unter der Bedingung ausführt, dass die Frequenzbänder durch einen Frequenzabstand von mehr als einer Bandbreite zwischen den jeweiligen Frequenzbändern von z. B. 800 MHz und 1,5 GHz voneinander getrennt sind, wäre ein in der Nachschlagetabelle gespeicherter Kompensationsparameter für eine gleichzeitige Signalübertragung in beiden Frequenzbändern ungenau. Daher können in beiden Frequenzbändern erzeugte Verzerrungskomponenten nicht ausreichend kompensiert werden.
Bei einem drahtlosen Mehrbandsystem mit einer Mehrzahl Sendefrequenzbänder kann angenommen werden, dass ein Frequenzband unter Berücksichtigung eines Dienstzustands des drahtlosen Systems und einer Störung oder dergleichen gegenüber den anderen drahtlosen Systemen geändert werden kann. Wenn ein Frequenzband in einem solchen drahtlosen System geändert wird, kann ein herkömmlicher Vorverzerrer des Nachschlagetabellentyps mit einem festen Frequenzband, um eine Verzerrungskompensation auszuführen, nicht einmal eine Betriebsfrequenz adaptiv ändern. Der seit langem verwendete Vorverzerrer des Nachschlagetabellentyps muss eine Modifikation des Vorverzerrers des Nachschlagetabellentyps und an jeder Bodenstelle eine Änderung durchführen, um ein Frequenzband zu ändern. Dafür ist ein erheblicher Zeit- und Arbeitsaufwand erforderlich, um viele Vorverzerrer des Nachschlagetabellentyps neu einzustellen. Daher wird heute eine Vorverzerrerkonfiguration des Nachschlagetabellentyps benötigt, die durch Ausschluss der oben erwähnten Erfordernisse einen Sender kostengünstiger macht.
Beispielsweise kann der Vorverzerrer des Nachschlagetabellentyps, der eine Verzerrungskompensation auf den Frequenzen f1 und f2 gleichzeitig durchführen kann, nicht gleichzeitig die Verzerrungskompensation auf den Frequenzen f1 und f3 durchführen, wenn das für die Signale benutzte Frequenzband von f2 auf f3 geändert wird. Dies liegt daran, dass ein Betriebsfrequenzband für einen herkömmlichen Vorverzerrer des Nachschlagetabellentyps fest ist.
Herkömmliche Vorverzerrer des Nachschlagetabellentyps können nicht adaptiv ein Frequenzband für eine Verzerrungskompensation und die Bandbreite ändern, wenn Frequenzbänder eines drahtlosen Systems geändert werden. Üblicherweise ist es erforderlich, einen Vorverzerrer des Nachschlagetabellentyps für jedes der Mehrzahl Frequenzbänder zu aktualisieren oder auszutauschen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Mit der vorliegenden Erfindung wird beabsichtigt, einen Vorverzerrer des Nachschlagetabellentyps bereitzustellen, der problemlos eine Verzerrungskompensation in einer Mehrzahl Frequenzbänder durchführen kann.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Mehrband-Vorverzerrer des Nachschlagetabellentyps verwirklicht, der Vorverzerrungskomponenten zu einem Eingangs-Sendesignal addiert, um von einem Leistungsverstärker erzeugte Verzerrungskomponenten aufzuheben, und das Ergebnis ausgibt, mit:
N ausgangsseitigen variablen Bandsignalextraktoren zum Extrahieren von Ausgangssignalen in N Frequenzbändern aus den Ausgangssignalen vom Leistungsverstärker, wobei N eine ganze Zahl gleich 2 oder größer ist;
N Differenzdetektoren zum Erkennen von Differenzen zwischen Sendesignalen in N Frequenzbändern und N Ausgangssignalen von den N ausgangsseitigen variablen Bandsignalextraktoren;
N Nachschlagetabellen zum Auslesen von Verzerrungskompensationsdaten der entsprechenden N Frequenzbänder durch die Verwendung der Differenzen der N Frequenzbänder als Referenzsignale;
N Addierer zum Addieren der Verzerrungskompensationsdaten, die von den N Nachschlagetabellen ausgelesen wurden, zu den Sendesignalen in den entsprechenden N Frequenzbändern;
einem Kombinierer zum Kombinieren der addierten Ausgänge von den N Addierern und zum Ausgeben des kombinierten Ergebnisses als ein Sendesignal mit der Vorverzerrung; und
einer Frequenzbandsteuerung zum Steuern der Frequenzbänder der N ausgangsseitigen variablen Bandsignalextraktoren.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt einen Schaltplan der ersten Ausführungsform eines Mehrband-Vorverzerrers des Nachschlagetabellentyps der vorliegenden Erfindung;
2 ist ein Diagramm eines Beispiels von Frequenz-Dämpfungs-Kennlinien, wenn ein variabler Bandsignalextraktor aus einem variablen Bandpassfilter besteht;
3 ist ein Schaltplan eines Beispiels einer aus vier Filtern aufgebauten Filtergruppe;
4A zeigt ein Diagramm eines Beispiels von Frequenz-Dämpfungs-Kennlinien, wenn ein variabler Bandsignalextraktor aus einer Mehrzahl Bandpassfilter mit unterschiedlichen Mittenfrequenzen besteht;
4B ist ein Diagramm eines Beispiels anderer Frequenz-Dämpfungs-Kennlinien;
5 zeigt einen Schaltplan der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
6 zeigt einen Schaltplan der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
7 zeigt einen Schaltplan der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
8 zeigt einen Schaltplan der fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
9 zeigt einen Schaltplan der sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
10 ist ein Diagramm von Frequenz-Dämpfungs-Kennlinien eines Bandsperrfilters;
11 ist ein Diagramm eines Beispiels einer Extraktion eines Frequenzbands aus vier Frequenzbändern unter Verwendung von Bandsperrfiltern;
12 ist einen Schaltplan einer Konfiguration einer Frequenzbandsteuerung zur Durchführung einer automatischen Steuerung;
13A ist ein Diagramm eines Beispiels eines Spektrums eines Eingangssignals;
13B ist ein Diagramm einer Frequenzwobbelung;
13C ist ein Diagramm eines Beispiels einer Detektionsausgabe durch einen Frequenzbanddetektor;
13D ist ein Diagramm des Verhältnisses zwischen Wobbelspannung und Wobbelfrequenz;
13E ist ein Diagramm einer Frequenzbanddetektion durch eine Schwelle;
14 zeigt einen Schaltplan einer Konfiguration einer Frequenzbandsteuerung für einen digitalen Vorverzerrer;
15 zeigt einen Schaltplan eines anderen Beispiels einer Konfiguration einer Frequenzbandsteuerung;
16A ist ein Diagramm einer diskreten Frequenzwobbelung; und
16B ist ein Diagramm eines Beispiels einer Ausgabe eines Leistungsdetektors.
BESTE ARTEN ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind unter Bezugnahme auf Zeichnungen beschrieben. In den Zeichnungen sind ähnliche Bauteile mit denselben Bezugsnummern versehen und es wird auf eine Wiederholung ihrer Beschreibung verzichtet.
[Erste Ausführungsform]
1 zeigt die erste Ausführungsform eines Vorverzerrers des Nachschlagetabellentyps, die die gleichzeitige Verzerrungskompensation für eine Mehrzahl verschiedener Frequenzbänder implementiert. 1 zeigt einen Fall, in dem die Frequenz eines Eingangs-Sendesignals S_T zu einem Verzerrer eine Zwischenfrequenz oder eine drahtlose Frequenz sein kann. Zur Vereinfachung sind die Teile, die in Zusammenhang mit Frequenzwandlung, Demodulation und Rückkopplung von einem Leistungsverstärker stehen und erforderlichenfalls verwendet werden, in der Figur weggelassen. Ein Digital-Analog-Wandler (im Folgenden als DAC bezeichnet) und ein Analog-Digital-Wandler (im Folgenden als ADC bezeichnet), die in Zusammenhang mit Eingabe/Ausgabe in/aus den Nachschlagetabellen 17-1 und 17-2 stehen und üblicherweise aus einem Speicher bestehen, sind ebenfalls weggelassen.
