Es ist bekannt, Signale, die unter Verwendung eines nichtli- nearen Verstärkers übertragen werden sollen, beispielsweise unter Verwendung eines nichtlinearen Verstärkers, der in ei- nem Kommunikationssatelliten angeordnet ist, einer Vorver- zerrung bzw. Vorlinearisierung zu unterziehen, um den durch den Verstärker erzeugten Nichtlinearitäten entgegenzuwirken, bzw. dieselben im Optimalfall vollständig zu kompensieren.

Im Fall eines Satellitenübertragungssystems wird auf diese Weise versucht, Verzerrungen, die im Ausgangsverstärker des Satelliten entstehen, durch eine entsprechende Vorverzerrung des Sendesignals in der Bodenstation zu kompensieren.

Ein beispielhaftes Verfahren zum Erzeugen eines linearisier- ten Verstärkerausgangssignals, in dem durch einen nichtli- nearen Verstärker erzeugte Verzerrungen reduziert bzw. kom- pensiert sind, ansprechend auf ein vorverzerrtes Eingangssi- gnal ist in der US 5,049,832 beschrieben. Bei diesem Verfah- ren wird das Betragsquadrat des Eingangssignals erfaßt, wo- bei abhängig von dem Betragsquadrat auf eine Tabelle zuge- griffen wird, um das Eingangssignal mit einem vorbestimmten komplexen Koeffizienten zu multiplizieren, um eine Vorver- zerrung des Eingangssignals zu bewirken, derart, daß das von dem nichtlinearen Verstärker verstärkte Ausgangssignal nach Betrag und Phase linearisiert ist. Eine Einrichtung zum Ver- gleichen von Eingangssignal und Ausgangssignal ist vorgese- hen, um eine Anpassung der in der Tabelle gespeicherten Ko- effizienten vorzunehmen.

Ein alternatives Verfahren zum Durchführen einer Vorverzer- rung für eine nichtlineare Übertragungsstrecke im Hochfre- quenzbereich ist aus der EP 0885482 B1 bekannt, wobei bei dem dort beschriebenen Verfahren eine Hüllkurve eines Ein- gangssignals erfaßt und quantisiert wird, um quantisierte Hüllkurvenwerte zu erzeugen. Auf der Grundlage erfaßter, quantisierter Hüllkurvenwerte wird auf eine Tabelleneinrich- tung, in der komplexe Vorverzerrungskoeffizienten gespei- chert sind, zugegriffen. Das Eingangssignal wird auf der Grundlage der Vorverzerrungskoeffizienten vorverzerrt, der- art, daß die durch die nichtlineare Übertragungsstrecke ein- geführte Verzerrung nach Betrag und Phase im wesentlichen kompensiert wird.

Noch ein weiteres Verfahren zur Durchführen einer Vorverzer- rung bzw. Vorlinearisierung eines über eine nichtlineare Übertragungsstrecke zu übertragenden Übertragungssignals ist in der nicht-vorveröffentlichten deutschen Patentanmeldung 19927952.7 offenbart. Bei dem dort gezeigten Verfahren wird unter Verwendung einer Tabelle, in der komplexe Koeffizien- ten gespeichert sind, zunächst abhängig von einem Eingangs- signal ein Schätzsignal erzeugt, das eine Abschätzung eines durch einen nichtlinearen Verstärker verstärkten Ausgangssi- gnals darstellt. Aus dem Schätzsignal und dem Eingangssignal wird eine Differenz gebildet, die ein Fehlersignal dar- stellt, das eine Abschätzung des durch den nichtlinearen Verstärker eingeführten Fehlers darstellt. Dieses Fehlersi- gnal wird durch ein zeitdispersives Element zeitlich aufge- weitet und nachfolgend von dem Eingangssignal subtrahiert, um eine Vorlinearisierung des Eingangssignals durchzuführen, derart, daß ein Fehlersignalanteil in dem Frequenzspektrum des Ausgangssignals von dem Nutzfrequenzbereich des Signals weg verschoben wird.

