DE60001234T2 - Rundfunkübertragungssystem mit verteilter korrektur - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft ein Rundfunksendesystem und ist im Speziellen auf die Kompensation von Verzerrung innerhalb eines digitalen Übertragungssystems, wie ein Digital-TV-("DTV")-Übertragungssystem, ausgerichtet.
• Ein Rundfunksendesystem, wie beispielsweise ein DTV-Sendesystem, umfaßt ein Verstärkungsgerät, das die Leistung eines elektronischen Informationssignals verstärkt, so daß eine Antenne ein Übertragungssignal bei der gewünschten Stärke aussendet. Auf das Verstärkungsgerät wird als Leistungsverstärker Bezug genommen. Um die Qualität des Übertragungssignals zu optimieren, wird das elektrische Signal vor der Verstärkung aufbereitet. Die Signalaufbereitung umfaßt Bandpaßfilterungen des elektrischen Signals, um das Frequenzband des elektrischen Signals, das dem Leistungsverstärker zugeführt wird, zu begrenzen.
• Es ergeben sich mehrere Probleme während des Betriebs eines solchen Übertragungssystems. Ein Problem stellen die Komponenten des Übertragungssystems einschließlich des Leistungsverstärkers und des Signalsaufbereitungsgeräts dar, die das elektrische Informationssignal von gewünschte Werten weg führen. Insbesondere unterwirft der Leistungsverstärker das Signal einer nicht linearen Verzerrung. Ebenfalls wird das Informationssignal durch die Signalaufbereitungsgeräte (beispielsweise bandbegrenzende Filter) linearen Verzerrungen unterworfen.
• Als Ergebnis einer solchen Verzerrung innerhalb des Übertragungssystems ergeben sich Schwankungen der Momentanamplitude (AM/AM) und momentane Phasenschwankungen (AM/PM). Zusätzlich treten frequenzabhängige Amplituden- und Phasenschwankungen auf. Es ist verständlich, daß innerhalb eines Phasen-Amplitudenmodulierten Systems die Integrität von Amplitude und Phase des Systems für eine optimale Systemleistungsfähigkeit gewahrt werden müssen.
• Die herkömmliche Entzerrung von Fernsehsystemen wurde durch analoge Vorverzerrungs- Entzerrer und durch statische Korrektoren (nicht adaptiv) durchgeführt. Solche Entzerrer und Korrektoren benötigen werkseitige Abstimmungen, um den gewünschten Betrag der Vorverzerrung (Vorentzerrung) zu bieten. Alterung der Komponenten und Temperaturänderungen erzeugen Verschiebungen des genauen Betrags der Vorverzerrung, welcher durch die Entzerrer und Korrektoren abgedeckt sein sollte. Gelegentliche Abgleichungen im Außendienst sind erforderlich.
• Digitale Signalverarbeitungstechniken bieten verbesserte Leistungsfähigkeit bei der Vorverzerrung des Informationssignals. Insbesondere kann die Signalverarbeitung für einen adaptiven Korrektur/Entzerrungs-Ansatz genutzt werden. Ein solcher adaptiver Ansatz kann auf die werkseitigen Abgleichungen und die Einstellungen im Außendienst verzichtet werden.
• Es ist bekannt, ein Signal innerhalb einer Signalverarbeitungskette zu einer Antenne hin adaptiv zu korrigieren. Jedoch benötigt die Korrektur innerhalb eines relativ schnellen Datensystems eine relativ große Verarbeitungsleistung innerhalb einer kurzen Zeitdauer. In einer bekannten technischen Durchführung wird die gesamte Störung (d. h. linear und nichtlineare) in einem einzigen Schritt korrigiert.
• In einer weiteren technischen Ausführung wird die Korrektur der innerhalb des System eingebrachte Verzerrung komponentenweise in Richtung zur Antenne durchgeführt. Insbesondere wird für jede Komponente das von der Komponente abgehende Signal überwacht, um den Betrag der Verzerrung, die durch diese Komponente eingebracht wurde, festzustellen. Daraufhin wird eine Korrektur für diese Komponente entwickelt. Danach wird die nächste Komponente entlang der Signalkette überwacht, um eine Korrektur für diese Komponente zu entwickeln. Jedoch ist eine solche Technik zeitaufwendig und oft für ein Hochgeschwindigkeitsdatenstrom unpassend. Daher wird eine Hochgeschwindigkeitstechnik zur adaptiven Korrektur von linearen und nicht linearen Verzerrungen innerhalb eines digitalen Rundfunksendesystems benötigt.
• Ein zweites sich ergebendes Problem ist, daß der Leistungsverstärker eine Frequenzbandspreizung des Signals während der Verstärkung einbringen kann. Das Spreizen kann ein Verschmieren der Frequenz umfassen und unerwünschte Frequenzanteile erzeugen. Die Frequenzspreizung resultiert in einem Sendesignal verminderter Qualität. Durch zusätzliche Signalbehandlung, vornehmlich in Form von Bandpaßfilterung nach der Verstärkung, wird die Qualität des Sendesignals verbessert. Jedoch wird jede zusätzliche Signalverarbeitungskomponente (beispielsweise ein Bandpaßfilter) zusätzliche Verzerrungen des Signals hervorrufen.