Das Sendesignal ST wird von einem Sender (nicht dargestellt) in einen Teiler 10 eingegeben. Der Teiler 10 besteht z. B. aus einem Breitband-Richtkoppler. Obwohl 1 zur Vereinfachung den Fall zeigt, in dem der Vorverzerrer eine Verzerrungskompensation nur an Signalen in zwei Frequenzbändern gleichzeitig durchführt, kann der Vorverzerrer für Signale in drei oder mehr Frequenzbändern verwirklicht sein.
Das Eingangs-Sendesignal S_T, das zwei Frequenzbänder der Sendesignale enthält, wird am Teiler 10 auf zwei eingangsseitige variable Bandsignalextraktoren 11-1 und 11-2 aufgeteilt und es werden Sendesignale in zwei Frequenzbändern extrahiert. Es wird angenommen, dass eine Frequenzbandsteuereinrichtung 8 den variablen Bandsignalextraktor 11-1 so einstellt, dass ein Sendesignal im 800-MHz-Band extrahiert wird, und den variablen Bandsignalextraktor 11-2 so einstellt, dass ein Sendesignal im 1,5-GHz-Band extrahiert wird. Eines der in den zwei Frequenzbändern extrahierten Sendesignale wird auf einen Addierer 13-1 und einen Differenzdetektor 16-1 an einem Teiler 12-1 aufgeteilt, und das andere der Sendesignale wird auf einen Addierer 13-2 und einen Differenzdetektor 16-2 an einem Teiler 12-2 aufgeteilt. Eines der geteilten Sendesignale in jedem der Frequenzbänder wird über den jeweiligen Addierer 13-1 bzw. 13-2 dem Kombinierer 14 zugeführt und mit dem anderen Sendesignal kombiniert, und das kombinierte Signal wird als Ausgangssignal S_D des Vorverzerrers 100 in einen Leistungsverstärker (nicht dargestellt) eingegeben.
Ein Teil einer Ausgabe eines Leistungsverstärkers, der einer Verzerrungskompensation durch den Vorverzerrer 100 unterzogen werden soll, wird als Monitorsignal S_M rückgekoppelt und durch einen Teiler 21 auf die ausgangsseitigen variablen Bandsignalextraktoren 15-1 und 15-2 aufgeteilt. Die variablen Bandsignalextraktoren 15-1 und 15-2 extrahieren wie die variablen Bandsignalextraktoren 11-1 bzw. 11-2 Signale in denselben Frequenzbändern und führen die extrahierten Signale den Differenzdetektoren 16-1 bzw. 16-2 zu. Die Differenzdetektoren 16-1 und 16-2 erkennen die Differenzen e₁ und e₂ zwischen den Sendesignalen und den Verstärkerausgangssignalen (Monitorsignal S_M) in den jeweiligen Frequenzbändern. Auf diese Weise werden vom Leistungsverstärker in den jeweiligen Frequenzbändern erzeugte Verzerrungskomponenten als Differenzsignale erkannt. Unter Verwendung der in den jeweiligen Frequenzbändern erkannten Differenzen e₁ und e₂ , d. h. Verzerrungskomponenten, als Referenzsignale werden entsprechende Verzerrungskompensationsdaten aus den Nachschlagetabellen 17-1 und 17-2 ausgelesen und den Addierern 13-1 bzw. 13-2 bereitgestellt. Mit den Verzerrungskompensationsdaten werden die erkannten Verzerrungskomponenten aufgehoben. Die Verzerrungskompensationsdaten, die für die von einem Leistungsverstärker in den jeweiligen Frequenzbändern erzeugten Verzerrungskomponenten vorbestimmt sind, werden in den Nachschlagetabellen 17-1 und 17-2 gespeichert.
Um die Verzerrungskompensation durchzuführen, addieren die Addierer 13-1 und 13-2 die Verzerrungskompensationsdaten D₁ und D₂ zu den Sendesignalen in den Frequenzbändern (Vorverzerrungsaddition). Da die Verzerrungskompensation für jedes Frequenzband durchgeführt wird, kann in der Mehrzahl Frequenzbänder eine sehr genaue Verzerrungskompensation erreicht werden.
Die Sendesignale, zu denen an den Addierern 13-1 und 13-2 Verzerrungskompensationsdaten addiert worden sind, werden am Kombinierer 14 miteinander kombiniert, die kombinierte Ausgabe wird von einem Leistungsverstärker (nicht dargestellt) verstärkt oder in ein Funksignal gewandelt und dann von einem Leistungsverstärker verstärkt und gesendet.
Wenn der Vorverzerrer des Nachschlagetabellentyps gemäß der vorliegenden Erfindung in der mobilen Kommunikation eingesetzt wird, liegen die von den variablen Bandsignalextraktoren 11-1 und 11-2 extrahierten Frequenzbandsignale z. B. im 800-MHz-Band und im 1,5-GHz-Band. Die Anzahl der Frequenzbänder ist nicht auf zwei beschränkt. Wenn Signale im 2-GHz-Band und im 5-GHz-Band gleichzeitig gesendet werden sollen, beträgt die Anzahl der eingangsseitigen variablen Bandsignalextraktoren vier und die Anzahl der Teiler, Addierer, Differenzdetektoren, Nachschlagetabellen und ausgangsseitigen variablen Bandsignalextraktoren beträgt ebenfalls jeweils vier.
Kennlinien der variablen Bandsignalextraktoren 11-1 und 11-2 und der variablen Bandsignalextraktoren 15-1 und 15-2 können beispielsweise durch Bandpassfilter mit den gewünschten Frequenzbändern und Mittenfrequenzen f1 bzw. f2 erzeugt werden. 2 zeigt in durchgezogenen bzw. gestrichelten Linien ein Diagramm von Frequenz-Dämpfungs-Kennlinien der variablen Bandsignalextraktoren 11-1 und 11-2, wenn jeder der Extraktoren aus einem variablen Bandpassfilter besteht. Die waagrechte Achse gibt die Frequenz, die senkrechte Achse die Dämpfung (dB) an. Die Kennlinien müssen so beschaffen sein, dass die Dämpfung außerhalb der Frequenzbänder der Mittenfrequenzen f1 bzw. f2 steil ansteigt und eine Frequenzdifferenz zwischen den Frequenzbändern genügend groß ist. Solche Kennlinien können üblicherweise durch eine Kaskadenschaltung einer Mehrzahl Bandpassfilter erhalten werden. Dies gilt auch für die variablen Bandsignalextraktoren 15-1 und 15-2.
Für den Fall, dass ein Filter z. B. aus einer Mikrostreifenleitung aufgebaut ist, kann eine Mittenfre quenz durch Schalten der Länge eines Resonators mit einem Schalter wie z. B. einer Diode oder einem MEMS-Schalter variabel gemacht werden. Dagegen kann die Bandbreite jedes der variablen Bandsignalextraktoren 11-1, 11-2, 15-1 und 15-2 durch Schalten einer Gruppe von Filtern unterschiedlicher Mittenfrequenzen geändert werden. 3 zeigt ein Beispiel des variablen Bandsignalextraktors 11-1, der aus einer Gruppe von vier Bandpassfiltern besteht.
Vom Teiler 10 (1) wird ein Eingangssendesignal S_T, das in einem einer Mehrzahl Frequenzbänder liegen kann, an einem einpoligen Anschluss eines einpoligen Vierfachschalters 11A eingegeben. Jedes der Bandpassfilter BPF1 bis BPF4 ist an einem Ende mit dem entsprechenden der vier Schalteranschlüssen des einpoligen Vierfachschalters 11A verbunden. Das andere Ende jedes der Bandpassfilter BPF1 bis BPF4 ist mit dem entsprechenden von vier Schalteranschlüssen eines einpoligen Vierfachschalters 11B verbunden. Ein einzelner Anschluss des einpoligen Vierfachschalters 11B ist mit dem Teiler 12-1 (1) verbunden.
