有线网络环境中通过数字预失真和机器学习的电缆调制解调器处的高功率效率放大制造技术

提供了一种用于在有线网络环境中通过数字预失真(DPD)来促进高功率效率放大器的示例方法，并且包括：在电缆调制解调器的放大器模块中的DPD系数发现器处接收第一信号和第二信号，第二信号包括根据由于信道效应和放大器非线性而引起的失真的第一信号的变换，同步第一信号和第二信号，移除信道效应，计算表示放大器的非线性的逆的第一向量，计算表示某些信道效应的逆的第二向量，并且将DPD系数提供给DPD执行器，DPD系数包括该第一向量和第二向量，DPD执行器利用DPD系数来预失真去往放大器模块的输入信号，以使得来自放大器模块的输出信号保持相对于输入信号的线性。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】有线网络环境中通过数字预失真和机器学习的电缆调制解调器处的高功率效率放大优先权声明本申请作为PCT国际申请于2017年11月14日被递交，并要求于2016年11月15日递交的美国申请序列号15/352,438的优先权的权益，其整体通过引用结合于此。
本公开总体涉及通信领域，并且更具体地，涉及有线网络环境中通过数字预失真(DPD)和机器学习的电缆调制解调器中的高功率效率放大。
技术介绍
在带宽消耗的50％的增长率的驱动下，有线网络运营商越来越关注混合光纤同轴(HFC)网络的性价比。预计消费者将转向越来越多的互联网协议内容和服务。因此，有线网络运营商正在寻求为其有线网络提供较低每位成本的技术解决方案。成本的主要部分是网络中的各种组件的电力消耗。电缆行业的电力成本在2015年约为10亿美元，并且预计到2020年将增至40亿美元。大部分功率由有线网络中的HFC放大器消耗。沿着电缆提供放大器以增强信号功率。例如，在整个有线网络中沿着三英里或其附近的长度提供平均十个放大器。然而，典型的放大器具有低功率效率，导致较大功耗，而吞吐量没有成比例增加。附图说明为了提供对本公开及其特征和优势的更完整的理解，参考结合附图的以下描述，在附图中，相同的附图标记表示相同的部分，其中：图1是示出通信系统的简化框图，该通信系统促进有线网络环境中通过DPD和机器学习的高功率效率放大。图2是示出通信系统的实施例的其他示例细节的简化框图；图3是示出通信系统的实施例的又其他示例细节的简化框图；图4是示出通信系统的实施例的又其他示例细节的简化框图；图5是示出通信系统的实施例的又其他示例细节的简化框图；图6是示出通信系统的实施例的又其他示例细节的简化框图；图7是示出通信系统的实施例的又其他示例细节的简化框图；图8是示出可以与通信系统的实施例相关联的示例操作的简化流程图；图9是示出可以与通信系统的实施例相关联的其他示例操作的简化流程图；图10是示出可以与通信系统的实施例相关联的又其他示例操作的简化流程图；图11是示出可以与通信系统的实施例相关联的又其他示例操作的简化流程图；以及图12是示出可以与通信系统的实施例相关联的又其他示例操作的简化序列图。具体实施方式概览提供了一种用于有线网络环境中通过DPD和机器学习的高功率效率放大器的示例方法，并且包括：在电缆调制解调器的放大器模块中的DPD系数发现器处接收第一信号和第二信号，第二信号包括基于由于信道效应和放大器非线性而引起的失真(例如，改变、调整、变化等)的第一信号的变换(例如，转换、改变、修改等)，第一信号在顺序通过预网络电路、放大器和后网络电路之后被转换为第二信号。预网络电路和后网络电路引入了由于信道效应而引起的失真，并且放大器引入了由于非线性而引起的失真。该方法还包括例如通过移除预网络电路和后网络电路的信道效应来同步第一信号和第二信号、计算表示放大器的非线性的逆的第一向量、计算表示预网络电路的信道效应的逆的第二向量、并且将DPD系数提供给放大器模块中的DPD执行器，DPD系数包括该第一向量和第二向量。DPD执行器利用DPD系数来预失真去往放大器模块的输入信号，以使得来自放大器模块的输出信号保持相对于输入信号的线性。如本文所使用的，“信道效应”可以包括分数延迟、输入和输出信号之间的时间偏移、反射、频率相关信道响应、信号泄漏、热噪声、相位噪声、以及根据主要线性数学关系(例如，与线性效应相比而疏忽的信号的非线性效应)对通过放大器模块的信号进行失真的任何其他参数。如本文所使用的，术语“向量”指数据项列表，例如，一维阵列，并且可以表示一维时间或频率相关信号(或函数)。