KR20210063368A - Crest factor reduction method for cable TV amplifier and circuit therefor - Google Patents
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Abstract
CFR(crest factor reduction) 시스템은 CFR 시스템의 입력에 커플링된 디지털 틸트 필터를 포함한다. 일부 실시예들에서, 디지털 틸트 필터는 시스템 입력 신호를 수신하고, 디지털 틸트 필터 출력에서 디지털 틸트 필터 출력 신호를 생성하도록 구성된다. 일부 예들에서, CFR 시스템은 디지털 틸트 필터 출력에 커플링된 CFR 모듈을 더 포함하며, 여기서 CFR 모듈은, 디지털 틸트 필터 출력 신호를 수신하고, CFR 모듈 출력에서 CFR 모듈 출력 신호를 생성하기 위해 디지털 틸트 필터 출력 신호에 대해 CFR 프로세스를 수행하도록 구성된다. 부가적으로, CFR 시스템은 CFR 모듈 출력에 커플링된 디지털 틸트 등화기를 포함할 수 있으며, 여기서 디지털 틸트 등화기는 CFR 모듈 출력 신호를 수신하고 시스템 출력 신호를 생성하도록 구성된다.A crest factor reduction (CFR) system includes a digital tilt filter coupled to the input of the CFR system. In some embodiments, the digital tilt filter is configured to receive a system input signal and generate a digital tilt filter output signal at the digital tilt filter output. In some examples, the CFR system further comprises a CFR module coupled to a digital tilt filter output, wherein the CFR module receives the digital tilt filter output signal and generates a digital tilt to generate a CFR module output signal at the CFR module output and perform a CFR process on the filter output signal. Additionally, the CFR system can include a digital tilt equalizer coupled to the CFR module output, wherein the digital tilt equalizer is configured to receive the CFR module output signal and generate a system output signal.
Description
본 개시내용의 예들은 일반적으로 집적 회로("IC")들에 관한 것으로, 상세하게는 케이블 TV(CATV) 증폭기들에 대한 파고율(crest factor) 감소를 수행하는 것에 관련된 실시예에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION Examples of the present disclosure relate generally to integrated circuits (“ICs”), and more particularly to embodiments related to performing crest factor reduction for cable TV (CATV) amplifiers.
인터넷 텔레포니(telephony), 및 비디오 서비스들의 더 높은 데이터 레이트들에 대한 요구들을 충족시키기 위해, 케이블 산업은 새로운 DOCSIS(Data Over Cable Service Interface Specification) 3.1 표준들에 기반하여 새로운 높은 데이터 레이트 및 광대역 원격 PHY 노드를 배치하고 있다. DOCSIS 3.1은 4096 QAM(quadrature amplitude modulation)을 지원하고, OFDM(orthogonal frequency division multiplexing)을 사용한다. 그러므로, DOCSIS 3.1에 대한 송신 신호 품질 요건은 현재 표준 DOCSIS 3.0에 대한 것보다 훨씬 높다. DOCSIS 3.1과 연관된 더 정교한 기능들로 인해, 케이블 텔레비전(CATV) 증폭기들은 비-선형 구역에서 동작할 수 있다. CATV 증폭기의 비-선형 효과들은 송신 신호 품질을 상당히 저하시킬 것이다. 부가적으로, DOCSIS 3.1의 높은 데이터 레이트들 및 더 정교한 기능들을 제공하는 새로운 컴포넌트들은 그 자체가 전력을 소비할 것이다. 그러나, 각각의 노드(예컨대, 각각의 원격 PHY 노드)에 대한 전력 공급이 고정되어 있으므로, 다른 컴포넌트들(예컨대 이를테면, CATV 증폭기들)의 전력 소비가 감소되어야 한다. 따라서, DOCSIS 3.1의 진보된 성능을 제공하는 것이 바람직하지만, 개선된 송신 신호 품질 및 다른 컴포넌트들(예컨대 이를테면, CATV 증폭기들)의 감소된 전력 소비를 제공하면서 이를 행하는 것은 어려웠다.In order to meet the demands for higher data rates of Internet telephony, and video services, the cable industry has developed a new high data rate and broadband remote PHY based on the new Data Over Cable Service Interface Specification (DOCSIS) 3.1 standards. Deploying the node. DOCSIS 3.1 supports 4096 quadrature amplitude modulation (QAM) and uses orthogonal frequency division multiplexing (OFDM). Therefore, the transmit signal quality requirements for DOCSIS 3.1 are much higher than for the current standard DOCSIS 3.0. Due to the more sophisticated functions associated with DOCSIS 3.1, cable television (CATV) amplifiers can operate in non-linear regions. The non-linear effects of the CATV amplifier will significantly degrade the transmit signal quality. Additionally, new components that provide the higher data rates and more sophisticated features of DOCSIS 3.1 will themselves consume power. However, since the power supply to each node (eg, each remote PHY node) is fixed, the power consumption of other components (eg, CATV amplifiers) must be reduced. Thus, while providing the advanced performance of DOCSIS 3.1 is desirable, it has been difficult to do so while providing improved transmit signal quality and reduced power consumption of other components (eg, CATV amplifiers).
따라서, CATV 증폭기들에 대한 파고율 감소를 위한 개선된 방법들 및 회로들에 대한 필요성이 존재한다.Accordingly, a need exists for improved methods and circuits for crest factor reduction for CATV amplifiers.
본 개시내용에 따른 일부 실시예들에서, CFR(crest factor reduction) 시스템은 CFR 시스템의 입력에 커플링된 디지털 틸트 필터(digital tilt filter)를 포함한다. 일부 실시예들에서, 디지털 틸트 필터는 시스템 입력 신호를 수신하고, 디지털 틸트 필터 출력에서 디지털 틸트 필터 출력 신호를 생성하도록 구성된다. 일부 예들에서, CFR 시스템은 디지털 틸트 필터 출력에 커플링된 CFR 모듈을 더 포함하며, 여기서 CFR 모듈은, 디지털 틸트 필터 출력 신호를 수신하고, CFR 모듈 출력에서 CFR 모듈 출력 신호를 생성하기 위해 디지털 틸트 필터 출력 신호에 대해 CFR 프로세스를 수행하도록 구성된다. 부가적으로, CFR 시스템은 CFR 모듈 출력에 커플링된 디지털 틸트 등화기를 포함할 수 있으며, 여기서 디지털 틸트 등화기는 CFR 모듈 출력 신호를 수신하고 시스템 출력 신호를 생성하도록 구성된다.In some embodiments according to the present disclosure, a crest factor reduction (CFR) system includes a digital tilt filter coupled to an input of the CFR system. In some embodiments, the digital tilt filter is configured to receive a system input signal and generate a digital tilt filter output signal at the digital tilt filter output. In some examples, the CFR system further comprises a CFR module coupled to a digital tilt filter output, wherein the CFR module receives the digital tilt filter output signal and generates a digital tilt to generate a CFR module output signal at the CFR module output and perform a CFR process on the filter output signal. Additionally, the CFR system can include a digital tilt equalizer coupled to the CFR module output, wherein the digital tilt equalizer is configured to receive the CFR module output signal and generate a system output signal.
일부 실시예들에서, CFR 시스템은 CFR 모듈 출력에 커플링된 DPD(digital predistortion) 모듈을 더 포함하며, 여기서 DPD 모듈은 CFR 모듈 출력 신호를 수신하고, DPD 모듈 출력에서 DPD 모듈 출력 신호를 생성하기 위해 CFR 모듈 출력 신호에 대해 DPD 프로세스를 수행하도록 구성된다. 일부 경우들에서, 디지털 틸트 등화기는 DPD 모듈 출력에 커플링되며, 디지털 틸트 등화기는 DPD 모듈 출력 신호를 수신하고 시스템 출력 신호를 생성하도록 구성된다.In some embodiments, the CFR system further comprises a digital predistortion (DPD) module coupled to the CFR module output, wherein the DPD module receives the CFR module output signal and generates a DPD module output signal at the DPD module output. is configured to perform a DPD process on the CFR module output signal. In some cases, the digital tilt equalizer is coupled to the DPD module output, the digital tilt equalizer configured to receive the DPD module output signal and generate a system output signal.
일부 실시예들에서, 시스템 입력 신호는 제1 PAPR(peak-to-average power ratio)을 갖고, CFR 모듈 출력 신호는 제1 PAPR보다 작은 제2 PAPR을 갖는다.In some embodiments, the system input signal has a first peak-to-average power ratio (PAPR) and the CFR module output signal has a second PAPR less than the first PAPR.
일부 실시예들에서, CFR 시스템은 제1 시간-지연 신호를 생성하기 위해 CFR 시스템의 입력에 그리고 CFR 모듈 및 DPD 모듈과 병렬로 커플링된 제1 선형 데이터경로를 더 포함한다. 일부 예들에서, CFR 시스템은 또한, 시스템 출력 신호를 생성하기 위해 디지털 틸트 등화기 출력 신호와 제1 시간-지연 신호를 결합시키도록 구성된 제1 결합기를 포함한다.In some embodiments, the CFR system further comprises a first linear datapath coupled to the input of the CFR system and 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 the digital tilt equalizer output signal and the first time-delay signal to generate a system output signal.
일부 실시예들에서, CFR 시스템은 제2 시간-지연 신호를 생성하기 위해 CFR 시스템의 입력에 그리고 CFR 모듈과 병렬로 커플링된 제2 선형 데이터경로를 더 포함한다. 예로서, 제2 결합기는 제1 출력 신호를 생성하기 위해 CFR 모듈 출력 신호와 제2 시간-지연 신호를 결합시키도록 구성되고, 제3 결합기는 시스템 출력 신호를 생성하기 위해 제1 출력 신호와 DPD 모듈 출력 신호를 결합시키도록 구성된다.In some embodiments, the CFR system further comprises a second linear datapath coupled in parallel with the CFR module and at the input of the CFR system to generate a second time-delay signal. By way of example, the second combiner is configured to combine the CFR module output signal and the second time-delay signal to generate a first output signal, and the third combiner is configured to combine the first output signal and the DPD to generate a system output signal. configured to couple the module output signal.
일부 실시예들에서, CFR 시스템은 CFR 모듈 출력에 커플링된 비-선형 데이터경로를 더 포함하며, 여기서 비-선형 데이터경로는 CFR 모듈 출력에 각각 커플링된 복수의 병렬 데이터경로 엘리먼트들을 포함하고, 복수의 병렬 데이터경로 엘리먼트들 각각은, 증폭기의 비-선형 컴포넌트에 대응하는 상이한 역 비-선형 컴포넌트를 CFR 모듈 출력 신호에 추가하도록 구성되고, 결합기는 DPD 모듈 출력 신호를 생성하기 위해 복수의 병렬 데이터경로 엘리먼트들 각각의 출력을 결합시키도록 구성된다.In some embodiments, the CFR system further comprises a non-linear datapath coupled to the CFR module output, wherein the non-linear datapath comprises a plurality of parallel datapath elements each coupled to the CFR module output and , each of the plurality of parallel datapath elements is configured to add a different inverse non-linear component corresponding to the non-linear component of the amplifier to the CFR module output signal, and the combiner is configured to add a different inverse non-linear component to the CFR module output signal to generate the DPD module output signal. and combine the output of each of the datapath elements.
일부 실시예들에서, DAC(digital-to-analog converter)는 시스템 출력 신호를 수신하고 DAC 출력 신호를 생성하도록 구성되며, 여기서 아날로그 틸트 필터는 DAC 출력 신호를 수신하고 아날로그 틸트 필터 출력 신호를 생성하도록 구성되고, 디지털 틸트 필터는 아날로그 틸트 필터를 모델링하도록 구성된다.In some embodiments, a digital-to-analog converter (DAC) is configured to receive a system output signal and generate a DAC output signal, wherein the analog tilt filter is configured to receive the DAC output signal and generate an analog tilt filter output signal and the digital tilt filter is configured to model the analog tilt filter.
일부 실시예들에서, 디지털 틸트 등화기는 아날로그 틸트 필터의 역을 모델링하도록 구성된다.In some embodiments, the digital tilt equalizer is configured to model the inverse of the analog tilt filter.
일부 실시예들에서, CFR 시스템은 단일 사이드 밴드 힐버트 필터(side band Hilbert filter)를 더 포함하며, 여기서 단일 사이드 밴드 힐버트 필터 입력은 DPD 모듈 출력 신호를 수신하도록 구성되고, 단일 사이드 밴드 힐버트 필터 출력은 디지털 틸트 등화기 입력에 커플링된다.In some embodiments, the CFR system further comprises a single side band Hilbert filter, wherein the single side band Hilbert filter input is configured to receive a DPD module output signal, and wherein the single side band Hilbert filter output is It is coupled to the digital tilt equalizer input.
일부 실시예들에서, CFR 시스템은 증폭기 출력으로부터 피드백 데이터를 수신하도록 구성된 조정 엔진을 더 포함하며, 여기서, 피드백 데이터에 기반하여, 조정 엔진은 CFR 모듈의 구성을 업데이트하도록 구성된다.In some embodiments, the CFR system further comprises a calibration engine configured to receive feedback data from the amplifier output, wherein, based on the feedback data, the calibration engine is configured to update a configuration of the CFR module.
본 개시내용에 따른 일부 실시예들에서, DFE(digital front-end) 시스템은 CFR(crest factor reduction) 프로세스를 수행하도록 구성되고, DFE 시스템은 복합 신호를 생성하기 위해 베이스밴드 데이터 입력 신호를 수신 및 변환하도록 구성된 DUC(digital upconverter)를 포함한다. 다양한 실시예들에서, DFE 시스템은, 디지털 틸트 필터, CFR 모듈, 및 디지털 틸트 등화기를 포함하는 CFR 시스템을 더 포함하며, 여기서 디지털 틸트 필터는 복합 신호를 수신하고 디지털 틸트 필터 출력 신호를 생성하도록 구성되고, CFR 모듈은 디지털 틸트 필터 출력 신호를 수신하고, CFR 모듈 출력 신호를 생성하기 위해 디지털 틸트 필터 출력 신호에 대해 CFR 프로세스를 수행하도록 구성되고, 디지털 틸트 등화기는 CFR 모듈 출력 신호를 수신하고 CFR 시스템 출력 신호를 생성하도록 구성되고, CFR 시스템 출력 신호는 증폭기에 커플링된다. 일부 예들에서, DFE 시스템은 증폭기의 출력으로부터 피드백 데이터를 수신하도록 구성된 조정 엔진을 더 포함하며, 여기서, 피드백 데이터에 기반하여, 조정 엔진은 CFR 시스템의 구성을 업데이트하도록 구성된다.In some embodiments according to the present disclosure, a digital front-end (DFE) system is configured to perform a crest factor reduction (CFR) process, and the DFE system receives and receives a baseband data input signal to generate a composite signal. and a digital upconverter (DUC) configured to convert. In various embodiments, the DFE system further comprises 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. and 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 a CFR module output signal, the digital tilt equalizer receives the CFR module output signal and receives the CFR system and generate an output signal, the CFR system output signal coupled to the amplifier. In some examples, the DFE system further comprises a steering engine configured to receive feedback data from an output of the amplifier, wherein, based on the feedback data, the adjustment engine is configured to update a configuration of the CFR system.
일부 실시예들에서, CFR 프로세스는 디지털 틸트 필터 출력 신호의 PAPR(peak-to-average power ratio)을 감소시키도록 구성된다.In some embodiments, the CFR process is configured to reduce a peak-to-average power ratio (PAPR) of the digital tilt filter output signal.
일부 실시예들에서, CFR 시스템은 CFR 모듈 출력에 커플링된 비-선형 데이터경로를 포함하는 DPD(digital predistortion) 모듈을 더 포함하며, 여기서 비-선형 데이터경로는 CFR 모듈 출력에 각각 커플링된 복수의 병렬 데이터경로 엘리먼트들을 포함하고, 복수의 병렬 데이터경로 엘리먼트들 각각은 증폭기의 비-선형 컴포넌트에 대응하는 상이한 역 비-선형 컴포넌트를 모델링하도록 구성되고, 결합기는 DPD 모듈 출력 신호를 생성하기 위해 복수의 병렬 데이터경로 엘리먼트들 각각의 출력을 결합시키도록 구성되고, 디지털 틸트 등화기는 DPD 모듈 출력 신호를 수신하고 CFR 시스템 출력 신호를 생성하도록 구성된다.In some embodiments, the CFR system further comprises a digital predistortion (DPD) module comprising a non-linear datapath coupled to the CFR module output, wherein the non-linear datapath is each coupled to the CFR module output a plurality of parallel datapath elements, each of the plurality of parallel datapath elements configured to model a different inverse non-linear component corresponding to a non-linear component of the amplifier, the combiner to generate a DPD module output signal and wherein the digital tilt equalizer is configured to receive the DPD module output signal and generate a CFR system output signal.
일부 실시예들에서, DAC(digital-to-analog converter)는 CFR 시스템 출력 신호를 수신하고 DAC 출력 신호를 생성하도록 구성되며, 여기서 아날로그 틸트 필터는 DAC 출력 신호를 수신하고 아날로그 틸트 필터 출력 신호를 생성하도록 구성되고, 디지털 틸트 필터는 아날로그 틸트 필터를 모델링하도록 구성된다.In some embodiments, a digital-to-analog converter (DAC) is configured to receive a CFR system output signal and generate a DAC output signal, wherein the analog tilt filter receives the DAC output signal and generates an analog tilt filter output signal and the digital tilt filter is configured to model the analog tilt filter.
일부 실시예들에서, 디지털 틸트 등화기는 아날로그 틸트 필터의 역을 모델링하도록 구성된다.In some embodiments, the digital tilt equalizer is configured to model the inverse of the analog tilt filter.
본 개시내용에 따른 일부 실시예들에서, 방법은, CFR(crest factor reduction) 시스템의 디지털 틸트 필터에서 입력 신호를 수신하고, 디지털 틸트 필터 출력에서 디지털 틸트 필터 출력 신호를 생성하는 단계를 포함한다. 다양한 예들에서, 방법은, CFR 시스템의 CFR 모듈에서, CFR 모듈 출력 신호를 생성하기 위해 디지털 틸트 필터 출력 신호에 대해 CFR 프로세스를 수행하는 단계를 더 포함하며, 여기서 CFR 프로세스는 디지털 틸트 필터 출력 신호의 PAPR(peak-to-average power ratio)을 감소시키도록 구성된다. 일부 예들에서, 방법은, CFR 시스템의 디지털 틸트 등화기에서 CFR 모듈 출력 신호를 수신하고, 시스템 출력 신호를 생성하는 단계를 더 포함한다. 일부 실시예들에서, 방법은 시스템 출력 신호를 증폭기에 제공하는 단계를 더 포함한다.In some embodiments according to the present disclosure, a method includes receiving an input signal at a digital tilt filter of a crest factor reduction (CFR) system, and generating a digital tilt filter output signal at a digital tilt filter output. In various examples, the method further comprises, at a CFR module of the CFR system, performing a CFR process on the digital tilt filter output signal to generate a CFR module output signal, wherein the CFR process comprises: It is configured to reduce the peak-to-average power ratio (PAPR). In some examples, the method further comprises receiving a CFR module output signal at a digital tilt equalizer of the CFR system, and generating a system output signal. In some embodiments, the method further comprises providing a system output signal to an amplifier.
일부 실시예들에서, 방법은, 증폭기의 출력으로부터 수신된 피드백 데이터에 대한 응답으로, CFR 시스템의 구성을 업데이트하는 단계를 더 포함한다.In some embodiments, the method further comprises updating the configuration of the CFR system in response to the feedback data received from the output of the amplifier.
일부 실시예들에서, 방법은, CFR 시스템의 DPD(digital predistortion) 모듈에서, DPD 모듈 출력 신호를 생성하기 위해 CFR 모듈 출력 신호에 대해 DPD 프로세스를 수행하는 단계를 더 포함한다. 일부 예들에서, 방법은, CFR 시스템의 디지털 틸트 등화기에서 DPD 모듈 출력 신호를 수신하고, 시스템 출력 신호를 생성하는 단계를 더 포함한다.In some embodiments, the method further comprises, in a digital predistortion (DPD) module of the CFR system, performing a DPD process on the CFR module output signal to generate a DPD module output signal. In some examples, the method further comprises receiving a DPD module output signal at a digital tilt equalizer of the CFR system, and generating a system output signal.
일부 실시예들에서, DPD 모듈은 CFR 모듈의 출력에 커플링된 비-선형 데이터경로를 더 포함하며, 여기서 비-선형 데이터경로는 CFR 모듈 출력에 각각 커플링된 복수의 병렬 데이터경로 엘리먼트들을 포함하고, 복수의 병렬 데이터경로 엘리먼트들 각각은, 증폭기의 비-선형 컴포넌트에 대응하는 상이한 역 비-선형 컴포넌트를 모델링하도록 구성되고, 결합기는 DPD 모듈 출력 신호를 생성하기 위해 복수의 병렬 데이터경로 엘리먼트들 각각의 출력을 결합시키도록 구성된다.In some embodiments, the DPD module further comprises a non-linear datapath coupled to an output of the CFR module, wherein the non-linear datapath comprises a plurality of parallel datapath elements each coupled to the CFR module output and, each of the plurality of parallel datapath elements is configured to model a different inverse non-linear component corresponding to a non-linear component of the amplifier, and the combiner includes the plurality of parallel datapath elements to generate the DPD module output signal. configured to couple the respective outputs.
일부 실시예들에서, 방법은, 시스템 출력 신호를 증폭기에 제공하는 것에 대한 응답으로 그리고 비-선형 구역에서 증폭기를 동작시키는 동안, 증폭기의 전력 소비를 감소시키는 단계를 더 포함한다.In some embodiments, the method further comprises reducing power consumption of the amplifier in response to providing a system output signal to the amplifier and while operating the amplifier in the non-linear region.
본 개시내용에 따른 일부 실시예들에서, DPD(digital predistortion) 시스템은 DPD 입력 신호를 수신하도록 구성된 입력을 포함한다. 일부 실시예들에서, DPD 시스템은 입력에 커플링된 비-선형 데이터경로를 더 포함하며, 여기서 비-선형 데이터경로는 입력에 각각 커플링된 복수의 병렬 데이터경로 엘리먼트들을 포함하고, 복수의 병렬 데이터경로 엘리먼트들 각각은, 증폭기의 비-선형 컴포넌트에 대응하는 상이한 역 비-선형 컴포넌트를 DPD 입력 신호에 추가하도록 구성되고, 제1 결합기는 제1 전치왜곡 신호를 생성하기 위해 복수의 병렬 데이터경로 엘리먼트들 각각의 출력을 결합시키도록 구성된다. 일부 실시예들에서, DPD 시스템은, 제2 전치왜곡 신호를 생성하기 위해 비-선형 데이터경로와 병렬로 입력에 커플링된 선형 데이터경로, 및 DPD 출력 신호를 생성하기 위해 제1 전치왜곡 신호와 제2 전치왜곡 신호를 결합시키도록 구성된 제2 결합기를 더 포함한다.In some embodiments according to the present disclosure, a digital predistortion (DPD) system includes an input configured to receive a DPD input signal. In some embodiments, the DPD system further comprises a non-linear datapath coupled to the input, wherein the non-linear datapath comprises a plurality of parallel datapath elements each coupled to the input, and wherein the plurality of parallel datapath elements are each coupled to the input. each of the datapath elements is configured to add a different inverse non-linear component corresponding to the non-linear component of the amplifier to the DPD input signal, wherein the first combiner is configured to generate a first predistortion signal in the plurality of parallel datapaths configured to couple the output of each of the elements. In some embodiments, the DPD system comprises a linear datapath coupled to the input in parallel with the non-linear datapath to generate a second predistortion signal, and a first predistortion signal to generate a DPD output signal. and a second combiner configured to couple the second predistortion signal.
일부 실시예들에서, 복수의 병렬 데이터경로 엘리먼트들은 베이스밴드 DPD 데이터경로, 비디오 대역폭 DPD 데이터경로, 제2 고조파(harmonics) DPD 데이터경로, 및 제3 고조파 DPD 데이터경로를 포함한다.In some embodiments, the plurality of parallel datapath elements comprises a baseband DPD datapath, a video bandwidth DPD datapath, a second harmonics DPD datapath, and a third harmonic DPD datapath.
일부 실시예들에서, 베이스밴드 DPD 데이터경로는 역 비-선형 베이스밴드 컴포넌트를 DPD 입력 신호에 추가하도록 구성된다.In some embodiments, the baseband DPD datapath is configured to add an inverse non-linear baseband component to the DPD input signal.
일부 실시예들에서, 비디오 대역폭 DPD 데이터경로는 역 비-선형 비디오 대역폭 컴포넌트를 DPD 입력 신호에 추가하도록 구성된다.In some embodiments, the video bandwidth DPD datapath is configured to add an inverse non-linear video bandwidth component to the DPD input signal.
일부 실시예들에서, 제2 고조파 DPD 데이터경로는 역의 제2 고조파 컴포넌트를 DPD 입력 신호에 추가하도록 구성된다.In some embodiments, the second harmonic DPD datapath is configured to add an inverse second harmonic component to the DPD input signal.
일부 실시예들에서, 제3 고조파 DPD 데이터경로는 역의 제3 고조파 컴포넌트를 DPD 입력 신호에 추가하도록 구성된다.In some embodiments, the third harmonic DPD datapath is configured to add an inverse third harmonic component to the DPD input signal.
일부 실시예들에서, DPD 시스템은 아날로그 틸트 필터를 모델링하도록 구성된 디지털 틸트 필터를 더 포함하며, 여기서 디지털 틸트 필터 입력은 입력에 커플링되고, 디지털 틸트 필터 출력은 비-선형 데이터경로에 커플링된다.In some embodiments, the DPD system further comprises a digital tilt filter configured to model an analog tilt filter, wherein the digital tilt filter input is coupled to the input, and the digital tilt filter output is coupled to the non-linear datapath. .
일부 실시예들에서, DPD 시스템은 아날로그 틸트 필터의 역을 모델링하도록 구성된 디지털 틸트 등화기를 더 포함하며, 여기서 디지털 틸트 등화기 입력은 제1 전치왜곡 신호를 수신하도록 구성되고, 제2 결합기는 DPD 출력 신호를 생성하기 위해 디지털 틸트 등화기 출력을 제2 전치왜곡 신호에 결합시키도록 구성된다.In some embodiments, the DPD system further comprises a digital tilt equalizer configured to model the inverse of the analog tilt filter, wherein the digital tilt equalizer input is configured to receive the first predistortion signal and the second combiner is the DPD output and couple the digital tilt equalizer output to the second predistortion signal to generate a signal.
일부 실시예들에서, DPD 시스템은 단일 사이드 밴드 힐버트 필터를 더 포함하며, 여기서 단일 사이드 밴드 힐버트 필터 입력은 제1 전치왜곡 신호를 수신하도록 구성되고, 단일 사이드 밴드 힐버트 필터 출력은 디지털 틸트 등화기 입력에 커플링된다.In some embodiments, the DPD system further comprises a single side band Hilbert filter, wherein the single side band Hilbert filter input is configured to receive the first predistortion signal and the single side band Hilbert filter output is a digital tilt equalizer input is coupled to
일부 실시예들에서, DPD 출력 신호는 증폭된 출력 신호를 생성하기 위해 증폭기 입력에 커플링되고, DPD 출력 신호는 증폭기의 복수의 비-선형 컴포넌트들을 보상하도록 구성된다.In some embodiments, the DPD output signal is coupled to an amplifier input to generate an amplified output signal, the DPD output signal configured to compensate for a plurality of non-linear components of the amplifier.
본 개시내용에 따른 일부 실시예들에서, DPD(digital predistortion) 프로세스를 수행하도록 구성된 DFE(digital front-end) 시스템은 복합 신호를 생성하기 위해 베이스밴드 데이터 입력 신호를 수신 및 변환하도록 구성된 DUC(digital upconverter)를 포함한다. 일부 실시예들에서, DFE 시스템은 DPD 입력에서 복합 신호를 수신하고 복합 신호에 대해 DPD 프로세스를 수행하도록 구성된 DPD 시스템을 더 포함하며, 여기서 DPD 입력은 복수의 병렬 데이터경로 엘리먼트들에 커플링되고, 복수의 병렬 데이터경로 엘리먼트들 중 적어도 하나는 증폭기의 비-선형 고조파 컴포넌트에 대응하는 역 고조파 컴포넌트를 복합 신호에 추가하도록 구성되고, 결합기는 DPD 출력 신호를 생성하기 위해 복수의 병렬 데이터경로 엘리먼트들 각각의 출력을 결합시키도록 구성되고, DPD 출력 신호는 증폭기에 커플링된다. 일부 실시예들에서, DPD 출력 신호는 증폭기의 비-선형 고조파 컴포넌트를 보상하도록 구성된다.In some embodiments according to the present disclosure, a digital front-end (DFE) system configured to perform a digital predistortion (DPD) process is a digital front-end (DFE) system configured to receive and convert a baseband data input signal to generate a composite signal. upconverter). In some embodiments, the DFE system further comprises a DPD system configured to receive the composite signal at the DPD input and perform a DPD process on the composite signal, wherein the DPD input is coupled to the plurality of parallel datapath elements; At least one of the plurality of parallel datapath elements is configured to add an inverse harmonic component corresponding to a non-linear harmonic component of the amplifier to the composite signal, and the combiner is configured to add an inverse harmonic component corresponding to a non-linear harmonic component of the amplifier to each of the plurality of parallel datapath elements to generate a DPD output signal and the DPD output signal is coupled to the amplifier. In some embodiments, the DPD output signal is configured to compensate for a non-linear harmonic component of the amplifier.
일부 실시예들에서, 복수의 병렬 데이터경로 엘리먼트들은 베이스밴드 DPD 데이터경로, 비디오 대역폭 DPD 데이터경로, 제2 고조파 DPD 데이터경로, 및 제3 고조파 DPD 데이터경로를 포함한다.In some embodiments, the plurality of parallel datapath elements comprises a baseband DPD datapath, a video bandwidth DPD datapath, a second harmonic DPD datapath, and a third harmonic DPD datapath.