Das Schließen/Öffnen jedes Kontakts der einpoligen Vierfachschalter 11A und 11B wird durch ein gemeinsames Steuersignal von der Bandsteuerung 8 gesteuert. Es wird angenommen, dass f1 die Mittenfrequenz von BPF2, f1 – Δf₁ die Mittenfrequenz von BPF1, f1 + Δf₂ die Mittenfrequenz von BPF3 und f1 + Δf₃ die Mittenfrequenz von BPF4 ist, wie in 4A gezeigt ist. Durch Aneinanderfügen von Frequenzbändern einer Gruppe von Filtern und dadurch, dass eines oder mehrere der Filter nach Wunsch gewählt werden können, kann ein variabler Bandsignalextraktor zusammengesetzt werden, dessen Mittenfrequenz und Durchlassbandbreite verändert werden können.
Eine durchgezogene Linie in 4A zeigt z. B. einen Fall, bei dem nur ein Bandpassfilter BPF1 durch einpolige Vierfachschalter 11A und 11B aufgrund des Steuersignals von der Frequenzbandsteuereinrichtung 8 wahlweise angesteuert wird. In 4B werden eine Bandbreite und eine Mittenfrequenz verändert, wie durch eine strichpunktierte Linie dargestellt ist, wenn sowohl BPF1 als auch BPF2 gleichzeitig wahlweise angesteuert werden. Der variable Bandsignalextraktor, mit dem die Durchlassbandbreite verändert werden kann, kann auf diese Weise mit einer Filtergruppe konfiguriert werden.
Die Frequenzbandsteuereinrichtung 8 steuert den variablen Bandsignalextraktor durch Steuersignale von einem Steuerzentrum oder Ähnlichem aus. Als andere Möglichkeit kann die Frequenzbandsteuereinrichtung 8, wie in 1 durch eine gestrichelte Linie dargestellt ist, eine Mittenfrequenz und eine Bandbreite jedes Frequenzbands aus dem von einem Teiler 9 gelieferten Eingangssendesignal erkennen, das an der Signaleingangsseite bereitgestellt wird, und anhand der erkannten Mittenfrequenz und Bandbreite die variablen Bandsignalextraktoren 11-1, 11-2, 15-1 und 15-2 automatisch steuern. Dies wird später genauer beschrieben.
[Zweite Ausführungsform]
5 zeigt die zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die zweite Ausführungsform stellt einen Fall dar, in dem ein Vorverzerrer des Nachschlagetabellentyps 100 in einem punktierten Kästchen aus einer digitalen Schaltung aufgebaut ist. In der Ausführungsform besteht jede Signal leitung aus zwei Pfaden für das I-Signal und das Q-Signal. Digitale Basisbandsignale in verschiedenen Frequenzbändern von digitalen Sendern T-1 und T-2 zweier Frequenzbänder werden im Kombinierer 7 kombiniert und als Sendesignal ST in den Teiler 10 des Vorverzerrers eingegeben. Der Teiler 10 teilt das Sendesignal S_T auf die zwei variablen Bandsignalextraktoren 11-1 und 11-2 auf. Der Teiler 10 in einer digitalen Schaltung kann nur aus einer "verdrahteten OR-Schaltung" bestehen.
Die von den variablen Bandsignalextraktoren 11-1 und 11-2 zu extrahierenden Frequenzbänder werden wie oben beschrieben anhand von Steuersignalen von der Frequenzbandsteuereinrichtung 8 bestimmt.
Da die Grundkonfiguration des Vorverzerrers des Nachschlagetabellentyps 100 mit der in 1 gezeigten identisch ist, sind die entsprechenden Teile mit denselben Bezugsnummern wie in 1 versehen, und es wird auf eine Wiederholung der Beschreibung verzichtet. Bei dieser Ausführungsform besteht der Kombinierer 14 aus einem 1-Signal-Kombinierer 14-1, der I-Signale von den Addierern 13-1 und 13-2 kombiniert und das kombinierte Signal als vorverzerrtes Sendesignal S_DI ausgibt, und aus einem Q-Signal-Kombinierer 14-2, der Q-Signale von den Addierern 13-1 und 13-2 kombiniert und das kombinierte Signal als vorverzerrtes Sendesignal S_DQ ausgibt. Die am Kombinierer 14 kombinierten Signale S_DI und S_DQ werden an den Digital-Analog-Wandlern (DAC) 24-1 bzw. 24-2 in analoge Signale gewandelt und zu einem Vektormodulator 25 gesendet. Der Vektormodulator 25 erzeugt auf Basis der zwei analogen Signale vektormodulierte Signale und sendet die vektormodulierten Signale zu einem Frequenzwandler 26. Das vektormodulierte Signal wird durch ein Trägersignal von einem Lokaloszillator 27 in ein Funksignal im Funkfrequenzband frequenzgewandelt, am Leistungsverstärker 28 verstärkt und über einen Duplexer (nicht dargestellt) zu einer Antenne (nicht dargestellt) gesendet.
An der Ausgangsseite des Leistungsverstärkers 28 ist ein Richtkoppler 29 bereitgestellt. Der Richtkoppler 29 zweigt einen Teil des Sendesignals als Monitorsignal S_M ab. Das Monitorsignal S_M wird am Monitorempfänger 31 demoduliert, um ein analoges I-Signal und ein analoges Q-Signal zu erhalten, die durch die Analog-Digital-Wandler (ADC) 32-1 bzw. 32-2 in ein digitales I-Signal und ein digitales Q-Signal gewandelt werden. Das digitale I-Signal und das digitale Q-Signal werden durch den Teiler 21 im Vorverzerrer 100 auf die variablen Bandsignalextraktoren 15-1 und 15-2 aufgeteilt und es werden ein I-Signal und ein Q-Signal in den jeweiligen Frequenzbändern extrahiert. Differenzen zwischen dem I-Signal und dem Q-Signal in den Frequenzbändern und dem I-Signal und dem Q-Signal in den entsprechenden Frequenzbändern von den Teilern 12-1 und 12-2 werden an den Differenzdetektoren 16-1 und 16-2 ermittelt und es werden die Differenzsignale e₁ und e₂ erzeugt. Die Differenzsignale e₁ und e₂ dienen als Referenzsignale zum Lesen der Kompensationsdaten D₁ und D₂ aus den Nachschlagetabellen 17-1 und 17-2.
Bei der oben beschriebenen Konfiguration wird im Voraus eine Vorverzerrungslinearisierung am digitalen Mehrband-Vorverzerrer des Nachschlagetabellentyps erzeugt und zum Sendesignal addiert, so dass der Vorverzerrer durch nichtlineare Kennwerte des Leistungsverstärkers 28 hervorgerufene Intermodulationsverzerrungskomponenten aufhebt, wenn ein Sendesignal am Leistungsverstärker 28 verstärkt wird. Auf diese Weise können während der Verstärkung durch den Leistungsverstärker erzeugte Verzerrungskomponenten kompensiert werden.
Die Eingangs/Ausgangskennwerte des Leistungsverstärkers 28 können auf jeder Frequenz im Voraus gemessen und als die Verzerrungskompensationsdaten in die Nachschlagetabellen 17-1 und 17-2 geschrieben werden, oder es kann ein Vorgabewert geschrieben und aktualisiert werden, um die Absolutwerte der Differenzsignale e₁ und e₂ zu verkleinern. Da die am Leistungsverstärker 28 durch Eingangssignale in einer Mehrzahl Frequenzbänder hervorgerufenen Intermodulationsverzerrungskomponenten im Vergleich zur Bandbreite jedes Frequenzbands des Leistungsverstärkers 28 ausreichend breite Frequenzabstände aufweisen, kann ein Duplexer oder ein Bandpassfilter an der Ausgangsseite des Leistungsverstärkers 28 die Intermodulationsverzerrungskomponenten leicht entfernen.
Auch bei der Ausführungsform in 5 kann die Frequenzbandsteuereinrichtung 8 die variablen Bandsignalextraktoren 11-1, 11-2, 15-1 und 15-2 auf Basis des vom Teiler 9 bereitgestellten digitalen Eingangssendesignals ST automatisch steuern, wie in gestrichelten Linien dargestellt ist. Eine besondere Konfiguration der Frequenzbandsteuereinrichtung 8 für einen derartigen Fall wird später beschrieben.