• Eine Erhöhung der Anzahl von verzerrungserzeugenden Komponenten innerhalb des Systems ist mit zunehmenden zu korrigierenden Verzerrungen verbunden. Praktische Signalverarbeitungssysteme haben begrenzte "Echtzeit"-Verarbeitungsmöglichkeiten und verursachen Kosten und Einschränkungen aufgrund der Komplexität. Ein System mit einer großen Anzahl von verzerrungserzeugenden Komponenten in einem Hochgeschwindigkeitsdatensystem wie HDTV kann leicht die Möglichkeiten eines implementierbaren Korrektursystems überschreiten.
• Die vorliegende Erfindung umfaßt Signalbereitstellungsmittel zur Bereitstellung eines Informationssignals, Leistungsverstärkermittel zur Verstärkung des Informationssignals auf ein Rundfunksendeleistungsniveau, wobei die Leistungsverstärkermittel das Informationssignal störenden Verschiebungen unterwirft, die von beabsichtigten Werten wegführen, gekennzeichnet durch Vorverstärkungs-Aufbereitungsmittel zur Aufbereitung des Informationssignals, bevor das Informationssignal durch die Leistungsverstärkungsmittel verstärkt wird, wobei die Vorverstärkungs-Aufbereitungsmittel den Leistungsverstärkermitteln vorgeschaltet sind und die Vorverstärkungs-Aufbereitungsmittel das Informationssignal störenden Verschiebungen unterwirft, die von beabsichtigten Werten wegführen, Nachverstärkungs- Aufbereitungsmittel zur Aufbereitung des Informationssignals, nachdem das Informationssignal durch die Leistungsverstärkermittel verstärkt wurde, wobei die Nachverstärkungs- Aufbereitungsmittel den Leistungsverstärkungsmitteln nachgeschaltet sind und die Nachverstärkungs-Aufbereitungsmittel das Informationssignal störenden Verschiebungen unterwirft, die von beabsichtigten Werten wegführen, erste Kompensationsmittel zum Modifizieren des Informationssignals, um die durch die Nachverstärkungs-Aufbereitungsmittel erzeugten störenden Verschiebungen zu kompensieren, wobei die ersten Kompensationsmittel den Vorverstärkungs-Aufbereitungsmitteln vorgeschaltet sind, zweite Kompensationsmittel zum Modifizieren des Informationssignals, um die durch die Leistungsverstärkermittel erzeugten störenden Verschiebungen zu kompensieren, wobei die zweiten Kompensationsmittel den ersten Kompensationsmitteln nachgeschaltet sind und den Vorverstärkungs-Aufbereitungsmitteln vorgeschaltet sind, und dritte Kompensationsmittel zum Modifizieren des Informationssignals, um die durch die Vorverstärkungs-Aufbereitungsmittel erzeugten störenden Veränderungen zu kompensieren, wobei die dritten Kompensationsmittel den zweiten Kompensationsmitteln nachgeschaltet sind und den Vorverstärkungs-Aufbereitungsmitteln vorgeschaltet sind.
• Vorteilhafterweise umfaßt das System Signalbereitstellungsmittel zum Bereitstellen eines Informationssignals. Leistungsverstärkermittel verstärken das Informationssignal auf ein Rundfunksendeleistungsniveau. Die Leistungsverstärkermittel unterwerfen das Informationssignal Störungen und Verschiebungen, die es von beabsichtigten Werten weg führen. Die Vorverstärkungs-Aufbereitungsmittel bereiten das Informationssignal auf, bevor das Informationssignal durch die Leistungsverstärkermittel verstärkt wird. Die Vorverstärkungs- Aufbereitungsmittel sind den Leistungsverstärkermitteln vorgeschaltet. Die Vorverstärkungs- Aufbereitungsmittel unterwerfen das Informationssignal störenden Verschiebungen, die es von beabsichtigten Werten wegführen. Die Nachverstärkungs-Aufbereitungsmittel bereiten das Informationssignal auf, nachdem das Informationssignal durch die Leistungsverstärkermittel verstärkt wurde. Die Nachverstärkungs-Aufbereitungsmittel sind den Leistungsverstärkermitteln nachgeschaltet. Die Nachverstärkungs-Aufbereitungsmittel unterwerfen das Informationssignal störenden Verschiebungen, die es von beabsichtigten Werten weg führen. Erste Kompensationsmittel modifizieren das Ausgangssignal, um die durch die Nachverstärkungs- Aufbereitungsmittel erzeugten störenden Verschiebungen zu kompensieren. Die ersten Kompensationsmittel sind den Vorverstärkungs-Aufbereitungsmitteln nachgeschaltet. Zweite Kompensationsmittel modifizieren das Informationssignal, um die durch die Leistungsverstärkermittel erzeugten störenden Verschiebungen zu kompensieren. Die zweiten Kompensationsmittel sind den ersten Kompensationsmitteln nachgeschaltet und den Vorverstärkungs- Aufbereitungmitteln vorgeschaltet. Dritte Kompensationsmittel modifizieren das Informationssignal, um die durch die Vorverstärkungs-Aufbereitungsmittel erzeugten störenden Veränderungen zu kompensieren. Die dritten Kompensationsmitteln sind den zweiten Kompensationsmittel nachgeschaltet und den Vorverstärkungs-Aufbereitungsmitteln vorgeschaltet.