Die oben genannten Vorverzerrungs-bzw. Vorlinearisierungs- Verfahren sowie alle weiteren einer Vielzahl von im Stand der Technik bekannten Vorverzerrungsverfahren, bei denen ei- ne Vorverzerrung bzw. Vorlinearisierung eines Signals vor der Übertragung desselben durch einen nichtlinearen Verstär- ker vorgenommen wird, scheitern dann, wenn die Bandbreite eines dem nichtlinearen Verstärker vorgeschalteten Kanalfil- ters im wesentlichen im Bereich der zu verarbeitenden Si- gnalbandbreite ist, bzw. weniger als drei-bis fünfmal die Bandbreite des unverzerrten Signals beträgt.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Vorbehandlung eines unter Verwendung eines nichtlinearen Verstärkers zu übertragenden Signals zu schaffen, die eine ausreichende Vorlinearisierung bzw. Vorverzerrung des zu übertragenden Signals vor dessen Übertragung auch dann ermöglichen, wenn dem nichtlinearen Verstärker ein schmalbandiges Bandpaßfilter vorgeschaltet ist.

Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung gemäß Anspruch 1 und ein Verfahren gemäß Anspruch 5 gelöst.

Die vorliegende Erfindung schafft eine Vorrichtung zur Vor- behandlung eines über einen Übertragungsweg zu übertragenen Signals, wobei der Übertragungsweg ein Bandpaßfilter, dessen Durchlaßbandbreite kleiner als eine vorbestimmte Bandbreite ist, und einen nichtlinearen Verstärker aufweist, mit fol- genden Merkmalen : einer Linearisierungseinrichtung zum Durchführen einer sol- chen Linearisierung des zu übertragenden Signals vor der Übertragung, daß einer durch den nichtlinearen Verstärker bewirkten Nichtlinearität entgegenwirkt wird ; einer der Linearisierungseinrichtung nachgeschalteten Si- gnalformungseinrichtung, die einen solchen Frequenzgang auf- weist, das der Gesamtfrequenzgang der Signalformungseinrich- tung und des Bandpaßfilters dem Frequenzgang eines Filters entspricht, dessen Durchlaßbandbreite zumindest gleich der vorbestimmten Bandbreite ist.

Die vorliegende Erfindung schafft ferner ein Verfahren zum Übertragen eines ersten Signals über einen Übertragungsweg, der ein Bandpaßfilter, dessen Durchlaßbandbreite kleiner als eine vorbestimmte Bandbreite ist, und einen nichtlinearen Verstärker aufweist, mit folgenden Schritten : Durchführen einer solchen Linearisierung eines ersten Si- gnals, daß eine durch den nichtlinearen Verstärker bewirkte Nichtlinearität kompensiert wird, zum Erzeugen eines Si- gnals ; Leiten des zweiten Signals durch eine Signalformungseinrich- tung, die einen solchen Frequenzgang aufweist, daß der Ge- samtfrequenzgang der Signalformungseinrichtung und des Band- paßfilters dem Frequenzgang eines Filters entspricht, dessen Durchlaßbandbreite zumindest gleich der vorbestimmten Band- breite ist, zum Erzeugen eines dritten Signals ; Übertragen des dritten Signals über den Übertragungsweg.

Die vorliegende Erfindung basiert zunächst auf der Erkennt- nis, daß bei sämtlichen bekannten Verfahren zur Vorverzer- rung bzw. Vorlinearisierung von über nichtlineare Übertra- gungsstrecken zu übertragenden Signalen durch die Vorver- zerrung bzw. Vorlinearisierung Energie außerhalb des Nutz- bandes zu den zu übertragenden Signalen hinzugefügt wird.

Diese Energie wird jedoch durch schmalbandige Bandpaßfilter, die dem nichtlinearen Verstärker vorgeschaltet sind, gefil- tert bzw. stark reduziert, so daß die Vorverzerrung bzw.

