JP2022502907A - Methods and circuits for reducing wave heights for cable TV amplifiers - Google Patents

Methods and circuits for reducing wave heights for cable TV amplifiers Download PDF

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Abstract

波高率低減(CFR)システムは、CFRシステムの入力に結合されたデジタル傾斜フィルタを含む。いくつかの実施形態では、デジタル傾斜フィルタは、システム入力信号を受信し、デジタル傾斜フィルタ出力でデジタル傾斜フィルタ出力信号を生成するように構成される。いくつかの例では、CFRシステムは、デジタル傾斜フィルタ出力に結合されたCFRモジュールをさらに含み、CFRモジュールは、デジタル傾斜フィルタ出力信号を受信し、デジタル傾斜フィルタ出力信号に対してCFRプロセスを実行して、CFRモジュール出力でCFRモジュール出力信号を生成するように構成される。さらに、CFRシステムは、CFRモジュール出力に結合されたデジタル傾斜等化器を含んでもよく、デジタル傾斜等化器は、CFRモジュール出力信号を受信し、システム出力信号を生成するように構成される。【選択図】図4AThe wave height reduction (CFR) system includes a digital gradient filter coupled to the input of the CFR system. In some embodiments, the digital gradient filter is configured to receive a system input signal and generate a digital gradient filter output signal at the digital gradient filter output. In some examples, the CFR system further comprises a CFR module coupled to the digital gradient filter output, which receives the digital gradient filter output signal and performs a CFR process on the digital gradient filter output signal. Therefore, the CFR module output is configured to generate a CFR module output signal. Further, the CFR system may include a digital tilt equalizer coupled to the CFR module output, which is configured to receive the CFR module output signal and generate a system output signal. [Selection diagram] FIG. 4A

Description

本開示の例は、一般に、集積回路(「IC:integrated circuit」)に関し、詳細には、ケーブルテレビ(CATV:cable TV)増幅器の波高率低減を実行することに関連する実施形態に関する。 The examples of the present disclosure generally relate to integrated circuits (“ICs: integrated circuits”), and more specifically to embodiments relating to performing cable television (cable TV) amplifier wave height reduction.

ケーブル業界は、インターネット、電話通信、およびビデオサービスのデータレートの向上に対する需要に応えるために、新しいデータ・オーバ・ケーブル・サービス・インターフェース仕様(DOCSIS:Data Over Cable Service Interface Specification)3.1規格に基づいた、高データレートかつ広帯域の新しいリモートPHYノードを展開している。DOCSIS3.1は、4096直交振幅変調(QAM:quadrature amplitude modulation)をサポートし、直交周波数分割多重方式(OFDM:orthogonal frequency division multiplexing)を使用する。したがって、DOCSIS3.1の送信信号品質要件は、現在の規格DOCSIS3.0よりもはるかに高くなっている。ケーブルテレビ(CATV)増幅器は、DOCSIS3.1に関連する機能がより高度であることに起因して、非線形領域で動作する場合がある。CATV増幅器の非線形効果により、送信信号品質は大幅に低下する。さらに、DOCSIS3.1の高データレートでより高度な機能を提供する新しい構成要素は、それ自体が電力を消費する。しかしながら、各ノード(たとえば、各リモートPHYノード)への電力供給は固定されているので、他の構成要素(たとえば、CATV増幅器など)の電力消費量を削減する必要がある。したがって、DOCSIS3.1の先進性能を提供することが望ましい一方で、送信信号品質を向上させ、他の構成要素(たとえば、CATV増幅器など)の電力消費量を削減しながら、先進性能の提供を実現することは困難であった。 The cable industry has adopted the new Data Over Cable Service Interface Specification (DCSIS) 3.1 standard to meet the demand for increased data rates for the Internet, telecommunications, and video services. We are deploying new high data rate and wideband remote PHY nodes based on this. DOCSIS 3.1 supports 4096 Quadrature Amplitude Modulation (QAM) and uses Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM). Therefore, the transmission signal quality requirements of DOCSIS 3.1 are much higher than the current standard DOCSIS 3.0. Cable television (CATV) amplifiers may operate in the non-linear region due to the higher functionality associated with DOCSIS 3.1. Due to the non-linear effect of the CATV amplifier, the quality of the transmitted signal is significantly reduced. In addition, the new components that provide higher functionality at the higher data rates of DOCSIS 3.1 consume power in their own right. However, since the power supply to each node (eg, each remote PHY node) is fixed, it is necessary to reduce the power consumption of other components (eg, CATV amplifier). Therefore, while it is desirable to provide the advanced performance of DOCSIS 3.1, it is possible to provide the advanced performance while improving the transmission signal quality and reducing the power consumption of other components (eg, CATV amplifier). It was difficult to do.

したがって、CATV増幅器の波高率低減のための改良された方法および回路が必要である。 Therefore, there is a need for improved methods and circuits for reducing the peak factor of CATV amplifiers.

本開示によるいくつかの実施形態では、波高率低減(CFR:crest factor reduction)システムは、CFRシステムの入力に結合されたデジタル傾斜フィルタを含む。いくつかの実施形態では、デジタル傾斜フィルタは、システム入力信号を受信し、デジタル傾斜フィルタ出力でデジタル傾斜フィルタ出力信号を生成するように構成される。いくつかの例では、CFRシステムは、デジタル傾斜フィルタ出力に結合されたCFRモジュールをさらに含み、CFRモジュールは、デジタル傾斜フィルタ出力信号を受信し、デジタル傾斜フィルタ出力信号に対してCFRプロセスを実行して、CFRモジュール出力でCFRモジュール出力信号を生成するように構成される。さらに、CFRシステムは、CFRモジュール出力に結合されたデジタル傾斜等化器を含んでもよく、デジタル傾斜等化器は、CFRモジュール出力信号を受信し、システム出力信号を生成するように構成される。 In some embodiments according to the present disclosure, the crest factor reduction (CFR) system comprises a digital tilt filter coupled to the input of the CFR system. In some embodiments, the digital gradient filter is configured to receive a system input signal and generate a digital gradient filter output signal at the digital gradient filter output. In some examples, the CFR system further comprises a CFR module coupled to the digital gradient filter output, which receives the digital gradient filter output signal and performs a CFR process on the digital gradient filter output signal. Therefore, the CFR module output is configured to generate a CFR module output signal. Further, the CFR system may include a digital tilt equalizer coupled to the CFR module output, which is configured to receive the CFR module output signal and generate a system output signal.

いくつかの実施形態では、CFRシステムは、CFRモジュール出力に結合されたデジタルプリディストーション(DPD:digital predistortion)モジュールをさらに含み、DPDモジュールは、CFRモジュール出力信号を受信し、CFRモジュール出力信号に対してDPDプロセスを実行して、DPDモジュール出力でDPDモジュール出力信号を生成するように構成される。いくつかの例では、デジタル傾斜等化器は、DPDモジュール出力に結合され、デジタル傾斜等化器は、DPDモジュール出力信号を受信し、システム出力信号を生成するように構成される。 In some embodiments, the CFR system further comprises a digital predistortion (DPD) module coupled to the CFR module output, the DPD module receiving the CFR module output signal and relative to the CFR module output signal. It is configured to execute the DPD process and generate a DPD module output signal at the DPD module output. In some examples, the digital tilt equalizer is coupled to the DPD module output and the digital tilt equalizer is configured to receive the DPD module output signal and generate a system output signal.

いくつかの実施形態では、システム入力信号は、第1のピーク対平均電力比(PAPR:peak−to−average power ratio)を有し、CFRモジュール出力信号は、第1のPAPRよりも小さい第2のPAPRを有する。 In some embodiments, the system input signal has a first peak-to-average power ratio (PAPR) and the CFR module output signal is smaller than the first PAPR. Has PAPR.

いくつかの実施形態では、CFRシステムは、CFRモジュールおよびDPDモジュールと並列にCFRシステムの入力に結合されて第1の時間遅延信号を生成する、第1の線形データ経路をさらに含む。いくつかの例では、CFRシステムは、デジタル傾斜等化器出力信号と第1の時間遅延信号とを組み合わせてシステム出力信号を生成するように構成された第1のコンバイナも含む。 In some embodiments, the CFR system further comprises a first linear data path that is coupled to the inputs of the CFR system in parallel with the CFR module and the DPD module to generate a first time delay signal. In some examples, the CFR system also includes a first combiner configured to combine a digital tilt equalizer output signal with a first time delay signal to produce a system output signal.

いくつかの実施形態では、CFRシステムは、CFRモジュールと並列にCFRシステムの入力に結合されて第2の時間遅延信号を生成する、第2の線形データ経路をさらに含む。例として、第2のコンバイナは、CFRモジュール出力信号と第2の時間遅延信号とを組み合わせて第1の出力信号を生成するように構成され、第3のコンバイナは、第1の出力信号とDPDモジュール出力信号とを組み合わせてシステム出力信号を生成するように構成される。 In some embodiments, the CFR system further comprises a second linear data path that is coupled to the input of the CFR system in parallel with the CFR module to generate a second time delay signal. As an example, the second combiner is configured to combine the CFR module output signal and the second time delay signal to generate the first output signal, and the third combiner is the first output signal and the DPD. It is configured to generate a system output signal in combination with a module output signal.

いくつかの実施形態では、CFRシステムは、CFRモジュール出力に結合された非線形データ経路をさらに含み、非線形データ経路は、CFRモジュール出力にそれぞれ結合された複数の並列データ経路要素を含み、複数の並列データ経路要素のそれぞれは、増幅器の非線形成分に対応するCFRモジュール出力信号に異なる逆非線形成分を追加するように構成され、コンバイナは、複数の並列データ経路要素のそれぞれの出力を組み合わせてDPDモジュール出力信号を生成するように構成される。 In some embodiments, the CFR system further comprises a non-linear data path coupled to the CFR module output, the non-linear data path comprising a plurality of parallel data path elements each coupled to the CFR module output and a plurality of parallels. Each of the data path elements is configured to add a different inverse nonlinear component to the CFR module output signal corresponding to the non-linear component of the amplifier, and the combiner combines the outputs of each of the multiple parallel data path elements into a DPD module output. It is configured to generate a signal.

いくつかの実施形態では、デジタル/アナログ変換器(DAC:digital−to−analog converter)は、システム出力信号を受信し、DAC出力信号を生成するように構成され、アナログ傾斜フィルタは、DAC出力信号を受信し、アナログ傾斜フィルタ出力信号を生成するように構成され、デジタル傾斜フィルタは、アナログ傾斜フィルタをモデル化するように構成される。 In some embodiments, a digital-to-analog converter (DAC) is configured to receive a system output signal and generate a DAC output signal, and an analog gradient filter is a DAC output signal. Is configured to receive and generate an analog gradient filter output signal, and the digital gradient filter is configured to model the analog gradient filter.

いくつかの実施形態では、デジタル傾斜等化器は、アナログ傾斜フィルタの逆数をモデル化するように構成される。 In some embodiments, the digital tilt equalizer is configured to model the reciprocal of the analog tilt filter.

いくつかの実施形態では、CFRシステムは、単側波帯ヒルベルトフィルタをさらに含み、単側波帯ヒルベルトフィルタ入力は、DPDモジュール出力信号を受信するように構成され、単側波帯ヒルベルトフィルタ出力は、デジタル傾斜等化器入力に結合される。 In some embodiments, the CFR system further comprises a single sideband hillbelt filter, the single sideband hillbelt filter input is configured to receive a DPD module output signal, and the single sideband hillbelt filter output is , Combined with the digital tilt equalizer input.

いくつかの実施形態では、CFRシステムは、増幅器出力からフィードバックデータを受信するように構成された適応エンジンをさらに含み、適応エンジンは、フィードバックデータに基づいてCFRモジュールの構成を更新するように構成される。 In some embodiments, the CFR system further comprises an adaptive engine configured to receive feedback data from the amplifier output, which is configured to update the configuration of the CFR module based on the feedback data. To.

本開示によるいくつかの実施形態では、デジタルフロントエンド(DFE:digital front−end)システムは、波高率低減(CFR)プロセスを実行するように構成され、DFEシステムは、ベースバンドデータ入力信号を受信および変換して合成信号を生成するように構成されたデジタルアップコンバータ(DUC:digital upconverter)を含む。様々な実施形態では、DFEシステムは、デジタル傾斜フィルタ、CFRモジュール、およびデジタル傾斜等化器を含む、CFRシステムをさらに含み、デジタル傾斜フィルタは、合成信号を受信し、デジタル傾斜フィルタ出力信号を生成するように構成され、CFRモジュールは、デジタル傾斜フィルタ出力信号を受信し、デジタル傾斜フィルタ出力信号に対してCFRプロセスを実行して、CFRモジュール出力信号を生成するように構成され、デジタル傾斜等化器は、CFRモジュール出力信号を受信し、CFRシステム出力信号を生成するように構成され、CFRシステム出力信号は、増幅器に結合される。いくつかの例では、DFEシステムは、増幅器の出力からフィードバックデータを受信するように構成された適応エンジンをさらに含み、適応エンジンは、フィードバックデータに基づいてCFRシステムの構成を更新するように構成される。 In some embodiments according to the present disclosure, a digital front-end (DFE) system is configured to perform a peak factor reduction (CFR) process and the DFE system receives a baseband data input signal. And includes a digital upconverter (DUC) configured to convert and generate a composite signal. In various embodiments, the DFE system further comprises a CFR system, including a digital tilt filter, a CFR module, and a digital tilt equalizer, the digital tilt filter receiving a composite signal and generating a digital tilt filter output signal. The CFR module is configured to receive a digital tilt filter output signal, perform a CFR process on the digital tilt filter output signal, and generate a CFR module output signal, digital tilt equalization. The instrument is configured to receive the CFR module output signal and generate a CFR system output signal, which is coupled to the amplifier. In some examples, the DFE system further includes an adaptive engine configured to receive feedback data from the output of the amplifier, which is configured to update the configuration of the CFR system based on the feedback data. To.

いくつかの実施形態では、CFRプロセスは、デジタル傾斜フィルタ出力信号のピーク対平均電力比(PAPR)を低減するように構成される。 In some embodiments, the CFR process is configured to reduce the peak-to-average power ratio (PAPR) of the digital gradient filter output signal.

いくつかの実施形態では、CFRシステムは、CFRモジュール出力に結合された非線形データ経路を含むデジタルプリディストーション(DPD)モジュールをさらに含み、非線形データ経路は、CFRモジュール出力にそれぞれ結合された複数の並列データ経路要素を含み、複数の並列データ経路要素のそれぞれは、増幅器の非線形成分に対応する異なる逆非線形成分をモデル化するように構成され、コンバイナは、複数の並列データ経路要素のそれぞれの出力を組み合わせてDPDモジュール出力信号を生成するように構成され、デジタル傾斜等化器は、DPDモジュール出力信号を受信し、CFRシステム出力信号を生成するように構成される。 In some embodiments, the CFR system further comprises a digital predistortion (DPD) module that includes a non-linear data path coupled to the CFR module output, and the non-linear data path is a plurality of parallels, each coupled to the CFR module output. Each of the multiple parallel data path elements, including the data path element, is configured to model a different inverse nonlinear component that corresponds to the non-linear component of the amplifier, and the combiner outputs each of the multiple parallel data path elements. Combined to generate a DPD module output signal, the digital tilt equalizer is configured to receive the DPD module output signal and generate a CFR system output signal.

いくつかの実施形態では、デジタル/アナログ変換器(DAC)は、CFRシステム出力信号を受信し、DAC出力信号を生成するように構成され、アナログ傾斜フィルタは、DAC出力信号を受信し、アナログ傾斜フィルタ出力信号を生成するように構成され、デジタル傾斜フィルタは、アナログ傾斜フィルタをモデル化するように構成される。 In some embodiments, a digital-to-analog converter (DAC) is configured to receive a CFR system output signal and generate a DAC output signal, and an analog gradient filter receives the DAC output signal and analog tilt. The filter is configured to generate an output signal, and the digital gradient filter is configured to model an analog gradient filter.

いくつかの実施形態では、デジタル傾斜等化器は、アナログ傾斜フィルタの逆数をモデル化するように構成される。 In some embodiments, the digital tilt equalizer is configured to model the reciprocal of the analog tilt filter.

本開示によるいくつかの実施形態では、方法は、波高率低減(CFR)システムのデジタル傾斜フィルタで入力信号を受信し、デジタル傾斜フィルタ出力でデジタル傾斜フィルタ出力信号を生成することを含む。様々な例において、方法は、CFRシステムのCFRモジュールで、デジタル傾斜フィルタ出力信号に対してCFRプロセスを実行して、CFRモジュール出力信号を生成することをさらに含み、CFRプロセスは、デジタル傾斜フィルタ出力信号のピーク対平均電力比(PAPR)を低減するように構成される。いくつかの例では、方法は、CFRシステムのデジタル傾斜等化器で、CFRモジュール出力信号を受信し、システム出力信号を生成することをさらに含む。いくつかの実施形態では、方法は、システム出力信号を増幅器に提供することをさらに含む。 In some embodiments according to the present disclosure, the method comprises receiving an input signal at the digital gradient filter of a crest factor reduction (CFR) system and generating a digital gradient filter output signal at the digital gradient filter output. In various examples, the method further comprises performing a CFR process on the digital tilt filter output signal in the CFR module of the CFR system to generate the CFR module output signal, the CFR process performing the digital tilt filter output. It is configured to reduce the peak-to-average power ratio (PAPR) of the signal. In some examples, the method further comprises receiving a CFR module output signal and generating a system output signal with a digital tilt equalizer of the CFR system. In some embodiments, the method further comprises providing a system output signal to the amplifier.

いくつかの実施形態では、方法は、増幅器の出力から受信したフィードバックデータに応答して、CFRシステムの構成を更新することをさらに含む。 In some embodiments, the method further comprises updating the configuration of the CFR system in response to feedback data received from the output of the amplifier.

いくつかの実施形態では、方法は、CFRシステムのデジタルプリディストーション(DPD)モジュールで、CFRモジュール出力信号に対してDPDプロセスを実行して、DPDモジュール出力信号を生成することをさらに含む。いくつかの例では、方法は、CFRシステムのデジタル傾斜等化器で、DPDモジュール出力信号を受信し、システム出力信号を生成することをさらに含む。 In some embodiments, the method further comprises performing a DPD process on the CFR module output signal in the digital predistortion (DPD) module of the CFR system to generate the DPD module output signal. In some examples, the method further comprises receiving a DPD module output signal and generating a system output signal with a digital tilt equalizer of the CFR system.

いくつかの実施形態では、DPDモジュールは、CFRモジュールの出力に結合された非線形データ経路をさらに含み、非線形データ経路は、CFRモジュール出力にそれぞれ結合された複数の並列データ経路要素を含み、複数の並列データ経路要素のそれぞれは、増幅器の非線形成分に対応する異なる逆非線形成分をモデル化するように構成され、コンバイナは、複数の並列データ経路要素のそれぞれの出力を組み合わせてDPDモジュール出力信号を生成するように構成される。 In some embodiments, the DPD module further comprises a non-linear data path coupled to the output of the CFR module, and the non-linear data path comprises a plurality of parallel data path elements each coupled to the output of the CFR module. Each of the parallel data path elements is configured to model a different inverse nonlinear component that corresponds to the non-linear component of the amplifier, and the combiner combines the outputs of each of the multiple parallel data path elements to generate a DPD module output signal. It is configured to do.

いくつかの実施形態では、方法は、システム出力信号を増幅器に提供したことに応答して、増幅器を非線形領域で動作させるとともに増幅器の電力消費量を削減することをさらに含む。 In some embodiments, the method further comprises operating the amplifier in the non-linear region and reducing the power consumption of the amplifier in response to providing the system output signal to the amplifier.

本開示によるいくつかの実施形態では、デジタルプリディストーション(DPD)システムは、DPD入力信号を受信するように構成された入力を含む。いくつかの実施形態では、DPDシステムは、入力に結合された非線形データ経路をさらに含み、非線形データ経路は、入力にそれぞれ結合された複数の並列データ経路要素を含み、複数の並列データ経路要素のそれぞれは、増幅器の非線形成分に対応するDPD入力信号に異なる逆非線形成分を追加するように構成され、第1のコンバイナは、複数の並列データ経路要素のそれぞれの出力を組み合わせて第1のプリディストーション信号を生成するように構成される。いくつかの実施形態では、DPDシステムは、非線形データ経路と並列に入力に結合されて第2のプリディストーション信号を生成する線形データ経路と、第1のプリディストーション信号と第2のプリディストーション信号とを組み合わせてDPD出力信号を生成するように構成された第2のコンバイナとをさらに含む。 In some embodiments according to the present disclosure, a digital predistortion (DPD) system comprises an input configured to receive a DPD input signal. In some embodiments, the DPD system further comprises a non-linear data path coupled to the input, the non-linear data path comprises a plurality of parallel data path elements each coupled to the input, and a plurality of parallel data path elements. Each is configured to add a different inverse nonlinear component to the DPD input signal corresponding to the non-linear component of the amplifier, and the first combiner combines the outputs of each of the plurality of parallel data path elements into a first predistortion. It is configured to generate a signal. In some embodiments, the DPD system comprises a linear data path coupled to the input in parallel with the nonlinear data path to produce a second predistortion signal, a first predistortion signal, and a second predistortion signal. Also includes a second combiner configured to combine to generate a DPD output signal.

いくつかの実施形態では、複数の並列データ経路要素は、ベースバンドDPDデータ経路、ビデオ帯域幅DPDデータ経路、第2高調波DPDデータ経路、および第3高調波DPDデータ経路を含む。 In some embodiments, the plurality of parallel data path elements includes a baseband DPD data path, a video bandwidth DPD data path, a second harmonic DPD data path, and a third harmonic DPD data path.

いくつかの実施形態では、ベースバンドDPDデータ経路は、DPD入力信号に逆非線形ベースバンド成分を追加するように構成される。 In some embodiments, the baseband DPD data path is configured to add a inverse non-linear baseband component to the DPD input signal.

いくつかの実施形態では、ビデオ帯域幅DPDデータ経路は、DPD入力信号に逆非線形ビデオ帯域幅成分を追加するように構成される。 In some embodiments, the video bandwidth DPD data path is configured to add a inverse non-linear video bandwidth component to the DPD input signal.

いくつかの実施形態では、第2高調波DPDデータ経路は、DPD入力信号に逆第2高調波成分を追加するように構成される。 In some embodiments, the second harmonic DPD data path is configured to add an inverse second harmonic component to the DPD input signal.

いくつかの実施形態では、第3高調波DPDデータ経路は、DPD入力信号に逆第3高調波成分を追加するように構成される。 In some embodiments, the third harmonic DPD data path is configured to add an inverse third harmonic component to the DPD input signal.

いくつかの実施形態では、DPDシステムは、アナログ傾斜フィルタをモデル化するように構成されたデジタル傾斜フィルタをさらに含み、デジタル傾斜フィルタ入力は入力に結合され、デジタル傾斜フィルタ出力は非線形データ経路に結合される。 In some embodiments, the DPD system further comprises a digital gradient filter configured to model an analog gradient filter, the digital gradient filter input is coupled to the input and the digital gradient filter output is coupled to the nonlinear data path. Will be done.

いくつかの実施形態では、DPDシステムは、アナログ傾斜フィルタの逆数をモデル化するように構成されたデジタル傾斜等化器をさらに含み、デジタル傾斜等化器入力は、第1のプリディストーション信号を受信するように構成され、第2のコンバイナは、デジタル傾斜等化器出力を第2のプリディストーション信号と組み合わせてDPD出力信号を生成するように構成される。 In some embodiments, the DPD system further comprises a digital tilt equalizer configured to model the inverse of the analog tilt filter, the digital tilt equalizer input receives a first predistortion signal. The second combiner is configured to combine the digital tilt equalizer output with the second predistortion signal to generate a DPD output signal.

いくつかの実施形態では、DPDシステムは、単側波帯ヒルベルトフィルタをさらに含み、単側波帯ヒルベルトフィルタ入力は、第1のプリディストーション信号を受信するように構成され、単側波帯ヒルベルトフィルタ出力は、デジタル傾斜等化器入力に結合される。 In some embodiments, the DPD system further comprises a single sideband hillbelt filter, the single sideband hillbelt filter input is configured to receive a first predistortion signal, and the single sideband hillbelt filter. The output is coupled to the digital tilt equalizer input.

いくつかの実施形態では、DPD出力信号は、増幅器入力に結合されて増幅出力信号を生成し、DPD出力信号は、増幅器の複数の非線形成分を補償するように構成される。 In some embodiments, the DPD output signal is coupled to the amplifier input to produce an amplified output signal, which is configured to compensate for the plurality of non-linear components of the amplifier.

本開示によるいくつかの実施形態では、デジタルプリディストーション(DPD)プロセスを実行するように構成されたデジタルフロントエンド(DFE)システムは、ベースバンドデータ入力信号を受信および変換して合成信号を生成するように構成されたデジタルアップコンバータ(DUC)を含む。いくつかの実施形態では、DFEシステムは、DPD入力で合成信号を受信し、合成信号に対してDPDプロセスを実行するように構成されたDPDシステムをさらに含み、DPD入力は、複数の並列データ経路要素に結合され、複数の並列データ経路要素のうちの少なくとも1つは、増幅器の非線形高調波成分に対応する合成信号に逆高調波成分を追加するように構成され、コンバイナは、複数のデータ経路要素のそれぞれの出力を組み合わせてDPD出力信号を生成するように構成され、DPD出力信号は、増幅器に結合される。いくつかの実施形態では、DPD出力信号は、増幅器の非線形高調波成分を補償するように構成される。 In some embodiments according to the present disclosure, a digital front-end (DFE) system configured to perform a digital predistortion (DPD) process receives and converts a baseband data input signal to produce a composite signal. Includes a digital upconverter (DUC) configured as described above. In some embodiments, the DFE system further comprises a DPD system configured to receive a composite signal at the DPD input and perform a DPD process on the composite signal, where the DPD input is a plurality of parallel data paths. Combined to the element, at least one of the plurality of parallel data path elements is configured to add an inverse harmonic component to the composite signal corresponding to the non-linear harmonic component of the amplifier, and the combiner is configured to have multiple data paths. The outputs of each of the elements are combined to produce a DPD output signal, which is coupled to the amplifier. In some embodiments, the DPD output signal is configured to compensate for the non-linear harmonic component of the amplifier.

いくつかの実施形態では、複数の並列データ経路要素は、ベースバンドDPDデータ経路、ビデオ帯域幅DPDデータ経路、第2高調波DPDデータ経路、および第3高調波DPDデータ経路を含む。 In some embodiments, the plurality of parallel data path elements includes a baseband DPD data path, a video bandwidth DPD data path, a second harmonic DPD data path, and a third harmonic DPD data path.

いくつかの実施形態では、DUCは、ベースバンドデータ入力信号に対して補間プロセスを実行して補間信号を生成するように構成され、DUCは、補間信号に対して混合プロセスを実行して合成信号を生成するように構成される。 In some embodiments, the DUC is configured to perform an interpolation process on the baseband data input signal to generate an interpolated signal, and the DUC performs a mixing process on the interpolated signal to generate a composite signal. Is configured to generate.

いくつかの実施形態では、DPDシステムは、アナログ傾斜フィルタをモデル化するように構成されたデジタル傾斜フィルタをさらに含み、デジタル傾斜フィルタ入力は、合成信号を受信するように構成され、デジタル傾斜フィルタ出力は、複数の並列データ経路要素に結合される。 In some embodiments, the DPD system further comprises a digital gradient filter configured to model an analog gradient filter, the digital gradient filter input is configured to receive a composite signal, and the digital gradient filter output. Is combined into multiple parallel data path elements.

いくつかの実施形態では、DPDシステムは、アナログ傾斜フィルタの逆数をモデル化するように構成されたデジタル傾斜等化器をさらに含み、デジタル傾斜等化器入力は、複数のデータ経路要素のそれぞれの組み合わされた出力を受信するように構成され、別のコンバイナは、デジタル傾斜等化器出力を線形DPD信号に組み合わせてDPD出力信号を生成するように構成される。 In some embodiments, the DPD system further comprises a digital tilt equalizer configured to model the inverse of the analog tilt filter, the digital tilt equalizer input is each of the plurality of data path elements. It is configured to receive the combined output, and another combiner is configured to combine the digital tilt equalizer output with the linear DPD signal to produce a DPD output signal.

本開示によるいくつかの実施形態では、方法は、デジタルプリディストーション(DPD)システムの入力でDPD入力信号を受信することを含む。いくつかの実施形態では、方法は、DPDシステムの入力に結合された非線形データ経路でDPD入力信号を受信することをさらに含み、非線形データ経路は、入力にそれぞれ結合された複数の並列データ経路要素を含む。いくつかの実施形態では、方法は、複数の並列データ経路要素のそれぞれによって、増幅器の非線形成分に対応するDPD入力信号に逆非線形成分を追加することをさらに含む。いくつかの実施形態では、方法は、第1のコンバイナによって、複数の並列データ経路要素のそれぞれの出力を組み合わせて第1のプリディストーション信号を生成することをさらに含む。いくつかの実施形態では、方法は、非線形データ経路と並列に入力に結合された線形データ経路でDPD入力信号を受信して第2のプリディストーション信号を生成することをさらに含む。いくつかの実施形態では、方法は、第2のコンバイナによって、第1のプリディストーション信号と第2のプリディストーション信号とを組み合わせてDPD出力信号を生成することをさらに含む。 In some embodiments according to the present disclosure, the method comprises receiving a DPD input signal at the input of a digital predistortion (DPD) system. In some embodiments, the method further comprises receiving a DPD input signal in a nonlinear data path coupled to the input of the DPD system, where the nonlinear data path is a plurality of parallel data path elements each coupled to the input. including. In some embodiments, the method further comprises adding a inverse non-linear component to the DPD input signal corresponding to the non-linear component of the amplifier by each of the plurality of parallel data path elements. In some embodiments, the method further comprises combining the outputs of each of the plurality of parallel data path elements by a first combiner to generate a first predistortion signal. In some embodiments, the method further comprises receiving a DPD input signal in a linear data path coupled to the input in parallel with the nonlinear data path to generate a second predistortion signal. In some embodiments, the method further comprises combining a first predistortion signal with a second predistortion signal to generate a DPD output signal by a second combiner.

いくつかの実施形態では、複数の並列データ経路要素は、ベースバンドDPDデータ経路、ビデオ帯域幅DPDデータ経路、第2高調波DPDデータ経路、および第3高調波DPDデータ経路を含む。 In some embodiments, the plurality of parallel data path elements includes a baseband DPD data path, a video bandwidth DPD data path, a second harmonic DPD data path, and a third harmonic DPD data path.

いくつかの実施形態では、方法は、ベースバンドDPDデータ経路によって、DPD入力信号に逆非線形ベースバンド成分を追加することと、ビデオ帯域幅DPDデータ経路によって、DPD入力信号に逆非線形ビデオ帯域幅成分を追加することと、第2高調波DPDデータ経路によって、DPD入力信号に逆第2高調波成分を追加することと、第3高調波DPDデータ経路によって、DPD入力信号に逆第3高調波成分を追加することとをさらに含む。 In some embodiments, the method is to add a inverse nonlinear baseband component to the DPD input signal by means of a baseband DPD data path and a inverse nonlinear video bandwidth component to the DPD input signal by video bandwidth DPD data path. And adding an inverse second harmonic component to the DPD input signal by the second harmonic DPD data path, and adding an inverse third harmonic component to the DPD input signal by the third harmonic DPD data path. Including adding and further.

いくつかの実施形態では、方法は、増幅器入力にDPD出力信号を提供して増幅出力信号を生成することをさらに含み、DPD出力信号は、増幅器の複数の非線形成分を補償するように構成される。 In some embodiments, the method further comprises providing a DPD output signal to the amplifier input to generate an amplified output signal, the DPD output signal being configured to compensate for multiple non-linear components of the amplifier. ..

いくつかの実施形態では、方法は、DPD出力信号を増幅器に提供したことに応答して、増幅器を非線形領域で動作させるとともに増幅器の電力消費量を削減することをさらに含む。 In some embodiments, the method further comprises operating the amplifier in the non-linear region and reducing the power consumption of the amplifier in response to providing the DPD output signal to the amplifier.

以下の詳細な説明および添付図面を読むことにより、他の態様および特徴が明らかになろう。 Other aspects and features will be clarified by reading the following detailed description and accompanying drawings.

