Xilinx, TI и Skyworks решают проблемы эффективности PA в малых сотах 5G
По мере увеличения эффективности схемы модуляции эффективность усилителя мощности снижается. Xilinx, TI и Skyworks предлагают свой опыт, чтобы найти компромисс.
Сегодня Xilinx объявила о сотрудничестве с Texas Instruments и Skyworks для решения вопросов эффективности усилителей мощности (PA) в решениях для радиосвязи 5G. В рамках этого проекта три компании планируют разработать масштабируемый и адаптируемый цифровой интерфейс (DFE) для радиостанций с меньшим количеством антенн (номинально, 2T / 2R и 4T / 4R).
Прежде чем углубляться в последствия этого сотрудничества, сначала важно обсудить дизайн и рыночные проблемы малых сот LTE и 5G.
Как CAPEX и OPEX зависят от эффективности дизайна
Одним из конкурирующих факторов для операторов малоканальной связи является стоимость. Капитальные затраты или «CAPEX» и операционные расходы, «OPEX», могут быть разницей между жизнеспособностью бизнеса или отсутствием на рынке.
По словам Xilinx, ключом к сокращению капитальных и операционных затрат таких систем является эффективность конструкции, особенно эффективность усилителей мощности.
По словам Лиама Мэддена, исполнительного вице-президента и генерального директора группы проводной и беспроводной связи Xilinx, эффективность и производительность ВЧ-усилителя мощности имеют решающее значение для успеха радиоплатформ. «Даже для маломощных приложений с малыми сотами PA потребляет более 50% мощности типичной радиостанции следующего поколения и, следовательно, является ключом к увеличению OPEX и CAPEX».
Проблема конкурирующей эффективности: схемы модуляции против PA
Однако разработчики решений для радиосвязи сталкиваются с загадкой эффективности: чем эффективнее схема модуляции, тем менее эффективным будет усилитель мощности.
Появление более совершенных схем модуляции, таких как квадратурная амплитудная модуляция в 5G (QAM-256), резко повысило спектральную эффективность RF-канала с точки зрения бит / МГц. Эта эффективность, следовательно, снижает эффективность на этапе усилителя мощности из-за плохого отношения пиковой мощности к средней мощности (PAPR).
Другими словами, эффективность каскада усилителя мощности (PA) теряется из-за избыточных пиков, присущих более продвинутым схемам модуляции. УМ должны откатиться от максимальной рабочей точки и оставаться в более низкой почти линейной области, чтобы генерировать когерентные формы сигналов на выходе.
Высокое PAPR означает, что линейная область должна быть ограничена для предотвращения ограничения высоких пиковых амплитуд сигналов OFDMA (множественный доступ с ортогональным частотным разделением каналов). Это приводит к значительному увеличению рассеиваемой мощности в усилителе мощности.
Коэффициент уменьшения гребня и цифровое предыскажение
В этом сотрудничестве между Xilinx, TI и Skyworks объединены два метода для снижения высокого PAPR в системах 5G: снижение пик-фактора (CFR) и цифровое предыскажение (DPD). Вместе эти два алгоритмических метода улучшают рабочую точку каскада усилителя мощности.
Алгоритмы цифрового предварительного искажения противодействуют присущей усилителю мощности нелинейности путем смешивания адаптивных противофазных компонентов с РЧ-сигналом перед усилением. Результатом является в основном линейное представление РЧ-сигнала, которое улучшает эффективность PA и коэффициенты утечки по соседнему каналу (ACLR).
Xilinx утверждает, что их цифровые RF IP ядра для CFR и DPD на Zynq UltraScale + MPSoC являются единственными рыночными решениями, поддерживающими функции для широкой полосы пропускания и различных конфигураций радиосвязи. В сочетании с широкополосным трансивером Texas Instruments AFE7769 и Skyworks SKY66318-21 PA, MPSoC предлагает энергоэффективное решение для низкоканальных радиостанций.
Отраслевой опыт Xilinx и TI в сотрудничестве
В беседе с Энтони Коллинзом, главным системным архитектором в Xilinx, All About Circuits обсудили преимущества Zynq UltraScale + MPSoC в этом сотрудничестве, учитывая, что это устройство существует уже несколько лет.
Коллинз объясняет: «Вы можете выбрать один из тридцати различных типов MPSoC для подключения к RFIC для этих низкоканальных радиостанций. . . и это дает им гораздо больше гибкости в этой части рынка ».
Картик Васант (Karthik Vasanth), вице-президент TI и менеджер бизнес-подразделения по преобразователям данных, подчеркивает место широкополосного трансивера TI AFE7769 в этой конструкции: «Линейность PA для спектральной эффективности и доставки РЧ мощности является ключом к достижению преимуществ в производительности новых радиосистем 5G. "
Он продолжает: «Трансиверы с широкой полосой пропускания, такие как AFE7769, помогают устранить нелинейности PA более высокого порядка и обеспечивают более эффективную подачу мощности».
С помощью этой реализации разработчики могут удовлетворить потребности рынка в более высокой мгновенной полосе пропускания и количестве антенн для поддержки приложений MIMO (несколько входов, несколько выходов), а также предложить масштабируемость для достижения целевых показателей стоимости системы ».
Эффективность PA означает сокращение CAPEX и OPEX
За последние несколько месяцев технология FPGA Xilinx распространилась по всей экосфере 5G, что позволило приложениям с агрегацией несущих и совместным использованием спектра крупных макросот в удаленных радиоблоках. Влияние Xilinx на FPGA также распространяется на функции аппаратного ускорения в модулях основной полосы частот.
Теперь Xilinx удовлетворяет потребности операторов с низким уровнем каналов с помощью семейств Zynq UltraScale + MPSoC. Texas Instruments и Skyworks привносят на рынок свои знания в области РФ в форме технологий RFIC и PA соответственно, предоставляя операторам технологии, позволяющие им конкурировать на рынке с жесткими требованиями к капитальным и эксплуатационным расходам.
Вопросы, отзывы, комментарии (0)
Нет комментариев