DPD

DPD(Digital Pre-Distortion):簡單來說就數字預失真。

DPD:PA線性化技術更大的突破是可使信號預失真。預失真是PA線性化的“法寶”，不過這也非常複雜，並要求了解PA失真特性——而該特性的變化方式非常複雜。

預失真原理：通過一個預失真元件(Predistorter)來和功放元件(PA) 級聯，非線性失真功能內置於數字、數碼基帶信號處理域中，其與放大器展示的失真數量相當(“相等”)，但功能卻相反。將這兩個非線性失真功能相結合，便能夠實現高度線性、無失真的系統。數字預失真技術的挑戰在於PA的失真(即非線性)特性會隨時間、溫度以及偏壓(biasing)的變化而變化，因器件的不同而不同。因此，儘管能為一個器件確定特性並設計正確的預失真算法，但要對每個器件都進行上述工作在經濟上則是不可行的。為了解決上述偏差，我們須使用反饋機制，對輸出信號進行採樣，並用以校正預失真算法。數字預失真採用數字電路實現這個預失真器(Predistorter)，通常採用數位訊號處理來完成。通過增加一個非線性電路用以補償功率放大器的非線性。這樣就可以在功率放大器(PA)內使用簡單的AB類平台，從而可以消除基站廠商製造前饋放大器 (feedforward amplifier)的負擔和複雜性。此外，由於放大器不再需要誤差放大器失真矯正電路，因此可以顯著提高系統效率。

基本介紹

• 中文名：DPD
• 外文名：DPD
• 含義：數字預失真
• 全稱：Digital Pre-Distortion

數字預失真

簡介

預失真線性化技術，它的優點在於不存在穩定性問題，有更寬的信號頻帶，能夠處理含多載波的信號。預失真技術成本較低，工藝簡單，便於生產，效率較高，一般可以達到19%以上。

數字預失真的缺點：線性度略低於前饋技術，但是目前兩者的已經比較接近。

數字預失真技術目前之所以沒有像前饋技術那樣得到廣泛套用，主要原因是該技術存在以下技術瓶頸：寬頻功放的非線性特性建模，它的挑戰在於PA的失真(即非線性)特性會隨時間、以及偏壓(biasing)的變化而變化，因器件的不同而不同。

特點

在PA器件中校正模擬失真，減小了體積，功耗和成本

採用LDMOS和GaN電晶體與AB類和Doherty放大器相兼容

存儲器實現自適應預失真核

支持20MHz的調製頻寬

提供20 - 30dB的ACP校正功能

自適應均衡器和AQM校正

DPD技術

在開路電視傳輸設備中高功率放大器(HPA)對整機的價格具有決定意義，對於給定的功率和噪聲電子，HPA的價格將隨著輸入信號線性工作範圍的擴大而盤升．因此用擴展HPA的線性工作範圍的技術取代購買更高檔的HPA的研究意義重大。對於擴展HPA線性範圍的研究和套用一一即預失真技術，在國外已經有很多成熟的經驗，出現了很多種數字自適應預失真技術如：查表法、笛卡爾環法等，而我國在國慶50周年的數位電視試播中卻仍沿用模擬電視中的中頻預失真技術，本文旨在介紹一下國外的先進的數字自適應預失真技術。

1、預失真的工作原理

現在的線性調製技術如QPSK和QAH及多載波調製等儘管能提供良好的頻譜效率，但由於HPA的非線性，調製後產生的波動包絡信號能引起隨後的HPA產生互調失真(1MD)，互調失真多呈現出鄰頻干擾、帶內干擾現象．為了擴展HPA的線性，產生了多種預失真技術，但其原理卻都是在調製器和高功放間插入一個非線性的器件作為預失真器件(PD)，使得預失真器和高功放作為一個整體來看，其增益特性為線性。如：

假設預失真器的增益函式為D?；而高功放的增益函式為：P(，)；則整體的增益函式：

H(，)：D(，)xP(，)=常數C

從局部來看，由於IM3和IM5對高功放的影響比較大，而IM3(三次互調分量)和IM5可由IM2與IM4與原基帶信號調製產生，因此只要控制預失真器產生的IM2和IM4的係數，使其與高功放和原基帶信號調製產生的IM3和IM5精確地相位相反，理論上可以很大或完全地取消整體的IM3和IM5，使高功放呈現線性化，從而大幅度抑制帶外發射、減少帶內失真．