本開示のいくつかの実施形態による、ICの例示的なアーキテクチャを示すブロック図である。FIG. 3 is a block diagram illustrating an exemplary architecture of an IC, according to some embodiments of the present disclosure. いくつかの実施形態による、例示的なケーブルネットワークの概略図である。It is a schematic diagram of an exemplary cable network according to some embodiments. いくつかの実施形態による、例示的なデジタルフロントエンド(DFE)システムの概略図である。FIG. 3 is a schematic representation of an exemplary Digital Front End (DFE) system, according to some embodiments. いくつかの実施形態による、デジタルプリディストーション(DPD)−波高率低減(CFR)システムの図である。FIG. 5 is a diagram of a Digital Predistortion (DPD) -Pulture Cavity Reduction (CFR) system according to some embodiments. いくつかの実施形態による、DPDモジュールの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the DPD module by some embodiments. いくつかの実施形態による、それぞれ、例示的なDPD−CFR入力スペクトルおよびDPD−CFR出力スペクトルを示す図である。It is a figure which shows the exemplary DPD-CFR input spectrum and DPD-CFR output spectrum, respectively, by some embodiments. いくつかの実施形態による、経時的にサンプリングされたアナログ傾斜フィルタ出力の正規化された大きさを示し、CFRプロセスを実行する効果を示す、例示的なプロットの図である。It is an exemplary plot diagram showing the normalized magnitude of the analog gradient filter output sampled over time and showing the effect of performing the CFR process, according to some embodiments. いくつかの実施形態による、CFRプロセスを実行した後の、アナログ傾斜フィルタの出力での電力スペクトルを示す図である。FIG. 5 shows a power spectrum at the output of an analog gradient filter after performing a CFR process, according to some embodiments. いくつかの実施形態による、経時的にサンプリングされたCATV増幅器出力の正規化された大きさを示し、CFRプロセスを実行する効果を示す、例示的なプロットの図である。It is an exemplary plot diagram showing the normalized magnitude of the CATV amplifier output sampled over time and showing the effect of performing the CFR process, according to some embodiments. いくつかの実施形態による、CFRプロセスを実行する効果を示す、シングルキャリアの累積分布関数(CCDF:cumulative distribution function)プロットの図である。FIG. 6 is a diagram of a single carrier cumulative distribution function (CCDF) plot showing the effect of performing a CFR process according to some embodiments. いくつかの実施形態による、図8Aのデータに対応した、CFRプロセスが実行された電力スペクトルの図である。FIG. 6 is a diagram of the power spectrum in which the CFR process was performed, corresponding to the data in FIG. 8A, according to some embodiments. いくつかの実施形態による、振幅対振幅歪み(AM/AM:amplitude−to−amplitude)を示し、DPDプロセスおよびCFRプロセスのうちの一方または両方を実行する効果を示す、CATV増幅器伝達関数のプロットの図である。Of the plot of the CATV amplifier transfer function, according to some embodiments, showing amplitude vs. amplitude distortion (AM / AM) and showing the effect of performing one or both of the DPD and CFR processes. It is a figure. いくつかの実施形態による、CFRプロセスを実行する効果を示す、DPD出力安定性性能のプロットの図である。FIG. 6 is a plot of DPD output stability performance showing the effect of performing the CFR process according to some embodiments. いくつかの実施形態による、CATV増幅器の変調誤差比(MER:modulation error ratio)データを含み、DPD−CFRシステムによって提供される補正を適用した場合のMERデータに対する効果を示す表である。It is a table showing the effect on the MER data when the modulation error ratio (MER) data of the CATV amplifier is included and the correction provided by the DPD-CFR system is applied according to some embodiments. いくつかの実施形態による、DPD−CFRシステムにおいて波高率低減プロセスおよびデジタルプリディストーションプロセスを実行するための方法を示す流れ図である。It is a flow diagram which shows the method for performing a wave height reduction process and a digital predistortion process in a DPD-CFR system according to some embodiments. いくつかの実施形態による、図4の非線形データ経路要素の導出を提供する方程式を、図式表現を含めて示す図である。It is a figure which shows the equation which provides the derivation of the nonlinear data path element of FIG. 4 by some embodiments, including a diagrammatic representation. いくつかの実施形態による、図4の非線形データ経路要素の導出を提供する方程式を、図式表現を含めて示す図である。It is a figure which shows the equation which provides the derivation of the nonlinear data path element of FIG. 4 by some embodiments, including a diagrammatic representation. いくつかの実施形態による、図4の非線形データ経路要素の導出を提供する方程式を、図式表現を含めて示す図である。It is a figure which shows the equation which provides the derivation of the nonlinear data path element of FIG. 4 by some embodiments, including a diagrammatic representation. いくつかの実施形態による、図4の非線形データ経路要素の導出を提供する方程式を、図式表現を含めて示す図である。It is a figure which shows the equation which provides the derivation of the nonlinear data path element of FIG. 4 by some embodiments, including a diagrammatic representation. いくつかの実施形態による、CATV増幅器の非線形効果を示すシングルキャリアの電力スペクトルを示す図である。It is a figure which shows the power spectrum of a single carrier which shows the non-linear effect of a CATV amplifier by some embodiments. いくつかの実施形態による、図17の電力スペクトルにベースバンドDPD補正を適用した結果を示す電力スペクトルの図である。FIG. 5 is a power spectrum diagram showing the results of applying baseband DPD correction to the power spectrum of FIG. 17 according to some embodiments. いくつかの実施形態による、図17の電力スペクトルに第2高調波DPD補正を適用した結果を示す電力スペクトルの図である。It is a figure of the power spectrum which shows the result of applying the 2nd harmonic DPD correction to the power spectrum of FIG. 17 by some embodiments. いくつかの実施形態による、図17の電力スペクトルに第3高調波DPD補正を適用した結果を示す電力スペクトルの図である。It is a figure of the power spectrum which shows the result of applying the 3rd harmonic DPD correction to the power spectrum of FIG. 17 by some embodiments. いくつかの実施形態による、ベースバンドDPD補正とビデオ帯域幅DPD補正の両方を適用した結果を示す電力スペクトルの図である。FIG. 3 is a power spectrum diagram showing the results of applying both baseband DPD correction and video bandwidth DPD correction according to some embodiments. いくつかの実施形態による、DPDシステムによって提供される補正の適用から生じる隣接チャネル電力比(ACPR:adjacent channel power ratio)補正を示す電力スペクトルの図である。FIG. 6 is a power spectrum diagram showing adjacent channel power ratio (ACPR) corrections resulting from the application of the corrections provided by the DPD system, according to some embodiments. いくつかの実施形態による、CATV増幅器の変調誤差比(MER)データを含み、DPDシステムによって提供される補正を適用した場合のMERデータに対する効果を示す表である。It is a table showing the effect on the MER data when the modulation error ratio (MER) data of the CATV amplifier is included and the correction provided by the DPD system is applied according to some embodiments. いくつかの実施形態による、DPDシステムにおいてデジタルプリディストーションプロセスを実行するための方法を示す流れ図である。FIG. 6 is a flow diagram illustrating a method for performing a digital predistortion process in a DPD system, according to some embodiments.

以下、例示的な実施形態を示す図を参照して、様々な実施形態について説明する。しかしながら、特許請求される発明は、様々な形態で具現化され得るものであり、本明細書に記載の実施形態に限定されるものと解釈すべきではない。全体を通して、同様の参照番号は、同様の要素を指す。したがって、同様の要素について、各図の説明を参照して詳細には説明しない。また、図は、実施形態の説明を容易にすることを意図されているにすぎないことにも留意されたい。図は、特許請求される発明の網羅的な説明として意図されたものでも、特許請求される発明の範囲に対する限定として意図されたものでもない。さらに、例示した実施形態は、必ずしも示されているすべての態様または利点を有する必要はない。特定の実施形態に関して記載されている態様または利点は、必ずしもその実施形態に限定されるものではなく、他の任意の実施形態において実施され得ると示されていない場合でも、またはそのように明示的に記載されていない場合でも、そのような実施が可能である。特徴、機能、および利点は、様々な実施形態において独立して達成されてもよく、またはさらに他の実施形態において組み合わされてもよい。 Hereinafter, various embodiments will be described with reference to the drawings showing exemplary embodiments. However, the claimed invention can be embodied in various forms and should not be construed as being limited to the embodiments described herein. Throughout, similar reference numbers refer to similar elements. Therefore, similar elements will not be described in detail with reference to the description of each figure. It should also be noted that the figures are only intended to facilitate the description of embodiments. The figure is neither intended as an exhaustive description of the claimed invention nor as a limitation to the scope of the claimed invention. Moreover, the illustrated embodiments do not necessarily have all of the aspects or advantages shown. The embodiments or advantages described with respect to a particular embodiment are not necessarily limited to that embodiment, even if not indicated to be possible in any other embodiment, or so explicit. Such implementation is possible even if it is not described in. Features, functions, and advantages may be achieved independently in various embodiments, or may be combined in yet other embodiments.

いくつかの図に例示的に示されている例示の実施形態を説明する前に、さらなる理解のために、概略的導入を提供する。 Before explaining the exemplary embodiments exemplified by some of the figures, a schematic introduction is provided for further understanding.

上記で説明したように、ケーブル業界は、インターネット、電話通信、およびビデオサービスのデータレートの向上に対する需要に応えるために、DOCSIS3.1規格に基づいた、高データレートかつ広帯域の新しいリモートPHYノードを展開している。DOCSIS3.1は、4096(4K)直交振幅変調(QAM)をサポートし、直交周波数分割多重方式(OFDM)を使用する。したがって、DOCSIS3.1の送信信号品質要件は、現在の規格DOCSIS3.0よりもはるかに高くなっている。ケーブルテレビ(CATV)増幅器は、DOCSIS3.1に関連する機能がより高度であることに起因して、非線形領域で動作する場合がある。CATV増幅器の非線形効果により、送信信号品質が大幅に低下する。さらに、DOCSIS3.1の高データレートおよびより高度な機能を提供する新しい構成要素は、それ自体が電力を消費する。しかしながら、各ノード(たとえば、各リモートPHYノード)への電力供給は固定されているので、他の構成要素(たとえば、CATV増幅器など)の電力消費量を削減する必要がある。したがって、DOCSIS3.1の先進性能を提供することが望ましい一方で、送信信号品質を向上させ、他の構成要素(たとえば、CATV増幅器など)の電力消費量を削減しながら、先進性能の提供を実現することは困難であった。 As explained above, the cable industry is launching new high data rate and wideband remote PHY nodes based on the DOCSIS 3.1 standard to meet the demand for improved data rates for the Internet, telephone communications, and video services. It is expanding. DOCSIS 3.1 supports 4096 (4K) Quadrature Amplitude Modulation (QAM) and uses Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM). Therefore, the transmission signal quality requirements of DOCSIS 3.1 are much higher than the current standard DOCSIS 3.0. Cable television (CATV) amplifiers may operate in the non-linear region due to the higher functionality associated with DOCSIS 3.1. Due to the non-linear effect of the CATV amplifier, the quality of the transmitted signal is significantly reduced. In addition, the new components that provide the higher data rates and more advanced features of DOCSIS 3.1 consume power in their own right. However, since the power supply to each node (eg, each remote PHY node) is fixed, it is necessary to reduce the power consumption of other components (eg, CATV amplifier). Therefore, while it is desirable to provide the advanced performance of DOCSIS 3.1, it is possible to provide the advanced performance while improving the transmission signal quality and reducing the power consumption of other components (eg, CATV amplifier). It was difficult to do.

少なくともいくつかの既存の技法では、(たとえば、CATV増幅器からケーブルモデムまでの)同軸ケーブル損失を補償するために、1.2GHzケーブルスペクトルにわたって最大22dBの大幅な減衰を伴う傾斜等化器(傾斜フィルタ)がアナログ伝送路に実装される。しかしながら、4K QAM OFDM変調を使用したDOCSIS3.1波形は、現在のDOCSIS3.0規格と比較して、高いピーク対平均電力比(PAPR)を示す。そのため、DOCSIS3.0のCATV増幅器の同じRMS電力出力の場合、DOCSIS3.1波形のピークは、CATV増幅器の非線形領域内となる。したがって、送信信号品質が低下する。デジタルプリディストーション(DPD)を使用すると、たとえば、CATVをより効率の高い領域で動作させることによって、CATV増幅器の信号品質を向上させることができる。DPDは、信号帯域幅がケーブル通信技術に使用される帯域幅よりもはるかに狭いワイヤレス通信技術に使用されてきた。さらに、ワイヤレス通信では、ワイヤレス構成要素の非線形効果の高調波は、信号帯域幅に分類されない。したがって、ワイヤレス通信のためのDPDは、ベースバンド周波数を中心として投影される非線形成分をモデル化するだけで済む。しかしながら、ケーブル用途においては、CATV増幅器信号の非線形効果の高調波は、信号帯域幅に分類される。したがって、ケーブル用途向けのDPD実装では、CATV増幅器の非線形効果の高調波成分をモデル化すべきである。これとは別に、デジタルドメインにおいて、大幅な減衰を伴う傾斜等化器を実装することはできず、デジタル傾斜等化器を実装すると、デジタル/アナログ変換器(DAC)の有限なデジタル分解能に起因して、低周波数キャリアの送信波形の品質が低下することになる。 At least some existing techniques use tilt equalizers (tilt filters) with significant attenuation of up to 22 dB over the 1.2 GHz cable spectrum to compensate for coaxial cable loss (eg, from CATV amplifiers to cable modems). ) Is implemented in the analog transmission line. However, the DOCSIS 3.1 waveform using 4K QAM OFDM modulation shows a high peak-to-average power ratio (PAPR) compared to the current DOCSIS 3.0 standard. Therefore, in the case of the same RMS power output of the CATV amplifier of DOCSIS3.0, the peak of the DOCSIS3.1 waveform is within the non-linear region of the CATV amplifier. Therefore, the transmission signal quality is deteriorated. Digital predistortion (DPD) can be used to improve the signal quality of a CATV amplifier, for example by operating the CATV in a more efficient region. DPDs have been used in wireless communication technologies where the signal bandwidth is much narrower than the bandwidth used in cable communication technologies. Moreover, in wireless communication, the harmonics of the non-linear effects of wireless components are not classified as signal bandwidth. Therefore, the DPD for wireless communication only needs to model the non-linear component projected around the baseband frequency. However, in cable applications, the harmonics of the non-linear effect of the CATV amplifier signal are classified as signal bandwidth. Therefore, in DPD implementations for cable applications, the harmonic content of the nonlinear effect of the CATV amplifier should be modeled. Apart from this, it is not possible to implement a tilt equalizer with significant attenuation in the digital domain, and mounting a digital tilt equalizer is due to the finite digital resolution of the digital-to-analog converter (DAC). As a result, the quality of the transmission waveform of the low frequency carrier deteriorates.

さらに、上述のように、4K QAM OFDM変調を使用したDOCSIS3.1波形は、現在のDOCSIS3.0規格と比較して、高いPAPRを示す。高いPAPRの影響には、(たとえば、隣接チャネル漏洩電力比(ACLR:adjacent channel leakage ratio)の増加を含む)帯域内歪みおよび帯域外歪みが含まれる。波高率低減(CFR)を使用して、信号をクリップし、CFR出力で追加の利得を可能にすることによって、信号のPAPRを低減することができる。クリッピングは、振幅が所望の範囲内の最大値に制限されるように、信号を意図的に制限することによって機能する。CFRを採用することによって、増幅器(CATV増幅器など)をその1dB圧縮点に近づけて動作させることができ、これにより、CATV増幅器の効率が向上する。さらに、DPDと組み合わせると、CFRを使用して、DPDの安定性を大幅に向上させ(たとえば、DPDの発散を回避し)、CATV増幅器の効率をさらに向上させることができる。集積回路(IC)ソリューションの場合、デジタルフロントエンド(DFE)チップ内に実装されたCFRおよびDPDデータ経路が、DOCSIS3.1波形の高いPAPR、DPD安定性、およびCATV増幅器の効率に対するソリューションを提供するとともに、CATV増幅器の非線形効果の高調波成分およびCATV増幅器における送信スペクトルにわたる大幅な減衰のモデル化を提供できることが発見された。したがって、本開示の実施形態は、送信信号品質の向上、CATV増幅器の効率の向上、およびCATV増幅器の電力消費量の削減を提供する。 Moreover, as mentioned above, the DOCSIS 3.1 waveform using 4K QAM OFDM modulation shows higher PAPR compared to the current DOCSIS 3.0 standard. The effects of high PAPR include in-band and out-of-band distortion (including, for example, an increase in adjacent channel leakage power ratio (ACLR)). CFR reduction (CFR) can be used to reduce the PAPR of a signal by clipping the signal and allowing additional gain at the CFR output. Clipping works by deliberately limiting the signal so that the amplitude is limited to a maximum within the desired range. By adopting CFR, an amplifier (such as a CATV amplifier) can be operated close to its 1 dB compression point, thereby improving the efficiency of the CATV amplifier. In addition, in combination with DPD, CFR can be used to significantly improve the stability of DPD (eg, avoid divergence of DPD) and further improve the efficiency of CATV amplifiers. For integrated circuit (IC) solutions, the CFR and DPD data paths mounted within the digital front-end (DFE) chip provide a solution for the high PAPR, DPD stability, and CATV amplifier efficiency of the DCSIS 3.1 waveform. Together, it has been discovered that it can provide modeling of the harmonic components of the non-linear effects of CATV amplifiers and the significant attenuation over the transmission spectrum in CATV amplifiers. Accordingly, embodiments of the present disclosure provide improved transmission signal quality, improved efficiency of CATV amplifiers, and reduced power consumption of CATV amplifiers.

上記の概略的な理解を念頭に置いて、CATV増幅器のCFRのための方法および回路を提供するための様々な実施形態について、以下で概略的に説明する。上記の実施形態のうちの1つまたは複数は、特定のタイプのICを使用して例示されているので、そのようなICの詳細な説明を以下に示す。しかしながら、他のタイプのICが、本明細書に記載の実施形態のうちの1つまたは複数から利益を得る場合があることを理解されたい。 With the above schematic understanding in mind, various embodiments for providing methods and circuits for CFR of CATV amplifiers are outlined below. Since one or more of the above embodiments are exemplified using certain types of ICs, a detailed description of such ICs is given below. However, it should be understood that other types of ICs may benefit from one or more of the embodiments described herein.

プログラマブル論理デバイス(「PLD:programmable logic device」)は、指定された論理機能を実行するようにプログラムされ得るよく知られているタイプの集積回路である。あるタイプのPLDであるフィールドプログラマブルゲートアレイ(「FPGA:field programmable gate array」)は、典型的には、プログラマブルタイルのアレイを含む。これらのプログラマブルタイルは、たとえば、入出力ブロック(「IOB:input/output block」)、構成可能論理ブロック(「CLB:configurable logic block」)、専用のランダムアクセスメモリブロック(「BRAM:random access memory block」)、乗算器、デジタル信号処理ブロック(「DSP:digital signal processing block」)、プロセッサ、クロックマネージャ、遅延ロックループ(「DLL:delay lock loop」)などを含む。本明細書においては、「含む」および「含んでいる」は、限定を伴わずに含むことを意味する。 A programmable logic device (“PLD”) is a well-known type of integrated circuit that can be programmed to perform a specified logic function. A field programmable gate array (“FPGA: field programmable gate array”), which is a type of PLD, typically includes an array of programmable tiles. These programmable tiles are, for example, input / output blocks (“IOB: input / output block”), configurable logic blocks (“CLB: composite logic block”), and dedicated random access memory blocks (“BRAM: random access memory block”). ”), Multipliers, digital signal processing blocks (“DSP: digital signal processing block”), processors, clock managers, delay lock loops (“DLL: memory lock loop”), and the like. As used herein, "includes" and "includes" means include without limitation.

各プログラマブルタイルは、典型的には、プログラマブル相互接続部とプログラマブル論理の両方を含む。プログラマブル相互接続部は、典型的には、プログラマブル相互接続点(「PIP:programmable interconnect points」)によって相互接続された長さの異なる多数の相互接続線を含む。プログラマブル論理は、たとえば、関数発生器、レジスタ、算術論理などを含み得るプログラマブル要素を使用して、ユーザ設計の論理を実装する。 Each programmable tile typically contains both programmable interconnects and programmable logic. The programmable interconnects typically include a number of interconnect lines of different lengths interconnected by programmable interconnect points (“PIPs”). Programmable logic implements user-designed logic using programmable elements that may include, for example, function generators, registers, arithmetic logic, and so on.

プログラマブル相互接続部およびプログラマブル論理は、典型的には、プログラマブル要素がどのように構成されるかを定義する構成データのストリームを内部構成メモリセルにロードすることによってプログラムされる。構成データは、メモリから(たとえば、外部PROMから)読出し可能であるか、または外部デバイスによってFPGAに書込み可能である。次いで、個々のメモリセルの集合状態が、FPGAの機能を決定する。 Programmable interconnects and programmable logic are typically programmed by loading a stream of configuration data that defines how the programmable elements are constructed into internal configuration memory cells. The configuration data can be read from memory (eg, from an external PROM) or written to the FPGA by an external device. The aggregated state of the individual memory cells then determines the function of the FPGA.

別のタイプのPLDは、複合プログラマブル論理デバイス(CPLD:Complex Programmable Logic Device)である。CPLDは、相互接続スイッチマトリクスによって互いに接続され、入出力(「I/O」)リソースに接続された2つ以上の「機能ブロック」を含む。CPLDの各機能ブロックは、プログラマブル論理アレイ(「PLA:Programmable Logic Array」)およびプログラマブルアレイ論理(「PAL:Programmable Array Logic」)デバイスで使用されるものと同様の2レベルのAND/OR構造を含む。CPLDでは、構成データは典型的には、不揮発性メモリにオンチップで格納される。いくつかのCPLDでは、構成データは、不揮発性メモリにオンチップで格納され、次いで、初期構成(プログラミング)シーケンスの一部として揮発性メモリにダウンロードされる。 Another type of PLD is a complex programmable logic device (CPLD). CPLDs include two or more "functional blocks" that are connected to each other by an interconnect switch matrix and connected to input / output ("I / O") resources. Each functional block of the CPLD contains a two-level AND / OR structure similar to that used in programmable logic arrays (“PLA: Programmable Logical Array”) and programmable array logic (“PAL: Programmable Array Logic”) devices. .. In CPLDs, configuration data is typically stored on-chip in non-volatile memory. In some CPLDs, the configuration data is stored on-chip in non-volatile memory and then downloaded to volatile memory as part of the initial configuration (programming) sequence.

一般に、これらのプログラマブル論理デバイス(「PLD」)のそれぞれにおいて、デバイスの機能は、その目的のためにデバイスに提供される構成データによって制御される。構成データは、揮発性メモリ(たとえば、FPGAおよびいくつかのCPLDで一般的なスタティックメモリセル)、不揮発性メモリ(たとえば、いくつかのCPLDにおけるフラッシュメモリ)、または任意の他のタイプのメモリセルに格納することができる。 Generally, in each of these programmable logic devices (“PLD”), the functionality of the device is controlled by the configuration data provided to the device for that purpose. Configuration data can be stored in volatile memory (eg, static memory cells common in FPGAs and some CPLDs), non-volatile memory (eg, flash memory in some CPLDs), or any other type of memory cell. Can be stored.

他のPLDは、デバイス上の様々な要素をプログラム可能に相互接続する金属層などの処理層を適用することによってプログラムされる。これらのPLDは、マスクプログラマブルデバイスとして知られている。PLDはまた、たとえば、ヒューズまたはアンチヒューズ技術を用いて、他の方法でも実装され得る。「PLD」および「プログラマブル論理デバイス」という用語は、これらの例示的なデバイスを含むがこれらに限定されず、同様に、部分的にのみプログラム可能なデバイスも含む。たとえば、あるタイプのPLDは、ハードコード化されたトランジスタ論理と、ハードコード化されたトランジスタ論理をプログラム可能に相互接続するプログラマブルスイッチファブリックとの組合せを含む。 Other PLDs are programmed by applying a processing layer such as a metal layer that programmables various elements on the device. These PLDs are known as mask programmable devices. PLDs can also be implemented in other ways, for example using fuse or anti-fuse technology. The terms "PLD" and "programmable logic device" include, but are not limited to, these exemplary devices, as well as partially programmable devices. For example, one type of PLD comprises a combination of hard-coded transistor logic and a programmable switch fabric that programmatically interconnects the hard-coded transistor logic.

上述のように、高度なFPGAは、アレイ内にいくつかの異なるタイプのプログラマブル論理ブロックを含むことができる。たとえば、図1は、例示的なFPGAアーキテクチャ100を示す。FPGAアーキテクチャ100は、マルチギガビットトランシーバ(「MGT:multi−gigabit transceiver」)101、構成可能論理ブロック(「CLB」)102、ランダムアクセスメモリブロック(「BRAM」)103、入出力ブロック(「IOB」)104、構成およびクロッキング論理(「CONFIG/CLOCKS:configuration and clocking logic」)105、デジタル信号処理ブロック(「DSP」)106、特殊化された入出力ブロック(「I/O」)107(たとえば、構成ポートおよびクロックポート)、ならびにデジタルクロックマネージャ、アナログ/デジタル変換器、システム監視論理などの他のプログラマブル論理108などを含む、多数の異なるプログラマブルタイルを含む。いくつかのFPGAは、専用のプロセッサブロック(「PROC:processor block」)110も含む。いくつかの実施形態では、FPGAアーキテクチャ100は、複数の無線周波数アナログ/デジタル変換器(RF−ADC:radio frequency analog−to−digital converter)および複数の無線周波数デジタル/アナログ変換器(RF−DAC:radio frequency digital−to−analog converter)を含む、RFデータ変換器サブシステムを含む。様々な例では、RF−ADCおよびRF−DACは、実数データ用に個別に構成されても、実数と虚数のI/Qデータ用にペアで構成されてもよい。少なくともいくつかの例では、FPGAアーキテクチャ100は、RFSoCデバイスを実装してもよい。 As mentioned above, advanced FPGAs can include several different types of programmable logic blocks within an array. For example, FIG. 1 shows an exemplary FPGA architecture 100. The FPGA architecture 100 includes a multi-gigabit transceiver (“MGT: multi-gigabit transistor”) 101, a configurable logic block (“CLB”) 102, a random access memory block (“BRAM”) 103, an input / output block (“IOB”). 104, configuration and clocking logic (“CONFIG / CLOCKS”) 105, digital signal processing block (“DSP”) 106, specialized I / O block (“I / O”) 107 (eg, “I / O”) 107. Includes a number of different programmable tiles, including configuration ports and clock ports), as well as other programmable logic 108 such as digital clock managers, analog / digital converters, system monitoring logic, and the like. Some FPGAs also include a dedicated processor block (“PROC: processor block”) 110. In some embodiments, the FPGA Architecture 100 comprises a plurality of radio frequency analog / digital converters (RF-ADC: radio freedom analog-to-digital converter) and a plurality of radio frequency digital / analog converters (RF-DAC:). Includes an RF data converter subsystem, including a radio freedom digital-to-analog converter). In various examples, the RF-ADC and RF-DAC may be configured individually for real data or in pairs for real and imaginary I / Q data. In at least some examples, FPGA architecture 100 may implement RFSoC devices.

いくつかのFPGAでは、各プログラマブルタイルは、図1の上部に含まれる例によって示すように、同じタイル内のプログラマブル論理要素の入力端子および出力端子120への接続部を有する少なくとも1つのプログラマブル相互接続要素(「INT:interconnect element」)111を含むことができる。各プログラマブル相互接続要素111は、同じタイルまたは他のタイル内の隣接するプログラマブル相互接続要素の相互接続セグメント122への接続部も含むことができる。各プログラマブル相互接続要素111は、論理ブロック(図示せず)間の一般的なルーティングリソースの相互接続セグメント124への接続も含むことができる。一般的なルーティングリソースは、相互接続セグメント(たとえば、相互接続セグメント124)のトラックを含む論理ブロック(図示せず)と相互接続セグメントを接続するためのスイッチブロック(図示せず)との間のルーティングチャネルを含むことができる。一般的なルーティングリソースの相互接続セグメント(たとえば、相互接続セグメント124)は、1つまたは複数の論理ブロックに及ぶことがある。プログラマブル相互接続要素111は、一般的なルーティングリソースと共に、図示したFPGA用のプログラマブル相互接続構造(「プログラマブル相互接続部」)を実装する。 In some FPGAs, each programmable tile has at least one programmable interconnect that has connections to the input and output terminals 120 of programmable logic elements in the same tile, as shown by the example contained at the top of FIG. The element (“INT: integral”) 111 can be included. Each programmable interconnect element 111 may also include a connection of adjacent programmable interconnect elements within the same tile or other tile to the interconnect segment 122. Each programmable interconnect element 111 can also include a connection of common routing resources between logical blocks (not shown) to the interconnect segment 124. A common routing resource is routing between a logical block (not shown) containing tracks in an interconnect segment (eg, interconnect segment 124) and a switch block (not shown) for connecting the interconnect segments. Can include channels. An interconnect segment of a typical routing resource (eg, interconnect segment 124) can span one or more logical blocks. The programmable interconnect element 111 implements the illustrated programmable interconnect structure for FPGA (“programmable interconnect”), along with common routing resources.

例示的な実装形態では、CLB102は、ユーザ論理に加えて単一のプログラマブル相互接続要素(「INT」)111を実装するようにプログラムされ得る構成可能論理要素(「CLE:configurable logic element」)112を含むことができる。BRAM103は、1つまたは複数のプログラマブル相互接続要素に加えて、BRAM論理要素(「BRL:BRAM logic element」)113を含むことができる。典型的には、タイルに含まれる相互接続要素の数は、タイルの高さに依存する。図示の例では、BRAMタイルの高さは5つのCLBと同じであるが、他の数(たとえば、4つ)も使用することができる。DSPタイル106は、適切な数のプログラマブル相互接続要素に加えて、DSP論理要素(「DSPL:DSP logic element」)114を含むことができる。IOB104は、たとえば、プログラマブル相互接続要素111の1つのインスタンスに加えて、入出力論理要素(「IOL:input/output logic element」)115の2つのインスタンスを含むことができる。当業者には明らかであるように、たとえば、I/O論理要素115に接続された実際のI/Oパッドは、典型的には、入出力論理要素115のエリアに限定されない。 In an exemplary implementation, the CLB 102 may be programmed to implement a single programmable interconnect element (“INT”) 111 in addition to the user logic (“CLE: configurable logical element”) 112. Can be included. The BRAM 103 can include a BRAM logical element (“BRL: BRAM logical element”) 113 in addition to one or more programmable interconnect elements. Typically, the number of interconnect elements contained in a tile depends on the height of the tile. In the illustrated example, the height of the BRAM tile is the same as the 5 CLBs, but other numbers (eg, 4) can be used. The DSP tile 106 can include a DSP logical element (“DSPL: DSP logical element”) 114 in addition to an appropriate number of programmable interconnect elements. The IOB 104 can include, for example, one instance of the programmable interconnect element 111, as well as two instances of the input / output logical element (“IOL: input / output logical element”) 115. As will be apparent to those of skill in the art, for example, the actual I / O pad connected to the I / O logic element 115 is typically not limited to the area of the input / output logic element 115.

図1の例では、(たとえば、図1に示す領域105、107、および108で形成される)ダイの中心付近の(水平方向に示されている)エリアを、構成、クロック、および他の制御論理に使用することができる。この水平エリアから延在する(垂直方向に示されている)列109または他の列を使用して、FPGAの幅全体にクロックおよび構成信号を分配してもよい。 In the example of FIG. 1, the area (shown horizontally) near the center of the die (eg, formed by regions 105, 107, and 108 shown in FIG. 1) is configured, clocked, and other controls. Can be used for logic. Rows 109 (shown vertically) extending from this horizontal area or other rows may be used to distribute the clock and component signals over the width of the FPGA.

図1に示すアーキテクチャを利用するいくつかのFPGAは、FPGAの大部分を構成する規則的な列型構造を乱す追加の論理ブロックを含む。追加の論理ブロックは、プログラマブルブロックおよび/または専用論理とすることができる。たとえば、PROC110は、CLBおよびBRAMの複数の列に及ぶ。PROC110は、単一のマイクロプロセッサから、マイクロプロセッサ、メモリコントローラ、周辺機器などの総合的なプログラマブル処理システムに至るまでの様々な構成要素を含むことができる。 Some FPGAs that utilize the architecture shown in FIG. 1 include additional logical blocks that disrupt the regular columnar structure that makes up the majority of the FPGA. The additional logic blocks can be programmable blocks and / or dedicated logic. For example, PROC110 spans multiple columns of CLB and BRAM. The PROC 110 can include a variety of components ranging from a single microprocessor to a comprehensive programmable processing system such as a microprocessor, memory controller, peripherals and the like.

