圖4. 通過數(shù)字預失真方案實現(xiàn)節(jié)能概述

實施挑戰(zhàn)

數(shù)字預失真的價值不言而喻，但在電纜應用中實施時會面對許多獨特挑戰(zhàn)。因此，必須在現(xiàn)有資源范圍內應對這些技術挑戰(zhàn)。例如，解決方案本身必須是高效節(jié)能的，因為如果節(jié)省的電能轉化為該解決方案的電源，則在優(yōu)化功率放大器效率方面沒有什么價值。同樣地，數(shù)字處理資源需要適當，以便可以高效地駐留在當前的FPGA架構中。具有非標準硬件要求和廣泛架構變化的超大型/復雜算法不太可能適應。

超寬帶寬

電纜應用環(huán)境與無線蜂窩環(huán)境之間最顯著的區(qū)別也許是操作帶寬。在電纜中，約1.2 GHz的帶寬要進行線性化。寬帶寬挑戰(zhàn)復雜的原因在于頻譜從直流開始僅為54 MHz且信號帶寬大于信道中心頻率。必須牢記的是，功率放大器經驅動進入非線性工作區(qū)域后即可實現(xiàn)省電，這樣雖然提高了效率，但代價是非線性產物也隨之而來。數(shù)字預失真必須消除由功率放大器產生的非線性，尤其是那些折回帶內的非線性成分。這就在電纜應用中構成了獨特挑戰(zhàn)。

圖5.傳統(tǒng)窄帶中諧波失真項的說明

圖5概要顯示了我們可能期望的經過非線性放大級的傳統(tǒng)窄帶（本節(jié)稍后部分給出窄帶的定義）上變頻基帶信號的寬帶諧波失真項。非線性功率放大器輸出通常通過冪級數(shù)表達式描述，比如具有以下形式的Volterra級數(shù)：

可將其理解為有記憶效應的Taylor冪級數(shù)的推廣。值得注意的是，每個非線性項(k = 1,2, … , K)都會產生多個諧波失真(HD)產物。例如，五階有3個諧波項：一次諧波、三次諧波和五次諧波。另外需要注意的是，諧波帶寬是其階次的倍數(shù)。例如，三階諧波項的寬度是激勵帶寬的3倍。

在電纜中，諧波在頻譜（從直流開始僅為54 MHz）上的位置對數(shù)字預失真構成了特殊挑戰(zhàn)，而這一挑戰(zhàn)與大信號帶寬的關系并不大。所有非線性系統(tǒng)都會發(fā)生諧波失真。電纜數(shù)字預失真的重點是落在帶內的諧波失真。從圖5可以看出，在傳統(tǒng)窄帶應用中，重點將是三階諧波和五階諧波。盡管形成了其他諧波，但它們在目標頻帶外，可通過傳統(tǒng)濾波消除。我們可以按照分數(shù)帶寬來定義寬帶應用和窄帶應用，其中分數(shù)帶寬的定義公式如下：

（fn = 最高頻率，f1 = 最低頻率，fc = 中心頻率）。分數(shù)帶寬超過1時，可將應用視為寬帶應用。大多數(shù)蜂窩應用的分數(shù)帶寬不超過0.5。因此，它們的諧波失真行為符合圖6所示的特性。