• Die vorliegende Erfindung wird nun beispielhaft mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, worin:
• Fig. 1 ein Blockdiagramm einer Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist;
• Fig. 2 ein Blockdiagramm eines Beispiels eines Gerätes zeigt, in dem die vorliegende Erfindung benutzt wird;
• Fig. 3 ein Flußdiagramm eines Prozesses ist, der innerhalb der Vorrichtung nach Fig. 1 abläuft; und
• Fig. 4 ein Flußdiagramm eines Korrektur/Adaptionsprozesses ist, der innerhalb der Vorrichtung von Fig. 1 abläuft.
• Eine Ausführung der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung 10, die als Funktionsblock in Fig. 1 als Vielzahl von Komponenten dargestellt ist, die einen Weg einer Datenkette 12 bestimmen. Ein Inforaiationsdatensignal durchläuft die Datenkette 12. Vorzugsweise hat das Informationssignal eine relativ hohe Datenrate. Die hohe Datenrate ist auf die Systemumgebung bezogen, in der die Vorrichtung 10 angeordnet ist. Insbesondere die ist Vorrichtung 10 vorzugsweise ein Teil eines hochauflösenden ("HD") digitalen Fernseh-("DTV")- Systems 14, wie in Fig. 2 gezeigt. Vorzugsweise sendet das DTV-System 14 Signale im Funkfrequenzbereich. In einer Ausführungsform liegt das Sendesignal in dem ultrahohen Frequenzbreich (300-3000 MHz) und vorzugsweise im Bereich zwischen 470 und 860 MHz.
• In dem entsprechenden Teil umfaßt das DTV-System 14 einen 8VSB-Erreger 16 und einen Sender 18. Die in Fig. 1 gezeigten Komponenten der Vorrichtung 10 sind zwischen dem 8VSB-Erreger 16 und dem Sender 18 von Fig. 2 gelegen. Im Speziellen umfaßt der Sender 18 einen Leistungsverstärker 20 (Fig. 1), der das Informationssignal auf ein Leistungsniveau verstärkt, das für die Rundfunkübertragung eines HF Signals (radio frequency) geeignet ist. In einem Beispiel beträgt das verstärkte Leistungsniveau 50 kW. Der Leistungsverstärker 20 kann eine Gruppe von verstärkenden Geräten umfassen. Wenn sich eine Vielzahl von verstärkenden Geräten innerhalb des Leistungsverstärkers 20 befindet, ist ein Kombinationsbauteil vorhanden, das die Ausgänge der Verstärkungsgeräte kombiniert. Man wird verstehen, daß eine Vielzahl von Verstärkerkonfigurationen angewendet werden kann.
• Viele der dem Sender 18 (Fig. 2) nachgeschalteten Komponenten arbeiten in digitalem Format und bei einer vorbestimmten Datenrate. Insbesondere bearbeitet der 8VSB-Erreger Informationen digital. Weiterhin gibt ein Basisbandmodulator innerhalb des 8VSB-Errregers 18 das Informationssignal in einem komplexen Bereich in einem digitalem Format aus, wobei die Ausgangsabtastrate gleich der Basisband-Symbolrate ist. Für HDTV beträgt die Abtastrate 10,76 Megasamples pro Sekunde (Msa/s).
• Dem gegenüber verstärkt der Leistungsverstärker 20 ein analoges Signal bei einer gewünschten Frequenz, um eine relativ hohe Datenrate zu übermitteln. Daher ist eine Reihe von Komponenten dem Leistungsverstärker 20 vorgeschaltet, um das Informationssignal umzusetzen und aufzubereiten und um dem Leistungsverstärker die gewünschte Eingabe bereitzustellen. Insbesondere (beginnend bei der unteren rechten Ecke von Fig. 1), wird das Informationssignal in digitaler Signaldarstellung bei einer vorbestimmten Datenrate (beispielsweise 43,04 Msa/s) einem Digital-Analog-Umsetzter (DAC) 24 geliefert.
• Der DAC 24 setzt das Informationssignal in ein analoges Format um. Die Ausgangsfrequenz kann bei jeder geeigneten Zwischenfrequenz (intermediate frequence, IF) liegen. In der gezeigten Ausführungsform liegt die Signalfrequenz zentriert um 10,76 MHz. Ein Tiefpaßfilter 26 ist dem DAC 24 nachgeschaltet. Der Ausgang des Tiefpaßfilters 26 wird einem ersten Aufwärtswandler 28 geliefert, der von einem ersten lokalen Ozillator 30 gesteuert wird. Ein Bandpaßfilter 32 wird zwischen dem ersten Aufwärtswandler 28 und einem zweiten Aufwärtswandler 34 eingeschaltet. Ein zweiter lokaler Ozillator 36 steuert den zweiten Aufwärtswandler 34. Der Ausgang des zweiten Aufwärtswandler 34 liegt bei der gewünschten Frequenz und Datenrate zur Verstärkung durch den Leistungsverstärker 20.
• Ein Nachverstärkungsfilter 38 ist dem Leistungsverstärker 20 nachgeschaltet. Im weiteren wird auf das Nachverstärkungsfilter 38 als Hochleistungsfilter 38 Bezug genommen. Das Hochleistungsfilter 38 ist ein bandbegrenzendes Filter. Es ist verständlich, daß der Sender 18 weitere Komponenten umfassen kann.