2、數字預失真和模擬預失真

預失真可以分為兩種即：數字預失真和模擬預失真．模擬預失真出現比較早，且技術比較成熟．對於模擬電視來說，低成本的。人工調整的中頻預失真電路可以工作的很好，這是因為傳送的圖像質量只隨HPA的工作非線性增加而降低，預失真電路只需要定期的調整．而數字預失真技術是隨著傳輸數位訊號的套用不斷擴展的基礎上逐步發展起來的，數字音頻傳輸方面的預失真研究要比圖像傳輸方面相對成熟，國外對圖像傳輸方面的數字預失真已經有很多較成熟的技術和套用經驗，國內在數字預失真的研究相對滯後，在數字圖像傳輸試驗時或採用線性較好的電子管，或沿用模擬電視中的中頻預失真技術，但對於數位電視來說，由於存在著峭壁效應，即當傳送通道內的失真超過接收機糾錯能力時，圖像質量將從近乎完美變成完全丟失．未來發射機的固態化趨勢及數位電視信號對於高功放非線性的敏感性都需要採用實時的。自適應的預失真技術來抑制HPA的失真引起的峭壁效應的產生。

3、高功放(HPA)產生失真的原理及工作點對高功放的影響

引起高功放失真的因素包括長時因素，如溫度，老化、平均輸入電平變化等．也有短時因素如噪聲、動態調製(如TDMA中每個時隙採用不同的調製)、 多載波(OFDM)等引起的AM-AM和AM-PM失真，這可根據Saleh的功放模型來推得：

A?=Haxr/(1+Uaxr‘)和厶①?二H， xr 2/(1+U中Xr‘)

其中，為瞬時輸入幅度，Ha、Ua、H，、U。是放大器的特性參數，工作A?和(，)就是由於高功放的非線性工作曲線而引起的AM-AM及AM-PM失真．這個模型對於全固態功放也適用。

下面是高功放的工作特性曲線圖：

圖中的曲線代表HPA的真正工作特性曲線，虛直線代表的是理論工作特性曲線，Rio是輸入信號幅度，線性輸出(要求功率)功率點是我們理論上最佳值，可以幫助在HPA真實特性曲線上搜尋到實際輸出功率點，再從實際輸出功率點向下找到輸入功率Rln．~，Rzn…，d即是為實現擴張HPA曲線上部的壓縮而加入預失真器後HPA的輸入功率．我們可以看Rin-pd>Rin，此時HPA工作在非線性區域，如果不加預失真，那么高功放的工作點只有降低以使其能夠工作在HPA的線性區域，此時就存在HPA的輸入功率回退問題，而提高工作點，有助於減少熱耗散，提高HPA的效率，儘可能高效率且無失真正是HPA的目標。

上面從輸入功率根據線性特性找到要求功率，再從要求功率找到HPA的實際工作特性曲線上相應的功率點，從相應的功率點向下找到實際預失真器產生的輸入功率，這個過程正是查表法(LUT)的工作原理，即根據瞬時輸入信號的功率，查表得到相應預失真應擴張的增益，再輸入到高功放實現高功放的線性化，但實際實行起來難度大、結構複雜。

4、笛卡爾環工作原理

笛卡爾環預失真器是能有效地抑制HPA的IMD，且簡單易行的工作電路，在數字圖像和數字音頻的傳輸中得到普遍的套用，現在笛卡爾環已經有了較大的改進，下面是其原理框圖：

在上圖中Rn是In+jQn的復包絡，其中In是同相分量，Qn是正交分量，同樣Hn是預失真器輸出信號的復包絡，Pn是解調後信號的復包絡．解調後信號的復包絡中包含了與HPA失真有關的AM-AM和AM-PM失真，預失真的目的就是調整預失真器輸出的同相和正交分量，使解調後的同相分量和正交分量與原基帶信號In+jQn相同，要達到這個目的，必須解決下面兩個獨立問題：

An(Un)=Pn (1)

M(9)+中n(Un)=R(9) (2)

公式(1)的含義是尋找一個改變與預失真器復包絡有關的幅值函式，使其等於解調後的復包絡Pn．公式(2)的目的是使預失真器的相角加上由於AM-PM而引起的相移應等於原基帶輸入符號的相角．由於相位失真易於解決在此不再討論，重點討論困難的、複雜的AM-AM幅度失真問題。

先前的笛卡爾環法是根據輸入符號 In+jQn和解調得到的符號，根據前面的公式即，H?·D?，P(，)：C，必須自適應地計算HPA的逆模型，這個逆HPA模型是一個多項式模型，且其階數必須比HPA的正向模型高几階。這種辦法有幾個缺陷：

A.解調輸出信號中包含了系統失真(預失真器+HPA)和噪聲，而逆模型比前向模型更易於受噪聲的影響，特別是當逆模型中包含高階的非線性多項式，更易導致慢收斂和解的偏移。