一態様では、PROC110は、ICのプログラマブル回路を実装するダイの一部として製造される専用回路、たとえばハードワイヤードプロセッサとして実装される。PROC110は、個々のプロセッサ、たとえば、プログラムコードを実行できる単一のコアから、1つまたは複数のコア、モジュール、コプロセッサ、インターフェースなどを有するプロセッサシステム全体まで複雑に広がる様々な異なるプロセッサタイプおよび/またはシステムのいずれかを表すことがある。 In one aspect, the PROC 110 is mounted as a dedicated circuit manufactured as part of a die that mounts the programmable circuit of the IC, eg, a hardwired processor. The PROC 110 has a variety of different processor types and / Or it may represent one of the systems.

別の態様では、PROC110は、アーキテクチャ100から省略されており、記載されているプログラマブルブロックの他の種類のうちの1つまたは複数と置き換えられてもよい。さらに、このようなブロックは、PROC110の場合のように、プログラマブル回路の様々なブロックを使用してプログラムコードを実行できるプロセッサを形成することができるという点で、「ソフトプロセッサ」を形成するために利用されることがある。 In another aspect, PROC 110 is omitted from Architecture 100 and may be replaced with one or more of the other types of programmable blocks described. Further, such blocks are to form a "soft processor" in that, as in the case of PROC110, various blocks of programmable circuits can be used to form a processor capable of executing program code. May be used.

「プログラマブル回路」という語は、IC内のプログラマブル回路要素、たとえば、本明細書に記載の様々なプログラム可能または構成可能な回路ブロックまたはタイル、ならびにICにロードされる構成データに従って様々な回路ブロック、タイル、および/または要素を選択的に結合する相互接続回路を指すことがある。たとえば、図1に示す、CLB102およびBRAM103などのPROC110の外部にある部分は、ICのプログラマブル回路と見なすことができる。 The term "programmable circuit" refers to programmable circuit elements within an IC, such as various programmable or configurable circuit blocks or tiles described herein, as well as various circuit blocks according to the configuration data loaded into the IC. It may refer to an interconnect circuit that selectively connects tiles and / or elements. For example, the part outside the PROC 110 such as CLB 102 and BRAM 103 shown in FIG. 1 can be regarded as a programmable circuit of an IC.

いくつかの実施形態では、プログラマブル回路の機能および接続性は、構成データがICにロードされるまで確立されない。構成データのセットを使用して、FPGAなどのICのプログラマブル回路をプログラムすることができる。構成データは、場合によっては「構成ビットストリーム」と呼ばれる。一般に、プログラマブル回路は、最初に構成ビットストリームをICにロードしない限り、動作も機能もしない。構成ビットストリームは、プログラマブル回路内の特定の回路設計を効果的に実装またはインスタンス化する。回路設計は、たとえば、プログラマブル回路ブロックの機能的側面および様々なプログラマブル回路ブロック間の物理的接続を指定する。 In some embodiments, the functionality and connectivity of the programmable circuit is not established until the configuration data is loaded into the IC. A set of configuration data can be used to program programmable circuits in ICs such as FPGAs. Configuration data is sometimes referred to as a "configuration bitstream." In general, programmable circuits do not operate or function unless the constituent bitstream is first loaded into the IC. Configuration bitstreams effectively implement or instantiate a particular circuit design within a programmable circuit. The circuit design specifies, for example, the functional aspects of the programmable circuit block and the physical connections between the various programmable circuit blocks.

いくつかの実施形態では、「ハードワイヤード」または「ハード化された」、すなわちプログラム可能でない回路が、ICの一部として製造される。プログラマブル回路とは異なり、ハードワイヤード回路または回路ブロックは、構成ビットストリームのロードによるICの製造後に実装されない。ハードワイヤード回路は、一般に、たとえば、構成ビットストリームを最初にIC、たとえばPROC 110にロードすることなく機能する専用の回路ブロックおよび相互接続部を有すると考えられる。 In some embodiments, "hard-wired" or "hardened" or non-programmable circuits are manufactured as part of the IC. Unlike programmable circuits, hardwired circuits or circuit blocks are not implemented after the IC is manufactured by loading the constituent bitstream. Hardwired circuits are generally considered to have dedicated circuit blocks and interconnects that function, for example, without first loading the constituent bitstream into an IC, eg PROC 110.

場合によっては、ハードワイヤード回路は、IC内の1つまたは複数のメモリ要素に記憶されているレジスタ設定または値に従って設定または選択できる1つまたは複数の動作モードを有することができる。動作モードは、たとえば、構成ビットストリームをICにロードすることで設定することができる。この機能にもかかわらず、ハードワイヤード回路は、ICの一部として製造されたときに動作可能であるとともに特定の機能を有するので、プログラマブル回路とは見なされない。 In some cases, the hardwired circuit can have one or more modes of operation that can be set or selected according to register settings or values stored in one or more memory elements in the IC. The operation mode can be set, for example, by loading the constituent bitstream into the IC. Despite this functionality, hardwired circuits are not considered programmable circuits because they are operational and have specific functionality when manufactured as part of an IC.

図1は、プログラマブル回路、たとえばプログラマブルファブリックを含むICを実装するために使用することができる例示的なアーキテクチャを例示するためのものである。たとえば、行内の論理ブロックの数、行の相対幅、行の数および順序、行に含まれる論理ブロックのタイプ、論理ブロックの相対サイズ、ならびに図1の上部に含まれる相互接続/論理の実装は、単なる例示である。たとえば、実際のICでは、ユーザ論理の効率的な実装を容易にするために、CLBが表示されている場所には通常、2つ以上の隣接するCLB行が含まれるが、隣接するCLB行の数はICの全体的なサイズと共に変化する。さらに、図1のFPGAは、本明細書に記載の相互接続回路の例を使用することができるプログラマブルICの一例を示している。本明細書に記載の相互接続回路は、CPLDなどの他のタイプのプログラマブルICにおいて、または論理要素を選択的に結合するためのプログラマブル相互接続構造を有する任意のタイプのプログラマブルICにおいて使用することができる。 FIG. 1 is intended to illustrate an exemplary architecture that can be used to implement a programmable circuit, eg, an IC that includes a programmable fabric. For example, the number of logical blocks in a row, the relative width of the row, the number and order of rows, the type of logical block contained in the row, the relative size of the logical block, and the interconnection / logical implementation included at the top of Figure 1. , Is just an example. For example, in a real IC, where CLB is displayed, usually contains two or more adjacent CLB rows to facilitate efficient implementation of user logic, but in adjacent CLB rows. The number varies with the overall size of the IC. Further, the FPGA in FIG. 1 shows an example of a programmable IC that can use the example of the interconnect circuit described herein. The interconnect circuits described herein can be used in other types of programmable ICs such as CPLDs, or in any type of programmable IC having a programmable interconnect structure for selectively coupling logic elements. can.

CATV増幅器のCFRのための方法および回路を実装することができるICは、図1に示す例示的なICに限定されず、他の構成を有するIC、または他のタイプのICも、CATV増幅器のCFRのための方法および回路を実装できることに留意されたい。 The ICs on which the methods and circuits for CFR of the CATV amplifier can be implemented are not limited to the exemplary ICs shown in FIG. Note that methods and circuits for CFR can be implemented.

次に図2を参照すると、(たとえば、光ファイバを含み得る)データファイバから始まり、リモートノードを通り(たとえば、家での)エンドユーザ位置までの信号経路を示すケーブルネットワーク200が示されている。ケーブルネットワーク200は、ハイブリッドファイバ同軸ネットワークの一部とすることができ、データファイバは中央ヘッドエンドからリモートノードまで通っており、同軸ケーブルはリモートノードからエンドユーザまで通っている。いくつかの例では、リモートノードは、DOCSIS3.1規格に基づくリモートPHYノードを含む。リモートPHYノードは、いくつかの実施形態では、ベースバンドおよびデジタルフロントエンド(DFE:digital front−end)チップ202、デジタル/アナログ変換器(DAC)204、(たとえば、増幅器を含み得る)ドライバ206、アナログ傾斜フィルタ208、電力分割器210、およびCATV増幅器212を含んでもよい。様々な例において、ベースバンドおよびDFEチップ202は、単一のチップとして、またはベースバンドプロセッサチップおよび別個のDFEチップを含む別個のチップとして実装されてもよい。いくつかの実施形態では、DAC204は、たとえば、DAC204への入力に応じて、RF DACまたはIF DACとして実装されてもよい。さらに、いくつかの実施形態では、ベースバンドおよびDFEチップ202、ならびにDAC204は、(たとえば、RFSoCデバイスにあるような)単一のチップとして実装されてもよい。さらに、リモートPHYノードの1つまたは複数の構成要素は、図1のプログラマブル論理デバイスなどのプログラマブル論理デバイスに実装されてもよい。図2に示すように、データファイバは、ベースバンドおよびDFEチップ202への入力として接続され、ベースバンドおよびDFEチップ202の出力は、DAC204への入力として接続される。(勾配がない)電力スペクトル214は、ベースバンドおよびDFEチップ202の出力における信号の形状の一例を提供する。DAC204の出力は、ドライバ206への入力として接続され、ドライバ206の出力は、アナログ傾斜フィルタ208への入力として接続される。ケーブル用途の場合、アナログ傾斜フィルタ208を使用して、信号の電力スペクトル全体の利得を変更することができる。言い方を変えれば、アナログ傾斜フィルタ208は、電力スペクトル全体で信号の電力レベルに勾配を加えるために使用される。電力スペクトル216は、アナログ傾斜フィルタ208の出力における、電力スペクトル214と比較した、信号の勾配(たとえば、本例では正の勾配)を示す。 Next, with reference to FIG. 2, a cable network 200 showing a signal path starting from a data fiber (which may include, for example, an optical fiber) and through a remote node to an end-user location (eg, at home) is shown. .. The cable network 200 can be part of a hybrid fiber coaxial network, where the data fiber runs from the central headend to the remote node and the coaxial cable runs from the remote node to the end user. In some examples, the remote node includes a remote PHY node based on the DOCSIS 3.1 standard. The remote PHY node, in some embodiments, includes a baseband and digital front-end (DFE) chip 202, a digital-to-analog converter (DAC) 204, and a driver 206 (eg, an amplifier). It may include an analog gradient filter 208, a power divider 210, and a CATV amplifier 212. In various examples, the baseband and DFE chip 202 may be mounted as a single chip or as separate chips including a baseband processor chip and a separate DFE chip. In some embodiments, the DAC 204 may be implemented as an RF DAC or an IF DAC, for example, depending on the input to the DAC 204. Further, in some embodiments, the baseband and DFE chip 202, as well as the DAC204, may be mounted as a single chip (eg, as in an RFSoC device). Further, one or more components of the remote PHY node may be implemented in a programmable logic device such as the programmable logic device of FIG. As shown in FIG. 2, the data fiber is connected as an input to the baseband and the DFE chip 202, and the output of the baseband and the DFE chip 202 is connected as an input to the DAC 204. The (no gradient) power spectrum 214 provides an example of the shape of the signal at the output of the baseband and DFE chip 202. The output of the DAC 204 is connected as an input to the driver 206, and the output of the driver 206 is connected as an input to the analog gradient filter 208. For cable applications, the analog gradient filter 208 can be used to change the gain of the entire power spectrum of the signal. In other words, the analog gradient filter 208 is used to add a gradient to the power level of the signal over the entire power spectrum. The power spectrum 216 shows the gradient of the signal at the output of the analog gradient filter 208 compared to the power spectrum 214 (eg, a positive gradient in this example).

いくつかの実施形態では、アナログ傾斜フィルタ208の出力は、電力分割器210への入力として接続される。図2の例では、電力分割器210は、単一の入力および4つの出力を有する1×4電力分割器を含む。しかしながら、いくつかの実施形態では、電力分割器210は、単一の入力および2つの出力を有する1×2電力分割器、(たとえば、4つの出力を生成するための)1×2電力分割器のカスケード、または別のタイプの電力分割器を含んでもよい。この例では、電力分割器210の4つの出力のそれぞれは、CATV増幅器212への入力として接続されている。次いで、各CATV増幅器212の出力は、同軸ケーブルに結合され、同軸ケーブルは、(たとえば、家での)エンドユーザ位置でケーブルモデムにさらに結合される。少なくともいくつかの実施形態では、ケーブルネットワーク200は、ノード+0アーキテクチャを実装し、これは、リモートPHYノードとエンドユーザ位置との間の同軸ケーブル経路に沿って(リモートPHYノードのCATV増幅器212を超えて)追加のCATV増幅器がないことを意味する。図2はさらに、(たとえば、負の勾配を伴う)同軸ケーブル損失スペクトルを示す電力スペクトル218、CATV増幅器212の出力信号を示す電力スペクトル219、およびエンドユーザ位置に到達する信号の(勾配を伴わない)電力スペクトルを示す電力スペクトル220を示す。前に説明したように、アナログ傾斜フィルタ208は、(たとえば、CATV増幅器212からエンドユーザ位置のケーブルモデムまでの)同軸ケーブル損失を補償するために使用される。 In some embodiments, the output of the analog gradient filter 208 is connected as an input to the power divider 210. In the example of FIG. 2, the power divider 210 includes a 1x4 power divider having a single input and four outputs. However, in some embodiments, the power divider 210 is a 1x2 power divider having a single input and two outputs, a 1x2 power divider (eg, for producing four outputs). Cascade of, or another type of power divider may be included. In this example, each of the four outputs of the power divider 210 is connected as an input to the CATV amplifier 212. The output of each CATV amplifier 212 is then coupled to a coaxial cable, which is further coupled to the cable modem at the end user position (eg, at home). In at least some embodiments, the cable network 200 implements a node + 0 architecture, which is along the coaxial cable path between the remote PHY node and the end user location (beyond the CATV amplifier 212 on the remote PHY node). Means that there is no additional CATV amplifier. FIG. 2 further shows a power spectrum 218 showing a coaxial cable loss spectrum (eg with a negative gradient), a power spectrum 219 showing the output signal of the CATV amplifier 212, and a signal reaching the end user position (without a gradient). ) The power spectrum 220 showing the power spectrum is shown. As previously described, the analog gradient filter 208 is used to compensate for coaxial cable loss (eg, from the CATV amplifier 212 to the cable modem at the end user location).

少なくともいくつかの既存のケーブルネットワークでは、CATV増幅器は、線形領域で動作する。これは、CATV増幅器の出力での非線形性量が十分に少ないので、追加の信号処理が不要であり、CATV増幅器の出力での信号が、復調および情報転送のために同軸ケーブル上でエンドユーザ位置のケーブルモデムに直接送信され得ることを意味する。しかしながら、DOCSIS3.1に関連するより高度な機能および追加の電力消費構成要素への移行に伴い、各ノード(たとえば、各リモートPHYノード)への電力供給が限られているので、CATV増幅器などの他の構成要素の電力消費量を削減することが望ましい。現在、CATV増幅器の効率は約2〜3%であるため、たとえば、20ワットの入力電力を有する単一のCATV増幅器は、約1/2ワットの出力電力を出力する。(たとえば、図2に示すように)4つのCATV増幅器の場合、100ワットの入力電力は、約2ワットの出力電力を出力する。したがって、CATV増幅器をより効率的にすることが非常に望ましい。 In at least some existing cable networks, CATV amplifiers operate in the linear region. This is because the amount of non-linearity at the output of the CATV amplifier is small enough that no additional signal processing is required and the signal at the output of the CATV amplifier is at the end user position on the coaxial cable for demodulation and information transfer. Means that it can be sent directly to your cable modem. However, with the transition to more advanced features and additional power consumption components related to DOCSIS 3.1, the power supply to each node (eg, each remote PHY node) is limited and therefore, such as CATV amplifiers. It is desirable to reduce the power consumption of other components. Currently, the efficiency of CATV amplifiers is about 2-3%, so for example, a single CATV amplifier with an input power of 20 watts will output about 1/2 watts of output power. For four CATV amplifiers (eg, as shown in FIG. 2), an input power of 100 watts outputs an output power of about 2 watts. Therefore, it is highly desirable to make the CATV amplifier more efficient.

CATV増幅器をより効率的にするために検討されている少なくとも1つの選択肢は、CATV増幅器をより非線形領域で動作させることである。しかしながら、そうすることは、何らかの追加のデジタル信号処理がなければ、本開示の実施形態により提供されるようにCATV増幅器の出力での信号を同軸ケーブル上でエンドユーザ位置に直接送信できないことを意味する。たとえば、本明細書に開示する実施形態は、以下でより詳細に説明するように、ベースバンドおよびDFEチップ202内に機能を追加し、それにより、CATV増幅器が非線形領域で動作する場合でも、ベースバンドおよびDFEチップ202が、CATV増幅器の出力の信号が依然として線形であり、エンドユーザ位置にあるケーブルモデムによって容易に復調され得るように、信号を反転または変更することが可能となる。言い方を変えれば、CATV増幅器の非線形性が「x」である場合、ベースバンドおよびDFEチップ202内の機能は、CATV増幅器の非線形性「x」によって相殺される逆非線形性「1/x」を追加するように構成される。したがって、CATV増幅器の出力での信号は、クリーンであり線形である。一般に、非線形性を事前に追加するプロセス(たとえば、ベースバンドおよびDFEチップ202で逆非線形性を追加することなど)は、プリディストーションすること、またはプリディストーションと呼ばれる。ベースバンドおよびDFEチップ202のコンテキストにおいて、歪みがデジタル的に追加されるので、プリディストーションは、デジタルプリディストーション(DPD)と呼ばれることがある。様々な実施形態によれば、DPDプロセスは、CATV増幅器(たとえば、CATV増幅器212など)が有する非線形性「x」のタイプの知識を用いて実行され、その結果、DPDプロセスは、適切な逆非線形性「1/x」を追加することができる。したがって、本開示の実施形態によれば、DPDプロセスは、ベースバンドおよびDFEチップ202内に追加される第1の機能である。 At least one option being considered to make the CATV amplifier more efficient is to operate the CATV amplifier in a more non-linear region. However, doing so means that without some additional digital signal processing, the signal at the output of the CATV amplifier cannot be transmitted directly to the end user location on the coaxial cable as provided by embodiments of the present disclosure. do. For example, the embodiments disclosed herein add functionality within the baseband and DFE chip 202, as described in more detail below, thereby the base even when the CATV amplifier operates in the non-linear region. The band and DFE chip 202 will be able to invert or alter the signal so that the signal at the output of the CATV amplifier is still linear and can be easily demodulated by the cable modem at the end user position. In other words, if the non-linearity of the CATV amplifier is "x", the functions in the baseband and DFE chip 202 have the inverse non-linearity "1 / x" offset by the non-linearity "x" of the CATV amplifier. Configured to add. Therefore, the signal at the output of the CATV amplifier is clean and linear. Generally, the process of pre-adding non-linearity (eg, adding inverse non-linearity in baseband and DFE chip 202) is called pre-distortion, or pre-distortion. Pre-distortion is sometimes referred to as digital pre-distortion (DPD) because distortion is added digitally in the context of baseband and DFE chip 202. According to various embodiments, the DPD process is performed using the knowledge of the type of non-linearity "x" possessed by the CATV amplifier (eg, CATV amplifier 212, etc.) so that the DPD process is properly inversely non-linear. The sex "1 / x" can be added. Therefore, according to embodiments of the present disclosure, the DPD process is a first function added within the baseband and DFE chip 202.

さらに、ベースバンドおよびDFEチップ202内に追加される第2の機能は、CFRプロセスを含んでもよい。上記で説明したように、CFRプロセスを使用して、信号をクリップし、CFR出力で追加の利得を可能にすることによって、信号のPAPRを低減してもよい。CFRを採用することによって、CATV増幅器をその1dB圧縮点に近づけて動作させることができ、これにより、CATV増幅器の効率が向上する。さらに、DPDプロセスと組み合わせると、CFRプロセスを使用して、DPDの安定性を大幅に向上させ(たとえば、DPDの発散を回避し)、CATV増幅器の効率をさらに向上させることができる。様々な実施形態において、DPDプロセスおよびCFRプロセスは、DAC204、ドライバ206、およびアナログ傾斜フィルタ208のそれぞれによってもたらされる効率ならびに/または歪みを含む、ベースバンドおよびDFEチップ202とCATV増幅器212との間の信号チェーンの知識を用いて実行される。様々な実施形態では、本明細書に開示するDPDプロセスおよびCFRプロセスによって、CATV増幅器の効率が向上し、電力消費量が削減される。 In addition, a second function added within the baseband and DFE chip 202 may include a CFR process. As described above, the CFR process may be used to reduce the PAPR of the signal by clipping the signal and allowing additional gain at the CFR output. By adopting CFR, the CATV amplifier can be operated close to its 1 dB compression point, which improves the efficiency of the CATV amplifier. In addition, in combination with the DPD process, the CFR process can be used to significantly improve the stability of the DPD (eg, avoid the divergence of the DPD) and further improve the efficiency of the CATV amplifier. In various embodiments, the DPD and CFR processes are between the baseband and DFE chip 202 and the CATV amplifier 212, including the efficiency and / or distortion provided by the DAC 204, the driver 206, and the analog gradient filter 208, respectively. It is carried out using the knowledge of the signal chain. In various embodiments, the DPD and CFR processes disclosed herein improve the efficiency of the CATV amplifier and reduce power consumption.

いくつかの実施形態では、(たとえば、DPDプロセスおよびCFRプロセスを含む)ベースバンドおよびDFEチップ202内の機能は、主に、ベースバンド出力信号がDFEチップへの入力として提供されるDFE機能として実装されてもよい。したがって、ここで図3を参照すると、本開示の1つまたは複数の態様を実行するように構成されたDFE設計を提供するDFEシステム300が示されている。いくつかの実施形態では、DFEシステム300は、デジタルアップコンバータ(DUC)302を含む。様々な例において、DUC302は、データの1つまたは複数のチャネルを、ベースバンド信号から、1組の1つまたは複数の指定された無線周波数または中間周波数(RF:radio frequenciesまたはIF:intermediate frequencies)で変調されたキャリアを含むパスバンド信号に変換するために使用される。例として、DUC302は、(たとえば、サンプルレートを上げるために)補間を実行すること、(たとえば、スペクトル成形および補間画像の除去を提供するために)フィルタリングすること、および(たとえば、信号スペクトルを所望のキャリア周波数にシフトするために)混合することによって、これを実現する。一般に、DUC302への入力でのサンプルレート、たとえばデジタル通信システムのシンボルレートは、比較的低いが、出力、たとえばさらなるアナログ処理および周波数変換のためにデジタルサンプルをアナログ波形に変換するDACへの入力サンプルレートは、はるかに高いレートである。 In some embodiments, the functions within the baseband and DFE chip 202 (including, for example, the DPD process and the CFR process) are implemented primarily as DFE functions in which the baseband output signal is provided as an input to the DFE chip. May be done. Accordingly, with reference to FIG. 3 herein, a DFE system 300 is shown that provides a DFE design configured to perform one or more aspects of the present disclosure. In some embodiments, the DFE system 300 comprises a digital upconverter (DUC) 302. In various examples, the DUC 302 connects one or more channels of data from a baseband signal to a set of one or more specified radio frequencies or intermediate frequencies (RF: radio frequency or IF: intermediate frequencies). Used to convert to a passband signal containing carriers modulated in. As an example, the DUC 302 performs interpolation (eg, to increase the sample rate), filters (eg, to provide spectral shaping and removal of interpolated images), and (eg, desired signal spectrum). This is achieved by mixing (to shift to the carrier frequency of). In general, the sample rate at the input to the DUC 302, eg the symbol rate of a digital communication system, is relatively low, but the output, eg the input sample to the DAC, which converts the digital sample to an analog waveform for further analog processing and frequency conversion. The rate is a much higher rate.

図3の例に示すように、DUC302に、ベースバンドデータ入力が提供される。ベースバンドデータ入力は、s(n)、s(n)、s(n)、s(n)、s(n)、およびs(n)として表される複数の異なるキャリアを含む。いくつかの実施形態では、ベースバンドデータ入力のサンプリングレートは、約204.8MHzであり、OFDMシンボルクロックに対応する。例として、DUC302は、最初にベースバンドデータ入力の補間を実行することによって(たとえば、ベースバンドデータ入力から)複数の異なるキャリアを生成し、本例では、この補間を使用してサンプリングレートを8倍(8)に増加させ、それにより、第1のクロックドメイン(たとえば、204.8MHzのクロックドメイン)から第2のクロックドメイン(たとえば、1638.4MHzのクロックドメイン)に移行する。補間プロセスの後、複数の異なるキャリアのそれぞれの周波数を所望のキャリア周波数にシフトするために、複数の異なるキャリアのそれぞれは、それぞれが異なる周波数を有する数値制御発振器(NCO:numerically controlled oscillator)からの信号と混合される。たとえば、キャリアs(n)は、第1の周波数を有する第1のNCO(NCO1)と混合され、キャリアs(n)は、第2の周波数を有する第2のNCO(NCO2)と混合され、キャリアs(n)は、第3の周波数を有する第3のNCO(NCO3)と混合され、キャリアs(n)は、第4の周波数を有する第4のNCO(NCO4)と混合され、キャリアs(n)は、第5の周波数を有する第5のNCO(NCO5)と混合され、キャリアs(n)は、第6の周波数を有する第6のNCO(NCO6)と混合される。混合プロセスの後、複数の異なるキャリアのそれぞれが組み合わされて、合成信号c(n)を形成する。したがって、合成信号c(n)は、異なる周波数で混合された複数の異なるキャリアのそれぞれを含む。いくつかの実施形態では、混合プロセスの結果として、合成信号c(n)は、複数の異なるキャリアのそれぞれで周波数が並んで配置されている図5Aに示す信号と実質的に同じに見えることがある。場合によっては、合成信号c(n)の生成後、任意選択で別の補間プロセスが実行されてもよく、図3の例では、補間プロセスを使用して合成信号c(n)のサンプリングレートを2倍に増加させ、それにより、第2のクロックドメイン(たとえば、1638.4MHzのクロックドメイン)から第3のクロックドメイン(たとえば、3276.8MHzのクロックドメイン)に移行する。DUC302による信号処理の後、合成信号c(n)は、DPD−CFRシステム304への入力として提供され、これについては、以下でより詳細に説明する。いくつかの実施形態では、DPD−CFRシステム304の出力は、複素信号から実信号への変換306を受け、複素信号から実信号への変換306の出力は、(たとえば、図2のDAC204であり得る)DACへの入力として提供される。さらに、DFEシステム300の1つまたは複数の構成要素は、図1のプログラマブル論理デバイスなどのプログラマブル論理デバイスに実装されてもよい。 As shown in the example of FIG. 3, the DUC 302 is provided with a baseband data input. Baseband data inputs are represented by multiple different carriers as s 1 (n), s 2 (n), s 3 (n), s 4 (n), s 5 (n), and s 6 (n). including. In some embodiments, the sampling rate of the baseband data input is approximately 204.8 MHz, which corresponds to the OFDM symbol clock. As an example, the DUC 302 first generates multiple different carriers (eg, from the baseband data input) by performing an interpolation of the baseband data input, and in this example, this interpolation is used to set the sampling rate to 8. It is multiplied by (8), thereby migrating from the first clock domain (eg, 204.8 MHz clock domain) to the second clock domain (eg, 1638.4 MHz clock domain). After the interpolation process, in order to shift the frequency of each of the different carriers to the desired carrier frequency, each of the different carriers is from a numerically controlled oscillator (NCO), each of which has a different frequency. Mixed with the signal. For example, carrier s 1 (n) is mixed with a first NCO (NCO 1) having a first frequency and carrier s 2 (n) is mixed with a second NCO (NCO 2) having a second frequency. The carrier s 3 (n) is mixed with a third NCO (NCO 3) having a third frequency, and the carrier s 4 (n) is mixed with a fourth NCO (NCO 4) having a fourth frequency. The carrier s 5 (n) is mixed with a fifth NCO (NCO 5) having a fifth frequency, and the carrier s 6 (n) is mixed with a sixth NCO (NCO 6) having a sixth frequency. Will be done. After the mixing process, each of a plurality of different carriers is combined to form the synthetic signal c (n). Therefore, the combined signal c (n) includes each of a plurality of different carriers mixed at different frequencies. In some embodiments, as a result of the mixing process, the combined signal c (n) may appear substantially the same as the signal shown in FIG. 5A, where the frequencies are arranged side by side on each of a plurality of different carriers. be. In some cases, after the composite signal c (n) is generated, another interpolation process may be arbitrarily executed. In the example of FIG. 3, the interpolation process is used to determine the sampling rate of the composite signal c (n). It is doubled, thereby moving from a second clock domain (eg, a 1638.4 MHz clock domain) to a third clock domain (eg, a 3276.8 MHz clock domain). After signal processing by the DUC 302, the combined signal c (n) is provided as an input to the DPD-CFR system 304, which will be described in more detail below. In some embodiments, the output of the DPD-CFR system 304 undergoes a complex signal to real signal conversion 306, and the output of the complex signal to real signal conversion 306 is (eg, DAC204 in FIG. 2). (Get) Provided as an input to the DAC. Further, one or more components of the DFE system 300 may be implemented in a programmable logic device such as the programmable logic device of FIG.

前に説明したように、DPDプロセスおよびCFRプロセス、したがってDPD−CFRシステム304は、CATV増幅器が有する非線形性「x」のタイプの知識、ならびにベースバンドおよびDFEチップ202とCATV増幅器212との間の信号チェーンの知識を用いて機能し、その結果、DPD−CFRシステム304は、(たとえば、適切な逆非線形性「1/x」を追加すること、および信号のPAPRを低減することを含む)適切なDPDプロセスおよびCFRプロセスを効果的に実施することができる。たとえば、DPD−CFRシステム304は、(たとえば、非線形効果および信号チェーンを含む)CATV増幅器をモデル化するために使用されてもよい。したがって、DPD−CFRシステム304によって提供されるモデルは、フィードバックデータ308に基づいて生成および/または更新されてもよく、フィードバックデータ308は、(たとえば、CATV増幅器212などの)CATV増幅器の出力信号を含んでもよい。いくつかの実施形態では、フィードバックデータ308は、アナログ/デジタル変換器(ADC)310を介して処理され、デジタルフィードバックデータ311としてDPD/CFR適応エンジン312に提供される。様々な例では、DPD/CFR適応エンジン312は、デジタルフィードバックデータ311に基づいて、DPD−CFRシステム304がCATV増幅器の実行時の挙動に適応できるように、DPD−CFRシステム304を更新する。より具体的には、いくつかの実施形態では、DPD/CFR適応エンジン312は、DPD−CFRシステム304内の他の要素のフィルタまたは構成の係数を決定してもよく、一般に、DPD−CFRシステム304内で、以下で説明するCFRモジュールおよびDPDモジュールを構成してもよい。したがって、DPD−CFRシステム304によって提供されるモデルを、(たとえば、フィードバックデータ308およびDPD/CFR適応エンジン312を介して)継続的に監視および更新することによって、最適なDPDプロセスおよびCFRプロセスを実施することができる。例として、モデルを監視および更新する態様(たとえば、DPD/CFR適応エンジン312の機能など)は、(たとえば、BRAM103内または別のオンチップメモリ位置内の)メモリに格納されたソフトウェアとして実装され、1つまたは複数のオンチッププロセッサ(たとえば、PROC110など)によって実行されてもよい。いくつかの実施形態では、ベースバンドおよびDFEチップ202、DAC204、およびADC310が、(たとえば、RFSoCデバイスにあるような)単一のチップとして実装され得ることに留意されたい。上記で提供されたモデルを監視および更新する例は、決して限定することを意味するものではなく、他の方法が可能であり、本開示の実施形態は提供される例のいずれによっても限定されないことが理解されよう。 As previously described, the DPD and CFR processes, and thus the DPD-CFR system 304, have knowledge of the type of non-linearity "x" that the CATV amplifier has, as well as the baseband and between the DFE chip 202 and the CATV amplifier 212. It works with the knowledge of the signal chain, so that the DPD-CFR system 304 is suitable (including, for example, adding the appropriate inverse nonlinearity "1 / x" and reducing the PAPR of the signal). DPD process and CFR process can be effectively carried out. For example, the DPD-CFR system 304 may be used to model a CATV amplifier (including, for example, non-linear effects and signal chains). Therefore, the model provided by the DPD-CFR system 304 may be generated and / or updated based on the feedback data 308, where the feedback data 308 is the output signal of the CATV amplifier (eg, for example, the CATV amplifier 212). It may be included. In some embodiments, the feedback data 308 is processed via an analog-to-digital converter (ADC) 310 and provided as digital feedback data 311 to the DPD / CFR adaptation engine 312. In various examples, the DPD / CFR adaptation engine 312 updates the DPD-CFR system 304 based on the digital feedback data 311 so that the DPD-CFR system 304 can adapt to the run-time behavior of the CATV amplifier. More specifically, in some embodiments, the DPD / CFR adaptive engine 312 may determine the coefficients of the filters or configurations of other elements within the DPD-CFR system 304, and in general, the DPD-CFR system. In 304, the CFR module and the DPD module described below may be configured. Therefore, the optimal DPD and CFR processes are implemented by continuously monitoring and updating the model provided by the DPD-CFR system 304 (eg, via feedback data 308 and DPD / CFR adaptation engine 312). can do. As an example, aspects of monitoring and updating a model (eg, features of the DPD / CFR adaptive engine 312) are implemented as software stored in memory (eg, in BRAM 103 or in another on-chip memory location). It may be run by one or more on-chip processors (eg, PROC110, etc.). Note that in some embodiments, the baseband and DFE chips 202, DAC204, and ADC310 can be mounted as a single chip (eg, as in an RFSoC device). The examples of monitoring and updating the model provided above are by no means meant to be limiting, other methods are possible, and embodiments of the present disclosure are not limited by any of the examples provided. Will be understood.

