针对用户需要更快互联网连接的趋势,有线电视行业已开发新的网络架构,以便为用户提供数Gb服务。该光纤深入方法采用远程PHY设备(RPD),通过使用数字光纤将关键硬件移到更靠近用户的位置。这可与无线(蜂窝)网络中的远程射频头相媲美,可节约空间,减少前端散热,但也为远程设备带来了新的设计挑战。
虽然有线电视信号绝对频率较低,但其带宽比无线信号宽得多,从108 MHz到1218 MHz扩展了几个倍频程,并具有多个带内谐波。RPD让设计人员面临诸多挑战,包括RF和混合信号硬件必须涵盖更宽的频率范围,具有更高的RF功率、更低的底噪和更好的线性度,同时消耗更少的直流功耗。每个下行末级RF放大器的功率通常为18 W,对于4端口系统,这大约是通常能够提供给RPD(由RPD消耗)的140 W至160 W功率预算的50%。
将ADI的有线电视数字预失真(DPD)效率增强技术,应用于DPD优化功率倍增器(ADCA3992),并结合先进的高速数据转换器技术,利用单个DAC(例如AD9162)和单个ADC(如AD9208), 以及高度集成的时钟解决方案(HMC7044),来实现全频带DPD。
本文介绍远程PHY的演进,以及ADI公司如何使用专有DPD并将ADI的算法和IP内核集成到OEM的现有FPGA部署中来解决效率和线性度挑战。
背景知识
自从60多年前作为社区接入电视(CATV)引入,有线电视已从简单的单向(仅下行)模拟链路发展为复杂的多模、多频道双向系统(包括上行或反向路径),支持模拟电视、基于IP的标清(SD)和高清(HD)数字电视以及高速数据互联网下载和上传。这些服务由多个系统运营商(MSO)提供。
有线数据和数字电视服务把使用CableLabs及相关参与公司制定的有线电缆数据系统接口规范(DOCSIS)的数据提供给消费者。前端系统(电缆调制解调器终端系统或CMTS)的配置经过了多次演进,包括添加EdgeQAM调制器作为独立单元,或与CMTS集成为有线电视融合接入技术平台(CCAP)的一部分。对下行数据容量的需求现在正以约50%的复合年增长率(CAGR)增加,这意味着需求约每21个月翻一番。1为了满足这种需求,自从1997年发布DOCSIS 1.0以来,下行数据速率已从40 Mbps增加到1.2 Gbps(通过广泛部署实施DOCSIS 3.0)。
这些下行数据速率的提高通过结合使用多项技术来实现,包括频道绑定、更复杂的调制(从64 QAM移至256 QAM)和更高的下行频率上限(从550 MHz至750 MHz至1002 MHz)。在美国,所有这些都是在保留传统模拟电视服务6 MHz频道规划的情况下实现的(EuroDOCSIS和C-DOCSIS为8 MHz),但为了支持高达10 Gbps的下行速率,有必要做出更根本的改变,于是在2013年,发布了DOCSIS 3.1标准。在保留对传统标准支持的同时,DOCSIS 3.1采用频谱效率更高的正交频分多路复用(OFDM)技术,频道带宽高达190 MHz,支持高达4096 QAM。此外,下行频率范围的频率上限增加了超过20%,达到1218 MHz,并可选择扩展到1794 MHz。