일부 실시예들에서, DUC는 보간된 신호를 생성하기 위해 베이스밴드 데이터 입력 신호에 대해 보간 프로세스를 수행하도록 구성되고, DUC는 복합 신호를 생성하기 위해, 보간된 신호에 대해 믹싱(mixing) 프로세스를 수행하도록 구성된다.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. configured to perform
일부 실시예들에서, DPD 시스템은 아날로그 틸트 필터를 모델링하도록 구성된 디지털 틸트 필터를 더 포함하며, 여기서 디지털 틸트 필터 입력은 복합 신호를 수신하도록 구성되고, 디지털 틸트 필터 출력은 복수의 병렬 데이터경로 엘리먼트들에 커플링된다.In some embodiments, the DPD system further comprises a digital tilt filter configured to model the analog tilt filter, wherein the digital tilt filter input is configured to receive the composite signal and the digital tilt filter output comprises a plurality of parallel datapath elements. is coupled to
일부 실시예들에서, DPD 시스템은 아날로그 틸트 필터의 역을 모델링하도록 구성된 디지털 틸트 등화기를 더 포함하며, 여기서 디지털 틸트 등화기 입력은 복수의 데이터경로 엘리먼트들 각각의 결합된 출력을 수신하도록 구성되고, 다른 결합기는 DPD 출력 신호를 생성하기 위해 디지털 틸트 등화기 출력을 선형 DPD 신호에 결합시키도록 구성된다.In some embodiments, the DPD system further comprises a digital tilt equalizer configured to model the inverse of the analog tilt filter, wherein the digital tilt equalizer input is configured to receive a combined output of each of the plurality of datapath elements, Another combiner is configured to couple the digital tilt equalizer output to the linear DPD signal to generate a DPD output signal.
본 개시내용에 따른 일부 실시예들에서, 방법은 DPD(digital predistortion) 시스템의 입력에서 DPD 입력 신호를 수신하는 단계를 포함한다. 일부 실시예들에서, 방법은, DPD 시스템의 입력에 커플링된 비-선형 데이터경로에서 DPD 입력 신호를 수신하는 단계를 더 포함하며, 여기서 비-선형 데이터경로는 입력에 각각 커플링된 복수의 병렬 데이터경로 엘리먼트들을 포함한다. 일부 실시예들에서, 방법은, 복수의 병렬 데이터경로 엘리먼트들 각각에 의해, 증폭기의 비-선형 컴포넌트에 대응하는 역 비-선형 컴포넌트를 DPD 입력 신호에 추가하는 단계를 더 포함한다. 일부 실시예들에서, 방법은, 제1 결합기에 의해, 제1 전치왜곡 신호를 생성하기 위해 복수의 병렬 데이터경로 엘리먼트들 각각의 출력을 결합시키는 단계를 더 포함한다. 일부 실시예들에서, 방법은, 제2 전치왜곡 신호를 생성하기 위해 비-선형 데이터경로와 병렬로 입력에 커플링된 선형 데이터경로에서 DPD 입력 신호를 수신하는 단계를 더 포함한다. 일부 실시예들에서, 방법은, 제2 결합기에 의해, DPD 출력 신호를 생성하기 위해 제1 전치왜곡 신호와 제2 전치왜곡 신호를 결합시키는 단계를 더 포함한다.In some embodiments according to the present disclosure, the method includes receiving a DPD input signal at an input of a digital predistortion (DPD) system. In some embodiments, the method further comprises receiving a DPD input signal in a non-linear data path coupled to an input of the DPD system, wherein the non-linear data path includes a plurality of each coupled to the input. Contains parallel datapath elements. In some embodiments, the method further comprises adding, by each of the plurality of parallel datapath elements, to the DPD input signal an inverse non-linear component corresponding to the non-linear component of the amplifier. In some embodiments, the method further comprises combining the output of each of the plurality of parallel datapath elements to generate a first predistortion signal by the first combiner. In some embodiments, the method further comprises receiving the DPD input signal in a linear datapath coupled to the input in parallel with the non-linear datapath to generate a second predistortion signal. In some embodiments, the method further comprises combining, by a second combiner, the first predistortion signal and the second predistortion signal to generate a DPD output signal.
일부 실시예들에서, 복수의 병렬 데이터경로 엘리먼트들은 베이스밴드 DPD 데이터경로, 비디오 대역폭 DPD 데이터경로, 제2 고조파 DPD 데이터경로, 및 제3 고조파 DPD 데이터경로를 포함한다.In some embodiments, the plurality of parallel datapath elements comprises a baseband DPD datapath, a video bandwidth DPD datapath, a second harmonic DPD datapath, and a third harmonic DPD datapath.
일부 실시예들에서, 방법은, 베이스밴드 DPD 데이터경로에 의해, 역 비-선형 베이스밴드 컴포넌트를 DPD 입력 신호에 추가하는 단계; 비디오 대역폭 DPD 데이터경로에 의해, 역 비-선형 비디오 대역폭 컴포넌트를 DPD 입력 신호에 추가하는 단계; 제2 고조파 DPD 데이터경로에 의해, 역의 제2 고조파 컴포넌트를 DPD 입력 신호에 추가하는 단계; 및 제3 고조파 DPD 데이터경로에 의해, 역의 제3 고조파 컴포넌트를 DPD 입력 신호에 추가하는 단계를 더 포함한다.In some embodiments, the method further comprises adding, by a baseband DPD datapath, an inverse non-linear baseband component to the DPD input signal; adding, by the video bandwidth DPD datapath, an inverse non-linear video bandwidth component to the DPD input signal; adding an inverse second harmonic component to the DPD input signal by the second harmonic DPD datapath; and adding, by the third harmonic DPD datapath, an inverse third harmonic component to the DPD input signal.
일부 실시예들에서, 방법은, 증폭된 출력 신호를 생성하기 위해 DPD 출력 신호를 증폭기 입력에 제공하는 단계를 더 포함하며, 여기서 DPD 출력 신호는 증폭기의 복수의 비-선형 컴포넌트들을 보상하도록 구성된다.In some embodiments, the method further comprises providing a DPD output signal to an 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 .
일부 실시예들에서, 방법은 DPD 출력 신호를 증폭기에 제공하는 것에 대한 응답으로 그리고 비-선형 구역에서 증폭기를 동작시키는 동안, 증폭기의 전력 소비를 감소시키는 단계를 더 포함한다.In some embodiments, the method further comprises reducing power consumption of the amplifier in response to providing the DPD output signal to the amplifier and while operating the amplifier in the non-linear region.
다른 양상들 및 특징들은 다음의 상세한 설명 및 첨부한 도면들을 판독하는 것으로부터 명백할 것이다.Other aspects and features will become apparent from a reading of the following detailed description and accompanying drawings.
도 1은 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른, IC에 대한 예시적인 아키텍처를 예시한 블록 다이어그램이다.
도 2는 일부 실시예들에 따른, 예시적인 케이블 네트워크의 개략적인 다이어그램이다.
도 3은 일부 실시예들에 따른, 예시적인 DFE(digital front-end) 시스템의 개략적인 다이어그램이다.
도 4a는 일부 실시예들에 따른, DPD(digital predistortion)-CFR(crest factor reduction) 시스템의 다이어그램을 제공한다.
도 4b는 일부 실시예들에 따른, DPD 모듈의 일 예를 제공한다.
도 5a 및 도 5b는 일부 실시예들에 따른, 예시적인 DPD-CFR 입력 스펙트럼 및 DPD-CFR 출력 스펙트럼을 각각 제공한다.
도 6a는 일부 실시예들에 따른, 시간에 걸쳐 샘플링된 아날로그 틸트 필터 출력의 정규화된 크기를 보여주고, CFR 프로세스를 수행한 효과를 보여주는 예시적인 플롯(plot)을 제공한다.
도 6b는 일부 실시예들에 따른, CFR 프로세스를 수행한 이후의 아날로그 틸트 필터의 출력에서의 전력 스펙트럼을 예시한다.
도 7a, 도 7b, 및 도 7c는 일부 실시예들에 따른, 시간에 걸쳐 샘플링된 CATV 증폭기 출력의 정규화된 크기를 보여주고, CFR 프로세스를 수행한 효과를 보여주는 예시적인 플롯들을 제공한다.
도 8a는 일부 실시예들에 따른, CFR 프로세스를 수행한 효과를 보여주는, 단일 캐리어에 대한 CCDF(cumulative distribution function) 플롯을 예시한다.
도 8b는 일부 실시예들에 따른, CFR 프로세스가 수행되었고 도 8a의 데이터에 대응하는 전력 스펙트럼을 예시한다.
도 9a 및 도 9b는 일부 실시예들에 따른, AM/AM(amplitude-to-amplitude distortion)을 보여주고, DPD 프로세스 및 CFR 프로세스 중 하나 또는 둘 모두를 수행한 효과를 예시하는 CATV 증폭기 전달 함수의 플롯들을 제공한다.
도 10a 및 도 10b는 일부 실시예들에 따른, CFR 프로세스를 수행한 효과를 보여주는, DPD 출력 안정성 성능의 플롯들을 제공한다.
도 11은 일부 실시예들에 따른, MER(modulation error ratio) 데이터에 대해 DPD-CFR 시스템에 의해 제공된 보정들을 적용한 효과를 보여주는, CATV 증폭기에 대한 MER 데이터를 포함하는 테이블을 제공한다.
도 12는 일부 실시예들에 따른, DPD-CFR 시스템에서 파고율 감소 프로세스 및 디지털 전치왜곡 프로세스를 수행하기 위한 방법을 예시한 흐름도이다.
도 13, 도 14, 도 15 및 도 16은 일부 실시예들에 따른, 도 4의 비-선형 데이터경로 엘리먼트들 각각에 대한 도출들을 제공하는 수학식들(도식적 표현들을 포함함)을 예시한다.
도 17은 일부 실시예들에 따른, CATV 증폭기의 비-선형 효과들을 보여주는 단일 캐리어에 대한 전력 스펙트럼을 예시한다.
도 18은 일부 실시예들에 따른, 도 17의 전력 스펙트럼에 베이스밴드 DPD 보정을 적용한 결과를 보여주는 전력 스펙트럼을 예시한다.
도 19는 일부 실시예들에 따른, 도 17의 전력 스펙트럼에 제2 고조파 DPD 보정을 적용한 결과를 보여주는 전력 스펙트럼을 예시한다.
도 20은 일부 실시예들에 따른, 도 17의 전력 스펙트럼에 제3 고조파 DPD 보정을 적용한 결과를 보여주는 전력 스펙트럼을 예시한다.
도 21은 일부 실시예들에 따른, 베이스밴드 DPD 보정 및 비디오 대역폭 DPD 보정 둘 모두를 적용한 결과를 보여주는 전력 스펙트럼을 예시한다.
도 22는 일부 실시예들에 따른, DPD 시스템에 의해 제공된 보정들의 적용으로부터 발생하는 ACPR(adjacent channel power ratio) 보정을 보여주는 전력 스펙트럼을 예시한다.
도 23은 일부 실시예들에 따른, MER(modulation error ratio) 데이터에 대해 DPD 시스템에 의해 제공된 보정들을 적용한 효과를 보여주는, CATV 증폭기에 대한 MER 데이터를 포함하는 테이블을 제공한다.
도 24는 일부 실시예들에 따른, DPD 시스템에서 디지털 전치왜곡 프로세스를 수행하기 위한 방법을 예시한 흐름도이다.1 is a block diagram illustrating an example architecture for an IC, in accordance with some embodiments of the present disclosure.
2 is a schematic diagram of an exemplary cable network, in accordance with some embodiments.
3 is a schematic diagram of an exemplary digital front-end (DFE) system, in accordance with some embodiments.
4A provides a diagram of a digital predistortion (DPD)-crest factor reduction (CFR) system, in accordance with some embodiments.
4B provides an example of a DPD module, in accordance with some embodiments.
5A and 5B provide exemplary DPD-CFR input spectra and DPD-CFR output spectra, respectively, in accordance with some embodiments.
6A shows a normalized magnitude of an analog tilt filter output sampled over time and provides an exemplary plot showing the effect of performing a CFR process, in accordance with some embodiments.
6B illustrates a power spectrum at the output of an analog tilt filter after performing a CFR process, in accordance with some embodiments.
7A, 7B, and 7C show normalized magnitude of a CATV amplifier output sampled over time, and provide example plots showing the effect of performing a CFR process, in accordance with some embodiments.
8A illustrates a cumulative distribution function (CCDF) plot for a single carrier, showing the effect of performing a CFR process, in accordance with some embodiments.
8B illustrates a power spectrum corresponding to the data of FIG. 8A on which a CFR process has been performed, in accordance with some embodiments.
9A and 9B are of a CATV amplifier transfer function showing amplitude-to-amplitude distortion (AM/AM) and illustrating the effect of performing one or both of a DPD process and a CFR process, in accordance with some embodiments; Plots are provided.
10A and 10B provide plots of DPD output stability performance, showing the effect of performing a CFR process, in accordance with some embodiments.
11 provides a table containing MER data for a CATV amplifier showing the effect of applying corrections provided by a DPD-CFR system to modulation error ratio (MER) data, in accordance with some embodiments.
12 is a flowchart illustrating a method for performing a crest factor reduction process and a digital predistortion process in a DPD-CFR system, in accordance with some embodiments.
13 , 14 , 15 and 16 illustrate equations (including schematic representations) that provide derivations for each of the non-linear datapath elements of FIG. 4 , in accordance with some embodiments.
17 illustrates a power spectrum for a single carrier showing non-linear effects of a CATV amplifier, in accordance with some embodiments.
18 illustrates a power spectrum showing a result of applying baseband DPD correction to the power spectrum of FIG. 17 , in accordance with some embodiments.
19 illustrates a power spectrum showing a result of applying a second harmonic DPD correction to the power spectrum of FIG. 17 , in accordance with some embodiments.
20 illustrates a power spectrum showing a result of applying a third harmonic DPD correction to the power spectrum of FIG. 17 , in accordance with some embodiments.
21 illustrates a power spectrum showing results of applying both baseband DPD correction and video bandwidth DPD correction, in accordance with some embodiments.
22 illustrates a power spectrum showing an adjacent channel power ratio (ACPR) correction resulting from application of corrections provided by a DPD system, in accordance with some embodiments.
23 provides a table containing MER data for a CATV amplifier showing the effect of applying corrections provided by a DPD system to modulation error ratio (MER) data, in accordance with some embodiments.
24 is a flowchart illustrating a method for performing a digital predistortion process in a DPD system, in accordance with some embodiments.
다양한 실시예들은 도면들을 참조하여 아래에서 설명되며, 도면들에서, 예시적인 실시예들이 도시된다. 그러나, 청구된 본 발명은 상이한 형태들로 구현될 수 있으며, 본 명세서에 기재된 실시예들로 제한되는 것으로서 해석되지 않아야 한다. 유사한 참조 번호들은 전반에 걸쳐 유사한 엘리먼트들을 지칭한다. 따라서, 유사한 엘리먼트들은 각각의 도면의 설명에 대해 상세히 설명되지 않을 것이다. 또한, 도면들이 실시예들의 설명을 용이하게 하기 위해서만 의도되는 것임을 유의해야 한다. 그들은 청구된 발명의 완전한 설명 또는 청구된 발명의 범위에 대한 제한으로 의도되지 않는다. 부가적으로, 예시된 실시예는 도시된 모든 양상들 또는 이점들을 가질 필요는 없다. 특정한 실시예와 함께 설명된 양상 또는 이점은 반드시 그 실시예로 제한되지는 않으며, 그렇게 예시되지 않거나 또는 그렇게 명시적으로 설명되지 않더라도 임의의 다른 실시예들에서 실시될 수 있다. 특징들, 기능들, 및 장점들은 다양한 실시예들에서 독립적으로 달성될 수 있거나, 또는 또 다른 실시예들에서 조합될 수 있다.Various embodiments are described below with reference to the drawings, in which exemplary embodiments are shown. However, the claimed invention may be embodied in different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. Like reference numbers refer to like elements throughout. Accordingly, similar elements will not be described in detail in the description of each figure. It should also be noted that the drawings are only intended to facilitate description of the embodiments. They are not intended as a complete description of the claimed invention or as a limitation on the scope of the claimed invention. Additionally, an illustrated embodiment need not have all aspects or advantages shown. An aspect or advantage described in connection with a particular embodiment is not necessarily limited to that embodiment, and may be practiced in any other embodiment, even if not so illustrated or explicitly described. Features, functions, and advantages may be achieved independently in various embodiments, or may be combined in still other embodiments.
여러 개의 도면들에 예시적으로 도시된 예시적인 실시예들을 설명하기 전에, 일반적인 도입부가 추가적인 이해를 위해 제공된다.Before describing the exemplary embodiments illustrated by way of example in several figures, a general introduction is provided for further understanding.
위에서 논의된 바와 같이, 케이블 산업은 인터넷, 텔레포니, 및 비디오 서비스들의 더 높은 데이터 레이트들에 대한 요구들을 충족시키기 위해 DOCSIS 3.1 표준들에 기반하여 새로운 높은 데이터 레이트 및 광대역 원격 PHY 노드를 배치하고 있다. DOCSIS 3.1은 4096(4K) QAM(quadrature amplitude modulation)을 지원하고, OFDM(orthogonal frequency division multiplexing)을 사용한다. 그러므로, DOCSIS 3.1에 대한 송신 신호 품질 요건은 현재 표준 DOCSIS 3.0에 대한 것보다 훨씬 높다. DOCSIS 3.1과 연관된 더 정교한 기능들로 인해, 케이블 텔레비전(CATV) 증폭기들은 비-선형 구역에서 동작할 수 있다. CATV 증폭기의 비-선형 효과들은 송신 신호 품질을 상당히 저하시킬 것이다. 부가적으로, DOCSIS 3.1의 높은 데이터 레이트들 및 더 정교한 기능들을 제공하는 새로운 컴포넌트들은 그 자체가 전력을 소비할 것이다. 그러나, 각각의 노드(예컨대, 각각의 원격 PHY 노드)에 대한 전력 공급이 고정되어 있으므로, 다른 컴포넌트들(예컨대 이를테면, CATV 증폭기들)의 전력 소비가 감소되어야 한다. 따라서, DOCSIS 3.1의 진보된 성능을 제공하는 것이 바람직하지만, 개선된 송신 신호 품질 및 다른 컴포넌트들(예컨대 이를테면, CATV 증폭기들)의 감소된 전력 소비를 제공하면서 이를 행하는 것은 어려웠다.As discussed above, the cable industry is deploying a new high data rate and broadband remote PHY node based on the DOCSIS 3.1 standards to meet the demands for higher data rates of Internet, telephony, and video services. DOCSIS 3.1 supports 4096 (4K) quadrature amplitude modulation (QAM) and uses orthogonal frequency division multiplexing (OFDM). Therefore, the transmit signal quality requirements for DOCSIS 3.1 are much higher than for the current standard DOCSIS 3.0. Due to the more sophisticated functions associated with DOCSIS 3.1, cable television (CATV) amplifiers can operate in non-linear regions. The non-linear effects of the CATV amplifier will significantly degrade the transmit signal quality. Additionally, new components that provide the higher data rates and more sophisticated features of DOCSIS 3.1 will themselves consume power. However, since the power supply to each node (eg, each remote PHY node) is fixed, the power consumption of other components (eg, CATV amplifiers) must be reduced. Thus, while providing the advanced performance of DOCSIS 3.1 is desirable, it has been difficult to do so while providing improved transmit signal quality and reduced power consumption of other components (eg, CATV amplifiers).
적어도 일부 기존의 기법들에서, (예컨대, CATV 증폭기로부터 케이블 모뎀까지의) 동축 케이블 손실을 보상하기 위해 1.2 GHz 케이블 스펙트럼에 걸쳐 최대 22 dB의 깊은 감쇠를 갖는 틸트 등화기(틸트 필터)가 아날로그 송신 경로에서 구현된다. 그러나, 4K QAM OFDM 변조를 사용하는 DOCSIS 3.1 파형은 현재 DOCSIS 3.0 표준과 비교하여 높은 PAPR(peak-to-average power ratio)을 보여준다. 그러므로, DOCSIS 3.0에서의 CATV 증폭기의 동일한 RMS 전력 출력에 대해, DOCSIS 3.1 파형의 피크는 CATV 증폭기의 비-선형 구역에 있을 것이다. 따라서, 송신 신호 품질이 저하된다. DPD(digital predistortion)는, 예컨대 CATV로 하여금 더 높은 효율 구역에서 동작하게 함으로써 CATV 증폭기에 대한 신호 품질을 개선시키는 데 사용될 수 있다. DPD는 무선 통신 기술들에 대해 사용되었으며, 여기서 신호 대역폭은 케이블 통신 기술들에 대해 사용되는 것보다 훨씬 더 좁다. 추가로, 무선 통신들에서, 무선 컴포넌트들의 비-선형 효과들의 고조파들은 신호 대역폭에 속하지 않는다. 그러므로, 무선 통신들에 대한 DPD는 베이스밴드 주파수 주위에 투사된 비-선형 컴포넌트들만을 모델링할 필요가 있다. 그러나, 케이블 애플리케이션들의 경우, CATV 증폭기 신호의 비-선형 효과들의 고조파들은 신호 대역폭에 속한다. 따라서, 케이블 애플리케이션들에 대한 DPD 구현들은 CATV 증폭기에 대한 비-선형 효과들의 고조파 컴포넌트들을 모델링해야 한다. 별개로, 깊은 감쇠를 갖는 틸트 등화기는 디지털 도메인에서 구현되지 않을 수 있으며, 디지털 틸트 등화기 구현은 DAC(digital-to-analog converter)의 유한한 디지털 해상도로 인해 더 낮은 주파수 캐리어들의 송신 파형 품질을 저하시킬 것이다.In at least some existing techniques, a tilt equalizer (tilt filter) with deep attenuation of up to 22 dB over the 1.2 GHz cable spectrum to compensate for coaxial cable losses (eg, from a CATV amplifier to a cable modem) is used for analog transmission. implemented in the path. 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, for the same RMS power output of a CATV amplifier in DOCSIS 3.0, the peak of the DOCSIS 3.1 waveform will be in the non-linear region of the CATV amplifier. Accordingly, the transmission signal quality is deteriorated. Digital predistortion (DPD) can be used to improve the signal quality for a CATV amplifier, for example by allowing the CATV to operate in a higher efficiency region. DPD has been used for wireless communication technologies, where the signal bandwidth is much narrower than that used for cable communication technologies. Additionally, in wireless communications, harmonics of non-linear effects of wireless components do not fall within the signal bandwidth. Therefore, DPD for wireless communications only needs to model the projected non-linear components around the baseband frequency. However, for cable applications, harmonics of non-linear effects of the CATV amplifier signal fall into the signal bandwidth. Accordingly, DPD implementations for cable applications must model the harmonic components of non-linear effects on a CATV amplifier. Separately, a tilt equalizer with deep attenuation may not be implemented in the digital domain, and a digital tilt equalizer implementation may not be implemented in the transmit waveform quality of lower frequency carriers due to the finite digital resolution of the digital-to-analog converter (DAC). will degrade
부가적으로, 위에서 언급된 바와 같이, 4K QAM OFDM 변조를 사용하는 DOCSIS 3.1 파형은 현재 DOCSIS 3.0 표준과 비교하여 높은 PAPR을 보여준다. 높은 PAPR의 영향들 중 일부는 대역내 왜곡 및 대역외 왜곡(예컨대, 증가된 ACLR(adjacent channel leakage ratio)을 포함함)을 포함한다. CFR(crest factor reduction)은 신호를 클립핑(clip)하고 CFR 출력에서 부가적인 이득을 허용함으로써 신호의 PAPR을 감소시키는 데 사용될 수 있다. 클립핑은, 진폭이 원하는 범위 내의 최대 값으로 제한되도록 신호를 의도적으로 제한함으로써 작동한다. CFR을 이용함으로써, 그의 1-dB 압축 지점에 더 가까운 증폭기(예컨대, CATV 증폭기)를 동작시키는 것이 가능하며, 이는 CATV 증폭기의 효율을 증가시킨다. 게다가, DPD와 결합될 때, CFR은 DPD 안정성을 상당히 개선시키고(예컨대, 그리고 DPD 발산을 피하고) CATV 증폭기 효율을 추가로 증가시키는 데 사용될 수 있다. 집적 회로(IC) 솔루션들의 경우, DFE(digital front-end) 칩 내에서 구현되는 CFR 및 DPD 데이터 경로들이 DOCSIS 3.1 파형들의 높은 PAPR, DPD 안정성, 및 CATV 증폭기 효율에 대한 솔루션을 제공할 뿐만 아니라 CATV 증폭기에 대한 비-선형 효과들의 고조파 컴포넌트들 및 CATV 증폭기들에서 송신 스펙트럼에 걸친 깊은 감쇠를 모델링하는 것을 제공할 수 있다는 것이 발견되었다. 따라서, 본 개시내용의 실시예들은 개선된 송신 신호 품질, 증가된 CATV 증폭기 효율, 및 CATV 증폭기들의 감소된 전력 소비를 제공한다.Additionally, as mentioned above, the DOCSIS 3.1 waveform using 4K QAM OFDM modulation shows a high PAPR compared to the current DOCSIS 3.0 standard. Some of the effects of high PAPR include in-band distortion and out-of-band distortion (including, for example, increased adjacent channel leakage ratio (ACLR)). Crest factor reduction (CFR) can be used to reduce the PAPR of a signal by clipping the signal and allowing additional gain in the CFR output. Clipping works by intentionally limiting the signal so that the amplitude is limited to a maximum value within a desired range. By using CFR, it is possible to operate an amplifier (eg a CATV amplifier) closer to its 1-dB compression point, which increases the efficiency of the CATV amplifier. Moreover, when combined with DPD, CFR can be used to significantly improve DPD stability (eg, and avoid DPD divergence) and further increase CATV amplifier efficiency. For integrated circuit (IC) solutions, CFR and DPD data paths implemented within a digital front-end (DFE) chip provide a solution to the high PAPR, DPD stability, and CATV amplifier efficiency of DOCSIS 3.1 waveforms as well as CATV It has been found that it can provide modeling of harmonic components of non-linear effects on an amplifier and deep attenuation across the transmit spectrum in CATV amplifiers. Accordingly, embodiments of the present disclosure provide improved transmit signal quality, increased CATV amplifier efficiency, and reduced power consumption of CATV amplifiers.
위의 일반적인 이해를 유념하여, CATV 증폭기들에 대한 CFR을 위한 방법들 및 회로들을 제공하기 위한 다양한 실시예들이 일반적으로 아래에서 설명된다. 위에서-설명된 실시예들 중 하나 이상이 특정한 타입의 IC를 사용하여 예시되기 때문에, 그러한 IC의 상세한 설명이 아래에서 제공된다. 그러나, 다른 타입들의 IC들이 본 명세서에 설명되는 실시예들 중 하나 이상으로부터 이득을 얻을 수 있다는 것이 이해되어야 한다.With the above general understanding in mind, various embodiments are generally described below for providing methods and circuits for CFR for CATV amplifiers. Because one or more of the above-described embodiments are illustrated using a particular type of IC, a detailed description of such an IC is provided below. However, it should be understood that other types of ICs may benefit from one or more of the embodiments described herein.
"PLD"(programmable logic device)들은 특정된 로직 기능들을 수행하도록 프로그래밍될 수 있는 잘-알려진 타입의 집적 회로이다. 하나의 타입의 PLD, 즉 "FPGA"(field programmable gate array)는 통상적으로, 프로그래밍가능 타일들의 어레이를 포함한다. 이들 프로그래밍가능 타일들은, 예컨대, "IOB"(input/output block)들, "CLB"(configurable logic block)들, "BRAM"(dedicated random access memory block)들, 멀티플라이어(multiplier)들, "DSP"(digital signal processing block)들, 프로세서들, 클록 관리자들, "DLL"(delay lock loop)들 등을 포함할 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, "포함하다" 및 "포함하는"은 제한없이 포함한다는 것을 의미한다.“Programmable logic devices” (“PLDs”) are a well-known type of integrated circuit that can be programmed to perform specified logic functions. One type of PLD, or "FPGA" (field programmable gate array), typically includes an array of programmable tiles. These programmable tiles are, for example, input/output blocks (“IOBs”), configurable logic blocks (“CLBs”), dedicated random access memory blocks (“BRAMs”), multipliers, “DSPs”. "(digital signal processing blocks)", processors, clock managers, "DLLs" (delay lock loops), and the like. As used herein, “comprises” and “comprising” mean including without limitation.
각각의 프로그래밍가능 타일은 통상적으로 프로그래밍가능 상호연결부 및 프로그래밍가능 로직 둘 모두를 포함한다. 프로그래밍가능 상호연결부는 통상적으로, "PIP"(programmable interconnect point)들에 의해 상호연결된 다양한 길이들의 많은 수의 상호연결 라인들을 포함한다. 프로그래밍가능 로직은, 예컨대, 기능 생성기들, 레지스터들, 산술 로직 등을 포함할 수 있는 프로그래밍가능 엘리먼트들을 사용하여 사용자 설계의 로직을 구현한다.Each programmable tile typically includes both a programmable interconnect and programmable logic. A programmable interconnect typically includes a large number of interconnect lines of various lengths interconnected by programmable interconnect points (“PIPs”). Programmable logic implements the logic of a user design using programmable elements, which may include, for example, function generators, registers, arithmetic logic, and the like.
프로그래밍가능 상호연결부 및 프로그래밍가능 로직은 통상적으로, 프로그래밍가능 엘리먼트들이 어떻게 구성되는지를 정의하는 내부 구성 메모리 셀들에 구성 데이터의 스트림을 로딩함으로써 프로그래밍된다. 구성 데이터는 메모리로부터(예컨대, 외부 PROM으로부터) 판독되거나 또는 외부 디바이스에 의해 FPGA로 기입될 수 있다. 그 후, 개별 메모리 셀들의 집합 상태들은 FPGA의 기능을 결정한다.The programmable interconnect and programmable logic are typically programmed by loading a stream of configuration data into internal configuration memory cells that define how the programmable elements are configured. The configuration data may be read from memory (eg, from an external PROM) or written to the FPGA by an external device. The aggregate states of the individual memory cells then determine the function of the FPGA.