术语“系数”表示被放置在代数表达式中的变量之前并与其相乘的数值或恒定量(例如，4xy中的4)。示例实施例转到图1，图1是示出根据一个示例实施例的有线网络环境中通过数字预失真和机器学习来实现高功率效率放大器的通信系统10的简化框图。图1示出了促进电缆调制解调器终端系统(CMTS)14和一个或多个电缆调制解调器(CM)16之间的通信的有线网络12(通常用箭头表示)。网络12包括收发器18、放大器19、放大器模块20、和分接头(tap)和分路器(splitter)22。根据各种实施例，放大器模块20可以并入收发器18、电缆调制解调器16和独立混合光纤同轴(HFC)射频(RF)放大器(例如，功率放大器)19中。一般意义上，网络12可以包括多个放大器模块20。在附图中更详细地示出了示例放大器模块20。放大器模块20在发送(TX)路径24上包括：数字预失真(DPD)执行器26、数模转换器(DAC)28和放大器30。在参考路径32上包括模数转换器(ADC)34和DPD系数(coef)发现器36。在其中放大器模块20并入电缆调制解调器16的各种实施例中，TX路径24包括上游(US)发送路径(例如，信号路径)，并且参考路径32包括电缆调制解调器16的下游(DS)接收器路径。根据各种实施例，进入放大器模块20的输入信号40(在数字域中)被分叉(例如，复制、分歧、分路、分支、分离、采样等)到DPD系数发现器36，其将DPD系数42输出到DPD执行器26。注意，一般意义上，流过有线网络12的信号包括多个频率中的RF信号。例如，RF信号可以包括在至少两个不同频率的载波中携带的数字数据。在被输入到DPD模块20之前，RF信号可以被转换到数字域(例如，使用ADC)。如本文使用的，“信号”表示包括电压或电流的电信号；本文描述的信号可以包括模拟信号(RF信号是一个示例)或数字信号。DPD执行器26使用DPD系数42对输入信号40进行失真以生成预失真信号44。预失真信号44由DAC28转换为模拟信号46。模拟信号46由放大器30放大为放大信号48。如本文所使用的，术语“放大器”指增加电信号(例如，RF信号)的功率的电气或电子电路。一般意义上，放大器调制电源的输出(例如，电信号源)以使得输出信号强于输入信号。在各种实施例中，放大器30包括在RF域中的20kHz和300GHz之间的频率范围中操作的功率放大器。放大器30由于其固有属性、结构和/或配置而在放大过程中将失真引入模拟信号46。从放大器30输出的放大信号48被分叉到参考路径32，并且由ADC34在数字域中转换成数字参考信号50。参考信号50被馈送到DPD系数发现器36，其将参考信号50与输入信号40进行比较以生成DPD系数42。该过程被迭代地执行直到DPD系数42的值使得由放大器30引起的任何失真被抵消(例如，消除、减少等)。在有线网络(例如，有线网络12)中使用的典型的放大器包括高线性度低效率A类放大器。高效率低线性度AB类放大器可以用于有线网络，但必须校正其非线性度以满足电缆行业RF保真度要求(放大器类别表示在由正弦输入信号激励时，在一个操作周期内在放大器电路内变化的输出信号的量)。A类-A放大器与其他功率放大器的区别在于输出级设备被偏置用于A类操作。通常，A类放大器使用被连接在公共发射器配置中用于输入波形信号的两半的单个晶体管(例如，双极、场效应晶体管(FET)、绝缘栅双极晶体管(IGBT)等)。A类中的放大过程本质上是线性的。为了实现高线性度和增益，A类放大器的输出级始终被偏置为“ON”(导通)。换句本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种在有线网络中的放大器模块的数字预失真(DPD)系数发现器处执行的方法，所述方法包括：在所述DPD系数发现器处接收第一信号和第二信号，其中，所述第二信号包括具有由于信道效应和放大器非线性而引起的失真的所述第一信号的变换，所述第一信号在顺序通过预网络电路、放大器和后网络电路之后被转换为所述第二信号，其中，所述预网络电路和所述后网络电路引入由于信道效应而引起的失真，并且所述放大器引入由于非线性而引起的失真；同步所述第一信号和所述第二信号，其中，所述同步移除所述预网络电路和所述后网络电路的信道效应；计算表示所述放大器的非线性的逆的第一向量；计算表示所述预网络电路的信道效应的逆的第二向量；以及将DPD系数提供给所述放大器模块中的DPD执行器，其中，所述DPD系数包括所述第一向量和所述第二向量，其中，所述DPD执行器利用所述DPD系数来预失真去往所述放大器模块的输入信号，其中，来自所述放大器模块的输出信号保持相对于所述输入信号的线性。