• Bei der Betrachtung eines theoretisch "idealen" Systems sind alle Komponente eines Senders eines solchen Systems ideal. Insbesondere wäre der Leistungsverstärker des Systems ideal, und die Übertragungsfunktion des idealen Verstärkers wäre linear. Daher würde innerhalb eines solche idealen Systems ein Informationssignal mit einem gegebenen Vorverstärkungsleistungsniveau durch den Verstärker auf ein vorbestimmtes Leistungsniveau verstärkt werden, das lediglich auf einer linearen Beziehung basiert, die den Betrag der Verstärkung bestimmt. Ebenfalls würden Filter des idealen Systems keine frequenzabhängigen Verzerrungen einführen.
• Jedoch ist der vorliegende Leistungsverstärker 20 der Vorrichtung 10 nicht ideal. Die vorliegende Leistungsübertragungsfunktion des Leistungsverstärkers 22 ist nicht linear. Eine nicht- lineare Verzerrung wird in dem Informationssignal während der Verstärkung des Informationssignals durch den Leistungsverstärker 20 eingeführt. Insbesondere ist die nicht lineare Verzerrung durch momentane Veränderungen der Amplituden- und Phasenabweichungen bestimmt. Entsprechend wird eine Korrektur des Informationssignal gewünscht, um die durch den Leistungsverstärker 20 verursachten Verzerrungen zu kompensieren.
• Zusätzlich unterliegt das Informationssignal wegen der Filter des Senders 18, insbesondere die Filter 26, 32 und 38, linearen Deformationen, die von der Frequenz abhängen. Das Tiefpaßfilter 26 fuhrt eine erste lineare Verzerrung ein, das Bandpaßfilter 32 führt eine zweite lineare Verzerrung ein und das Hochleistungsfilter 38 führt eine dritte lineare Verzerrung des Informationssignals ein. Beispielsweise bezieht sich die von dem Leistungsverstärkerfilter 38 eingeführte Verzerrung auf Gruppenverzögerung und Amplitudenantwort (d. h. Amplitudenänderung gegenüber der Frequenz). Daher muß für jede Verzerrung, die in dem Sender 18 auftritt, eine Anzahl von Korrekturen und Entzerrungen des zu kompensierenden Signals durchgeführt werden.
• Um wieder auf das theoretische ideale System einzugehen, wäre jede auf das Informationssignal angewandte Operation (d. h. Verstärken oder Filtern) zeitinvariant. Insbesondere würde in dem idealen System sich die auf das Informationssystem bezogene Operation nicht über der Zeit ändern. Daher erzeugt bei einem gegebenen Eingangsimpuls das ideale System immer das gleiche Ausgangssignal, unabhängig von dem Zeitpunkt, an dem der Impuls auftritt.
• Jedoch ist der Sender 18 tatsächlich zeitvariant. Insbesondere für einen gegebenen Eingangsimpuls ändern sich die Ausgaben der Komponenten des Senders 18 über der Zeit. Ein Grund für die Zeitabhängigkeit sind die thermischen Effekte innerhalb des Senders 18. Die thermischen Effekte erzeugen Veränderungen bezüglich der von dem Leistungsverstärker 20 und den Filtern 32 und 38 verursachten Beträge der Signalverformung in dem Informationssignal. Daher ist es wünschenswert, alle Signalverzerrungen (d. h. die Abfolge von linear, nicht linear und linear) zu kompensieren und an Veränderungen der Verzerrung anzugleichen.
• Die Anordnung 10 nach der vorliegenden Erfindung liefert für die Verzerrungen, die innerhalb des Senders 18 auftreten, drei Korrektur- oder Entzerrungs- (d. h. Kompensations-) Komponenten 42 bis 46 innerhalb des 8VSB-Erregers 16. Die Korrektur/Entzerrungskomponenten 42 bis 46 sind den störenden Senderkomponenten vorgeschaltet. Insbesondere sind alle Korrektur/Entzerrerkomponenten 42 bis 46 dem DAC 24 vorgeschaltet. Daher findet die Korrektur/Entzerrung durch Vorentzerrung des Informationssignals statt, so daß das Signal die gewünschten Werte hat, wenn die Verzerrung an dem Sender 18 nachfolgend auftritt.
• Bezüglich der Details der Korrektur/Entzerrerkomponenten 42 bis 46 fügt ein adaptiver linearer Entzerrer 42 eine Vorverzerrung in das Informationssignal ein, um die durch das Leistungsfilter 48 erzeugten linearen Verzerrungen zu kompensieren. Vorzugsweise umfaßt der lineare Entzerrer 42 zumindest ein Digitalfilter mit endlicher Impulsantwort (finite impulse response, FIR), das eine passende Struktur zur Kompensation oder zur Vorentzerrung des Informationssignals hat, um die von dem Leistungsfilter 38 erzeugte lineare Verzerrung zu kompensieren. Der lineare Entzerrer 42 kann von einem Mikroprozessor gebildet oder in diesem beinhaltet sein, welcher einen Programmprozess durchführt, oder er kann durch diskrete fest verdrahtete "Schaltungen" gebildet oder in diesem beinhaltet sein. Es ist verständlich, daß andere Filtertypen benutzt werden können (beispielsweise IIR, eine Kombination von FIR und IIR, oder auch ein analoges Filter).
