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Verfahren zum Abgleich eines elektronischen Systems - Dokument DE102006057517A1
 
PatentDe  


Dokumentenidentifikation DE102006057517A1 07.02.2008
Titel Verfahren zum Abgleich eines elektronischen Systems
Anmelder ATMEL Duisburg GmbH, 47057 Duisburg, DE
Erfinder Franke, Reiner, 42555 Velbert, DE
Vertreter Müller, W., Dipl.-Ing., Pat.-Anw., 69123 Heidelberg
DE-Anmeldedatum 06.12.2006
DE-Aktenzeichen 102006057517
Offenlegungstag 07.02.2008
Veröffentlichungstag im Patentblatt 07.02.2008
IPC-Hauptklasse G06F 17/10(2006.01)A, F, I, 20061206, B, H, DE
Zusammenfassung Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abgleichen eines elektronischen Systems (200), bei dem n viele Parameter (x, y) des Systems (200) vorgegeben werden können, die einem n-dimensionalen Abgleichraum entsprechen, wobei zu Beginn des Abgleichs je Parameter (x, y) zwei Grenzwerte (x0, x1, y0, y1) vorgegeben werden, die einen entsprechenden Ausgangsbereich (B_0) in dem n-dimensionalen Abgleichraum begrenzen, und bei dem die nachfolgenden Schritte wiederholt werden, bis eine Abbruchbedingung erreicht ist:
- Auswerten (100) einer die Erreichung eines Abgleichziels quantifizierenden Zielfunktion für die den Ausgangsbereich (B_0) begrenzenden Grenzwerte (x0, x1, y0, y1), wobei das Auswerten die Messung und/oder Auswertung mindestens einer von dem jeweiligen Parameter (x, y) bzw. dessen Grenzwert (x0, x1, y0, y1) abhängigen physikalischen Größe des Systems (200) umfasst und wobei entsprechende, den Grenzwerten zugeordnete Zielfunktionswerte erhalten werden,
- Definieren (110) eines veränderten, insbesondere verkleinerten Ausgangsbereiches (B_1, B_2) für eine nachfolgende Iteration in Abhängigkeit der erhaltenen Zielfunktionswerte.
Erfindungsgemäß werden die Zielfunktionswerte zwei verschiedenen Klassen zugeordnet, wobei alle Zielfunktionswerte, die einem Zielkriterium entsprechen, einer ersten Klasse zugeordnet werden und wobei alle Zielfunktionswerte, die dem Zielkriterium nicht entsprechen, einer zweiten Klasse zugeordnet werden, und das Definieren des veränderten ...

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abgleichen eines elektronischen Systems, bei dem n viele Parameter des Systems vorgegeben werden können, die einem n-dimensionalen Abgleichraum entsprechen, wobei zu Beginn des Abgleichs je Parameter zwei Grenzwerte vorgegeben werden, die einen entsprechenden Ausgangsbereich in dem n-dimensionalen Abgleichraum begrenzen, und bei dem die nachfolgenden Schritte wiederholt werden, bis eine Abbruchbedingung erreicht ist:

  • – Auswerten einer die Erreichung eines Abgleichziels quantifizierenden Zielfunktion für die den Abgleichraum begrenzenden Grenzwerte, wobei das Auswerten die Messung und/oder Auswertung mindestens einer von dem jeweiligen Parameter bzw. dessen Grenzwert abhängigen physikalischen Größe des Systems umfasst, und wobei entsprechende, den Grenzwerten zugeordnete Zielfunktionswerte erhalten werden,
  • – Definieren eines veränderten, insbesondere verkleinerten, Ausgangsbereiches für eine nachfolgende Iteration in Abhängigkeit der erhaltenen Zielfunktionswerte.

Abgleichverfahren dieser Art sind bekannt. Beispielsweise sehen das Prinzip der binären Suche verwendende Abgleichverfahren je Iteration eine Halbierung des Ausgangsbereiches für eine nachfolgende Iteration vor, wobei beispielsweise in einem eindimensionalen Abgleichraum mit einem Parameter ein Ausgangsbereich für die nachfolgende Iteration demjenigen Grenzwert zugeordnet wird, dessen Zielfunktionswert näher an dem Abgleichziel liegt.

Nachteilig an diesem Verfahren ist die Tatsache, dass bei fehlerbehafteten Zielfunktionswerten, wie sie durch die Messung einer physikalischen Größe des Systems üblicherweise erhalten werden, Fehlentscheidungen hinsichtlich der Zuordnung des Ausgangsbereichs für die nachfolgende Iteration getroffen werden können, die zu einem suboptimalen Abgleich führen. Besonders nachteilig kann bspw. bei der Bildung der Zielfunktionswerte ein Messfehler derart auftreten, dass der einem Grenzwert zugeordnete tatsächliche Zielfunktionswert dem zu erreichenden Abgleichziel weniger nahe kommt als ein Zielfunktionswert, der einem anderen Grenzwert zugeordnet ist. Hierbei wird durch die herkömmlichen Verfahren eine Fehlentscheidung hinsichtlich der weiteren Auswertung des Abgleichraums bzw. bei der Definition des Ausgangsbereichs getroffen, die u. U. verhindert, dass bei den nachfolgenden Iterationen eine weitere Annäherung an das zu erreichende Abgleichziel erfolgt.