[Dritte Ausführungsform]
6 zeigt die dritte Ausführungsform, bei der die vorliegende Erfindung durch eine analoge Schaltung konfiguriert ist. Da die Nachschlagetabellen 17-1 und 17-2 durch digitale Signalverarbeitung implementiert werden, werden die Referenzsignale e₁ und e₂ durch Abwärtswandler 33-1 und 33-2 von Hochfrequenzsignalen in Basisbandsignale und dann an den ADC 34-1 und 34-2 in digitale Signale gewandelt. Die aus den Nachschlagetabellen 17-1 und 17-2 ausgelesenen Verzerrungskompensationsdaten D₁ und D₂ werden an den DAC 35-1 und 35-2 in analoge Signale, dann an den Aufwärtswandler 36-1 und 36-2 weiter in Hochfrequenzsignale gewandelt und zu den Addierern 13-1 und 13-2 gesendet. Die Auslegung ist abgesehen von den Verzerrungskompensationsdaten D₁ und D₂ im Grund die gleiche, wie sie in 1 gezeigt ist. Hier wird eine Ausgabe vom Vorverzerrer 100 am Leistungsverstärker 28 verstärkt und die leistungsverstärkte Ausgabe wird einem mit einer Antenne (nicht dargestellt) verbundenen Duplexer (nicht dargestellt) zugeführt. An einer Ausgangsseite des Leistungsverstärkers 28 ist ein Richtkoppler 29 bereitgestellt. Ein Teil des Sendesignals wird am Richtkoppler 29 als Monitorsignal S_M abgezweigt und einem Teiler 21 im analogen Vorverzerrer 100 bereitgestellt, wo das Monitorsignal S_M den variablen Bandsignalextraktoren 15-1 und 15-2 bereitgestellt wird, und es werden die jeweiligen Frequenzbänder detektiert.
In dieser Form kann die vorliegende Erfindung ebenfalls aus einer analogen Schaltung bestehen.
[Vierte Ausführungsform]
7 zeigt die vierte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Ausführungsform kommt dadurch zustande, dass der in 1 gezeigten Ausführungsform Aktualisierungsfunktionen der Nachschlagetabellen 17-1 und 17-2 hinzugefügt sind. Bei dieser Ausführungsform sind die Teiler 23-1 und 23-2 an den Ausgangsseiten der Differenzdetektoren 16-1 und 16-2 zwischengeschaltet, um einer Aktualisierungssteuereinrichtung 22 geteilte Differenzsignale e₁ und e₂ zu liefern, und die Nachschlagetabellen 17-1 und 17-2 werden auf Basis der Differenzsignale aktualisiert.
Die Aktualisierungssteuereinrichtung 22 steuert die Aktualisierung von Koeffizienten, die Kompensationsdaten in den Nachschlagetabellen 17-1 und 17-2 sind, um die Absolutwerte der Differenzsignale e₁ und e₂ zu minimieren.
Im ersten Aktualisierungsverfahren wird beim Vorverzerrer 100, um in N Frequenzbändern eine Verzerrungskompensation gleichzeitig durchzuführen, durch die Aktualisierungssteuereinrichtung 22 die Aktualisierung der Nachschlagetabelle durch die folgenden Ausdrücke gesteuert, wobei ein Referenzsignal des i-ten Frequenzbands zum Zeitpunkt t durch e_i(t) ausgedrückt wird und eine Koeffizientenmatrix der Nachschlagetabelle 17-1 des i-ten Frequenzbands durch w_i(t) ausgedrückt wird. W(t) = (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 sogenannte Forgettingkoeffizienten- oder Korrekturkoeffizienten-Matrix ist, die durch folgenden Ausdruck dargestellt wird: μ(t) = (μ1(t) ... μN(t)) (4)
Jeder Korrekturkoeffizient ist ein vorbestimmter Wert, der kleiner als 0 und größer als –1 ist. Die Gleichung (3) ist ein in der Aktualisierungssteuereinrichtung 22 gespeicherter Aktualisierungsalgorithmus. Die Aktualisierungssteuereinrichtung 22 aktualisiert Koeffizienten der Nachschlagetabelle so, dass ein Absolutwert der Referenzsignalmatrix E(t) minimiert wird. Das heißt in diesem Beispiel, dass die Aktualisierungssteuereinrichtung 22 den Absolutwert der Referenzsignalmatrix E(t) durch Aktualisierung der Koeffizienten aller Nachschlagetabellen minimiert, statt das Referenzsignal e_i(t) durch Aktualisierung eines Koeffizienten jeder Frequenzband-Nachschlagetabelle 17-i zu minimieren. Die Korrekturkoeffizienten-Matrix wird unter der Bedingung erhalten, dass ein Absolutwert der Referenzsignalmatrix minimiert wird. Dadurch kann eine Verzerrungskompensation in N Frequenzbändern gleichzeitig durchgeführt werden. Mit der Gleichung (3) wird keine Aktualisierung eines Koeffizienten jeder Nachschlagetabelle durchgeführt.
Das zweite Aktualisierungsverfahren ist ein Steuerungsverfahren zur Minimierung von Referenzsignalen, die in jede Frequenzband-Nachschlagetabelle eingegeben werden. Die Steuereinrichtung 22 versieht einen festen Wert mit einem Korrekturkoeffizienten μ(t), wie in der nachstehenden Gleichung (5) gezeigt ist: W(t + 1) = W(t) + μE(t) (5)
Gemäß der Gleichung (5) wird ein Koeffizient jeder Frequenzband-Nachschlagetabelle unabhängig so gesteuert, dass jedes Referenzsignal minimiert wird. Mit der Gleichung (5) können Koeffizienten einer Mehrzahl Nachschlagetabellen gleichzeitig aktualisiert werden. In gleicher Weise kann die Gleichung (5) der Reihe nach aktualisiert werden. In einem solchen Fall ist die Anzahl der gleichzeitig zu steuernden Koeffizienten der Nachschlagetabelle 1.
[Fünfte Ausführungsform]
8 zeigt die fünfte Ausführungsform. Die fünfte Ausführungsform wird dadurch erhalten, dass der in 5 gezeigten Ausführungsform Aktualisierungsfunktionen der Nachschlagetabellen 17-1 und 17-2 hinzugefügt werden. Bei dieser Ausführungsform sind wie bei der in 7 gezeigten Ausführungsform die Teiler 23-1 und 23-2 sowie eine Aktualisierungssteuereinrichtung 22 hinzugefügt.
Bei dieser Ausführungsform wird ein Teil der Ausgabe des Leistungsverstärkers 28 als Monitorsignal S_M von einem Richtkoppler 29 abgezweigt und die Monitorsignale S_M werden an einem Monitorempfänger 31 abwärtsgewandelt, um Basisbandsignale zu erzeugen, die von den ADC 32-1 und 32-2 in digitale Basisbandsignale gewandelt werden. Die Differenzdetektoren 16-1 und 16-2 erhalten die Differenzen zwischen den digitalen Basisbandsignalen und den von den Teilern 12-1 und 12-2 gelieferten Signalen als Referenzsignale e₁ und e₂. Die Aktualisierungssteuereinrichtung 22 aktualisiert auf Basis der Referenzsignale e₁ und e₂ durch Steuersignale Koeffizienten der Nachschlagetabellen 17-1 und 17-2 und liest außerdem Verzerrungskompensationsdaten aus den Nachschlagetabellen 17-1 und 17-2. Diese Reihenfolge der Signalverarbeitung wird für jedes Sendefrequenzband durchgeführt. Auf diese Weise kann eine Verzerrungskompensation an den Sendesignalen einer Mehrzahl Frequenzbänder unabhängig durchgeführt werden.
Die Aktualisierungssteuereinrichtung 22 weist die zwei Nachschlagetabellen 17-1 und 17-2 an, Koeffizienten zu aktualisieren, um die Summe der Absolutwerte der Referenzsignale e₁ und e₂ in zwei Frequenzbändern zu minimieren. Es kann als andere Möglichkeit an jede der Nachschlagetabellen 17-1 und 17-2 auch ein Befehl zur Aktualisierung von Koeffizienten mit einem Koeffizienten erteilt werden, der einen Absolutwert jeder der Referenzsignale e₁ und e₂ minimiert.