B．從輸入經過預失真器，調製器，再經HPA，解調後得到符號再計算誤差用於系統模型參數的更新，這個過程可引起大約 40多個數位電視的符號的延遲。

新的笛卡爾環法正如上圖所示與舊的笛卡爾環最大的不同，就是直接將預失真器的輸出數據輸入到前向HPA模型的計算中，結合解調後的輸入數據決定HPA引起AM-AM失真的多項式模型的係數項(an(k))．解決係數(an(k))的問題用RL$法(遞最小二乘法)，獲得的係數通過一個管道一次輸送到逆HPA模型的計算中，而不是每計算一個數據更新一個數據，同 時還加入一個噪聲消減器，這個在噪聲消減器圖中沒畫，在數字數據處理中這個不難實現。

計算逆HPA模型中套用PLMS法。由於在前向HPA模型中極大地減少了系統測量噪聲和系統延遲，使系統在求解的收斂速度和解的偏移程度都有很大提高。通過對新舊兩種笛卡爾環的SNR-SINAD(信噪比一一信號噪聲和失真度比)坐標比較，可以看出在最大信噪比為60DB時，SINAD有一個大約5DB的增益，這個$DB的增益對峭壁效應的出現有了．很大的緩衝，這個5DB增益對於數位電視傳輸的適應惡劣的傳輸條件的能力的是很必要的。且新方法收斂速度比舊方法快15倍左右，模擬延遲時間對自適應速度的影響也大大降低。

DPD酶

DPD (dihydropyrimidine dehydrogenase) ,二氫嘧啶脫氫酶

DPD是體內嘧啶鹼分解代謝的起始酶和限速酶,其活性個體間變異程度較大.

研究現狀

1 DPD酶在5-FU代謝中的作用:

5-FU在體內的代謝過程十分複雜,大致可分為合成和分解兩方面:

①合成代謝(Anabolism):5-Fu結構類似尿嘧啶,在體內須轉化為相應的核苷酸類似物才能發揮細胞毒作用,其主要機制為轉化為一磷酸氟代脫氧尿苷(FdUMP),後者與胸苷酸合成酶(TS)、5,10-亞甲基四氫葉酸(5,10-CH2FH4)形成三聯複合物並抑制TS,阻礙dTMP的從頭合成;並以FdUTP或FUTP的形式摻入到DNA或RNA分子中,破壞其結構和功能。

②分解代謝(Catabolism):5-FU、尿嘧啶(U)和胸腺嘧啶的分解系經3個相同的酶催化步驟完成。DPD酶是嘧啶類分解代謝的起始和限速酶,在輔基NADPH的參與下,將5-FU還原為二氫氟尿嘧啶(FUH2);再經二氫嘧啶酶打開環狀結構,產生5-氟-β-醯脲丙酸(FUPA);最後在β-丙氨酸合成酶催化下,形成5-氟-β-丙氨酸(FBAL)經腎臟排出體外。

5-FU進入體內後,80%以上在肝臟和其他組織中分解,而決定5-FU細胞毒性的合成代謝只占極少比例,研究顯示5-FU的合成和分解之間存在著精細的平衡機制,其中分解代謝占主導地位。作為5-FU分解過程的關鍵酶,DPD活性高低直接決定了5-FU進入合成代謝和產生核苷酸類似物的量,藥代動力學研究也顯示DPD活性缺乏可導致5-FU體內清除受阻,半衰期顯著延長,分解減弱而合成增加,細胞毒性也相應增強.

檢測的方法

1 外周血液DPD酶活性的檢測

包括直接法和間接法。

①直接法：套用放射酶免法測量外周血單核細胞(PBMC)中的DPD酶活性，用每毫克蛋白每分鐘能代謝5-FU生成多少皮摩爾的H2U來表示，單位為pmol/min/mg-protein。

②間接法：DPD酶的底物包括天然的嘧啶、尿嘧啶和胸苷，DPD酶將血漿的內源性U降解為二氫尿嘧啶(H2U)，因此可以通過測量血漿中H2U/U比值來判斷血液中的DPD酶活性。

2 組織中DPD酶活性的檢測

間接法沒有報導，大多數都採用直接法。

3 DPD酶蛋白表達

套用人的DPD酶的單克隆抗體行免疫組化檢查，檢測細胞內的DPD酶蛋白的表達，方法簡單，定性但不能定量。

4 DPDmRNA的表達

套用逆轉錄聚合酶鏈反應(RT-PCR)來檢測。Uetake等[5]套用RT-PCR方法檢測了51例結腸癌患者的癌組織和結腸正常組織中DPDmRNA的表達，他們發現結腸癌組織的DPDmRNA的表達與DPD酶活性相關，而在結腸正常組織中無相關。其他學者也有類似報導。