Andere bekannte Abgleichverfahren sehen das systematische Auswerten aller möglichen Parameterwerte des gesamten Abgleichraums vor, wodurch die Fehlertoleranz prinzipiell gesteigert wird. Bereits bei einer Diskretisierung zweier Parameter mit jeweils 8 bit ist hierbei jedoch ein Abgleichraum zu untersuchen, der 2^16 = 65536 viele Abgleichpunkte enthält. Ein derartiger Aufwand kann bei den meisten abzugleichenden Systemen u.a. aufgrund der nichtverschwindenden Zeitdauer, die zur Erfassung bzw. Auswertung der physikalischen Größen erforderlich ist, nicht toleriert werden.

Demgemäß ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Abgleichverfahren der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, dass auch in der Gegenwart von Messfehlern eine zuverlässige und schnelle Erreichung des Abgleichziels gegeben ist.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Zielfunktionswerte zwei verschiedenen Klassen zugeordnet werden, wobei alle Zielfunktionswerte, die einem Zielkriterium entsprechen, einer ersten Klasse zugeordnet werden, und wobei alle Zielfunktionswerte, die dem Zielkriterium nicht entsprechen, einer zweiten Klasse zugeordnet werden, und dass das Definieren des veränderten Ausgangsbereichs für die nachfolgende Iteration in Abhängigkeit derjenigen Zielfunktionswerte erfolgt, die der ersten Klasse zugeordnet sind.

Die erfindungsgemäße Klassifizierung der Zielfunktionswerte ermöglicht es vorteilhaft, anstelle des einzigen vermeintlich besten Zielfunktionswerts, der bei den herkömmlichen Verfahren allein zur Definition des neuen Ausgangsbereichs herangezogen wird, mehrere Zielfunktionswerte zu betrachten und somit z.B. durch Messfehler verursachte Fehlentscheidungen hinsichtlich des neu zu definierenden Ausgangsbereichs zu vermeiden bzw. Auswirkungen hiervon zu verringern. Durch die erfindungsgemäße Betrachtung mehrerer in der ersten Klasse enthaltener Zielfunktionswerte ist eine präzisere Definition des Ausgangsbereichs für die nachfolgende Iteration möglich als bei den herkömmlichen Verfahren. Gleichzeitig führt das erfindungsgemäße Abgleichverfahren trotz der Fehlertoleranz vorteilhaft in einer minimalen Anzahl von Abgleichschritten zu optimalen Abgleichwerten.

Bei einer besonders vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass als Zielkriterium ein Schwellwert für die Zielfunktionswerte verwendet wird. Auf diese Weise können die zu der ersten Klasse zugehörigen Zielfunktionswerte ermittelt werden, indem geprüft wird, ob sie den vorgebbaren Schwellwert über- bzw. unterschreiten. Durch entsprechende Auswahl des Schwellwerts kann somit die Fehlertoleranz des erfindungsgemäßen Abgleichverfahrens eingestellt werden, was z.B. auch dynamisch, d.h. während eines Abgleichvorgangs erfolgen kann. Beispielsweise kann während einer ersten Anzahl von Iterationen ein erster Schwellwert eingestellt werden, und für eine zweite Anzahl von nachfolgenden Iterationen wird ein zweiter Schwellwert eingestellt, usw.

Wird beispielsweise der Schwellwert derart gewählt, dass stets mindestens zwei Zielfunktionswerte der ersten Klasse zugeordnet werden, so wirkt sich ein Messfehler bei einem dieser beiden Zielfunktionswerte im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens nicht ebenso ungünstig auf den weiteren Abgleich aus, wie bei herkömmlichen Verfahren. Bei den herkömmlichen Verfahren würde ein derartiger Messfehler zur Auswahl bzw. Definition eines völlig falschen neuen Ausgangsbereichs für die nachfolgende Iteration führen, während der Ausgangsbereich bei dem erfindungsgemäßen Verfahren auch in Abhängigkeit des nicht mit einem derartigen Messfehler behafteten anderen Zielfunktionswerts gebildet wird, so dass zumindest kein völlig falscher Ausgangsbereich erhalten wird. Insgesamt wird die Fehlertoleranz des erfindungsgemäßen Verfahrens dadurch erzielt, dass ein Messfehler größer sein müsste als der Schwellwert, um eine fehlerhafte Entscheidung für den veränderten Ausgangsbereich zu treffen.

Bei einer weiteren sehr vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass der veränderte Ausgangsbereich für die nachfolgende Iteration so gewählt wird, dass er näher an jedem Grenzwert liegt, der einem Zielfunktionswert der ersten Klasse zugeordnet ist als an einem Grenzwert, der einem Zielfunktionswert der zweiten Klasse zugeordnet ist. Dadurch ist vorteilhaft gewährleistet, dass für nachfolgende Iterationen nur noch diejenigen Bereiche des Abgleichraums untersucht werden, die in der Nähe von solchen Grenzwerten liegen, deren entsprechende Zielfunktionswerte hinreichend nahe an dem zu erreichenden Abgleichziel liegen, während solche Bereiche des Abgleichraums weniger oder gar nicht berücksichtigt werden, die im Bereich von Grenzwerten liegen, deren Zielfunktionswerte nicht hinreichend nahe an dem zu erreichenden Abgleichziel liegen.