ここで図4Aを参照すると、本開示の様々な態様を実施するために使用される上記のDPD−CFRシステム304のより詳細な図が示されている。図示のように、DPD−CFRシステム304は、デジタル傾斜フィルタ402、CFRモジュール404、DPDモジュール406、単側波帯ヒルベルトフィルタ412、およびデジタル傾斜等化器414を含んでもよい。DPD−CFRシステム304の1つまたは複数の構成要素は、図1のプログラマブル論理デバイスなどのプログラマブル論理デバイスに実装され得ることに留意されたい。 Here, with reference to FIG. 4A, a more detailed view of the above-mentioned DPD-CFR system 304 used to carry out various aspects of the present disclosure is shown. As shown, the DPD-CFR system 304 may include a digital tilt filter 402, a CFR module 404, a DPD module 406, a single sideband hillbelt filter 412, and a digital tilt equalizer 414. It should be noted that one or more components of the DPD-CFR system 304 may be implemented in a programmable logic device such as the programmable logic device of FIG.

引き続き図4Aを参照して、DPD−CFRシステム304の機能を、より詳細に説明する。たとえば、いくつかの実施形態では、上記で説明した合成信号c(n)を含み得る入力信号x(n)が、デジタル傾斜フィルタ402に提供される。様々な場合において、デジタル傾斜フィルタ402は、アナログ傾斜フィルタ208(図2)をモデル化するために使用されてもよい。したがって、例として、デジタル傾斜フィルタ402の出力は、アナログ傾斜フィルタ208の出力と同様とすることができる。いくつかの実施形態では、

Figure 2022502907
として示すデジタル傾斜フィルタ402の出力は、CFRモジュール404への入力として提供される。様々な実施形態では、CFRモジュール404は、入ってくる信号(たとえば、デジタル傾斜フィルタ402の出力
Figure 2022502907
)のPAPRを低減するためにCFRプロセスを実行してもよい。本実施形態は、CFRモジュール404によって使用される特定のCFR技法に限定されないが、例示的なCFR技法には、適応ベースバンド、中間周波数(IF)クリッピングおよびフィルタリング、ピークウィンドウイング、または別の適切な技法が含まれ得る。CFRプロセスの後、CFRモジュール404は、
Figure 2022502907
として示す出力を、DPDモジュール406に提供する。図示のように、デジタル傾斜フィルタ402の出力(
Figure 2022502907
)はまた、データ経路421に沿って提供され、(たとえば、ブロック423において)信号
Figure 2022502907
に時間遅延が導入される。例として、CFRモジュール404の出力(
Figure 2022502907
)はさらに、データ経路427に沿って提供され、次いで、コンバイナ425を使用して、CFRモジュール404の出力(
Figure 2022502907
)を時間遅延信号
Figure 2022502907
と組み合わせて、信号
Figure 2022502907
をもたらす。 The function of the DPD-CFR system 304 will be described in more detail with reference to FIG. 4A. For example, in some embodiments, an input signal x (n) that may include the combined signal c (n) described above is provided in the digital gradient filter 402. In various cases, the digital tilt filter 402 may be used to model the analog tilt filter 208 (FIG. 2). Therefore, as an example, the output of the digital tilt filter 402 can be similar to the output of the analog tilt filter 208. In some embodiments,
Figure 2022502907
The output of the digital tilt filter 402, shown as, is provided as an input to the CFR module 404. In various embodiments, the CFR module 404 is an incoming signal (eg, the output of a digital tilt filter 402).
Figure 2022502907
) CFR process may be performed to reduce PAPR. The present embodiment is not limited to the particular CFR technique used by the CFR module 404, but exemplary CFR techniques include adaptive baseband, intermediate frequency (IF) clipping and filtering, peak windowing, or another suitable. Techniques can be included. After the CFR process, the CFR module 404
Figure 2022502907
The output shown as is provided to the DPD module 406. As shown, the output of the digital tilt filter 402 (
Figure 2022502907
) Is also provided along the data path 421 and is a signal (eg, in block 423).
Figure 2022502907
Introduces a time delay. As an example, the output of CFR module 404 (
Figure 2022502907
) Are further provided along the data path 427, and then using the combiner 425, the output of the CFR module 404 ().
Figure 2022502907
) Time delay signal
Figure 2022502907
In combination with the signal
Figure 2022502907
Bring.

いくつかの実施形態では、DPDモジュール406は、CATV増幅器の逆ベースバンド成分、ビデオ成分、および高調波成分をモデル化し、入ってくる信号

Figure 2022502907
に追加するために使用される。図4Bを参照すると、DPDモジュール406のより詳細な図が示されている。図示のように、CFRモジュール404の出力(
Figure 2022502907
)は、非線形データ経路405を含むDPDモジュール406への入力として提供される。様々な実施形態では、非線形データ経路405は、ビデオ帯域幅DPDデータ経路408、ベースバンドDPDデータ経路409、第2高調波DPDデータ経路410、および第3高調波DPDデータ経路411を含む複数の異なる並列データ経路要素を含む。一般に、非線形データ経路405は、CATV増幅器の逆非線形挙動をモデル化して入ってくる信号に追加するために使用される。より具体的には、非線形データ経路405の異なる並列データ経路要素のそれぞれを使用して、CATV増幅器の逆非線形挙動の異なる態様をモデル化し、入ってくる信号(たとえば、CFRモジュール404の出力(
Figure 2022502907
)に追加する。たとえば、ビデオ帯域幅DPDデータ経路408は、逆非線形ビデオ帯域幅成分をモデル化および追加してもよく、ベースバンドDPDデータ経路409は、逆非線形ベースバンド成分をモデル化および追加してもよく、第2高調波DPDデータ経路410は、逆第2高調波成分をモデル化および追加してもよく、第3高調波DPDデータ経路411は、逆第3高調波成分をモデル化および追加してもよい。図示のように、次いで、ビデオ帯域幅DPDデータ経路408、ベースバンドDPDデータ経路409、第2高調波DPDデータ経路410、および第3高調波DPDデータ経路411のそれぞれの出力が組み合わされて、CATV増幅器のベースバンド成分、ビデオ成分、および高調波成分をモデル化する合成信号x’(n)を提供する。 In some embodiments, the DPD module 406 models the inverse baseband component, video component, and harmonic component of the CATV amplifier and the incoming signal.
Figure 2022502907
Used to add to. Referring to FIG. 4B, a more detailed view of the DPD module 406 is shown. As shown, the output of the CFR module 404 (
Figure 2022502907
) Is provided as an input to the DPD module 406, which includes a nonlinear data path 405. In various embodiments, the nonlinear data path 405 is a plurality of different, including a video bandwidth DPD data path 408, a baseband DPD data path 409, a second harmonic DPD data path 410, and a third harmonic DPD data path 411. Includes parallel data path elements. Generally, the nonlinear data path 405 is used to model the inverse nonlinear behavior of the CATV amplifier and add it to the incoming signal. More specifically, each of the different parallel data path elements of the nonlinear data path 405 is used to model different aspects of the inverse nonlinear behavior of the CATV amplifier and the incoming signal (eg, the output of the CFR module 404 (eg, the output of the CFR module 404).
Figure 2022502907
). For example, the video bandwidth DPD data path 408 may model and add inverse harmonic video bandwidth components, and the baseband DPD data path 409 may model and add inverse nonlinear baseband components. The second harmonic DPD data path 410 may model and add the inverse second harmonic component, and the third harmonic DPD data path 411 may model and add the inverse third harmonic component. good. As shown, the outputs of the video bandwidth DPD data path 408, the baseband DPD data path 409, the second harmonic DPD data path 410, and the third harmonic DPD data path 411 are then combined to form a CATV. Provided is a synthetic signal x'(n) that models the baseband component, video component, and harmonic component of the amplifier.

図4Aに戻ると、コンバイナ429によって、非線形データ経路405の出力(たとえば、合成信号x’(n))と信号

Figure 2022502907
が組み合わされて、信号x’’(n)をもたらす。その後、信号x’’(n)は、信号x’(n)をさらに変調するために使用され得る単側波帯ヒルベルトフィルタ412への入力として提供され、単側波帯ヒルベルトフィルタ412の出力は、デジタル傾斜等化器414への入力として提供される。例として、デジタル傾斜等化器414は、アナログ傾斜フィルタ208(図2)の逆数をモデル化し、入ってくる信号に追加するために使用されてもよい。したがって、例として、デジタル傾斜等化器414の出力は、アナログ傾斜フィルタ208の効果によって影響を受けない可能性がある(たとえば、または効果を打ち消す可能性がある)。図4Aに示すように、いくつかの実施形態では、入力信号x(n)は、線形データ経路である経路416に沿っても送信される。いくつかの例では、データ経路416は、(たとえば、ブロック417において)単に入力信号x(n)に時間遅延を導入してもよい。さらに、データ経路416に沿って送信される入力信号x(n)は、デジタル傾斜フィルタ402、CFRモジュール404、DPDモジュール406、単側波帯ヒルベルトフィルタ412、およびデジタル傾斜等化器414をバイパスする。したがって、データ経路416に沿って送信される入力信号x(n)の信号変調の品質は、DPD−CFRシステム304の他の要素による影響を受けないままとなる。また、図4Aに示すように、コンバイナ431によってデジタル傾斜等化器414の出力と時間遅延入力信号x(n)419が組み合わされて、出力信号z(n)を提供する。図2、図3、および図4Aを参照すると、DPD−CFRシステム304の出力z(n)は、RF DAC204およびアナログ傾斜フィルタ208によってさらに処理されて、信号y(n)をもたらすことができる。例として、信号y(n)は、
Figure 2022502907
として算出されてもよく、ここで、ATF=アナログ傾斜フィルタであり、DTE=デジタル傾斜等化器であり、記号「*」は数学的な畳み込み演算を表すために使用され、DTE*ATF=1(単位伝達関数)である。 Returning to FIG. 4A, the combiner 429 causes the output of the nonlinear data path 405 (eg, the combined signal x'(n)) and the signal.
Figure 2022502907
Are combined to give the signal x'' (n). The signal x'' (n) is then provided as an input to the single sideband hillbelt filter 412 which can be used to further modulate the signal x'(n), and the output of the single sideband hillbelt filter 412 is , Provided as an input to the digital tilt equalizer 414. As an example, the digital tilt equalizer 414 may be used to model the reciprocal of the analog tilt filter 208 (FIG. 2) and add it to the incoming signal. Thus, as an example, the output of the digital tilt equalizer 414 may be unaffected by the effects of the analog tilt filter 208 (eg, or may negate the effects). As shown in FIG. 4A, in some embodiments, the input signal x (n) is also transmitted along the path 416, which is a linear data path. In some examples, the data path 416 may simply introduce a time delay into the input signal x (n) (eg, in block 417). Further, the input signal x (n) transmitted along the data path 416 bypasses the digital tilt filter 402, the CFR module 404, the DPD module 406, the single sideband hillbelt filter 412, and the digital tilt equalizer 414. .. Therefore, the quality of the signal modulation of the input signal x (n) transmitted along the data path 416 remains unaffected by other elements of the DPD-CFR system 304. Further, as shown in FIG. 4A, the combiner 431 combines the output of the digital tilt equalizer 414 with the time delay input signal x (n) 419 to provide the output signal z (n). With reference to FIGS. 2, 3 and 4A, the output z (n) of the DPD-CFR system 304 can be further processed by the RF DAC 204 and the analog tilt filter 208 to result in the signal y (n). As an example, the signal y (n) is
Figure 2022502907
Here, ATF = analog tilt filter, DTE = digital tilt equalizer, the symbol "*" is used to represent a mathematical convolution operation, and DTE * ATF = 1. (Unit transfer function).

図5Aを参照すると、例示的な入力スペクトル502が提供されている。いくつかの実施形態では、入力信号x(n)(図4A)は、入力スペクトル502を含んでもよい。上述のように、入力スペクトル502は、前に説明したように(たとえば、DUC302によって)異なる周波数で混合された複数の異なるキャリアのそれぞれを含んでもよく、複数の異なるキャリアのそれぞれは、約66MHzから約1218MHzまでの全帯域幅にわたって周波数が並んで配置される。図5Bを参照すると、例示的な出力スペクトル504が提供されている。いくつかの実施形態では、出力信号z(n)(図4A)は、出力スペクトル504を含んでもよい。図5Bに示すように、出力スペクトル504は、DPD−CFRシステム304によって信号に追加された1つまたは複数の非線形成分506を含む。DPD−CFRシステム304によって実行される処理の結果として、CATV増幅器の効率および信号品質が向上し、電力消費量が削減される。 Referring to FIG. 5A, an exemplary input spectrum 502 is provided. In some embodiments, the input signal x (n) (FIG. 4A) may include an input spectrum 502. As mentioned above, the input spectrum 502 may include each of a plurality of different carriers mixed at different frequencies as previously described (eg, by DUC 302), each of the plurality of different carriers starting from about 66 MHz. Frequencies are arranged side by side over the entire bandwidth up to about 1218 MHz. Referring to FIG. 5B, an exemplary output spectrum 504 is provided. In some embodiments, the output signal z (n) (FIG. 4A) may include an output spectrum 504. As shown in FIG. 5B, the output spectrum 504 contains one or more nonlinear components 506 added to the signal by the DPD-CFR system 304. As a result of the processing performed by the DPD-CFR system 304, the efficiency and signal quality of the CATV amplifier is improved and power consumption is reduced.

ここで、図6A、図6B、図7A、図7B、図7C、図8A、図8B、図9A、図9B、図10A、図10B、および図11を参照すると、本開示の様々な実施形態の利益および利点のうちの少なくともいくつかを示す複数のデータが示されている。最初に図6Aを参照すると、経時的にサンプリングされた傾斜フィルタ出力(たとえば、アナログ傾斜フィルタ208など)の正規化された大きさを示すプロット602が示されている。プロット602は、CFRプロセスが実行されなかった第1のデータセット604を含む。したがって、第1のデータセット604は、大きい(たとえば、約0.78より大きい)ピークを示しており、これは、CATV増幅器においてより高い非線形性をもたらす可能性がある。プロット602はまた、CFRプロセスが実行され、ピークの大きさが(たとえば、約0.78未満に)減少した、第2のデータセット606も含む。したがって、CFRプロセスによって提供されるピークの減少により、CATV増幅器の効率が向上する。さらに、CFRプロセスは、変調誤差比(MER)の性能を損なうことなく実行され得る。図6Bは、CFRプロセスが実行された(たとえば、アナログ傾斜フィルタ208の出力での)電力スペクトル610を示すプロット608を示し、CFRプロセスによってピークの大きさが低減するという利点を示している。図6Aおよび図6Bに示すデータは、シミュレーションされたデータを含み、アナログ傾斜フィルタ208は、シミュレーションの目的でデジタルモデルに置き換えられていることに留意されたい。 Here, with reference to FIGS. 6A, 6B, 7A, 7B, 7C, 8A, 8B, 9A, 9B, 10A, 10B, and 11, various embodiments of the present disclosure. Multiple data are shown showing at least some of the benefits and benefits of. First referring to FIG. 6A, a plot 602 showing the normalized magnitude of the tilt filter output sampled over time (eg, analog tilt filter 208, etc.) is shown. Plot 602 includes a first data set 604 for which the CFR process was not performed. Therefore, the first dataset 604 shows a large (eg, greater than about 0.78) peak, which can result in higher non-linearity in the CATV amplifier. Plot 602 also includes a second dataset 606 in which the CFR process was performed and the peak magnitude was reduced (eg, to less than about 0.78). Therefore, the reduction in peaks provided by the CFR process improves the efficiency of the CATV amplifier. In addition, the CFR process can be performed without compromising the performance of the modulation error ratio (MER). FIG. 6B shows plot 608 showing the power spectrum 610 where the CFR process was performed (eg, at the output of the analog gradient filter 208), showing the advantage that the CFR process reduces the magnitude of the peaks. Note that the data shown in FIGS. 6A and 6B include simulated data and the analog gradient filter 208 has been replaced by a digital model for simulation purposes.

図7A、図7B、および図7Cを参照すると、経時的にサンプリングされた増幅器出力(たとえば、CATV増幅器212など)の正規化された大きさを示すプロット702、708、714が示されている。一般に、プロット702、708、714のデータは、CFRプロセスの有効性の検証を提供し、フィードバックデータ(たとえば、フィードバックデータ308など)のスナップショットを含んでもよい。上述のように、このようなフィードバックデータは、CATV増幅器の出力信号を含んでもよく、DPD/CFR適応エンジン312は、その出力信号を使用して、DPD/CFRシステム304がCATV増幅器のランタイム挙動に適合し得るようにDPD−CFRシステム304内のモデルを更新することができる。場合によっては、異なるCATV増幅器間で一貫性を提供するように、システムをリアルタイムで(たとえば、DPD−CFRシステム304を介して)観察し適合させるために、プロット702、708、714のデータは、異なるCATV増幅器でのフィードバックデータのスナップショットを提供してもよい。代替として、いくつかの例では、特定のCATV増幅器の性能を経時的に観察するために、プロット702、708、714のデータは、異なる時間枠での特定のCATV増幅器でのフィードバックデータのスナップショットを提供してもよい。ここで図7Aを参照すると、プロット702は、CFRプロセスが実行されなかった第1のデータセットを含み、第1のデータセットは、(たとえば、大きさが約0.78より大きい)ピーク704を含み、CATV増幅器での非線形性がより高いことを示し得る。プロット702はまた、CFRプロセスが実行され、ピークの大きさが(たとえば、約0.78未満に)減少した、第2のデータセット706も含む。同様に、プロット708(図7B)およびプロット714(図7C)は、CFRプロセスが実行されなかったデータセットのピーク710、716、およびCFRプロセスが実行されたデータセット712、718を示す。前と同様に、CFRプロセスによって提供されるピークの減少により、CATV増幅器の効率が向上する。 Referring to FIGS. 7A, 7B, and 7C, plots 702, 708, 714 showing normalized magnitudes of amplifier outputs sampled over time (eg, CATV amplifier 212, etc.) are shown. In general, the data in plots 702, 708, 714 may provide a validation of the effectiveness of the CFR process and may include snapshots of feedback data (eg, feedback data 308, etc.). As mentioned above, such feedback data may include the output signal of the CATV amplifier, and the DPD / CFR adaptation engine 312 uses that output signal to allow the DPD / CFR system 304 to adapt to the run-time behavior of the CATV amplifier. The model in the DPD-CFR system 304 can be updated to be compatible. In some cases, the data in plots 702, 708, 714 to observe and adapt the system in real time (eg, via the DPD-CFR system 304) to provide consistency between different CATV amplifiers. Snapshots of feedback data from different CATV amplifiers may be provided. Alternatively, in some examples, to observe the performance of a particular CATV amplifier over time, the data in plots 702, 708, 714 is a snapshot of the feedback data in a particular CATV amplifier at different time frames. May be provided. Referring now to FIG. 7A, plot 702 includes a first dataset in which the CFR process was not performed, the first dataset having peak 704 (eg, greater than about 0.78 in magnitude). Including, it may indicate higher non-linearity in the CATV amplifier. Plot 702 also includes a second dataset 706 in which the CFR process was performed and the peak magnitude was reduced (eg, to less than about 0.78). Similarly, plots 708 (FIG. 7B) and plots 714 (FIG. 7C) show peaks 710, 716 of the dataset in which the CFR process was not performed, and datasets 712, 718 in which the CFR process was run. As before, the reduction in peaks provided by the CFR process improves the efficiency of the CATV amplifier.

ここで図8Aを参照すると、1122MHzでのシングルキャリアの累積分布関数(CCDF)プロット802が示されており、CFRプロセスの実行なしの第1のCCDF曲線804、およびCFRプロセスを実行した結果として生じる第2のCCDF曲線806を示している。CCDF曲線は、信号が所与の電力レベル以上で費やす時間を示すために使用され、電力レベルは、平均信号電力(たとえば、波高率)に対するdBで表される。言い方を変えれば、CCDF曲線は、信号が所与の電力レベル以上である確率を示すために使用される。図8Aを参照すると、x軸は、平均信号電力(たとえば、波高率)を超えるdB値を示し、y軸は、信号がx軸によって指定された電力レベル以上で費やす時間の割合を示す。第2のCCDF曲線806(CFRあり)は、第1のCCDF曲線804(CFRなし)と比較して、波高率が約2dB減少している。その結果、CATV増幅器はより一貫性のあるより効率的な性能を提供することが期待される。図8Bは、第2のCCDF曲線806(CFRあり)に対応し、CFRプロセスによって波高率が低減した、CFRプロセスが実行された電力スペクトル810を示すプロット808を提供する。 Referring here to FIG. 8A, a single carrier cumulative distribution function (CCDF) plot 802 at 1122 MHz is shown, resulting from the first CCDF curve 804 without running the CFR process, and the result of running the CFR process. The second CCDF curve 806 is shown. The CCDF curve is used to indicate the time a signal spends above a given power level, where the power level is expressed in dB with respect to the average signal power (eg, peak factor). In other words, the CCDF curve is used to indicate the probability that a signal is above a given power level. Referring to FIG. 8A, the x-axis indicates a dB value above the average signal power (eg, peak factor), and the y-axis indicates the percentage of time the signal spends above the power level specified by the x-axis. The second CCDF curve 806 (with CFR) has a crest rate reduced by about 2 dB as compared with the first CCDF curve 804 (without CFR). As a result, CATV amplifiers are expected to provide more consistent and more efficient performance. FIG. 8B provides a plot 808 showing the power spectrum 810 in which the CFR process was performed, corresponding to the second CCDF curve 806 (with CFR) and whose peak rate was reduced by the CFR process.

図9Aおよび図9Bを参照すると、振幅対振幅(AM/AM)歪みを示すCATV増幅器伝達関数のプロット902、908が示されており、AM/AM歪みは、信号の利得の圧縮または拡張を測定するために使用される。言い換えれば、CATV増幅器の利得が入力電力に対して一定でなくなった場合(たとえば、出力電力が入力電力と線形的に関連しなくなった場合)、AM/AM歪みの非線形性が増加する。本例では、プロット902(図9A)は、CFRプロセスが実行されないデータを提供し、プロット908(図9B)は、CFRプロセスが実行されるデータを提供する。さらに、プロット902は、DPDプロセスが実行されない第1の曲線904、およびDPDプロセスが実行される第2の曲線906を含む。第1の曲線904を参照すると、入力電力が大きいほど、出力電力の圧縮が増加することが分かる(たとえば、CATV増幅器の非線形性が増加していることは明らかである)。DPDプロセス(CFRなし)を使用すると、第2の曲線906は、CATV増幅器の非線形性を実質的に修正し、信号圧縮を低減することが可能であることを示している。プロット908はまた、DPDプロセスが実行されない第1の曲線910、およびDPDプロセスが実行される第2の曲線912も含む。(プロット908に示すデータの場合)CFRプロセスを実行し、PAPRを低減することによって、正規化された入力電力は約0.8に限定される。したがって、第1の曲線910(DPDなし)を参照すると、信号圧縮が比較的少なく、その結果、CATV増幅器のより制御された効率的な性能がもたらされる。この例では、DPDプロセス(CFRあり)を使用すると、(CFRプロセスによって)入力電力を制限することにより、DPDプロセスが修正する非線形性が少なくなるので、第2の曲線912は、第1の曲線910と比較して改善がわずかであることを示している。 Referring to FIGS. 9A and 9B, plots 902,908 of the CATV amplifier transfer function showing amplitude vs. amplitude (AM / AM) distortion are shown, where AM / AM distortion measures the compression or expansion of signal gain. Used to do. In other words, if the gain of the CATV amplifier is no longer constant with respect to the input power (eg, the output power is no longer linearly related to the input power), the non-linearity of the AM / AM distortion increases. In this example, plot 902 (FIG. 9A) provides data on which the CFR process is not performed, and plot 908 (FIG. 9B) provides data on which the CFR process is performed. Further, the plot 902 includes a first curve 904 in which the DPD process is not executed and a second curve 906 in which the DPD process is executed. Referring to the first curve 904, it can be seen that the larger the input power, the more the compression of the output power (for example, it is clear that the non-linearity of the CATV amplifier increases). Using the DPD process (without CFR), the second curve 906 shows that it is possible to substantially correct the non-linearity of the CATV amplifier and reduce signal compression. Plot 908 also includes a first curve 910 in which the DPD process is not performed and a second curve 912 in which the DPD process is performed. By running the CFR process (for the data shown in plot 908) and reducing PAPR, the normalized input power is limited to about 0.8. Therefore, referring to the first curve 910 (without DPD), signal compression is relatively low, resulting in more controlled and efficient performance of the CATV amplifier. In this example, the second curve 912 is the first curve because using the DPD process (with CFR) reduces the non-linearity that the DPD process modifies by limiting the input power (by the CFR process). It shows that the improvement is slight compared to 910.

図10Aおよび図10Bは、CFRプロセスを使用する場合およびCFRプロセスを使用しない場合の例示的なDPD性能(たとえば、DPD出力安定性性能)を提供する。図10Aは、CFRプロセスが実行されないデータを提供するプロット1002を含み、図10Bは、CFRプロセスが実行されるデータを提供するプロット1008を含む。さらに、プロット1002(CFRなし)は、DPD入力信号を表す第1の曲線1004、およびDPD出力信号を表す第2の曲線1006を含む。この例では、DPD出力信号(1006)は、CFRプロセスなしでは安定せず、約2のDPD出力信号範囲を超えて発散し始める。上記で説明したように、CATV増幅器の非線形性が高いので、入力電力が大きいほど出力電力の圧縮が増加する。このような高電力領域でのCATV増幅器の動作を回避するために、CFRプロセスを実行することができる。たとえば、プロット1008(CFRあり)は、DPD入力信号を表す第1の曲線1010、およびDPD出力信号を表す第2の曲線1012を含む。この例では、CFRプロセスが実行されるので、DPD出力信号(1012)は安定しており、発散しない。プロット1008のデータについては、1.3dBのCFRを適用した。しかしながら、様々な実施形態において、適用されるCFRの量は、特定のCATV増幅器用または特定の設置/展開用に必要に応じて調整されてもよい。さらに、本開示は、DPDおよびCFRの両方の利益を説明しているが、様々な実施形態が、DPDプロセスおよびCFRプロセスの一方または両方を使用し得ることを理解されたい。しかしながら、少なくともいくつかの例では、所与の展開に対してDPDプロセスとCFRプロセスの両方を使用することによって、最大のCATV増幅器効率を達成するとともに、DPDの発散を回避することもできる。 10A and 10B provide exemplary DPD performance (eg, DPD output stability performance) with and without the CFR process. FIG. 10A includes plot 1002 that provides data on which the CFR process is not performed, and FIG. 10B includes plot 1008 that provides data on which the CFR process is performed. Further, plot 1002 (without CFR) includes a first curve 1004 representing a DPD input signal and a second curve 1006 representing a DPD output signal. In this example, the DPD output signal (1006) is not stable without the CFR process and begins to diverge beyond the DPD output signal range of about 2. As described above, since the CATV amplifier has high non-linearity, the larger the input power, the more the compression of the output power increases. In order to avoid the operation of the CATV amplifier in such a high power region, the CFR process can be executed. For example, plot 1008 (with CFR) includes a first curve 1010 representing a DPD input signal and a second curve 1012 representing a DPD output signal. In this example, since the CFR process is performed, the DPD output signal (1012) is stable and does not diverge. For the data in plot 1008, a 1.3 dB CFR was applied. However, in various embodiments, the amount of CFR applied may be adjusted as needed for a particular CATV amplifier or for a particular installation / deployment. Further, although this disclosure describes the benefits of both DPD and CFR, it should be understood that various embodiments may use one or both of the DPD and CFR processes. However, in at least some examples, by using both the DPD process and the CFR process for a given deployment, maximum CATV amplifier efficiency can be achieved while avoiding DPD divergence.

図11を参照すると、CATV増幅器の変調誤差比(MER)データを含み、DPD−CFRシステム304によって提供される補正を適用した場合のMERデータに対する効果を示す表が示されている。例として、MERは、デジタル変調(QAMなど)を使用する通信システムにおいてデジタル無線(または、デジタルTV)送信機または受信機の性能を定量化するために使用される測定値である。図11の例の場合、試験中のCATV増幅器モジュールは、V=34Vで動作可能である。MERデータをケーブル業界の仕様と比較すると、MER=41dB、4KQAM、76.8dbmV/75Ωである。CATV増幅器は6つのキャリアで試験されており、第1のキャリアは、キャリア周波数204MHzの4K QAM信号であり、第2のキャリアは、キャリア周波数396MHzの4K QAM信号であり、第3のキャリアは、キャリア周波数588MHzの4K QAM信号であり、第4のキャリアは、キャリア周波数786MHzの4K QAM信号であり、第5のキャリアは、キャリア周波数930MHzの4K QAM信号であり、第6のキャリアは、キャリア周波数1122MHzの4K QAM信号である。第1の試験1102では、CATV増幅器がバイアス電流440mAで動作し、DPD補正もCFR補正もない場合、試験されたキャリアはいずれも、MER=41dBの仕様を満たしていない。第2の試験1104では、CATV増幅器がバイアス電流440mAで動作し、DPD補正があり、CFR補正がない場合、第1のキャリアがMER=41dBの仕様を満たしていない。さらに、第2の試験1104では、DPDの安定性が低下し、DPDの発散が発生する。第3の試験1106では、CATV増幅器がバイアス電流440mAで動作し、DPDとCFRの両方の補正が適用され、試験されたすべてのキャリアがMER=41dBの仕様を満たし、DPDの発散が回避される。また、CATV増幅器をバイアス電流440mAで動作させることによって、(CATV増幅器をバイアス電流530mAで動作させるいくつかの適用例と比較して)MER性能を維持しながら増幅器あたり約3ワットの削減を達成できることにも留意されたい。 Referring to FIG. 11, a table showing the effect on the MER data when applying the correction provided by the DPD-CFR system 304, including the modulation error ratio (MER) data of the CATV amplifier, is shown. As an example, MER is a measurement used to quantify the performance of a digital radio (or digital TV) transmitter or receiver in a communication system that uses digital modulation (such as QAM). In the case of the example of FIG. 11, the CATV amplifier module under test can operate at V = 34V. Comparing the MER data with the specifications of the cable industry, MER = 41 dB, 4KQAM, 76.8 dBmV / 75Ω. The CATV amplifier has been tested with 6 carriers, the first carrier is a 4K QAM signal with a carrier frequency of 204 MHz, the second carrier is a 4K QAM signal with a carrier frequency of 396 MHz, and the third carrier is. The carrier frequency is a 4K QAM signal with a carrier frequency of 588 MHz, the fourth carrier is a 4K QAM signal with a carrier frequency of 786 MHz, the fifth carrier is a 4K QAM signal with a carrier frequency of 930 MHz, and the sixth carrier is a carrier frequency. It is a 4K QAM signal of 1122 MHz. In the first test 1102, when the CATV amplifier operates at a bias current of 440 mA and there is no DPD correction or CFR correction, none of the tested carriers meet the specification of MER = 41 dB. In the second test 1104, if the CATV amplifier operates at a bias current of 440 mA, has DPD correction, and does not have CFR correction, the first carrier does not meet the specification of MER = 41 dB. In addition, in the second test 1104, the stability of the DPD is reduced and the divergence of the DPD occurs. In the third test 1106, the CATV amplifier operates at a bias current of 440 mA, both DPD and CFR corrections are applied, all the carriers tested meet the MER = 41 dB specification, and DPD divergence is avoided. .. Also, by operating the CATV amplifier at a bias current of 440 mA, a reduction of approximately 3 watts per amplifier can be achieved while maintaining MER performance (compared to some applications where the CATV amplifier operates at a bias current of 530 mA). Please also note.

