圖4. 通過(guò)數(shù)字預(yù)失真方案實(shí)現(xiàn)節(jié)能概述

實(shí)施挑戰(zhàn)

數(shù)字預(yù)失真的價(jià)值不言而喻，但在電纜應(yīng)用中實(shí)施時(shí)會(huì)面對(duì)許多獨(dú)特挑戰(zhàn)。因此，必須在現(xiàn)有資源范圍內(nèi)應(yīng)對(duì)這些技術(shù)挑戰(zhàn)。例如，解決方案本身必須是高效節(jié)能的，因?yàn)槿绻?jié)省的電能轉(zhuǎn)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(méi)有什么價(jià)值。同樣地，數(shù)字處理資源需要適當(dāng)，以便可以高效地駐留在當(dāng)前的FPGA架構(gòu)中。具有非標(biāo)準(zhǔn)硬件要求和廣泛架構(gòu)變化的超大型/復(fù)雜算法不太可能適應(yīng)。

超寬帶寬

電纜應(yīng)用環(huán)境與無(wú)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(jìn)行線性化。寬帶寬挑戰(zhàn)復(fù)雜的原因在于頻譜從直流開(kāi)始僅為54 MHz且信號(hào)帶寬大于信道中心頻率。必須牢記的是，功率放大器經(jīng)驅(qū)動(dòng)進(jìn)入非線性工作區(qū)域后即可實(shí)現(xiàn)省電，這樣雖然提高了效率，但代價(jià)是非線性產(chǎn)物也隨之而來(lái)。數(shù)字預(yù)失真必須消除由功率放大器產(chǎn)生的非線性，尤其是那些折回帶內(nèi)的非線性成分。這就在電纜應(yīng)用中構(gòu)成了獨(dú)特挑戰(zhàn)。

圖5.傳統(tǒng)窄帶中諧波失真項(xiàng)的說(shuō)明

圖5概要顯示了我們可能期望的經(jīng)過(guò)非線性放大級(jí)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(hào)的寬帶諧波失真項(xiàng)。非線性功率放大器輸出通常通過(guò)冪級(jí)數(shù)表達(dá)式描述，比如具有以下形式的Volterra級(jí)數(shù)：

可將其理解為有記憶效應(yīng)的Taylor冪級(jí)數(shù)的推廣。值得注意的是，每個(gè)非線性項(xiàng)(k = 1,2, … , K)都會(huì)產(chǎn)生多個(gè)諧波失真(HD)產(chǎn)物。例如，五階有3個(gè)諧波項(xiàng)：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(xiàng)的寬度是激勵(lì)帶寬的3倍。

在電纜中，諧波在頻譜（從直流開(kāi)始僅為54 MHz）上的位置對(duì)數(shù)字預(yù)失真構(gòu)成了特殊挑戰(zhàn)，而這一挑戰(zhàn)與大信號(hào)帶寬的關(guān)系并不大。所有非線性系統(tǒng)都會(huì)發(fā)生諧波失真。電纜數(shù)字預(yù)失真的重點(diǎn)是落在帶內(nèi)的諧波失真。從圖5可以看出，在傳統(tǒng)窄帶應(yīng)用中，重點(diǎn)將是三階諧波和五階諧波。盡管形成了其他諧波，但它們?cè)谀繕?biāo)頻帶外，可通過(guò)傳統(tǒng)濾波消除。我們可以按照分?jǐn)?shù)帶寬來(lái)定義寬帶應(yīng)用和窄帶應(yīng)用，其中分?jǐn)?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?jǐn)?shù)帶寬超過(guò)1時(shí)，可將應(yīng)用視為寬帶應(yīng)用。大多數(shù)蜂窩應(yīng)用的分?jǐn)?shù)帶寬不超過(guò)0.5。因此，它們的諧波失真行為符合圖6所示的特性。