Bei einer weiteren sehr vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass der Ausgangsbereich bzw. ein veränderter Ausgangsbereich in jeder Dimension dieselbe Länge aufweisen. Hierdurch ist eine systematische Untersuchung des Abgleichraums besonders effizient durchführbar, wobei der Abgleichraum im Falle zweier Parameter z.B. in quadratische Ausgangsbereiche unterteilt ist.

Besonders vorteilhaft ist ferner vorgesehen, dass die Länge des veränderten Ausgangsbereichs vorzugsweise in jeder der n vielen Dimensionen der halben Länge des Ausgangsbereichs der vorhergehenden Iteration entspricht. Alternativ hierzu sind auch andere Bildungsvorschriften für den bei einer nachfolgenden Iteration zu verwenden Ausgangsbereich verwendbar, die beispielsweise keine Halbierung der jeweiligen Länge vorsehen.

Bei einer weiteren sehr vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass die Abbruchbedingung, nach deren Erreichen das erfindungsgemäße Abgleichverfahren abgebrochen wird, abhängt von einer Messgenauigkeit bei der Messung der physikalischen Größe und/oder der Zahl durchlaufener Iterationen und/oder der Größe des momentanen Ausgangsbereichs. Da der erfindungsgemäße Schritt des Auswertens zur Bestimmung der Zielfunktionswerte die Messung und/oder Auswertung mindestens einer physikalischen Größe des Systems umfasst, ist es ganz besonders vorteilhaft, das erfindungsgemäße Abgleichverfahren dann abzubrechen, wenn die ermittelten Zielfunktionswerte sich nur noch um einen solchen Betrag voneinander bzw. von dem Abgleichziel unterscheiden, der etwa in der Größenordnung der erreichbaren Verarbeitungsgenauigkeit bei der Auswertung liegt. Eine üblicherweise bekannte Messgenauigkeit kann vorteilhaft ebenfalls berücksichtigt werden, um nicht unnötig viele Abgleichschritte durchzuführen.

Das erfindungsgemäße Abgleichverfahren kann vorteilhaft generell bei jedem elektronischen System eingesetzt werden, das ein oder mehrere abzugleichende Parameter aufweist und zur Bestimmung der Erreichung eines Abgleichziels die Messung und/oder Auswertung physikalischer Größen umfasst. Besonders vorteilhaft ist das erfindungsgemäße Abgleichverfahren bspw. zum Abgleich eines Aufwärtsmischers hinsichtlich eines unerwünschten Restträgers anwendbar, wobei zwei Parameter des Aufwärtsmischers vorgegeben werden können, die die Beaufschlagung zweier Eingangssignale des Aufwärtsmischers, vorzugsweise einer In-Phase-Komponente und einer Quadraturkomponente, mit einem Offset beeinflussen. Als Zielfunktion wird hierbei dementsprechend der verbleibende Restträger des Aufwärtsmischers verwendet, der in an sich bekannter Weise gemessen wird, wodurch die beschriebenen Zielfunktionswerte erhalten werden, die angeben, wie gut das Abgleichziel bereits erreicht ist.

Das erfindungsgemäße Abgleichverfahren ist nicht beschränkt auf den Abgleich eines Systems mit zwei Parameter. Auch drei- oder mehrdimensionale Abgleichräume können unter Verwendung des erfindungsgemäßen Abgleichverfahrens systematisch und besonders vorteilhaft auch fehlertolerant durchsucht werden, wobei stets in einer minimalen Anzahl von Iterationen optimale Abgleichwerte erhalten werden.

Als eine weitere Lösung der Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist ein elektronisches System angegeben, das zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens konfiguriert ist. Ein derartiges System kann beispielsweise eine eigene Steuereinheit zur Durchführung des Verfahrens aufweisen. Die erfindungsgemäße Funktionalität kann bevorzugt auch in einer bereits vorhandenen Steuereinheit eines bestehenden elektronischen Systems realisiert werden, bei dem seither z.B. die herkömmlichen Abgleichverfahren eingesetzt werden.

Weitere Merkmale, Anwendungsmöglichkeiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, die in den Figuren der Zeichnung dargestellt sind. Dabei bilden alle beschriebenen oder dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Patentansprüchen oder deren Rückbeziehung sowie unabhängig von ihrer Formulierung bzw. Darstellung in der Beschreibung bzw. in der Zeichnung.

In der Zeichnung zeigt:

1a einen Ausgangsbereich zur Durchführung einer ersten Iteration des erfindungsgemäßen Abgleichverfahrens in einem zweidimensionalen Abgleichraum,

1b einen Ausgangsbereich für eine weitere Iteration des erfindungsgemäßen Abgleichverfahrens,

1c einen Ausgangsbereich für eine dritte Iteration des erfindungsgemäßen Abgleichverfahrens,

2 ein vereinfachtes Flussdiagramm einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Abgleichverfahrens,

3a-e weitere mögliche Ausgangsbereiche während der Durchführung eines erfindungsgemäßen Abgleichverfahrens,

4 ein vereinfachtes Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen elektronischen Systems, und

5 ein vereinfachtes Blockschaltbild einer Sende-/Empfangsvorrichtung.

