Формирователь радиосигналов с цифровым предыскажением четными гармониками

Изобретение относится к области радиопередающих устройств и может быть использовано в составе бортовой аппаратуры космических аппаратов. Достигаемый технический результат - уменьшение величины продуктов интермодуляционных искажений третьего порядка, малые затраты ресурсов на реализацию. Формирователь радиосигналов с цифровым предыскажением четными гармониками содержит цифровой блок вычисления четных гармоник, цифровой блок инвертирования, цифровой блок масштабирования, цифровой блок суммирования, цифровой блок временной задержки, цифроаналоговый преобразователь и модулятор. 1 ил.

 

Область техники

Изобретение относится к области радиопередающих устройств и может быть использовано в составе бортовой аппаратуры космических аппаратов.

Уровень техники

При усилении сигналов в усилителе мощности в составе радиопередающего устройства из-за свойственных активному элементу усилителя явлений амплитудной компрессии и амплитудно-фазовой конверсии возникают интермодуляционные искажения [1]. Продукты этих искажений - паразитные спектральные компоненты, некоторые из которых попадают в полосу усиления и не поддаются частотной фильтрации. Из таких компонент наиболее значительны по величине продукты интермодуляционных искажений третьего порядка.

Известны методы снижения продуктов интермодуляции третьего порядка [2] - это системы линеаризации, среди которых выделяются системы линеаризации предыскажением и цифровые системы предыскажения.

Однако аналоговые линеаризаторы сложны в предварительной настройке, имеют заметные ограничения по ширине полосы частот усиливаемых сигналов и не обеспечивают оперативной коррекции параметров линеаризации при изменении характера сигнала или режима работы усилителя.

Описанные цифровые системы предыскажения требуют большой логической емкости для реализации. Предлагаемое устройство формирования радиосигналов с предыскажением четными гармониками также относится к классу цифровых предыскажающих систем, однако требует меньших, чем у аналогов, логических ресурсов и таким образом устраняет указанные недостатки цифровых систем предыскажения.

В качестве ближайшего аналога можно выделить формирователь радиосигналов с цифровым линеаризатором по схеме патента RU №2438241, опубл. 27.12.2011. Однако для реализации такого цифрового линеаризатора требуется значительно большая логическая емкость, чем для предлагаемого решения.

Раскрытие изобретения

Заявленное техническое решение направлено на устранение недостатков аналога.

Технический результат заключается в уменьшении величины продуктов интермодуляционных искажений третьего порядка, расширении функциональных возможностей формирователя радиосигналов в составе радиопередающего устройства с малыми затратами логических ресурсов на реализацию.

Технический результат достигается тем, что формирователь радиосигналов с цифровым предыскажением четными гармониками, состоящий из цифрового блока вычисления четных гармоник, цифрового блока инвертирования, цифрового блока масштабирования, цифрового блока суммирования, цифрового блока временной задержки, цифроаналогового преобразователя и модулятора, причем первый вход формирователя радиосигналов с цифровым предыскажением четными гармониками является входом цифрового блока временной задержки и входом цифрового блока вычисления четных гармоник, причем выход цифрового блока вычисления четных гармоник соединен с входом цифрового блока инвертирования, выход которого соединен с входом цифрового блока масштабирования, выход которого соединен со вторым входом цифрового блока суммирования, первый вход которого соединен с выходом цифрового блока временной задержки, а выход цифрового блока суммирования соединен с входом цифроаналогового преобразователя, выход которого соединен с первым входом модулятора, второй вход модулятора является вторым входом формирователя радиосигналов с цифровым предыскажением четными гармониками, а выход модулятора является выходом формирователя радиосигналов с цифровым предыскажением четными гармониками.

Краткое описание чертежей

Заявляемый формирователь радиосигналов с цифровым предыскажением четными гармониками состоит из следующих частей (фиг.1):

1 - цифровой блок вычисления четных гармоник;

2 - цифровой блок инвертирования;

3 - цифровой блок масштабирования;

4 - цифровой блок временной задержки;

5 - цифровой блок суммирования;

6 - цифроаналоговый преобразователь;

7 - модулятор.