• Ein adaptiver nicht linearer Korrektor 44 unterwirft das Signal einer Vorverzerrung, um die von dem Leistungsverstärker 20 verursachte nichtlineare Verzerrung zu kompensieren. Der nichtlineare Korrektor 44 kann jede geeignete Struktur zur Vorverzerrung (d. h. Vorkorrektur) des Signals haben, um von dem Leistungsverstärker 20 verursachte Nichtlinearitäten zu kompensieren. Insbesondere kann der nichtlineare Korrektor 44 eine lineare stückweise Korrekturkurve und eine interaktive oder empirische Annäherung einbringen, um einen Satz von Korrekturwerten innerhalb eines Speichers regelmäßig zu aktualisieren.
• Alternativ könnte die Korrektur durch jeden algorithmischen Prozess erzeugt werden, beispielsweise durch Kurvenanpassung, wodurch innerhalb des Leistungsverstärkers 20 eine inverse Verzerrung bereitgestellt werden kann. Daher kann der nichtlineare Korrektor 44 aus einem Mikroprozessor gebildet sein oder dieses beinhalten, der einen Programmprozeß durchführt, und/oder er kann durch diskrete "fest verkabelte" oder programmierbare Schaltungen gebildet sein oder diese beinhalten.
• Ein adaptiver linearer Entzerrer 46 führt eine Vorverzerrung in das Informationssignal ein, um die lineare Verzerrung bei der Vorverstärkung zu kompensieren, die vornehmlich durch das Tiefpaßfilter 26 und durch das Bandpaßfilter 32 erzeugt wird. Vorzugsweise ist der lineare Entzerrer 46 ein Filter, das eine passende Struktur zur Vorkompensation oder Vorentzerrung des Informationssignals hat, um die Vorverstärkungsverzerrung zu kompensieren. Der lineare Entzerrer 46 kann durch einen Mikroprozessor, der einen Programmprozeß durchführt, gebildet sein oder diesen beinhalten und/oder er kann durch diskrete "fest verkabelte" oder programmierbare Schaltungen gebildet sein oder diese beinhalten.
• Der lineare Entzerrer 42, der nicht lineare Korrektor 44 und der lineare Entzerrer 46 sind nach einander angeordnet, so daß die Vorverzerrungen (oder Vorkorrekturen) in einer Reihenfolge eingebracht werden, die der entgegengesetzten Reihenfolge entspricht, in der die Verzerrungen auftreten. Da insbesondere die lineare Verzerrung die durch das Leistungsfilter 38 erzeugt wird, zuletzt auftritt (d. h. an einer Stelle nach allen anderen Verzerrungen), tritt die durch den linearen Entzerrer 42 durchgeführte Entzerrung zuerst auf. Die Vorverzerrung durch den nichtlinearen Korrektor 44 findet als zweites statt, da die durch den Leistungsverstärker 20 verursachte nicht lineare Verzerrung als zweites auftritt. Die von dem linearen Entzerrer 46 erzeugte Vorverzerrung findet als drittes statt (d. h. nach der Vorverzerrung des linearen Entzerrers 42 und der Vorverzerrung des nicht linearen Korrektors 44), da die lineare Verzerrung durch den Vorverstärker vor der durch den Leistungsverstärker 20 und das Leistungsfilter 48 erzeugten Verzerrung auftritt.
• Die von dem Leistungsfilter 38 erzeugte lineare Verzerrung muß als erstes korrigiert werden (d. h. vor der nicht linearen Korrektur), so daß die frequenzabhängigen Veränderungen nicht die nicht lineare Vorverzerrung beeinflussen. Eine solche Reihenfolge verhindert das Problem, daß die eine Korrektur mangelhaft oder sogar unrichtig ist und in einer Richtung auftritt, welche der Richtung für eine geeignete Korrektur entgegengesetzt ist. Entsprechend werden in dem Korrekturschema entsprechend der vorliegenden Erfindung lineare Effekte (wie beispielsweise Gruppenverzögerungen) des Leistungsfilters 38 zuerst korrigiert. Daher werden Amplituden und Gruppenverzögerungsschwankungen über der Frequenz nicht als nicht lineare Deformationen des Informationssignals fehlgedeutet.
• Mit Bezug auf den Signaleingang des relevanten Teils der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung 10 wird das von dem Basisbandmodulator (d. h. komplex, digital und vorzugsweise bei 10,76 Msa/s) ausgegebene Signal in eine Interpolationskomponente 54 eingegeben. Die Interpolationskomponente 54 interpoliert den komplexen Datenstrom um den Faktor zwei (2) auf 21,52 Msa/s. Ein Umsetzer 48 wandelt das Informationssignal von einem komplexen Format in ein reales Format und verdoppelt ebenfalls effektiv die Abtastrate des Informationssignals (vorzugsweise auf eine Rate von 43,04 Msa/s). Der Ausgang des Komplex/Real-Umsetzers 48 wird in den linearen Entzerrer 42 eingegeben. Es ist verständlich, daß die Korrektur/Entzerrerkomponenten 42-46 so angeordnet sind, daß die Korrektur/Entzerrung im Basisband oder bei einer relativ geringen Zwischenfrequenz stattfindet.