Anfangskoeffizienten der Nachschlagetabellen 17-1 und 17-2 werden erhalten, indem zuvor die Eingangs/Ausgangskennwerte des Leistungsverstärkers 28 für jedes Frequenzband gemessen werden. Die Aktualisierung der Koeffizienten in den Frequenzband-Nachschlagetabellen 17-1 und 17-2 wird für jedes Frequenzband wiederholt, bis für jedes Frequenzband ein vorbestimmter Betrag der Verzerrungsunterdrückung erreicht ist. Durch Wiederholung des Verfahrens kann der Betrag der Verzerrungsunterdrückung für jedes Frequenzband adaptiv verbessert werden.
[Sechste Ausführungsform]
9 zeigt die sechste Ausführungsform. Die sechste Ausführungsform wird dadurch erhalten, dass der in 6 dargestellte Ausführungsform des analogen Verzerrers Aktualisierungsfunktionen der Nachschlagetabellen 17-1 und 17-2 hinzugefügt sind. Bei dieser Ausführungsform sind wie bei der in 7 gezeigten Ausführungsform die Teiler 23-1 und 23-2 sowie eine Aktualisierungssteuereinrichtung 22 hinzugefügt. Der Aktualisierungsvorgang der Nachschlagetabellen 17-1 und 17-2 durch die Aktualisierungssteuereinrichtung 22 entspricht dem in 8 gezeigten, so dass daher auf eine Beschreibung des Vorgangs verzichtet wird.
[Siebte Ausführungsform]
Die variablen Bandsignalextraktoren 11-1, 11-2, 15-1 und 15-2 sind nur in Beispielen beschrieben worden, die wie in den 2 und 4 gezeigt aus Bandpassfiltern bestehen. Ein derartiger aus Bandpassfiltern aufgebauter variabler Bandsignalextraktor hat den Vorteil, dass das periphere Frequenzband um die Mittenfrequenz leicht extrahiert und von der Mittenfrequenz verhältnismäßig einfach getrennt werden kann. Da jedoch die Mittenfrequenz eine Resonanzfrequenz eines Bandpassfilters ist, wird die Signallaufzeit länger.
Folglich verlängert sich eine Verzögerung jedes der Frequenzbandsignale, die durch die variablen Bandsignalextraktoren 15-1 und 15-2 aus den Monitorsignalen extrahiert werden, gegenüber den von den Teilern 12-1 und 12-2 den Differenzdetektoren 16-1 und 16-2 bereitgestellten Differenzsignalen, wodurch sich das Problem ergibt, dass die Leitungen von den Teilern 12-1 und 12-2 zu den Differenzdetektoren 16-1 und 16-2 um den Verzögerungsbetrag länger werden müssen und eine Dämpfung von Signalen zunimmt. Also wird in Betracht gezogen, dass jedes der BPF1 bis BPF4 des in 3 gezeigten variablen Bandsignalextraktors aus Bandsperrfiltern (im Folgenden als BEF bezeichnet) aufgebaut werden kann. Wenn jedes BPF aus Bandsperrfiltern aufgebaut ist, liegt ein zu extrahierendes Frequenzband nicht auf der Mittenfrequenz der Bandsperrfilter, so dass der Betrag der von den BEF verursachten Verzögerung des Frequenzbandsignals sehr klein ist. Daher besteht der Vorteil der Ausführungsform darin, dass die Länge der Verzögerungsleitungen von den Teilern 12-1 und 12-2 zu den Differenzdetektoren 16-1 und 16-2 verkürzt und ein niedriger Verlust erreicht werden kann. Außerdem können Bandsperrfilter einfach konstruiert werden.
Die 10 und 11 zeigen Beispiele einer Extraktion eines Frequenzbands aus z. B. vier Frequenzbändern durch Kombination einer Mehrzahl Bandsperrfilter. 10 zeigt ein Diagramm von Frequenz-Dämpfungs-Kennlinien. Als Beispiel wird das BEF3 erläutet, das durch eine strichpunktierte Linie dargestellt ist. Die Sperr-Mittenfrequenz des BFE3 ist f3. Die Dämpfung einer bestimmten Bandbreite, die auf f3 zentriert wird, ist hoch. 11 zeigt ein Beispiel einer Extraktion eines Frequenzbands durch Schaltung von drei Bandsperrfiltern zu einer Kaskade.
Wenn ein Signal im Frequenzband FB1 extrahiert werden soll, werden drei Filter von BEF2, dessen Sperr-Mittenfrequenz f3 ist, und BEF4, dessen Sperr-Mittenfrequenz f4 ist, wie in 11 gezeigt zu einer Kaskade geschaltet, um den Durchgang eines Signals im Frequenzband FB1 zu ermöglichen. In ähnlicher Weise brauchen, wenn ein Signal im Frequenzband FB2 extrahiert werden soll, Bandsperrfilter (nicht dargestellt), deren Sperrfrequenzbänder f1, f3 und f4 sind, nur in Reihe geschaltet zu werden. Es ist auch ein Konstruktion möglich, in der N-1 Bandsperrfilter in Reihe geschaltet werden, so dass sie wie in 3 gezeigt jeweils BPF1 bis BPF4 bilden.
[Achte Ausführungsform]
12 zeigt eine beispielhafte Konfiguration einer Frequenzbandsteuereinrichtung 8 zur automatischen Steuerung der variablen Bandsignalextraktoren 11-1, 11-2, 15-1 und 15-2 in der in den 1, 6, 7 und 9 gezeigten Ausführungsform jedes analogen Vorverzerrers. Die Frequenzbandsteuereinrichtung 8 der Ausführungsform besteht aus einem Frequenzbanddetektor 8A und einer Frequenzbandeinstelleinheit 8B. Der Frequenzbanddetektor 8A besteht aus einem Mischer 8A1, einem lokalen Oszillator 8A2, einem Wobbelsignalgenerator 8A3 und einem Tiefpassfilter (als LPF bezeichnet) 8A4.
Das Eingangssendesignal S_T- des Vorverzerrers 100 wird durch den Teiler 9 jeder der obigen Ausführungsformen zum Mischer 8A1 der Frequenzbandsteuereinrichtung 8 abgezweigt. Es wird angenommen, dass das Sendesignal S_T Signale in den zwei Frequenzbändern FB1 und FB2 enthält, deren Mittenfrequenzen wie in 13A gezeigt z. B. f1 und f2 sind. Die untere Grenzfrequenz des Frequenzbands FBI ist f1L und die obere Grenzfrequenz ist f1H. Die untere Grenzfrequenz des Frequenzbands FB2 ist f2L und die obere Grenzfrequenz ist f2H. Der Lokaloszillator 8A2 ist z. B. ein spannungsgesteuerter Oszillator, der ein Lokaloszillatorsignal S_L erzeugt, dessen Frequenz durch ein Wobbelsignal V_S vom Wobbelsignalgenerator 8A3 gewobbelt wird, dessen Spannungsverlauf sich ändert. Beispielsweise wobbelt die Frequenzwobbelung wiederholt in Folge von einer vorbestimmten unteren Grenz-Wobbelfrequenz F_L, die wie in 13A gezeigt unterhalb der zwei Frequenzbänder FB1 und FB2 liegt, zu einer vorbestimmten oberen Grenz-Wobbelfrequenz FH, die oberhalb der zwei Frequenzbänder liegt (siehe 13B).
Der Mischer 8A1 vervielfacht das Lokaloszillatorsignal S₁ vom Lokaloszillator 8A2 um das Eingangssignal S_T. Die Gleichstromkomponenten werden vom LPF 8A4 aus der Ausgabe des Mischers 8A1 extrahiert und als Ausgabe des Frequenzbanddetektors 8A der Frequenzbandeinstelleinheit 8B bereitgestellt. Die Gleichstromkomponenten werden vom LPF 8A4 in den Zeitabständen ausgegeben, in denen die Frequenzkomponenten des Eingangssignals S_T und eine Wobbelfrequenz des Lokaloszillatorsignals S_L wie in 13C gezeigt übereinstimmen. Das Verhältnis zwischen der Wobbelsignalspannung V_S und der Wobbelfrequenz wird vorher wie in 13D gezeigt gemessen. Die Bandeinstelleinheit 8B erkennt anhand der Wobbelsignalspannung V_S und der Banderkennungssignale vom LPF 8A4 die untere Grenzfrequenz f1L und die obere Grenzfrequenz f1H des Frequenzbands FB1 sowie die untere Grenzfrequenz f2L und die obere Grenzfrequenz f2H des Frequenzbands FB2. Die Mittenfrequenz jedes Frequenzbands wird erhalten durch f1 = (f1L + f1H)/2 und f2 = (f2L + f2H)/2.