1a zeigt schematisch einen Ausschnitt aus einem zweidimensionalen Parameterraum, der durch die Parameter x, y aufgespannt wird. Bei den Parametern x, y handelt es sich um Größen, die den Betrieb des schematisch in 4 abgebildeten elektronischen Systems 200 beeinflussen, und die unter Anwendung des erfindungsgemäßen Abgleichverfahrens abzugleichen sind, um einen optimalen Betrieb des elektronischen Systems 200 zu gewährleisten.

Das elektronische System 200 ist vorliegend durch einen Aufwärtsmischer repräsentiert, dem zwei nicht in 4 abgebildete Eingangssignale zugeführt werden, und der die Eingangssignale in an sich bekannter Weise verarbeitet. Hierbei entsteht aufgrund von Unsymmetrien ausgangsseitig des Aufwärtsmischers 200 ein unerwünschter Restträger, der mittels der Parameter x, y beeinflussbar ist. Die Parameter x, y entsprechen bei dem vorliegenden Beispiel Größen, die für einen Offsetabgleich der Eingangssignale des Aufwärtsmischers 200 verwendet werden und dementsprechend zu den Eingangssignalen hinzuaddiert werden, um die beschriebenen Unsymmetrien auszugleichen.

Bei einer bestimmten Parameterkombination x, y stellt sich ein minimaler Restträger ein, was dem zu erreichenden Abgleichziel entspricht. Somit stellt der auf bekannte Weise zu ermittelnde Restträger, bzw. eine den Restträger repräsentierende Größe, eine von den Parametern x, y abhängige Zielfunktion dar, mittels der die Erreichung des Abgleichziels minimaler Restträger quantifizierbar ist.

Zu Beginn des erfindungsgemäßen Abgleichverfahrens werden je Parameter x, y zwei Grenzwerte x0, x1, y0, y1 vorgegeben, die in dem vorliegend zweidimensionalen Abgleichraum einen entsprechenden Ausgangsbereich B_0 begrenzen, der in 1a durch ein Rechteck dargestellt ist.

Der nachfolgende Abgleich ermittelt diejenige in dem Ausgangsbereich B_0 liegende Wertekombination für die Parameter x, y, bei der ein minimaler Restträger an dem Ausgang des Aufwärtsmischers 200 (4) erhalten wird.

Da die Parameter x, y zur Anwendung des erfindungsgemäßen Abgleichverfahrens vorzugsweise in digitaler Form mit einer Bitbreite von beispielsweise jeweils 3 Bit vorliegen, ergibt sich gemäß 1a ein zum Erreichen des Abgleichziels zu untersuchender Bereich von insgesamt 64 möglichen sog. Abgleichvektoren, wobei eine erste Komponente des Abgleichvektors durch den Parameter x und eine zweite Komponente des Abgleichvektors durch den Parameter y repräsentiert ist. Bei einer feineren als der beispielhaft vorliegend beschriebenen Diskretisierung des zu untersuchenden Abgleichraums bzw. bei einem größeren Ausgangsbereich B_0 sind entsprechend mehr Parameterwerte zu untersuchen.

In einem ersten Schritt 100 des erfindungsgemäßen Verfahrens, das durch das in 2 angegebene Flussdiagramm veranschaulicht ist, werden zunächst die den Ausgangsbereich B_0 begrenzenden Grenzwerte x0, x1, y0, y1 hinsichtlich der Erreichung des Abgleichziels untersucht. Hierbei wird für jeden der Grenzwerte x0, x1, y0, y1 bzw. für entsprechende Grenzpunkte G0(x0, y0), G1(x0, y1), G2, G3 die vorstehend beschriebene Zielfunktion ausgewertet, wobei die entsprechend erhaltenen Zielfunktionswerte den jeweiligen Grenzwerten zugeordnet werden.

Das Auswerten der Zielfunktion erfolgt durch entsprechendes Einstellen der Parameter x, y auf die jeweiligen Grenzwerte und durch eine Messung bzw. Untersuchung des Ausgangssignals des Aufwärtsmischers 200 (4), wodurch schließlich der entsprechende Zielfunktionswert erhalten wird. D.h., für jeden Grenzpunkt G0, G1, G2, G3 des zunächst betrachteten Ausgangsbereichs B_0 liegt in dem Schritt 100 ein Zielfunktionswert vor, der einen bei den betreffenden Parameterwerten verbleibenden Restträger angibt.

Nach dieser Auswertung der Zielfunktion für alle vier Grenzpunkte G0, G1, G2, G3 werden die dabei erhaltenen Zielfunktionswerte erfindungsgemäß zwei verschiedenen Klassen zugeordnet. Hierzu wird ein Zielkriterium vorgegeben, bei dem es sich bevorzugt um einen Schwellwert für die Zielfunktionswerte handelt. Beispielsweise werden alle diejenigen Zielfunktionswerte der ersten Klasse zugeordnet, die von dem besten Zielfunktionswert, d.h. dem Zielfunktionswert, der dem Abgleichziel am nächsten kommt, nicht weiter als der vorgebbare Schwellwert entfernt sind. Auf diese Weise werden der ersten Klasse üblicherweise mehrere Zielfunktionswerte zugeordnet, die alle in vergleichbarer Weise mit einer Annäherung an das Abgleichziel korrespondieren, während solche Zielfunktionswerte, die um mehr als den Schwellwert von dem besten Zielfunktionswert abweichen, der zweiten Klasse zugeordnet werden.

