使用DPD和75欧姆CATV开关解锁全双工DOCSIS®3.1架构
2019年2月1日
消费者和5G无线的压力推动有线电视（CATV）提供商比过去更多地加强他们的游戏。CATV行业现在正在快速轨道上为下一个Gen电缆生态系统设定新标准，包括全双工（FDX）DOCSIS 3.1，这承诺在现有的混合纤维 - 同轴（HFC）上下游和下游提供10 Gbps数据速率系统。
但是实现FDX将需要启用高度线性的设备，用于数字预失真（DPD） - 包括75欧姆的CATV开关。此博客探讨了DPD如何在CATV光学节点中使用，以及为应用程序选择右开关的一些考虑因素。
FDX需要更多p出去更少的错误和DPD
一个分布式访问架构（DAA）， 随着纤维深和远程PHY /远程MAC PHY，正在将一些功能从头端移动到靠近订户的光节点中。但是，在上游和下游达到10 Gbps - 并保持对5G蜂窝基础设施的竞争性 - 在DAA上而无需设计DOCSIS 3.1 FDX架构。
我们涵盖了一些RF挑战来实现全双工DOCSIS在以前的博客中。用于启用FDX的两个最关键的元素包括以下内容：
- 调制误差比（MER）。MER是CATV系统中误差和线性度的测量之一。FDX的挑战是在获得大量RF功率的同时具有更少的错误（更低的MER）。为此，您需要DPD。
- 数字预失真（DPD）。DPD是一个基于软件的方法去除dist或者tion using digital signal processing techniques. It allows a power amplifier (PA) to have the same MER and output power but at a lower current, which are all essential for hitting the higher power output requirements for FDX. This technique is widely used in the wireless market, but it hasn’t been as common in CATV networks.
相关博客文章：使用全双工DOCSIS 3.1启用10个Gbps电缆网络
简而言之，PA需要高效，达到76.8 DBMV复合输出功率，更好ACPR.（线性）最终满足FDX的MER规范。虽然PA硬件提供了大部分的线性性改善，但DPD使得更小但基本的贡献。
数字预失真如何在CATV节点中使用
在高电平，DPD模型中并预测放大器的非线性行为并在PA的输入处注入逆信号，从而降低放大器中的非线性行为和整体电流消耗。下图显示了PA的非线性特性，无需和DPD。
对于CATV光学节点，节点中的数字 - 模拟转换器（DAC）电路使用软件来测量通过耦合器的每个PA输出，以确定哪个PA具有最差的线性度。然后，该电路基于最差测量计算DPD算法，并将下游的校正发送到所有PAS。最糟糕的设备最纠正，最终结果是多个设备，该设备比没有DPD算法更好。
在典型的4端口光学节点中，链中的RF放大器消耗85瓦，其中72瓦是来自最后一个功率倍增器PA。使用DPD线性化每个PA并将整体功耗降低多达20％。
DPD的SP4T，SPDT或SPST解决方案
在电缆光学节点中启用DPD需要75欧姆开关。您应该选择SPST，SPDT或SP4T开关？这一切都与节点的物理布局 - 物理布局完全相同。字段中的节点可以在框的两侧输出，并且可能无法进入单个SP4T开关。
没有唯一的方式设计DPD。最终，设计方法基于个人客户应用，布局和偏好以及性能要求和成本。
专业术语
- ACPR：相邻信道功率比
- ADC：模数转换器
- CATV：有线电视
- DAA：分布式访问架构
- DAC：数模转换器
- DOCSIS:数据通过电缆服务接口规范
- DPD：数字预失真
- FDX：全双工
- HFC：杂交纤维 - 同轴
- MER：调制误差比
- PA：功率放大器
- PHY：物理层
- SP4T：单杆，四个扔
- SPDT.或者SP2T：单杆，双掷
- SPST：单杆，单掷
以下框图显示了在4端口光学节点中实现DPD的三种不同的设计方法：
- 一个DPD路径+一个SP4T开关。在标准的4端口光学节点中，电路具有一个DAC驱动四个输出来监视四个PAS。它使用一个SP4T开关，一个模数转换器（ADC）和DPD算法来调整所有四个PA。
- 一个DPD路径+ 3-4个开关。该方法使用ADC和三个SPDT开关或四个SPST开关，而不是一个ADC和一个SP4T开关。所有四个输出放大器都可以单独监控以确定最佳DPD校正因子。此方法使用更多组件和交换机，但它可以提供更精确的输出，或者可以使用各个节点设计更好地工作。下面的第一个示意图使用了三个SPDT开关，而第二图使用四个SPST开关。
吸收和反射开关
除了交换机数量和抛出，对于这些DPD节点应用程序选择正确类型的开关是很重要的。你的选择是一个吸收切换或者反光开关。以下是一些关键差异：
吸收切换：
- 当开关是“关闭”时，内部终止到75欧姆
- 较高的孤立
- 较高的插入损耗（由于额外的内部开关）
- 耗散较少的力量（由于终端）
- 成本更高
反光开关：
- 是不是在内部终止并在交换机“关闭”时打开
- 较低的孤立
- 更好的插入损失
- 更高的功率处理
- 更快的切换时间
- 更低的花费
选择归结为成本与性能。如果电源处理和较低的插入损耗是设计的关键，请挑选一个反射开关。如果较高的隔离是重要的，并且设计可以处理额外的插入损耗和更高的成本，请选择吸收开关。
外带
实现DPD需要更多的设计资源，以及额外组件和交换机的更高成本。但是，由于您获得了自适应系数，因此优势超过了这些缺点;自校准，高线性PA输出;较低的电流消耗 - 最重要的是，FDX。
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