ここで図12を参照すると、様々な実施形態による、DPD−CFRシステムにおいて波高率低減プロセスおよびデジタルプリディストーションプロセスを実行するための方法1200が示されている。方法1200は、ブロック1202で開始し、図4AのDPD−CFRシステム304などのDPD−CFRシステムの入力で、入力信号が受信される。上記のように、いくつかの実施形態では、入力信号は、入力信号x(n)(図4A)を含んでもよく、さらに入力信号x(n)は、DUC302(図3)によって生成された合成信号c(n)を含んでもよい。いくつかの例では、方法1200はブロック1204に進み、DPD−CFRシステムのCFRモジュールで、入力信号に対してCFRプロセスが実行されて、第1の出力信号を生成する。たとえば、CFRプロセスは、CFRモジュール404(図4A)によって実行されてもよい。様々な場合において、CFRプロセスは、入力信号のピーク対平均電力比(PAPR)を低減するために実行される。いくつかの実施形態では、入力信号は、

Figure 2022502907
(図4A)として示される信号を含み、第1の出力信号は、
Figure 2022502907
(図4A)として示される信号を含む。方法1200はブロック1206に進み、DPD−CFRシステムのDPDモジュールで、第1の出力信号に対してDPDプロセスが実行されて、DPD−CFR出力信号を生成する。いくつかの実施形態では、DPDモジュールは、CFRモジュールの出力に結合された非線形データ経路を含む。さらに、DPDモジュールの非線形データ経路は、図4Bの非線形データ経路406を含んでもよい。したがって、非線形データ経路は、複数の並列データ経路要素を含んでもよい。いくつかの例では、複数の並列データ経路要素は、ビデオ帯域幅DPDデータ経路404、ベースバンドDPDデータ経路406、第2高調波DPDデータ経路408、および第3高調波DPDデータ経路410を含む。いくつかの例では、異なる並列データ経路要素のそれぞれを使用して、入ってくる信号に、CATV増幅器の逆非線形挙動の異なる態様を追加してもよい。いくつかの実施形態では、コンバイナは、複数の並列データ経路要素のそれぞれの出力を組み合わせて、合成信号x’(n)(図4B)を生成し、合成信号x’(n)は、CATV増幅器のベースバンド成分、ビデオ成分、および高調波成分をモデル化する。様々な実施形態では、方法1200はブロック1208に進み、DPD−CFR出力信号は、CATV増幅器(たとえば、図2のCATV増幅器212など)に提供される。本開示の実施形態によれば、DPD−CFR出力信号は、信号のPAPRを低減し、CATV増幅器の複数の非線形成分を補償するように構成される。次いで、方法1200はブロック1210に進み、CATV増幅器の出力から受信されたフィードバックデータ(たとえば、図3のフィードバックデータ308など)を使用して、DPD−CFRシステムの構成を更新してもよい。方法1200の前、最中、および後に追加の方法ステップが実施されてもよく、本開示の範囲から逸脱することなく、方法1200の様々な実施形態に従って、上記のいくつかの方法ステップが置き換えられるか、または削除され得ることが理解されよう。 Here, with reference to FIG. 12, a method 1200 for performing a wave height reduction process and a digital predistortion process in a DPD-CFR system according to various embodiments is shown. Method 1200 starts at block 1202 and receives an input signal at the input of a DPD-CFR system such as the DPD-CFR system 304 of FIG. 4A. As mentioned above, in some embodiments, the input signal may include the input signal x (n) (FIG. 4A), further the input signal x (n) is a composite generated by the DUC 302 (FIG. 3). The signal c (n) may be included. In some examples, method 1200 proceeds to block 1204, where the CFR module of the DPD-CFR system performs a CFR process on the input signal to produce a first output signal. For example, the CFR process may be performed by the CFR module 404 (FIG. 4A). In various cases, the CFR process is performed to reduce the peak-to-average power ratio (PAPR) of the input signal. In some embodiments, the input signal is
Figure 2022502907
The first output signal includes the signal shown as (FIG. 4A).
Figure 2022502907
Includes the signal shown as (FIG. 4A). Method 1200 proceeds to block 1206, where the DPD module of the DPD-CFR system executes a DPD process on the first output signal to generate a DPD-CFR output signal. In some embodiments, the DPD module comprises a non-linear data path coupled to the output of the CFR module. Further, the nonlinear data path of the DPD module may include the nonlinear data path 406 of FIG. 4B. Therefore, the nonlinear data path may include a plurality of parallel data path elements. In some examples, the plurality of parallel data path elements includes a video bandwidth DPD data path 404, a baseband DPD data path 406, a second harmonic DPD data path 408, and a third harmonic DPD data path 410. In some examples, each of the different parallel data path elements may be used to add different aspects of the inverse nonlinear behavior of the CATV amplifier to the incoming signal. In some embodiments, the combiner combines the outputs of each of the plurality of parallel data path elements to generate a composite signal x'(n) (FIG. 4B), where the composite signal x'(n) is a CATV amplifier. Model the baseband, video, and harmonic components of. In various embodiments, method 1200 proceeds to block 1208 and the DPD-CFR output signal is provided to a CATV amplifier (eg, CATV amplifier 212 in FIG. 2). According to embodiments of the present disclosure, the DPD-CFR output signal is configured to reduce the PAPR of the signal and compensate for multiple non-linear components of the CATV amplifier. Method 1200 may then proceed to block 1210 and use the feedback data received from the output of the CATV amplifier (eg, feedback data 308 in FIG. 3) to update the configuration of the DPD-CFR system. Additional method steps may be performed before, during, and after method 1200, replacing some of the above method steps according to various embodiments of method 1200 without departing from the scope of the present disclosure. It will be understood that it can be deleted or deleted.

様々な構成(たとえば、ケーブルネットワーク200、DFEシステム300、およびDPD−CFRシステム304の構成要素、図4Bの並列データ経路要素の数、ならびに図に示されている他の特徴および構成要素)は単なる例示であり、添付の特許請求の範囲に具合的に記載されているものを超えて限定するものではないことに留意されたい。当業者には、他の構成が使用され得ることが理解されよう。また、例示的なケーブルネットワーク200が示されているが、本明細書に開示するDPD−CFRシステムは、たとえば他の通信システムが有害な非線形挙動を示す増幅器を配置している場合、他の通信システムにおいて使用され得る。 The various configurations (eg, components of the cable network 200, DFE system 300, and DPD-CFR system 304, the number of parallel data path elements in FIG. 4B, and other features and components shown in the figure) are merely. It should be noted that this is an example and is not limited beyond what is specifically stated in the appended claims. Those skilled in the art will appreciate that other configurations may be used. Also, although an exemplary cable network 200 is shown, the DPD-CFR system disclosed herein may include other communications, eg, if another communication system has an amplifier that exhibits detrimental non-linear behavior. Can be used in the system.

上記で説明したように、ケーブル業界は、インターネット、電話通信、およびビデオサービスのデータレートの向上に対する需要に応えるために、DOCSIS3.1規格に基づいた、高データレートかつ広帯域の新しいリモートPHYノードを展開している。DOCSIS3.1は、4096(4K)直交振幅変調(QAM)をサポートし、直交周波数分割多重方式(OFDM)を使用する。したがって、DOCSIS3.1の送信信号品質要件は、現在の規格DOCSIS3.0よりもはるかに高くなっている。ケーブルテレビ(CATV)増幅器は、DOCSIS3.1に関連する機能がより高度であることに起因して、非線形領域で動作する場合がある。CATV増幅器の非線形効果により、送信信号品質が大幅に低下する。さらに、DOCSIS3.1の高データレートおよびより高度な機能を提供する新しい構成要素は、それ自体が電力を消費する。しかしながら、各ノード(たとえば、各リモートPHYノード)への電力供給は固定されているので、他の構成要素(たとえば、CATV増幅器など)の電力消費量を削減する必要がある。したがって、DOCSIS3.1の先進性能を提供することが望ましい一方で、送信信号品質を向上させ、他の構成要素(たとえば、CATV増幅器など)の電力消費量を削減しながら、先進性能の提供を実現することは困難であった。 As explained above, the cable industry is launching new high data rate and wideband remote PHY nodes based on the DOCSIS 3.1 standard to meet the demand for improved data rates for the Internet, telephone communications, and video services. It is expanding. DOCSIS 3.1 supports 4096 (4K) Quadrature Amplitude Modulation (QAM) and uses Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM). Therefore, the transmission signal quality requirements of DOCSIS 3.1 are much higher than the current standard DOCSIS 3.0. Cable television (CATV) amplifiers may operate in the non-linear region due to the higher functionality associated with DOCSIS 3.1. Due to the non-linear effect of the CATV amplifier, the quality of the transmitted signal is significantly reduced. In addition, the new components that provide the higher data rates and more advanced features of DOCSIS 3.1 consume power in their own right. However, since the power supply to each node (eg, each remote PHY node) is fixed, it is necessary to reduce the power consumption of other components (eg, CATV amplifier). Therefore, while it is desirable to provide the advanced performance of DOCSIS 3.1, it is possible to provide the advanced performance while improving the transmission signal quality and reducing the power consumption of other components (eg, CATV amplifier). It was difficult to do.

少なくともいくつかの既存の技法では、(たとえば、CATV増幅器からケーブルモデムまでの)同軸ケーブル損失を補償するために、1.2GHzケーブルスペクトルにわたって最大22dBの大幅な減衰を伴う傾斜等化器(傾斜フィルタ)がアナログ伝送路に実装される。しかしながら、4K QAM OFDM変調を使用したDOCSIS3.1波形は、現在のDOCSIS3.0規格と比較して、高いピーク対平均電力比(PAPR)を示す。そのため、DOCSIS3.0のCATV増幅器の同じRMS電力出力の場合、DOCSIS3.1波形のピークは、CATV増幅器の非線形領域内となる。したがって、送信信号品質が低下する。デジタルプリディストーション(DPD)を使用すると、たとえば、CATVをより効率の高い領域で動作させることによって、CATV増幅器の信号品質を向上させることができる。DPDは、信号帯域幅がケーブル通信技術に使用される帯域幅よりもはるかに狭いワイヤレス通信技術に使用されてきた。さらに、ワイヤレス通信では、ワイヤレス構成要素の非線形効果の高調波は、信号帯域幅に分類されない。したがって、ワイヤレス通信のためのDPDは、ベースバンド周波数を中心として投影される非線形成分をモデル化するだけで済む。しかしながら、ケーブル用途においては、CATV増幅器信号の非線形効果の高調波は、信号帯域幅に分類される。したがって、ケーブル用途向けのDPD実装では、CATV増幅器の非線形効果の高調波成分をモデル化すべきである。これとは別に、デジタルドメインにおいて、大幅な減衰を伴う傾斜等化器を実装することはできず、デジタル傾斜等化器を実装すると、デジタル/アナログ変換器(DAC)の有限なデジタル分解能に起因して、低周波数キャリアの送信波形の品質が低下することになる。集積回路(IC)ソリューションの場合、デジタルフロントエンド(DFE)チップ内に実装されたDPDデータ経路が、CATV増幅器の非線形効果の高調波成分およびCATV増幅器における送信スペクトルにわたる大幅な減衰のモデル化に対するソリューションを提供できることが発見された。したがって、本開示の実施形態は、送信信号品質の向上、およびCATV増幅器の電力消費量の削減を提供する。 At least some existing techniques use tilt equalizers (tilt filters) with significant attenuation of up to 22 dB over the 1.2 GHz cable spectrum to compensate for coaxial cable loss (eg, from CATV amplifiers to cable modems). ) Is implemented in the analog transmission line. However, the DOCSIS 3.1 waveform using 4K QAM OFDM modulation shows a high peak-to-average power ratio (PAPR) compared to the current DOCSIS 3.0 standard. Therefore, in the case of the same RMS power output of the CATV amplifier of DOCSIS3.0, the peak of the DOCSIS3.1 waveform is within the non-linear region of the CATV amplifier. Therefore, the transmission signal quality is deteriorated. Digital predistortion (DPD) can be used to improve the signal quality of a CATV amplifier, for example by operating the CATV in a more efficient region. DPDs have been used in wireless communication technologies where the signal bandwidth is much narrower than the bandwidth used in cable communication technologies. Moreover, in wireless communication, the harmonics of the non-linear effects of wireless components are not classified as signal bandwidth. Therefore, the DPD for wireless communication only needs to model the non-linear component projected around the baseband frequency. However, in cable applications, the harmonics of the non-linear effect of the CATV amplifier signal are classified as signal bandwidth. Therefore, in DPD implementations for cable applications, the harmonic content of the nonlinear effect of the CATV amplifier should be modeled. Apart from this, it is not possible to implement a tilt equalizer with significant attenuation in the digital domain, and mounting a digital tilt equalizer is due to the finite digital resolution of the digital-to-analog converter (DAC). As a result, the quality of the transmission waveform of the low frequency carrier deteriorates. For integrated circuit (IC) solutions, the DPD data path mounted within the digital front-end (DFE) chip is a solution for modeling the harmonic components of the non-linear effects of the CATV amplifier and the significant attenuation over the transmission spectrum of the CATV amplifier. Was discovered to be able to provide. Accordingly, embodiments of the present disclosure provide improved transmission signal quality and reduced power consumption of CATV amplifiers.

上記の概略的な理解を念頭に置いて、CATV増幅器のプリディストーションのための方法および回路を提供するための様々な実施形態について、以下で概略的に説明する。上記の実施形態のうちの1つまたは複数は、特定のタイプのICを使用して例示されているので、そのようなICの詳細な説明を以下に示す。しかしながら、他のタイプのICが、本明細書に記載の実施形態のうちの1つまたは複数から利益を得る場合があることを理解されたい。 With the above schematic understanding in mind, various embodiments for providing methods and circuits for predistortion of CATV amplifiers are schematically described below. Since one or more of the above embodiments are exemplified using certain types of ICs, a detailed description of such ICs is given below. However, it should be understood that other types of ICs may benefit from one or more of the embodiments described herein.

プログラマブル論理デバイス(「PLD」)は、指定された論理機能を実行するようにプログラムされ得る、よく知られているタイプの集積回路である。あるタイプのPLDであるフィールドプログラマブルゲートアレイ(「FPGA」)は、典型的には、プログラマブルタイルのアレイを含む。これらのプログラマブルタイルは、たとえば、入出力ブロック(「IOB」)、構成可能論理ブロック(「CLB」)、専用のランダムアクセスメモリブロック(「BRAM」)、乗算器、デジタル信号処理ブロック(「DSP」)、プロセッサ、クロックマネージャ、遅延ロックループ(「DLL」)などを含む。「含む」および「含んでいる」は、本明細書で使用される場合、限定を伴わずに含むことを意味する。 A programmable logic device (“PLD”) is a well-known type of integrated circuit that can be programmed to perform a specified logic function. A field programmable gate array (“FPGA”), which is a type of PLD, typically includes an array of programmable tiles. These programmable tiles are, for example, input / output blocks (“IOB”), configurable logic blocks (“CLB”), dedicated random access memory blocks (“BRAM”), multipliers, digital signal processing blocks (“DSP”). ), Processor, clock manager, delay lock loop (“DLL”), etc. By "include" and "include", as used herein, is meant to include without limitation.

各プログラマブルタイルは、典型的には、プログラマブル相互接続部とプログラマブル論理の両方を含む。プログラマブル相互接続部は、典型的には、プログラマブル相互接続点(「PIP」)によって相互接続された長さの異なる多数の相互接続線を含む。プログラマブル論理は、たとえば、関数発生器、レジスタ、算術論理などを含み得るプログラマブル要素を使用して、ユーザ設計の論理を実装する。 Each programmable tile typically contains both programmable interconnects and programmable logic. Programmable interconnects typically include a number of interconnect lines of different lengths interconnected by programmable interconnect points (“PIPs”). Programmable logic implements user-designed logic using programmable elements that may include, for example, function generators, registers, arithmetic logic, and so on.

プログラマブル相互接続部およびプログラマブル論理は、典型的には、プログラマブル要素がどのように構成されるかを定義する構成データのストリームを内部構成メモリセルにロードすることによってプログラムされる。構成データは、メモリから(たとえば、外部PROMから)読出し可能であるか、または外部デバイスによってFPGAに書込み可能である。次いで、個々のメモリセルの集合状態が、FPGAの機能を決定する。 Programmable interconnects and programmable logic are typically programmed by loading a stream of configuration data that defines how the programmable elements are constructed into internal configuration memory cells. The configuration data can be read from memory (eg, from an external PROM) or written to the FPGA by an external device. The aggregated state of the individual memory cells then determines the function of the FPGA.

別のタイプのPLDは、複合プログラマブル論理デバイス(CPLD:Complex Programmable Logic Device)である。CPLDは、相互接続スイッチマトリクスによって互いに接続され、入出力(「I/O」)リソースに接続された2つ以上の「機能ブロック」を含む。CPLDの各機能ブロックは、プログラマブル論理アレイ(「PLA:Programmable Logic Array」)およびプログラマブルアレイ論理(「PAL:Programmable Array Logic」)デバイスで使用されるものと同様の2レベルのAND/OR構造を含む。CPLDでは、構成データは典型的には、不揮発性メモリにオンチップで格納される。いくつかのCPLDでは、構成データは、不揮発性メモリにオンチップで格納され、次いで、初期構成(プログラミング)シーケンスの一部として揮発性メモリにダウンロードされる。 Another type of PLD is a complex programmable logic device (CPLD). CPLDs include two or more "functional blocks" that are connected to each other by an interconnect switch matrix and connected to input / output ("I / O") resources. Each functional block of the CPLD contains a two-level AND / OR structure similar to that used in programmable logic arrays (“PLA: Programmable Logical Array”) and programmable array logic (“PAL: Programmable Array Logic”) devices. .. In CPLDs, configuration data is typically stored on-chip in non-volatile memory. In some CPLDs, the configuration data is stored on-chip in non-volatile memory and then downloaded to volatile memory as part of the initial configuration (programming) sequence.

一般に、これらのプログラマブル論理デバイス(「PLD」)のそれぞれにおいて、デバイスの機能は、その目的のためにデバイスに提供される構成データによって制御される。構成データは、揮発性メモリ(たとえば、FPGAおよびいくつかのCPLDで一般的なスタティックメモリセル)、不揮発性メモリ(たとえば、いくつかのCPLDにおけるフラッシュメモリ)、または任意の他のタイプのメモリセルに格納することができる。 Generally, in each of these programmable logic devices (“PLD”), the functionality of the device is controlled by the configuration data provided to the device for that purpose. Configuration data can be stored in volatile memory (eg, static memory cells common in FPGAs and some CPLDs), non-volatile memory (eg, flash memory in some CPLDs), or any other type of memory cell. Can be stored.

他のPLDは、デバイス上の様々な要素をプログラム可能に相互接続する金属層などの処理層を適用することによってプログラムされる。これらのPLDは、マスクプログラマブルデバイスとして知られている。PLDはまた、たとえば、ヒューズまたはアンチヒューズ技術を用いて、他の方法でも実装され得る。「PLD」および「プログラマブル論理デバイス」という用語は、これらの例示的なデバイスを含むがこれらに限定されず、同様に、部分的にのみプログラム可能なデバイスも含む。たとえば、あるタイプのPLDは、ハードコード化されたトランジスタ論理と、ハードコード化されたトランジスタ論理をプログラム可能に相互接続するプログラマブルスイッチファブリックとの組合せを含む。 Other PLDs are programmed by applying a processing layer such as a metal layer that programmables various elements on the device. These PLDs are known as mask programmable devices. PLDs can also be implemented in other ways, for example using fuse or anti-fuse technology. The terms "PLD" and "programmable logic device" include, but are not limited to, these exemplary devices, as well as partially programmable devices. For example, one type of PLD comprises a combination of hard-coded transistor logic and a programmable switch fabric that programmatically interconnects the hard-coded transistor logic.

上述のように、高度なFPGAは、アレイ内にいくつかの異なるタイプのプログラマブル論理ブロックを含むことができる。再び例を参照すると、図1は、例示的なFPGAアーキテクチャ100を示す。FPGAアーキテクチャ100は、マルチギガビットトランシーバ(「MGT」)101、構成可能論理ブロック(「CLB」)102、ランダムアクセスメモリブロック(「BRAM」)103、入出力ブロック(「IOB」)104、構成およびクロッキング論理(「CONFIG/CLOCKS」)105、デジタル信号処理ブロック(「DSP」)106、特殊化された入出力ブロック(「I/O」)107(たとえば、構成ポートおよびクロックポート)、ならびにデジタルクロックマネージャ、アナログ/デジタル変換器、システム監視論理などの他のプログラマブル論理108などを含む、多数の異なるプログラマブルタイルを含む。いくつかのFPGAは、専用のプロセッサブロック(「PROC」)110も含む。いくつかの実施形態では、FPGAアーキテクチャ100は、複数の無線周波数アナログ/デジタル変換器(RF−ADC)および複数の無線周波数デジタル/アナログ変換器(RF−DAC)を含む、RFデータ変換器サブシステムを含む。様々な例では、RF−ADCおよびRF−DACは、実数データ用に個別に構成されても、実数と虚数のI/Qデータ用にペアで構成されてもよい。少なくともいくつかの例では、FPGAアーキテクチャ100は、RFSoCデバイスを実装してもよい。 As mentioned above, advanced FPGAs can include several different types of programmable logic blocks within an array. With reference to the example again, FIG. 1 shows an exemplary FPGA architecture 100. The FPGA architecture 100 includes a multi-gigabit transceiver (“MGT”) 101, a configurable logic block (“CLB”) 102, a random access memory block (“BRAM”) 103, an input / output block (“IOB”) 104, a configuration and a clock. Locking logic (“CONFIG / CLOCKS”) 105, digital signal processing block (“DSP”) 106, specialized I / O block (“I / O”) 107 (eg, configuration port and clock port), and digital clock. Includes a number of different programmable tiles, including managers, analog / digital converters, other programmable logic 108 such as system monitoring logic, and the like. Some FPGAs also include a dedicated processor block (“PROC”) 110. In some embodiments, the FPGA architecture 100 is an RF data converter subsystem that includes a plurality of radio frequency analog / digital converters (RF-ADCs) and a plurality of radio frequency digital / analog converters (RF-DACs). including. In various examples, the RF-ADC and RF-DAC may be configured individually for real data or in pairs for real and imaginary I / Q data. In at least some examples, FPGA architecture 100 may implement RFSoC devices.

いくつかのFPGAでは、各プログラマブルタイルは、図1の上部に含まれる例によって示すように、同じタイル内のプログラマブル論理要素の入力端子および出力端子120への接続部を有する少なくとも1つのプログラマブル相互接続要素(「INT」)111を含むことができる。各プログラマブル相互接続要素111は、同じタイルまたは他のタイル内の隣接するプログラマブル相互接続要素の相互接続セグメント122への接続部も含むことができる。各プログラマブル相互接続要素111は、論理ブロック(図示せず)間の一般的なルーティングリソースの相互接続セグメント124への接続も含むことができる。一般的なルーティングリソースは、相互接続セグメント(たとえば、相互接続セグメント124)のトラックを含む論理ブロック(図示せず)と相互接続セグメントを接続するためのスイッチブロック(図示せず)との間のルーティングチャネルを含むことができる。一般的なルーティングリソースの相互接続セグメント(たとえば、相互接続セグメント124)は、1つまたは複数の論理ブロックに及ぶことがある。プログラマブル相互接続要素111は、一般的なルーティングリソースと共に、図示したFPGA用のプログラマブル相互接続構造(「プログラマブル相互接続部」)を実装する。 In some FPGAs, each programmable tile has at least one programmable interconnect that has connections to the input and output terminals 120 of programmable logic elements in the same tile, as shown by the example contained at the top of FIG. The element (“INT”) 111 can be included. Each programmable interconnect element 111 may also include a connection of adjacent programmable interconnect elements within the same tile or other tile to the interconnect segment 122. Each programmable interconnect element 111 can also include a connection of common routing resources between logical blocks (not shown) to the interconnect segment 124. A common routing resource is routing between a logical block (not shown) containing tracks in an interconnect segment (eg, interconnect segment 124) and a switch block (not shown) for connecting the interconnect segments. Can include channels. An interconnect segment of a typical routing resource (eg, interconnect segment 124) can span one or more logical blocks. The programmable interconnect element 111 implements the illustrated programmable interconnect structure for FPGA (“programmable interconnect”), along with common routing resources.

例示的な実装形態では、CLB102は、ユーザ論理に加えて単一のプログラマブル相互接続要素(「INT」)111を実装するようにプログラムされ得る構成可能論理要素(「CLE」)112を含むことができる。BRAM103は、1つまたは複数のプログラマブル相互接続要素に加えて、BRAM論理要素(「BRL」)113を含むことができる。典型的には、タイルに含まれる相互接続要素の数は、タイルの高さに依存する。図示の例では、BRAMタイルの高さは5つのCLBと同じであるが、他の数(たとえば、4つ)も使用することができる。DSPタイル106は、適切な数のプログラマブル相互接続要素に加えて、DSP論理要素(「DSPL」)114を含むことができる。IOB104は、たとえば、プログラマブル相互接続要素111の1つのインスタンスに加えて、入出力論理要素(「IOL」)115の2つのインスタンスを含むことができる。当業者には明らかであるように、たとえば、I/O論理要素115に接続された実際のI/Oパッドは、典型的には、入出力論理要素115の領域に限定されない。 In an exemplary implementation, the CLB 102 may include a configurable logic element (“CLE”) 112 that may be programmed to implement a single programmable interconnect element (“INT”) 111 in addition to the user logic. can. The BRAM 103 may include a BRAM logic element (“BRL”) 113 in addition to one or more programmable interconnect elements. Typically, the number of interconnect elements contained in a tile depends on the height of the tile. In the illustrated example, the height of the BRAM tile is the same as the 5 CLBs, but other numbers (eg, 4) can be used. The DSP tile 106 may include a DSP logical element (“DSPL”) 114 in addition to an appropriate number of programmable interconnect elements. The IOB 104 may include, for example, one instance of the programmable interconnect element 111 and two instances of the input / output logical element (“IOL”) 115. As will be apparent to those of skill in the art, for example, the actual I / O pad connected to the I / O logic element 115 is typically not limited to the area of the input / output logic element 115.

図1の例では、(たとえば、図1に示す領域105、107、および108で形成される)ダイの中心付近の(水平方向に示されている)エリアを、構成、クロック、および他の制御論理に使用することができる。この水平エリアから延在する(垂直方向に示されている)列109または他の列を使用して、FPGAの幅全体にクロックおよび構成信号を分配してもよい。 In the example of FIG. 1, the area (shown horizontally) near the center of the die (eg, formed by regions 105, 107, and 108 shown in FIG. 1) is configured, clocked, and other controls. Can be used for logic. Rows 109 (shown vertically) extending from this horizontal area or other rows may be used to distribute the clock and component signals over the width of the FPGA.

図1に示すアーキテクチャを利用するいくつかのFPGAは、FPGAの大部分を構成する規則的な列型構造を乱す追加の論理ブロックを含む。追加の論理ブロックは、プログラマブルブロックおよび/または専用論理とすることができる。たとえば、PROC110は、CLBおよびBRAMの複数の列に及ぶ。PROC110は、単一のマイクロプロセッサから、マイクロプロセッサ、メモリコントローラ、周辺機器などの総合的なプログラマブル処理システムに至るまでの様々な構成要素を含むことができる。 Some FPGAs that utilize the architecture shown in FIG. 1 include additional logical blocks that disrupt the regular columnar structure that makes up the majority of the FPGA. The additional logic blocks can be programmable blocks and / or dedicated logic. For example, PROC110 spans multiple columns of CLB and BRAM. The PROC 110 can include a variety of components ranging from a single microprocessor to a comprehensive programmable processing system such as a microprocessor, memory controller, peripherals and the like.

一態様では、PROC110は、ICのプログラマブル回路を実装するダイの一部として製造される専用回路、たとえばハードワイヤードプロセッサとして実装される。PROC110は、個々のプロセッサ、たとえば、プログラムコードを実行できる単一のコアから、1つまたは複数のコア、モジュール、コプロセッサ、インターフェースなどを有するプロセッサシステム全体まで複雑に広がる様々な異なるプロセッサタイプおよび/またはシステムのいずれかを表すことができる。 In one aspect, the PROC 110 is mounted as a dedicated circuit manufactured as part of a die that mounts the programmable circuit of the IC, eg, a hardwired processor. The PROC 110 has a variety of different processor types and / Or it can represent any of the systems.

別の態様では、PROC110は、アーキテクチャ100から省略されており、記載されているプログラマブルブロックの他の種類のうちの1つまたは複数と置き換えられてもよい。さらに、このようなブロックは、PROC110の場合のように、プログラマブル回路の様々なブロックを使用してプログラムコードを実行できるプロセッサを形成することができるという点で、「ソフトプロセッサ」を形成するために利用されることがある。 In another aspect, PROC 110 is omitted from Architecture 100 and may be replaced with one or more of the other types of programmable blocks described. Further, such blocks are to form a "soft processor" in that, as in the case of PROC110, various blocks of programmable circuits can be used to form a processor capable of executing program code. May be used.

「プログラマブル回路」という語は、IC内のプログラマブル回路要素、たとえば、本明細書に記載の様々なプログラム可能または構成可能な回路ブロックまたはタイル、ならびにICにロードされる構成データに従って様々な回路ブロック、タイル、および/または要素を選択的に結合する相互接続回路を指すことがある。たとえば、図1に示す、CLB102およびBRAM103などのPROC110の外部にある部分は、ICのプログラマブル回路と見なすことができる。 The term "programmable circuit" refers to programmable circuit elements within an IC, such as various programmable or configurable circuit blocks or tiles described herein, as well as various circuit blocks according to the configuration data loaded into the IC. It may refer to an interconnect circuit that selectively connects tiles and / or elements. For example, the part outside the PROC 110 such as CLB 102 and BRAM 103 shown in FIG. 1 can be regarded as a programmable circuit of an IC.

いくつかの実施形態では、プログラマブル回路の機能および接続性は、構成データがICにロードされるまで確立されない。構成データのセットを使用して、FPGAなどのICのプログラマブル回路をプログラムすることができる。構成データは、場合によっては「構成ビットストリーム」と呼ばれる。一般に、プログラマブル回路は、最初に構成ビットストリームをICにロードしない限り、動作も機能もしない。構成ビットストリームは、プログラマブル回路内の特定の回路設計を効果的に実装またはインスタンス化する。回路設計は、たとえば、プログラマブル回路ブロックの機能的側面および様々なプログラマブル回路ブロック間の物理的接続を指定する。 In some embodiments, the functionality and connectivity of the programmable circuit is not established until the configuration data is loaded into the IC. A set of configuration data can be used to program programmable circuits in ICs such as FPGAs. Configuration data is sometimes referred to as a "configuration bitstream." In general, programmable circuits do not operate or function unless the constituent bitstream is first loaded into the IC. Configuration bitstreams effectively implement or instantiate a particular circuit design within a programmable circuit. The circuit design specifies, for example, the functional aspects of the programmable circuit block and the physical connections between the various programmable circuit blocks.

いくつかの実施形態では、「ハードワイヤード」または「ハード化された」、すなわちプログラム可能でない回路が、ICの一部として製造される。プログラマブル回路とは異なり、ハードワイヤード回路または回路ブロックは、構成ビットストリームのロードによるICの製造後に実装されない。ハードワイヤード回路は、一般に、たとえば、構成ビットストリームを最初にIC、たとえばPROC 110にロードすることなく機能する専用の回路ブロックおよび相互接続部を有すると考えられる。 In some embodiments, "hard-wired" or "hardened" or non-programmable circuits are manufactured as part of the IC. Unlike programmable circuits, hardwired circuits or circuit blocks are not implemented after the IC is manufactured by loading the constituent bitstream. Hardwired circuits are generally considered to have dedicated circuit blocks and interconnects that function, for example, without first loading the constituent bitstream into an IC, eg PROC 110.

場合によっては、ハードワイヤード回路は、IC内の1つまたは複数のメモリ要素に記憶されているレジスタ設定または値に従って設定または選択できる1つまたは複数の動作モードを有することができる。動作モードは、たとえば、構成ビットストリームをICにロードすることで設定することができる。この機能にもかかわらず、ハードワイヤード回路は、ICの一部として製造されたときに動作可能であるとともに特定の機能を有するので、プログラマブル回路とは見なされない。 In some cases, the hardwired circuit can have one or more modes of operation that can be set or selected according to register settings or values stored in one or more memory elements in the IC. The operation mode can be set, for example, by loading the constituent bitstream into the IC. Despite this functionality, hardwired circuits are not considered programmable circuits because they are operational and have specific functionality when manufactured as part of an IC.