Anschließend wird in einem weiteren Schritt 110 des erfindungsgemäßen Verfahrens für eine nächste Iteration ein veränderter Ausgangsbereich definiert. Diese Definition wird erfindungsgemäß vorteilhaft in Abhängigkeit derjenigen Zielfunktionswerte durchgeführt, die der ersten Klasse zugeordnet sind und die dementsprechend näher an dem zu erreichenden Abgleichziel liegen als diejenigen Zielfunktionswerte, die in der zweiten Klasse enthalten sind.

Bei dem vorliegenden Beispiel hat die Auswertung in Schritt 100, 2, ergeben, dass die den Parameter- bzw. Grenzwerten x0, y0 sowie x0, y1 entsprechenden Grenzpunkte G0, G1 in der ersten Klasse enthalten sind. Dementsprechend wird der Ausgangsbereich B_1 für eine nachfolgende Iteration des erfindungsgemäßen Verfahrens, vgl. 1b, vorteilhaft so gewählt, dass er näher an den Grenzpunkten G0, G1 liegt, die den Zielfunktionswerten der ersten Klasse zugeordnet sind, als an denjenigen Grenzpunkten G2, G3, die in der zweiten Klasse enthalten sind.

Die neuen, den veränderten Ausgangsbereich B_1 begrenzenden Parameterwerte bzw. zugehörige Grenzpunkte sind, wie aus 1b ersichtlich, entsprechend gewählt, vgl. die ausgefüllten Kreise in den Ecken des Ausgangsbereichs B_1. Zur besseren Übersicht sind die weiteren in dem Ausgangsbereich B_1 enthaltenen Punkte des Abgleichraums mittels nicht ausgefüllter Kreise symbolisiert, während die restlichen Punkte des im Rahmen der vorhergehenden Iteration betrachteten Ausgangsbereichs B_0 durch gestrichelte Umrandungen aufweisende Kreise angedeutet sind.

Durch die erfindungsgemäße Klassifizierung der Zielfunktionswerte und die Berücksichtigung aller in der ersten Klasse enthaltenen Zielfunktionswerte bzw. der ihnen zugeordneten Grenzwerte der Parameter x, y bzw. der Grenzpunkte ist das erfindungsgemäße Abgleichverfahren fehlertolerant. Falls nämlich bspw. durch einen Messfehler bei der Ermittlung der entsprechenden Zielfunktionswerte während des Schritts 100 des Auswertens ein falscher Zielfunktionswert für den Grenzpunkt G0 erhalten wird, würde dieser bei einem herkömmlichen Abgleichverfahren, bei dem nur der dem Abgleichziel nächstkommende Zielfunktionswert zur Bestimmung der Lage eines nachfolgenden Ausgangsbereichs herangezogen wird, die fehlerhafte Bildung des veränderten Abgleichbereichs B_1 bedingen. Im Gegensatz hierzu ermöglicht das erfindungsgemäße Verfahren die Berücksichtigung gleich mehrerer verhältnismäßig „guter" Parameter- bzw. Grenzwerte bzw. Grenzpunkte, die mit ihren Zielfunktionswerten hinreichend nahe an dem zu erreichenden Abgleichziel liegen. Dadurch wird das Risiko einer völligen Fehlzuordnung des veränderten Ausgangsbereichs B_1 aufgrund eines Messfehlers vermieden. Vielmehr wird der veränderte Ausgangsbereich B_1 erfindungsgemäß so angeordnet, dass er in der Nähe der beiden aussichtsreichen Grenzpunkte G0, G1 der ersten Klasse liegt, so dass auch bei einer fehlerhaften Zuordnung eines Grenzpunkts der veränderte Ausgangsbereich B_1 nicht völlig falsch platziert ist.

In dem nachfolgenden Schritt 120 des erfindungsgemäßen Verfahrens, vgl. 2, wird überprüft, ob eine Abbruchbedingung für das erfindungsgemäße Abgleichverfahren erreicht ist, und falls dies nicht der Fall ist, werden die Schritte 100, 110 in einer nächsten Iteration wiederholt. Hierbei wird bspw. wie aus 1c ersichtlich ein neuer veränderter Ausgangsbereich B_2 erhalten, der im Wesentlichen in der Nähe des Grenzpunkts G4 befindlich ist, weil in den Schritten 100, 110 der nachfolgenden Iteration nur der Grenzpunkt G4 bzw. ein ihm zugeordneter Zielfunktionswert das geforderte Zielkriterium erreicht hat und der ersten Klasse zugehört.