Осуществление изобретения

Входной цифровой сигнал формирователя в составе радиопередающего устройства, у которого старший разряд является знаковым, поступает на первый вход формирователя Вх1, который соединен с входом цифрового блока вычисления четных гармоник (блок 1 на фиг.1) и цифрового блока временной задержки (блок 4 на фиг.1). В блоке вычисления четных гармоник операцией возведения в квадрат формируется вторая гармоника входного сигнала. После возведения в квадрат из полученных отсчетов вычитается половина размаха полученного сигнала и, таким образом, из сигнала удаляется постоянная составляющая. Выходной сигнал блока вычисления четных гармоник поступает на вход блока инвертирования (блок 2 на фиг.1), где выполняется операция смены знака, что фактически означает инверсию старшего знакового разряда. С выхода блока инвертирования сигнал поступает на вход блока масштабирования (блок 3 на фиг.1), где осуществляется операция умножения на масштабирующий коэффициент, определяющий величину предыскажения. Далее выходной сигнал блока масштабирования поступает на второй вход блока суммирования (блок 5 на фиг.1), на первый вход которого поступает задержанный во времени блоком временной задержки (блок 4 на фиг.1) входной сигнал. Величина задержки определяется задержкой вычисления в цифровых блоках вычисления четных гармоник, инвертирования и масштабирования и, таким образом, на выходе цифрового блока суммирования формируется сигнал суммы входного сигнала и его инвертированной второй гармоники. С выхода цифрового блока суммирования суммарный сигнал подается на вход цифроаналогового преобразователя (блок 6 на фиг.1), на выходе которого формируется аналоговый сигнал, который поступает на первый модуляционный вход блока модулятора (блок 7 на фиг.1). На второй вход модулятора, который является вторым входом формирователя в целом Вх2, подается колебание несущей частоты от внешнего источника. Модулятор в соответствии с модулирующим сигналом модулирует несущую радиочастоту и на выходе модулятора, который является выходом формирователя в целом, формируется радиосигнал с предыскажением, которое компенсирует интермодуляционные искажения третьего порядка, вызванные нелинейностью усилительного тракта радиопередающего устройства.

Суть работы формирователя радиосигналов с цифровым предыскажением четными гармониками наглядно поясняется на примере формирования и усиления двухчастотного сигнала. Для формирования такого сигнала на вход формирователя подается цифровой сигнал соответствующий сигналу:

где Ω - частота отстройки гармоник двухчастотного сигнала от среднего значения. Тогда при отключенном блоке вычисления четных гармоник на выходе модулятора формируется сигнал

где ω0 - частота несущего колебания, φ0 - начальный фазовый сдвиг несущего колебания.

При усилении такого сигнала в спектре выходного сигнала усилителя из-за явлений амплитудной компрессии и амплитудно-фазовой конверсии активного элемента возникают интермодуляционные составляющие третьего порядка на частотах ω I = ω 0 3 Ω , ω I + = ω 0 + 3 Ω . Это нетрудно подтвердить аналитически, если сумму полученных в выражении (2) косинусов возвести в куб: (cos(Ω+t)-cos(Ω-t))3, где Ω+0+Ω, a Ω-0-Ω. В результате несложных алгебраических и тригонометрических преобразований получаются выражения для продуктов интермодуляционных искажений третьего порядка:

где Ω I + = 2 Ω + Ω , а Ω I = 2 Ω Ω + , причем Ω I + = ω I + , а Ω I = ω I .

При работе цифрового блока вычисления четных гармоник производится операция возведения в квадрат и удаление постоянной составляющей. При указанном входном сигнале эти преобразования можно представить в следующем виде:

Преобразования в цифровом блоке инвертирования можно представить в следующем виде:

Преобразования в цифровом блоке масштабирования можно представить в следующем виде:

где а - масштабный множитель.