다른 타입의 PLD는 CPLD(Complex Programmable Logic Device)이다. CPLD는, 상호연결 스위치 매트릭스에 의해 함께 그리고 "I/O"(input/output) 리소스들에 연결된 2개 이상의 "기능 블록들"을 포함한다. CPLD의 각각의 기능 블록은 "PLA"(Programmable Logic Array)들 및 "PAL"(Programmable Array Logic) 디바이스들에서 사용되는 것들과 유사한 2레벨 AND/OR 구조를 포함한다. CPLD들에서, 구성 데이터는 통상적으로 비-휘발성 메모리에 온-칩으로 저장된다. 일부 CPLD들에서, 구성 데이터는 비-휘발성 메모리에 온-칩으로 저장되고, 이어서, 초기 구성(프로그래밍) 시퀀스의 일부로서 휘발성 메모리에 다운로딩된다.Another type of PLD is a Complex Programmable Logic Device (CPLD). A CPLD includes two or more “functional blocks” connected together and to “I/O” (input/output) resources by an interconnecting switch matrix. Each functional block of a CPLD includes a two-level AND/OR structure similar to those used in "PLA" (Programmable Logic Array) and "PAL" (Programmable Array Logic) devices. In CPLDs, configuration data is typically stored on-chip in non-volatile memory. In some CPLDs, configuration data is stored on-chip in non-volatile memory and then downloaded to volatile memory as part of an initial configuration (programming) sequence.
일반적으로, 이들 "PLD"(programmable logic device)들 각각에서, 디바이스의 기능은 그 목적을 위해 디바이스에 제공되는 구성 데이터에 의해 제어된다. 구성 데이터는 휘발성 메모리(예컨대, FPGA들 및 일부 CPLD들에서 일반적인 바와 같은 정적 메모리 셀들), 비-휘발성 메모리(예컨대, 일부 CPLD들에서와 같은 플래시 메모리), 또는 임의의 다른 타입의 메모리 셀에 저장될 수 있다.Generally, in each of these programmable logic devices (PLDs), the functionality of the device is controlled by configuration data provided to the device for that purpose. The configuration data is stored in volatile memory (eg, static memory cells as is common in FPGAs and some CPLDs), non-volatile memory (eg, flash memory as in some CPLDs), or any other type of memory cell. can be
다른 PLD들은, 디바이스 상에서 다양한 엘리먼트들을 프로그래밍가능하게 상호연결시키는 프로세싱 층, 이를테면 금속 층을 적용함으로써 프로그래밍된다. 이들 PLD들은 마스크 프로그래밍가능 디바이스들로서 알려져 있다. PLD들은 또한, 다른 방식들로, 예컨대 퓨즈 또는 안티퓨즈(antifuse) 기술을 사용하여 구현될 수 있다. 용어들 "PLD" 및 "프로그래밍가능 로직 디바이스"는 이들 예시적인 디바이스들 뿐만 아니라 단지 부분적으로만 프로그래밍가능한 디바이스들을 포괄하는 것을 포함하지만 이에 제한되지는 않는다. 예컨대, 하나의 타입의 PLD는 하드-코딩된 트랜지스터 로직, 및 하드-코딩된 트랜지스터 로직을 프로그래밍가능하게 상호연결시키는 프로그래밍가능 스위치 패브릭(fabric)의 조합을 포함한다.Other PLDs are programmed by applying a processing layer, such as a metal layer, that programmably interconnects the various elements on the device. These PLDs are known as mask programmable devices. PLDs may also be implemented in other manners, such as using fuse or antifuse technology. The terms “PLD” and “programmable logic device” include, but are not limited to, encompassing these exemplary devices as well as only partially programmable devices. For example, one type of PLD includes a combination of hard-coded transistor logic and a programmable switch fabric that programmably interconnects the hard-coded transistor logic.
위에서 언급된 바와 같이, 발전된 FPGA들은 어레이에서 여러가지 상이한 타입들의 프로그래밍가능 로직 블록들을 포함할 수 있다. 예컨대, 도 1은 예시적인 FPGA 아키텍처(100)를 예시한다. FPGA 아키텍처(100)는, "MGT"(multi-gigabit transceiver)들(101), "CLB"(configurable logic block)들(102), "BRAM"(random access memory block)들(103), "IOB"(input/output block)들(104), 구성 및 클록킹 로직("CONFIG/CLOCKS")(105), "DSP"(digital signal processing block)들(106), 특수화된 입력/출력 블록들("I/O")(107)(예컨대, 구성 포트들 및 클록 포트들), 및 다른 프로그래밍가능 로직(108), 이를테면 디지털 클록 관리자들, 아날로그-디지털 변환기들, 시스템 모니터링 로직 등을 포함하는 많은 수의 상이한 프로그래밍가능 타일들을 포함한다. 일부 FPGA들은 또한, 전용 프로세서 블록들("PROC")(110)을 포함한다. 일부 실시예들에서, FPGA 아키텍처(100)는, 다수의 RF-ADC(radio frequency analog-to-digital converter)들 및 다수의 RF-DAC(radio frequency digital-to-analog converter)들을 포함하는 RF 데이터 변환기 서브시스템을 포함한다. 다양한 예들에서, RF-ADC들 및 RF-DAC들은 실수 데이터에 대해 개별적으로 구성될 수 있거나 또는 실수 및 허수 I/Q 데이터에 대해 쌍들로 구성될 수 있다. 적어도 일부 예들에서, FPGA 아키텍처(100)은 RFSoC 디바이스를 구현할 수 있다.As mentioned above, advanced FPGAs may include several different types of programmable logic blocks in an array. For example, FIG. 1 illustrates an
일부 FPGA들에서, 각각의 프로그래밍가능 타일은 도 1의 상단에 포함된 예들에 의해 도시된 바와 같이, 동일한 타일 내의 프로그래밍가능 로직 엘리먼트의 입력 및 출력 단자들(120)에 대한 연결들을 갖는 적어도 하나의 프로그래밍가능 상호연결 엘리먼트("INT")(111)를 포함할 수 있다. 각각의 프로그래밍가능 상호연결 엘리먼트(111)는 또한, 동일한 타일 또는 다른 타일(들)에서 인접한 프로그래밍가능 상호연결 엘리먼트(들)의 세그먼트들(122)을 상호연결시키기 위한 연결들을 포함할 수 있다. 각각의 프로그래밍가능 상호연결 엘리먼트(111)는 또한, 로직 블록들(도시되지 않음) 사이에서 일반적인 라우팅 리소스들의 세그먼트들(124)을 상호연결시키기 위한 연결들을 포함할 수 있다. 일반적인 라우팅 리소스들은, 상호연결 세그먼트들(예컨대, 상호연결 세그먼트들(124))의 트랙들을 포함하는 로직 블록들(도시되지 않음)과 상호연결 세그먼트들을 연결시키기 위한 스위치 블록들(도시되지 않음) 사이의 라우팅 채널들을 포함할 수 있다. 일반적인 라우팅 리소스들의 상호연결 세그먼트들(예컨대, 상호연결 세그먼트들(124))은 하나 이상의 로직 블록들에 걸쳐 있을 수 있다. 일반적인 라우팅 리소스들과 함께 취해진 프로그래밍가능 상호연결 엘리먼트들(111)은 예시된 FPGA에 대한 프로그래밍가능 상호연결 구조("프로그래밍가능 상호연결")를 구현한다.In some FPGAs, each programmable tile has at least one having connections to input and
예시적인 구현에서, CLB(102)는, 사용자 로직 플러스 단일 프로그래밍가능 상호연결 엘리먼트("INT")(111)를 구현하도록 프로그래밍될 수 있는 CLE("configurable logic element")(112)를 포함할 수 있다. BRAM(103)은 하나 이상의 프로그래밍가능 상호연결 엘리먼트들에 부가하여 BRL("BRAM logic element")(113)를 포함할 수 있다. 통상적으로, 타일에 포함된 상호연결 엘리먼트들의 수는 타일의 높이에 의존한다. 도시된 예에서, BRAM 타일은 5개의 CLB들과 동일한 높이를 갖지만, 다른 수들(예컨대, 4)이 또한 사용될 수 있다. DSP 타일(106)은 적절한 수의 프로그래밍가능 상호연결 엘리먼트들에 부가하여 DSPL("DSP logic element")(114)를 포함할 수 있다. IOB(104)는, 예컨대, 프로그래밍가능 상호연결 엘리먼트(111)의 하나의 인스턴스에 부가하여 IOL("input/output logic element")(115)의 2개의 인스턴스들을 포함할 수 있다. 당업자들에게 자명할 바와 같이, 예컨대, I/O 로직 엘리먼트(115)에 연결된 실제 I/O 패드들은 통상적으로, 입력/출력 로직 엘리먼트(115)의 영역으로 한정되지 않는다.In an example implementation,
도 1의 예에서, (예컨대, 도 1에 도시된 구역들(105, 107, 및 108)에 형성된) 다이의 중심 근처의 영역(수평으로 도시됨)은 구성, 클록, 및 다른 제어 로직에 대해 사용될 수 있다. 이러한 수평 영역 또는 다른 열(column)들로부터 연장되는 열(109)(수직으로 도시됨)은 FPGA의 폭에 걸쳐 클록들 및 구성 신호들을 분배하는 데 사용될 수 있다.In the example of FIG. 1 , the region (shown horizontally) near the center of the die (eg, formed in
도 1에 예시된 아키텍처를 이용하는 일부 FPGA들은 FPGA의 많은 부분을 구성하는 일반적인 열 구조를 방해하는 부가적인 로직 블록들을 포함한다. 부가적인 로직 블록들은 프로그래밍가능 블록들 및/또는 전용 로직일 수 있다. 예컨대, PROC(110)는 CLB들 및 BRAM들의 여러 개의 열들에 걸쳐 있다. PROC(110)는 단일 마이크로프로세서로부터 마이크로프로세서(들), 메모리 제어기들, 주변기기들 등의 완전한 프로그래밍가능 프로세싱 시스템까지의 범위에 있는 다양한 컴포넌트들을 포함할 수 있다.Some FPGAs using the architecture illustrated in FIG. 1 include additional logic blocks that interfere with the general thermal structure that makes up much of the FPGA. The additional logic blocks may be programmable blocks and/or dedicated logic. For example,
일 양상에서, PROC(110)는 IC의 프로그래밍가능 회로부를 구현하는 다이의 일부로서 제조되는 전용 회로부, 예컨대 하드-와이어링된 프로세서로서 구현된다. PROC(110)는, 복잡도에 있어 개별 프로세서, 예컨대 프로그램 코드를 실행할 수 있는 단일 코어로부터 하나 이상의 코어들, 모듈들, 코-프로세서들, 인터페이스들 등을 갖는 전체 프로세서 시스템까지의 범위에 있는 다양한 상이한 시스템들 및/또는 프로세서 타입들 중 임의의 것을 표현할 수 있다.In one aspect,
다른 양상에서, PROC(110)는 아키텍처(100)로부터 생략되며, 다른 다양한 설명된 프로그래밍가능 블록들 중 하나 이상으로 대체될 수 있다. 추가로, 그러한 블록들은, 프로그래밍가능 회로의 다양한 블록들이 PROC(110)의 경우와 같이 프로그램 코드를 실행할 수 있는 프로세서를 형성하기 위해 사용될 수 있다는 점에서 "소프트 프로세서"를 형성하는 데 이용될 수 있다.In other aspects,
어구 "프로그래밍가능 회로"는 IC 내의 프로그래밍가능 회로 엘리먼트들(예컨대, 본 명세서에 설명된 다양한 프로그래밍가능 또는 구성가능한 회로 블록들 또는 타일들) 뿐만 아니라, IC에 로딩된 구성 데이터에 따라 다양한 회로 블록들, 타일들, 및/또는 엘리먼트들을 선택적으로 커플링시키는 상호연결 회로를 지칭할 수 있다. 예컨대, PROC(110) 외부에 있는 도 1에 도시된 부분들, 이를테면 CLB들(102) 및 BRAM들(103)은 IC의 프로그래밍가능 회로로 고려될 수 있다.The phrase “programmable circuit” refers to programmable circuit elements within an IC (eg, various programmable or configurable circuit blocks or tiles described herein), as well as various circuit blocks depending on configuration data loaded into the IC. , tiles, and/or interconnect circuitry that selectively couples elements. For example, the portions shown in FIG. 1 that are external to
일부 실시예들에서, 프로그래밍가능 회로의 기능 및 연결은, 구성 데이터가 IC에 로딩될 때까지 설정되지 않는다. 구성 데이터의 세트는 IC의 프로그래밍가능 회로, 이를테면 FPGA를 프로그래밍하기 위해 사용될 수 있다. 일부 경우들에서, 구성 데이터는 "구성 비트스트림"으로 지칭된다. 일반적으로, 프로그래밍가능 회로부는, 먼저 구성 비트스트림을 IC에 로딩하지 않으면 동작 또는 기능하지 않는다. 구성 비트스트림은 프로그래밍가능 회로 내의 특정한 회로 설계를 효과적으로 구현 또는 인스턴스화한다. 회로 설계는, 예컨대 프로그래밍가능 회로 블록들의 기능 양상들, 및 다양한 프로그래밍가능 회로 블록들 사이의 물리적 연결을 특정한다.In some embodiments, the function and connection of the programmable circuit is not established until the configuration data is loaded into the IC. The set of configuration data may be used to program programmable circuitry of an IC, such as an FPGA. In some cases, the configuration data is referred to as a “configuration bitstream”. Generally, the programmable circuitry does not operate or function without first loading the configuration bitstream into the IC. The configuration bitstream effectively implements or instantiates a particular circuit design within the programmable circuit. Circuit design specifies, for example, functional aspects of the programmable circuit blocks and the physical connections between the various programmable circuit blocks.
일부 실시예들에서, "하드와이어링된" 또는 "경화된", 즉 프로그래밍가능하지 않은 회로는 IC의 일부로서 제조된다. 프로그래밍가능 회로부와는 달리, 하드와이어링된 회로부 또는 회로 블록들은, IC의 제조 이후에는 구성 비트스트림의 로딩을 통해 구현되지 않는다. 하드와이어링된 회로부는 일반적으로, 예컨대 먼저 구성 비트스트림을 IC, 예컨대 PROC(110)에 로딩하지 않으면서 기능하는 전용 회로 블록들 및 상호연결부들을 갖는 것으로 고려된다.In some embodiments, "hardwired" or "hardened", ie, non-programmable circuitry, is fabricated as part of the IC. Unlike programmable circuitry, hardwired circuitry or circuit blocks are not implemented through the loading of the configuration bitstream after fabrication of the IC. Hardwired circuitry is generally considered to have dedicated circuit blocks and interconnects that function without, for example, first loading a configuration bitstream into an IC, such as
일부 인스턴스들에서, 하드와이어링된 회로는, IC 내의 하나 이상의 메모리 엘리먼트들에 저장된 레지스터 세팅들 또는 값들에 따라 세팅 또는 선택될 수 있는 하나 이상의 동작 모드들을 가질 수 있다. 동작 모드들은, 예컨대 구성 비트스트림의 IC로의 로딩을 통해 세팅될 수 있다. 이러한 능력에도 불구하고, IC의 일부로서 제조될 때, 하드와이어링된 회로부가 동작가능하고 특정한 기능을 가지므로, 하드와이어링된 회로부는 프로그래밍가능 회로부로 고려되지 않는다.In some instances, a hardwired circuit may have one or more modes of operation that may be set or selected according to register settings or values stored in one or more memory elements within the IC. The operating modes may be set, for example, via loading the configuration bitstream into the IC. Despite this capability, hardwired circuitry is not considered programmable circuitry because, when manufactured as part of an IC, the hardwired circuitry is operable and has specific functions.
도 1은 프로그래밍가능 회로부, 예컨대 프로그래밍가능 패브릭을 포함하는 IC를 구현하기 위해 사용될 수 있는 예시적인 아키텍처를 예시하도록 의도된다. 예컨대, 행 내의 로직 블록들의 수, 행들의 상대적인 폭, 행들의 수 및 순서, 행들에 포함된 로직 블록들의 타입들, 로직 블록들의 상대적인 사이즈들, 및 도 1의 상단에 포함된 상호연결/로직 구현들은 순수하게 예시적이다. 예컨대, 실제 IC에서, CLB들이 등장할 때마다, 사용자 로직의 효율적인 구현을 용이하게 하기 위해 CLB들의 1개 초과의 인접한 행이 통상적으로 포함되지만, 인접한 CLB 행들의 수는 IC의 전체 사이즈에 따라 변한다. 또한, 도 1의 FPGA는 본 명세서에 설명된 상호연결 회로들의 예들을 이용할 수 있는 프로그래밍가능 IC의 일 예를 예시한다. 본 명세서에 설명된 상호연결 회로들은 다른 타입들의 프로그래밍가능 IC들, 이를테면 CPLD들 또는 로직 엘리먼트들을 선택적으로 커플링시키기 위한 프로그래밍가능 상호연결 구조를 갖는 임의의 타입의 프로그래밍가능 IC에서 사용될 수 있다.1 is intended to illustrate an example architecture that may be used to implement an IC comprising programmable circuitry, such as a programmable fabric. For example, the number of logic blocks in a row, the relative width of the rows, the number and order of the rows, the types of logic blocks included in the rows, the relative sizes of the logic blocks, and the interconnect/logic implementation included at the top of FIG. 1 . These are purely exemplary. For example, in a real IC, whenever CLBs appear, more than one contiguous row of CLBs is typically included to facilitate efficient implementation of user logic, although the number of contiguous CLB rows varies with the overall size of the IC. . The FPGA of FIG. 1 also illustrates an example of a programmable IC that may utilize examples of interconnect circuits described herein. The interconnect circuits described herein may be used in other types of programmable ICs, such as CPLDs or any type of programmable IC having a programmable interconnect structure for selectively coupling logic elements.
CATV 증폭기들에 대한 CFR을 위한 방법들 및 회로들을 구현할 수 있는 IC가 도 1에 도시된 예시적인 IC로 제한되지 않으며, 다른 구성들을 갖는 IC들 또는 다른 타입들의 IC들이 또한 CATV 증폭기들에 대한 CFR을 위한 방법들 및 회로들을 구현할 수 있다는 것을 유의한다.The IC capable of implementing methods and circuits for CFR for CATV amplifiers is not limited to the example IC shown in FIG. 1 , ICs having other configurations or other types of ICs may also be used for CFR for CATV amplifiers. Note that it is possible to implement methods and circuits for
이제 도 2를 참조하면, 데이터 섬유(data fiber)(예컨대, 광섬유를 포함할 수 있음)로부터 시작하여 원격 노드를 통해 (예컨대, 집에서의) 최종 사용자 위치까지의 신호 경로를 보여주는 케이블 네트워크(200)가 여기에 예시된다. 케이블 네트워크(200)는 하이브리드 섬유-동축 네트워크의 일부일 수 있으며, 여기서 데이터 섬유는 중심 헤드엔드(headend)로부터 원격 노드로 이어지고, 동축 케이블은 원격 노드로부터 최종 사용자로 이어진다. 일부 예들에서, 원격 노드는 DOCSIS 3.1 표준들에 기반한 원격 PHY 노드를 포함한다. 일부 실시예들에서, 원격 PHY 노드는 베이스밴드 및 DFE(digital front-end) 칩(202), DAC(digital-to-analog converter)(204), 드라이버(206)(예컨대, 증폭기를 포함할 수 있음), 아날로그 틸트 필터(208), 전력 분배기(power splitter)(210), 및 CATV 증폭기들(212)을 포함할 수 있다. 다양한 예들에서, 베이스밴드 및 DFE 칩(202)은 단일 칩으로, 또는 베이스밴드 프로세서 칩 및 별개의 DFE 칩을 포함하는 별개의 칩들로 구현될 수 있다. 일부 실시예들에서, DAC(204)는, 예컨대 DAC(204)에 대한 입력에 의존하여 RF DAC 또는 IF DAC로 구현될 수 있다. 부가적으로, 일부 실시예들에서, 베이스밴드 및 DFE 칩(202) 및 DAC(204)는 (예컨대, RFSoC 디바이스에서와 같이) 단일 칩으로 구현될 수 있다. 게다가, 원격 PHY 노드의 하나 이상의 컴포넌트들은 도 1의 프로그래밍가능 로직 디바이스와 같은 프로그래밍가능 로직 디바이스에서 구현될 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 데이터 섬유는 입력으로서 베이스밴드 및 DFE 칩(202)에 연결되고, 베이스밴드 및 DFE 칩(202)의 출력은 입력으로서 DAC(204)에 연결된다. 전력 스펙트럼(214)(기울기(slope) 없음)은 베이스밴드 및 DFE 칩(202)의 출력에서 신호의 형상의 일 예를 제공한다. DAC(204)의 출력은 입력으로서 드라이버(206)에 연결되고, 드라이버(206)의 출력은 입력으로서 아날로그 틸트 필터(208)에 연결된다. 케이블 애플리케이션들의 경우, 아날로그 틸트 필터(208)는 신호의 전력 스펙트럼에 걸쳐 이득을 변화시키는 데 사용될 수 있다. 다른 방식으로 나타내면, 아날로그 틸트 필터(208)는 전력 스펙트럼에 걸쳐 신호의 전력 레벨들에 기울기를 추가하는 데 사용된다. 전력 스펙트럼(216)은 아날로그 틸트 필터(208)의 출력에서 전력 스펙트럼(214)과 비교하여 신호의 기울기(예컨대, 본 예에서는 양의 기울기)를 예시한다.Referring now to FIG. 2 , a
일부 실시예들에서, 아날로그 틸트 필터(208)의 출력은 입력으로서 전력 분배기(210)에 연결된다. 도 2의 예에서, 전력 분배기(210)는 단일 입력 및 4개의 출력들을 갖는 1×4 전력 분배기를 포함한다. 그러나, 일부 실시예들에서, 전력 분배기(210)는 단일 입력 및 2개의 출력들을 갖는 1×2 전력 분배기, (예컨대, 4개의 출력들을 생성하기 위한) 1×2 전력 분배기들의 캐스케이드(cascade), 또는 다른 타입의 전력 분배기를 포함할 수 있다. 본 예에서, 전력 분배기(210)의 4개의 출력들 각각은 입력으로서 CATV 증폭기(212)에 연결된다. 이어서, CATV 증폭기들(212) 각각의 출력은 동축 케이블에 커플링되며, 그 동축 케이블은 최종 사용자 위치에서(예컨대, 집에서) 케이블 모뎀에 추가로 커플링된다. 적어도 일부 실시예들에서, 케이블 네트워크(200)는 노드+0 아키텍처를 구현하며, 이는, 원격 PHY 노드와 최종 사용자 위치 사이의 동축 케이블 경로를 따라 (원격 PHY 노드에서 CATV 증폭기들(212)을 넘어) 어떠한 부가적인 CATV 증폭기들도 존재하지 않는다는 것을 의미한다. 도 2는, 동축 케이블 손실 스펙트럼(예컨대, 음의 기울기를 가짐)을 보여주는 전력 스펙트럼(218), CATV 증폭기들(212)의 출력 신호를 보여주는 전력 스펙트럼(219), 및 최종 사용자 위치에 도달한 신호의 (기울기 없는) 전력 스펙트럼을 보여주는 전력 스펙트럼(220)을 추가로 예시한다. 이전에 논의된 바와 같이, 아날로그 틸트 필터(208)는 (예컨대, CATV 증폭기들(212)로부터 최종 사용자 위치의 케이블 모뎀까지의) 동축 케이블 손실을 보상하는 데 사용된다.In some embodiments, the output of the
적어도 일부 기존의 케이블 네트워크들에서, CATV 증폭기들은 선형 구역에서 동작한다. 이것은, CATV 증폭기의 출력에서의 비-선형성의 양이 어떠한 부가적인 신호 프로세싱도 필요하지 않을 만큼 충분히 낮다는 것을 의미하며, CATV 증폭기의 출력의 신호는 복조 및 정보 전달을 위해 동축 케이블 상에서 직접 최종 사용자 위치 케이블 모뎀에 전송될 수 있다. 그러나, DOCSIS 3.1과 연관된 더 정교한 기능들 및 부가적인 전력-소비 컴포넌트들로의 전환에 따라 그리고 각각의 노드(예컨대, 각각의 원격 PHY 노드)에 대한 전력 공급이 고정되어 있기 때문에, CATV 증폭기들과 같은 다른 컴포넌트들의 전력 소비를 감소시키는 것이 바람직할 것이다. 현재, CATV 증폭기들의 효율은 대략 2 내지 3%이므로, 예컨대 20 와트의 입력 전력을 갖는 단일 CATV 증폭기는 대략 1/2 와트의 출력 전력을 출력할 것이다. (예컨대, 도 2에 도시된 바와 같이) 4개의 CATV 증폭기들의 경우, 100 와트의 입력 전력은 대략 2 와트의 출력 전력을 출력할 것이다. 따라서, CATV 증폭기들을 더 효율적으로 만드는 것이 매우 바람직하다.In at least some existing cable networks, CATV amplifiers operate in the linear region. This means that the amount of non-linearity at the output of the CATV amplifier is low enough that no additional signal processing is required, and the signal at the output of the CATV amplifier is transmitted directly over the coaxial cable to the end user for demodulation and information transfer. The location can be transmitted to the cable modem. However, with the transition to more sophisticated functions and additional power-consuming components associated with DOCSIS 3.1 and because the power supply to each node (eg, each remote PHY node) is fixed, CATV amplifiers and It would be desirable to reduce the power consumption of the same other components. Currently, the efficiency of CATV amplifiers is approximately 2-3%, so for example a single CATV amplifier with an input power of 20 watts will output approximately 1/2 watt of output power. For 4 CATV amplifiers (eg, as shown in FIG. 2 ), an input power of 100 watts will output approximately 2 watts of output power. Therefore, it is highly desirable to make CATV amplifiers more efficient.