• Als eine Abweichung bezüglich des Betriebs der Korrektur/Entzerrerkomponenten 42-46 bei dieser Datenrate soll bemerkt werden, daß die nichtlineare Charakteristik des Leistungsverstärkers 20 eine spektrale Spreizung verursacht. Vor dem Leistungsverstärker 20 wird die Signalbandbreite idealerweise auf eine Bandbreite beschränkt, die durch ein Nyquist-Filter (formgebender Filter) festgesetzt wird, das den in Fig. 1 gezeigten Komponenten nachgeschaltet ist. Die durch den Leistungsverstärker 20 erzeugte nichtlineare Verzerrung ist breitbandig und erstreckt sich über die Nyquist-Signalbandbreite hinaus. Bei steigendem Grad der Nichtlinearität wird die Bandbreite breiter. Beispielsweise erzeugt eine Nichtlinearität 3. Grades eine spektrale Spreizung von ungefähr dreifacher ursprünglicher Bandbreite, und ein System 5. Grades ergibt ungefähr die fünffache Bandbreite.
• Da der nichtlineare Korrektor 44 für die Korrektur aller dieser spektralen Nachbarkanalstörungen benötigt wird, muß dieser geeignet sein, Korrekturen über die gesamte Bandbreite zu erzeugen. Das bedeutet, daß das an den nichtlinearen Korrektor angelegte Signal um den Betrag über abgetastet werden muß, der dem Grad der zu korrigierenden Nichtlinearitäten entspricht. Die Komponenten 54 und 48 erlauben die dreifache Korrekturbandbreite und erlauben daher eine Korrektur von Störungen 3. Grades.
• Bezüglich der Struktur der Vorrichtung 10 wird verständlich sein, daß der lineare Entzerrer 42 das Signal in realem Format bearbeitet. Ein Real/Komplexkonverter 50 befindet sich zwischen dem linearen Entzerrer 42 und dem nichtlinearen Korrektor 44. Daher arbeitet der nichtlineare Korrektor 44 in dem komplexen Bereich, so daß sowohl eine Amplituden- als auch eine Phasenkorrektur durchgeführt werden kann. Ein Komplex/Realkonverter 52 befindet sich zwischen dem nichtlinearen Korrektor 44 und dem linearen Entzerrer 46. Der lineare Entzerrer 46 und die Komponenten des Senders 18 arbeiten in realem Bereich. Fig. 1 zeigt eine Ausführungsform der linearen Entzerrer. Da die linearen Entzerrer 42 und 46 reale Filter sind, muß eine Komplex/Realkonversion 48 und 52 stattfinden, um eine Bearbeitung des Signals in realem Format zu erlauben. Ein Real/Komplexkonverter 50 wird benötigt, um das Signal in Vorbereitung auf eine nichtlineare Korrektur in ein komplexes Format zurückzubringen. Wenn komplexe Entzerrer benutzt werden, werden keine Komplex/Real- Vorumsetzungen und Real/Komplex-Nachumsetzungen benötigt.
• Der Betrag der Korrekturen/Entzerrung durch den lineare Entzerrer 42, durch den nicht linearen Korrektor 44 sowie durch den linearen Entzerrer 46 kann angepaßt (d. h. aktualisiert) werden. Eine Steuereinrichtung 60 stellt den Betrag der Abänderung der Korrektur/Entzerrung für den linearen Entzerrer 42, den nichtlinearen Korrektor 44 und den linearen Entzerrer 46 fest (d. h. die Filterkoeffizienten werden geändert). Um Feststellungen bezüglich der Aktualisierung von Korrektur und Entzerrung zu treffen, wird das Informationssignal vor jeder Korrektur/Entzerrungskomponente abgetastet. Der vor dem linearen Entzerrer 42 entnommene Abtastwert des Signals wird in einem W-Speicher 62 gehalten. Der vor dem nicht linearen Korrektor 44 entnommene Abtastwert des Signals wird in einem D-Speicher 64 gehalten. Der vor dem linearen Entzerrer 56 entnommene Abtastwert des Signals wird in einem X-Speicher 66 gehalten. Die Speicher 62-66 sind wiederum mit der Steuereinrichtung 60 verbunden, um der Steuereinrichtung 60 Abtastwerte bereitzustellen.
• Die Feststellungen, ob eine Korrektur/Entzerrung angepaßt (d. h. verändert) werden muß, erfordert den Vergleich des Informationssignals vor der Korrektur/Entzerrung mit dem Informationssignal nach der Verzerrung. Daher werden die Abtastwerte dem Informationssignal für jede Verzerrung entnommen. Insbesondere wird das Informationssignal genau vor dem Leistungsverstärker 20 abgenommen 70, so daß die lineare Verzerrung des Bandpaßfilters 32, usw. klar zu erkennen ist. Das Informationssignal wird direkt nach dem Leistungsverstärker 20 ausgekoppelt 72, so daß die nicht lineare Verzerrung des Leistungsverstärkers 20 klar erkennbar ist. Das Informationssignal wird direkt nach dem Leistungsfilter 38 entkoppelt 74, so daß die lineare Verzerrung des Leistungsfilters klar erkennbar ist.
• Ein Abtaster 76 tastet wahlweise eine der drei verfügbaren Abtaststellen ab (d. h. vor dem Verstärker, nach dem Verstärker und nach dem Leistungsfilter). Der Abtaster 76 umfaßt einen Umschalter und einen Abwärtswandler. Das Ausgangssignal des Abtasters wird über ein Tiefpaßfilter 78 an einen Analog/Digitalumsetzer 80 und dann an ein Y-Speicher 84 geleitet. Der Y-Speicher 84 ist mit der Steuereinrichtung 60 verbunden.