上記で説明したように、図1は、プログラマブル回路、たとえばプログラマブルファブリックを含むICを実装するために使用することができる例示的なアーキテクチャを例示するためのものである。たとえば、行内の論理ブロックの数、行の相対幅、行の数および順序、行に含まれる論理ブロックのタイプ、論理ブロックの相対サイズ、ならびに図1の上部に含まれる相互接続/論理の実装は、単なる例示である。たとえば、実際のICでは、ユーザ論理の効率的な実装を容易にするために、CLBが表示されている場所には通常、2つ以上の隣接するCLB行が含まれるが、隣接するCLB行の数はICの全体的なサイズと共に変化する。さらに、図1のFPGAは、本明細書に記載の相互接続回路の例を使用することができるプログラマブルICの一例を示している。本明細書に記載の相互接続回路は、CPLDなどの他のタイプのプログラマブルICにおいて、または論理要素を選択的に結合するためのプログラマブル相互接続構造を有する任意のタイプのプログラマブルICにおいて使用することができる。 As described above, FIG. 1 is intended to illustrate an exemplary architecture that can be used to implement a programmable circuit, eg, an IC that includes a programmable fabric. For example, the number of logical blocks in a row, the relative width of the row, the number and order of rows, the type of logical block contained in the row, the relative size of the logical block, and the interconnection / logical implementation included at the top of Figure 1. , Is just an example. For example, in a real IC, where CLB is displayed, usually contains two or more adjacent CLB rows to facilitate efficient implementation of user logic, but in adjacent CLB rows. The number varies with the overall size of the IC. Further, the FPGA in FIG. 1 shows an example of a programmable IC that can use the example of the interconnect circuit described herein. The interconnect circuits described herein can be used in other types of programmable ICs such as CPLDs, or in any type of programmable IC having a programmable interconnect structure for selectively coupling logic elements. can.

CATV増幅器のプリディストーションのための方法および回路を実装することができるICは、図1に示す例示的なICに限定されず、他の構成を有するIC、または他のタイプのICも、CATV増幅器のプリディストーションのための方法および回路を実装できることに留意されたい。 The ICs on which the methods and circuits for predistortion of the CATV amplifier can be implemented are not limited to the exemplary ICs shown in FIG. 1, but ICs having other configurations, or other types of ICs, may also be CATV amplifiers. Note that the methods and circuits for predistortion can be implemented.

次に図2を参照すると、(たとえば、光ファイバを含み得る)データファイバから始まり、リモートノードを通り(たとえば、家での)エンドユーザ位置までの信号経路を示すケーブルネットワーク200が示されている。ケーブルネットワーク200は、ハイブリッドファイバ同軸ネットワークの一部とすることができ、データファイバは中央ヘッドエンドからリモートノードまで通っており、同軸ケーブルはリモートノードからエンドユーザまで通っている。いくつかの例では、リモートノードは、DOCSIS3.1規格に基づくリモートPHYノードを含む。リモートPHYノードは、いくつかの実施形態では、ベースバンドおよびデジタルフロントエンド(DFE:digital front−end)チップ202、デジタル/アナログ変換器(DAC)204、(たとえば、増幅器を含み得る)ドライバ206、アナログ傾斜フィルタ208、電力分割器210、およびCATV増幅器212を含んでもよい。様々な例において、ベースバンドおよびDFEチップ202は、単一のチップとして、またはベースバンドプロセッサチップおよび別個のDFEチップを含む別個のチップとして実装されてもよい。いくつかの実施形態では、DAC204は、たとえば、DAC204への入力に応じて、RF DACまたはIF DACとして実装されてもよい。さらに、いくつかの実施形態では、ベースバンドおよびDFEチップ202、ならびにDAC204は、(たとえば、RFSoCデバイスにあるような)単一のチップとして実装されてもよい。さらに、リモートPHYノードの1つまたは複数の構成要素は、図1のプログラマブル論理デバイスなどのプログラマブル論理デバイスに実装されてもよい。図2に示すように、データファイバは、ベースバンドおよびDFEチップ202への入力として接続され、ベースバンドおよびDFEチップ202の出力は、DAC204への入力として接続される。(勾配がない)電力スペクトル214は、ベースバンドおよびDFEチップ202の出力における信号の形状の一例を提供する。DAC204の出力は、ドライバ206への入力として接続され、ドライバ206の出力は、アナログ傾斜フィルタ208への入力として接続される。ケーブル用途の場合、アナログ傾斜フィルタ208を使用して、信号の電力スペクトル全体の利得を変更することができる。言い方を変えれば、アナログ傾斜フィルタ208は、電力スペクトル全体で信号の電力レベルに勾配を加えるために使用される。電力スペクトル216は、アナログ傾斜フィルタ208の出力における、電力スペクトル214と比較した、信号の勾配(たとえば、本例では正の勾配)を示す。 Next, with reference to FIG. 2, a cable network 200 showing a signal path starting from a data fiber (which may include, for example, an optical fiber) and through a remote node to an end-user location (eg, at home) is shown. .. The cable network 200 can be part of a hybrid fiber coaxial network, where the data fiber runs from the central headend to the remote node and the coaxial cable runs from the remote node to the end user. In some examples, the remote node includes a remote PHY node based on the DOCSIS 3.1 standard. The remote PHY node, in some embodiments, includes a baseband and digital front-end (DFE) chip 202, a digital-to-analog converter (DAC) 204, and a driver 206 (eg, an amplifier). It may include an analog gradient filter 208, a power divider 210, and a CATV amplifier 212. In various examples, the baseband and DFE chip 202 may be mounted as a single chip or as separate chips including a baseband processor chip and a separate DFE chip. In some embodiments, the DAC 204 may be implemented as an RF DAC or an IF DAC, for example, depending on the input to the DAC 204. Further, in some embodiments, the baseband and DFE chip 202, as well as the DAC204, may be mounted as a single chip (eg, as in an RFSoC device). Further, one or more components of the remote PHY node may be implemented in a programmable logic device such as the programmable logic device of FIG. As shown in FIG. 2, the data fiber is connected as an input to the baseband and the DFE chip 202, and the output of the baseband and the DFE chip 202 is connected as an input to the DAC 204. The (no gradient) power spectrum 214 provides an example of the shape of the signal at the output of the baseband and DFE chip 202. The output of the DAC 204 is connected as an input to the driver 206, and the output of the driver 206 is connected as an input to the analog gradient filter 208. For cable applications, the analog gradient filter 208 can be used to change the gain of the entire power spectrum of the signal. In other words, the analog gradient filter 208 is used to add a gradient to the power level of the signal over the entire power spectrum. The power spectrum 216 shows the gradient of the signal at the output of the analog gradient filter 208 compared to the power spectrum 214 (eg, a positive gradient in this example).

いくつかの実施形態では、アナログ傾斜フィルタ208の出力は、電力分割器210への入力として接続される。図2の例では、電力分割器210は、単一の入力および4つの出力を有する1×4電力分割器を含む。しかしながら、いくつかの実施形態では、電力分割器210は、単一の入力および2つの出力を有する1×2電力分割器、(たとえば、4つの出力を生成するための)1×2電力分割器のカスケード、または別のタイプの電力分割器を含んでもよい。この例では、電力分割器210の4つの出力のそれぞれは、CATV増幅器212への入力として接続されている。次いで、各CATV増幅器212の出力は、同軸ケーブルに結合され、同軸ケーブルは、(たとえば、家での)エンドユーザ位置でケーブルモデムにさらに結合される。少なくともいくつかの実施形態では、ケーブルネットワーク200は、ノード+0アーキテクチャを実装し、これは、リモートPHYノードとエンドユーザ位置との間の同軸ケーブル経路に沿って(リモートPHYノードのCATV増幅器212を超えて)追加のCATV増幅器がないことを意味する。図2はさらに、(たとえば、負の勾配を伴う)同軸ケーブル損失スペクトルを示す電力スペクトル218、CATV増幅器212の出力信号を示す電力スペクトル219、およびエンドユーザ位置に到達する信号の(勾配を伴わない)電力スペクトルを示す電力スペクトル220を示す。前に説明したように、アナログ傾斜フィルタ208は、(たとえば、CATV増幅器212からエンドユーザ位置のケーブルモデムまでの)同軸ケーブル損失を補償するために使用される。 In some embodiments, the output of the analog gradient filter 208 is connected as an input to the power divider 210. In the example of FIG. 2, the power divider 210 includes a 1x4 power divider having a single input and four outputs. However, in some embodiments, the power divider 210 is a 1x2 power divider having a single input and two outputs, a 1x2 power divider (eg, for producing four outputs). Cascades, or other types of power dividers may be included. In this example, each of the four outputs of the power divider 210 is connected as an input to the CATV amplifier 212. The output of each CATV amplifier 212 is then coupled to a coaxial cable, which is further coupled to the cable modem at the end user position (eg, at home). In at least some embodiments, the cable network 200 implements a node + 0 architecture, which is along the coaxial cable path between the remote PHY node and the end user location (beyond the CATV amplifier 212 on the remote PHY node). Means that there is no additional CATV amplifier. FIG. 2 further shows a power spectrum 218 showing a coaxial cable loss spectrum (eg with a negative gradient), a power spectrum 219 showing the output signal of the CATV amplifier 212, and a signal reaching the end user position (without a gradient). ) The power spectrum 220 showing the power spectrum is shown. As previously described, the analog gradient filter 208 is used to compensate for coaxial cable loss (eg, from the CATV amplifier 212 to the cable modem at the end user location).

少なくともいくつかの既存のケーブルネットワークでは、CATV増幅器は、線形領域で動作する。これは、CATV増幅器の出力での非線形性量が十分に少ないので、追加の信号処理が不要であり、CATV増幅器の出力での信号が、復調および情報転送のために同軸ケーブル上でエンドユーザ位置のケーブルモデムに直接送信され得ることを意味する。しかしながら、DOCSIS3.1に関連するより高度な機能および追加の電力消費構成要素への移行に伴い、各ノード(たとえば、各リモートPHYノード)への電力供給が限られているので、CATV増幅器などの他の構成要素の電力消費量を削減することが望ましい。現在、CATV増幅器の効率は約2〜3%であるため、たとえば、20ワットの入力電力を有する単一のCATV増幅器は、約1/2ワットの出力電力を出力する。(たとえば、図2に示すように)4つのCATV増幅器の場合、100ワットの入力電力は、約2ワットの出力電力を出力する。したがって、CATV増幅器をより効率的にすることが非常に望ましい。 In at least some existing cable networks, CATV amplifiers operate in the linear region. This is because the amount of non-linearity at the output of the CATV amplifier is small enough that no additional signal processing is required and the signal at the output of the CATV amplifier is at the end user position on the coaxial cable for demodulation and information transfer. Means that it can be sent directly to your cable modem. However, with the transition to more advanced features and additional power consumption components related to DOCSIS 3.1, the power supply to each node (eg, each remote PHY node) is limited and therefore, such as CATV amplifiers. It is desirable to reduce the power consumption of other components. Currently, the efficiency of CATV amplifiers is about 2-3%, so for example, a single CATV amplifier with an input power of 20 watts will output about 1/2 watts of output power. For four CATV amplifiers (eg, as shown in FIG. 2), an input power of 100 watts outputs an output power of about 2 watts. Therefore, it is highly desirable to make the CATV amplifier more efficient.

CATV増幅器をより効率的にするために検討されている少なくとも1つの選択肢は、CATV増幅器をより非線形領域で動作させることである。しかしながら、そうすることは、何らかの追加のデジタル信号処理がなければ、本開示の実施形態により提供されるようにCATV増幅器の出力での信号を同軸ケーブル上でエンドユーザ位置に直接送信できないことを意味する。たとえば、本明細書に開示する実施形態は、以下でより詳細に説明するように、ベースバンドおよびDFEチップ202内に機能を追加し、それにより、CATV増幅器が非線形領域で動作する場合でも、ベースバンドおよびDFEチップ202が、CATV増幅器の出力の信号が依然として線形であり、エンドユーザ位置にあるケーブルモデムによって容易に復調され得るように、信号を反転または変更することが可能となる。言い方を変えれば、CATV増幅器の非線形性が「x」である場合、ベースバンドおよびDFEチップ202内の機能は、CATV増幅器の非線形性「x」によって相殺される逆非線形性「1/x」を追加するように構成される。したがって、CATV増幅器の出力での信号は、クリーンであり線形である。一般に、非線形性を事前に追加するプロセス(たとえば、ベースバンドおよびDFEチップ202で逆非線形性を追加することなど)は、プリディストーションすること、またはプリディストーションと呼ばれる。ベースバンドおよびDFEチップ202のコンテキストにおいて、歪みがデジタル的に追加されるので、プリディストーションは、デジタルプリディストーション(DPD)と呼ばれることがある。様々な実施形態によれば、DPDプロセスは、CATV増幅器(たとえば、CATV増幅器212など)が有する非線形性「x」のタイプの知識を用いて実行され、その結果、DPDプロセスは、適切な逆非線形性「1/x」を追加することができる。さらに、DPDプロセスは、DAC204、ドライバ206、およびアナログ傾斜フィルタ208のそれぞれによってもたらされる効率ならびに/または歪みを含む、ベースバンドおよびDFEチップ202とCATV増幅器212との間の信号チェーンの知識を用いて実行される。様々な実施形態では、本明細書に開示するDPDプロセスによって、CATV増幅器の効率が向上し、電力消費量が削減される。 At least one option being considered to make the CATV amplifier more efficient is to operate the CATV amplifier in a more non-linear region. However, doing so means that without some additional digital signal processing, the signal at the output of the CATV amplifier cannot be transmitted directly to the end user location on the coaxial cable as provided by embodiments of the present disclosure. do. For example, the embodiments disclosed herein add functionality within the baseband and DFE chip 202, as described in more detail below, thereby the base even when the CATV amplifier operates in the non-linear region. The band and DFE chip 202 will be able to invert or alter the signal so that the signal at the output of the CATV amplifier is still linear and can be easily demodulated by the cable modem at the end user position. In other words, if the non-linearity of the CATV amplifier is "x", the functions in the baseband and DFE chip 202 have the inverse non-linearity "1 / x" offset by the non-linearity "x" of the CATV amplifier. Configured to add. Therefore, the signal at the output of the CATV amplifier is clean and linear. In general, the process of pre-adding non-linearity (eg, adding inverse non-linearity in baseband and DFE chip 202) is called pre-distortion, or pre-distortion. Pre-distortion is sometimes referred to as digital pre-distortion (DPD) because distortion is added digitally in the context of baseband and DFE chip 202. According to various embodiments, the DPD process is performed using the knowledge of the type of non-linearity "x" possessed by the CATV amplifier (eg, CATV amplifier 212, etc.) so that the DPD process is properly inversely non-linear. The sex "1 / x" can be added. In addition, the DPD process uses knowledge of the signal chain between the baseband and DFE chip 202 and the CATV amplifier 212, including the efficiency and / or distortion provided by each of the DAC 204, driver 206, and analog gradient filter 208. Will be executed. In various embodiments, the DPD process disclosed herein improves the efficiency of the CATV amplifier and reduces power consumption.

いくつかの実施形態では、(逆非線形性を追加するように構成された)ベースバンドおよびDFEチップ202内の機能は、主に、ベースバンド出力信号がDFEチップへの入力として提供されるDFE機能として実装されてもよい。したがって、ここで図3を参照すると、本開示の1つまたは複数の態様を実行するように構成されたDFE設計を提供するDFEシステム300が示されている。いくつかの実施形態では、DFEシステム300は、デジタルアップコンバータ(DUC)302を含む。様々な例において、DUC302は、データの1つまたは複数のチャネルを、ベースバンド信号から、1組の1つまたは複数の指定された無線周波数または中間周波数(RFまたはIF)で変調されたキャリアを含むパスバンド信号に変換するために使用される。例として、DUC302は、(たとえば、サンプルレートを上げるために)補間を実行すること、(たとえば、スペクトル成形および補間画像の除去を提供するために)フィルタリングすること、および(たとえば、信号スペクトルを所望のキャリア周波数にシフトするために)混合することによって、これを実現する。一般に、DUC302への入力でのサンプルレート、たとえばデジタル通信システムのシンボルレートは、比較的低いが、出力、たとえばさらなるアナログ処理および周波数変換のためにデジタルサンプルをアナログ波形に変換するDACへの入力サンプルレートは、はるかに高いレートである。 In some embodiments, the functions within the baseband and DFE chip 202 (configured to add inverse non-linearity) are primarily DFE functions in which the baseband output signal is provided as an input to the DFE chip. It may be implemented as. Accordingly, with reference to FIG. 3 herein, a DFE system 300 is shown that provides a DFE design configured to perform one or more aspects of the present disclosure. In some embodiments, the DFE system 300 comprises a digital upconverter (DUC) 302. In various examples, the DUC 302 is a carrier in which one or more channels of data are modulated from a baseband signal by a set of one or more specified radio frequencies or intermediate frequencies (RF or IF). Used to convert to include passband signals. As an example, the DUC 302 performs interpolation (eg, to increase the sample rate), filters (eg, to provide spectral shaping and removal of interpolated images), and (eg, desired signal spectrum). This is achieved by mixing (to shift to the carrier frequency of). In general, the sample rate at the input to the DUC 302, eg the symbol rate of a digital communication system, is relatively low, but the output, eg the input sample to the DAC, which converts the digital sample to an analog waveform for further analog processing and frequency conversion. The rate is a much higher rate.

図3の例に示すように、DUC302に、ベースバンドデータ入力が提供される。ベースバンドデータ入力は、s(n)、s(n)、s(n)、s(n)、s(n)、およびs(n)として表される複数の異なるキャリアを含む。いくつかの実施形態では、ベースバンドデータ入力のサンプリングレートは、約204.8MHzであり、OFDMシンボルクロックに対応する。例として、DUC302は、最初にベースバンドデータ入力の補間を実行することによって(たとえば、ベースバンドデータ入力から)複数の異なるキャリアを生成し、本例では、この補間を使用してサンプリングレートを8倍(8)に増加させ、それにより、第1のクロックドメイン(たとえば、204.8MHzのクロックドメイン)から第2のクロックドメイン(たとえば、1638.4MHzのクロックドメイン)に移行する。補間プロセスの後、複数の異なるキャリアのそれぞれの周波数を所望のキャリア周波数にシフトするために、複数の異なるキャリアのそれぞれは、それぞれが異なる周波数を有する数値制御発振器(NCO:numerically controlled oscillator)からの信号と混合される。たとえば、キャリアs(n)は、第1の周波数を有する第1のNCO(NCO1)と混合され、キャリアs(n)は、第2の周波数を有する第2のNCO(NCO2)と混合され、キャリアs(n)は、第3の周波数を有する第3のNCO(NCO3)と混合され、キャリアs(n)は、第4の周波数を有する第4のNCO(NCO4)と混合され、キャリアs(n)は、第5の周波数を有する第5のNCO(NCO5)と混合され、キャリアs(n)は、第6の周波数を有する第6のNCO(NCO6)と混合される。混合プロセスの後、複数の異なるキャリアのそれぞれが組み合わされて、合成信号c(n)を形成する。したがって、合成信号c(n)は、異なる周波数で混合された複数の異なるキャリアのそれぞれを含む。いくつかの実施形態では、混合プロセスの結果として、合成信号c(n)は、複数の異なるキャリアのそれぞれで周波数が並んで配置されている図5Aに示す信号と実質的に同じに見えることがある。場合によっては、合成信号c(n)の生成後、任意選択で別の補間プロセスが実行されてもよく、図3の例では、補間プロセスを使用して合成信号c(n)のサンプリングレートを2倍に増加させ、それにより、第2のクロックドメイン(たとえば、1638.4MHzのクロックドメイン)から第3のクロックドメイン(たとえば、3276.8MHzのクロックドメイン)に移行する。DUC302による信号処理の後、合成信号c(n)は、DPDシステム304への入力として提供され、これについては、以下でより詳細に説明する。いくつかの実施形態では、DPDシステム304の出力は、複素信号から実信号への変換306を受け、複素信号から実信号への変換306の出力は、(たとえば、図2のDAC204であり得る)DACへの入力として提供される。さらに、DFEシステム300の1つまたは複数の構成要素は、図1のプログラマブル論理デバイスなどのプログラマブル論理デバイスに実装されてもよい。 As shown in the example of FIG. 3, the DUC 302 is provided with a baseband data input. Baseband data inputs are represented by multiple different carriers as s 1 (n), s 2 (n), s 3 (n), s 4 (n), s 5 (n), and s 6 (n). including. In some embodiments, the sampling rate of the baseband data input is approximately 204.8 MHz, which corresponds to the OFDM symbol clock. As an example, the DUC 302 first generates multiple different carriers (eg, from the baseband data input) by performing an interpolation of the baseband data input, and in this example, this interpolation is used to set the sampling rate to 8. It is multiplied by (8), thereby migrating from the first clock domain (eg, 204.8 MHz clock domain) to the second clock domain (eg, 1638.4 MHz clock domain). After the interpolation process, in order to shift the frequency of each of the different carriers to the desired carrier frequency, each of the different carriers is from a numerically controlled oscillator (NCO), each of which has a different frequency. Mixed with the signal. For example, carrier s 1 (n) is mixed with a first NCO (NCO 1) having a first frequency and carrier s 2 (n) is mixed with a second NCO (NCO 2) having a second frequency. The carrier s 3 (n) is mixed with a third NCO (NCO 3) having a third frequency, and the carrier s 4 (n) is mixed with a fourth NCO (NCO 4) having a fourth frequency. The carrier s 5 (n) is mixed with a fifth NCO (NCO 5) having a fifth frequency, and the carrier s 6 (n) is mixed with a sixth NCO (NCO 6) having a sixth frequency. Will be done. After the mixing process, each of a plurality of different carriers is combined to form the synthetic signal c (n). Therefore, the combined signal c (n) includes each of a plurality of different carriers mixed at different frequencies. In some embodiments, as a result of the mixing process, the combined signal c (n) may appear substantially the same as the signal shown in FIG. 5A, where the frequencies are arranged side by side on each of a plurality of different carriers. be. In some cases, after the composite signal c (n) is generated, another interpolation process may be arbitrarily executed. In the example of FIG. 3, the interpolation process is used to determine the sampling rate of the composite signal c (n). It is doubled, thereby moving from a second clock domain (eg, a 1638.4 MHz clock domain) to a third clock domain (eg, a 3276.8 MHz clock domain). After signal processing by the DUC 302, the combined signal c (n) is provided as an input to the DPD system 304, which will be described in more detail below. In some embodiments, the output of the DPD system 304 undergoes a complex signal to real signal conversion 306, and the output of the complex signal to real signal conversion 306 (eg, can be DAC 204 in FIG. 2). It is provided as an input to the DAC. Further, one or more components of the DFE system 300 may be implemented in a programmable logic device such as the programmable logic device of FIG.

前に説明したように、DPDプロセス、したがってDPDシステム304は、CATV増幅器が有する非線形性「x」のタイプの知識、ならびにベースバンドおよびDFEチップ202とCATV増幅器212との間の信号チェーンの知識を用いて機能し、その結果、DPDシステム304は、(たとえば、適切な逆非線形性「1/x」を追加することを含む)適切なDPDプロセスを効果的に実施することができる。たとえば、DPDシステム304は、(たとえば、非線形効果および信号チェーンを含む)CATV増幅器をモデル化するために使用されてもよい。したがって、DPDシステム304によって提供されるモデルは、フィードバックデータ308に基づいて生成および/または更新されてもよく、フィードバックデータ308は、(たとえば、CATV増幅器212などの)CATV増幅器の出力信号を含んでもよい。いくつかの実施形態では、フィードバックデータ308は、アナログ/デジタル変換器(ADC)310を介して処理され、デジタルフィードバックデータ311としてDPD適応エンジン312に提供される。様々な例では、DPD適応エンジン312は、デジタルフィードバックデータ311に基づいて、DPDシステム304がCATV増幅器の実行時の挙動に適応できるように、DPDシステム304を更新する。より具体的には、いくつかの実施形態では、DPD適応エンジン312は、DPDシステム304内の他の要素のフィルタまたは構成の係数を決定してもよく、一般に、DPDシステム304内で、以下で説明するDPDモジュールを構成してもよい。したがって、DPDシステム304によって提供されるモデルを(たとえば、フィードバックデータ308およびDPD適応エンジン312を介して)継続的に監視および更新することによって、最適なDPDプロセスを実施することができる。例として、モデルを監視および更新する態様(たとえば、DPD適応エンジン312の機能など)は、(たとえば、BRAM103内または別のオンチップメモリ位置内の)メモリに格納されたソフトウェアとして実装され、1つまたは複数のオンチッププロセッサ(たとえば、PROC110など)によって実行されてもよい。いくつかの実施形態では、ベースバンドおよびDFEチップ202、DAC204、およびADC310が、(たとえば、RFSoCデバイスにあるような)単一のチップとして実装され得ることに留意されたい。上記で提供されたモデルを監視および更新する例は、決して限定することを意味するものではなく、他の方法が可能であり、本開示の実施形態は提供される例のいずれによっても限定されないことが理解されよう。 As previously described, the DPD process, and thus the DPD system 304, has knowledge of the type of non-linear "x" that the CATV amplifier has, as well as knowledge of the baseband and the signal chain between the DFE chip 202 and the CATV amplifier 212. As a result, the DPD system 304 can effectively carry out the appropriate DPD process (including, for example, adding the appropriate inverse non-linearity "1 / x"). For example, the DPD system 304 may be used to model a CATV amplifier (including, for example, non-linear effects and signal chains). Therefore, the model provided by the DPD system 304 may be generated and / or updated based on the feedback data 308, which may include the output signal of the CATV amplifier (eg, such as the CATV amplifier 212). good. In some embodiments, the feedback data 308 is processed via an analog-to-digital converter (ADC) 310 and provided to the DPD adaptation engine 312 as digital feedback data 311. In various examples, the DPD adaptation engine 312 updates the DPD system 304 based on the digital feedback data 311 so that the DPD system 304 can adapt to the run-time behavior of the CATV amplifier. More specifically, in some embodiments, the DPD adaptation engine 312 may determine the coefficients of filters or configurations of other elements within the DPD system 304, generally within the DPD system 304, below. The DPD module described may be configured. Therefore, the optimal DPD process can be implemented by continuously monitoring and updating the model provided by the DPD system 304 (eg, via feedback data 308 and DPD adaptation engine 312). As an example, aspects of monitoring and updating a model (eg, features of the DPD adaptation engine 312) are implemented as software stored in memory (eg, in BRAM 103 or in another on-chip memory location), one. Alternatively, it may be executed by a plurality of on-chip processors (for example, PROC110). Note that in some embodiments, the baseband and DFE chips 202, DAC204, and ADC310 can be mounted as a single chip (eg, as in an RFSoC device). The examples of monitoring and updating the model provided above are by no means meant to be limiting, other methods are possible, and embodiments of the present disclosure are not limited by any of the examples provided. Will be understood.

ここで図4Aを参照すると、本開示の様々な態様を実施するために使用される上記のDPDシステム304のより詳細な図が示されている。上述のように、DPDシステム304は、CATV増幅器の非線形効果をモデル化するために使用されてもよい。したがって、DPDシステム304によって提供されるモデルは、(たとえば、フィードバックデータ308などの)フィードバックデータに基づいて生成および/または更新されてもよく、フィードバックデータは、(たとえば、ADC310などの)ADCを介して処理されたCATV増幅器の出力信号を含んでもよく、DPDシステム304がCATV増幅器の非線形の挙動に適応できるように、フィードバックデータはDPD適応エンジン312に提供される。したがって、DPDシステム304によるCATV増幅器の非線形効果のモデルを使用して、デジタル傾斜フィルタ402、非線形データ経路405、単側波帯ヒルベルトフィルタ412、およびデジタル傾斜等化器414など、DPDシステム304の様々な機能を実装することができる。DPDシステム304の1つまたは複数の構成要素は、図1のプログラマブル論理デバイスなどのプログラマブル論理デバイスに実装され得ることに留意されたい。 Here, with reference to FIG. 4A, a more detailed view of the DPD system 304 described above used to carry out the various aspects of the present disclosure is shown. As mentioned above, the DPD system 304 may be used to model the non-linear effects of the CATV amplifier. Therefore, the model provided by the DPD system 304 may be generated and / or updated based on the feedback data (eg, feedback data 308, etc.), and the feedback data is via the ADC (eg, ADC 310, etc.). The output signal of the CATV amplifier processed by the above may be included, and the feedback data is provided to the DPD adaptation engine 312 so that the DPD system 304 can adapt to the non-linear behavior of the CATV amplifier. Therefore, using the model of the nonlinear effect of the CATV amplifier by the DPD system 304, various of the DPD system 304 such as digital gradient filter 402, nonlinear data path 405, single sideband hill belt filter 412, and digital gradient equalizer 414. Functions can be implemented. It should be noted that one or more components of the DPD system 304 may be implemented in a programmable logic device such as the programmable logic device of FIG.

引き続き図4Aを参照して、DPDシステム304の機能を、より詳細に説明する。たとえば、いくつかの実施形態では、上記で説明した合成信号c(n)を含み得るDPD入力信号x(n)が、デジタル傾斜フィルタ402に提供される。様々な場合において、デジタル傾斜フィルタ402は、アナログ傾斜フィルタ208(図2)をモデル化するために使用されてもよい。したがって、例として、デジタル傾斜フィルタ402の出力は、アナログ傾斜フィルタ208の出力と同様とすることができる。いくつかの実施形態では、デジタル傾斜フィルタ402の出力は、非線形データ経路405への入力として提供され、非線形データ経路405は、ビデオ帯域幅DPDデータ経路404、ベースバンドDPDデータ経路406、第2高調波DPDデータ経路408、および第3高調波DPDデータ経路410を含む複数の異なる並列データ経路要素を含む。一般に、非線形データ経路405は、CATV増幅器の逆非線形挙動をモデル化し、入ってくる信号に追加するために使用される。より具体的には、非線形データ経路405の異なる並列データ経路要素のそれぞれを使用して、CATV増幅器の逆非線形挙動の異なる態様をモデル化し、入ってくる信号(たとえば、デジタル傾斜フィルタ402の出力)に追加する。たとえば、ビデオ帯域幅DPDデータ経路404は、逆非線形ビデオ帯域幅成分をモデル化および追加してもよく、ベースバンドDPDデータ経路406は、逆非線形ベースバンド成分をモデル化および追加してもよく、第2高調波DPDデータ経路408は、逆第2高調波成分をモデル化および追加してもよく、第3高調波DPDデータ経路410は、逆第3高調波成分をモデル化および追加してもよい。図示のように、次いで、ビデオ帯域幅DPDデータ経路404、ベースバンドDPDデータ経路406、第2高調波DPDデータ経路、および第3高調波DPDデータ経路410のそれぞれの出力が組み合わされて、CATV増幅器のベースバンド成分、ビデオ成分、および高調波成分をモデル化する合成信号x’(n)を提供する。 The function of the DPD system 304 will be described in more detail with reference to FIG. 4A. For example, in some embodiments, a DPD input signal x (n) that may include the combined signal c (n) described above is provided in the digital gradient filter 402. In various cases, the digital tilt filter 402 may be used to model the analog tilt filter 208 (FIG. 2). Therefore, as an example, the output of the digital tilt filter 402 can be similar to the output of the analog tilt filter 208. In some embodiments, the output of the digital gradient filter 402 is provided as an input to the nonlinear data path 405, which is the video bandwidth DPD data path 404, baseband DPD data path 406, second harmonic. It contains a plurality of different parallel data path elements including a wave DPD data path 408 and a third harmonic DPD data path 410. Generally, the non-linear data path 405 is used to model the inverse non-linear behavior of the CATV amplifier and add it to the incoming signal. More specifically, each of the different parallel data path elements of the nonlinear data path 405 is used to model different aspects of the inverse nonlinear behavior of the CATV amplifier and the incoming signal (eg, the output of the digital gradient filter 402). Add to. For example, the video bandwidth DPD data path 404 may model and add inverse harmonic video bandwidth components, and the baseband DPD data path 406 may model and add inverse nonlinear baseband components. The second harmonic DPD data path 408 may model and add an inverse second harmonic component, and the third harmonic DPD data path 410 may model and add an inverse third harmonic component. good. As shown, the outputs of the video bandwidth DPD data path 404, baseband DPD data path 406, second harmonic DPD data path, and third harmonic DPD data path 410 are then combined to form a CATV amplifier. Provides a synthetic signal x'(n) that models the baseband, video, and harmonic components of.