Falls in Schritt 120 jedoch festgestellt wird, dass das Abbruchkriterium vorliegt, wird das erfindungsgemäße Abgleichverfahren abgebrochen und es kann davon ausgegangen werden, dass die dabei aufgefundenen Parameter x, y bzw. der entsprechende Zielfunktionswert hinreichend nahe an dem zu erreichenden Abgleichziel liegen. D.h., bei dem vorliegend als Aufwärtsmischer ausgebildeten elektronischen System 200, vgl. 4, kann dann davon ausgegangen werden, dass ein bestmöglicher Offsetabgleich unter Verwendung der aufgefundenen Parameter x, y erfolgt und der unerwünschte Restträger dementsprechend minimiert ist. Diese Parameter x, y werden in Schritt 130 (2) des erfindungsgemäßen Verfahrens abgespeichert, um für einen zukünftigen Gebrauch zur Verfügung zu stehen.

Das Abbruchkriterium für die Abfrage 120 kann beispielsweise in Abhängigkeit einer Messgenauigkeit gewählt werden, mit der die Zielfunktionswerte ermittelbar sind. Sobald die den unterschiedlichen, während des Auswertens 100 zu untersuchenden Grenzwerten bzw. Grenzpunkten zugeordneten Zielfunktionswerte sich nur noch um Beträge unterscheiden, die in der Größenordnung der Messgenauigkeit bei der Messung des Restträgers bzw. sonstiger physikalischer Größen liegen, ist eine weitere Suche in dem Abgleichraum nicht zweckmäßig und die bereits aufgefundenen Parameterwerte werden als optimale Parameterwerte gespeichert, Schritt 130, und für den weiteren Betrieb des Aufwärtsmischers 200 verwendet.

Die absolute Zahl während des erfindungsgemäßen Abgleichverfahrens durchlaufener Iterationen kann ebenfalls zur Bildung der Abbruchbedingung herangezogen werden, so dass sichergestellt ist, dass das erfindungsgemäße Verfahren eine vorgebbare Maximalzahl von Iterationsschritten nicht überschreitet. Auch die verbleibende Größe bzw. Anzahl von diskreten Parameterwerten eines Ausgangsbereichs B_1 kann in die Bildung des Abbruchkriteriums eingehen.

Besonders vorteilhaft weist der Ausgangsbereich B_0, B_1, B_2 in jeder Dimension dieselbe Länge auf, was bei dem vorstehend anhand der 1a bis 1c beschriebenen Beispiel zu quadratischen Ausgangsbereichen B0, B1, B2 führt. Durch eine derartige Ausbildung der Ausgangsbereiche ist eine systematische Untersuchung des Abgleichraums besonders einfach möglich.

Es ist ferner sehr vorteilhaft, die Länge des veränderten Ausgangsbereichs B_1, B_2 vorzugsweise in jeder der n vielen Dimensionen so zu wählen, dass sie der halben Länge des Ausgangsbereichs B_0 der vorhergehenden Iteration entspricht.

Obwohl das vorstehende Beispiel die zwei Parameter x, y verwendet und dementsprechend einen zweidimensionalen Abgleichraum aufweist, ist das erfindungsgemäße Abgleichverfahren nicht auf zweidimensionale Abgleichräume begrenzt. Es ist ebenso denkbar, Abgleichräume mit drei oder mehr Dimensionen bzw. entsprechend vielen Parameter zu untersuchen, ebenso wie eindimensionale Abgleichräume. In jedem Fall ist durch die erfindungsgemäße Klassifizierung der den Grenzwerten bzw. Grenzpunkten zugeordneten Zielfunktionswerte eine fehlertolerante Suche nach optimalen Abgleichparametern gegeben, die – vergleichbar zu dem Prinzip der binären Suche – in einer minimalen Anzahl von Iterationen zu optimalen Abgleichwerten führt.

In den 3a bis 3e sind – wiederum anhand eines zweidimensionalen Abgleichraums – verschiedene Fälle symbolisiert, die bei der erfindungsgemäßen Auswertung der Zielfunktion bzw. der Klassifizierung entsprechender Zielfunktionswerte und bei der Bildung veränderter Ausgangsbereiche B_1 auftreten können. Hierbei stellt das gestrichelte Quadrat B_0 jeweils einen Ausgangsbereich für die erste Iteration des erfindungsgemäßen Verfahrens dar, und ein mittels einer durchgezogenen Linie ausgeführtes Quadrat B_1 stellt den veränderten Ausgangsbereich für die nachfolgende Iteration des erfindungsgemäßen Abgleichverfahrens dar, der in Abhängigkeit entsprechender Grenzwerte bzw. Grenzpunkte erfindungsgemäß bestimmt worden ist.

In der 3a sind alle vier Fälle dargestellt, bei denen jeweils nur einer der vier den Ausgangsbereich B_0 begrenzenden Grenzpunkte bzw. der entsprechende Zielfunktionswert der ersten Klasse zugeordnet worden ist. Der betreffende Grenzpunkt ist vorliegend stets durch einen schwarz ausgefüllten Kreis symbolisiert, während die weiteren Parameterwerten entsprechenden Punkte des Ausgangsbereichs B_0 durch nicht ausgefüllte Kreise symbolisiert sind. Dementsprechend ist der veränderte Ausgangsbereich B_1 erfindungsgemäß möglichst nahe dem jeweiligen Grenzpunkt zugeordnet.