CATV 증폭기들을 더 효율적으로 만들기 위해 탐구되고 있는 적어도 하나의 옵션은 CATV 증폭기들이 더 비-선형인 구역에서 동작하게 하는 것이다. 그러나, 이를 행하는 것은, 본 개시내용의 실시예들에 따라 제공되는 바와 같이, CATV 증폭기의 출력에서의 신호가 일부 종류의 부가적인 디지털 신호 프로세싱 없이 동축 케이블 상에서 직접 최종 사용자 위치에 전송되지 않을 수 있다는 것을 의미한다. 예컨대, 아래에서 더 상세히 논의되는 바와 같이, 본 명세서에 개시된 실시예들은 베이스밴드 및 DFE 칩(202) 내에 기능을 추가하여, CATV 증폭기들이 비-선형 구역에서 동작하더라도, 베이스밴드 및 DFE 칩(202)이 신호를 반전 또는 변화시킬 것이어서, CATV 증폭기의 출력에서의 신호는 여전히 선형일 것이고, 최종 사용자 위치에서 케이블 모뎀에 의해 용이하게 복조될 수 있다. 다른 방식으로 나타내면, CATV 증폭기가 비-선형성 'x'를 갖는다면, 베이스밴드 및 DFE 칩(202) 내의 기능은, CATV 증폭기의 비-선형성 'x'에 의해 상쇄될 역 비-선형성 '1/x'를 추가하도록 구성된다. 그러므로, CATV 증폭기의 출력에서의 신호는 클린(clean)하고 선형이다. 일반적으로, 사전에 비-선형성을 추가하는(예컨대 이를테면, 베이스밴드 및 DFE 칩(202)에서 역 비-선형성을 추가하는) 프로세스는 전치왜곡하는 것 또는 전치왜곡으로 지칭된다. 베이스밴드 및 DFE 칩(202)의 맥락에서, 그리고 왜곡이 디지털 방식으로 추가되므로, 전치왜곡은 DPD(digital predistortion)로 지칭될 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, DPD 프로세스는 CATV 증폭기(예컨대 이를테면, CATV 증폭기(212))가 갖는 비-선형성 'x'의 타입에 대한 지식을 이용하여 수행되므로, DPD 프로세스는 적절한 역 비-선형성 '1/x'를 추가할 수 있다. 따라서, DPD 프로세스는 본 개시내용의 실시예들에 따른, 베이스밴드 및 DFE 칩(202) 내에 추가된 제1 기능이다.At least one option being explored to make CATV amplifiers more efficient is to make them operate in a more non-linear region. However, doing this means that the signal at the output of the CATV amplifier may not be transmitted to the end user location directly over the coaxial cable without some kind of additional digital signal processing, as provided in accordance with embodiments of the present disclosure means that For example, as discussed in more detail below, embodiments disclosed herein add functionality within the baseband and
부가적으로, 베이스밴드 및 DFE 칩(202) 내에 추가된 제2 기능은 CFR 프로세스를 포함할 수 있다. 위에서 논의된 바와 같이, CFR 프로세스는 신호를 클립핑하고 CFR 출력에서 부가적인 이득을 허용함으로써 신호의 PAPR을 감소시키는 데 사용될 수 있다. CFR을 이용함으로써, 그의 1-dB 압축 지점에 더 가까운 CATV 증폭기를 동작시키는 것이 가능하며, 이는 CATV 증폭기의 효율을 증가시킨다. 추가로, DPD 프로세스와 결합될 때, CFR 프로세스는 DPD 안정성을 상당히 개선시키고(예컨대, 그리고 DPD 발산을 피하고) CATV 증폭기 효율을 추가로 증가시키는 데 사용될 수 있다. 다양한 실시예들에서, DPD 프로세스 및 CFR 프로세스는 DAC(204), 드라이버(206), 및 아날로그 틸트 필터(208) 각각에 의해 도입된 임의의 효과들 및/또는 왜곡들을 포함하는, 베이스밴드 및 DFE 칩(202)과 CATV 증폭기들(212) 사이의 신호 체인에 대한 지식을 이용하여 수행된다. 다양한 실시예들에서, 본 명세서에 개시된 DPD 프로세스 및 CFR 프로세스에 의해, CATV 증폭기 효율이 개선되고, 전력 소비가 감소된다.Additionally, a second function added within the baseband and
일부 실시예들에서, 베이스밴드 및 DFE 칩(202) 내의 기능(예컨대, DPD 프로세스 및 CFR 프로세스를 포함함)은 주로 DFE 기능으로 구현될 수 있으며, 여기서 베이스밴드 출력 신호는 입력으로서 DFE 칩에 제공된다. 그러므로, 이제 도 3을 참조하여, 본 개시내용의 하나 이상의 양상들을 수행하도록 구성된 DFE 설계를 제공하는 DFE 시스템(300)이 여기에 예시된다. 일부 실시예들에서, DFE 시스템(300)은 DUC(digital upconverter)(302)를 포함한다. 다양한 예들에서, DUC(302)는 베이스밴드로부터, 하나 이상의 특정된 라디오 또는 중간 주파수들(RF 또는 IF)의 세트에서 변조된 캐리어들을 포함하는 통과대역 신호로 데이터의 하나 이상의 채널들을 변환하는 데 사용된다. 예로서, DUC(302)는 (예컨대, 샘플 레이트를 증가시키기 위해) 보간, (예컨대, 보간 이미지들의 거부 및 스펙트럼 형상화를 제공하기 위해) 필터링, 및 (예컨대, 신호 스펙트럼을 원하는 캐리어 주파수들로 시프트시키기 위해) 믹싱을 수행함으로써 이를 달성한다. 일반적으로, DUC(302)에 대한 입력에서의 샘플 레이트는 비교적 낮다: 예컨대 디지털 통신 시스템의 심볼 레이트(그러나, 출력은 훨씬 더 높은 레이트임), 예컨대 추가적인 아날로그 프로세싱 및 주파수 변환을 위해 디지털 샘플들을 아날로그 파형으로 변환하는 DAC에 대한 입력 샘플 레이트.In some embodiments, the functions within the baseband and DFE chip 202 (eg, including the DPD process and the CFR process) may be implemented primarily as DFE functions, where the baseband output signal is provided to the DFE chip as an input. do. Therefore, with reference now to FIG. 3 , illustrated herein is a
도 3의 예에서 도시된 바와 같이, 베이스밴드 데이터 입력이 DUC(302)에 제공된다. 베이스밴드 데이터 입력은 s1(n), s2(n), s3(n), s4(n), s5(n), 및 s6(n)로 표현되는 복수의 상이한 캐리어들을 포함한다. 일부 실시예들에서, 베이스밴드 데이터 입력의 샘플링 레이트는 OFDM 심볼 클록에 대응하는 대략 204.8 MHz이다. 예로서, DUC(302)는 초기에 베이스밴드 데이터 입력의 보간을 수행함으로써 (예컨대, 베이스밴드 데이터 입력으로부터) 복수의 상이한 캐리어들을 생성하며, 이는 본 예에서, 8배만큼 샘플링 레이트를 증가시키고, 그에 의해, 제1 클록 도메인(예컨대, 204.8 MHz 클록 도메인)으로부터 제2 클록 도메인(예컨대, 1638.4 MHz 클록 도메인)으로 전환되는 데 사용된다. 보간 프로세스 이후, 복수의 상이한 캐리어들 각각은 복수의 상이한 캐리어들 각각의 주파수를 원하는 캐리어 주파수로 시프트시키기 위해 NCO(numerically controlled oscillator)로부터의 신호와 믹싱되며, 각각의 NCO는 상이한 주파수를 갖는다. 예컨대, 캐리어 s1(n)은 제1 주파수를 갖는 제1 NCO(NCO1)와 믹싱되고, 캐리어 s2(n)는 제2 주파수를 갖는 제2 NCO(NCO2)와 믹싱되고, 캐리어 s3(n)은 제3 주파수를 갖는 제3 NCO(NCO3)와 믹싱되고, 캐리어 s4(n)는 제4 주파수를 갖는 제4 NCO(NCO4)와 믹싱되고, 캐리어 s5(n)는 제5 주파수를 갖는 제5 NCO(NCO5)와 믹싱되며, 캐리어 s6(n)은 제6 주파수를 갖는 제6 NCO(NCO6)와 믹싱된다. 믹싱 프로세스 이후, 복수의 상이한 캐리어들 각각은 복합 신호 c(n)을 형성하도록 결합된다. 따라서, 복합 신호 c(n)은 상이한 주파수들에서 믹싱되는 복수의 상이한 캐리어들 각각을 포함한다. 일부 실시예들에서, 그리고 믹싱 프로세스의 결과로서, 복합 신호 c(n)은 도 5a에 도시된 신호와 실질적으로 동일하게 보일 수 있으며, 여기서 복수의 상이한 캐리어들 각각은 주파수에서 나란히 배열된다. 일부 경우들에서, 복합 신호 c(n)의 생성 이후, 다른 보간 프로세스가 선택적으로 수행될 수 있으며, 이는 도 3의 예에서, 2배만큼 복합 신호 c(n)의 샘플링 레이트를 증가시키고, 그에 의해, 제2 클록 도메인(예컨대, 1638.4 MHz 클록 도메인)으로부터 제3 클록 도메인(예컨대, 3276.8 MHz 클록 도메인)으로 전환되는데 사용된다. DUC(302)에 의한 신호 프로세싱 이후, 복합 신호 c(n)은 입력으로서 DPD-CFR 시스템(304)에 제공되며, 이는 아래에서 더 상세히 설명된다. 일부 실시예들에서, DPD-CFR 시스템(304)의 출력은 복소수-실수 신호 변환(complex-to-real signal conversion)(306)을 겪을 수 있으며, 복소수-실수 신호 변환(306)의 출력은 입력으로서 DAC(예컨대, 이는 도 2의 DAC(204)일 수 있음)에 제공된다. 부가적으로, DFE 시스템(300)의 하나 이상의 컴포넌트들은 도 1의 프로그래밍가능 로직 디바이스와 같은 프로그래밍가능 로직 디바이스에서 구현될 수 있다.As shown in the example of FIG. 3 , a baseband data input is provided to the
이전에 논의된 바와 같이, DPD 및 CFR 프로세스들, 및 그에 따라 DPD-CFR 시스템(304)은 CATV 증폭기가 갖는 비-선형성 'x'의 타입에 대한 지식을 이용하여 그리고 베이스밴드 및 DFE 칩(202)과 CATV 증폭기들(212) 사이의 신호 체인에 대한 지식을 이용하여 기능하므로, DPD-CFR 시스템(304)은 적절한 DPD 및 CFR 프로세스들(예컨대, 적절한 역 비-선형성 '1/x'를 추가하는 것 및 신호의 PAPR을 감소시키는 것을 포함함)을 효과적으로 구현할 수 있다. 예컨대, DPD-CFR 시스템(304)은 (예컨대, 비-선형 효과들 및 신호 체인을 포함하여) CATV 증폭기를 모델링하는 데 사용될 수 있다. 그러므로, DPD-CFR 시스템(304)에 의해 제공된 모델들은 피드백 데이터(308)에 기반하여 생성 및/또는 업데이트될 수 있으며, 여기서 피드백 데이터(308)는 CATV 증폭기(예컨대 이를테면, CATV 증폭기(212))의 출력 신호를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 피드백 데이터(308)는 ADC(analog-to-digital converter)(310)를 통해 프로세싱되고, 디지털 피드백 데이터(311)로서 DPD/CFR 조정 엔진(312)에 제공된다. 다양한 예들에서, 그리고 디지털 피드백 데이터(311)에 기반하여, DPD/CFR 조정 엔진(312)은, DPD-CFR 시스템(304)이 CATV 증폭기의 런타임 거동으로 조정될 수 있도록 DPD-CFR 시스템(304)을 업데이트한다. 더 구체적으로, 일부 실시예들에서, DPD/CFR 조정 엔진(312)은 DPD-CFR 시스템(304) 내에서 필터들의 계수들 또는 다른 엘리먼트들의 구성을 결정할 수 있고, 일반적으로는 DPD-CFR 시스템(304) 내에서, 아래에서 논의되는 CFR 및 DPD 모듈들을 구성할 수 있다. 따라서, (예컨대, 피드백 데이터(308) 및 DPD/CFR 조정 엔진(312)을 통해) DPD-CFR 시스템(304)에 의해 제공된 모델들을 계속 모니터링 및 업데이트함으로써, 최적의 DPD 및 CFR 프로세스들이 구현될 수 있다. 예로서, (예컨대, DPD/CFR 조정 엔진(312)의 기능과 같이) 모델들을 모니터링 및 업데이트하는 양상들은, 메모리에(예컨대, BRAM들(103) 내에, 또는 다른 온-칩 메모리 위치 내에) 저장되고 하나 이상의 온-칩 프로세서들(예컨대, PROC(110))에 의해 실행되는 소프트웨어로 구현될 수 있다. 일부 실시예들에서, 베이스밴드 및 DFE 칩(202), DAC(204), 및 ADC(310)가 (예컨대, RFSoC 디바이스에서와 같이) 단일 칩으로 구현될 수 있다는 것을 유의한다. 위에서 제공된 모델들을 모니터링 및 업데이트하는 예는 어떤 방식으로든 제한하는 것으로 의도되지 않으며, 다른 방법들이 가능하지만, 본 개시내용의 실시예들이 제공된 예들 중 임의의 예에 의해 제한되지 않는다는 것을 이해할 것이다.As previously discussed, the DPD and CFR processes, and thus the DPD-
이제 도 4a를 참조하면, 본 개시내용의 다양한 양상들을 구현하는 데 사용되는, 위에서 설명된 DPD-CFR 시스템(304)의 더 상세한 도면이 여기에 예시된다. 도시된 바와 같이, DPD-CFR 시스템(304)은 디지털 틸트 필터(402), CFR 모듈(404), DPD 모듈(406), 단일 사이드 밴드 힐버트 필터(412), 및 디지털 틸트 등화기(414)를 포함할 수 있다. DPD-CFR 시스템(304)의 하나 이상의 컴포넌트들이 도 1의 프로그래밍가능 로직 디바이스와 같은 프로그래밍가능 로직 디바이스에서 구현될 수 있다는 것을 유의한다.Referring now to FIG. 4A , illustrated herein is a more detailed diagram of the DPD-
도 4a를 계속 참조하면, DPD-CFR 시스템(304)의 기능이 더 상세히 설명된다. 예컨대, 일부 실시예들에서, 위에서 논의된 복합 신호 c(n)을 포함할 수 있는 입력 신호 x(n)이 디지털 틸트 필터(402)에 제공된다. 다양한 경우들에서, 디지털 틸트 필터(402)는 아날로그 틸트 필터(208)(도 2)를 모델링하는 데 사용될 수 있다. 따라서, 예로서, 디지털 틸트 필터(402)의 출력은 아날로그 틸트 필터(208)의 출력과 유사할 수 있다. 일부 실시예들에서, 로 표기된 디지털 틸트 필터(402)의 출력은 입력으로서 CFR 모듈(404)에 제공된다. 다양한 실시예들에서, CFR 모듈(404)은 인입 신호(예컨대, 디지털 틸트 필터(402)의 출력, 즉 )의 PAPR을 감소시키기 위해 CFR 프로세스를 수행할 수 있다. 본 실시예들이 CFR 모듈(404)에 의해 이용되는 임의의 특정한 CFR 기법으로 제한되지 않지만, 예시적인 CFR 기법들은, 적응형 베이스밴드, 중간 주파수(IF) 클립핑 및 필터링, 피크 윈도우잉(peak windowing), 또는 다른 적절한 기법을 포함할 수 있다. CFR 프로세스 이후, CFR 모듈(404)은 로 표기된 출력을 DPD 모듈(406)에 제공한다. 도시된 바와 같이, 디지털 틸트 필터(402)의 출력()은 또한, (예컨대, 블록(423)에서) 시간 지연이 신호 )에 도입되는 데이터경로(421)를 따라 제공된다. 예로서, CFR 모듈(404)의 출력()은 데이터경로(427)를 따라 추가로 제공되며, 이어서 결합기(425)는 CFR 모듈(404)의 출력()을 시간-지연 신호 와 결합시켜 신호 를 초래하는 데 사용된다.With continued reference to FIG. 4A , the functionality of the DPD-
일부 실시예들에서, DPD 모듈(406)은 CATV 증폭기의 역 베이스밴드, 비디오, 및 고조파 컴포넌트들을 모델링하여 인입 신호 에 추가하는 데 사용된다. 도 4b를 참조하면, DPD 모듈(406)의 더 상세한 도면이 여기에 예시된다. 도시된 바와 같이, CFR 모듈(404)의 출력()은 입력으로서 DPD 모듈(406)에 제공되며, 이는 비-선형 데이터경로(405)를 포함한다. 다양한 실시예들에서, 비-선형 데이터경로(405)는, 비디오 대역폭 DPD 데이터경로(408), 베이스밴드 DPD 데이터경로(409), 제2 고조파 DPD 데이터경로(410), 및 제3 고조파 DPD 데이터경로(411)를 포함하는 복수의 상이한 병렬 데이터경로 엘리먼트들을 포함한다. 일반적으로, 비-선형 데이터경로(405)는 CATV 증폭기의 역 비-선형 거동을 모델링하여 인입 신호에 추가하는 데 사용된다. 더 구체적으로, 비-선형 데이터경로(405)의 상이한 병렬 데이터경로 엘리먼트들 각각은 CATV 증폭기의 역 비-선형 거동의 상이한 양상을 모델링하여 인입 신호(예컨대, CFR 모듈(404)의 출력()에 추가하는 데 사용된다. 예컨대, 비디오 대역폭 DPD 데이터경로(408)가 역 비-선형 비디오 대역폭 컴포넌트를 모델링하여 추가할 수 있고, 베이스밴드 DPD 데이터경로(409)가 역 비-선형 베이스밴드 컴포넌트를 모델링하여 추가할 수 있고, 제2 고조파 DPD 데이터경로(410)가 역의 제2 고조파 컴포넌트를 모델링하여 추가할 수 있으며, 제3 고조파 DPD 데이터경로(411)가 역의 제3 고조파 컴포넌트를 모델링하여 추가할 수 있다. 도시된 바와 같이, 비디오 대역폭 DPD 데이터경로(408), 베이스밴드 DPD 데이터경로(409), 제2 고조파 DPD 데이터경로(410), 및 제3 고조파 DPD 데이터경로(411) 각각의 출력은 이어서, CATV 증폭기의 베이스밴드, 비디오, 및 고조파 컴포넌트들을 모델링하는 복합 신호 x'(n)을 제공하기 위해 결합된다.In some embodiments, the
도 4a를 참조하면, 비-선형 데이터경로(405)의 출력(예컨대, 복합 신호 x'(n)) 및 신호 는 결합기(429)에 의해 결합되어, 신호 x''(n)을 초래한다. 그 후, 신호 x''(n)은, 신호 x'(n)을 추가로 변조하는 데 사용될 수 있는 단일 사이드 밴드 힐버트 필터(412)에 입력으로서 제공되며, 단일 사이드 밴드 힐버트 필터(412)의 출력은 디지털 틸트 등화기(414)에 입력으로서 제공된다. 예로서, 디지털 틸트 등화기(414)는 아날로그 틸트 필터(208)(도 2)의 역을 모델링하여 인입 신호에 추가하는 데 사용될 수 있다. 따라서, 예로서, 디지털 틸트 등화기(414)의 출력은 아날로그 틸트 필터(208)의 효과에 의해 영향받지 않을 수 있다(예컨대, 또는 그 효과를 상쇄시킬 수 있음). 도 4a에 도시된 바와 같이, 일부 실시예들에서, 입력 신호 x(n)은 또한 경로(416)를 따라 송신되며, 여기서 경로(416)는 선형 데이터경로이다. 일부 예들에서, 데이터경로(416)는 (예컨대, 블록(417)에서) 단지 입력 신호 x(n)에 시간 지연을 도입할 수 있다. 게다가, 데이터경로(416)를 따라 송신된 입력 신호 x(n)은 디지털 틸트 필터(402), CFR 모듈(404), DPD 모듈(406), 단일 사이드 밴드 힐버트 필터(412) 및 디지털 틸트 등화기(414)를 우회한다. 그러므로, 데이터경로(416)를 따라 송신된 입력 신호 x(n)의 신호 변조의 품질은 DPD-CFR 시스템(304)의 다른 엘리먼트들에 의해 영향받지 않게 유지될 것이다. 부가적으로, 도 4a에 도시된 바와 같이, 디지털 틸트 등화기(414)의 출력과 시간-지연 입력 신호 x(n)(419)은 출력 신호 z(n)을 제공하도록 결합기(431)에 의해 결합된다. 도 2, 도 3, 및 도 4a를 참조하면, DPD-CFR 시스템(304)의 출력 z(n)은 RF DAC(204) 및 아날로그 틸트 필터(208)에 의해 추가로 프로세싱되어, 신호 y(n)을 초래할 수 있다. 예로서, 신호 y(n)은 다음과 같이 계산될 수 있으며:4A, the output (eg, composite signal x'(n)) and signal of non-linear datapath 405 are combined by a
여기서, ATF = 아날로그 틸트 필터이고, DTE = 디지털 틸트 등화기이고, 심볼 '*'은 수학적 콘볼루션 연산을 표현하는 데 사용되며, DTE*ATF = 1(단일 전달 함수)이다.where ATF = analog tilt filter, DTE = digital tilt equalizer, symbol '*' is used to express mathematical convolution operation, DTE*ATF = 1 (single transfer function).
도 5a를 참조하면, 예시적인 입력 스펙트럼(502)이 제공된다. 일부 실시예들에서, 입력 신호 x(n)(도 4a)은 입력 스펙트럼(502)을 포함할 수 있다. 위에서 언급된 바와 같이, 입력 스펙트럼(502)은 이전에 설명된 바와 같이, (예컨대, DUC(302)에 의해) 상이한 주파수들에서 믹싱된 복수의 상이한 캐리어들 각각을 포함할 수 있으며, 여기서 복수의 상이한 캐리어들 각각은 약 66 MHz 내지 약 1218 MHz의 전체-대역폭에 걸쳐 주파수에서 나란히 배열된다. 도 5b를 참조하면, 예시적인 출력 스펙트럼(504)이 제공된다. 일부 실시예들에서, 출력 신호 z(n)(도 4a)은 출력 스펙트럼(504)을 포함할 수 있다. 도 5b에 도시된 바와 같이, 출력 스펙트럼(504)은, DPD-CFR 시스템(304)에 의해 신호에 추가되었던 하나 이상의 비-선형 컴포넌트들(506)을 포함한다. DPD-CFR 시스템(304)에 의해 수행된 프로세싱의 결과로서, CATV 증폭기 효율 및 신호 품질이 개선되고, 전력 소비가 감소된다.Referring to FIG. 5A , an
이제 도 6a, 도 6b, 도 7a, 도 7b, 도 7c, 도 8a, 도 8b, 도 9a, 도 9b, 도 10a, 도 10b, 및 도 11을 참조하면, 본 개시내용의 다양한 실시예들의 이점들 및 장점들 중 적어도 일부를 예시하는 복수의 데이터가 여기에 도시된다. 먼저 도 6a를 참조하면, 시간에 걸쳐 샘플링된 틸트 필터 출력(예컨대 이를테면, 아날로그 틸트 필터(208))의 정규화된 크기를 도시하는 플롯(602)이 여기에 예시된다. 플롯(602)은 CFR 프로세스가 수행되지 않았던 제1 데이터세트(604)를 포함한다. 그러므로, 제1 데이터세트(604)는 CATV 증폭기에서 더 많은 비-선형성을 초래할 수 있는 큰 피크들(예컨대, 약 0.78보다 큼)을 나타낸다. 플롯(602)은 또한, CFR 프로세스가 수행되었고 감소된 피크 크기들(예컨대, 약 0.78보다 작음)을 나타내는 제2 데이터세트(606)를 포함한다. 따라서, CFR 프로세스에 의해 제공되는 감소된 피크들은 CATV 증폭기의 증가된 효율을 초래한다. 추가로, CFR 프로세스는 MER(modulation error ratio) 성능을 희생하지 않으면서 수행될 수 있다. 도 6b는, CFR 프로세스가 수행되었던 전력 스펙트럼(610)을 (예컨대, 아날로그 틸트 필터(208)의 출력에서) 예시하는 플롯(608)을 제공하여, CFR 프로세스에 의해 제공되는 감소된 피크 크기들의 이점을 예시한다. 도 6a 및 도 6b에 도시된 데이터가 시뮬레이션된 데이터를 포함하며, 여기서 아날로그 틸트 필터(208)가 시뮬레이션 목적들을 위해 디지털 모델로 대체된다는 것을 유의한다.Referring now to FIGS. 6A, 6B, 7A, 7B, 7C, 8A, 8B, 9A, 9B, 10A, 10B, and 11 , the advantages of various embodiments of the present disclosure A plurality of data illustrating at least some of the features and advantages are shown herein. Referring first to FIG. 6A , a
도 7a, 도 7b, 및 도 7c를 참조하면, 시간에 걸쳐 샘플링된 증폭기 출력(예컨대 이를테면, CATV 증폭기(212))의 정규화된 크기를 도시하는 플롯들(702, 708, 714)이 여기에 예시된다. 일반적으로, 플롯들(702, 708, 714)의 데이터는 CFR 프로세스의 효능의 검증을 제공하며, 피드백 데이터(예컨대 이를테면, 피드백 데이터(308))의 스냅샷들을 포함할 수 있다. 위에서 언급된 바와 같이, 그러한 피드백 데이터는, DPD-CFR 시스템(304)이 CATV 증폭기의 런타임 거동으로 조정될 수 있도록 DPD/CFR 조정 엔진(312)이 DPD-CFR 시스템(304) 내에서 모델들을 업데이트하기 위해 사용할 수 있는 CATV 증폭기의 출력 신호를 포함할 수 있다. 일부 경우들에서, 플롯들(702, 708, 714)의 데이터는, 상이한 CATV 증폭기들에 걸쳐 일관성을 제공하기 위해 (예컨대, DPD-CFR 시스템(304)을 통해) 실시간으로 시스템을 관찰하고 조정하도록 상이한 CATV 증폭기들에서 피드백 데이터의 스냅샷들을 제공할 수 있다. 대안적으로, 일부 예들에서, 플롯들(702, 708, 714)의 데이터는 시간에 걸쳐 특정한 CATV 증폭기의 성능을 관찰하기 위해 상이한 시간 윈도우들에서, 특정한 CATV 증폭기에서 피드백 데이터의 스냅샷들을 제공할 수 있다. 이제 도 7a를 참조하면, 플롯(702)은, CFR 프로세스가 수행되지 않았고, (예컨대, 약 0.78보다 큰 크기를 갖는) 피크(704)를 포함하며, CATV 증폭기에서 더 많은 비-선형성을 표시할 수 있는 제1 데이터세트를 포함한다. 플롯(702)은 또한, CFR 프로세스가 수행되었고 감소된 피크 크기들(예컨대, 약 0.78보다 작음)을 나타내는 제2 데이터세트(706)를 포함한다. 유사하게, 플롯(708)(도 7b) 및 플롯(714)(도 7c)은, CFR 프로세스가 수행되지 않았던 데이터세트들 뿐만 아니라 CFR 프로세스가 수행되었던 데이터세트들(712, 718)에 대한 피크들(710, 716)을 예시한다. 이전과 같이, CFR 프로세스에 의해 제공되는 감소된 피크들은 CATV 증폭기의 증가된 효율을 초래한다.7A, 7B, and 7C, plots 702, 708, 714 illustrating the normalized magnitude of an amplifier output (eg, such as the CATV amplifier 212) sampled over time are illustrated herein. do. In general, the data in
이제 도 8a를 참조하면, CFR 프로세스를 수행하지 않은 제1 CCDF(cumulative distribution function) 곡선(804) 및 CFR 프로세스를 수행한 것으로부터 초래되는 제2 CCDF 곡선(806)을 보여주는, 1122 MHz에서의 단일 캐리어에 대한 CCDF 플롯(802)이 여기에 예시된다. CCDF 곡선들은, 신호가 주어진 전력 레벨 이상에서 얼마나 많은 시간을 소비하는지를 보여주는 데 사용되며, 여기서 전력 레벨은 평균 신호 전력(예컨대, 파고율)에 대해 dB 단위로 표현된다. 다른 방식으로 나타내면, CCDF 곡선들은, 신호가 주어진 전력 레벨 이상에 있을 확률을 보여주는 데 사용된다. 도 8a를 참조하면, x-축은 평균 신호 전력(예컨대, 파고율)을 초과하는 dB 값을 보여주고, y-축은 x-축에 의해 특정된 전력 레벨 이상에서 신호가 소비하는 시간의 백분율을 보여준다. (CFR이 없는) 제1 CCDF 곡선(804)과 비교하여, (CFR이 있는) 제2 CCDF 곡선(806)은 파고율에서 약 2 dB 감소를 나타낸다. 그 결과, CATV 증폭기는 더 일관되고 더 효율적인 성능을 제공할 것으로 예상된다. 도 8b는, (CFR이 있는) 제2 CCDF 곡선(806)에 대응하고 파고율이 CFR 프로세스에 의해 감소되었던, CFR 프로세스가 수행되었던 전력 스펙트럼(810)을 예시하는 플롯(808)을 제공한다.Referring now to FIG. 8A , a single at 1122 MHz showing a first cumulative distribution function (CCDF) curve 804 without performing the CFR process and a
도 9a 및 도 9b를 참조하면, AM/AM(amplitude-to-amplitude distortion)을 보여주는 CATV 증폭기 전달 함수의 플롯들(902, 908)이 여기에 예시되며, 여기서 AM/AM 왜곡은 신호의 이득 압축 또는 확장을 측정하는 데 사용된다. 다시 말하면, AM/AM 왜곡의 비-선형성은, CATV 증폭기 이득이 입력 전력에 대해 더 이상 일정하지 않을 때(예컨대, 출력 전력이 입력 전력에 더 이상 선형적으로 관련되지 않을 때) 증가할 것이다. 본 예에서, 플롯(902)(도 9a)은 CFR 프로세스가 수행되지 않은 데이터를 제공하고, 플롯(908)(도 9b)은 CFR 프로세스가 수행된 데이터를 제공한다. 추가로, 플롯(902)은 DPD 프로세스가 수행되지 않은 제1 곡선(904) 및 DPD 프로세스가 수행된 제2 곡선(906)을 포함한다. 제1 곡선(904)을 참조하면, 더 큰 입력 전력이 출력 전력에서 증가된 압축을 초래한다는 것을 알 수 있다(예컨대, 증가된 CATV 증폭기 비-선형성이 명백함). (CFR 없이) DPD 프로세스를 사용하면, 제2 곡선(906)은, CATV 증폭기 비-선형성을 실질적으로 보정하고 신호 압축을 감소시키는 것이 가능하다는 것을 보여준다. 플롯(908)은 또한, DPD 프로세스가 수행되지 않은 제1 곡선(910) 및 DPD 프로세스가 수행된 제2 곡선(912)을 포함한다. (플롯(908)에 도시된 데이터에 대해) CFR 프로세스를 수행하고 PAPR을 감소시킴으로써, 정규화된 입력 전력이 약 0.8로 제한된다. 그러므로, (DPD가 없는) 제1 곡선(910)을 참조하면, 신호 압축이 비교적 거의 존재하지 않아서, CATV 증폭기의 더 제어되고 효율적인 성능을 초래한다. 이러한 예에서, (CFR이 있는) DPD 프로세스를 사용하면, 제2 곡선(912)은, (CFR 프로세스에 의해) 입력 전력을 제한함으로써, DPD 프로세스가 보정할 비-선형성이 더 적기 때문에 제1 곡선(910)과 비교하여 약간의 개선을 보여준다.9A and 9B, plots 902, 908 of a CATV amplifier transfer function showing amplitude-to-amplitude distortion (AM/AM) are illustrated here, where AM/AM distortion is the gain compression of the signal. Or used to measure expansion. In other words, the non-linearity of the AM/AM distortion will increase when the CATV amplifier gain is no longer constant with respect to the input power (eg, when the output power is no longer linearly related to the input power). In this example, plot 902 ( FIG. 9A ) provides data for which the CFR process has not been performed, and plot 908 ( FIG. 9B ) provides data for which the CFR process has been performed. Additionally, the
도 10a 및 도 10b는 CFR 프로세스를 사용하거나 사용하지 않는 예시적인 DPD 성능(예컨대, DPD 출력 안정성 성능)을 제공한다. 도 10a는 CFR 프로세스가 수행되지 않은 데이터를 제공하는 플롯(1002)을 포함하고, 도 10b는 CFR 프로세스가 수행된 데이터를 제공하는 플롯(1008)을 포함한다. 추가로, (CFR이 없는) 플롯(1002)은 DPD 입력 신호를 표현하는 제1 곡선(1004) 및 DPD 출력 신호를 표현하는 제2 곡선(1006)을 포함한다. 이러한 예에서, DPD 출력 신호(1006)는 CFR 프로세스 없이는 안정적이지 않으며, 약 2의 DPD 출력 신호 범위를 넘어 발산하기 시작한다. 위에서 논의된 바와 같이, 더 큰 입력 전력은, CATV 증폭기가 더 많은 비-선형성을 가지므로 출력 전력에서 증가된 압축을 초래한다. 그러한 높은 전력 구역들에서 CATV 증폭기를 동작시키는 것을 피하기 위해, CFR 프로세스가 수행될 수 있다. 예컨대, (CFR이 있는) 플롯(1008)은 DPD 입력 신호를 표현하는 제1 곡선(1010) 및 DPD 출력 신호를 표현하는 제2 곡선(1012)을 포함한다. 이러한 예에서, 그리고 CFR 프로세스가 수행되기 때문에, DPD 출력 신호(1012)는 안정적이고 발산하지 않는다. 플롯(1008)의 데이터의 경우, 1.3 dB CFR이 적용되었다. 그러나, 다양한 실시예들에서, 적용된 CFR의 양은 특정한 CATV 증폭기에 대해 또는 특정한 설치/배치에 대해 필요에 따라 튜닝(tune)될 수 있다. 부가적으로, 본 개시내용이 DPD 및 CFR의 이점들 둘 모두를 설명했지만, 다양한 실시예들이 DPD 프로세스 및 CFR 프로세스 중 하나 또는 둘 모두를 이용할 수 있다는 것을 이해한다. 그러나, 적어도 일부 예들에서, 주어진 배치에 대해 DPD 프로세스 및 CFR 프로세스 둘 모두를 사용함으로써, DPD 발산을 또한 피하면서, 최대 CATV 증폭기 효율이 달성될 수 있다.10A and 10B provide exemplary DPD performance (eg, DPD output stability performance) with or without the CFR process. FIG. 10A includes a
도 11을 참조하면, MER(modulation error ratio) 데이터에 대해 DPD-CFR 시스템(304)에 의해 제공된 보정들을 적용한 효과를 보여주는, CATV 증폭기에 대한 MER 데이터를 포함하는 테이블이 여기에 예시된다. 예로서, MER은 (QAM과 같은) 디지털 변조를 사용하여 통신 시스템에서 디지털 라디오(또는 디지털 TV) 송신기 또는 수신기의 성능을 정량화하는 데 사용되는 척도이다. 도 11의 예의 경우, 테스트 하의 CATV 증폭기 모듈은 V = 34V에서 동작가능하다. MER 데이터를 케이블 산업 규격들: MER = 41dB, 4KQAM, 76.8 dbmV/75Ω과 비교한다. CATV 증폭기는 6개의 캐리어들을 이용하여 테스트되며, 여기서 제1 캐리어는 204 MHz의 캐리어 주파수를 갖는 4K QAM 신호이고, 제2 캐리어는 396 MHz의 캐리어 주파수를 갖는 4K QAM 신호이고, 제3 캐리어는 588 MHz의 캐리어 주파수를 갖는 4K QAM 신호이고, 제4 캐리어는 786 MHz의 캐리어 주파수를 갖는 4K QAM 신호이고, 제5 캐리어는 930 MHz의 캐리어 주파수를 갖는 4K QAM 신호이며, 제6 캐리어는 1122 MHz의 캐리어 주파수를 갖는 4K QAM 신호이다. 제1 테스트(1102)에서, 440 mA의 바이어스 전류를 이용하여 그리고 DPD 또는 CFR 보정들 없이 동작하는 CATV 증폭기에 대해, 테스트된 캐리어들 중 어느 것도 MER = 41 dB의 규격을 충족시키지 않는다. 제2 테스트(1104)에서, 440 mA의 바이어스 전류를 이용하여 그리고 DPD 보정이 있지만 CFR 보정 없이 동작하는 CATV 증폭기에 대해, 제1 캐리어는 MER = 41 dB의 규격을 충족시키지 않는다. 게다가, 제2 테스트(1104)에서, DPD 안정성이 저하되고, DPD 발산이 발생한다. 제3 테스트(1106)에서, 440 mA의 바이어스 전류를 이용하여 그리고 DPD 또는 CFR 보정들 모두가 적용되어 동작하는 CATV 증폭기에 대해, 테스트된 캐리어들 모두가 MER = 41 dB의 규격을 충족시키고, DPD 발산이 회피된다. (530 mA의 바이어스 전류를 이용하여 CATV 증폭기를 동작시키는 일부 애플리케이션들과 비교하여) 440 mA의 바이어스 전류를 이용하여 CATV 증폭기를 동작시킴으로써, MER 성능을 유지하면서, 증폭기 당 약 3 와트의 감소가 달성될 수 있다는 것을 또한 유의한다.Referring to FIG. 11 , a table containing MER data for a CATV amplifier is illustrated here showing the effect of applying corrections provided by the DPD-
