超宽带数字预失真在电缆分配系统中的优势与挑战

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2018-10-10

图10.数字预失真性能由于信号路径中的带宽限制限制了带外项而下降。 图9概要显示了数字预失真一种数字预失真的实现。

在理想情况下,从数字上变频器(DUC)(通过数字预失真)到DAC乃至通过功率放大器的路径将没有带宽限制。 同样地,观测路径上的ADC将对全带宽进行数字化(请注意,为了进行说明,我们展示2倍带宽的信号路径。 在某些无线蜂窝应用中,可扩展到3至5倍的带宽)。 理想方案是通过数字预失真产生带内项和带外项,从而完全消除功率放大器引入的失真。

需要注意的是,为了准确消除失真,需要在目标信号的带宽之外创建项,这一点非常重要。

在实际方案中,信号路径具有带宽限制,数字预失真性能无法达到理想方案要求。 在电缆应用中,带宽限制可能有多种来源:FPGA与DAC之间的JESD链路、DAC镜像抑制滤波器、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(54MHz至1218MHz)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DOCSIS3,频率范围为54MHz至1218MHz。

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1218MHz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22dB的均衡增益变化。