超宽带数字预失真技术简介

波器、功率放大器输入匹配。这些限制最显著的影响是带外性能。从图10所示的仿真可以看出，数字预失真无法校正带外失真。在电缆中，带外失真会造成带内性能下降，这一点特别重要，是我们需要考虑到的。信号路径中的带宽限制可以并且的确会影响带内性能。

电缆环境比较独特，因为运营商拥有整个频谱。有用频带（54 MHz至1218 MHz）外的辐射位于未被他人使用的一段频谱中，也会由于高频时固有的电缆损耗而导致衰减。观测路径只需监测工作频带内发生的情况。

在这里需要做出一个重要区分：带外辐射无需考虑，在带外生成并延伸到频带内的辐射需要考虑。因此，尽管带外辐射无需考虑，但需要考虑形成这些辐射的项。该方案与无线蜂窝应用大为不同，因为其观测带宽要求通常为工作频带的3至5倍。电缆中的重点是带内性能，因此仅需考虑带外项对带内性能的影响。

电缆数字预失真只需要针对带内产物进行校正：对于DOCSIS 3，频率范围为54 MHz至1218 MHz。数字预失真生成二次，三次，…，消除项。尽管只需在电缆带宽上进行校正，但在数字预失真致动器中，这些项将会扩展到更宽的带宽（例如，三阶带宽扩展到1218 MHz的3倍）。为了保持传统数字预失真自适应算法的稳定性，应当将这些带外项保留在环路周围。对数字预失真项进行的任何滤波往往会造成自适应算法不稳定。在电缆系统中存在频带限制，因此常规算法可能失效。

数字预失真和电缆倾斜补偿

与所有其他传输介质一样，电缆引入了衰减。通常认为这种衰减与电缆质量、电缆敷设距离和传输频率有关。如果要在电缆的接收端，即工作频谱上实现相对均匀的接收信号强度，则必须在发送端增加预加重（倾斜）。倾斜可被视为电缆的反向传递函数。它采用与传输频率成比例的预加重或整形。

通过被称为倾斜补偿器（位于功率放大器之前）的低功耗无源模拟均衡器即可实现整形。在高频下衰减少或不衰减，而在低频下衰减大。倾斜补偿器输出端的信号在整个工作频谱范围内可具有高达22 dB的均衡增益变化。

图11.倾斜补偿器方案

倾斜补偿器对信号进行整形，并且在通过功率放大器处理信号时保持整形轮廓。传统数字预失真方案会将整形视为减损并尝试针对其进行校正，因为数字预失真是（非线性）均衡器。似乎合理的是，如果将倾斜的倒数添加到观测路径中，就可以减轻其影响。但事实并非如此。功率放大器是非线性的，因此交换性不适用，也就是说：

（PA代表功率放大器，T代表倾斜补偿器）。

为了实现最佳操作，数字预失真处理模块需要明确了解在功率放大器输入端处显示的信号。在电缆数字预失真应用中，利用数字预失真算法为功率放大器建模的同时，必须保持倾斜补偿。这就会面临一些非常独特和极具难度的挑战。我们需要一个稳定的低成本解决方案，不会使倾斜均衡。虽然无法在本文中披露该解决方案的性质，但ADI已经找到了一个创新的解决方案，将在未来的出版物中详细介绍。

数字预失真和电缆功率放大器架构 如图4所示，典型的电缆应用将把一个DAC的输出分成四路并提供给四个独立的功率放大器。为了最大程度节省功率，需要在所有这些功率放大器上实施数字预失真。可行的解决方案可能是实施四个独立的数字预失真模块和DAC模块。该解决方案有效，但会使效率降低，系统实施成本增加。额外的硬件需要资金和功率成本。

并非所有功率放大器都是一样的，尽管工艺匹配（制造过程中）可以提供具有相似个性的单元，但差异仍会存在，并且随着老化、温度和供电波动而变大。然而，将一个功率放大器用作主机并为其开发优化的数字预失真，然后将其应用于其他功率放大器，确实可提供系统性能优势，如图12中的仿真结果所示。

左侧的曲线表示未采用数字预失真情况下的功率放大器性能。非线性工作模式导致失真，这体现在MER1性能（范围为37 dBc至42 dBc）中。闭环数字预失真应用于观测主功率放大器的输出；曲线图右侧的绿色曲线表示的是增强性能。数字预失真已针对功率放大器失真进行了校正，结果是总体性能经过转变后可提供65 dBc到67 dBc的MER。图中间剩余的曲线表示的是从功率放大器的性能，即根据主功率放大器进行校正的功率放大器。可以看出，只观测一个功率放大器来实施闭环数字预失真可使所有功率放大器的性能受益。然而，从功率放大器仍然存在会失效的工作点。从功率放大器的性能范围从38 dBc到67 dBc。宽范围本身不是问题，但该范围的一部分低于可接受的工作阈值（电缆通常为45 dBc）。

图12.使用