На выходе блока суммирования формируется цифровой суммарный сигнал, который преобразуется цифроаналоговым преобразователем в аналоговое модулирующее напряжение:

Тогда на выходе модулятора формируется сигнал в следующем виде:

При усилении такого сигнала в спектре выходного сигнала усилителя из-за явлений амплитудной компрессии и амплитудно-фазовой конверсии при интермодуляционном взаимодействия третьего порядка составляющих на частотах Ω+, Ω- возникают спектральные составляющие на частотах, Ω I + , Ω I в соответствии с (3), (4). При интермодуляционном взаимодействии третьего порядка составляющих на частотах Ω+, Ω 2 + = ω 0 + 2 Ω возникает спектральная составляющая на частоте Ω I + . Причем, если рассмотреть аналитически ( c o s ( Ω + t ) + s i n ( Ω 2 + t ) ) 3 , в результате несложных алгебраических и тригонометрических преобразований можно получить выражение для интермодуляционной гармоники на частоте Ω I + :

которая противоположна по знаку, то есть противофазная, составляющей по выражению (3) и таким образом при сложении они компенсируются.

Также и при интермодуляционном взаимодействии третьего порядка составляющих на частотах Ω-, Ω 2 = ω 0 2 Ω возникает спектральная составляющая на частоте Ω I . Причем, если рассмотреть аналитически ( s i n ( Ω 2 t ) c o s ( Ω t ) ) 3 , в результате несложных алгебраических и тригонометрических преобразований можно получить выражение для интермодуляционной гармоники на частоте Ω I :

которая противофазная составляющей по выражению (4) и таким образом при сложении они компенсируются.

Очевидно, что при формировании и усилении полосового сигнала процессы взаимодействия будут идентичны описанным выше.

Таким образом, введение в сигнал при формировании в цифровой области предыскажения четными гармониками вызывает компенсацию интермодуляционных составляющих третьего порядка. Однако при полной компенсации этих составляющих в спектре выходного сигнала остаются значительные по величине составляющие введенных предыскажением четных гармоник (на частотах Ω 2 + и Ω 2 для рассмотренного примера), что решается подбором величины масштабного множителя в цифровом блоке масштабирования.

При недостаточной величине масштабного множителя интермодуляционные составляющие третьего порядка компенсируются незначительно, а при увеличении масштабного множителя они уменьшаются, но растут по величине введенные предыскажением четные гармоники. Наиболее оптимальным значением масштабного множителя является значение, при котором величина интермодуляционных компонент третьего порядка равна величине введенных предыскажением четных гармоник. Причем полученная величина интермодуляционных компонент третьего порядка будет много меньше, чем без внесения предыскажения, что было подтверждено экспериментально.

Таким образом, достигается технический результат - уменьшение величины продуктов интермодуляционных искажений третьего порядка, причем такой формирователь обладает некоторыми преимуществами перед указанным аналогом, а именно:

- для реализации описанных математических вычислений требуется меньше логических ресурсов, чем для аналога;

- формирователь с цифровым предыскажением четными гармониками более прост в предварительной настройке в сравнении с аналогом.

Список использованной литературы

1. Pedro J.C., Carvalho N.B. Intermodulation Distortion in Microwave and Wireless Circuits. Artech House, N.Y., 2003, pp.10-22.

2. Белов Л.А., Кондратов A.C., Рожков B.M., Ромащенко К.В. Повышение линейности и энергетической эффективности усилителей мощности широкополосных СВЧ-сигналов //-М.: Электросвязь, 2012, №5, с.23-25.

Формирователь радиосигналов с цифровым предыскажением четными гармониками, состоящий из цифрового блока вычисления четных гармоник, цифрового блока инвертирования, цифрового блока масштабирования, цифрового блока суммирования, цифрового блока временной задержки, цифроаналогового преобразователя и модулятора, причем первый вход формирователя радиосигналов с цифровым предыскажением четными гармониками является входом цифрового блока временной задержки и входом цифрового блока вычисления четных гармоник, причем выход цифрового блока вычисления четных гармоник соединен с входом цифрового блока инвертирования, выход которого соединен с входом цифрового блока масштабирования, выход которого соединен со вторым входом цифрового блока суммирования, первый вход которого соединен с выходом цифрового блока временной задержки, а выход цифрового блока суммирования соединен с входом цифроаналогового преобразователя, выход которого соединен с первым входом модулятора, второй вход модулятора является вторым входом формирователя радиосигналов с цифровым предыскажением четными гармониками, а выход модулятора является выходом формирователя радиосигналов с цифровым предыскажением четными гармониками.