いくつかの実施形態では、非線形データ経路405の出力(たとえば、合成信号x’(n))は、合成信号x’(n)をさらに変調するために使用され得る単側波帯ヒルベルトフィルタ412への入力として提供され、単側波帯ヒルベルトフィルタ412の出力は、デジタル傾斜等化器414への入力として提供される。例として、デジタル傾斜等化器414は、アナログ傾斜フィルタ208(図2)の逆数をモデル化し、入ってくる信号に追加するために使用されてもよい。したがって、例として、デジタル傾斜等化器414の出力は、アナログ傾斜フィルタ208の効果によって影響を受けない可能性がある(たとえば、または効果を打ち消す可能性がある)。図4に示すように、いくつかの実施形態では、DPD入力信号x(n)は、線形データ経路である経路416に沿っても送信される。いくつかの例では、データ経路416は、(たとえば、ブロック417において)単にDPD入力信号x(n)に時間遅延を導入してもよい。さらに、データ経路416に沿って送信されるDPD入力信号x(n)は、デジタル傾斜フィルタ402、非線形データ経路405、単側波帯ヒルベルトフィルタ412、およびデジタル傾斜等化器414をバイパスする。したがって、データ経路416に沿って送信されるDPD入力信号x(n)の信号変調の品質は、DPDシステム304の他の要素による影響を受けないままとなる。また、図4に示すように、デジタル傾斜等化器414の出力と時間遅延DPD入力信号x(n)419が組み合わされて、DPD出力信号y(n)を提供する。 In some embodiments, the output of the nonlinear data path 405 (eg, the combined signal x'(n)) to a single sideband Hilbert filter 412 that can be used to further modulate the combined signal x'(n). The output of the single-sideband hillbelt filter 412 is provided as an input to the digital tilt equalizer 414. As an example, the digital tilt equalizer 414 may be used to model the reciprocal of the analog tilt filter 208 (FIG. 2) and add it to the incoming signal. Thus, as an example, the output of the digital tilt equalizer 414 may be unaffected by the effects of the analog tilt filter 208 (eg, or may negate the effects). As shown in FIG. 4, in some embodiments, the DPD input signal x (n) is also transmitted along the path 416, which is a linear data path. In some examples, the data path 416 may simply introduce a time delay into the DPD input signal x (n) (eg, in block 417). Further, the DPD input signal x (n) transmitted along the data path 416 bypasses the digital tilt filter 402, the nonlinear data path 405, the single sideband hillbelt filter 412, and the digital tilt equalizer 414. Therefore, the quality of the signal modulation of the DPD input signal x (n) transmitted along the data path 416 remains unaffected by other elements of the DPD system 304. Further, as shown in FIG. 4, the output of the digital tilt equalizer 414 and the time delay DPD input signal x (n) 419 are combined to provide the DPD output signal y (n).

図5Aを参照すると、例示的なDPD入力スペクトル502が提供されている。いくつかの実施形態では、DPD入力信号x(n)(図4)は、DPD入力スペクトル502を含んでもよい。上述のように、DPD入力スペクトル502は、前に説明したように(たとえば、DUC302によって)異なる周波数で混合された複数の異なるキャリアのそれぞれを含んでもよく、複数の異なるキャリアのそれぞれは、約66MHzから約1218MHzまでの全帯域幅にわたって周波数が並んで配置される。図5Bを参照すると、例示的なDPD出力スペクトル504が提供されている。いくつかの実施形態では、DPD出力信号y(n)(図4A)は、DPD出力スペクトル504を含んでもよい。図5Bに示すように、DPD出力スペクトル504は、DPDシステム304によって信号に追加された1つまたは複数の非線形成分506を含む。以下でより詳細に説明するように、DPDシステム304によって実行される処理の結果として、CATV増幅器の効率および信号品質が向上し、電力消費量が削減される。 Referring to FIG. 5A, an exemplary DPD input spectrum 502 is provided. In some embodiments, the DPD input signal x (n) (FIG. 4) may include a DPD input spectrum 502. As mentioned above, the DPD input spectrum 502 may include each of a plurality of different carriers mixed at different frequencies as previously described (eg, by DUC 302), each of the plurality of different carriers being about 66 MHz. The frequencies are arranged side by side over the entire bandwidth from to about 1218 MHz. Referring to FIG. 5B, an exemplary DPD output spectrum 504 is provided. In some embodiments, the DPD output signal y (n) (FIG. 4A) may include the DPD output spectrum 504. As shown in FIG. 5B, the DPD output spectrum 504 contains one or more nonlinear components 506 added to the signal by the DPD system 304. As described in more detail below, as a result of the processing performed by the DPD system 304, the efficiency and signal quality of the CATV amplifier is improved and power consumption is reduced.

ここで図13〜図16を参照すると、非線形データ経路405(図4A)の異なる並列データ経路要素のそれぞれがどのように導出されるかを、たとえばDPD入力信号x(n)(図4A)の関数として示す方程式が、図式表現を含めて示されている。たとえば、図13は、ベースバンドDPDデータ経路406に対応する逆非線形ベースバンド成分を導出するための方程式を示し、方程式は次のように表される。

Figure 2022502907
Here, referring to FIGS. 13 to 16, how each of the different parallel data path elements of the nonlinear data path 405 (FIG. 4A) is derived is, for example, the DPD input signal x (n) (FIG. 4A). The equation shown as a function is shown, including a schematic representation. For example, FIG. 13 shows an equation for deriving the inverse non-linear baseband component corresponding to the baseband DPD data path 406, which is expressed as:
Figure 2022502907

図14は、ビデオ帯域幅DPDデータ経路404に対応する逆非線形ビデオ帯域幅成分を導出するための方程式を示し、方程式は次のように表される。

Figure 2022502907
FIG. 14 shows an equation for deriving the inverse non-linear video bandwidth component corresponding to the video bandwidth DPD data path 404, which is expressed as:
Figure 2022502907

図15は、第2高調波DPDデータ経路408に対応する逆第2高調波成分を導出するための方程式を示し、方程式は次のように表される。

Figure 2022502907
FIG. 15 shows an equation for deriving the inverse second harmonic component corresponding to the second harmonic DPD data path 408, and the equation is expressed as follows.
Figure 2022502907

図16は、第3高調波DPDデータ経路410に対応する逆第3高調波成分を導出するための方程式を示し、方程式は次のように表される。

Figure 2022502907
FIG. 16 shows an equation for deriving the inverse third harmonic component corresponding to the third harmonic DPD data path 410, and the equation is expressed as follows.
Figure 2022502907

ここで図17〜図23を参照すると、本開示の様々な実施形態の利益および利点のうちの少なくともいくつかを示す複数のデータが示されている。最初に図17を参照すると、CATV増幅器の非線形効果を示すシングルキャリアの電力スペクトル1700が示されている。電力スペクトル1700、および図18〜図22の電力スペクトルは、分解能帯域幅100kHzおよびビデオ帯域幅1MHzを用いるスペクトル分析器を使用して生成される。本例では、シングルキャリアのキャリア周波数は、254MHzに等しく、CATV増幅器はV=34Vで動作し、バイアス電流=320mAであり、CATV増幅器の出力=76dbmVである。いくつかの実施形態では、電力スペクトル1700について示す波形は、4K QAM DOCSIS3.1波形である。図17に示すように、電力スペクトル1700は、非線形ベースバンド成分1704、非線形ビデオ帯域幅成分1706、第2高調波成分1708、および第3高調波成分1710をさらに含む。上述のように、電力スペクトル1700は、シングルキャリアに関するものである。しかしながら、前に説明したように、複数の異なるキャリアを周波数で並べて配置することを検討する。このような場合、電力スペクトル1700の非線形成分(たとえば、非線形ベースバンド成分1704、非線形ビデオ帯域幅成分1706、第2高調波成分1708、および第3高調波成分1710)は、確実に、隣接するキャリアの電力スペクトルに影響を与え、劣化させる。 Here, with reference to FIGS. 17-23, a plurality of data showing at least some of the benefits and advantages of the various embodiments of the present disclosure are shown. First, with reference to FIG. 17, a single carrier power spectrum 1700 showing the non-linear effect of the CATV amplifier is shown. The power spectrum 1700 and the power spectra of FIGS. 18-22 are generated using a spectrum analyzer with a resolution bandwidth of 100 kHz and a video bandwidth of 1 MHz. In this example, the carrier frequency of the single carrier is equal to 254 MHz, the CATV amplifier operates at V = 34 V, the bias current = 320 mA, and the output of the CATV amplifier = 76 dbmV. In some embodiments, the waveform shown for the power spectrum 1700 is a 4K QAM DOCSIS 3.1 waveform. As shown in FIG. 17, the power spectrum 1700 further includes a non-linear baseband component 1704, a non-linear video bandwidth component 1706, a second harmonic component 1708, and a third harmonic component 1710. As mentioned above, the power spectrum 1700 relates to a single carrier. However, as previously described, consider arranging a plurality of different carriers side by side at frequency. In such cases, the non-linear components of the power spectrum 1700 (eg, non-linear baseband component 1704, non-linear video bandwidth component 1706, second harmonic component 1708, and third harmonic component 1710) are reliably adjacent carriers. Affects and degrades the power spectrum of.

ここで図18を参照すると、(CATV増幅器の非線形効果を含む)電力スペクトル1700、および電力スペクトル1700に重ね合わせた、ベースバンドDPD補正を適用した結果を示す電力スペクトル1800が示されている。言い方を変えれば、電力スペクトル1800は、ベースバンドDPDデータ経路406を経由して逆非線形ベースバンド成分を追加した場合の(たとえば、CATV増幅器の出力での)有益な効果を示す。具体的には、図18に示すように、ベースバンドDPD補正を適用した結果、電力スペクトル1700の非線形ベースバンド成分1704が、電力スペクトル1800の成分1802によって示すように補正(除去)された。図18の例では、矢印1804で示すように、ベースバンドDPD補正は、電力スペクトル1800において約10dBの改善をもたらす。 Referring here to FIG. 18, a power spectrum 1700 (including the non-linear effect of the CATV amplifier) and a power spectrum 1800 showing the result of applying baseband DPD correction superimposed on the power spectrum 1700 are shown. In other words, the power spectrum 1800 shows a beneficial effect (eg, at the output of a CATV amplifier) with the addition of a non-linear baseband component via the baseband DPD data path 406. Specifically, as shown in FIG. 18, as a result of applying the baseband DPD correction, the nonlinear baseband component 1704 of the power spectrum 1700 was corrected (removed) as shown by the component 1802 of the power spectrum 1800. In the example of FIG. 18, as shown by arrow 1804, baseband DPD correction results in an improvement of about 10 dB in the power spectrum 1800.

図19は、(CATV増幅器の非線形効果を含む)電力スペクトル1700、および電力スペクトル1700に重ね合わせた、第2高調波DPD補正を適用した結果を示す電力スペクトル1900が示されている。言い方を変えれば、電力スペクトル1900は、第2高調波DPDデータ経路408を経由して逆第2高調波成分を追加した場合の(たとえば、CATV増幅器の出力での)有益な効果を示す。具体的には、図19に示すように、第2高調波補正を適用した結果、電力スペクトル1700の第2高調波成分1708が、電力スペクトル1900の成分1902によって示すように補正(除去)された。図19の例に示すように、第2高調波DPD補正は、電力スペクトル1900において約5dBの改善をもたらす。 FIG. 19 shows a power spectrum 1700 (including the non-linear effect of the CATV amplifier) and a power spectrum 1900 showing the result of applying the second harmonic DPD correction superimposed on the power spectrum 1700. In other words, the power spectrum 1900 shows a beneficial effect (eg, at the output of the CATV amplifier) with the addition of the inverse second harmonic component via the second harmonic DPD data path 408. Specifically, as shown in FIG. 19, as a result of applying the second harmonic correction, the second harmonic component 1708 of the power spectrum 1700 is corrected (removed) as shown by the component 1902 of the power spectrum 1900. .. As shown in the example of FIG. 19, the second harmonic DPD correction results in an improvement of about 5 dB in the power spectrum 1900.

図20を参照すると、(CATV増幅器の非線形効果を含む)電力スペクトル1700、および電力スペクトル1700に重ね合わせた、第3高調波DPD補正を適用した結果を示す電力スペクトル2000が示されている。言い方を変えれば、電力スペクトル2000は、第3高調波DPDデータ経路410を経由して逆第3高調波成分を追加した場合の(たとえば、CATV増幅器の出力での)有益な効果を示す。具体的には、図20に示すように、第3高調波補正を適用した結果、電力スペクトル1700の第3高調波成分1710が、電力スペクトル2000の成分2002によって示すように補正(除去)された。図20の例に示すように、第3高調波DPD補正は、電力スペクトル2000において約5dBの改善をもたらす。 Referring to FIG. 20, a power spectrum 1700 (including the non-linear effect of the CATV amplifier) and a power spectrum 2000 showing the result of applying the third harmonic DPD correction superimposed on the power spectrum 1700 are shown. In other words, the power spectrum 2000 exhibits a beneficial effect (eg, at the output of the CATV amplifier) when the inverse third harmonic component is added via the third harmonic DPD data path 410. Specifically, as shown in FIG. 20, as a result of applying the third harmonic correction, the third harmonic component 1710 of the power spectrum 1700 is corrected (removed) as shown by the component 2002 of the power spectrum 2000. .. As shown in the example of FIG. 20, the third harmonic DPD correction results in an improvement of about 5 dB in the power spectrum 2000.

図21を参照すると、CATV増幅器の非線形効果を示す2つのキャリア2103、2105の電力スペクトル2100が示されている。図21はまた、電力スペクトル2100に重ね合わせた、ベースバンドDPD補正を適用した結果を示す電力スペクトル2102、ならびに電力スペクトル2100および2102に重ね合わせた、ベースバンドDPD補正とビデオ帯域幅DPD補正の両方を適用した結果を示す電力スペクトル2104も含む。言い方を変えれば、電力スペクトル2102は、ベースバンドDPDデータ経路406を経由して逆非線形ベースバンド成分を追加した場合の(たとえば、CATV増幅器の出力での)有益な効果を示す。同様に、電力スペクトル2104は、ベースバンドDPDデータ経路406を経由しての逆非線形ベースバンド成分と、ビデオ帯域幅DPDデータ経路404を経由しての逆非線形ビデオ帯域幅成分との両方を追加した場合の(たとえば、CATV増幅器の出力での)有益な効果を示す。(電力スペクトル2102に)ベースバンドDPD補正のみを適用した結果、電力スペクトル2102は、電力スペクトル2100と比較して、(たとえば、矢印2112で示すような)補正を示す。また、(電力スペクトル2104に)ベースバンドDPD補正およびビデオ帯域幅DPD補正を適用した結果、電力スペクトル2104は、電力スペクトル2100と比較して、(たとえば、矢印2106および矢印2110で示すような)補正を示す。具体的には、矢印2110で示す領域において電力スペクトル2104で生じた改善は、(たとえば、ベースバンドDPD補正およびビデオ帯域幅DPD補正を適用する前の)たとえば矢印2108で示す領域と比較して、特に顕著である。この理由は、キャリア2105がより高い電力を有し、その結果、より高いレベルの非線形性をもたらすからである。したがって、キャリア2105は、DPDシステム304によって提供される補正からさらに多くの利益を得ることになる。 Referring to FIG. 21, a power spectrum 2100 of two carriers 2103 and 2105 showing the non-linear effect of the CATV amplifier is shown. FIG. 21 also shows the results of applying the baseband DPD correction superimposed on the power spectrum 2100, as well as both the baseband DPD correction and the video bandwidth DPD correction superimposed on the power spectra 2100 and 2102. Also includes a power spectrum 2104 showing the results of applying. In other words, the power spectrum 2102 shows a beneficial effect (eg, at the output of a CATV amplifier) with the addition of a non-linear baseband component via the baseband DPD data path 406. Similarly, the power spectrum 2104 has added both a inverse nonlinear baseband component via the baseband DPD data path 406 and a inverse nonlinear video bandwidth component via the video bandwidth DPD data path 404. Shows a beneficial effect in the case (eg, at the output of a CATV amplifier). As a result of applying only the baseband DPD correction (to the power spectrum 2102), the power spectrum 2102 shows a correction (eg, as indicated by arrow 2112) as compared to the power spectrum 2100. Also, as a result of applying baseband DPD correction and video bandwidth DPD correction (to the power spectrum 2104), the power spectrum 2104 is corrected (eg, as indicated by arrows 2106 and 2110) as compared to the power spectrum 2100. Is shown. Specifically, the improvements that occur in the power spectrum 2104 in the region indicated by arrow 2110 are compared to, for example, the region indicated by arrow 2108 (eg, before applying baseband DPD correction and video bandwidth DPD correction). This is especially noticeable. The reason for this is that the carrier 2105 has higher power, resulting in a higher level of non-linearity. Therefore, the carrier 2105 will benefit more from the corrections provided by the DPD system 304.

図22は、約66MHzから約1218MHzまでの全帯域幅にわたって周波数が並んで配置された6つの異なるキャリアを含む電力スペクトル2200を示す。いくつかの実施形態では、電力スペクトル2200について示す波形は、4K QAM DOCSIS3.1波形である。いくつかの例では、電力スペクトル2200は、アナログ傾斜フィルタ208(図2)の出力とすることができる。図22はまた、上記で説明したように、DPDシステム304によって提供される補正の適用から生じる隣接チャネル電力比(ACPR)補正2202も示す。本開示の目的のために、ACPRは、隣接チャネルの電力とメインチャネル電力との比として説明することができ、ACPR値は可能な限り低いことが望ましい。したがって、図22に示すACPR補正2202は、有利である。 FIG. 22 shows a power spectrum 2200 containing 6 different carriers with frequencies arranged side by side over the entire bandwidth from about 66 MHz to about 1218 MHz. In some embodiments, the waveform shown for the power spectrum 2200 is a 4K QAM DOCSIS 3.1 waveform. In some examples, the power spectrum 2200 can be the output of the analog gradient filter 208 (FIG. 2). FIG. 22 also shows the adjacent channel power ratio (ACPR) correction 2202 resulting from the application of the correction provided by the DPD system 304, as described above. For the purposes of the present disclosure, ACPR can be described as the ratio of adjacent channel power to main channel power, and it is desirable that the ACPR value be as low as possible. Therefore, the ACPR correction 2202 shown in FIG. 22 is advantageous.

図23を参照すると、CATV増幅器の変調誤差比(MER)データを含み、DPDシステム304によって提供される補正を適用した場合のMERデータに対する効果を示す表が示されている。例として、MERは、デジタル変調(QAMなど)を使用する通信システムにおいてデジタル無線(または、デジタルTV)送信機または受信機の性能を定量化するために使用される測定値である。図23の例の場合、試験中のCATV増幅器モジュールは、V=34Vで動作可能である。MERデータをケーブル業界の仕様と比較すると、MER=41dB、4KQAM、76.8dbmV/75Ωである。CATV増幅器は6つのキャリアで試験されており、第1のキャリアは、キャリア周波数204MHzの4K QAM信号であり、第2のキャリアは、キャリア周波数396MHzの4K QAM信号であり、第3のキャリアは、キャリア周波数588MHzの4K QAM信号であり、第4のキャリアは、キャリア周波数786MHzの4K QAM信号であり、第5のキャリアは、キャリア周波数930MHzの4K QAM信号であり、第6のキャリアは、キャリア周波数1122MHzの4K QAM信号である。第1の試験2302では、CATV増幅器がバイアス電流530mAで動作し、DPD補正がない場合、第6のキャリアがMER=41dBの仕様を満たしていない。しかしながら、(たとえば、DPDシステム304によって)DPD補正を適用した場合、すべてのキャリアがMER仕様を満たしている。第2の試験2304では、CATV増幅器がバイアス電流440mAで動作し(バイアス電流530mAで動作する場合と比較して増幅器あたり約3ワットの削減)、DPD補正がない場合、試験されたすべてのキャリアがMER=41dBの仕様を満たしていない。しかしながら、(たとえば、DPDシステム304によって)DPD補正を適用した場合、すべてのキャリアがMER仕様を満たしている。 Referring to FIG. 23, a table showing the effect on the MER data when the correction provided by the DPD system 304 is applied, including the modulation error ratio (MER) data of the CATV amplifier, is shown. As an example, MER is a measurement used to quantify the performance of a digital radio (or digital TV) transmitter or receiver in a communication system that uses digital modulation (such as QAM). In the case of the example of FIG. 23, the CATV amplifier module under test can operate at V = 34V. Comparing the MER data with the specifications of the cable industry, MER = 41 dB, 4KQAM, 76.8 dBmV / 75Ω. The CATV amplifier has been tested with 6 carriers, the first carrier is a 4K QAM signal with a carrier frequency of 204 MHz, the second carrier is a 4K QAM signal with a carrier frequency of 396 MHz, and the third carrier is. The carrier frequency is a 4K QAM signal with a carrier frequency of 588 MHz, the fourth carrier is a 4K QAM signal with a carrier frequency of 786 MHz, the fifth carrier is a 4K QAM signal with a carrier frequency of 930 MHz, and the sixth carrier is a carrier frequency. It is a 4K QAM signal of 1122 MHz. In the first test 2302, if the CATV amplifier operates at a bias current of 530 mA and there is no DPD correction, the sixth carrier does not meet the specification of MER = 41 dB. However, when DPD correction is applied (eg, by DPD system 304), all carriers meet the MER specification. In the second test 2304, the CATV amplifier operates at a bias current of 440 mA (a reduction of about 3 watts per amplifier compared to operating at a bias current of 530 mA), and in the absence of DPD correction, all carriers tested It does not meet the specifications of MER = 41 dB. However, when DPD correction is applied (eg, by DPD system 304), all carriers meet the MER specification.

ここで図24を参照すると、様々な実施形態による、DPDシステムにおいてデジタルプリディストーションプロセスを実行するための方法2400が示されている。方法2400は、ブロック2402で開始し、図4のDPDシステム304などのDPDシステムの入力で、DPD入力信号が受信される。上記のように、いくつかの実施形態では、DPD入力信号は、DPD入力信号x(n)(図4)を含んでもよく、さらにDPD入力信号x(n)は、DUC302(図3)によって生成された合成信号c(n)を含んでもよい。いくつかの例では、方法2400はブロック2404に進み、DPDシステムの入力に結合された非線形データ経路が提供される。たとえば、非線形データ経路は、図4Aの非線形データ経路405を含んでもよい。したがって、非線形データ経路は、複数の並列データ経路要素を含んでもよい。いくつかの例では、複数の並列データ経路要素は、ビデオ帯域幅DPDデータ経路404、ベースバンドDPDデータ経路406、第2高調波DPDデータ経路408、および第3高調波DPDデータ経路410を含む。いくつかの実施形態では、方法2400はブロック2406に進み、異なる並列データ経路要素のそれぞれを使用して、入ってくる信号に、CATV増幅器の逆非線形挙動の異なる態様を追加してもよい。いくつかの例では、方法2400は、次いでブロック2408に進み、第1のコンバイナが、複数の並列データ経路要素のそれぞれの出力を組み合わせて、第1のプリディストーション信号を生成する。場合によっては、第1のプリディストーション信号は、CATV増幅器のベースバンド成分、ビデオ成分、および高調波成分をモデル化する合成信号x’(n)(図4A)を含んでもよい。いくつかの実施形態では、方法2400はブロック2410に進み、非線形データ経路と並列に入力に結合された線形データ経路が提供され、線形データ経路が第2のプリディストーション信号を生成する。いくつかの実施形態では、第2のプリディストーション信号は、時間遅延DPD入力信号x(n)419(図4A)を含んでもよい。次いで、方法はブロック2412に進み、第2のコンバイナが、第1のプリディストーション信号と第2のプリディストーション信号とを組み合わせてDPD出力信号を生成する。いくつかの実施形態では、DPD出力信号は、DPD出力信号y(n)(図4A)を含んでもよい。様々な実施形態では、方法はブロック2414に進み、DPD出力信号は、CATV増幅器(たとえば、図2のCATV増幅器212など)に提供される。本開示の実施形態によれば、DPD出力信号は、CATV増幅器の複数の非線形成分を補償するように構成される。方法2400の前、最中、および後に追加の方法ステップが実施されてもよく、本開示の範囲から逸脱することなく、方法2400の様々な実施形態に従って、上記のいくつかの方法ステップが置き換えられるか、または削除され得ることが理解されよう。 Here, with reference to FIG. 24, a method 2400 for performing a digital predistortion process in a DPD system according to various embodiments is shown. Method 2400 starts at block 2402 and receives a DPD input signal at the input of a DPD system such as the DPD system 304 of FIG. As described above, in some embodiments, the DPD input signal may include the DPD input signal x (n) (FIG. 4), further the DPD input signal x (n) is generated by the DUC 302 (FIG. 3). The combined signal c (n) may be included. In some examples, method 2400 proceeds to block 2404 to provide a nonlinear data path coupled to the input of the DPD system. For example, the non-linear data path may include the non-linear data path 405 of FIG. 4A. Therefore, the nonlinear data path may include a plurality of parallel data path elements. In some examples, the plurality of parallel data path elements includes a video bandwidth DPD data path 404, a baseband DPD data path 406, a second harmonic DPD data path 408, and a third harmonic DPD data path 410. In some embodiments, method 2400 may proceed to block 2406 and use each of the different parallel data path elements to add different aspects of the inverse nonlinear behavior of the CATV amplifier to the incoming signal. In some examples, method 2400 then proceeds to block 2408, where the first combiner combines the outputs of each of the plurality of parallel data path elements to produce a first predistortion signal. In some cases, the first pre-distortion signal may include a synthetic signal x'(n) (FIG. 4A) that models the baseband component, video component, and harmonic component of the CATV amplifier. In some embodiments, method 2400 proceeds to block 2410 to provide a linear data path coupled to the input in parallel with the non-linear data path, which produces a second predistortion signal. In some embodiments, the second predistortion signal may include a time delay DPD input signal x (n) 419 (FIG. 4A). The method then proceeds to block 2412, where the second combiner combines the first predistortion signal with the second predistortion signal to generate a DPD output signal. In some embodiments, the DPD output signal may include the DPD output signal y (n) (FIG. 4A). In various embodiments, the method proceeds to block 2414 and the DPD output signal is provided to a CATV amplifier (eg, CATV amplifier 212 in FIG. 2). According to embodiments of the present disclosure, the DPD output signal is configured to compensate for a plurality of non-linear components of the CATV amplifier. Additional method steps may be performed before, during, and after Method 2400, replacing some of the above method steps according to various embodiments of Method 2400 without departing from the scope of the present disclosure. It will be understood that it can be deleted or deleted.

様々な構成(たとえば、ケーブルネットワーク200、DFEシステム300、およびDPDシステム304の構成要素、図4Aの並列データ経路要素の数、ならびに図に示されている他の特徴および構成要素)は単なる例示であり、添付の特許請求の範囲に具合的に記載されているものを超えて限定するものではないことに留意されたい。当業者には、他の構成が使用され得ることが理解されよう。また、例示的なケーブルネットワーク200が示されているが、本明細書に開示するDPDシステムは、たとえば他の通信システムが有害な非線形挙動を示す増幅器を配置している場合、他の通信システムにおいて使用され得る。 The various configurations (eg, components of cable network 200, DFE system 300, and DPD system 304, number of parallel data path elements in FIG. 4A, and other features and components shown in the figure) are merely exemplary. It should be noted that there is no limitation beyond what is specifically stated in the attached claims. Those skilled in the art will appreciate that other configurations may be used. Also, although an exemplary cable network 200 is shown, the DPD system disclosed herein is in another communication system, for example, if the other communication system has an amplifier that exhibits detrimental non-linear behavior. Can be used.

本発明は、次の実施例のうちの1つまたは複数を表現することができるが、これらに限定されない。 The present invention can represent one or more of the following examples, but is not limited thereto.

波高率低減(CFR)システムであって、CFRシステムの入力に結合されたデジタル傾斜フィルタであって、システム入力信号を受信し、デジタル傾斜フィルタ出力でデジタル傾斜フィルタ出力信号を生成するように構成された、デジタル傾斜フィルタと、デジタル傾斜フィルタ出力に結合されたCFRモジュールであって、デジタル傾斜フィルタ出力信号を受信し、デジタル傾斜フィルタ出力信号に対してCFRプロセスを実行して、CFRモジュール出力でCFRモジュール出力信号を生成するように構成された、CFRモジュールと、CFRモジュール出力に結合されたデジタル傾斜等化器であって、CFRモジュール出力信号を受信し、システム出力信号を生成するように構成された、デジタル傾斜等化器とを含む、CFRシステム。 A wave height reduction (CFR) system, a digital gradient filter coupled to the input of a CFR system, configured to receive a system input signal and generate a digital gradient filter output signal at the digital gradient filter output. In addition, it is a CFR module coupled to a digital gradient filter and a digital gradient filter output, receives a digital gradient filter output signal, executes a CFR process on the digital gradient filter output signal, and CFR at the CFR module output. A CFR module configured to generate a module output signal and a digital tilt equalizer coupled to the CFR module output, configured to receive the CFR module output signal and generate a system output signal. Also, a CFR system including a digital tilt equalizer.

CFRモジュール出力に結合されたデジタルプリディストーション(DPD)モジュールであって、CFRモジュール出力信号を受信し、CFRモジュール出力信号に対してDPDプロセスを実行して、DPDモジュール出力でDPDモジュール出力信号を生成するように構成された、DPDモジュールをさらに含み、デジタル傾斜等化器が、DPDモジュール出力に結合され、デジタル傾斜等化器が、DPDモジュール出力信号を受信し、システム出力信号を生成するように構成された、実施例1に記載のCFRシステム。 A digital predistortion (DPD) module coupled to the CFR module output that receives the CFR module output signal, executes the DPD process on the CFR module output signal, and generates the DPD module output signal at the DPD module output. The digital tilt equalizer is coupled to the DPD module output and the digital tilt equalizer receives the DPD module output signal and produces the system output signal. The CFR system according to the first embodiment, which is configured.

システム入力信号が、第1のピーク対平均電力比(PAPR)を有し、CFRモジュール出力信号が、第1のPAPRよりも小さい第2のPAPRを有する、実施例1に記載のCFRシステム。 The CFR system according to Example 1, wherein the system input signal has a first peak to average power ratio (PAPR) and the CFR module output signal has a second PAPR that is smaller than the first PAPR.

CFRモジュールおよびDPDモジュールと並列にCFRシステムの入力に結合されて第1の時間遅延信号を生成する第1の線形データ経路と、デジタル傾斜等化器出力信号と第1の時間遅延信号とを組み合わせてシステム出力信号を生成するように構成された第1のコンバイナとをさらに含む、実施例2に記載のCFRシステム。 A first linear data path coupled to the inputs of the CFR system in parallel with the CFR and DPD modules to generate a first time delay signal, combined with a digital tilt equalizer output signal and a first time delay signal. The CFR system according to Example 2, further comprising a first combiner configured to generate a system output signal.

CFRモジュールと並列にCFRシステムの入力に結合されて第2の時間遅延信号を生成する第2の線形データ経路と、CFRモジュール出力信号と第2の時間遅延信号とを組み合わせて第1の出力信号を生成するように構成された第2のコンバイナと、第1の出力信号とDPDモジュール出力信号とを組み合わせてシステム出力信号を生成するように構成された第3のコンバイナとをさらに含む、実施例4に記載のCFRシステム。 A first output signal that combines a second linear data path that is coupled to the input of the CFR system in parallel with the CFR module to generate a second time delay signal, and a CFR module output signal and a second time delay signal. The embodiment further comprises a second combiner configured to generate a system output signal and a third combiner configured to combine a first output signal with a DPD module output signal to generate a system output signal. 4. The CFR system according to 4.

DPDモジュールが、CFRモジュール出力に結合された非線形データ経路をさらに含み、非線形データ経路が、CFRモジュール出力にそれぞれ結合された複数の並列データ経路要素を含み、複数の並列データ経路要素のそれぞれが、増幅器の非線形成分に対応するCFRモジュール出力信号に異なる逆非線形成分を追加するように構成され、コンバイナが、複数の並列データ経路要素のそれぞれの出力を組み合わせてDPDモジュール出力信号を生成するように構成される、実施例2に記載のCFRシステム。 The DPD module further comprises a non-linear data path coupled to the CFR module output, the non-linear data path comprises a plurality of parallel data path elements each coupled to the CFR module output, and each of the plurality of parallel data path elements. It is configured to add different inverse nonlinear components to the CFR module output signal corresponding to the non-linear component of the amplifier, and the combiner is configured to combine the outputs of each of the multiple parallel data path elements to generate the DPD module output signal. The CFR system according to Example 2.

デジタル/アナログ変換器(DAC)が、システム出力信号を受信し、DAC出力信号を生成するように構成され、アナログ傾斜フィルタが、DAC出力信号を受信し、アナログ傾斜フィルタ出力信号を生成するように構成され、デジタル傾斜フィルタが、アナログ傾斜フィルタをモデル化するように構成される、実施例1に記載のCFRシステム。 A digital-to-analog converter (DAC) is configured to receive a system output signal and generate a DAC output signal, and an analog gradient filter receives a DAC output signal and produces an analog gradient filter output signal. The CFR system according to Example 1, which is configured and the digital gradient filter is configured to model an analog gradient filter.