이제 도 12를 참조하면, 다양한 실시예들에 따른, DPD-CFR 시스템에서 파고율 감소 프로세스 및 디지털 전치왜곡 프로세스를 수행하기 위한 방법(1200)이 여기에 예시된다. 방법(1200)은 블록(1202)에서 시작하며, 여기서 입력 신호는 도 4a의 DPD-CFR 시스템(304)과 같은 DPD-CFR 시스템의 입력에서 수신된다. 위에서 논의된 바와 같이 그리고 일부 실시예들에서, 입력 신호는, DUC(302)(도 3)에 의해 생성된 복합 신호 c(n)을 더 포함할 수 있는 입력 신호 x(n)(도 4a)을 포함할 수 있다. 일부 예들에서, 방법(1200)은 블록(1204)으로 진행하며, 여기서 제1 출력 신호를 생성하기 위해 입력 신호에 대해 CFR 프로세스가 DPD-CFR 시스템의 CFR 모듈에서 수행된다. 예컨대, CFR 프로세스는 CFR 모듈(404)(도 4a)에 의해 수행될 수 있다. 다양한 경우들에서, CFR 프로세스는 입력 신호의 PAPR(peak-to-average power ratio)을 감소시키기 위해 수행된다. 일부 실시예들에서, 입력 신호는 (도 4a)로 표기된 신호를 포함하고, 제1 출력 신호는 (도 4a)로 표기된 신호를 포함한다. 방법(1200)은 블록(1206)으로 진행하며, 여기서 DPD-CFR 출력 신호를 생성하기 위해 제1 출력 신호에 대해 DPD 프로세스가 DPD-CFR 시스템의 DPD 모듈에서 수행된다. 일부 실시예들에서, DPD 모듈은 CFR 모듈의 출력에 커플링된 비-선형 데이터경로를 포함한다. 부가적으로, DPD 모듈의 비-선형 데이터경로는 도 4b의 비-선형 데이터경로(406)를 포함할 수 있다. 그러므로, 비-선형 데이터경로는 복수의 병렬 데이터경로 엘리먼트들을 포함할 수 있다. 일부 예들에서, 복수의 병렬 데이터경로 엘리먼트들은 비디오 대역폭 DPD 데이터경로(404), 베이스밴드 DPD 데이터경로(406), 제2 고조파 DPD 데이터경로(408), 및 제3 고조파 DPD 데이터경로(410)를 포함한다. 일부 예들에서, 상이한 병렬 데이터경로 엘리먼트들 각각은 CATV 증폭기의 역 비-선형 거동의 상이한 양상을 인입 신호에 추가하는 데 사용될 수 있다. 일부 실시예들에서, 결합기는 복합 신호 x'(n)(도 4b)을 생성하기 위해 복수의 병렬 데이터경로 엘리먼트들 각각의 출력을 결합시키며, 여기서 복합 신호 x'(n)은 CATV 증폭기의 베이스밴드, 비디오, 및 고조파 컴포넌트들을 모델링한다. 다양한 실시예들에서, 방법(1200)은 블록(1208)으로 진행하며, 여기서 DPD-CFR 출력 신호는 CATV 증폭기(예컨대 이를테면, 도 2의 CATV 증폭기들(212))에 제공된다. 본 개시내용의 실시예들에 따르면, DPD-CFR 출력 신호는 신호의 PAPR을 감소시키고 CATV 증폭기의 복수의 비-선형 컴포넌트들을 보상하도록 구성된다. 이어서, 방법(1200)은 블록(1210)으로 진행하며, 여기서 CATV 증폭기의 출력으로부터 수신된 피드백 데이터(예컨대 이를테면, 도 3의 피드백 데이터(308))는 DPD-CFR 시스템의 구성을 업데이트하는 데 사용될 수 있다. 본 개시내용의 범위를 벗어나지 않으면서, 부가적인 방법 단계들이 방법(1200) 이전에, 그 동안 그리고 그 이후 구현될 수 있으며, 위에서 설명된 일부 방법 단계들이 방법(1200)의 다양한 실시예들에 따라 대체 또는 제거될 수 있다는 것을 이해할 것이다.Referring now to FIG. 12 , illustrated herein is a
다양한 구성들(예컨대, 케이블 네트워크(200), DFE 시스템(300), 및 DPD-CFR 시스템(304)의 컴포넌트들, 도 4b의 병렬 데이터경로 엘리먼트들의 수 뿐만 아니라 도면들에 예시된 다른 특징부들 및 컴포넌트들)이 단지 예시적일 뿐이며, 후속하는 청구항들에서 구체적으로 인용된 것을 넘어 제한되도록 의도되지 않는다는 것을 유의한다. 다른 구성들이 사용될 수 있다는 것이 당업자들에 의해 이해될 것이다. 또한, 예시적인 케이블 네트워크(200)가 예시되지만, 본 명세서에 개시된 DPD-CFR 시스템은, 예컨대 다른 통신 시스템들이 해로운 비-선형 거동을 나타내는 증폭기를 배치하는 다른 통신 시스템들에서 사용될 수 있다.The various configurations (eg, the components of the
위에서 논의된 바와 같이, 케이블 산업은 인터넷, 텔레포니, 및 비디오 서비스들의 더 높은 데이터 레이트들에 대한 요구들을 충족시키기 위해 DOCSIS 3.1 표준들에 기반하여 새로운 높은 데이터 레이트 및 광대역 원격 PHY 노드를 배치하고 있다. DOCSIS 3.1은 4096(4K) QAM(quadrature amplitude modulation)을 지원하고, OFDM(orthogonal frequency division multiplexing)을 사용한다. 그러므로, DOCSIS 3.1에 대한 송신 신호 품질 요건은 현재 표준 DOCSIS 3.0에 대한 것보다 훨씬 높다. DOCSIS 3.1과 연관된 더 정교한 기능들로 인해, 케이블 텔레비전(CATV) 증폭기들은 비-선형 구역에서 동작할 수 있다. CATV 증폭기의 비-선형 효과들은 송신 신호 품질을 상당히 저하시킬 것이다. 부가적으로, DOCSIS 3.1의 높은 데이터 레이트들 및 더 정교한 기능들을 제공하는 새로운 컴포넌트들은 그 자체가 전력을 소비할 것이다. 그러나, 각각의 노드(예컨대, 각각의 원격 PHY 노드)에 대한 전력 공급이 고정되어 있으므로, 다른 컴포넌트들(예컨대 이를테면, CATV 증폭기들)의 전력 소비가 감소되어야 한다. 따라서, DOCSIS 3.1의 진보된 성능을 제공하는 것이 바람직하지만, 개선된 송신 신호 품질 및 다른 컴포넌트들(예컨대 이를테면, CATV 증폭기들)의 감소된 전력 소비를 제공하면서 이를 행하는 것은 어려웠다.As discussed above, the cable industry is deploying a new high data rate and broadband remote PHY node based on the DOCSIS 3.1 standards to meet the demands for higher data rates of Internet, telephony, and video services. DOCSIS 3.1 supports 4096 (4K) quadrature amplitude modulation (QAM) and uses orthogonal frequency division multiplexing (OFDM). Therefore, the transmit signal quality requirements for DOCSIS 3.1 are much higher than for the current standard DOCSIS 3.0. Due to the more sophisticated functions associated with DOCSIS 3.1, cable television (CATV) amplifiers can operate in non-linear regions. The non-linear effects of the CATV amplifier will significantly degrade the transmit signal quality. Additionally, new components that provide the higher data rates and more sophisticated features of DOCSIS 3.1 will themselves consume power. However, since the power supply to each node (eg, each remote PHY node) is fixed, the power consumption of other components (eg, CATV amplifiers) must be reduced. Thus, while providing the advanced performance of DOCSIS 3.1 is desirable, it has been difficult to do so while providing improved transmit signal quality and reduced power consumption of other components (eg, CATV amplifiers).
적어도 일부 기존의 기법들에서, (예컨대, CATV 증폭기로부터 케이블 모뎀까지의) 동축 케이블 손실을 보상하기 위해 1.2 GHz 케이블 스펙트럼에 걸쳐 최대 22 dB의 깊은 감쇠를 갖는 틸트 등화기(틸트 필터)가 아날로그 송신 경로에서 구현된다. 그러나, 4K QAM OFDM 변조를 사용하는 DOCSIS 3.1 파형은 현재 DOCSIS 3.0 표준과 비교하여 높은 PAPR(peak-to-average power ratio)을 보여준다. 그러므로, DOCSIS 3.0에서의 CATV 증폭기의 동일한 RMS 전력 출력에 대해, DOCSIS 3.1 파형의 피크는 CATV 증폭기의 비-선형 구역에 있을 것이다. 따라서, 송신 신호 품질이 저하된다. DPD(digital predistortion)는, 예컨대 CATV로 하여금 더 높은 효율 구역에서 동작하게 함으로써 CATV 증폭기에 대한 신호 품질을 개선시키는 데 사용될 수 있다. DPD는 무선 통신 기술들에 대해 사용되었으며, 여기서 신호 대역폭은 케이블 통신 기술들에 대해 사용되는 것보다 훨씬 더 좁다. 추가로, 무선 통신들에서, 무선 컴포넌트들의 비-선형 효과들의 고조파들은 신호 대역폭에 속하지 않는다. 그러므로, 무선 통신들에 대한 DPD는 베이스밴드 주파수 주위에 투사된 비-선형 컴포넌트들만을 모델링할 필요가 있다. 그러나, 케이블 애플리케이션들의 경우, CATV 증폭기 신호의 비-선형 효과들의 고조파들은 신호 대역폭에 속한다. 따라서, 케이블 애플리케이션들에 대한 DPD 구현들은 CATV 증폭기에 대한 비-선형 효과들의 고조파 컴포넌트들을 모델링해야 한다. 별개로, 깊은 감쇠를 갖는 틸트 등화기는 디지털 도메인에서 구현되지 않을 수 있으며, 디지털 틸트 등화기 구현은 DAC(digital-to-analog converter)의 유한한 디지털 해상도로 인해 더 낮은 주파수 캐리어들의 송신 파형 품질을 저하시킬 것이다. 집적 회로(IC) 솔루션들의 경우, DFE(digital front-end) 칩 내에서 구현되는 DPD 데이터 경로들이 CATV 증폭기에 대한 비-선형 효과들의 고조파 컴포넌트들 및 CATV 증폭기들에서 송신 스펙트럼에 걸친 깊은 감쇠를 모델링하는 것에 대한 솔루션을 제공할 수 있다는 것이 발견되었다. 따라서, 본 개시내용의 실시예들은 개선된 송신 신호 품질 및 CATV 증폭기들의 감소된 전력 소비를 제공한다.In at least some existing techniques, a tilt equalizer (tilt filter) with deep attenuation of up to 22 dB over the 1.2 GHz cable spectrum to compensate for coaxial cable losses (eg, from a CATV amplifier to a cable modem) is used for analog transmission. implemented in the path. 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, for the same RMS power output of a CATV amplifier in DOCSIS 3.0, the peak of the DOCSIS 3.1 waveform will be in the non-linear region of the CATV amplifier. Accordingly, the transmission signal quality is deteriorated. Digital predistortion (DPD) can be used to improve the signal quality for a CATV amplifier, for example by allowing the CATV to operate in a higher efficiency region. DPD has been used for wireless communication technologies, where the signal bandwidth is much narrower than that used for cable communication technologies. Additionally, in wireless communications, harmonics of non-linear effects of wireless components do not fall within the signal bandwidth. Therefore, DPD for wireless communications only needs to model the projected non-linear components around the baseband frequency. However, for cable applications, harmonics of non-linear effects of the CATV amplifier signal fall into the signal bandwidth. Accordingly, DPD implementations for cable applications must model the harmonic components of non-linear effects on a CATV amplifier. Separately, a tilt equalizer with deep attenuation may not be implemented in the digital domain, and a digital tilt equalizer implementation may not be implemented in the transmit waveform quality of lower frequency carriers due to the finite digital resolution of the digital-to-analog converter (DAC). will degrade For integrated circuit (IC) solutions, DPD data paths implemented within a digital front-end (DFE) chip model harmonic components of non-linear effects on CATV amplifiers and deep attenuation across the transmit spectrum in CATV amplifiers. It has been found that it can provide a solution to Accordingly, embodiments of the present disclosure provide improved transmit signal quality and reduced power consumption of CATV amplifiers.
위의 일반적인 이해를 유념하여, CATV 증폭기들에 대한 전치왜곡을 위한 방법들 및 회로들을 제공하기 위한 다양한 실시예들이 일반적으로 아래에서 설명된다. 위에서-설명된 실시예들 중 하나 이상이 특정한 타입의 IC를 사용하여 예시되기 때문에, 그러한 IC의 상세한 설명이 아래에서 제공된다. 그러나, 다른 타입들의 IC들이 본 명세서에 설명되는 실시예들 중 하나 이상으로부터 이득을 얻을 수 있다는 것이 이해되어야 한다.With the general understanding above in mind, various embodiments are generally described below for providing methods and circuits for predistortion for CATV amplifiers. Because one or more of the above-described embodiments are illustrated using a particular type of IC, a detailed description of such an IC is provided below. However, it should be understood that other types of ICs may benefit from one or more of the embodiments described herein.
"PLD"(programmable logic device)들은 특정된 로직 기능들을 수행하도록 프로그래밍될 수 있는 잘-알려진 타입의 집적 회로이다. 하나의 타입의 PLD, 즉 "FPGA"(field programmable gate array)는 통상적으로, 프로그래밍가능 타일들의 어레이를 포함한다. 이들 프로그래밍가능 타일들은, 예컨대, "IOB"(input/output block)들, "CLB"(configurable logic block)들, "BRAM"(dedicated random access memory block)들, 멀티플라이어(multiplier)들, "DSP"(digital signal processing block)들, 프로세서들, 클록 관리자들, "DLL"(delay lock loop)들 등을 포함할 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, "포함하다" 및 "포함하는"은 제한없이 포함한다는 것을 의미한다.“Programmable logic devices” (“PLDs”) are a well-known type of integrated circuit that can be programmed to perform specified logic functions. One type of PLD, or "FPGA" (field programmable gate array), typically includes an array of programmable tiles. These programmable tiles are, for example, input/output blocks (“IOBs”), configurable logic blocks (“CLBs”), dedicated random access memory blocks (“BRAMs”), multipliers, “DSPs”. "(digital signal processing blocks)", processors, clock managers, "DLLs" (delay lock loops), and the like. As used herein, “comprises” and “comprising” mean including without limitation.
각각의 프로그래밍가능 타일은 통상적으로 프로그래밍가능 상호연결부 및 프로그래밍가능 로직 둘 모두를 포함한다. 프로그래밍가능 상호연결부는 통상적으로, "PIP"(programmable interconnect point)들에 의해 상호연결된 다양한 길이들의 많은 수의 상호연결 라인들을 포함한다. 프로그래밍가능 로직은, 예컨대, 기능 생성기들, 레지스터들, 산술 로직 등을 포함할 수 있는 프로그래밍가능 엘리먼트들을 사용하여 사용자 설계의 로직을 구현한다.Each programmable tile typically includes both a programmable interconnect and programmable logic. A programmable interconnect typically includes a large number of interconnect lines of various lengths interconnected by programmable interconnect points (“PIPs”). Programmable logic implements the logic of a user design using programmable elements, which may include, for example, function generators, registers, arithmetic logic, and the like.
프로그래밍가능 상호연결부 및 프로그래밍가능 로직은 통상적으로, 프로그래밍가능 엘리먼트들이 어떻게 구성되는지를 정의하는 내부 구성 메모리 셀들에 구성 데이터의 스트림을 로딩함으로써 프로그래밍된다. 구성 데이터는 메모리로부터(예컨대, 외부 PROM으로부터) 판독되거나 또는 외부 디바이스에 의해 FPGA로 기입될 수 있다. 그 후, 개별 메모리 셀들의 집합 상태들은 FPGA의 기능을 결정한다.The programmable interconnect and programmable logic are typically programmed by loading a stream of configuration data into internal configuration memory cells that define how the programmable elements are configured. The configuration data may be read from memory (eg, from an external PROM) or written to the FPGA by an external device. The aggregate states of the individual memory cells then determine the function of the FPGA.
다른 타입의 PLD는 CPLD(Complex Programmable Logic Device)이다. CPLD는, 상호연결 스위치 매트릭스에 의해 함께 그리고 "I/O"(input/output) 리소스들에 연결된 2개 이상의 "기능 블록들"을 포함한다. CPLD의 각각의 기능 블록은 "PLA"(Programmable Logic Array)들 및 "PAL"(Programmable Array Logic) 디바이스들에서 사용되는 것들과 유사한 2레벨 AND/OR 구조를 포함한다. CPLD들에서, 구성 데이터는 통상적으로 비-휘발성 메모리에 온-칩으로 저장된다. 일부 CPLD들에서, 구성 데이터는 비-휘발성 메모리에 온-칩으로 저장되고, 이어서, 초기 구성(프로그래밍) 시퀀스의 일부로서 휘발성 메모리에 다운로딩된다.Another type of PLD is a Complex Programmable Logic Device (CPLD). A CPLD includes two or more “functional blocks” connected together and to “I/O” (input/output) resources by an interconnecting switch matrix. Each functional block of a CPLD includes a two-level AND/OR structure similar to those used in "PLA" (Programmable Logic Array) and "PAL" (Programmable Array Logic) devices. In CPLDs, configuration data is typically stored on-chip in non-volatile memory. In some CPLDs, configuration data is stored on-chip in non-volatile memory and then downloaded to volatile memory as part of an initial configuration (programming) sequence.
일반적으로, 이들 "PLD"(programmable logic device)들 각각에서, 디바이스의 기능은 그 목적을 위해 디바이스에 제공되는 구성 데이터에 의해 제어된다. 구성 데이터는 휘발성 메모리(예컨대, FPGA들 및 일부 CPLD들에서 일반적인 바와 같은 정적 메모리 셀들), 비-휘발성 메모리(예컨대, 일부 CPLD들에서와 같은 플래시 메모리), 또는 임의의 다른 타입의 메모리 셀에 저장될 수 있다.Generally, in each of these programmable logic devices (PLDs), the functionality of the device is controlled by configuration data provided to the device for that purpose. The configuration data is stored in volatile memory (eg, static memory cells as is common in FPGAs and some CPLDs), non-volatile memory (eg, flash memory as in some CPLDs), or any other type of memory cell. can be
다른 PLD들은, 디바이스 상에서 다양한 엘리먼트들을 프로그래밍가능하게 상호연결시키는 프로세싱 층, 이를테면 금속 층을 적용함으로써 프로그래밍된다. 이들 PLD들은 마스크 프로그래밍가능 디바이스들로서 알려져 있다. PLD들은 또한, 다른 방식들로, 예컨대 퓨즈 또는 안티퓨즈(antifuse) 기술을 사용하여 구현될 수 있다. 용어들 "PLD" 및 "프로그래밍가능 로직 디바이스"는 이들 예시적인 디바이스들 뿐만 아니라 단지 부분적으로만 프로그래밍가능한 디바이스들을 포괄하는 것을 포함하지만 이에 제한되지는 않는다. 예컨대, 하나의 타입의 PLD는 하드-코딩된 트랜지스터 로직, 및 하드-코딩된 트랜지스터 로직을 프로그래밍가능하게 상호연결시키는 프로그래밍가능 스위치 패브릭의 조합을 포함한다.Other PLDs are programmed by applying a processing layer, such as a metal layer, that programmably interconnects the various elements on the device. These PLDs are known as mask programmable devices. PLDs may also be implemented in other manners, such as using fuse or antifuse technology. The terms “PLD” and “programmable logic device” include, but are not limited to, encompassing these exemplary devices as well as only partially programmable devices. For example, one type of PLD includes a combination of hard-coded transistor logic and a programmable switch fabric that programmably interconnects the hard-coded transistor logic.
위에서 언급된 바와 같이, 발전된 FPGA들은 어레이에서 여러가지 상이한 타입들의 프로그래밍가능 로직 블록들을 포함할 수 있다. 예컨대, 다시 참조하면, 도 1은 예시적인 FPGA 아키텍처(100)를 예시한다. FPGA 아키텍처(100)는, "MGT"(multi-gigabit transceiver)들(101), "CLB"(configurable logic block)들(102), "BRAM"(random access memory block)들(103), "IOB"(input/output block)들(104), 구성 및 클록킹 로직("CONFIG/CLOCKS")(105), "DSP"(digital signal processing block)들(106), 특수화된 입력/출력 블록들("I/O")(107)(예컨대, 구성 포트들 및 클록 포트들), 및 다른 프로그래밍가능 로직(108), 이를테면 디지털 클록 관리자들, 아날로그-디지털 변환기들, 시스템 모니터링 로직 등을 포함하는 많은 수의 상이한 프로그래밍가능 타일들을 포함한다. 일부 FPGA들은 또한, 전용 프로세서 블록들("PROC")(110)을 포함한다. 일부 실시예들에서, FPGA 아키텍처(100)는, 다수의 RF-ADC(radio frequency analog-to-digital converter)들 및 다수의 RF-DAC(radio frequency digital-to-analog converter)들을 포함하는 RF 데이터 변환기 서브시스템을 포함한다. 다양한 예들에서, RF-ADC들 및 RF-DAC들은 실수 데이터에 대해 개별적으로 구성될 수 있거나 또는 실수 및 허수 I/Q 데이터에 대해 쌍들로 구성될 수 있다. 적어도 일부 예들에서, FPGA 아키텍처(100)은 RFSoC 디바이스를 구현할 수 있다.As mentioned above, advanced FPGAs may include several different types of programmable logic blocks in an array. For example, with reference again, FIG. 1 illustrates an
일부 FPGA들에서, 각각의 프로그래밍가능 타일은 도 1의 상단에 포함된 예들에 의해 도시된 바와 같이, 동일한 타일 내의 프로그래밍가능 로직 엘리먼트의 입력 및 출력 단자들(120)에 대한 연결들을 갖는 적어도 하나의 프로그래밍가능 상호연결 엘리먼트("INT")(111)를 포함할 수 있다. 각각의 프로그래밍가능 상호연결 엘리먼트(111)는 또한, 동일한 타일 또는 다른 타일(들)에서 인접한 프로그래밍가능 상호연결 엘리먼트(들)의 세그먼트들(122)을 상호연결시키기 위한 연결들을 포함할 수 있다. 각각의 프로그래밍가능 상호연결 엘리먼트(111)는 또한, 로직 블록들(도시되지 않음) 사이에서 일반적인 라우팅 리소스들의 세그먼트들(124)을 상호연결시키기 위한 연결들을 포함할 수 있다. 일반적인 라우팅 리소스들은, 상호연결 세그먼트들(예컨대, 상호연결 세그먼트들(124))의 트랙들을 포함하는 로직 블록들(도시되지 않음)과 상호연결 세그먼트들을 연결시키기 위한 스위치 블록들(도시되지 않음) 사이의 라우팅 채널들을 포함할 수 있다. 일반적인 라우팅 리소스들의 상호연결 세그먼트들(예컨대, 상호연결 세그먼트들(124))은 하나 이상의 로직 블록들에 걸쳐 있을 수 있다. 일반적인 라우팅 리소스들과 함께 취해진 프로그래밍가능 상호연결 엘리먼트들(111)은 예시된 FPGA에 대한 프로그래밍가능 상호연결 구조("프로그래밍가능 상호연결")를 구현한다.In some FPGAs, each programmable tile has at least one having connections to input and
예시적인 구현에서, CLB(102)는, 사용자 로직 플러스 단일 프로그래밍가능 상호연결 엘리먼트("INT")(111)를 구현하도록 프로그래밍될 수 있는 CLE("configurable logic element")(112)를 포함할 수 있다. BRAM(103)은 하나 이상의 프로그래밍가능 상호연결 엘리먼트들에 부가하여 BRL("BRAM logic element")(113)를 포함할 수 있다. 통상적으로, 타일에 포함된 상호연결 엘리먼트들의 수는 타일의 높이에 의존한다. 도시된 예에서, BRAM 타일은 5개의 CLB들과 동일한 높이를 갖지만, 다른 수들(예컨대, 4)이 또한 사용될 수 있다. DSP 타일(106)은 적절한 수의 프로그래밍가능 상호연결 엘리먼트들에 부가하여 DSPL("DSP logic element")(114)를 포함할 수 있다. IOB(104)는, 예컨대, 프로그래밍가능 상호연결 엘리먼트(111)의 하나의 인스턴스에 부가하여 IOL("input/output logic element")(115)의 2개의 인스턴스들을 포함할 수 있다. 당업자들에게 자명할 바와 같이, 예컨대, I/O 로직 엘리먼트(115)에 연결된 실제 I/O 패드들은 통상적으로, 입력/출력 로직 엘리먼트(115)의 영역으로 한정되지 않는다.In an example implementation,
도 1의 예에서, (예컨대, 도 1에 도시된 구역들(105, 107, 및 108)에 형성된) 다이의 중심 근처의 영역(수평으로 도시됨)은 구성, 클록, 및 다른 제어 로직에 대해 사용될 수 있다. 이러한 수평 영역 또는 다른 열(column)들로부터 연장되는 열(109)(수직으로 도시됨)은 FPGA의 폭에 걸쳐 클록들 및 구성 신호들을 분배하는 데 사용될 수 있다.In the example of FIG. 1 , the region (shown horizontally) near the center of the die (eg, formed in
도 1에 예시된 아키텍처를 이용하는 일부 FPGA들은 FPGA의 많은 부분을 구성하는 일반적인 열 구조를 방해하는 부가적인 로직 블록들을 포함한다. 부가적인 로직 블록들은 프로그래밍가능 블록들 및/또는 전용 로직일 수 있다. 예컨대, PROC(110)는 CLB들 및 BRAM들의 여러 개의 열들에 걸쳐 있다. PROC(110)는 단일 마이크로프로세서로부터 마이크로프로세서(들), 메모리 제어기들, 주변기기들 등의 완전한 프로그래밍가능 프로세싱 시스템까지의 범위에 있는 다양한 컴포넌트들을 포함할 수 있다.Some FPGAs using the architecture illustrated in FIG. 1 include additional logic blocks that interfere with the general thermal structure that makes up much of the FPGA. The additional logic blocks may be programmable blocks and/or dedicated logic. For example,
일 양상에서, PROC(110)는 IC의 프로그래밍가능 회로부를 구현하는 다이의 일부로서 제조되는 전용 회로부, 예컨대 하드-와이어링된 프로세서로서 구현된다. PROC(110)는, 복잡도에 있어 개별 프로세서, 예컨대 프로그램 코드를 실행할 수 있는 단일 코어로부터 하나 이상의 코어들, 모듈들, 코-프로세서들, 인터페이스들 등을 갖는 전체 프로세서 시스템까지의 범위에 있는 다양한 상이한 시스템들 및/또는 프로세서 타입들 중 임의의 것을 표현할 수 있다.In one aspect,
다른 양상에서, PROC(110)는 아키텍처(100)로부터 생략되며, 다른 다양한 설명된 프로그래밍가능 블록들 중 하나 이상으로 대체될 수 있다. 추가로, 그러한 블록들은, 프로그래밍가능 회로의 다양한 블록들이 PROC(110)의 경우와 같이 프로그램 코드를 실행할 수 있는 프로세서를 형성하기 위해 사용될 수 있다는 점에서 "소프트 프로세서"를 형성하는 데 이용될 수 있다.In other aspects,
어구 "프로그래밍가능 회로"는 IC 내의 프로그래밍가능 회로 엘리먼트들(예컨대, 본 명세서에 설명된 다양한 프로그래밍가능 또는 구성가능한 회로 블록들 또는 타일들) 뿐만 아니라, IC에 로딩된 구성 데이터에 따라 다양한 회로 블록들, 타일들, 및/또는 엘리먼트들을 선택적으로 커플링시키는 상호연결 회로를 지칭할 수 있다. 예컨대, PROC(110) 외부에 있는 도 1에 도시된 부분들, 이를테면 CLB들(102) 및 BRAM들(103)은 IC의 프로그래밍가능 회로로 고려될 수 있다.The phrase “programmable circuit” refers to programmable circuit elements within an IC (eg, various programmable or configurable circuit blocks or tiles described herein), as well as various circuit blocks depending on configuration data loaded into the IC. , tiles, and/or interconnect circuitry that selectively couples elements. For example, the portions shown in FIG. 1 that are external to
일부 실시예들에서, 프로그래밍가능 회로의 기능 및 연결은, 구성 데이터가 IC에 로딩될 때까지 설정되지 않는다. 구성 데이터의 세트는 IC의 프로그래밍가능 회로, 이를테면 FPGA를 프로그래밍하기 위해 사용될 수 있다. 일부 경우들에서, 구성 데이터는 "구성 비트스트림"으로 지칭된다. 일반적으로, 프로그래밍가능 회로부는, 먼저 구성 비트스트림을 IC에 로딩하지 않으면 동작 또는 기능하지 않는다. 구성 비트스트림은 프로그래밍가능 회로 내의 특정한 회로 설계를 효과적으로 구현 또는 인스턴스화한다. 회로 설계는, 예컨대 프로그래밍가능 회로 블록들의 기능 양상들, 및 다양한 프로그래밍가능 회로 블록들 사이의 물리적 연결을 특정한다.In some embodiments, the function and connection of the programmable circuit is not established until the configuration data is loaded into the IC. The set of configuration data may be used to program programmable circuitry of an IC, such as an FPGA. In some cases, the configuration data is referred to as a “configuration bitstream”. Generally, the programmable circuitry does not operate or function without first loading the configuration bitstream into the IC. The configuration bitstream effectively implements or instantiates a particular circuit design within the programmable circuit. Circuit design specifies, for example, functional aspects of the programmable circuit blocks and the physical connections between the various programmable circuit blocks.