 

Похожие патенты:

Изобретение относиться к технологиям передачи данных и, в частности, к технологии управления мощностью. Техническим результатом является обеспечение возможности передачи отчетов о запасе мощности объединенных несущих UE в сценарии с множеством несущих таким образом, что базовая станция может надежно управлять мощностью передачи UE, и поэтому улучшается надежность и пропускная способность системы.

Изобретение относится к способу конфигурации сигнализации зондирующего опорного сигнала. Технический результат направлен на то, чтобы узел абонентского оборудования апериодически передавал зондирующий опорный сигнал (SRS), что повышает коэффициент использования ресурсов SRS и гибкость планирования ресурсов.

Изобретение относится к беспроводной связи. Описываются системы и способы для облегчения управления мощностью обратной линии связи на канале трафика.

Изобретение относится к области связи. В настоящем изобретении предлагается способ конфигурирования мощности передачи опорного сигнала демодуляции (DMRS), содержащий этап конфигурирования отношения между мощностью передачи DMRS на каждом уровне ресурсного элемента (RE) DMRS и мощностью передачи данных на соответствующем уровне ресурсного элемента (RE) данных как постоянной величины.

Изобретение относится к технике связи и может использоваться для предварительного кодирования данных в системе беспроводной связи. Технический результат состоит в повышении помехоустойчивости.

Изобретение относится к области беспроводной связи, а именно к обеспечению установления беспроводного соединения между близко расположенными устройствами. Технический результат заключается в ускорении установления беспроводного соединения между устройствами беспроводной связи.

Изобретение относится к методикам выполнения регулирования мощности и передачи обслуживания. Технический результат состоит в уменьшении помех и достижении хорошей эффективности для всех терминалов.

Изобретение относится к системе беспроводной связи, такой как глобальная система мобильной связи, использующая множество несущих, и позволяет, по меньшей мере, двум модулям с множеством несущих совместно реализовывать их обработку.

Изобретение относится к области связи. Раскрыты способ и система осуществления энергосбережения базовой станции. В настоящем способе, при осуществлении планирования мощности передачи для несущей широковещательного канала управления (ВССН), определяют, находится ли канал трафика в состоянии незанятости, определяют, находится ли канал трафика в периоде молчания прерывистой передачи DTX, когда канал трафика находится в состоянии занятости, и уменьшают мощность передачи каналов, сконфигурированных на несущей ВССН в некоторых из временных интервалов, когда канал трафика находится в состоянии незанятости или когда канал трафика находится в состоянии занятости и находится в периоде молчания DTX. В настоящем изобретении, поскольку мощность передачи можно уменьшить согласно требованию спланированной части временных интервалов, энергопотребление на несущей ВССН можно оптимизировать или его влияние на энергопотребление базовой станции можно минимизировать, одновременно поддерживая эксплуатационные характеристики всей сети. 6 н.п. ф-лы, 1 табл., 6 ил.

Изобретение относится к области слежения за полетом космических аппаратов (КА) и может быть использовано в командно-измерительной системе (КИС) спутниковой связи. Способ включает передачу с наземного сегмента управления КИС по линии «Земля - КА» сигналов, содержащих команды управления КА. На входе приемного устройства КА оценивают отношение сигнал/шум принятого сигнала. Это отношение переводят в отношение энергии бита к спектральной плотности мощности шума и далее рассчитывают вероятность ошибки на бит информации. Рассчитанное её значение включают в телеметрический кадр, который передают по линии «Земля - КА» в наземный комплекс управления. Там сравнивают рассчитанное и требуемое значения вероятности. Если первое меньше второго, то увеличивают мощность передающего наземного устройства до обеспечения требуемой вероятности ошибки на бит информации. Технический результат изобретения состоит в предотвращении сбоев при выдаче командно-программной информации и обеспечении непрерывных сеансов связи с космическим аппаратом на всех этапах его жизненного цикла. 1 ил.