Genauer gesagt, bestimmt die Bandeinstelleinheit 8B die Wobbelfrequenzen, bei denen die Schwellenspannung V_th mit dem Anstieg und dem Abfall der vom LPF 8A4 ausgegebenen Gleichstromkomponenten übereinstimmt, wenn die Lokaloszillatorfrequenz wie in 13E gezeigt gewobbelt wird. Wie aus 13E zu ersehen ist, sind die Bandbreiten der aus f1L, f1H, f2L und f2H erhaltenen Frequenzbänder FB1 und FB2, die von der Schwellenspannung bestimmt werden, enger als die tatsächlichen Bandbreiten. Die unteren Grenzfrequenzen und die oberen Grenzfrequenzen können aber beispielsweise jeweils durch Multiplizieren der erkannten f1L, f1H, f2L und f2H mit einem vorbestimmten Koeffizienten genau bestimmt werden.
Die Bandeinstelleinheit 8B stellt die Mittenfrequenz f1, die untere Grenzfrequenz f1L und die obere Grenzfrequenz f1H des Frequenzbands FB1, die auf diese Weise bestimmt worden sind, auf die variablen Bandsignalextraktoren 11-1 und 15-1 ein und stellt die Mittenfrequenz f2, die untere Grenzfrequenz f2L und die obere Grenzfrequenz f2H des Frequenzbands FB2 auf die variablen Bandsignalextraktoren 11-2 und 15-2 ein. Für die in 3 gezeigten variablen Bandsignalextraktoren wird z. B. auf Basis der ermittelten Mittenfrequenz, unteren Grenzfrequenz und oberen Grenzfrequenz eine Gruppe von aus den Bandpassfiltern BPF1 bis BPF4 auszuwählenden Bandpassfiltern bestimmt.
Wenn die Frequenz des Eingangssignals S_T des Vorverzerrers des Nachschlagetabellentyps 100 dynamisch verändert wird, d. h. wenn sich die Frequenz des in den Leistungsverstärker eingegebenen Signals dynamisch ändert, hat die Frequenzbandsteuereinrichtung 8 die variablen Bandsignalextraktoren entsprechend der dynamisch veränderten Frequenz zu steuern. Die Zeitdauer zum Verändern der Frequenz wird durch die Frequenzwobbelzeit des lokalen Oszillators 8A2 bestimmt. Das heißt, die Zeitdauer wird von der Zeit bestimmt, in der die Frequenzwobbelung eine Periode durchläuft. Im Beispiel von 12 kann die Ausführungsform die Erkennungsgeschwindigkeit des Frequenzbanddetektors 8A durch Beschleunigen der Frequenzwobbelung des Lokaloszillators 8A2 erhöhen. Auch wenn die Frequenzwobbelung beschleunigt wird, verringert sich die Leistungsfähigkeit der Frequenzbanderkennung nicht.
Der spannungsgesteuerte Oszillator, der die Oszillationsfrequenz wobbeln kann, kann ein Oszillator sein, wie er für einen allgemein üblichen Signalgeber verwendet wird. Das Tiefpassfilter 8A4 kann durch ein IC-Filter oder ein aktives Filter mit einem Operationsverstärker verwirklicht sein. Die Frequenzbandeinstelleinheit 8B kann durch einen Analog-Digital-Wandler, der Gleichstromkomponenten digitalisiert, und einen Mikroprozessor verwirklicht sein. Obwohl die in 12 gezeigte Frequenzbandsteuereinrichtung 8 auf einem analogen Vorverzerrer aufbaut, kann sie auch mit einem digitalen Vorverzerrer in derselben funktionalen Konfiguration verwirklicht sein.
Die Frequenzbandinformation kann aus dem Eingangssignal mittels der Frequenzbandsteuereinrichtung 8 in 12 erhalten werden, die im Vorverzerrer des Nachschlagetabellentyps eines in einer Mobilfunk-Bodenstelle installierten Senders verwendet wird, ohne dass Informationen über ein Frequenzband von einem Modem erhalten werden müssen. Daher kann der Vorverzerrer des Nachschlagetabellentyps allein ein Frequenzband für einen variablen Bandsignalextraktor einstellen. Auf diese Weise kann die Ausführungsform ein Steuersystem vereinfachen. In dem Fall, in dem ein Modulator in ein Relaisgerät am Fuß eines Antennenturms eingebaut ist und ein Leistungsverstärker mit dem Vorverzerrer des Nachschlagetabellentyps in ein Gerät an der Spitze des Turms direkt unter der Antenne, die sich in einem Abstand zum Relaisgerät befindet, eingebaut ist, brauchen zwischen dem Modulator und dem Leistungsverstärker keine Informationen über eine Betriebsfrequenz ausgetauscht zu werden. Dadurch können an jedem Gerät unabhängig Wartungen und Einstellungen durchgeführt werden.
[Neunte Ausführungsform]
14 zeigt eine Konfiguration der Frequenzbandsteuereinrichtung 8 zur automatischen Steuerung der variablen Bandsignalextraktoren 11-1, 11-2, 15-1 und 15-2 in jeder Ausführungsform der in den 5 und 8 gezeigten Konfiguration des digitalen Vorverzerrers. Die Frequenzbandsteuereinrichtung 8 der Ausführungsform erkennt ein im Basisband-Eingangssignal ST (I-Signal und Q-Signal), das vom Teiler 9 geliefert wird, enthaltenes Sendesignalfrequenzband.
Die Frequenzbandsteuereinrichtung 8 besteht aus dem Frequenzbanddetektor 8A und der Bandeinstelleinheit 8B. Der Frequenzbanddetektor 8A besteht aus einer schnellen Fourier-Transformationseinheit (FFT). Die Bandeinstelleinheit 8B besteht aus dem Pegelbestimmer 8B1, den Addierern 8B2 und 8B4 und den 1/2-Vervielfachern 8B3 und 8B5.
Die Frequenzkomponenten des Eingangssignals S_T werden vom FFT detektiert, der das vom Teiler 9 geteilte Eingangssignal ST von einem Zeitbereich in einen Frequenzbereich wandelt. Der Pegelbestimmer 8B1 vergleicht die vom FFT detektierten Frequenzkomponenten mit einem wie in 13E vorgegebenen Schwellenwert V_th und detektiert Frequenzen, auf denen die Pegel der Frequenzkomponenten mit dem Schwellenwert als die untere Grenzfrequenz f1L und die obere Grenzfrequenz f1H des Frequenzbands FBI bzw. als die untere Grenzfrequenz f2L und die obere Grenzfrequenz f2H des Frequenzbands FB2 übereinstimmen. Der Addierer 8B2 berechnet die Summe von f1L und f1H und der 1/2-Vervielfacher 8B3 multipliziert die Summe mit 1/2 Das Ergebnis der Multiplikation wird als Mittenfrequenz f1 des Frequenzbands FBI bestimmt. In gleicher Weise berechnet der Addierer 8B4 die Summe von f2L und f2H und der 1/2-Vervielfacher 8B5 multipliziert die Summe mit 1/2. Das Ergebnis der Multiplikation wird als Mittenfrequenz f2 des Frequenzbands FB2 bestimmt. Wenn f1, f1L, f1H, f2, f2L und f2H auf diese Weise bestimmt worden sind, werden jede Mittenfrequenz und jedes Frequenzband der variablen Bandsignalextraktoren 11-1, 11-2, 15-1 und 15-2 eingestellt.