Vorlinearisierung nicht den gewünschten Effekt dahingehend, die durch den nichtlinearen Verstärker eingeführte Nichtli- nearität zu reduzieren, bzw. im Optimalfall zu kompensieren, hervorrufen kann. Um zu ermöglichen, daß diese Energie außerhalb des Nutzbandes im wesentlichen vollständig zu dem nichtlinearen Verstärker gelangt, um dadurch eine bestim- mungsgemäße Linearisierung des Ausgangssignals desselben be- wirken zu können, ist erfindungsgemäß eine Signalformungs- einrichtung vorgesehen. Die Signalformungseinrichtung weist einen solchen Frequenzgang auf, daß der Gesamtfrequenzgang einer seriellen Zusammenschaltung von Signalformungseinrich- tung und dem Bandpaßfilter, das dem nichtlinearen Verstärker nachgeschaltet ist, eine solche Durchlaßbandbreite besitzt, daß neben den Signalanteilen im Nutzband auch die für eine Linearisierung notwendigen, durch die Vorverzerrung bzw.

Vorlinearisierung hinzugefügten Energieanteile außerhalb des Nutzbandes ohne übermäßige Dämpfung zu dem nichtlinearen Verstärker gelangen können.

Wird davon ausgegangen, daß durch die Vorverzerrung bzw.

Vorlinearisierung Energieanteile innerhalb eines Frequenz- bandes eingebracht werden, daß näherungsweise dreimal so breit wie die Nutzbandbreite des zu übertragenden Signals ist, wird der Frequenzgang der Signalformungseinrichtung vorzugsweise derart gewählt, daß der Gesamtfrequenzgang der Signalformungseinrichtung und des Bandpaßfilters dem Fre- quenzgang eines Filters entspricht, dessen Durchlaßbandbrei- te zumindest dreimal so groß wie die Signalbandbreite ist.

Vorzugsweise wird der Frequenzgang der Signalformungsein- richtung derart eingestellt, daß der Gesamtfrequenzgang ei- ner Zusammenschaltung von Signalformungseinrichtung und Bandpaßfilter dem Frequenzgang eines Bandpaßfilters ent- spricht, dessen Durchlaßbandbreite dreimal bis fünfmal der Signalbandbreite entspricht.

Die Erfindung kann vorzugsweise im Bereich der Satelliten- kommunikation angewendet werden, sofern auf dem Satelliten herkömmliche"transparente"Transponder verwendet sind, de- ren Ausgangsverstärker nichtlineare Verzerrungen verursa- chen, und die mit einem schmalbandigen, dem Ausgangsverstär- ker vorgeschalteten Bandpaßfilter ausgerüstet, dessen Band- breite wenig größer als die zu verarbeitende Signalbandbrei- te ist. Die Verstärker in derartigen Kommunikationstranspon- dern sind in der Regel Wanderfeldröhren, ^die erhebliche Ver- zerrungen verursachen.

Die Erfindung ermöglicht es, durch den Einsatz herkömmlicher Linearisierungsverfahren, den Ausgangsverstärker eines Sa- telliten zu linearisieren, selbst wenn das Kanalfilter, das diesem vorgeschaltet ist, eine Linearisierung nach herkömm- lichen Methoden nicht gestatten würde. Dies wird erreicht, indem in der Bodenstation die erfindungsgemäße Signalfor- mungseinrichtung einer herkömmlichen Linearisierungseinrich- tung nachgeschaltet wird. Dadurch wird eine erhebliche Redu- zierung der Nebenaussendungen durch den Ausgangsverstärker des Satelliten erreicht, was wiederum eine höhere Aussteue- rung und damit mehr Sendeleistung des Satelliten ermöglicht.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend bezugnehmend auf die beiliegenden Zeich- nungen näher erläutert. Es zeigen : Fig. 1 eine grobe, schematische Darstellung eines Satelli- tenübertragungssystems, bei dem ein Ausführungsbei- spiel der vorliegenden Erfindung implementiert ist ; Fig. 2 ein schematisches Diagramm, das Frequenzgänge zur Er- läuterung der vorliegenden Erfindung zeigt.

Bezugnehmend auf Fig. 1 wird nachfolgend ein Ausführungsbei- spiel der vorliegenden Erfindung erläutert, bei dem dieselbe auf ein Satellitenübertragungssystem angewendet ist.

In Fig. 1 ist schematisch eine Bodenstation 10 und ein Kom- munikationssatellit 12 eines Satellitenübertragungssystem dargestellt. Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Vorbehand- lung eines über einen Übertragungsweg zu übertragenen Si- gnals ist dabei in der Bodenstation 10 des Satellitenüber- tragungssystems implementiert.