일부 실시예들에서, "하드와이어링된" 또는 "경화된", 즉 프로그래밍가능하지 않은 회로는 IC의 일부로서 제조된다. 프로그래밍가능 회로부와는 달리, 하드와이어링된 회로부 또는 회로 블록들은, IC의 제조 이후에는 구성 비트스트림의 로딩을 통해 구현되지 않는다. 하드와이어링된 회로부는 일반적으로, 예컨대 먼저 구성 비트스트림을 IC, 예컨대 PROC(110)에 로딩하지 않으면서 기능하는 전용 회로 블록들 및 상호연결부들을 갖는 것으로 고려된다.In some embodiments, "hardwired" or "hardened", ie, non-programmable circuitry, is fabricated as part of the IC. Unlike programmable circuitry, hardwired circuitry or circuit blocks are not implemented through the loading of the configuration bitstream after fabrication of the IC. Hardwired circuitry is generally considered to have dedicated circuit blocks and interconnects that function without, for example, first loading a configuration bitstream into an IC, such as
일부 인스턴스들에서, 하드와이어링된 회로는, IC 내의 하나 이상의 메모리 엘리먼트들에 저장된 레지스터 세팅들 또는 값들에 따라 세팅 또는 선택될 수 있는 하나 이상의 동작 모드들을 가질 수 있다. 동작 모드들은, 예컨대 구성 비트스트림의 IC로의 로딩을 통해 세팅될 수 있다. 이러한 능력에도 불구하고, IC의 일부로서 제조될 때, 하드와이어링된 회로부가 동작가능하고 특정한 기능을 가지므로, 하드와이어링된 회로부는 프로그래밍가능 회로부로 고려되지 않는다.In some instances, a hardwired circuit may have one or more modes of operation that may be set or selected according to register settings or values stored in one or more memory elements within the IC. The operating modes may be set, for example, via loading the configuration bitstream into the IC. Despite this capability, hardwired circuitry is not considered programmable circuitry because, when manufactured as part of an IC, the hardwired circuitry is operable and has specific functions.
위에서 논의된 바와 같이, 도 1은 프로그래밍가능 회로부, 예컨대 프로그래밍가능 패브릭을 포함하는 IC를 구현하기 위해 사용될 수 있는 예시적인 아키텍처를 예시하도록 의도된다. 예컨대, 행 내의 로직 블록들의 수, 행들의 상대적인 폭, 행들의 수 및 순서, 행들에 포함된 로직 블록들의 타입들, 로직 블록들의 상대적인 사이즈들, 및 도 1의 상단에 포함된 상호연결/로직 구현들은 순수하게 예시적이다. 예컨대, 실제 IC에서, CLB들이 등장할 때마다, 사용자 로직의 효율적인 구현을 용이하게 하기 위해 CLB들의 1개 초과의 인접한 행이 통상적으로 포함되지만, 인접한 CLB 행들의 수는 IC의 전체 사이즈에 따라 변한다. 또한, 도 1의 FPGA는 본 명세서에 설명된 상호연결 회로들의 예들을 이용할 수 있는 프로그래밍가능 IC의 일 예를 예시한다. 본 명세서에 설명된 상호연결 회로들은 다른 타입들의 프로그래밍가능 IC들, 이를테면 CPLD들 또는 로직 엘리먼트들을 선택적으로 커플링시키기 위한 프로그래밍가능 상호연결 구조를 갖는 임의의 타입의 프로그래밍가능 IC에서 사용될 수 있다.As discussed above, FIG. 1 is intended to illustrate an example architecture that may be used to implement an IC that includes programmable circuitry, such as a programmable fabric. For example, the number of logic blocks in a row, the relative width of the rows, the number and order of the rows, the types of logic blocks included in the rows, the relative sizes of the logic blocks, and the interconnect/logic implementation included at the top of FIG. 1 . These are purely exemplary. For example, in a real IC, whenever CLBs appear, more than one contiguous row of CLBs is typically included to facilitate efficient implementation of user logic, although the number of contiguous CLB rows varies with the overall size of the IC. . The FPGA of FIG. 1 also illustrates an example of a programmable IC that may utilize examples of interconnect circuits described herein. The interconnect circuits described herein may be used in other types of programmable ICs, such as CPLDs or any type of programmable IC having a programmable interconnect structure for selectively coupling logic elements.
CATV 증폭기들에 대한 전치왜곡을 위한 방법들 및 회로들을 구현할 수 있는 IC가 도 1에 도시된 예시적인 IC로 제한되지 않으며, 다른 구성들을 갖는 IC들 또는 다른 타입들의 IC들이 또한 CATV 증폭기들에 대한 전치왜곡을 위한 방법들 및 회로들을 구현할 수 있다는 것을 유의한다.The IC capable of implementing methods and circuits for predistortion for CATV amplifiers is not limited to the exemplary IC shown in FIG. 1 , ICs with other configurations or other types of ICs are also for CATV amplifiers. Note that it is possible to implement methods and circuits for predistortion.
이제 도 2를 참조하면, 데이터 섬유(예컨대, 광섬유를 포함할 수 있음)로부터 시작하여 원격 노드를 통해 (예컨대, 집에서의) 최종 사용자 위치까지의 신호 경로를 보여주는 케이블 네트워크(200)가 여기에 예시된다. 케이블 네트워크(200)는 하이브리드 섬유-동축 네트워크의 일부일 수 있으며, 여기서 데이터 섬유는 중심 헤드엔드로부터 원격 노드로 이어지고, 동축 케이블은 원격 노드로부터 최종 사용자로 이어진다. 일부 예들에서, 원격 노드는 DOCSIS 3.1 표준들에 기반한 원격 PHY 노드를 포함한다. 일부 실시예들에서, 원격 PHY 노드는 베이스밴드 및 DFE(digital front-end) 칩(202), DAC(digital-to-analog converter)(204), 드라이버(206)(예컨대, 증폭기를 포함할 수 있음), 아날로그 틸트 필터(208), 전력 분배기(power splitter)(210), 및 CATV 증폭기들(212)을 포함할 수 있다. 다양한 예들에서, 베이스밴드 및 DFE 칩(202)은 단일 칩으로, 또는 베이스밴드 프로세서 칩 및 별개의 DFE 칩을 포함하는 별개의 칩들로 구현될 수 있다. 일부 실시예들에서, DAC(204)는, 예컨대 DAC(204)에 대한 입력에 의존하여 RF DAC 또는 IF DAC로 구현될 수 있다. 부가적으로, 일부 실시예들에서, 베이스밴드 및 DFE 칩(202) 및 DAC(204)는 (예컨대, RFSoC 디바이스에서와 같이) 단일 칩으로 구현될 수 있다. 게다가, 원격 PHY 노드의 하나 이상의 컴포넌트들은 도 1의 프로그래밍가능 로직 디바이스와 같은 프로그래밍가능 로직 디바이스에서 구현될 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 데이터 섬유는 입력으로서 베이스밴드 및 DFE 칩(202)에 연결되고, 베이스밴드 및 DFE 칩(202)의 출력은 입력으로서 DAC(204)에 연결된다. 전력 스펙트럼(214)(기울기 없음)은 베이스밴드 및 DFE 칩(202)의 출력에서 신호의 형상의 일 예를 제공한다. DAC(204)의 출력은 입력으로서 드라이버(206)에 연결되고, 드라이버(206)의 출력은 입력으로서 아날로그 틸트 필터(208)에 연결된다. 케이블 애플리케이션들의 경우, 아날로그 틸트 필터(208)는 신호의 전력 스펙트럼에 걸쳐 이득을 변화시키는 데 사용될 수 있다. 다른 방식으로 나타내면, 아날로그 틸트 필터(208)는 전력 스펙트럼에 걸쳐 신호의 전력 레벨들에 기울기를 추가하는 데 사용된다. 전력 스펙트럼(216)은 아날로그 틸트 필터(208)의 출력에서 전력 스펙트럼(214)과 비교하여 신호의 기울기(예컨대, 본 예에서는 양의 기울기)를 예시한다.Referring now to FIG. 2 , there is shown a
일부 실시예들에서, 아날로그 틸트 필터(208)의 출력은 입력으로서 전력 분배기(210)에 연결된다. 도 2의 예에서, 전력 분배기(210)는 단일 입력 및 4개의 출력들을 갖는 1×4 전력 분배기를 포함한다. 그러나, 일부 실시예들에서, 전력 분배기(210)는 단일 입력 및 2개의 출력들을 갖는 1×2 전력 분배기, (예컨대, 4개의 출력들을 생성하기 위한) 1×2 전력 분배기들의 캐스케이드, 또는 다른 타입의 전력 분배기를 포함할 수 있다. 본 예에서, 전력 분배기(210)의 4개의 출력들 각각은 입력으로서 CATV 증폭기(212)에 연결된다. 이어서, CATV 증폭기들(212) 각각의 출력은 동축 케이블에 커플링되며, 그 동축 케이블은 최종 사용자 위치에서(예컨대, 집에서) 케이블 모뎀에 추가로 커플링된다. 적어도 일부 실시예들에서, 케이블 네트워크(200)는 노드+0 아키텍처를 구현하며, 이는, 원격 PHY 노드와 최종 사용자 위치 사이의 동축 케이블 경로를 따라 (원격 PHY 노드에서 CATV 증폭기들(212)을 넘어) 어떠한 부가적인 CATV 증폭기들도 존재하지 않는다는 것을 의미한다. 도 2는, 동축 케이블 손실 스펙트럼(예컨대, 음의 기울기를 가짐)을 보여주는 전력 스펙트럼(218), CATV 증폭기들(212)의 출력 신호를 보여주는 전력 스펙트럼(219), 및 최종 사용자 위치에 도달한 신호의 (기울기 없는) 전력 스펙트럼을 보여주는 전력 스펙트럼(220)을 추가로 예시한다. 이전에 논의된 바와 같이, 아날로그 틸트 필터(208)는 (예컨대, CATV 증폭기들(212)로부터 최종 사용자 위치의 케이블 모뎀까지의) 동축 케이블 손실을 보상하는 데 사용된다.In some embodiments, the output of the
적어도 일부 기존의 케이블 네트워크들에서, CATV 증폭기들은 선형 구역에서 동작한다. 이것은, CATV 증폭기의 출력에서의 비-선형성의 양이 어떠한 부가적인 신호 프로세싱도 필요하지 않을 만큼 충분히 낮다는 것을 의미하며, CATV 증폭기의 출력의 신호는 복조 및 정보 전달을 위해 동축 케이블 상에서 직접 최종 사용자 위치 케이블 모뎀에 전송될 수 있다. 그러나, DOCSIS 3.1과 연관된 더 정교한 기능들 및 부가적인 전력-소비 컴포넌트들로의 전환에 따라 그리고 각각의 노드(예컨대, 각각의 원격 PHY 노드)에 대한 전력 공급이 고정되어 있기 때문에, CATV 증폭기들과 같은 다른 컴포넌트들의 전력 소비를 감소시키는 것이 바람직할 것이다. 현재, CATV 증폭기들의 효율은 대략 2 내지 3%이므로, 예컨대 20 와트의 입력 전력을 갖는 단일 CATV 증폭기는 대략 1/2 와트의 출력 전력을 출력할 것이다. (예컨대, 도 2에 도시된 바와 같이) 4개의 CATV 증폭기들의 경우, 100 와트의 입력 전력은 대략 2 와트의 출력 전력을 출력할 것이다. 따라서, CATV 증폭기들을 더 효율적으로 만드는 것이 매우 바람직하다.In at least some existing cable networks, CATV amplifiers operate in the linear region. This means that the amount of non-linearity at the output of the CATV amplifier is low enough that no additional signal processing is required, and the signal at the output of the CATV amplifier is transmitted directly over the coaxial cable to the end user for demodulation and information transfer. The location can be transmitted to the cable modem. However, with the transition to more sophisticated functions and additional power-consuming components associated with DOCSIS 3.1 and because the power supply to each node (eg, each remote PHY node) is fixed, CATV amplifiers and It would be desirable to reduce the power consumption of the same other components. Currently, the efficiency of CATV amplifiers is approximately 2-3%, so for example a single CATV amplifier with an input power of 20 watts will output approximately 1/2 watt of output power. For 4 CATV amplifiers (eg, as shown in FIG. 2 ), an input power of 100 watts will output approximately 2 watts of output power. Therefore, it is highly desirable to make CATV amplifiers more efficient.
CATV 증폭기들을 더 효율적으로 만들기 위해 탐구되고 있는 적어도 하나의 옵션은 CATV 증폭기들이 더 비-선형인 구역에서 동작하게 하는 것이다. 그러나, 이를 행하는 것은, 본 개시내용의 실시예들에 따라 제공되는 바와 같이, CATV 증폭기의 출력에서의 신호가 일부 종류의 부가적인 디지털 신호 프로세싱 없이 동축 케이블 상에서 직접 최종 사용자 위치에 전송되지 않을 수 있다는 것을 의미한다. 예컨대, 아래에서 더 상세히 논의되는 바와 같이, 본 명세서에 개시된 실시예들은 베이스밴드 및 DFE 칩(202) 내에 기능을 추가하여, CATV 증폭기들이 비-선형 구역에서 동작하더라도, 베이스밴드 및 DFE 칩(202)이 신호를 반전 또는 변화시킬 것이어서, CATV 증폭기의 출력에서의 신호는 여전히 선형일 것이고, 최종 사용자 위치에서 케이블 모뎀에 의해 용이하게 복조될 수 있다. 다른 방식으로 나타내면, CATV 증폭기가 비-선형성 'x'를 갖는다면, 베이스밴드 및 DFE 칩(202) 내의 기능은, CATV 증폭기의 비-선형성 'x'에 의해 상쇄될 역 비-선형성 '1/x'를 추가하도록 구성된다. 그러므로, CATV 증폭기의 출력에서의 신호는 클린하고 선형이다. 일반적으로, 사전에 비-선형성을 추가하는(예컨대 이를테면, 베이스밴드 및 DFE 칩(202)에서 역 비-선형성을 추가하는) 프로세스는 전치왜곡하는 것 또는 전치왜곡으로 지칭된다. 베이스밴드 및 DFE 칩(202)의 맥락에서, 그리고 왜곡이 디지털 방식으로 추가되므로, 전치왜곡은 DPD(digital predistortion)로 지칭될 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, DPD 프로세스는 CATV 증폭기(예컨대 이를테면, CATV 증폭기(212))가 갖는 비-선형성 'x'의 타입에 대한 지식을 이용하여 수행되므로, DPD 프로세스는 적절한 역 비-선형성 '1/x'를 추가할 수 있다. 게다가, DPD 프로세스는 DAC(204), 드라이버(206), 및 아날로그 틸트 필터(208) 각각에 의해 도입된 임의의 효과들 및/또는 왜곡들을 포함하는, 베이스밴드 및 DFE 칩(202)과 CATV 증폭기들(212) 사이의 신호 체인에 대한 지식을 이용하여 수행된다. 다양한 실시예들에서, 본 명세서에 개시된 DPD 프로세스에 의해, CATV 증폭기 효율이 개선되고, 전력 소비가 감소된다.At least one option being explored to make CATV amplifiers more efficient is to make them operate in a more non-linear region. However, doing this means that the signal at the output of the CATV amplifier may not be transmitted to the end user location directly over the coaxial cable without some kind of additional digital signal processing, as provided in accordance with embodiments of the present disclosure means that For example, as discussed in more detail below, embodiments disclosed herein add functionality within the baseband and
일부 실시예들에서, (역 비-선형성을 추가하도록 구성된) 베이스밴드 및 DFE 칩(202) 내의 기능은 주로 DFE 기능으로 구현될 수 있으며, 여기서 베이스밴드 출력 신호는 입력으로서 DFE 칩에 제공된다. 그러므로, 이제 도 3을 참조하여, 본 개시내용의 하나 이상의 양상들을 수행하도록 구성된 DFE 설계를 제공하는 DFE 시스템(300)이 여기에 예시된다. 일부 실시예들에서, DFE 시스템(300)은 DUC(digital upconverter)(302)를 포함한다. 다양한 예들에서, DUC(302)는 베이스밴드로부터, 하나 이상의 특정된 라디오 또는 중간 주파수들(RF 또는 IF)의 세트에서 변조된 캐리어들을 포함하는 통과대역 신호로 데이터의 하나 이상의 채널들을 변환하는 데 사용된다. 예로서, DUC(302)는 (예컨대, 샘플 레이트를 증가시키기 위해) 보간, (예컨대, 보간 이미지들의 거부 및 스펙트럼 형상화를 제공하기 위해) 필터링, 및 (예컨대, 신호 스펙트럼을 원하는 캐리어 주파수들로 시프트시키기 위해) 믹싱을 수행함으로써 이를 달성한다. 일반적으로, DUC(302)에 대한 입력에서의 샘플 레이트는 비교적 낮다: 예컨대 디지털 통신 시스템의 심볼 레이트(그러나, 출력은 훨씬 더 높은 레이트임), 예컨대 추가적인 아날로그 프로세싱 및 주파수 변환을 위해 디지털 샘플들을 아날로그 파형으로 변환하는 DAC에 대한 입력 샘플 레이트.In some embodiments, the function within the baseband and DFE chip 202 (configured to add inverse non-linearity) may be implemented primarily as a DFE function, where the baseband output signal is provided to the DFE chip as an input. Therefore, with reference now to FIG. 3 , illustrated herein is a
도 3의 예에서 도시된 바와 같이, 베이스밴드 데이터 입력이 DUC(302)에 제공된다. 베이스밴드 데이터 입력은 s1(n), s2(n), s3(n), s4(n), s5(n), 및 s6(n)로 표현되는 복수의 상이한 캐리어들을 포함한다. 일부 실시예들에서, 베이스밴드 데이터 입력의 샘플링 레이트는 OFDM 심볼 클록에 대응하는 대략 204.8 MHz이다. 예로서, DUC(302)는 초기에 베이스밴드 데이터 입력의 보간을 수행함으로써 (예컨대, 베이스밴드 데이터 입력으로부터) 복수의 상이한 캐리어들을 생성하며, 이는 본 예에서, 8배만큼 샘플링 레이트를 증가시키고, 그에 의해, 제1 클록 도메인(예컨대, 204.8 MHz 클록 도메인)으로부터 제2 클록 도메인(예컨대, 1638.4 MHz 클록 도메인)으로 전환되는 데 사용된다. 보간 프로세스 이후, 복수의 상이한 캐리어들 각각은 복수의 상이한 캐리어들 각각의 주파수를 원하는 캐리어 주파수로 시프트시키기 위해 NCO(numerically controlled oscillator)로부터의 신호와 믹싱되며, 각각의 NCO는 상이한 주파수를 갖는다. 예컨대, 캐리어 s1(n)은 제1 주파수를 갖는 제1 NCO(NCO1)와 믹싱되고, 캐리어 s2(n)는 제2 주파수를 갖는 제2 NCO(NCO2)와 믹싱되고, 캐리어 s3(n)은 제3 주파수를 갖는 제3 NCO(NCO3)와 믹싱되고, 캐리어 s4(n)는 제4 주파수를 갖는 제4 NCO(NCO4)와 믹싱되고, 캐리어 s5(n)는 제5 주파수를 갖는 제5 NCO(NCO5)와 믹싱되며, 캐리어 s6(n)은 제6 주파수를 갖는 제6 NCO(NCO6)와 믹싱된다. 믹싱 프로세스 이후, 복수의 상이한 캐리어들 각각은 복합 신호 c(n)을 형성하도록 결합된다. 따라서, 복합 신호 c(n)은 상이한 주파수들에서 믹싱되는 복수의 상이한 캐리어들 각각을 포함한다. 일부 실시예들에서, 그리고 믹싱 프로세스의 결과로서, 복합 신호 c(n)은 도 5a에 도시된 신호와 실질적으로 동일하게 보일 수 있으며, 여기서 복수의 상이한 캐리어들 각각은 주파수에서 나란히 배열된다. 일부 경우들에서, 복합 신호 c(n)의 생성 이후, 다른 보간 프로세스가 선택적으로 수행될 수 있으며, 이는 도 3의 예에서, 2배만큼 복합 신호 c(n)의 샘플링 레이트를 증가시키고, 그에 의해, 제2 클록 도메인(예컨대, 1638.4 MHz 클록 도메인)으로부터 제3 클록 도메인(예컨대, 3276.8 MHz 클록 도메인)으로 전환되는데 사용된다. DUC(302)에 의한 신호 프로세싱 이후, 복합 신호 c(n)은 입력으로서 DPD 시스템(304)에 제공되며, 이는 아래에서 더 상세히 설명된다. 일부 실시예들에서, DPD 시스템(304)의 출력은 복소수-실수 신호 변환(306)을 겪을 수 있으며, 복소수-실수 신호 변환(306)의 출력은 입력으로서 DAC(예컨대, 이는 도 2의 DAC(204)일 수 있음)에 제공된다. 부가적으로, DFE 시스템(300)의 하나 이상의 컴포넌트들은 도 1의 프로그래밍가능 로직 디바이스와 같은 프로그래밍가능 로직 디바이스에서 구현될 수 있다.As shown in the example of FIG. 3 , a baseband data input is provided to the
이전에 논의된 바와 같이, DPD 프로세스, 및 그에 따라 DPD 시스템(304)은 CATV 증폭기가 갖는 비-선형성 'x'의 타입에 대한 지식을 이용하여 그리고 베이스밴드 및 DFE 칩(202)과 CATV 증폭기들(212) 사이의 신호 체인에 대한 지식을 이용하여 기능하므로, DPD 시스템(304)은 적절한 DPD 프로세스들(예컨대, 적절한 역 비-선형성 '1/x'를 추가하는 것을 포함함)을 효과적으로 구현할 수 있다. 예컨대, DPD 시스템(304)은 (예컨대, 비-선형 효과들 및 신호 체인을 포함하여) CATV 증폭기를 모델링하는 데 사용될 수 있다. 그러므로, DPD 시스템(304)에 의해 제공된 모델들은 피드백 데이터(308)에 기반하여 생성 및/또는 업데이트될 수 있으며, 여기서 피드백 데이터(308)는 CATV 증폭기(예컨대 이를테면, CATV 증폭기(212))의 출력 신호를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 피드백 데이터(308)는 ADC(analog-to-digital converter)(310)를 통해 프로세싱되고, 디지털 피드백 데이터(311)로서 DPD 조정 엔진(312)에 제공된다. 다양한 예들에서, 그리고 디지털 피드백 데이터(311)에 기반하여, DPD 조정 엔진(312)은, DPD 시스템(304)이 CATV 증폭기의 런타임 거동으로 조정될 수 있도록 DPD 시스템(304)을 업데이트한다. 더 구체적으로, 일부 실시예들에서, DPD 조정 엔진(312)은 DPD 시스템(304) 내에서 필터들의 계수들 또는 다른 엘리먼트들의 구성을 결정할 수 있고, 일반적으로는 DPD 시스템(304) 내에서, 아래에서 논의되는 DPD 모듈들을 구성할 수 있다. 따라서, (예컨대, 피드백 데이터(308) 및 DPD 조정 엔진(312)을 통해) DPD 시스템(304)에 의해 제공된 모델들을 계속 모니터링 및 업데이트함으로써, 최적의 DPD 프로세스들이 구현될 수 있다. 예로서, (예컨대, DPD 조정 엔진(312)의 기능과 같이) 모델들을 모니터링 및 업데이트하는 양상들은, 메모리에(예컨대, BRAM들(103) 내에, 또는 다른 온-칩 메모리 위치 내에) 저장되고 하나 이상의 온-칩 프로세서들(예컨대, PROC(110))에 의해 실행되는 소프트웨어로 구현될 수 있다. 일부 실시예들에서, 베이스밴드 및 DFE 칩(202), DAC(204), 및 ADC(310)가 (예컨대, RFSoC 디바이스에서와 같이) 단일 칩으로 구현될 수 있다는 것을 유의한다. 위에서 제공된 모델들을 모니터링 및 업데이트하는 예는 어떤 방식으로든 제한하는 것으로 의도되지 않으며, 다른 방법들이 가능하지만, 본 개시내용의 실시예들이 제공된 예들 중 임의의 예에 의해 제한되지 않는다는 것을 이해할 것이다.As previously discussed, the DPD process, and thus the
이제 도 4a를 참조하면, 본 개시내용의 다양한 양상들을 구현하는 데 사용되는, 위에서 설명된 DPD 시스템(304)의 더 상세한 도면이 여기에 예시된다. 위에서 언급된 바와 같이, DPD 시스템(304)은 CATV 증폭기의 비-선형 효과들을 모델링하는 데 사용될 수 있다. 그러므로, DPD 시스템(304)에 의해 제공되는 모델들은 피드백 데이터(예컨대 이를테면, 피드백 데이터(308))에 기반하여 생성 및/또는 업데이트될 수 있으며, 여기서 피드백 데이터는 ADC(예컨대 이를테면, ADC(310))를 통해 프로세싱되고 DPD 조정 엔진(312)에 제공되는 CATV 증폭기의 출력 신호를 포함할 수 있어서, DPD 시스템(304)은 CATV 증폭기의 비-선형 거동으로 조정될 수 있다. 따라서, CATV 증폭기의 비-선형 효과들의 DPD 시스템(304) 모델들은 DPD 시스템(304)의 다양한 특징부들, 이를테면 디지털 틸트 필터(402), 비-선형 데이터경로(405), 단일 사이드 밴드 힐버트 필터(412), 및 디지털 틸트 등화기(414)를 구현하는 데 사용될 수 있다. DPD 시스템(304)의 하나 이상의 컴포넌트들이 도 1의 프로그래밍가능 로직 디바이스와 같은 프로그래밍가능 로직 디바이스에서 구현될 수 있다는 것을 유의한다.Referring now to FIG. 4A , illustrated herein is a more detailed diagram of the
도 4a를 계속 참조하면, DPD 시스템(304)의 기능이 더 상세히 설명된다. 예컨대, 일부 실시예들에서, 위에서 논의된 복합 신호 c(n)을 포함할 수 있는 DPD 입력 신호 x(n)이 디지털 틸트 필터(402)에 제공된다. 다양한 경우들에서, 디지털 틸트 필터(402)는 아날로그 틸트 필터(208)(도 2)를 모델링하는 데 사용될 수 있다. 따라서, 예로서, 디지털 틸트 필터(402)의 출력은 아날로그 틸트 필터(208)의 출력과 유사할 수 있다. 일부 실시예들에서, 디지털 틸트 필터(402)의 출력은 입력으로서 비-선형 데이터경로(405)에 제공되며, 비-선형 데이터경로(405)는, 비디오 대역폭 DPD 데이터경로(404), 베이스밴드 DPD 데이터경로(406), 제2 고조파 DPD 데이터경로(408), 및 제3 고조파 DPD 데이터경로(410)를 포함하는 복수의 상이한 병렬 데이터경로 엘리먼트들을 포함한다. 일반적으로, 비-선형 데이터경로(405)는 CATV 증폭기의 역 비-선형 거동을 모델링하여 인입 신호에 추가하는 데 사용된다. 더 구체적으로, 비-선형 데이터경로(405)의 상이한 병렬 데이터경로 엘리먼트들 각각은 CATV 증폭기의 역 비-선형 거동의 상이한 양상을 모델링하여 인입 신호(예컨대, 디지털 틸트 필터(402)의 출력)에 추가하는 데 사용된다. 예컨대, 비디오 대역폭 DPD 데이터경로(404)가 역 비-선형 비디오 대역폭 컴포넌트를 모델링하여 추가할 수 있고, 베이스밴드 DPD 데이터경로(406)가 역 비-선형 베이스밴드 컴포넌트를 모델링하여 추가할 수 있고, 제2 고조파 DPD 데이터경로(408)가 역의 제2 고조파 컴포넌트를 모델링하여 추가할 수 있으며, 제3 고조파 DPD 데이터경로(410)가 역의 제3 고조파 컴포넌트를 모델링하여 추가할 수 있다. 도시된 바와 같이, 비디오 대역폭 DPD 데이터경로(404), 베이스밴드 DPD 데이터경로(406), 제2 고조파 DPD 데이터경로, 및 제3 고조파 DPD 데이터경로(410) 각각의 출력은 이어서, CATV 증폭기의 베이스밴드, 비디오, 및 고조파 컴포넌트들을 모델링하는 복합 신호 x'(n)을 제공하기 위해 결합된다.With continued reference to FIG. 4A , the functionality of the