In 3b sind diejenigen Fälle dargestellt, bei denen die Klassifikation der Zielfunktionswerte ergeben hat, dass genau zwei Zielfunktionswerte in der ersten Klasse enthalten sind, die benachbarten Grenzpunkten entsprechen, d.h. an derselben Seite des Ausgangsbereichs B_0 liegen. Dementsprechend sind die veränderten Ausgangsbereiche B_1 erfindungsgemäß jeweils so angeordnet, dass sie näher an diesen Grenzpunkten liegen.

Für die beiden in 3c abgebildeten Fälle sind jeweils innerhalb des Ausgangsbereichs B_0 gegenüberliegende Grenzpunkte bzw. deren Zielfunktionswerte in der ersten Klasse enthalten, woraus sich bevorzugt wie aus 3c ersichtlich eine mittige Anordnung des veränderten Ausgangsbereichs B_1 innerhalb des Ausgangsbereichs B_0 ergibt.

Bei den in der 3d abgebildeten Fällen sind jeweils drei von vier den Ausgangsbereich B_0 begrenzenden Grenzpunkten bzw. deren Zielfunktionswerte in der ersten Klasse enthalten, so dass der veränderte Ausgangsbereich B_1 erfindungsgemäß in der Nähe dieser drei Grenzpunkte angeordnet wird.

Bei der in 3e symbolisierten Situation sind alle vier Zielfunktionswerte der den Ausgangsbereich B_0 begrenzenden Grenzpunkte in der ersten Klasse enthalten, und die Anordnung des veränderten Ausgangsbereichs B_1 ist dementsprechend mittig bezüglich des Ausgangsbereichs B_0 der vorhergehenden Iteration, vgl. auch 3c.

Die Definition des veränderten Ausgangsbereichs B_1 für eine nachfolgende Iteration erfolgt vorteilhaft gemäß des vorstehend beschriebenen Prinzips, dass der veränderte Ausgangsbereich B_1 stets bevorzugt in größerer Nähe zu Grenzpunkten angeordnet wird, deren Zielfunktionswerte der ersten Klasse zugeordnet worden sind. Die genaue Auswahl der Grenzwerte bzw. Grenzpunkte für den veränderten Ausgangsbereich B_1 bzw. dessen Form und/oder Größe kann jedoch nahezu beliebig modifiziert und den jeweils gegebenen Bedingungen angepasst werden. Ausgangsbereiche B_0, B_1, B_2 mit gleicher Länge bezüglich jeder Dimension und eine Halbierung dieser Länge von Iteration zu Iteration werden jedoch bevorzugt eingesetzt, insbesondere aufgrund der günstigen Implementierung in einer das erfindungsgemäße Abgleichverfahren durchführenden Rechen- bzw. Steuereinheit 300 (5).

Durch die Fehlertoleranz des erfindungsgemäßen Verfahrens kann bei derselben minimalen Anzahl von Iterationen wie bei dem Prinzip der binären Suche vorteilhaft die Messung bzw. Auswertung der physikalischen Größe wie z.B. des Restträgers des in 4 gezeigten Aufwärtsmischers 200 mit einer geringeren Genauigkeit erfolgen, so dass ein entsprechender Aufwand verringert und die Dauer des Abgleichverfahrens verkürzt werden kann, ohne auf die optimalen Abgleichwerte verzichten zu müssen.

5 zeigt ein vereinfachtes Blockschaltbild einer Sende-/Empfangsvorrichtung für ein Datenübertragungssystem gemäß IEEE 802.16 (WiMax) mit einem Aufwärtsmischer 200, der durch das erfindungsgemäße Verfahren abgeglichen wird.

Die Sende-/Empfangsvorrichtung 400 weist eine Basisbandeinheit (BB) 410, Additionsknoten 420, 421, einen Aufwärtsmischer 200, einen Oszillator 430, einen Quadraturgenerator 431, einen Subtraktionsknoten 440, einen Leistungsverstärker (PA) 450, eine Antenne 460 sowie eine Steuereinheit (CTRL) 300 auf.

Die Basisbandeinheit (BB) 410 stellt ein komplexwertiges Sendesignal mit einer Inphase-Komponente I0 und einer Quadraturkomponente Q0 bereit, das möglichst verzerrungsfrei gesendet werden soll. Die Additionsknoten 420 und 421 addieren zum jeweiligen Signal I0 bzw. Q0 den jeweiligen von der Steuereinheit 300 für den Offsetabgleich bereitgestellten Parameter x bzw. y und bilden so die Eingangssignale I1 und Q1 des Aufwärtsmischers 200.

Der Oszillator 430 stellt ein lokales Oszillatorsignal bereit, aus dem der Quadraturgenerator 431 eine Inphase-Komponente (0) und eine Quadraturkomponente (90) des lokalen Oszillatorsignals ableitet.

Der Aufwärtsmischer 200 mischt die Eingangssignale I1, Q1 mit der Inphase-Komponente (0) bzw. der Quadraturkomponente (90) des lokalen Oszillatorsignals, wobei das Ausgangssignal gebildet wird, indem die beiden resuitierenden Signale im Subtraktionsknoten 440 voneinander abgezogen werden.