Existierende Kommunikationssatelliten 12, sogenannte"trans- parente"Transponder, besitzen in der Regel ein Kanalband- paßfilter 14, das einem nichtlinearen Verstärker 16 vorge- schaltet ist. Die Bandbreite des Kanalbandpaßfilters 14 ist in der Regel wenig größer als die Signalbandbreite eines zu übertragenden Signals vor einer Vorverzerrung bzw. einer Vorlinearisierung desselben. Der Verstärker 16 des Transpon- ders bzw. Kommunikationssatelliten 12 ist in der Regel eine Wanderfeldröhre, die erhebliche Verzerrungen verursacht.

Die Bodenstation 10 umfaßt eine Signalquelle 18, die ein zu übertragendes Signal S1 erzeugt. An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, daß bei bestehenden Systemen die Durchlaßband- breite des Kanalbandpaßfilters 14 in dem Kommunikationssa- telliten 12 an die Signalbandbreite des Eingangssignals S1 angepaßt ist, bzw. wenig größer als dieselbe ist.

Mit dem Ausgang der Signalquelle 18 ist eine Linearisie- rungseinrichtung 20 verbunden. Die Linearisierungseinrich- tung 20 kann eine herkömmliche Linearisierungs-bzw. Vorver- zerrungseinrichtung sein, wie sie oben bezugnehmend auf den Stand der Technik beschrieben wurden. Die Linearisierungs- einrichtung 20 erzeugt aus dem Eingangssignal Sl ein vorver- zerrtes Eingangssignal S2. Der Ausgang der Linearisierungs- einrichtung 20 ist erfindungsgemäß mit einer Signalformungs- einrichtung 22 verbunden, die zusammen mit dem Kanalbandpaß- filter 14 in dem Kommunikationssatelliten 12 einen Gesamt- frequenzgang erzeugt, der eine Bandbreite aufweist, die we- nigstens dreimal so groß wie die Signalbandbreite des Ein- gangssignals Sl ist. Das Ausgangssignal S3 der Signalfor- mungseinrichtung 22 wird dann zu dem Kommunikationssatelli- ten 12 übertragen, durch das Kanalbandpaßfilter 14 gefiltert und als gefiltertes Signal S4 dem Ausgangsverstärker des Sa- telliten 12 zugeführt.

Da der Gesamtfrequenzgang der Kombination aus Signalfor- mungseinrichtung 22 und Kanalbandpaßfilter 14 eine Bandbrei- te aufweist, die wenigstens dreimal so groß wie die Signal- bandbreite ist, wird durch diesen Gesamtfrequenzgang Ener- gie, die durch die Vorverzerrung außerhalb des Nutzbandes hinzugefügt wird, nicht stärker gedämpft als im Nutzband vorliegende Signalanteile. Hinsichtlich des Frequenzgangs der Signalformungseinrichtung 22 und des Kanalbandpaßfilters 14 sowie hinsichtlich des Gesamtfrequenzgangs einer Zusam- menschaltung dieser Elemente wird auf die nachfolgende Be- schreibung der Fig. 2 verwiesen.

Ein optionaler Testempfänger 24, der in der Bodenstation 10 oder separat von derselben vorgesehen sein kann, empfängt das Ausgangssignal S5 des Kommunikationssatelliten 12 und ermöglicht es somit, über einen Vergleich des Eingangssi- gnals S1 mit dem Ausgangssignal S5 die Charakteristik der Linearisierungseinrichtung 20 und der Signalformungseinrich- tung 22 optimal einzustellen, wie in Fig. 1 schematisch durch Pfeile 26 gezeigt ist. Spezieller ausgedrückt werden dadurch beispielsweise vorverzerrungskoeffizienten der Li- nearisierungseinrichtung und Koeffizienten der Signalfor- mungseinrichtung, um den gewünschten Frequenzgang zu erzeu- gen, eingestellt bzw. adaptiert.

