Strategy Analytics公司在最近發(fā)表的調查報告中指出，到2017年回傳投資尚缺少920萬美元的資金缺口。這個數字表明為了維持由于移動智能設備的普及而呈指數增長的數字業(yè)務所計劃的投資和實際要求投資之間的差異。鑒于成千上萬的小蜂窩正被連接到宏網絡從而進一步提高對帶寬的要求，回傳對提高用戶滿意度而言將顯得越來越重要。

在無線回傳領域，為了實現最高的頻譜效率，人們競相提高調制速率。然而，提高調制速率不是一個簡單的解決方案，問題的根源還在于現有的網絡架構，而且必須以最友好的運營成本(OpEx)和資本支出(CaPex)方式持續(xù)演進。如果基礎系統(tǒng)沒有作好準備，從工業(yè)標準的256QAM過渡到1024QAM甚至更高階的調制是不可行的。每一代調制的升級都需要鏈路預算額外改善3dB。在模擬領域，這個3dB可以來自倍增發(fā)射機的輸出功率或提高天線增益來實現。

由于運營商的運營成本與天線尺寸和重量緊密關聯，因此更高天線增益并不是一個理想的路線。更大的天線通常意味著更高的購買和安裝成本。提高發(fā)射功率也許是一個值得考慮的解決方案，但同樣需要在成本和功率放大器線性度、相位噪聲和散熱等方面的改進之間做出權衡。

這些挑戰(zhàn)可以在數字領域得到有效解決。使用功能更強的前向糾錯技術、進而實現更高的接收信號電平是迄今支持向更高階調制發(fā)展的方法之一。在點到點無線回傳中較少使用的另外一種方法是數字預失真，它的主要目的是線性化功放(PA)的特性。線性化可以通過功率回退(back-off)增加操作某級QAM所需的增益，從而有效提升調制電平。

功放具有非線性屬性，而這種屬性在近飽和區(qū)域更加明顯。功放的非線性可以用許多參數表征，其中重要的一些參數有：

● 三階截取點：三階截取點定義為三階互調產物超過有用的一階分量時的那個點。

● 1dB壓縮點：1dB壓縮點定義為放大器輸出下降至低于理想線性輸出1dB的那個點。

● 飽和點：飽和點是指最大輸入功率被超過的點。這個點的輸出被鉗制為最大電壓，從而導致增益壓縮，直到達到最大功率。

平均輸入功率和飽和輸入功率之差(單位為分貝)被稱為回退。這個點的位置取決于放大器特征和調制特性。由功放非線性造成的失真可以分成兩大類型：

● AM/AM失真：AM/AM失真是由于不同輸入功率時放大器的增益變化所引起的。

● AM/PM失真：AM/PM失真是指放大器輸入信號和輸出信號之間的相位變化。

為了使預失真算法生效，關鍵是要有一個好的模型來捕獲功放中的非線性效應。放大器的線性化通常是應用被稱為預失真的非線性傳輸函數反函數實現的。這些非線性傳輸函數可以被測量或近似。也可以用自適應算法會聚到合適非線性系數，并做多項式近似。舉例來說，如果不能設計多項式的精確反函數，可以設計一個不同的多項式作為近似反函數。

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在基于賽靈思現場可編程門陣列(FPGA)的點到點無線回傳調制解調器中實現的數字預失真(DPD)算法被稱為硬件嵌入式自適應數字預失真。調制解調器的接收部分包含殘留AM/AM和AM/PM估算器，而發(fā)射部分包含處理和校正模塊，非線性傳輸反函數的計算在這里完成，并應用于輸出信號。

閉環(huán)自適應數字預失真算法如圖1所示。在數字預失真算法方案中，信號在經過功放之前必須先經過預失真器。

圖1：預失真環(huán)路包括兩個部分——發(fā)送部分和接收部分，如上圖所示。

失真檢測模塊接收來自判決模塊的數據/信息，并使用私有算法連續(xù)計算接收符號中的殘留AM/AM和AM/PM電平。接收部分的ACM模塊接收估算的AM/AM和AM/PM值，然后通過受高度保護的服務通道將它們發(fā)送給發(fā)送部分的ACM模塊。接收部分的ACM模塊將解碼后的AM/AM和AM/PM值傳送給處理模塊，由處理模塊逐個計算非線性失真反函數中的自變量。

自適應數字預失真性能可以在測量不同射頻系統(tǒng)中的直接鏈路衰落余量的基礎上進行評估。為了實現更高階的調制，高效的功放設計可以填充3dB互調步距來提升到下個調制等級，從而允許更高的頻譜效率和數據吞吐量。如果不想轉到更高的調制階數，那么這個增益可以用來降低功耗以優(yōu)化功放成本。

自適應數字預失真的其它優(yōu)勢表現在：減少相鄰通道輻射或帶外失真，減少帶內失真，提高功率效率，進而增加直接鏈路衰落余量。

作為背景介紹，賽靈思在1024QAM點到點微波調制解調器IP解決方案中使用了自適應數字預失真算法。這種解決方案獨立于所使用的任何特殊類型的功放。設計采用完全硬件嵌入式，因此不需要基于軟件的CPU子系統(tǒng)參與處理。Xilinx Artix-7、Kintex-7 FPGA和Zynq-7000所有可編程SoC都能提供大容量的千兆位級微波調制解調器IP。