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.11.15 US 15/352,4381.一种在有线网络中的放大器模块的数字预失真(DPD)系数发现器处执行的方法，所述方法包括：在所述DPD系数发现器处接收第一信号和第二信号，其中，所述第二信号包括具有由于信道效应和放大器非线性而引起的失真的所述第一信号的变换，所述第一信号在顺序通过预网络电路、放大器和后网络电路之后被转换为所述第二信号，其中，所述预网络电路和所述后网络电路引入由于信道效应而引起的失真，并且所述放大器引入由于非线性而引起的失真；同步所述第一信号和所述第二信号，其中，所述同步移除所述预网络电路和所述后网络电路的信道效应；计算表示所述放大器的非线性的逆的第一向量；计算表示所述预网络电路的信道效应的逆的第二向量；以及将DPD系数提供给所述放大器模块中的DPD执行器，其中，所述DPD系数包括所述第一向量和所述第二向量，其中，所述DPD执行器利用所述DPD系数来预失真去往所述放大器模块的输入信号，其中，来自所述放大器模块的输出信号保持相对于所述输入信号的线性。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述输入信号包括电缆调制解调器的上游(US)传输，其中，所述第二信号包括在所述电缆调制解调器中的组合器处被环回到下游(DS)接收器路径中的所述输入信号的反射。3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述放大器模块被并入所述电缆调制解调器。4.根据权利要求2所述的方法，其中，所述组合器包括具有有限端口到端口隔离的双向组合器。5.根据权利要求2所述的方法，其中，电缆调制解调器终端系统(CMTS)调度DS静默时段，在所述DS静默时段期间所述CMTS不向所述电缆调制解调器发送任何DS传输，其中，所述电缆调制解调器在所述DS静默时段期间调度包括所述输入信号的US传输并在所述DS静默时段期间收听所述输入信号。6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述CMTS提前向所述电缆调制解调器通知所述DS静默时段调度。7.根据权利要求5所述的方法，其中，所述第一信号包括所述输入信号的样本，其中，所述电缆调制解调器使用在所述DS静默时段期间接收的任何信号作为所述第二信号。8.根据权利要求1所述的方法，其中，利用所述DPD系数来实时地对所述输入信号进行预失真，其中，所述DPD系数被非实时地周期性地离线更新。9.根据权利要求8所述的方法，其中，更新所述DPD系数包括：计算新DPD系数；计算包括所述新DPD系数的一部分的试验系数；将所述试验系数应用于所述输入信号；测量所述输出信号的信号质量；如果所述信号质量有所改善，则利用所述新DPD系数来更新旧DPD系数，其中，所述旧DPD系数是来自先前计算的所存储的值；并且如果所述信号质量没有改善，在保留所述旧DPD系数而不进行更新。10.根据权利要求9所述的方法，其中，计算所述试验系数包括：计算所述新DPD系数在所述旧DPD系数上的投影；计算所述新DPD系数在正交于所述旧DPD系数的子空间中的分量；并且将所述试验系数设置为所述正交子空间分量和所述投影的加权因子之和。11.包括用于执行的指令的非暂态有形计算机可读介质，所述指令在由有线网络中的放大器模块的DPD系数查找器的处理器执行时可操作来执行操作，包括：在所述DPD系数发现器处接收第一信号和第二信号，其中，所述第二信号包括具有由于信道效应和放大器非线性而引起的失真的所述第一信号的变换，所述第一信号在顺序通过预网络电路、放大器和后网络电路之后被转换为所述第二信号，其中，所述预网络电路和所述后网络电路引入由于信道效应而引起的失真，并且所述放大器引入由于非线性而引起的失真；同步所述第一信号和所述第二信...

【专利技术属性】
技术研发人员：金航，约翰·T·查普曼，
申请(专利权)人：思科技术公司，
类型：发明
国别省市：美国,US