デジタル傾斜等化器が、アナログ傾斜フィルタの逆数をモデル化するように構成される、実施例7に記載のCFRシステム。 The CFR system according to Example 7, wherein the digital tilt equalizer is configured to model the reciprocal of the analog tilt filter.

単側波帯ヒルベルトフィルタをさらに含み、単側波帯ヒルベルトフィルタ入力が、DPDモジュール出力信号を受信するように構成され、単側波帯ヒルベルトフィルタ出力が、デジタル傾斜等化器入力に結合される、実施例2に記載のCFRシステム。 A single sideband hillbelt filter is further included, the single sideband hillbelt filter input is configured to receive the DPD module output signal, and the single sideband hillbelt filter output is coupled to the digital tilt equalizer input. , CFR system according to Example 2.

増幅器出力からフィードバックデータを受信するように構成された適応エンジンをさらに含み、適応エンジンが、フィードバックデータに基づいてCFRモジュールの構成を更新するように構成される、実施例1に記載のCFRシステム。 The CFR system according to Example 1, further comprising an adaptive engine configured to receive feedback data from the amplifier output, wherein the adaptive engine is configured to update the configuration of the CFR module based on the feedback data.

波高率低減(CFR)プロセスを実行するように構成されたデジタルフロントエンド(DFE)システムであって、ベースバンドデータ入力信号を受信および変換して合成信号を生成するように構成されたデジタルアップコンバータ(DUC)と、デジタル傾斜フィルタ、CFRモジュール、およびデジタル傾斜等化器を含む、CFRシステムであって、デジタル傾斜フィルタが、合成信号を受信し、デジタル傾斜フィルタ出力信号を生成するように構成され、CFRモジュールが、デジタル傾斜フィルタ出力信号を受信し、デジタル傾斜フィルタ出力信号に対してCFRプロセスを実行して、CFRモジュール出力信号を生成するように構成され、デジタル傾斜等化器が、CFRモジュール出力信号を受信し、CFRシステム出力信号を生成するように構成され、CFRシステム出力信号が、増幅器に結合される、CFRシステムと、増幅器の出力からフィードバックデータを受信するように構成された適応エンジンであって、フィードバックデータに基づいてCFRシステムの構成を更新するように構成される、適応エンジンとを含む、デジタルフロントエンド(DFE)システム。 A digital front-end (DFE) system configured to perform a peak factor reduction (CFR) process, a digital upconverter configured to receive and convert a baseband data input signal to produce a composite signal. A CFR system comprising (DUC) and a digital tilt filter, CFR module, and digital tilt equalizer, the digital tilt filter configured to receive a composite signal and generate a digital tilt filter output signal. The CFR module is configured to receive the digital tilt filter output signal and perform a CFR process on the digital tilt filter output signal to generate the CFR module output signal, and the digital tilt equalizer is the CFR module. An adaptive engine configured to receive the output signal and generate a CFR system output signal, the CFR system output signal is coupled to the amplifier, the CFR system, and the feedback data from the output of the amplifier. A digital front-end (DFE) system, including an adaptive engine, configured to update the configuration of the CFR system based on feedback data.

CFRプロセスが、デジタル傾斜フィルタ出力信号のピーク対平均電力比(PAPR)を低減するように構成される、実施例11に記載のDFEシステム。 The DFE system according to Example 11, wherein the CFR process is configured to reduce the peak-to-average power ratio (PAPR) of the digital gradient filter output signal.

CFRシステムが、CFRモジュール出力に結合された非線形データ経路を含むデジタルプリディストーション(DPD)モジュールをさらに含み、非線形データ経路が、CFRモジュール出力にそれぞれ結合された複数の並列データ経路要素を含み、複数の並列データ経路要素のそれぞれが、増幅器の非線形成分に対応する異なる逆非線形成分をモデル化するように構成され、コンバイナが、複数の並列データ経路要素のそれぞれの出力を組み合わせてDPDモジュール出力信号を生成するように構成され、デジタル傾斜等化器が、DPDモジュール出力信号を受信し、CFRシステム出力信号を生成するように構成される、実施例11に記載のDFEシステム。 The CFR system further comprises a digital predistortion (DPD) module containing a non-linear data path coupled to the CFR module output, and the non-linear data path comprises multiple parallel data path elements each coupled to the CFR module output. Each of the parallel data path elements of the amplifier is configured to model a different inverse nonlinear component that corresponds to the non-linear component of the amplifier, and the combiner combines the outputs of each of the multiple parallel data path elements into a DPD module output signal. The DFE system according to Example 11, configured to generate and the digital tilt equalizer receiving the DPD module output signal and generating the CFR system output signal.

デジタル/アナログ変換器(DAC)が、CFRシステム出力信号を受信し、DAC出力信号を生成するように構成され、アナログ傾斜フィルタが、DAC出力信号を受信し、アナログ傾斜フィルタ出力信号を生成するように構成され、デジタル傾斜フィルタが、アナログ傾斜フィルタをモデル化するように構成される、実施例11に記載のDFEシステム。 A digital-to-analog converter (DAC) is configured to receive a CFR system output signal and generate a DAC output signal, and an analog gradient filter receives a DAC output signal and produces an analog gradient filter output signal. The DFE system according to Example 11, wherein the digital tilt filter is configured to model an analog tilt filter.

デジタル傾斜等化器が、アナログ傾斜フィルタの逆数をモデル化するように構成される、実施例14に記載のDFEシステム。 The DFE system according to Example 14, wherein the digital tilt equalizer is configured to model the reciprocal of the analog tilt filter.

波高率低減(CFR)システムのデジタル傾斜フィルタで入力信号を受信し、デジタル傾斜フィルタ出力でデジタル傾斜フィルタ出力信号を生成することと、CFRシステムのCFRモジュールで、デジタル傾斜フィルタ出力信号に対してCFRプロセスを実行して、CFRモジュール出力信号を生成することであって、CFRプロセスが、デジタル傾斜フィルタ出力信号のピーク対平均電力比(PAPR)を低減するように構成される、CFRプロセスを実行することと、CFRシステムのデジタル傾斜等化器で、CFRモジュール出力信号を受信し、システム出力信号を生成することと、システム出力信号を増幅器に提供することとを含む、方法。 The digital gradient filter of the CFR system's CFR system receives the input signal and the digital gradient filter output generates the digital gradient filter output signal, and the CFR module of the CFR system receives the CFR for the digital gradient filter output signal. Running the process to generate the CFR module output signal, the CFR process runs a CFR process configured to reduce the peak-to-average power ratio (PAPR) of the digital gradient filter output signal. A method comprising receiving a CFR module output signal and generating a system output signal and providing the system output signal to an amplifier in a digital tilt equalizer of the CFR system.

増幅器の出力から受信したフィードバックデータに応答して、CFRシステムの構成を更新することをさらに含む、実施例16に記載の方法。 16. The method of Example 16, further comprising updating the configuration of the CFR system in response to feedback data received from the output of the amplifier.

CFRシステムのデジタルプリディストーション(DPD)モジュールで、CFRモジュール出力信号に対してDPDプロセスを実行して、DPDモジュール出力信号を生成することと、CFRシステムのデジタル傾斜等化器で、DPDモジュール出力信号を受信し、システム出力信号を生成することとをさらに含む、実施例16に記載の方法。 The DPD module output signal is generated by executing the DPD process on the CFR module output signal in the digital predistortion (DPD) module of the CFR system, and the DPD module output signal is generated in the digital tilt equalizer of the CFR system. 16. The method of Example 16, further comprising receiving and generating a system output signal.

DPDモジュールが、CFRモジュールの出力に結合された非線形データ経路をさらに含み、非線形データ経路が、CFRモジュール出力にそれぞれ結合された複数の並列データ経路要素を含み、複数の並列データ経路要素のそれぞれが、増幅器の非線形成分に対応する異なる逆非線形成分をモデル化するように構成され、コンバイナが、複数の並列データ経路要素のそれぞれの出力を組み合わせてDPDモジュール出力信号を生成するように構成される、実施例18に記載の方法。 The DPD module further comprises a non-linear data path coupled to the output of the CFR module, the non-linear data path comprises a plurality of parallel data path elements each coupled to the output of the CFR module, and each of the plurality of parallel data path elements The combiner is configured to combine the outputs of each of multiple parallel data path elements to generate a DPD module output signal, configured to model different inverse nonlinear components corresponding to the non-linear components of the amplifier. The method according to Example 18.

システム出力信号を増幅器に提供したことに応答して、増幅器を非線形領域で動作させるとともに増幅器の電力消費量を削減することをさらに含む、実施例16に記載の方法。 16. The method of Example 16, further comprising operating the amplifier in a non-linear region and reducing power consumption of the amplifier in response to providing the system output signal to the amplifier.

DPD入力信号を受信するように構成された入力と、入力に結合された非線形データ経路であって、非線形データ経路が、入力にそれぞれ結合された複数の並列データ経路要素を含み、複数の並列データ経路要素のそれぞれが、増幅器の非線形成分に対応するDPD入力信号に異なる逆非線形成分を追加するように構成され、第1のコンバイナが、複数の並列データ経路要素のそれぞれの出力を組み合わせて第1のプリディストーション信号を生成するように構成される、非線形データ経路と、非線形データ経路と並列に入力に結合されて第2のプリディストーション信号を生成する線形データ経路と、第1のプリディストーション信号と第2のプリディストーション信号とを組み合わせてDPD出力信号を生成するように構成された第2のコンバイナとを含む、デジタルプリディストーション(DPD)システム。 An input configured to receive a DPD input signal and a non-linear data path coupled to the input, wherein the non-linear data path comprises a plurality of parallel data path elements each coupled to the input and is a plurality of parallel data. Each of the path elements is configured to add a different inverse non-linear component to the DPD input signal corresponding to the non-linear component of the amplifier, and the first combiner combines the outputs of each of the plurality of parallel data path elements. A non-linear data path configured to generate a pre-distortion signal, a linear data path coupled to an input in parallel with the non-linear data path to generate a second pre-distortion signal, and a first pre-distortion signal. A digital predistortion (DPD) system comprising a second combiner configured to generate a DPD output signal in combination with a second predistortion signal.

複数の並列データ経路要素が、ベースバンドDPDデータ経路、ビデオ帯域幅DPDデータ経路、第2高調波DPDデータ経路、および第3高調波DPDデータ経路を含む、実施例21に記載のDPDシステム。 21. The DPD system of Example 21, wherein the plurality of parallel data path elements comprises a baseband DPD data path, a video bandwidth DPD data path, a second harmonic DPD data path, and a third harmonic DPD data path.

ベースバンドDPDデータ経路が、DPD入力信号に逆非線形ベースバンド成分を追加するように構成される、実施例22に記載のDPDシステム。 22. The DPD system of Example 22, wherein the baseband DPD data path is configured to add a inverse non-linear baseband component to the DPD input signal.

ビデオ帯域幅DPDデータ経路が、DPD入力信号に逆非線形ビデオ帯域幅成分を追加するように構成される、実施例22に記載のDPDシステム。 22. The DPD system of Example 22, wherein the video bandwidth DPD data path is configured to add a inverse non-linear video bandwidth component to the DPD input signal.

第2高調波DPDデータ経路が、DPD入力信号に逆第2高調波成分を追加するように構成される、実施例22に記載のDPDシステム。 22. The DPD system of Example 22, wherein the second harmonic DPD data path is configured to add an inverse second harmonic component to the DPD input signal.

第3高調波DPDデータ経路が、DPD入力信号に逆第3高調波成分を追加するように構成される、実施例22に記載のDPDシステム。 22. The DPD system of Example 22, wherein the third harmonic DPD data path is configured to add an inverse third harmonic component to the DPD input signal.

アナログ傾斜フィルタをモデル化するように構成されたデジタル傾斜フィルタをさらに含み、デジタル傾斜フィルタ入力が入力に結合され、デジタル傾斜フィルタ出力が非線形データ経路に結合される、実施例21に記載のDPDシステム。 21. The DPD system of Example 21, further comprising a digital gradient filter configured to model an analog gradient filter, the digital gradient filter input coupled to the input and the digital gradient filter output coupled to the nonlinear data path. ..

アナログ傾斜フィルタの逆数をモデル化するように構成されたデジタル傾斜等化器をさらに含み、デジタル傾斜等化器入力が、第1のプリディストーション信号を受信するように構成され、第2のコンバイナが、デジタル傾斜等化器出力を第2のプリディストーション信号と組み合わせてDPD出力信号を生成するように構成される、実施例21に記載のDPDシステム。 It further includes a digital tilt equalizer configured to model the inverse of the analog tilt filter, the digital tilt equalizer input configured to receive a first predistortion signal, and a second combiner. The DPD system according to Example 21, wherein the digital tilt equalizer output is combined with a second predistortion signal to generate a DPD output signal.

単側波帯ヒルベルトフィルタをさらに含み、単側波帯ヒルベルトフィルタ入力が、第1のプリディストーション信号を受信するように構成され、単側波帯ヒルベルトフィルタ出力が、デジタル傾斜等化器入力に結合される、実施例28に記載のDPDシステム。 A single sideband hillbelt filter is further included, the single sideband hillbelt filter input is configured to receive a first predistortion signal, and the single sideband hillbelt filter output is coupled to the digital tilt equalizer input. 28. The DPD system according to Example 28.

DPD出力信号が、増幅器入力に結合されて増幅出力信号を生成し、DPD出力信号が、増幅器の複数の非線形成分を補償するように構成される、実施例21に記載のDPDシステム。 21. The DPD system of Example 21, wherein the DPD output signal is coupled to an amplifier input to generate an amplified output signal, and the DPD output signal is configured to compensate for a plurality of non-linear components of the amplifier.

デジタルプリディストーション(DPD)プロセスを実行するように構成されたデジタルフロントエンド(DFE)システムであって、ベースバンドデータ入力信号を受信および変換して合成信号を生成するように構成されたデジタルアップコンバータ(DUC)と、DPD入力で合成信号を受信し、合成信号に対してDPDプロセスを実行するように構成されたDPDシステムであって、DPD入力が、複数の並列データ経路要素に結合され、複数の並列データ経路要素のうちの少なくとも1つが、増幅器の非線形高調波成分に対応する合成信号に逆高調波成分を追加するように構成され、コンバイナが、複数のデータ経路要素のそれぞれの出力を組み合わせてDPD出力信号を生成するように構成され、DPD出力信号が、増幅器に結合される、DPDシステムとを含み、DPD出力信号が、増幅器の非線形高調波成分を補償するように構成される、デジタルフロントエンド(DFE)システム。 A digital front-end (DFE) system configured to perform a digital predistortion (DPD) process, a digital upconverter configured to receive and convert a baseband data input signal to produce a composite signal. (DUC) and a DPD system configured to receive a composite signal at the DPD input and execute the DPD process on the composite signal, where the DPD input is coupled to multiple parallel data path elements and multiple. At least one of the parallel data path elements of the amplifier is configured to add an inverse harmonic component to the composite signal corresponding to the non-linear harmonic component of the amplifier, and the combiner combines the outputs of each of the multiple data path elements. The DPD output signal is configured to generate a DPD output signal, including a DPD system coupled to the amplifier, and the DPD output signal is configured to compensate for the non-linear harmonic component of the amplifier, digital. Front end (DFE) system.

複数の並列データ経路要素が、ベースバンドDPDデータ経路、ビデオ帯域幅DPDデータ経路、第2高調波DPDデータ経路、および第3高調波DPDデータ経路を含む、実施例30に記載のDFEシステム。 30. The DFE system of Example 30, wherein the plurality of parallel data path elements comprises a baseband DPD data path, a video bandwidth DPD data path, a second harmonic DPD data path, and a third harmonic DPD data path.

DUCが、ベースバンドデータ入力信号に対して補間プロセスを実行して補間信号を生成するように構成され、DUCが、補間信号に対して混合プロセスを実行して合成信号を生成するように構成される、実施例31に記載のDFEシステム。 The DUC is configured to perform an interpolation process on the baseband data input signal to generate an interpolated signal, and the DUC is configured to perform a mixing process on the interpolated signal to generate a composite signal. The DFE system according to the thirty-first embodiment.

DPDシステムが、アナログ傾斜フィルタをモデル化するように構成されたデジタル傾斜フィルタをさらに含み、デジタル傾斜フィルタ入力が、合成信号を受信するように構成され、デジタル傾斜フィルタ出力が、複数の並列データ経路要素に結合される、実施例31に記載のDFEシステム。 The DPD system further includes a digital gradient filter configured to model an analog gradient filter, the digital gradient filter input is configured to receive a composite signal, and the digital gradient filter output is a multiple parallel data path. The DFE system according to Example 31, which is coupled to an element.

DPDシステムが、アナログ傾斜フィルタの逆数をモデル化するように構成されたデジタル傾斜等化器をさらに含み、デジタル傾斜等化器入力が、複数のデータ経路要素のそれぞれの組み合わされた出力を受信するように構成され、別のコンバイナが、デジタル傾斜等化器出力を線形DPD信号に組み合わせてDPD出力信号を生成するように構成される、実施例31に記載のDFEシステム。 The DPD system further includes a digital tilt equalizer configured to model the inverse of the analog tilt filter, with the digital tilt equalizer input receiving the combined output of each of the multiple data path elements. 31. The DFE system of Example 31, wherein another combiner is configured to combine the digital tilt equalizer output with a linear DPD signal to generate a DPD output signal.

デジタルプリディストーション(DPD)システムの入力でDPD入力信号を受信することと、DPDシステムの入力に結合された非線形データ経路でDPD入力信号を受信することであって、非線形データ経路が、入力にそれぞれ結合された複数の並列データ経路要素を含む、DPD入力信号を受信することと、複数の並列データ経路要素のそれぞれによって、増幅器の非線形成分に対応するDPD入力信号に逆非線形成分を追加することと、第1のコンバイナによって、複数の並列データ経路要素のそれぞれの出力を組み合わせて第1のプリディストーション信号を生成することと、非線形データ経路と並列に入力に結合された線形データ経路でDPD入力信号を受信して第2のプリディストーション信号を生成することと、第2のコンバイナによって、第1のプリディストーション信号と第2のプリディストーション信号とを組み合わせてDPD出力信号を生成することとを含む、方法。 Receiving the DPD input signal at the input of the digital predistortion (DPD) system and receiving the DPD input signal at the non-linear data path coupled to the input of the DPD system, with the non-linear data path at the input respectively. Receiving a DPD input signal containing multiple coupled parallel data path elements and adding an inverse non-linear component to the DPD input signal corresponding to the non-linear component of the amplifier by each of the multiple parallel data path elements. , The first combiner combines the outputs of each of the multiple parallel data path elements to generate the first predistortion signal, and the DPD input signal in a linear data path coupled to the input in parallel with the nonlinear data path. To generate a second pre-distortion signal by receiving the above, and to generate a DPD output signal by combining the first pre-distortion signal and the second pre-distortion signal by the second combiner. Method.

複数の並列データ経路要素が、ベースバンドDPDデータ経路、ビデオ帯域幅DPDデータ経路、第2高調波DPDデータ経路、および第3高調波DPDデータ経路を含む、実施例36に記載の方法。 36. The method of Example 36, wherein the plurality of parallel data path elements comprises a baseband DPD data path, a video bandwidth DPD data path, a second harmonic DPD data path, and a third harmonic DPD data path.

ベースバンドDPDデータ経路によって、DPD入力信号に逆非線形ベースバンド成分を追加することと、ビデオ帯域幅DPDデータ経路によって、DPD入力信号に逆非線形ビデオ帯域幅成分を追加することと、第2高調波DPDデータ経路によって、DPD入力信号に逆第2高調波成分を追加することと、第3高調波DPDデータ経路によって、DPD入力信号に逆第3高調波成分を追加することとをさらに含む、実施例37に記載の方法。 The baseband DPD data path adds a inverse nonlinear baseband component to the DPD input signal, and the video bandwidth DPD data path adds an inverse nonlinear video bandwidth component to the DPD input signal, and the second harmonic. Further comprising adding an inverse second harmonic component to the DPD input signal by the DPD data path and adding an inverse third harmonic component to the DPD input signal by the third harmonic DPD data path. The method according to Example 37.

増幅器入力にDPD出力信号を提供して増幅出力信号を生成することをさらに含み、DPD出力信号が、増幅器の複数の非線形成分を補償するように構成される、実施例36に記載の方法。 36. The method of Example 36, further comprising providing a DPD output signal to the amplifier input to generate an amplified output signal, wherein the DPD output signal is configured to compensate for a plurality of non-linear components of the amplifier.

DPD出力信号を増幅器に提供したことに応答して、増幅器を非線形領域で動作させるとともに増幅器の電力消費量を削減することをさらに含む、実施例36に記載の方法。 36. The method of Example 36, further comprising operating the amplifier in a non-linear region and reducing power consumption of the amplifier in response to providing the DPD output signal to the amplifier.

特定の実施形態について図示し説明してきたが、特許請求される発明を好ましい実施形態に限定するものではないことが理解されるとともに、特許請求される発明の趣旨および範囲から逸脱することなく、様々な変更および修正がなされ得ることが当業者には明らかであろう。したがって、本明細書および図面は、限定的ではなく例示的なものと見なされるべきである。特許請求される発明は、代替物、修正形態、および均等物を包含するものとする。 Although the specific embodiments have been illustrated and described, it is understood that the claimed invention is not limited to the preferred embodiment, and various aspects are not deviated from the purpose and scope of the claimed invention. It will be apparent to those skilled in the art that various changes and modifications can be made. Therefore, the specification and drawings should be regarded as exemplary rather than limiting. The claimed invention shall include alternatives, modifications, and equivalents.

Claims (15)

波高率低減(CFR)システムであって、
前記CFRシステムの入力に結合されたデジタル傾斜フィルタであって、システム入力信号を受信し、デジタル傾斜フィルタ出力でデジタル傾斜フィルタ出力信号を生成するように構成された、デジタル傾斜フィルタと、
前記デジタル傾斜フィルタ出力に結合されたCFRモジュールであって、前記デジタル傾斜フィルタ出力信号を受信し、前記デジタル傾斜フィルタ出力信号に対してCFRプロセスを実行して、CFRモジュール出力でCFRモジュール出力信号を生成するように構成された、CFRモジュールと、
前記CFRモジュール出力に結合されたデジタル傾斜等化器であって、前記CFRモジュール出力信号を受信し、システム出力信号を生成するように構成された、デジタル傾斜等化器と
を含む、CFRシステム。
CFR reduction (CFR) system,
A digital gradient filter coupled to the input of the CFR system, the digital gradient filter configured to receive the system input signal and generate a digital gradient filter output signal at the digital gradient filter output.
A CFR module coupled to the digital gradient filter output, which receives the digital gradient filter output signal, executes a CFR process on the digital gradient filter output signal, and outputs a CFR module output signal at the CFR module output. With a CFR module configured to generate,
A CFR system comprising a digital tilt equalizer coupled to the CFR module output, the digital tilt equalizer configured to receive the CFR module output signal and generate a system output signal.
前記CFRモジュール出力に結合されたデジタルプリディストーション(DPD)モジュールであって、前記CFRモジュール出力信号を受信し、前記CFRモジュール出力信号に対してDPDプロセスを実行して、DPDモジュール出力でDPDモジュール出力信号を生成するように構成された、DPDモジュールをさらに含み、
前記デジタル傾斜等化器が、前記DPDモジュール出力に結合され、前記デジタル傾斜等化器が、前記DPDモジュール出力信号を受信し、前記システム出力信号を生成するように構成された、請求項1に記載のCFRシステム。
A digital predistortion (DPD) module coupled to the CFR module output, which receives the CFR module output signal, executes a DPD process on the CFR module output signal, and outputs the DPD module at the DPD module output. Further included, a DPD module configured to generate a signal,
The first aspect of claim 1, wherein the digital tilt equalizer is coupled to the DPD module output, and the digital tilt equalizer receives the DPD module output signal and generates the system output signal. The described CFR system.
前記システム入力信号が、第1のピーク対平均電力比(PAPR)を有し、前記CFRモジュール出力信号が、前記第1のPAPRよりも小さい第2のPAPRを有する、請求項1に記載のCFRシステム。 The CFR according to claim 1, wherein the system input signal has a first peak-to-average power ratio (PAPR), and the CFR module output signal has a second PAPR that is smaller than the first PAPR. system. 前記CFRモジュールおよび前記DPDモジュールと並列に前記CFRシステムの前記入力に結合されて第1の時間遅延信号を生成する第1の線形データ経路と、
デジタル傾斜等化器出力信号と前記第1の時間遅延信号とを組み合わせて前記システム出力信号を生成するように構成された第1のコンバイナと
をさらに含む、請求項2に記載のCFRシステム。
A first linear data path coupled to the input of the CFR system in parallel with the CFR module and the DPD module to generate a first time delay signal.
The CFR system according to claim 2, further comprising a first combiner configured to combine the digital tilt equalizer output signal with the first time delay signal to generate the system output signal.
前記CFRモジュールと並列に前記CFRシステムの前記入力に結合されて第2の時間遅延信号を生成する第2の線形データ経路と、
前記CFRモジュール出力信号と前記第2の時間遅延信号とを組み合わせて第1の出力信号を生成するように構成された第2のコンバイナと、
前記第1の出力信号と前記DPDモジュール出力信号とを組み合わせて前記システム出力信号を生成するように構成された第3のコンバイナと
をさらに含む、請求項4に記載のCFRシステム。
A second linear data path coupled to the input of the CFR system in parallel with the CFR module to generate a second time delay signal.
A second combiner configured to generate a first output signal by combining the CFR module output signal and the second time delay signal.
The CFR system according to claim 4, further comprising a third combiner configured to combine the first output signal with the DPD module output signal to generate the system output signal.
前記DPDモジュールが、前記CFRモジュール出力に結合された非線形データ経路をさらに含み、前記非線形データ経路が、前記CFRモジュール出力にそれぞれ結合された複数の並列データ経路要素を含み、前記複数の並列データ経路要素のそれぞれが、増幅器の非線形成分に対応する前記CFRモジュール出力信号に異なる逆非線形成分を追加するように構成され、コンバイナが、前記複数の並列データ経路要素のそれぞれの出力を組み合わせて前記DPDモジュール出力信号を生成するように構成される、請求項2に記載のCFRシステム。 The DPD module further comprises a non-linear data path coupled to the CFR module output, the non-linear data path comprises a plurality of parallel data path elements coupled to the CFR module output, respectively, and the plurality of parallel data paths. Each of the elements is configured to add a different inverse non-linear component to the CFR module output signal corresponding to the non-linear component of the amplifier, and the combiner combines the outputs of each of the plurality of parallel data path elements into the DPD module. The CFR system according to claim 2, which is configured to generate an output signal. デジタル/アナログ変換器(DAC)が、前記システム出力信号を受信し、DAC出力信号を生成するように構成され、アナログ傾斜フィルタが、前記DAC出力信号を受信し、アナログ傾斜フィルタ出力信号を生成するように構成され、前記デジタル傾斜フィルタが、前記アナログ傾斜フィルタをモデル化するように構成される、請求項1に記載のCFRシステム。 A digital-to-analog converter (DAC) is configured to receive the system output signal and generate a DAC output signal, and an analog gradient filter receives the DAC output signal and produces an analog gradient filter output signal. The CFR system according to claim 1, wherein the digital gradient filter is configured to model the analog gradient filter. 前記デジタル傾斜等化器が、前記アナログ傾斜フィルタの逆数をモデル化するように構成される、請求項7に記載のCFRシステム。 The CFR system of claim 7, wherein the digital tilt equalizer is configured to model the reciprocal of the analog tilt filter. 単側波帯ヒルベルトフィルタをさらに含み、単側波帯ヒルベルトフィルタ入力が、前記DPDモジュール出力信号を受信するように構成され、単側波帯ヒルベルトフィルタ出力が、デジタル傾斜等化器入力に結合される、請求項2に記載のCFRシステム。 A single sideband hillbelt filter is further included, the single sideband hillbelt filter input is configured to receive the DPD module output signal, and the single sideband hillbelt filter output is coupled to the digital tilt equalizer input. The CFR system according to claim 2. 増幅器出力からフィードバックデータを受信するように構成された適応エンジンをさらに含み、前記適応エンジンが、前記フィードバックデータに基づいて前記CFRモジュールの構成を更新するように構成される、請求項1に記載のCFRシステム。 The first aspect of claim 1, further comprising an adaptive engine configured to receive feedback data from the amplifier output, wherein the adaptive engine is configured to update the configuration of the CFR module based on the feedback data. CFR system. 波高率低減(CFR)プロセスを実行するように構成されたデジタルフロントエンド(DFE)システムであって、
ベースバンドデータ入力信号を受信および変換して合成信号を生成するように構成されたデジタルアップコンバータ(DUC)と、
デジタル傾斜フィルタ、CFRモジュール、およびデジタル傾斜等化器を含む、CFRシステムであって、前記デジタル傾斜フィルタが、前記合成信号を受信し、デジタル傾斜フィルタ出力信号を生成するように構成され、前記CFRモジュールが、前記デジタル傾斜フィルタ出力信号を受信し、前記デジタル傾斜フィルタ出力信号に対して前記CFRプロセスを実行して、CFRモジュール出力信号を生成するように構成され、前記デジタル傾斜等化器が、前記CFRモジュール出力信号を受信し、CFRシステム出力信号を生成するように構成され、前記CFRシステム出力信号が、増幅器に結合される、CFRシステムと、
前記増幅器の出力からフィードバックデータを受信するように構成された適応エンジンであって、前記フィードバックデータに基づいて前記CFRシステムの構成を更新するように構成される、適応エンジンと
を含む、デジタルフロントエンド(DFE)システム。
A digital front-end (DFE) system configured to perform a crest reduction (CFR) process.
A digital upconverter (DUC) configured to receive and convert a baseband data input signal to generate a composite signal.
A CFR system comprising a digital tilt filter, a CFR module, and a digital tilt equalizer, wherein the digital tilt filter is configured to receive the composite signal and generate a digital tilt filter output signal. The module is configured to receive the digital tilt filter output signal and perform the CFR process on the digital tilt filter output signal to generate a CFR module output signal, the digital tilt equalizer. With a CFR system configured to receive the CFR module output signal and generate a CFR system output signal, the CFR system output signal is coupled to an amplifier.
A digital front end including an adaptive engine configured to receive feedback data from the output of the amplifier, the adaptive engine configured to update the configuration of the CFR system based on the feedback data. (DFE) system.
前記CFRプロセスが、前記デジタル傾斜フィルタ出力信号のピーク対平均電力比(PAPR)を低減するように構成される、請求項11に記載のDFEシステム。 11. The DFE system of claim 11, wherein the CFR process is configured to reduce the peak-to-average power ratio (PAPR) of the digital gradient filter output signal. 前記CFRシステムが、CFRモジュール出力に結合された非線形データ経路を含むデジタルプリディストーション(DPD)モジュールをさらに含み、前記非線形データ経路が、前記CFRモジュール出力にそれぞれ結合された複数の並列データ経路要素を含み、前記複数の並列データ経路要素のそれぞれが、前記増幅器の非線形成分に対応する異なる逆非線形成分をモデル化するように構成され、コンバイナが、前記複数の並列データ経路要素のそれぞれの出力を組み合わせてDPDモジュール出力信号を生成するように構成され、前記デジタル傾斜等化器が、前記DPDモジュール出力信号を受信し、前記CFRシステム出力信号を生成するように構成される、請求項11に記載のDFEシステム。 The CFR system further comprises a digital predistortion (DPD) module containing a non-linear data path coupled to the CFR module output, wherein the non-linear data path comprises a plurality of parallel data path elements each coupled to the CFR module output. Each of the plurality of parallel data path elements is configured to model a different inverse nonlinear component corresponding to the non-linear component of the amplifier, and the combiner combines the outputs of each of the plurality of parallel data path elements. 11. The digital tilt equalizer is configured to receive the DPD module output signal and generate the CFR system output signal. DFE system. デジタル/アナログ変換器(DAC)が、前記CFRシステム出力信号を受信し、DAC出力信号を生成するように構成され、アナログ傾斜フィルタが、前記DAC出力信号を受信し、アナログ傾斜フィルタ出力信号を生成するように構成され、前記デジタル傾斜フィルタが、前記アナログ傾斜フィルタをモデル化するように構成される、請求項11に記載のDFEシステム。 A digital-to-analog converter (DAC) is configured to receive the CFR system output signal and generate a DAC output signal, and an analog gradient filter receives the DAC output signal and generates an analog gradient filter output signal. 11. The DFE system of claim 11, wherein the digital tilt filter is configured to model the analog tilt filter. 前記デジタル傾斜等化器が、前記アナログ傾斜フィルタの逆数をモデル化するように構成される、請求項14に記載のDFEシステム。 14. The DFE system of claim 14, wherein the digital tilt equalizer is configured to model the reciprocal of the analog tilt filter.
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