In Fig. 2 ist ein Diagramm des Frequenzgangs 30 des Kanal- bandpaßfilters 14, des Frequenzgangs 32 der Signalformungs- einrichtung 22 und des Gesamtfrequenzgangs 34, der sich bei einer Hintereinanderschaltung der Signalformungseinrichtung 22 und des Kanalbandpaßfilters 30 ergibt, gezeigt.

Auf der Abszisse von Fig. 2 ist die normierte Frequenz aus- gehend von einer Mittenfrequenz 0 der Signalbandbreite auf- gezeichnet. Auf der Ordinate von Fig. 2 sind normierte Dämp- fungs-bzw. Verstärkungs-Werte aufgetragen, wobei klar ist, daß die jeweiligen tatsächlich vorliegenden Frequenz-, Dämp- fungs-und Verstärkungs-Werte von dem verwendeten Frequenz- band sowie den verwendeten Bauelementen abhängen.

Bezüglich Fig. 2 sei angenommen, daß die Durchlaßbandbreite eines Frequenzgangs 30 des Kanalbandpaßfilters 14 der Si- gnalbandbreite des Eingangssignal entspricht, bzw. nur wenig größer als dieselbe ist. Aufgrund einer derart geringen Bandbreite des Kanalbandpaßfilters 14 würden durch die Li- nearisierungseinrichtung 20 erzeugte Energieanteile außer- halb des Nutzbandes herausgefiltert werden, so daß die be- stimmungsgemäße Linearisierung nicht realisiert werden kann.

Daher ist erfindungsgemäß die Signalformungseinrichtung 22 vorgesehen, die einen Frequenzgang 32 aufweist, der im we- sentlichen"invers"bzw."komplementär"zu dem Frequenzgang 30 ist, derart, daß eine Kombination der beiden Frequenzgän- ge, d. h. eine Addition derselben, die durch eine Hinter- einanderschaltung der Elemente 22 und 14 bewirkt wird, einen Gesamtfrequenzgang 34 mit einer Durchlaßbandbreite von we- nigstens dreimal der Signalbandbreite erzeugt. Die Signal- formungseinrichtung 22 kann somit auch als inverses Bandpaß- filter bezeichnet werden.

Um den in Fig. 2 gezeigten Frequenzgang 32 zu erzeugen, kann die Signalformungseinrichtung 22 aus einer geeigneten Ver- stärkerschaltung bestehen, die in den Frequenzbereichen, in denen das Kanalbandpaßfilter 14 eine Dämpfung liefert, eine zu der Dämpfung komplementäre Verstärkung besitzt. Somit wird der Gesamtfrequenzgang 34, wie er in Fig. 2 gezeigt ist, erzeugt, der eine Durchlaßbandbreite aufweist, bei der die durch die Vorverzerrung hinzugefügte Energie außerhalb des Nutzbandes im wesentlichen ungedämpft bleibt, bzw. nicht stärker gedämpft wird als das Signal innerhalb des Nutzban- des.

Die vorliegende Erfindung ermöglicht somit den Einsatz be- kannter Linearisierungsverfahren auch im Bereich der Satel- litenkommunikation unter Verwendung existierender Satelli- ten, bei denen dem Ausgangsverstärker ein schmalbandiges Bandpaßfilter vorgeschaltet ist.

Abschließend sei darauf hingewiesen, daß die Durchlaßband- breite des Gesamtfrequenzgangs, der durch die Signalfomungs- einrichtung und den Kanalbandpaß erzeugt wird, davon ab- hängt, in welchen Frequenzbereichen die Vorlinearisierungs- einrichtung Energieanteile erzeugt, die benötigt werden, um ein ausreichend linearisiertes Signal am Ausgang des Ver- stärkers zu erzeugen. In der Regel wird es bei herkömmlichen Vorverzerrungsverfahren ausreichen, die Durchlaßbandbreite des Gesamtfrequenzbandes auf die dreifache bis fünffache Si- gnalbandbreite einzustellen. Abhängig von der verwendeten Vorverzerrung kann jedoch auch eine weniger breite Durchlaß- bandbreite des Gesamtfrequenzgangs ausreichen, bzw. kann ei- ne breitere Gesamtdurchlaßbandbreite benötigt werden.