Als FFT können handelsübliche integrierte Schaltungen (IC) verwendet werden. Statt mit dem FFT kann der Frequenzbanddetektor 8A mit einem DSP (Digital Signal Processor; digitaler Signalprozessor) oder einem FPGA (Field Programmable Gate Array; kundenprogrammierbares Verknüpfungsfeld) verwirklicht werden. Der Pegelbestimmer 8B1 kann aus einem Komparator bestehen. Der Frequenzbanddetektor 8A und die Bandeinstelleinheit 8B können aus solchen einfachen Schaltungen konstruiert werden. Für die Bandeinstelleinheit 8B können mit einem DSP durch mathematische Operationen die untere Grenzfrequenz, die obere Grenzfrequenz und die Mittenfrequenz berechnet werden.
[Zehnte Ausführungsform]
15 zeigt ein anderes Beispiel der Frequenzbandsteuereinrichtung 8 in den in den 5 und 8 gezeigten Ausführungsformen. In der Ausführung besteht der Frequenzbanddetektor 8A aus einem variablen Filter 8A5, einem Frequenzwobbler 8A6, den Vervielfachern 8A7I und 8A7Q, den Integratoren 8A8I und 8A8Q und einem Addierer 8A9. Die Vervielfacher 8A7I und 8A7Q, die Integratoren 8A8I und 8A8Q und der Addierer 8A9 bilden einen Leistungsdetektor 8A10. Die Bandeinstelleinheit 8B besteht aus einem Pegelbestimmer 8B1, den Addierern 8B2 und 8B4 sowie den 1/2-Vervielfachern 8B3 und 8B5.
Die Frequenzkomponenten in einem engen Bereich des digitalen Eingangssendesignals S_T vom Teiler 9 werden mit dem variablen Filter 8A5 extrahiert. Die Mittenfrequenz des engen Durchlassbereichs des variablen Filters 8A5 wird wie in 16A gezeigt von dem im Frequenzwobbler 8A6 erzeugten Frequenzwobbelsignal sägezahnförmig diskret gewobbelt. Die Ausgänge des variablen Filters 8A5 sind das I-Signal und das Q-Signal und ihre Absolutwerte werden von den Vervielfachern 8A7I und 8A7Q quadriert. Wenn die Mittenfrequenz des variablen Filters 8A5 vorgegeben ist, berechnen die Integratoren 8A8I und 8A8Q jeweils einen Zeitdurchschnitt des quadrierten Signals bei der Mittenfrequenz. In dem Fall, in dem die Mittenfrequenz des variablen Filters 8A5 gewobbelt wird, berechnen die Integratoren 8A8I und 8A8Q jeweils einen gleitenden Mittelwert des quadrierten Signals. Zum Glätten von Schwankungen der Ausgabe des variablen Filters 8A5 wird eines der obigen Verfahren angewendet. Die Ausgänge der Integratoren 8A8I und 8A8Q werden am Addierer 8A9 addiert. Das Ergebnis der Addition wird dem Pegelbestimmer 8B1 als Ausgabe des Frequenzbanddetektors 8A wie in 16B gezeigt bereitgestellt.
Der Pegelbestimmer 8B1 referenziert eine durch die Frequenzwobbelsignale vom Frequenzwobbler 8A6 dargestellte diskrete Frequenz und detektiert die Frequenzen, auf denen die Pegel der Ausgabe des Leistungsbestimmers 8A10 gleich oder größer als der vorgegebene Schwellenwert V_th wie in 13E gezeigt sind, als die unteren und die oberen Grenzfrequenzen der Frequenzbänder FB1 und FB2 der Signale. In einem solchen Fall bestimmt die Ausführungsform, dass die Frequenz, die dem Ergebnis des Vergleichs mit dem Schwellenwert entgegengesetzt ist, als die untere Grenzfrequenz oder die obere Grenzfrequenz, wenn der Pegelbestimmer 8B1 die Frequenz diskret wobbelt.
Das variable Filter 8A5 des Frequenzbanddetektors 8A kann aus einem digitalen Filter bestehen. Die Durchlassbandbreite und die Mittenfrequenz werden durch Koeffizienten des digitalen Filters bestimmt. Das variable Filter 8A5 stellt entsprechend der Ausgabe des Frequenzwobblers 8A6 die Durchlassbandbreite und die Mittenfrequenz anhand einer vorher berechneten Koeffizientenliste ein. Die Durchlassbandbreite wird im Vergleich zur Bandbreite des Eingangssendesignals S_T eng genug eingestellt. Wenn beispielsweise eine Bandbreite eines Basisband-Sendesignals S_T 15 MHz beträgt, kann die Durchlassbandbreite des variablen Filters 8A5 auf etwa 1 kHz eingestellt werden. Der Frequenzwobbler 8A6 kann z. B. so verwirklicht werden, dass der Wert der diskreten Wobbelfrequenzen einer Periode in einem Schieberegister gespeichert und die Frequenz beim Durchlaufen der Frequenzen ausgegeben wird. Als andere Möglichkeit kann der Frequenzwobbler 8A6 so verwirklicht werden, dass die Werte der diskreten Wobbelfrequenzen einer Periode in einem ROM gespeichert werden und eine Reihe von Frequenzwerten wiederholt ausgelesen wird. Die Integratoren 8A8I und 8A8Q können z. B. aus FIR(Finite Impulse Response = Transversal)-Filtern bestehen. Als andere Möglichkeit können die Integratoren 8A8I und 8A8Q so verwirklicht werden, dass die von einem Vervielfacher ausgegebene Daten gespeichert werden und ein einfacher Durchschnitt erhalten wird.
Obwohl die oben beschriebene achte bis zehnte Ausführungsform den Fall beschreiben, in dem das Eingangssignal S_T des digitalen Vorverzerrers 100 vom Teiler 9 zur Bandsteuerung 8 aufgeteilt wird und Frequenzbänder der im Eingangssignal ST enthaltenen Signale in Bezug auf die Frequenzbänder FB1 und FB2 detektiert werden, ist auch eine Ausführung möglich, in der das Monitorsignal S_M der Leistungsverstärkerausgabe von einem Teiler 20 der Frequenzbandsteuereinrichtung 8 zugeteilt wird, wie in 8 durch eine unterbrochene Linie dargestellt ist, und Frequenzbänder von Signalen auf den Frequenzbändern FB1 und FB2 vom Monitorsignal S_M detektiert werden.
WIRKUNGEN DER ERFINDUNG
Wie oben beschrieben können gemäß der vorliegenden Erfindung eine angemessene Verzerrungskompensation für jedes Frequenzband durch Extrahieren von Signalen jedes Frequenzbands aus den Eingangssignalen, die Signale in einer Mehrzahl Frequenzbänder enthalten, durch den variablen Bandsignalextraktor und eine Verzerrungskompensation für jedes Frequenzband durch Verzerrungskompensationswerte durchgeführt werden, die aus der für jedes Frequenzband bereitgestellten Nachschlagetabelle ausgelesen werden. Genauer ausgedrückt können die Signale in jedem Frequenzband von einem gemeinsamen Leistungsverstärker verstärkt werden, da zu den Signalen in jedem Frequenzband ein Verzerrungskompensationswert addiert wird und die addierten Ergebnisse dann vom Kombinierer kombiniert werden. Daher können, auch wenn zu sendende Frequenzbandsignale in großer Zahl vorhanden sind, die Signale in jedem Frequenzband vom gemeinsamen Leistungsverstärker verstärkt werden, während eine angemessene Verzerrungskompensation in jedem Frequenzband durchgeführt wird. Als Ergebnis kann mit der vorliegenden Erfindung das Gerät vereinfacht und außerdem die Leistungsaufnahme verringert und das Gerät verkleinert werden.
Mit dem für einen Leistungsverstärker bereitgestellten Vorverzerrer der vorliegenden Erfindung können Signale in den Frequenzbändern entsprechend dem Dienststatus eines drahtlosen Systems linear verstärkt werden. Ein Vorteil besteht darin, dass mit der vorliegenden Erfindung zusätzliches Gerät weggelassen werden kann, das erforderlich wäre, wenn sich das Frequenzband ändert oder die Trägerwellen größer werden.