• Die Steuereinrichtung 60 steuert den Abtaster 76, so daß er eine der drei verfügbaren Abtaststellen abtastet (d. h. vor dem Verstärker, nach dem Verstärker, nach dem Leistungsfilter). Die Feststellung, welche der Abtaststellen gewählt wird, hängt von der Korrektur/Entzerrung ab, die überwacht/abgepaßt wird. Der Y-Speicher 84 hält daher die für die Verzerrung kennzeichnende Informationssignalwerte, die nötig sind, um die Anpassung zu ermitteln. Daher wird eine geringere Leistungsfähigkeit des Prozessors benötigt, da die Steuereinrichtung 60 gezielt die Überwachung und die Korrektur der Verzerrung zu jedem Zeitpunkt auswählt und die Bearbeitung bei einer geringeren Frequenz stattfindet.
• Ein Prozeß 100 zum Steuern des Abtasters 76 ist in Fig. 3 gezeigt. Der Prozeß 100 beginnt bei Schritt 102 und geht zu Schritt 104 über, in dem der Abtaster 176 einen Schaltbefehl von der Steuereinrichtung 60 erhält. Bei Schritt 106 stellt die Steuereinrichtung einen Schaltbefehl bereit. Bei Schritt 108 stellt der Abtaster 176 entsprechend der von Steuereinrichtung 60 kommenden Befehle seine Schaltereinstellungen ein. Das Informationssignal wird an der "Aufnahme"-Stelle abgetastet (Schritt 100) (d. h. vor dem Verstärker, nach dem Verstärker, nach dem Leistungsfilter). Der Prozeß 100 führt zu Schritt 112 um festzustellen, ob die Steuereinrichtung 60 eine Veränderung benötigt (d. h. Verändern oder Ausschalten der Abtastvorrichtung). Wenn die Feststellung bei Schritt 112 negativ ist (d. h. die Steuereinrichtung stellt keinen neuen Befehl zu Verfügung), springt der Prozeß zurück zu Schritt 110, und das Signal wird weiterhin an der gewählten "Aufnahme"-Stelle abgetastet. Wenn die Feststellung bei Schritt 110 positiv ist (d. h. die Steuereinrichtung stellt einen neuen Befehl zur Verfügung), schreitet der Prozeß weiter zu Schritt 104 und führt die Schritte 104-108 zum Einstellen des Schalters durch.
• Ein Prozeß 200 zur Korrektur/Anpassung wird in Fig. 4 gezeigt. Der Prozeß 200 beginnt bei Schritt 202 und geht zu Schritt 204 über, in welchem der lineare Entzerrer 42 eingestellt wird um, einen vorbestimmten Betrag der Kompensation zu liefern. Vorzugsweise ist die anfangs durch den linearen Entzerrer 42 zur Verfügung gestellte Kompensation eine nominale Leistungsfilterkompensation. Bei Schritt 206 wird der nicht lineare Korrektor voreingestellt, um eine initiale vorbestimmte Korrektur zu liefern. Vorzugsweise ist die durch den nichtlinearen Korrektor bereit gestellte initiale Korrektur eine nominale Korrektur des Leistungsverstärkers. Bei Schritt 208 wird der lineare Entzerrer 46 voreingestellt, um eine vorbestimmte Kompensation zu bieten. Vorzugsweise besteht die anfängliche Kompensation aus einer nominalen sin(x)/x- und Hochsetzkompensation.
• Bei Schritt 210 wird der Abtaster so eingestellt, daß dieser bei 70 abtastet. Bei Schritt 212 werden die X- und Y-Speicher gefüllt. Bei dem Entzerrer 42 wird eine lineare Entzerrung vorgesehen, die auf dem Vergleich zwischen den Werten des X- und des Y-Speichers bei Schritt 214 basiert. Bei Schritt 216 wird der Abtaster auf 72 eingestellt. Die D- und Y- Speicher werden bei 218 gefüllt. Die Korrektur des nicht linearen Korrektors 44 wird basierend auf einem Vergleich der Werte in den D- und Y-Speichern bei Schritt 220 optimiert. Der Abtaster wird bei Schritt 222 auf 74 eingestellt. Der lineare Entzerrer 42 wird bei Schritt 224 basierend auf dem Vergleich der Werte in den W- und Y-Speichern entzerrt. Nach der Durchführung von Schritt 224 springt der Prozeß 200 zurück zu Schritt 210.
• Ein Übertragungssystem 14 sendet ein Signal und hat einen Leistungsverstärker 20, der eine nichtlineare Verzerrung verursacht. Eine Vorverstärkungskomponente, wie beispielsweise ein Bandpaßfilter 32, verursacht eine lineare Verzerrung. Ein Leistungsfilter 38, das dem Leistungsverstärker 20 nachgeschaltet ist, verursacht eine lineare Verzerrung. Ein linearer Entzerrer 42 kompensiert die durch das Leistungsfilter 38 verursachte Verzerrung. Ein nichtlinearer Korrektor 44 kompensiert die von dem Leistungsverstärker 20 verursachte Verzerrung und ist dem linearen Entzerrer 42 nachgeschaltet. Ein linearer Entzerrer 46 kompensiert die durch die Vorverstärkungskomponenten (beispielsweise 32) verursachte Verzerrung. Die Kompensationskomponenten (42-46) sind den verzerrenden Vorverstärkungskomponenten (beispielsweise 32) vorgeschaltet.