Das so gebildete Sendesignal wird schließlich durch den Leistungsverstärker (PA) 450 verstärkt und über die Antenne 460 abgestrahlt.

Die Steuereinheit 300 (und damit die Sende-/Empfangsvorrichtung 400 bzw. das elektronische System) ist ausgebildet, das erfindungsgemäße Verfahren durchzuführen. Hierzu wertet sie das Ausgangssignal des Subtraktionsknotens 440 aus, leitet hieraus Parameterwerte x, y ab und beaufschlagt die Eingangssignale des Aufwärtsmischers 200 mit diesen Parameter, bis der Aufwärtsmischer 200 im Rahmen des vorstehend beschriebenen iterativen Verfahrens abgeglichen ist.

In weiteren Ausführungsformen kann auch eine Drehstreckung der Eingangssignale des Aufwärtsmischers mit zwei Parameter x, y vorgenommen werden.

Die Erfindung kann selbstverständlich auch in Sende-/Empfangsvorrichtungen vorteilhaft eingesetzt werden, die nach anderen Standards zur Datenübertragung spezifiziert sind.


Anspruch[de]
Verfahren zum Abgleichen eines elektronischen Systems (200), bei dem n viele Parameter (x, y) des Systems (200) vorgegeben werden können, die einem n-dimensionalen Abgleichraum entsprechen, wobei zu Beginn des Abgleichs je Parameter (x, y) zwei Grenzwerte (x0, x1, y0, y1) vorgegeben werden, die einen entsprechenden Ausgangsbereich (B_0) in dem n-dimensionalen Abgleichraum begrenzen, und bei dem die nachfolgenden Schritte wiederholt werden, bis eine Abbruchbedingung erreicht ist:

– Auswerten (100) einer die Erreichung eines Abgleichziels quantifizierenden Zielfunktion für die den Ausgangsbereich (B_0) begrenzenden Grenzwerte (x0, x1, y0, y1), wobei das Auswerten die Messung und/oder Auswertung mindestens einer von dem jeweiligen Parameter (x, y) bzw. dessen Grenzwert (x0, x1, y0, y1) abhängigen physikalischen Größe des Systems (200) umfasst, und wobei entsprechende, den Grenzwerten zugeordnete Zielfunktionswerte erhalten werden,

– Definieren (110) eines veränderten, insbesondere verkleinerten, Ausgangsbereiches (B_1, B_2) für eine nachfolgende Iteration in Abhängigkeit der erhaltenen Zielfunktionswerte,

dadurch gekennzeichnet, dass die Zielfunktionswerte zwei verschiedenen Klassen zugeordnet werden, wobei alle Zielfunktionswerte, die einem Zielkriterium entsprechen, einer ersten Klasse zugeordnet werden, und wobei alle Zielfunktionswerte, die dem Zielkriterium nicht entsprechen, einer zweiten Klasse zugeordnet werden, und dass das Definieren des veränderten Ausgangsbereichs (B_1, B_2) für die nachfolgende Iteration in Abhängigkeit derjenigen Zielfunktionswerte erfolgt, die der ersten Klasse zugeordnet sind.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Zielkriterium ein Schwellwert für die Zielfunktionswerte verwendet wird. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der veränderte Ausgangsbereich (B_1, B_2) für die nachfolgende Iteration so gewählt wird, dass er näher an jedem Grenzwert liegt, der einem Zielfunktionswert der ersten Klasse zugeordnet ist, als an einem Grenzwert, der einem Zielfunktionswert der zweiten Klasse zugeordnet ist. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgangsbereich (B_0) bzw. ein veränderter Ausgangsbereich (B_1, B_2) in jeder Dimension dieselbe Länge aufweist. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge des veränderten Ausgangsbereichs (B_1, B_2) vorzugsweise in jeder der n vielen Dimensionen der halben Länge des Ausgangsbereichs (B_0) der vorhergehenden Iteration entspricht. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abbruchbedingung abhängt von einer Messgenauigkeit bei der Messung der physikalischen Größe und/oder der Zahl durchlaufener Iterationen und/oder der Größe des momentanen Ausgangsbereichs (B_0, B_1, B_2). Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das System (200) als Aufwärtsmischer ausgebildet ist, und dass zwei Parameter (x, y) vorgegeben werden können, wobei die Parameter (x, y) die Beaufschlagung zweier Eingangssignale des Aufwärtsmischers, vorzugsweise einer In-Phase-Komponente und einer Quadraturkomponente, mit einem Offset beeinflussen. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei (n = 2) Parameter (x, y) vorgegeben werden können, die einem zweidimensionalen Abgleichraum entsprechen. Elektronisches System, das zur Ausführung des Verfahrens nach einem der vorstehenden Ansprüche konfiguriert ist. Elektronisches System nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuereinheit (300) vorgesehen ist, die zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8 ausgebildet ist. Elektronisches System nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein Aufwärtsmischer (200) vorgesehen ist und die Steuereinheit (300) ausgebildet ist, zwei Parameter (x, y) vorzugeben, die die Beaufschlagung zweier Eingangssignale des Aufwärtsmischers (200), vorzugsweise einer In-Phase-Komponente und einer Quadraturkomponente, mit einem Offset beeinflussen.






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