Изобретение относится к спутниковой системе связи, в частности к системе управления космическим аппаратом (КА ) и предназначено для исключения искажения команд управления, передаваемых с наземного комплекса управления (НКУ) на борт КА, вызванного узкополосной помехой. Для обеспечения технического результата в бортовую аппаратуру командно-телеметрической системы КА введены узел вычитания, формирователь компенсирующего сигнала, блок определения модуля, блок синхронизации, блок оперативной памяти и блок формирователя командного сигнала. В случае появления помехи принятая команда, искаженная помехой, также записывается в блок оперативной памяти, в блоке определения модуля, в паузе командного сигнала, выявляется наличие сигнала помехи по ненулевому значению напряжения на выходе блока определения модуля. В результате этого с выхода блока определения модуля поступает сигнал, по которому запрещается передача искаженного командного сигнала, записанного в блок оперативной памяти, в дешифратор команд. 4 ил.

Изобретение относится к технике радиосвязи при передаче массивов информации в цифровом формате. Технический результат состоит в обеспечении оптимальной скорости и дальности связи путем варьирования частотой передачи в зависимости от условий связи в канале. Для этого предложен способ управления скоростью и дальностью передачи в радиомодеме адаптивной радиолинии передачи потоков дискретной информации, который состоит в оперативном изменении параметров передаваемых потоков информации с помощью модулятора/демодулятора, в котором в первоначальном состоянии параметры радиолинии настраивают на минимальную скорость передачи и наиболее низкую частоту рабочего диапазона, а при возникновении связи с удаленным приемопередатчиком определяют пороговое отношение сигнал/помеха и переводят радиолинию на более высокую скорость передачи или на более высокую частоту передачи информации, изменяя настройки модулятора/демодулятора, при этом производят непрерывный обмен характеристиками качества приема информации между корреспондентами. 1 ил.

Изобретение относится к области радиосвязи и может использоваться при построении адаптивных систем и комплексов КВ радиосвязи. Технический результат заключается в повышении пропускной способности адаптивной системы связи с OFDM сигналами. Для этого в число оптимизируемых параметров при осуществлении процесса адаптации системы радиосвязи дополнительно вводят параметр - величина разнесения по частоте соседних поднесущих OFDM-сигнала, при этом при изменении величины разнесения Δƒподн по частоте длительность OFDM-сигнала TOFDM также меняется по закону TOFDM=1/Δƒподн. При этом оценку состояния канала связи проводят по величинам частотного рассеяния, временного рассеяния и отношению сигнал/шум, измеряемым в процессе приема сигналов трассового зондирования. Значения оптимизируемых параметров системы связи определяют с использованием заранее подготовленных таблиц соответствия, в каждой из которых для каждой пары значений частотного и временного рассеяния, возможных в канале связи определены: минимальное значение отношения сигнал/шум, требуемое для обеспечения связи с заданным качеством, а также номер сигнально-кодовой конструкции из числа реализуемых данной системой связи и значение разнесения по частоте соседних поднесущих OFDM сигнала, при которых достигается минимальное значение отношения сигнал/шум. 3 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к области радиосвязи, а именно к устройствам, предназначенным для сетей беспроводной связи при многолучевом распространении радиосигнала OFDM, и может быть использовано на базовых станциях и в мобильных терминалах. Технический результат заключается в повышении скорости передачи OFDM сигналов. Способ приема сигналов OFDM включает преобразование входного аналогового сигнала OFDM в последовательность из М цифровых информационных сигналов, где М-целое число, с помощью быстрого преобразования Фурье. Периодически в OFDM сигнале передают обучающую последовательность. По этой обучающей последовательности и принятому из эфира отклику на эту обучающую последовательность формируют импульсный отклик канала. Осуществляют формирование 2м образцов импульсного отклика канала на все возможные значения последовательности из М информационных цифровых сигналов. Сравнивают их с откликом на последовательность из М информационных цифровых сигналов, полученным из эфира. Выбирают ту последовательность из М информационных цифровых сигналов, у которой импульсный отклик канала меньше всего отличается от отклика на информационную последовательность, принятую из эфира. 1 ил.
Наверх