5 2-13碳－尿嘧啶呼氣法

檢測對象首先口服2-13碳－尿嘧啶，隨後測定呼氣中的13CO2以及相關指數，來判定其DPD酶的活性。這種測定方法迅速、簡單、無創傷性，有待臨床進一步驗證和推廣。

檢測臨床意義

1. 預測5-FU化療的毒性

患者在接受以5-FU為基礎化療中，目前大都學者認為DPD酶缺乏而引起嚴重的毒性。但也有學者持反對意見，Paolo等[7]研究了110例結直腸癌患者，他們都接受5-FU+甲醯四氫葉酸(LV)化療，結果顯示外周血單核細胞(PBMC)的DPD酶活性與5-FU的毒性無關。

2.預測5-FU化療的敏感性

有文獻報導腫瘤組織內DPD酶水平可能預測5-FU化療的敏感性。姜文奇等報導肝癌組織DPD酶活性比正常肝組織中DPD酶活性明顯高，可能部分解釋肝癌患者對5-FU不敏感的原因[8]。但有不少文獻報導結果不一致，可能與5-FU代謝還涉及另外三個酶（胸苷酸合成酶、胸苷酸磷酸化酶和乳清酸磷酸核糖基轉移酶）有關，如聯合檢測以上三個酶更好地預測5-FU化療的敏感性。

3.指導5-FU個體化用藥

DPD酶缺乏易引起與5-FU相關的毒性，因此很多學者報導DPD酶活性低下或缺乏的患者接受5-FU化療時，5-FU的劑量需要適當調整，具體根據H2U/U的值來調整5-FU的劑量。對於DPD酶缺乏症的患者可以選用不含5-FU的化療方案。一個有趣值得探索的方法是DPD酶部分或完全缺乏的患者口服優福定(UFT)後，在肝臟中由替加氟慢慢地轉化釋放5-FU，DPD酶缺乏狀態可以通過可逆性的DPD酶抑制劑尿嘧啶阻止5-FU快速地降解而得到改善。

4.開發新的化療藥

目前正在研究DPD酶滅活劑或DPD酶的抑制劑，以增加5-FU的療效。現在研究較為成熟的藥有1.Eniluracil，化學名是5-乙炔尿嘧啶，它可以100%地滅活DPD酶 ，與5-FU合用時5-FU的量可以大大減少。2.TS1， 替加氟、 5-氯-2，4二氫嘧啶及乳清酸鉀以1:0.4:1的比例組成，其中5-氯-2,4 二氫嘧啶是DPD酶的抑制劑，它抑制DPD酶的作用是尿嘧啶的200倍。上述藥物已經過Ⅱ期或Ⅲ期臨床試驗的驗證。

5.利用DPD酶的生理節律性進行時辰化療

Barry等[12]發現外周血單核細胞DPD酶活性具有生理節律性，在凌晨1點最高，下午1點最低，引起5-FU的血漿濃度相應變化。故有學者認為利用這一規律，5-FU從22點到次日10點連續12小時給藥，凌晨4點達給藥高峰，可獲得更高的療效及更小的毒性。已有作者報導5-FU的時辰化療成功套用於結直腸癌患者的治療。

DPD法

概述

DPD法即是分光光度法

DPD法是通過測定被測物質在特定波長處或一定波長範圍內光的吸收度，對該物質進行定性和定量分析的方法。 　在分光光度計中，將不同波長的光連續地照射到一定濃度的樣品溶液時，便可得到與眾不同波長相對應的吸收強度。如以波長（λ）為橫坐標，吸收強度（A）為縱坐標，就可繪出該物質的吸收光譜曲線。利用該曲線進行物質定性、定量的分析方法，稱為分光光度法，也稱為吸收光譜法。用紫外光源測定無色物質的方法，稱為紫外分光光度法；用可見光光源測定有色物質的方法，稱為可見光光度法。它們與比色法一樣，都以Beer-Lambert定律為基礎。 上述的紫外光區與可見光區是常用的。但分光光度法的套用光區包括紫外光區，可見光區，紅外光區。

基本原理

當一束強度為I0的單色光垂直照射某物質的溶液後,由於一部分光被體系吸收,因此透射光的強度降至I,則溶液的透光率T為: 　根據朗伯(Lambert)-比爾(Beer)定律: 　令 則 　式中A為吸光度，l為溶液層厚度，c為溶液的濃度， 為吸光係數。其中吸光係數 與溶液的本性、溫度以及波長等因素有關。溶液中其他組分（如溶劑等）對光的吸收可用空白液扣除。 　由上式可知，當固定溶液層厚度l和吸光係數 時，吸光度A與溶液的濃度成線性關係。在定量分析時，首先需要測定溶液對不同波長光的吸收情況（吸收光譜），從中確定最大吸收波長 ，然後以此波長 的光為光源，測定一系列已知濃度c溶液的吸光度A，作出A~c工作曲線。在分析未知溶液時，根據測量的吸光度A，查工作曲線即可確定出相應的濃度。這便是分光光度法測量濃度的基本原理。