In der vorliegenden Erfindung kann der aus einem variablen Filter bestehende variable Bandsignalextraktor verwendet werden, um die Änderung der Frequenzbänder zu vereinfachen und kostengünstig zu halten. Das variable Filter kann die Mittenfrequenz und die Bandbreite variabel gestalten. Das variable Filter kann die Änderung der Frequenz eines drahtlosen Systems durch Verwendung eines einzelnen Vorverzerrers des Nachschlagetabellentyps ermöglichen. In diesem Fall wird ein Betriebsfrequenzband des Vorverzerrers des Nachschlagetabellentyps der vorliegenden Erfindung z. B. durch einen Frequenzumschaltbefehl von einer Bedienzentrale umgeschaltet oder es wird ein Betriebsfrequenzband automatisch umgeschaltet, wenn das Frequenzband vom Eingangssignal detektiert wird. Daher besteht der Vorteil der vorliegenden Erfindung darin, dass sie Tätigkeiten zur Durchführung von Einstellungen vermeidet, die bei herkömmlichen Vorverzerrern des Nachschlagetabellentyps mit erheblichem Aufwand verbunden sind.

Claims

Mehrband-Vorverzerrer des Nachschlagetabellentyps zum Addieren von Vorverzerrungskomponenten zu einem Eingangs-Sendesignal, um Verzerrungskomponenten aufzuheben, die von einem Leistungsverstärker erzeugt werden, und zur Ausgabe des Ergebnisses, mit: N ausgangsseitigen variablen Bandsignalextraktoren (15-1, 15-2) zum Extrahieren von Ausgangssignalen in N Frequenzbändern aus den Ausgangssignalen vom Leistungsverstärker, wobei N eine ganze Zahl gleich 2 oder größer ist; N Differenzdetektoren (16-1, 16-2) zum Erkennen von Differenzen zwischen Sendesignalen in N Frequenzbändern und N Ausgangssignalen von den N ausgangsseitigen variablen Bandsignalextraktoren; N Nachschlagetabellen (17-1, 17-2) zum Auslesen von Verzerrungskompensationsdaten entsprechender N Frequenzbänder durch die Verwendung der Differenzen der N Frequenzbänder als Referenzsignale; N Addierern (13-1, 13-2) zum Addieren der Verzerrungskompensationsdaten, die von den N Nachschlagetabellen ausgelesen wurden, zu den Sendesignalen in den entsprechenden N Frequenzbändern; einem Kombinierer (14) zum Kombinieren der addierten Ausgaben von den N Addierern und zum Ausgeben des kombinierten Ergebnisses als ein Sendesignal mit der Vorverzerrung; und einer Frequenzbandsteuereinrichtung (8) zum Steuern von Frequenzbändern der N ausgangsseitigen variablen Bandsignalextraktoren.
Vorverzerrer nach Anspruch 1, ferner N eingangsseitige variable Bandsignalextraktoren aufweisend zum Extrahieren von Sendesignalen in den N Frequenzbändern aus dem Eingangssendesignal als Antwort auf den Empfang eines Bandsteuersignals, das den N ausgangsseitigen variablen Bandsignalextraktoren gemeinsam ist, von der Frequenzbandsteuereinrichtung.
Vorverzerrer nach Anspruch 2, bei dem mindestens die N eingangsseitigen variablen Bandsignalextraktoren, die N ausgangsseitigen variablen Bandsignalextraktoren, die N Differenzdetektoren und die N Addierer durch eine analoge Signalverarbeitungsschaltung verwirklicht sind.
Vorverzerrer nach Anspruch 2, bei dem mindestens die N eingangsseitigen variablen Bandsignalextraktoren, die N ausgangsseitigen variablen Bandsignalextraktoren, die N Differenzdetektoren und die N Addierer durch eine digitale Signalverarbeitungsschaltung verwirklicht sind
Vorverzerrer nach Anspruch 2, bei dem zumindest entweder die N eingangsseitigen variablen Bandsignalextraktoren oder die N ausgangsseitigen variablen Bandsignalextraktoren aus Bandsperrfiltern mit einer Mehrzahl verschiedener Sperrbänder bestehen.
Vorverzerrer nach Anspruch 2, bei dem zumindest entweder die N eingangsseitigen variablen Bandsignalextraktoren oder die N ausgangsseitigen variablen Bandsignalextraktoren aus N Bandpassfiltern mit den Mittenfrequenzen entsprechender Frequenzbänder bestehen.
Vorverzerrer nach Anspruch 2, bei dem die Frequenzbandsteuereinrichtung die Mittenfrequenzen der N eingangsseitigen variablen Bandsignalextraktoren und der N ausgangsseitigen variablen Bandsignalextraktoren steuert.
Vorverzerrer nach Anspruch 2, bei dem die Frequenzbandsteuereinrichtung die Bandbreiten der N eingangsseitigen variablen Bandsignalextraktoren und der N ausgangsseitigen variablen Bandsignalextraktoren steuert.
Vorverzerrer nach Anspruch 2, ferner eine Aktualisierungssteuereinrichtung aufweisend zur Aktualisierung der Kompensationsdaten der N Nachschlagetabellen auf der Basis der Differenzen der N Frequenzbänder.
Vorverzerrer nach Anspruch 2, bei dem die Frequenzbandsteuereinrichtung einen Frequenzbanddetektor aufweist zum Erkennen von Signalen der N Frequenzbänder vom Eingangssendesignal sowie eine Bandeinstelleinheit zur Steuerung der N eingangsseitigen variablen Bandsignalextraktoren und der N ausgangsseitigen variablen Bandsignalextraktoren auf der Basis der erkannten Signale der N Frequenzbänder.
Vorverzerrer nach Anspruch 10, bei dem der Frequenzbanddetektor aufweist: einen Wobbelsignalgenerator zum Erzeugen eines Wobbelsignals; einen lokalen Signalgenerator zum Erzeugen eines lokalen Schwingungssignals, dessen Frequenz gemäß dem Wobbelsignal gewobbelt wird; einen Mischer zum Multiplizieren des lokalen Schwingungssignals mit dem Eingangssendesignal; ein Tiefpassfilter zum Extrahieren von Gleichstromkomponenten aus der Ausgabe des Mischers und zum Ausgeben der Gleichstromkomponenten als Banddetektionssignal; wobei die Bandeinstelleinheit die Wobbelsignale referenziert und eine untere Grenzfrequenz, eine obere Grenzfrequenz und eine Mittenfrequenz jedes der N Frequenzbänder vom Banddetektionssignal bestimmt und die untere Grenzfrequenz, die obere Grenzfrequenz und die Mittenfrequenz auf die N eingangsseitigen variablen Bandsignalextraktoren und die N ausgangsseitigen variablen Bandsignalextraktoren einstellt.
Vorverzerrer nach Anspruch 10, bei dem der Frequenzbanddetektor Wandlermittel aufweist zum Wandeln der Eingangssendesignale in Frequenzbereichssignale und zum Erkennen der N Frequenzbänder; und bei dem die Bandeinstelleinheit einen Pegelkomparator aufweist zum Vergleichen der Pegel der N Frequenzbänder mit einem vorgegebenen Schwellenwert und zum Bestimmen der unteren Grenzfrequenz und der oberen Grenzfrequenz jedes Frequenzbandes, sowie Mittel zum Bestimmen eines Mittelwertes der unteren Grenzfrequenz und der oberen Grenzfrequenz jedes der Frequenzbänder aus der unteren Grenzfrequenz und der oberen Grenzfrequenz als die Mittenfrequenz.
Vorverzerrer nach Anspruch 10, bei dem der Frequenzbanddetektor aufweist: einen Wobbelsignalgenerator zum Erzeugen eines Frequenzwobbelsignals; ein variables Filter, dessen Mittenfrequenz vom Frequenzwobbelsignal gewobbelt wird, um Frequenzkomponenten für jede Wobbelfrequenz aus dem Eingangssendesignal zu extrahieren; einen Leistungsdetektor zum Erkennen der Leistung der Frequenzkomponenten; wobei die Bandeinstelleinheit aufweist: einen Pegelkomparator zum Vergleichen der Leistung der erkannten Frequenzkomponenten mit einem Schwellenwert und zum Bestimmen der Frequenz des unteren Pegels und der Frequenz des oberen Pegels jedes Frequenzbandes aus der unteren Grenzfrequenz und oberen Grenzfrequenz als die Mittenfrequenz.