일부 실시예들에서, 비-선형 데이터경로(405)의 출력(예컨대, 복합 신호 x'(n))은 복합 신호 x'(n)을 추가로 변조하는 데 사용될 수 있는 단일 사이드 밴드 힐버트 필터(412)에 입력으로서 제공되며, 단일 사이드 밴드 힐버트 필터(412)의 출력은 디지털 틸트 등화기(414)에 입력으로서 제공된다. 예로서, 디지털 틸트 등화기(414)는 아날로그 틸트 필터(208)(도 2)의 역을 모델링하여 인입 신호에 추가하는 데 사용될 수 있다. 따라서, 예로서, 디지털 틸트 등화기(414)의 출력은 아날로그 틸트 필터(208)의 효과에 의해 영향받지 않을 수 있다(예컨대, 또는 그 효과를 상쇄시킬 수 있음). 도 4에 도시된 바와 같이, 일부 실시예들에서, DPD 입력 신호 x(n)은 또한 경로(416)를 따라 송신되며, 여기서 경로(416)는 선형 데이터경로이다. 일부 예들에서, 데이터경로(416)는 (예컨대, 블록(417)에서) 단지 DPD 입력 신호 x(n)에 시간 지연을 도입할 수 있다. 게다가, 데이터경로(416)를 따라 송신된 DPD 입력 신호 x(n)은 디지털 틸트 필터(402), 비-선형 데이터경로(405), 단일 사이드 밴드 힐버트 필터(412) 및 디지털 틸트 등화기(414)를 우회한다. 그러므로, 데이터경로(416)를 따라 송신된 DPD 입력 신호 x(n)의 신호 변조의 품질은 DPD 시스템(304)의 다른 엘리먼트들에 의해 영향받지 않게 유지될 것이다 부가적으로, 도 4에 도시된 바와 같이, 디지털 틸트 등화기(414)의 출력과 시간-지연 DPD 입력 신호 x(n)(419)은 DPD 출력 신호 y(n)을 제공하도록 결합된다.In some embodiments, the output of non-linear datapath 405 (e.g., composite signal x'(n)) is provided with a single side band Hilbert filter that may be used to further modulate composite signal x'(n) 412 , and the output of a single side
도 5a를 참조하면, 예시적인 DPD 입력 스펙트럼(502)이 제공된다. 일부 실시예들에서, DPD 입력 신호 x(n)(도 4)은 DPD 입력 스펙트럼(502)을 포함할 수 있다. 위에서 언급된 바와 같이, DPD 입력 스펙트럼(502)은 이전에 설명된 바와 같이, (예컨대, DUC(302)에 의해) 상이한 주파수들에서 믹싱된 복수의 상이한 캐리어들 각각을 포함할 수 있으며, 여기서 복수의 상이한 캐리어들 각각은 약 66 MHz 내지 약 1218 MHz의 전체-대역폭에 걸쳐 주파수에서 나란히 배열된다. 도 5b를 참조하면, 예시적인 DPD 출력 스펙트럼(504)이 제공된다. 일부 실시예들에서, DPD 출력 신호 y(n)(도 4a)은 DPD 출력 스펙트럼(504)을 포함할 수 있다. 도 5b에 도시된 바와 같이, DPD 출력 스펙트럼(504)은, DPD 시스템(304)에 의해 신호에 추가되었던 하나 이상의 비-선형 컴포넌트들(506)을 포함한다. 아래에서 더 상세히 설명되는 바와 같이, 그리고 DPD 시스템(304)에 의해 수행된 프로세싱의 결과로서, CATV 증폭기 효율 및 신호 품질이 개선되고, 전력 소비가 감소된다.Referring to FIG. 5A , an exemplary
이제 도 13 내지 도 16을 참조하면, 비-선형 데이터경로(405)(도 4a)의 상이한 병렬 데이터경로 엘리먼트들 각각이 어떻게 도출되는지를, 예컨대 DPD 입력 신호 x(n)(도 4a)의 함수로서 보여주는 수학식들(도식적 표현들을 포함함)이 여기에 예시된다. 예컨대, 도 13은 베이스밴드 DPD 데이터경로(406)에 대응하는, 역 비-선형 베이스밴드 컴포넌트를 도출하기 위한 수학식을 제공하며, 여기서 수학식은 다음과 같이 표현된다:Referring now to FIGS. 13-16 , how each of the different parallel datapath elements of the non-linear datapath 405 ( FIG. 4A ) is derived, eg, a function of the DPD input signal x(n) ( FIG. 4A ). Equations (including schematic representations) shown as , are exemplified herein. For example, FIG. 13 provides an equation for deriving an inverse non-linear baseband component, corresponding to the
도 14는 비디오 대역폭 DPD 데이터경로(404)에 대응하는, 역 비-선형 비디오 대역폭 컴포넌트를 도출하기 위한 수학식을 제공하며, 여기서 수학식은 다음과 같이 표현된다:14 provides an equation for deriving an inverse non-linear video bandwidth component, corresponding to the video
도 15는 제2 고조파 DPD 데이터경로(408)에 대응하는, 역의 제2 고조파 컴포넌트를 도출하기 위한 수학식을 제공하며, 여기서 수학식은 다음과 같이 표현된다:15 provides an equation for deriving the inverse second harmonic component, corresponding to the second
도 16은 제3 고조파 DPD 데이터경로(410)에 대응하는, 역의 제3 고조파 컴포넌트를 도출하기 위한 수학식을 제공하며, 여기서 수학식은 다음과 같이 표현된다:16 provides an equation for deriving the inverse third harmonic component, corresponding to the third
이제 도 17 내지 도 23을 참조하면, 본 개시내용의 다양한 실시예들의 이점들 및 장점들 중 적어도 일부를 예시하는 복수의 데이터가 여기에 도시된다. 먼저 도 17을 참조하면, CATV 증폭기의 비-선형 효과들을 보여주는 단일 캐리어에 대한 전력 스펙트럼(1700)이 여기에 예시된다. 전력 스펙트럼(1700) 및 도 18 내지 도 22의 전력 스펙트럼들은 100kHz의 분해능 대역폭 및 1 MHz의 비디오 대역폭을 사용하는 스펙트럼 분석기를 사용하여 생성된다. 본 예에서, 단일 캐리어에 대한 캐리어 주파수는 254 MHz와 동일하며, CATV 증폭기는 바이어스 전류 = 320 mA 및 CATV 증폭기 출력 = 76 dbmV을 이용하여 V = 34V에서 동작한다. 일부 실시예들에서, 전력 스펙트럼(1700)에 대해 예시된 파형은 4K QAM DOCSIS 3.1 파형이다. 도 17에 도시된 바와 같이, 전력 스펙트럼(1700)은 비-선형 베이스밴드 컴포넌트들(1704), 비-선형 비디오 대역폭 컴포넌트(1706), 제2 고조파 컴포넌트(1708), 및 제3 고조파 컴포넌트(1710)를 더 포함한다. 위에서 언급된 바와 같이, 전력 스펙트럼(1700)은 단일 캐리어에 대한 것이다. 그러나, 이전에 논의된 바와 같이, 주파수에서 나란히 배열된 복수의 상이한 캐리어들을 갖는 것을 고려한다. 그러한 경우, 전력 스펙트럼(1700)의 비-선형 컴포넌트들(예컨대, 비-선형 베이스밴드 컴포넌트들(1704), 비-선형 비디오 대역폭 컴포넌트(1706), 제2 고조파 컴포넌트(1708), 및 제3 고조파 컴포넌트(1710))은 이웃한 캐리어들의 전력 스펙트럼에 명확히 영향을 주고 이를 저하시킬 것이다.Referring now to FIGS. 17-23 , a plurality of data is shown herein illustrating at least some of the advantages and advantages of various embodiments of the present disclosure. Referring first to FIG. 17 , a
이제 도 18을 참조하면, 베이스밴드 DPD 보정을 적용한 결과를 보여주는, 전력 스펙트럼(1700)(CATV 증폭기의 비-선형 효과들을 포함함) 및 전력 스펙트럼(1700) 위에 중첩된 전력 스펙트럼(1800)이 여기에 예시된다. 다른 방식으로 나타내면, 전력 스펙트럼(1800)은 베이스밴드 DPD 데이터경로(406)에 의해 역 비-선형 베이스밴드 컴포넌트를 추가한 것의 (예컨대, CATV 증폭기의 출력에서의) 유익한 효과를 예시한다. 특히, 도 18에 도시된 바와 같이 그리고 베이스밴드 DPD 보정을 적용한 결과로서, 전력 스펙트럼(1700)의 비-선형 베이스밴드 컴포넌트들(1704)은 전력 스펙트럼(1800)의 컴포넌트들(1802)에 의해 나타낸 바와 같이 보정(제거)되었다. 도 18의 예에서, 베이스밴드 DPD 보정은 화살표(1804)에 의해 표시된 바와 같이, 전력 스펙트럼(1800)에서 약 10 dB의 개선을 초래한다.Referring now to FIG. 18 , a power spectrum 1700 (including the non-linear effects of the CATV amplifier) and a
도 19는 제2 고조파 DPD 보정을 적용한 결과를 보여주는, 전력 스펙트럼(1700)(CATV 증폭기의 비-선형 효과들을 포함함) 및 전력 스펙트럼(1700) 위에 중첩된 전력 스펙트럼(1900)을 예시한다. 다른 방식으로 나타내면, 전력 스펙트럼(1900)은 제2 고조파 DPD 데이터경로(408)에 의해 역의 제2 고조파 컴포넌트를 추가한 것의 (예컨대, CATV 증폭기의 출력에서의) 유익한 효과를 예시한다. 특히, 도 19에 도시된 바와 같이 그리고 제2 고조파 보정을 적용한 결과로서, 전력 스펙트럼(1700)의 제2 고조파 컴포넌트(1708)는 전력 스펙트럼(1900)의 컴포넌트(1902)에 의해 나타낸 바와 같이 보정(제거)되었다. 도 19의 예에 도시된 바와 같이, 제2 고조파 DPD 보정은 전력 스펙트럼(1900)에서 약 5 dB의 개선을 초래한다.19 illustrates a power spectrum 1700 (including non-linear effects of a CATV amplifier) and a
도 20을 참조하면, 제3 고조파 DPD 보정을 적용한 결과를 보여주는, 전력 스펙트럼(1700)(CATV 증폭기의 비-선형 효과들을 포함함) 및 전력 스펙트럼(1700) 위에 중첩된 전력 스펙트럼(2000)이 여기에 예시된다. 다른 방식으로 나타내면, 전력 스펙트럼(2000)은 제3 고조파 DPD 데이터경로(410)에 의해 역의 제3 고조파 컴포넌트를 추가한 것의 (예컨대, CATV 증폭기의 출력에서의) 유익한 효과를 예시한다. 특히, 도 20에 도시된 바와 같이 그리고 제3 고조파 보정을 적용한 결과로서, 전력 스펙트럼(1700)의 제3 고조파 컴포넌트(1710)는 전력 스펙트럼(2000)의 컴포넌트(2002)에 의해 나타낸 바와 같이 보정(제거)되었다. 도 20의 예에 도시된 바와 같이, 제3 고조파 DPD 보정은 전력 스펙트럼(2000)에서 약 5 dB의 개선을 초래한다.Referring to FIG. 20 , a power spectrum 1700 (including the non-linear effects of the CATV amplifier) and a
도 21을 참조하면, CATV 증폭기의 비-선형 효과들을 보여주는 2개의 캐리어들(2103, 2105)에 대한 전력 스펙트럼(2100)이 여기에 예시된다. 도 21은 또한, 베이스밴드 DPD 보정을 적용한 결과를 보여주는, 전력 스펙트럼(2100) 위에 중첩된 전력 스펙트럼(2102), 및 베이스밴드 DPD 보정 및 비디오 대역폭 DPD 보정 둘 모두를 적용한 결과를 보여주는 전력 스펙트럼들(2100 및 2102) 위에 중첩된 전력 스펙트럼(2104)을 포함한다. 다른 방식으로 나타내면, 전력 스펙트럼(2102)은 베이스밴드 DPD 데이터경로(406)에 의해 역 비-선형 베이스밴드 컴포넌트를 추가한 것의 (예컨대, CATV 증폭기의 출력에서의) 유익한 효과를 예시한다. 유사하게, 전력 스펙트럼(2104)은 베이스밴드 DPD 데이터경로(406)에 의해 역 비-선형 베이스밴드 컴포넌트 및 비디오 대역폭 DPD 데이터경로(404)에 의해 역 비-선형 비디오 대역폭 컴포넌트 둘 모두를 추가한 것의 (예컨대, CATV 증폭기의 출력에서의) 유익한 효과를 예시한다. 베이스밴드 DPD 보정만을 적용한 결과로서(전력 스펙트럼(2102)), 전력 스펙트럼(2102)은 전력 스펙트럼(2100)과 비교한 (예컨대, 화살표(2112)에 의해 표시된 바와 같은) 보정들을 예시한다. 또한, 베이스밴드 DPD 보정 및 비디오 대역폭 DPD 보정을 적용한 결과로서(전력 스펙트럼(2104)), 전력 스펙트럼(2104)은 전력 스펙트럼(2100)과 비교한 (예컨대, 화살표들(2106 및 2110)에 의해 표시된 바와 같은) 보정들을 예시한다. 특히, (예컨대, 베이스밴드 DPD 보정 및 비디오 대역폭 DPD 보정을 적용하기 전에) 예컨대, 화살표(2108)에 의해 표시된 구역들과 비교하여 화살표(2110)에 의해 표시된 구역 내의 전력 스펙트럼(2104)에서 나타난 개선이 특히 두드러진다. 이것은, 캐리어(2105)가 더 높은 전력을 가져서, 더 높은 레벨의 비-선형성을 초래하기 때문이다. 그러므로, 캐리어(2105)는 DPD 시스템(304)에 의해 제공되는 보정들로부터 훨씬 더 많은 이득을 얻을 것이다.Referring to FIG. 21 , a
도 22는 약 66 MHz 내지 약 1218 MHz의 전체-대역폭에 걸쳐 주파수에서 나란히 배열된 6개의 상이한 캐리어들을 포함하는 전력 스펙트럼(2200)을 예시한다. 일부 실시예들에서, 전력 스펙트럼(2200)에 대해 예시된 파형은 4K QAM DOCSIS 3.1 파형이다. 일부 예들에서, 전력 스펙트럼(2200)은 아날로그 틸트 필터(208)(도 2)의 출력에 존재할 수 있다. 도 22는 또한, 위에서 논의된 바와 같이, DPD 시스템(304)에 의해 제공된 보정들의 적용으로부터 발생하는 ACPR(adjacent channel power ratio) 보정(2202)을 예시한다. 본 개시내용의 목적들을 위해, ACPR은 메인 채널 전력에 대한 인접 채널의 전력의 비율로서 설명될 수 있으며, ACPR 값들이 가능한 한 낮은 것이 바람직하다. 따라서, 도 22에 도시된 ACPR 보정(2202)이 유리하다.22 illustrates a
도 23을 참조하면, MER(modulation error ratio) 데이터에 대해 DPD 시스템(304)에 의해 제공된 보정들을 적용한 효과를 보여주는, CATV 증폭기에 대한 MER 데이터를 포함하는 테이블이 여기에 예시된다. 예로서, MER은 (QAM과 같은) 디지털 변조를 사용하여 통신 시스템에서 디지털 라디오(또는 디지털 TV) 송신기 또는 수신기의 성능을 정량화하는 데 사용되는 척도이다. 도 23의 예의 경우, 테스트 하의 CATV 증폭기 모듈은 V = 34V에서 동작가능하다. MER 데이터를 케이블 산업 규격들: MER = 41dB, 4KQAM, 76.8 dbmV/75Ω과 비교한다. CATV 증폭기는 6개의 캐리어들을 이용하여 테스트되며, 여기서 제1 캐리어는 204 MHz의 캐리어 주파수를 갖는 4K QAM 신호이고, 제2 캐리어는 396 MHz의 캐리어 주파수를 갖는 4K QAM 신호이고, 제3 캐리어는 588 MHz의 캐리어 주파수를 갖는 4K QAM 신호이고, 제4 캐리어는 786 MHz의 캐리어 주파수를 갖는 4K QAM 신호이고, 제5 캐리어는 930 MHz의 캐리어 주파수를 갖는 4K QAM 신호이며, 제6 캐리어는 1122 MHz의 캐리어 주파수를 갖는 4K QAM 신호이다. 제1 테스트(2302)에서, 530 mA의 바이어스 전류를 이용하여 그리고 DPD 보정들 없이 동작하는 CATV 증폭기에 대해, 제6 캐리어는 MER = 41 dB의 규격을 충족시키지 않는다. 그러나, (예컨대, DPD 시스템(304)에 의해) DPD 보정들이 적용되면, 캐리어들 모두가 MER 규격을 충족시킨다. 제2 테스트(2304)에서, 440 mA의 바이어스 전류를 이용하여(530 mA의 바이어스 전류를 이용하여 동작하는 것과 비교하여 증폭기 당 약 3 와트의 감소) 그리고 DPD 보정들 없이 동작하는 CATV 증폭기에 대해, 모든 테스트된 캐리어들은 MER = 41 dB의 규격을 충족시키지 않는다. 그러나, (예컨대, DPD 시스템(304)에 의해) DPD 보정들이 적용되면, 캐리어들 모두가 MER 규격을 충족시킨다.Referring to FIG. 23 , a table containing MER data for a CATV amplifier is illustrated here showing the effect of applying corrections provided by the
이제 도 24를 참조하면, 다양한 실시예들에 따른, DPD 시스템에서 디지털 전치왜곡 프로세스를 수행하기 위한 방법(2400)이 여기에 예시된다. 방법(2400)은 블록(2402)에서 시작하며, 여기서 DPD 입력 신호는 도 4의 DPD 시스템(304)과 같은 DPD 시스템의 입력에서 수신된다. 위에서 논의된 바와 같이 그리고 일부 실시예들에서, DPD 입력 신호는, DUC(302)(도 3)에 의해 생성된 복합 신호 c(n)을 더 포함할 수 있는 DPD 입력 신호 x(n)(도 4)을 포함할 수 있다. 일부 예들에서, 방법(2400)은 블록(2404)으로 진행하며, 여기서 DPD 시스템의 입력에 커플링된 비-선형 데이터경로가 제공된다. 예컨대, 비-선형 데이터경로는 도 4a의 비-선형 데이터경로(405)를 포함할 수 있다. 그러므로, 비-선형 데이터경로는 복수의 병렬 데이터경로 엘리먼트들을 포함할 수 있다. 일부 예들에서, 복수의 병렬 데이터경로 엘리먼트들은 비디오 대역폭 DPD 데이터경로(404), 베이스밴드 DPD 데이터경로(406), 제2 고조파 DPD 데이터경로(408), 및 제3 고조파 DPD 데이터경로(410)를 포함한다. 일부 실시예들에서, 방법(2400)은 블록(2406)으로 진행하며, 여기서 상이한 병렬 데이터경로 엘리먼트들 각각은 CATV 증폭기의 역 비-선형 거동의 상이한 양상을 인입 신호에 추가하는 데 사용될 수 있다. 일부 예들에서, 방법(2400)은 이어서 블록(2408)으로 진행하며, 여기서 제1 결합기는 제1 전치왜곡 신호를 생성하기 위해 복수의 병렬 데이터경로 엘리먼트들 각각의 출력을 결합시킨다. 일부 경우들에서, 제1 전치왜곡 신호는 CATV 증폭기의 베이스밴드, 비디오, 및 고조파 컴포넌트들을 모델링하는 복합 신호 x'(n)(도 4a)을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 방법(2400)은 블록(2410)으로 진행하며, 여기서 비-선형 데이터경로와 병렬로 입력에 커플링된 선형 데이터경로가 제공되고, 선형 데이터경로는 제2 전치왜곡 신호를 생성한다. 일부 실시예들에서, 제2 전치왜곡 신호는 시간-지연 DPD 입력 신호 x(n)(419)(도 4a)을 포함할 수 있다. 방법은 이어서 블록(2412)으로 진행하며, 여기서 제2 결합기는 DPD 출력 신호를 생성하기 위해 제1 전치왜곡 신호와 제2 전치왜곡 신호를 결합시킨다. 일부 실시예들에서, DPD 출력 신호는 DPD 출력 신호 y(n)(도 4a)을 포함할 수 있다. 다양한 실시예들에서, 방법은 블록(2414)으로 진행하며, 여기서 DPD 출력 신호는 CATV 증폭기(예컨대 이를테면, 도 2의 CATV 증폭기들(212))에 제공된다. 본 개시내용의 실시예들에 따르면, DPD 출력 신호는 CATV 증폭기의 복수의 비-선형 컴포넌트들을 보상하도록 구성된다. 본 개시내용의 범위를 벗어나지 않으면서, 부가적인 방법 단계들이 방법(2400) 이전에, 그 동안 그리고 그 이후 구현될 수 있으며, 위에서 설명된 일부 방법 단계들이 방법(2400)의 다양한 실시예들에 따라 대체 또는 제거될 수 있다는 것을 이해할 것이다.Referring now to FIG. 24 , illustrated herein is a
다양한 구성들(예컨대, 케이블 네트워크(200), DFE 시스템(300), 및 DPD 시스템(304)의 컴포넌트들, 도 4a의 병렬 데이터경로 엘리먼트들의 수 뿐만 아니라 도면들에 예시된 다른 특징부들 및 컴포넌트들)이 단지 예시적일 뿐이며, 후속하는 청구항들에서 구체적으로 인용된 것을 넘어 제한되도록 의도되지 않는다는 것을 유의한다. 다른 구성들이 사용될 수 있다는 것이 당업자들에 의해 이해될 것이다. 또한, 예시적인 케이블 네트워크(200)가 예시되지만, 본 명세서에 개시된 DPD 시스템은, 예컨대 다른 통신 시스템들이 해로운 비-선형 거동을 나타내는 증폭기를 배치하는 다른 통신 시스템들에서 사용될 수 있다.The various configurations (eg, the components of the
본 발명은 다음의 실시예들 중 하나 이상으로 표현될 수 있지만 이에 제한되지는 않는다.The present invention may be represented by, but not limited to, one or more of the following examples.
실시예 1: CFR(crest factor reduction) 시스템으로서, CFR 시스템의 입력에 커플링된 디지털 틸트 필터 - 디지털 틸트 필터는 시스템 입력 신호를 수신하고, 디지털 틸트 필터 출력에서 디지털 틸트 필터 출력 신호를 생성하도록 구성됨 -; 디지털 틸트 필터 출력에 커플링된 CFR 모듈 - CFR 모듈은 디지털 틸트 필터 출력 신호를 수신하고, CFR 모듈 출력에서 CFR 모듈 출력 신호를 생성하기 위해 디지털 틸트 필터 출력 신호에 대해 CFR 프로세스를 수행하도록 구성됨 -; 및 CFR 모듈 출력에 커플링된 디지털 틸트 등화기를 포함하며, 디지털 틸트 등화기는 CFR 모듈 출력 신호를 수신하고, 시스템 출력 신호를 생성하도록 구성된다.Embodiment 1: A crest factor reduction (CFR) system, a digital tilt filter coupled to an input of the CFR system, the digital tilt filter configured to receive a system input signal and to generate a digital tilt filter output signal at the digital tilt filter output -; a CFR module coupled to the digital tilt filter output, the CFR module configured to receive the digital tilt filter output signal and perform a CFR process on the digital tilt filter output signal to generate a CFR module output signal at the CFR module output; and a digital tilt equalizer coupled to the CFR module output, wherein the digital tilt equalizer is configured to receive the CFR module output signal and generate a system output signal.
실시예 2: 실시예 1의 CFR 시스템에 있어서, CFR 모듈 출력에 커플링된 DPD(digital predistortion) 모듈을 더 포함하며, DPD 모듈은 CFR 모듈 출력 신호를 수신하고, DPD 모듈 출력에서 DPD 모듈 출력 신호를 생성하기 위해 CFR 모듈 출력 신호에 대해 DPD 프로세스를 수행하도록 구성되고; 디지털 틸트 등화기는 DPD 모듈 출력에 커플링되고, 디지털 틸트 등화기는 DPD 모듈 출력 신호를 수신하고, 시스템 출력 신호를 생성하도록 구성된다.Embodiment 2: The CFR system of
실시예 3: 실시예 1의 CFR 시스템에 있어서, 시스템 입력 신호는 제1 PAPR(peak-to-average power ratio)을 갖고, CFR 모듈 출력 신호는 제1 PAPR보다 작은 제2 PAPR을 갖는다.Embodiment 3: The CFR system of
실시예 4: 실시예 2의 CFR 시스템에 있어서, 제1 시간-지연 신호를 생성하기 위해 CFR 시스템의 입력에 그리고 CFR 모듈 및 DPD 모듈과 병렬로 커플링된 제1 선형 데이터경로; 및 시스템 출력 신호를 생성하기 위해 디지털 틸트 등화기 출력 신호와 제1 시간-지연 신호를 결합시키도록 구성된 제1 결합기를 더 포함한다.Embodiment 4: The CFR system of
실시예 5: 실시예 4의 CFR 시스템에 있어서, 제2 시간-지연 신호를 생성하기 위해 CFR 시스템의 입력에 그리고 CFR 모듈과 병렬로 커플링된 제2 선형 데이터경로; 제1 출력 신호를 생성하기 위해 CFR 모듈 출력 신호와 제2 시간-지연 신호를 결합시키도록 구성된 제2 결합기; 및 시스템 출력 신호를 생성하기 위해 제1 출력 신호와 DPD 모듈 출력 신호를 결합시키도록 구성된 제3 결합기를 더 포함한다.Embodiment 5: The CFR system of
실시예 6: 실시예 2의 CFR 시스템에 있어서, DPD 모듈은, CFR 모듈 출력에 커플링된 비-선형 데이터경로를 더 포함하며, 비-선형 데이터경로는 CFR 모듈 출력에 각각 커플링된 복수의 병렬 데이터경로 엘리먼트들을 포함하고, 복수의 병렬 데이터경로 엘리먼트들 각각은, 증폭기의 비-선형 컴포넌트에 대응하는 상이한 역 비-선형 컴포넌트를 CFR 모듈 출력 신호에 추가하도록 구성되고, 결합기는 DPD 모듈 출력 신호를 생성하기 위해 복수의 병렬 데이터경로 엘리먼트들 각각의 출력을 결합시키도록 구성된다.Embodiment 6: The CFR system of
실시예 7: 실시예 1의 CFR 시스템에 있어서, DAC(digital-to-analog converter)는 시스템 출력 신호를 수신하고, DAC 출력 신호를 생성하도록 구성되며, 아날로그 틸트 필터는 DAC 출력 신호를 수신하고, 아날로그 틸트 필터 출력 신호를 생성하도록 구성되고, 디지털 틸트 필터는 아날로그 틸트 필터를 모델링하도록 구성된다.Embodiment 7: The CFR system of
실시예 8: 실시예 7의 CFR 시스템에 있어서, 디지털 틸트 등화기는 아날로그 틸트 필터의 역을 모델링하도록 구성된다.
실시예 9: 실시예 2의 CFR 시스템에 있어서, 단일 사이드 밴드 힐버트 필터를 더 포함하며, 단일 사이드 밴드 힐버트 필터 입력은 DPD 모듈 출력 신호를 수신하도록 구성되고, 단일 사이드 밴드 힐버트 필터 출력은 디지털 틸트 등화기 입력에 커플링된다.Embodiment 9: The CFR system of
실시예 10: 실시예 1의 CFR 시스템에 있어서, 증폭기 출력으로부터 피드백 데이터를 수신하도록 구성된 조정 엔진을 더 포함하며, 피드백 데이터에 기반하여, 조정 엔진은 CFR 모듈의 구성을 업데이트하도록 구성된다.
실시예 11: CFR(crest factor reduction) 프로세스를 수행하도록 구성된 DFE(digital front-end) 시스템으로서, DFE 시스템은, 복합 신호를 생성하기 위해 베이스밴드 데이터 입력 신호를 수신 및 변환하도록 구성된 DUC(digital upconverter); 디지털 틸트 필터, CFR 모듈, 및 디지털 틸트 등화기를 포함하는 CFR 시스템 - 디지털 틸트 필터는 복합 신호를 수신하고, 디지털 틸트 필터 출력 신호를 생성하도록 구성되고, CFR 모듈은 디지털 틸트 필터 출력 신호를 수신하고, CFR 모듈 출력 신호를 생성하기 위해 디지털 틸트 필터 출력 신호에 대해 CFR 프로세스를 수행하도록 구성되고, 디지털 틸트 등화기는 CFR 모듈 출력 신호를 수신하고, CFR 시스템 출력 신호를 생성하도록 구성되고, CFR 시스템 출력 신호는 증폭기에 커플링됨 -; 및 증폭기의 출력으로부터 피드백 데이터를 수신하도록 구성된 조정 엔진을 포함하며, 피드백 데이터에 기반하여, 조정 엔진은 CFR 시스템의 구성을 업데이트하도록 구성된다.Embodiment 11: A digital front-end (DFE) system configured to perform a crest factor reduction (CFR) process, the DFE system comprising: a digital upconverter (DUC) configured to receive and convert a baseband data input signal to generate a composite signal ); 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 CFR module receives the digital tilt filter output signal, and perform a CFR process on the digital tilt filter output signal to generate a CFR module output signal, wherein the digital tilt equalizer receives the CFR module output signal, and is configured to generate a CFR system output signal, wherein the CFR system output signal is configured to: coupled to the amplifier -; and an adjustment engine configured to receive feedback data from an output of the amplifier, wherein based on the feedback data, the adjustment engine is configured to update a configuration of the CFR system.
실시예 12: 실시예 11의 DFE 시스템에 있어서, CFR 프로세스는 디지털 틸트 필터 출력 신호의 PAPR(peak-to-average power ratio)을 감소시키도록 구성된다.
실시예 13: 실시예 11의 DFE 시스템에 있어서, CFR 시스템은, CFR 모듈 출력에 커플링된 비-선형 데이터경로를 포함하는 DPD(digital predistortion) 모듈을 더 포함하며, 비-선형 데이터경로는 CFR 모듈 출력에 각각 커플링된 복수의 병렬 데이터경로 엘리먼트들을 포함하고, 복수의 병렬 데이터경로 엘리먼트들 각각은 증폭기의 비-선형 컴포넌트에 대응하는 상이한 역 비-선형 컴포넌트를 모델링하도록 구성되고, 결합기는 DPD 모듈 출력 신호를 생성하기 위해 복수의 병렬 데이터경로 엘리먼트들 각각의 출력을 결합시키도록 구성되고, 디지털 틸트 등화기는 DPD 모듈 출력 신호를 수신하고, CFR 시스템 출력 신호를 생성하도록 구성된다.