Claims (8)

1. Rundfunksendesystem mit folgenden Merkmalen: Signalbereitstellungsmittel (48, 54) zur Bereitstellung eines Informationssignals, Leistungsverstärkermittel zur Verstärkung des Informationssignals auf ein Rundfunksendeleistungsniveau, wobei die Leistungsverstärkermittel das Informationssignal störenden Verschiebungen unterwirft, die von beabsichtigten Werten wegführen, gekennzeichnet durch

Vorverstärkungs-Aufbereitungsmittel (26, 28, 32, 34) zur Aufbereitung des Informationssignals, bevor das Informationssignal durch die Leistungsverstärkungsmittel verstärkt wird, wobei die Vorverstärkungs-Aufbereitungsmittel den Leistungsverstärkermitteln vorgeschaltet sind und die Vorverstärkungs-Aufbereitungsmittel das Informationssignal störenden Verschiebungen unterwirft, die von beabsichtigten Werten wegführen,

Nachverstärkungs-Aufbereitungsmittel (38) zur Aufbereitung des Informationssignals, nachdem das Informationssignal durch die Leistungsverstärkermittel verstärkt wurde, wobei die Nachverstärkungs-Aufbereitungsmittel den Leistungsverstärkungsmitteln nachgeschaltet sind und die Nachverstärkungs-Aufbereitungsmittel das Informationssignal störenden Verschiebungen unterwirft, die von beabsichtigten Werten wegführen, erste Kompensationsmittel (42) zum Modifizieren des Informationssignals, um die durch die Nachverstärkungs-Aufbereitungsmittel (38) erzeugten störenden Verschiebungen zu kompensieren, wobei die ersten Kompensationsmittel den Vorverstärkungs- Aufbereitungsmitteln vorgeschaltet sind, zweite Kompensationsmittel (44) zum Modifizieren des Informationssignals, um die durch die Leistungsverstärkermittel erzeugten störenden Verschiebungen zu kompensieren, wobei die zweiten Kompensationsmittel den ersten Kompensationsmitteln nachgeschaltet sind und den Vorverstärkungs- Aufbereitungsmitteln vorgeschaltet sind, und

dritte Kompensationsmittel (46) zum Modifizieren des Informationssignals, um die durch die Vorverstärkungs-Aufbereitungsmittel erzeugten störenden Veränderungen zu kompensieren, wobei die dritten Kompensationsmittel den zweiten Kompensationsmitteln nachgeschaltet sind und den Vorverstärkungs-Aufbereitungsmitteln vorgeschaltet sind.

2. System nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch erste Abtastmittel zur Abkopplung eines ersten Abtastwertes des Informationssignals nach den Vorverstärkungs-Aufbereitungsmitteln und vor den Leistungsverstärkungsmitteln und erste Bestimmungsmittel, die den ersten Abtastwert nutzen, um die durch die dritten Kompensationsmittel in dem Informationssignal erzeugte Modifikation festzustellen.

3. System nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch zweite Abtastmittel zur Abkopplung eines zweiten Abtastwertes des Informationssignals nach den Leistungsverstärkungsmitteln und vor den Nachverstärkungs-Aufbereitungsmitteln und zweite Bestimmungsmittel, die den zweiten Abtastwert nutzen, um die durch die zweiten Kompensationsmittel in dem Informationssignal erzeugte Modifikation festzustellen.

4. System nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch dritte Abtastmittel zur Abkopplung eines dritten Abtastwertes des Informationssignals nach den Nachverstärkungs-Aufbereitungsmitteln und dritte Bestimmungsmittel, die den dritten Abtastwert nutzen, um die durch die ersten Kompensationsmittel in dem Informationssignal erzeugten Modifikation festzustellen.

5. System nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch ein Steuergerät, das die ersten bis dritten Feststellungsmittel umfaßt, und durch eine Auswahleinrichtung zur wählbaren Verbindung mit einem der ersten bis dritten Abtastmittel, um dem Steuergerät Abtastwerte zuzuführen.

6. System nach Anspruch 1, wobei die Signalbereitstellungsmittel das Informationssignal in komplexem Format bereitstellt, wobei das System erste Konvertierungsmittel zur Konversion des Informationssignals von komplexem zu reellen Format umfaßt, wobei die ersten Konvertermittel den ersten Kompensationsmittel vorgeschaltet sind und die ersten Kompensationsmittel Mittel zur Veränderung des Informationssignals in reellem Format umfassen.

7. System nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch zweite Konversionsmittel zur Konversion des Informationssignals von reellem Format in komplexes Format, wobei die zweiten Konvertermittel den ersten Kompensationsmittel nachgeschaltet sind und den zweiten Kompensationsmitteln vorgeschaltet ist und die zweiten Kompensationsmittel Mittel zur Veränderung des Informationssignals in komplexem Format umfassen.

8. System nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch dritte Konvertierungsmittel zur Konversion des Informationssignals von komplexem Format in reelles Format, wobei die dritten Konvertierungsmittel den zweiten Kompensationsmitteln nachgeschaltet sind und den dritten Kompensationsmitteln vorgeschaltet sind und die dritten Kompensationsmittel Mittel zur Veränderung des Informationssignals in reellem Format umfassen.