실시예 14: 실시예 11의 DFE 시스템에 있어서, DAC(digital-to-analog converter)는 CFR 시스템 출력 신호를 수신하고, DAC 출력 신호를 생성하도록 구성되며, 아날로그 틸트 필터는 DAC 출력 신호를 수신하고, 아날로그 틸트 필터 출력 신호를 생성하도록 구성되고, 디지털 틸트 필터는 아날로그 틸트 필터를 모델링하도록 구성된다.Embodiment 14: The DFE system of embodiment 11, wherein a digital-to-analog converter (DAC) receives the CFR system output signal, and is configured to generate a DAC output signal, wherein the analog tilt filter receives the DAC output signal; , the analog tilt filter is configured to generate an output signal, and the digital tilt filter is configured to model the analog tilt filter.
실시예 15: 실시예 14의 DFE 시스템에 있어서, 디지털 틸트 등화기는 아날로그 틸트 필터의 역을 모델링하도록 구성된다.
실시예 16: 방법으로서, CFR(crest factor reduction) 시스템의 디지털 틸트 필터에서 입력 신호를 수신하고, 디지털 틸트 필터 출력에서 디지털 틸트 필터 출력 신호를 생성하는 단계; CFR 시스템의 CFR 모듈에서, CFR 모듈 출력 신호를 생성하기 위해 디지털 틸트 필터 출력 신호에 대해 CFR 프로세스를 수행하는 단계 - CFR 프로세스는 디지털 틸트 필터 출력 신호의 PAPR(peak-to-average power ratio)을 감소시키도록 구성됨 -; CFR 시스템의 디지털 틸트 등화기에서 CFR 모듈 출력 신호를 수신하고, 시스템 출력 신호를 생성하는 단계; 및 시스템 출력 신호를 증폭기에 제공하는 단계를 포함한다.Embodiment 16: A method, comprising: receiving an input signal at a digital tilt filter of a crest factor reduction (CFR) system, and generating a digital tilt filter output signal at a digital tilt filter output; In the CFR module of the CFR system, performing a CFR process on the digital tilt filter output signal to generate a CFR module output signal - The CFR process reduces the peak-to-average power ratio (PAPR) of the digital tilt filter output signal Constructed to do -; receiving a CFR module output signal from a digital tilt equalizer of the CFR system, and generating a system output signal; and providing the system output signal to the amplifier.
실시예 17: 실시예 16의 방법에 있어서, 증폭기의 출력으로부터 수신된 피드백 데이터에 대한 응답으로, CFR 시스템의 구성을 업데이트하는 단계를 더 포함한다.Embodiment 17 The method of embodiment 16, further comprising, in response to feedback data received from an output of the amplifier, updating a configuration of the CFR system.
실시예 18: 실시예 16의 방법에 있어서, CFR 시스템의 DPD(digital predistortion) 모듈에서, DPD 모듈 출력 신호를 생성하기 위해 CFR 모듈 출력 신호에 대해 DPD 프로세스를 수행하는 단계; 및 CFR 시스템의 디지털 틸트 등화기에서 DPD 모듈 출력 신호를 수신하고, 시스템 출력 신호를 생성하는 단계를 더 포함한다.Embodiment 18: The method of embodiment 16, further comprising: in a digital predistortion (DPD) module of the CFR system, performing a DPD process on the CFR module output signal to generate a DPD module output signal; and receiving the DPD module output signal from the digital tilt equalizer of the CFR system, and generating a system output signal.
실시예 19: 실시예 18의 방법에 있어서, DPD 모듈은 CFR 모듈의 출력에 커플링된 비-선형 데이터경로를 더 포함하며, 비-선형 데이터경로는 CFR 모듈 출력에 각각 커플링된 복수의 병렬 데이터경로 엘리먼트들을 포함하고, 복수의 병렬 데이터경로 엘리먼트들 각각은, 증폭기의 비-선형 컴포넌트에 대응하는 상이한 역 비-선형 컴포넌트를 모델링하도록 구성되고, 결합기는 DPD 모듈 출력 신호를 생성하기 위해 복수의 병렬 데이터경로 엘리먼트들 각각의 출력을 결합시키도록 구성된다.Embodiment 19 The method of
실시예 20: 실시예 16의 방법에 있어서, 시스템 출력 신호를 증폭기에 제공하는 것에 대한 응답으로 그리고 비-선형 구역에서 증폭기를 동작시키는 동안, 증폭기의 전력 소비를 감소시키는 단계를 더 포함한다.
실시예 21: DPD(digital predistortion) 시스템으로서, DPD 입력 신호를 수신하도록 구성된 입력; 입력에 커플링된 비-선형 데이터경로 - 비-선형 데이터경로는 입력에 각각 커플링된 복수의 병렬 데이터경로 엘리먼트들을 포함하고, 복수의 병렬 데이터경로 엘리먼트들 각각은, 증폭기의 비-선형 컴포넌트에 대응하는 상이한 역 비-선형 컴포넌트를 DPD 입력 신호에 추가하도록 구성되고, 제1 결합기는 제1 전치왜곡 신호를 생성하기 위해 복수의 병렬 데이터경로 엘리먼트들 각각의 출력을 결합시키도록 구성됨 -; 제2 전치왜곡 신호를 생성하기 위해 비-선형 데이터경로와 병렬로 입력에 커플링된 선형 데이터경로; 및 DPD 출력 신호를 생성하기 위해 제1 전치왜곡 신호와 제2 전치왜곡 신호를 결합시키도록 구성된 제2 결합기를 포함한다.Embodiment 21 A digital predistortion (DPD) system, comprising: an input configured to receive a DPD input signal; non-linear datapath coupled to input—the non-linear datapath includes a plurality of parallel datapath elements each coupled to the input, each of the plurality of parallel datapath elements being coupled to a non-linear component of the amplifier configured to add a corresponding different inverse non-linear component to the DPD input signal, wherein the first combiner is configured to combine the output of each of the plurality of parallel datapath elements to generate a first predistortion signal; a linear data path coupled to the input in parallel with the non-linear data path to generate a second predistortion signal; and a second combiner configured to combine the first predistortion signal and the second predistortion signal to generate a DPD output signal.
실시예 22: 실시예 21의 DPD 시스템에 있어서, 복수의 병렬 데이터경로 엘리먼트들은 베이스밴드 DPD 데이터경로, 비디오 대역폭 DPD 데이터경로, 제2 고조파 DPD 데이터경로, 및 제3 고조파 DPD 데이터경로를 포함한다.
실시예 23: 실시예 22의 DPD 시스템에 있어서, 베이스밴드 DPD 데이터경로는 역 비-선형 베이스밴드 컴포넌트를 DPD 입력 신호에 추가하도록 구성된다.Embodiment 23 The DPD system of
실시예 24: 실시예 22의 DPD 시스템에 있어서, 비디오 대역폭 DPD 데이터경로는 역 비-선형 비디오 대역폭 컴포넌트를 DPD 입력 신호에 추가하도록 구성된다.Embodiment 24 The DPD system of
실시예 25: 실시예 22의 DPD 시스템에 있어서, 제2 고조파 DPD 데이터경로는 역의 제2 고조파 컴포넌트를 DPD 입력 신호에 추가하도록 구성된다.Embodiment 25 The DPD system of
실시예 26: 실시예 22의 DPD 시스템에 있어서, 제3 고조파 DPD 데이터경로는 역의 제3 고조파 컴포넌트를 DPD 입력 신호에 추가하도록 구성된다.
실시예 27: 실시예 21의 DPD 시스템에 있어서, 아날로그 틸트 필터를 모델링하도록 구성된 디지털 틸트 필터를 더 포함하며, 디지털 틸트 필터 입력은 입력에 커플링되고, 디지털 틸트 필터 출력은 비-선형 데이터경로에 커플링된다.Embodiment 27 The DPD system of embodiment 21, further comprising a digital tilt filter configured to model an analog tilt filter, wherein the digital tilt filter input is coupled to the input, and the digital tilt filter output is in a non-linear datapath. coupled
실시예 28: 실시예 21의 DPD 시스템에 있어서, 아날로그 틸트 필터의 역을 모델링하도록 구성된 디지털 틸트 등화기를 더 포함하며, 디지털 틸트 등화기 입력은 제1 전치왜곡 신호를 수신하도록 구성되고, 제2 결합기는 DPD 출력 신호를 생성하기 위해 디지털 틸트 등화기 출력을 제2 전치왜곡 신호에 결합시키도록 구성된다.Embodiment 28: The DPD system of embodiment 21, further comprising a digital tilt equalizer configured to model the inverse of the analog tilt filter, wherein the digital tilt equalizer input is configured to receive the first predistortion signal, the second combiner is configured to couple the digital tilt equalizer output to the second predistortion signal to generate a DPD output signal.
실시예 29: 실시예 28의 DPD 시스템에 있어서, 단일 사이드 밴드 힐버트 필터를 더 포함하며, 단일 사이드 밴드 힐버트 필터 입력은 제1 전치왜곡 신호를 수신하도록 구성되고, 단일 사이드 밴드 힐버트 필터 출력은 디지털 틸트 등화기 입력에 커플링된다.Embodiment 29 The DPD system of embodiment 28, further comprising a single side band Hilbert filter, wherein the single side band Hilbert filter input is configured to receive the first predistortion signal, and the single side band Hilbert filter output is a digital tilt coupled to the equalizer input.
실시예 30: 실시예 21의 DPD 시스템에 있어서, DPD 출력 신호는 증폭된 출력 신호를 생성하기 위해 증폭기 입력에 커플링되고, DPD 출력 신호는 증폭기의 복수의 비-선형 컴포넌트들을 보상하도록 구성된다.
실시예 31: DPD(digital predistortion) 프로세스를 수행하도록 구성된 DFE(digital front-end) 시스템으로서, DFE 시스템은, 복합 신호를 생성하기 위해 베이스밴드 데이터 입력 신호를 수신 및 변환하도록 구성된 DUC(digital upconverter); 및 DPD 입력에서 복합 신호를 수신하고, 복합 신호에 대해 DPD 프로세스를 수행하도록 구성된 DPD 시스템을 포함하며, DPD 입력은 복수의 병렬 데이터경로 엘리먼트들에 커플링되고, 복수의 병렬 데이터경로 엘리먼트들 중 적어도 하나는 증폭기의 비-선형 고조파 컴포넌트에 대응하는 역 고조파 컴포넌트를 복합 신호에 추가하도록 구성되고, 결합기는 DPD 출력 신호를 생성하기 위해 복수의 병렬 데이터경로 엘리먼트들 각각의 출력을 결합시키도록 구성되고, DPD 출력 신호는 증폭기에 커플링되고; DPD 출력 신호는 증폭기의 비-선형 고조파 컴포넌트를 보상하도록 구성된다.Embodiment 31: A digital front-end (DFE) system configured to perform a digital predistortion (DPD) process, the DFE system comprising: a digital upconverter (DUC) configured to receive and convert a baseband data input signal to generate a composite signal ; and a DPD system configured to receive the composite signal at the DPD input and perform a DPD process on the composite signal, the DPD input coupled to the plurality of parallel datapath elements, wherein the DPD input is coupled to at least one of the plurality of parallel datapath elements. one configured to add an inverse harmonic component corresponding to the non-linear harmonic component of the amplifier to the composite signal, the combiner configured to combine the output of each of the plurality of parallel datapath elements to generate a DPD output signal; the DPD output signal is coupled to the amplifier; The DPD output signal is configured to compensate for non-linear harmonic components of the amplifier.
실시예 32: 실시예 30의 DFE 시스템에 있어서, 복수의 병렬 데이터경로 엘리먼트들은 베이스밴드 DPD 데이터경로, 비디오 대역폭 DPD 데이터경로, 제2 고조파 DPD 데이터경로, 및 제3 고조파 DPD 데이터경로를 포함한다. Embodiment 32 The DFE system of
실시예 33: 실시예 31의 DFE 시스템에 있어서, DUC는 보간된 신호를 생성하기 위해 베이스밴드 데이터 입력 신호에 대해 보간 프로세스를 수행하도록 구성되고, DUC는 복합 신호를 생성하기 위해, 보간된 신호에 대해 믹싱 프로세스를 수행하도록 구성된다.Embodiment 33 The DFE system of
실시예 34: 실시예 31의 DFE 시스템에 있어서, DPD 시스템은, 아날로그 틸트 필터를 모델링하도록 구성된 디지털 틸트 필터를 더 포함하며, 디지털 틸트 필터 입력은 복합 신호를 수신하도록 구성되고, 디지털 틸트 필터 출력은 복수의 병렬 데이터경로 엘리먼트들에 커플링된다.Embodiment 34 The DFE system of
실시예 35: 실시예 31의 DFE 시스템에 있어서, DPD 시스템은, 아날로그 틸트 필터의 역을 모델링하도록 구성된 디지털 틸트 등화기를 더 포함하며, 디지털 틸트 등화기 입력은 복수의 데이터경로 엘리먼트들 각각의 결합된 출력을 수신하도록 구성되고, 다른 결합기는 DPD 출력 신호를 생성하기 위해 디지털 틸트 등화기 출력을 선형 DPD 신호에 결합시키도록 구성된다.Embodiment 35 The DFE system of
실시예 36: 방법으로서, DPD(digital predistortion) 시스템의 입력에서 DPD 입력 신호를 수신하는 단계; DPD 시스템의 입력에 커플링된 비-선형 데이터경로에서 DPD 입력 신호를 수신하는 단계 - 비-선형 데이터경로는 입력에 각각 커플링된 복수의 병렬 데이터경로 엘리먼트들을 포함함 -; 복수의 병렬 데이터경로 엘리먼트들 각각에 의해, 증폭기의 비-선형 컴포넌트에 대응하는 역 비-선형 컴포넌트를 DPD 입력 신호에 추가하는 단계; 제1 결합기에 의해, 제1 전치왜곡 신호를 생성하기 위해 복수의 병렬 데이터경로 엘리먼트들 각각의 출력을 결합시키는 단계; 제2 전치왜곡 신호를 생성하기 위해 비-선형 데이터경로와 병렬로 입력에 커플링된 선형 데이터경로에서 DPD 입력 신호를 수신하는 단계; 및 제2 결합기에 의해, DPD 출력 신호를 생성하기 위해 제1 전치왜곡 신호와 제2 전치왜곡 신호를 결합시키는 단계를 포함한다.Embodiment 36 A method comprising: receiving a DPD input signal at an input of a digital predistortion (DPD) system; receiving a DPD input signal in a non-linear datapath coupled to an input of the DPD system, the non-linear datapath including a plurality of parallel datapath elements each coupled to the input; adding, by each of the plurality of parallel datapath elements, an inverse non-linear component corresponding to the non-linear component of the amplifier to the DPD input signal; combining the output of each of the plurality of parallel datapath elements to produce a first predistortion signal by a first combiner; receiving the DPD input signal in a linear data path coupled to the input in parallel with the non-linear data path to generate a second predistortion signal; and combining, by a second combiner, the first predistortion signal and the second predistortion signal to generate a DPD output signal.
실시예 37: 실시예 36의 방법에 있어서, 복수의 병렬 데이터경로 엘리먼트들은 베이스밴드 DPD 데이터경로, 비디오 대역폭 DPD 데이터경로, 제2 고조파 DPD 데이터경로, 및 제3 고조파 DPD 데이터경로를 포함한다.Embodiment 37 The method of embodiment 36, wherein the plurality of parallel datapath elements comprises a baseband DPD datapath, a video bandwidth DPD datapath, a second harmonic DPD datapath, and a third harmonic DPD datapath.
실시예 38: 실시예 37의 방법에 있어서, 베이스밴드 DPD 데이터경로에 의해, 역 비-선형 베이스밴드 컴포넌트를 DPD 입력 신호에 추가하는 단계; 비디오 대역폭 DPD 데이터경로에 의해, 역 비-선형 비디오 대역폭 컴포넌트를 DPD 입력 신호에 추가하는 단계; 제2 고조파 DPD 데이터경로에 의해, 역의 제2 고조파 컴포넌트를 DPD 입력 신호에 추가하는 단계; 및 제3 고조파 DPD 데이터경로에 의해, 역의 제3 고조파 컴포넌트를 DPD 입력 신호에 추가하는 단계를 더 포함한다.Embodiment 38: The method of embodiment 37, further comprising: adding an inverse non-linear baseband component to the DPD input signal by the baseband DPD datapath; adding, by the video bandwidth DPD datapath, an inverse non-linear video bandwidth component to the DPD input signal; adding an inverse second harmonic component to the DPD input signal by the second harmonic DPD datapath; and adding, by the third harmonic DPD datapath, an inverse third harmonic component to the DPD input signal.
실시예 39: 실시예 36의 방법에 있어서, 증폭된 출력 신호를 생성하기 위해 DPD 출력 신호를 증폭기 입력에 제공하는 단계를 더 포함하며, DPD 출력 신호는 증폭기의 복수의 비-선형 컴포넌트들을 보상하도록 구성된다.Embodiment 39 The method of embodiment 36, further comprising providing a DPD output signal to an amplifier input to generate an amplified output signal, wherein the DPD output signal is configured to compensate for the plurality of non-linear components of the amplifier is composed
실시예 40: 실시예 36의 방법에 있어서, DPD 출력 신호를 증폭기에 제공하는 것에 대한 응답으로 그리고 비-선형 구역에서 증폭기를 동작시키는 동안, 증폭기의 전력 소비를 감소시키는 단계를 더 포함한다.
특정한 실시예들이 도시 및 설명되었지만, 청구된 본 발명들을 바람직한 실시예들로 제한하려는 것이 아니라는 것이 이해될 것이며, 청구된 본 발명들의 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서 다양한 변화들 및 수정들이 행해질 수 있다는 것이 당업자에게 자명할 것이다. 따라서, 명세서 및 도면들은 제한적인 의미보다는 예시적인 의미로 간주될 것이다. 청구된 본 발명들은 대안물들, 수정물들, 및 등가물들을 커버하도록 의도된다.While specific embodiments have been shown and described, it is to be understood that it is not intended to limit the claimed inventions to the preferred embodiments, and that various changes and modifications may be made without departing from the spirit and scope of the claimed inventions. It will be apparent to those skilled in the art. Accordingly, the specification and drawings are to be regarded in an illustrative rather than a restrictive sense. The claimed inventions are intended to cover alternatives, modifications, and equivalents.
Claims (15)
상기 CFR 시스템의 입력에 커플링된 디지털 틸트 필터(digital tilt filter) - 상기 디지털 틸트 필터는 시스템 입력 신호를 수신하고, 디지털 틸트 필터 출력에서 디지털 틸트 필터 출력 신호를 생성하도록 구성됨 -;
상기 디지털 틸트 필터 출력에 커플링된 CFR 모듈 - 상기 CFR 모듈은 상기 디지털 틸트 필터 출력 신호를 수신하고, CFR 모듈 출력에서 CFR 모듈 출력 신호를 생성하기 위해 상기 디지털 틸트 필터 출력 신호에 대해 CFR 프로세스를 수행하도록 구성됨 -; 및
상기 CFR 모듈 출력에 커플링된 디지털 틸트 등화기를 포함하며,
상기 디지털 틸트 등화기는 상기 CFR 모듈 출력 신호를 수신하고, 시스템 출력 신호를 생성하도록 구성되는, CFR 시스템.As a crest factor reduction (CFR) system,
a digital tilt filter coupled to an input of the CFR system, the digital tilt filter configured to receive a system input signal and generate a digital tilt filter output signal at a digital tilt filter output;
a CFR module coupled to the digital tilt filter output, the CFR module receiving the digital tilt filter output signal and performing a CFR process on the digital tilt filter output signal to generate a CFR module output signal at the CFR module output configured to -; and
a digital tilt equalizer coupled to the CFR module output;
and the digital tilt equalizer is configured to receive the CFR module output signal and generate a system output signal.
상기 CFR 모듈 출력에 커플링된 DPD(digital predistortion) 모듈을 더 포함하며,
상기 DPD 모듈은 상기 CFR 모듈 출력 신호를 수신하고, DPD 모듈 출력에서 DPD 모듈 출력 신호를 생성하기 위해 상기 CFR 모듈 출력 신호에 대해 DPD 프로세스를 수행하도록 구성되고;
상기 디지털 틸트 등화기는 상기 DPD 모듈 출력에 커플링되고, 상기 디지털 틸트 등화기는 상기 DPD 모듈 출력 신호를 수신하고, 상기 시스템 출력 신호를 생성하도록 구성되는, CFR 시스템.The method of claim 1,
Further comprising a digital predistortion (DPD) module coupled to the CFR module output,
the DPD module is configured to receive the CFR module output signal, and perform a DPD process on the CFR module output signal to generate a DPD module output signal at the DPD module output;
wherein the digital tilt equalizer is coupled to the DPD module output, the digital tilt equalizer is configured to receive the DPD module output signal and generate the system output signal.
상기 시스템 입력 신호는 제1 PAPR(peak-to-average power ratio)을 갖고, 상기 CFR 모듈 출력 신호는 상기 제1 PAPR보다 작은 제2 PAPR을 갖는, CFR 시스템.The method of claim 1,
The system input signal has a first peak-to-average power ratio (PAPR) and the CFR module output signal has a second PAPR less than the first PAPR.
제1 시간-지연 신호를 생성하기 위해 상기 CFR 시스템의 입력에 그리고 상기 CFR 모듈 및 상기 DPD 모듈과 병렬로 커플링된 제1 선형 데이터경로; 및
상기 시스템 출력 신호를 생성하기 위해 디지털 틸트 등화기 출력 신호와 상기 제1 시간-지연 신호를 결합시키도록 구성된 제1 결합기를 더 포함하는, CFR 시스템.The method of claim 2,
a first linear data path coupled to the input of the CFR system and in parallel with the CFR module and the DPD module to generate a first time-delay signal; and
and a first combiner configured to combine the first time-delay signal and a digital tilt equalizer output signal to generate the system output signal.
제2 시간-지연 신호를 생성하기 위해 상기 CFR 시스템의 입력에 그리고 상기 CFR 모듈과 병렬로 커플링된 제2 선형 데이터경로;
제1 출력 신호를 생성하기 위해 상기 CFR 모듈 출력 신호와 상기 제2 시간-지연 신호를 결합시키도록 구성된 제2 결합기; 및
상기 시스템 출력 신호를 생성하기 위해 상기 제1 출력 신호와 상기 DPD 모듈 출력 신호를 결합시키도록 구성된 제3 결합기를 더 포함하는, CFR 시스템.The method of claim 4,
a second linear data path coupled to the input of the CFR system and in parallel with the CFR module to generate a second time-delay signal;
a second combiner configured to combine the CFR module output signal and the second time-delay signal to generate a first output signal; and
and a third combiner configured to combine the first output signal and the DPD module output signal to generate the system output signal.
상기 DPD 모듈은, 상기 CFR 모듈 출력에 커플링된 비-선형 데이터경로를 더 포함하며,
상기 비-선형 데이터경로는 상기 CFR 모듈 출력에 각각 커플링된 복수의 병렬 데이터경로 엘리먼트들을 포함하고, 상기 복수의 병렬 데이터경로 엘리먼트들 각각은, 증폭기의 비-선형 컴포넌트에 대응하는 상이한 역 비-선형 컴포넌트를 상기 CFR 모듈 출력 신호에 추가하도록 구성되고, 결합기는 상기 DPD 모듈 출력 신호를 생성하기 위해 상기 복수의 병렬 데이터경로 엘리먼트들 각각의 출력을 결합시키도록 구성되는, CFR 시스템.The method of claim 2,
wherein the DPD module further comprises a non-linear datapath coupled to the CFR module output;
The non-linear datapath includes a plurality of parallel datapath elements each coupled to the CFR module output, each of the plurality of parallel datapath elements comprising: a different inverse non-linearity corresponding to a non-linear component of an amplifier and add a linear component to the CFR module output signal, and a combiner configured to combine the output of each of the plurality of parallel datapath elements to generate the DPD module output signal.
DAC(digital-to-analog converter)는 상기 시스템 출력 신호를 수신하고, DAC 출력 신호를 생성하도록 구성되며,
아날로그 틸트 필터는 상기 DAC 출력 신호를 수신하고, 아날로그 틸트 필터 출력 신호를 생성하도록 구성되고,
상기 디지털 틸트 필터는 상기 아날로그 틸트 필터를 모델링하도록 구성되는, CFR 시스템.The method of claim 1,
A digital-to-analog converter (DAC) is configured to receive the system output signal and generate a DAC output signal,
the analog tilt filter is configured to receive the DAC output signal and generate an analog tilt filter output signal;
wherein the digital tilt filter is configured to model the analog tilt filter.
상기 디지털 틸트 등화기는 상기 아날로그 틸트 필터의 역을 모델링하도록 구성되는, CFR 시스템.The method of claim 7,
and the digital tilt equalizer is configured to model the inverse of the analog tilt filter.
단일 사이드 밴드 힐버트 필터(single side band Hilbert filter)를 더 포함하며,
단일 사이드 밴드 힐버트 필터 입력은 상기 DPD 모듈 출력 신호를 수신하도록 구성되고, 단일 사이드 밴드 힐버트 필터 출력은 디지털 틸트 등화기 입력에 커플링되는, CFR 시스템.The method of claim 2,
Further comprising a single side band Hilbert filter (single side band Hilbert filter),
wherein a single side band Hilbert filter input is configured to receive the DPD module output signal, and wherein the single side band Hilbert filter output is coupled to a digital tilt equalizer input.
증폭기 출력으로부터 피드백 데이터를 수신하도록 구성된 조정 엔진을 더 포함하며,
상기 피드백 데이터에 기반하여, 상기 조정 엔진은 상기 CFR 모듈의 구성을 업데이트하도록 구성되는, CFR 시스템.The method of claim 1,
a regulating engine configured to receive feedback data from the amplifier output;
based on the feedback data, the reconciliation engine is configured to update a configuration of the CFR module.
복합 신호(composite signal)를 생성하기 위해 베이스밴드 데이터 입력 신호를 수신 및 변환하도록 구성된 DUC(digital upconverter);
디지털 틸트 필터, CFR 모듈, 및 디지털 틸트 등화기를 포함하는 CFR 시스템 - 상기 디지털 틸트 필터는 상기 복합 신호를 수신하고, 디지털 틸트 필터 출력 신호를 생성하도록 구성되고, 상기 CFR 모듈은 상기 디지털 틸트 필터 출력 신호를 수신하고, CFR 모듈 출력 신호를 생성하기 위해 상기 디지털 틸트 필터 출력 신호에 대해 상기 CFR 프로세스를 수행하도록 구성되고, 상기 디지털 틸트 등화기는 상기 CFR 모듈 출력 신호를 수신하고, CFR 시스템 출력 신호를 생성하도록 구성되고, 상기 CFR 시스템 출력 신호는 증폭기에 커플링됨 -; 및
상기 증폭기의 출력으로부터 피드백 데이터를 수신하도록 구성된 조정 엔진을 포함하며,
상기 피드백 데이터에 기반하여, 상기 조정 엔진은 상기 CFR 시스템의 구성을 업데이트하도록 구성되는, DFE 시스템.A digital front-end (DFE) system configured to perform a crest factor reduction (CFR) process, comprising:
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 CFR module comprising 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, wherein the digital tilt equalizer receives the CFR module output signal and generates a CFR system output signal configured, the CFR system output signal coupled to an amplifier; and
a regulating engine configured to receive feedback data from an output of the amplifier;
based on the feedback data, the coordination engine is configured to update a configuration of the CFR system.
상기 CFR 프로세스는 상기 디지털 틸트 필터 출력 신호의 PAPR(peak-to-average power ratio)을 감소시키도록 구성되는, DFE 시스템.The method of claim 11,
and the CFR process is configured to reduce a peak-to-average power ratio (PAPR) of the digital tilt filter output signal.
상기 CFR 시스템은, CFR 모듈 출력에 커플링된 비-선형 데이터경로를 포함하는 DPD(digital predistortion) 모듈을 더 포함하며,
상기 비-선형 데이터경로는 상기 CFR 모듈 출력에 각각 커플링된 복수의 병렬 데이터경로 엘리먼트들을 포함하고, 상기 복수의 병렬 데이터경로 엘리먼트들 각각은 상기 증폭기의 비-선형 컴포넌트에 대응하는 상이한 역 비-선형 컴포넌트를 모델링하도록 구성되고, 결합기는 DPD 모듈 출력 신호를 생성하기 위해 상기 복수의 병렬 데이터경로 엘리먼트들 각각의 출력을 결합시키도록 구성되고, 상기 디지털 틸트 등화기는 상기 DPD 모듈 출력 신호를 수신하고, 상기 CFR 시스템 출력 신호를 생성하도록 구성되는, DFE 시스템.The method of claim 11,
The CFR system further comprises a digital predistortion (DPD) module comprising a non-linear datapath coupled to the CFR module output;
The non-linear datapath includes a plurality of parallel datapath elements each coupled to the CFR module output, each of the plurality of parallel datapath elements having a different inverse non-linearity corresponding to a non-linear component of the amplifier configured to model a linear component, wherein the combiner is configured to combine the output of each of the plurality of parallel datapath elements to generate a DPD module output signal, the digital tilt equalizer receiving the DPD module output signal; and generate the CFR system output signal.
DAC(digital-to-analog converter)는 상기 CFR 시스템 출력 신호를 수신하고, DAC 출력 신호를 생성하도록 구성되며,
아날로그 틸트 필터는 상기 DAC 출력 신호를 수신하고, 아날로그 틸트 필터 출력 신호를 생성하도록 구성되고,
상기 디지털 틸트 필터는 상기 아날로그 틸트 필터를 모델링하도록 구성되는, DFE 시스템.The method of claim 11,
A digital-to-analog converter (DAC) is configured to receive the CFR system output signal and generate a DAC output signal,
the analog tilt filter is configured to receive the DAC output signal and generate an analog tilt filter output signal;
and the digital tilt filter is configured to model the analog tilt filter.
상기 디지털 틸트 등화기는 상기 아날로그 틸트 필터의 역을 모델링하도록 구성되는, DFE 시스템.The method of claim 14,
and the digital tilt equalizer is configured to model the inverse of the analog tilt filter.
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