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2-2019

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Fachzeitschrift für Hochfrequenz- und Mikrowellentechnik

Wireless unterstützt

Wireless unterstützt und eine flexible Platzierung von Subträgern über 1,2 GHz Bandbreite ermöglicht. Auf den HF-DAC folgend, bietet der ADL5335 Tx einen VGA mit 12 dB Verstärkung und 31,5 dB Abschwächungsbereich bis zu 4 GHz. Der Ausgang dieses DRF- Senders kann dann je nach Ausgangsleistungsbedarf des eNodeB einen Leistungsverstärker der Wahl ansteuern. Betrachten wir nun das in Bild 4 dargestellte Szenario für Band 3 und 7. Für die direkte Umwandlung des Datenstroms in HF können zwei verschiedene Ansätze verwendet werden. Der erste Ansatz (ein Breitbandansatz) würde die Bänder ohne Kanalisierung synthetisieren und eine Datenrate von 1228,8 MHz erfordern. 80% dieser Bandbreite ergeben eine DPD (Digitale Verzerrung) synthetisierte Bandbreite von 983,04 MHz, die ausreicht, um beide Bänder und deren 740 MHz Interbandabstand zu übertragen. Der Vorteil dieses Ansatzes liegt in DPD-Systemen, die nicht nur eine Vorverzerrung der intrabandigen IMDs jedes einzelnen Trägers ermöglichen, sondern auch andere unerwünschte nichtlineare Emissionen zwischen den gewünschten Bändern unterdrücken. Bild 4: Dualband-Szenario: Band 3 (1805...1880 MHz) und Band 7 (2620...2690 MHz) die interpolierende/dezimierende Up/Down-Sampler, Halbbandfilter und numerisch gesteuerte Oszillatoren (NCOs) kombinieren, können die interessierenden Bänder vor der Umwandlung zwischen analogen und digitalen Domänen digital konstruiert/ dekonstruiert werden. Die parallele digitale Auf-/ Abwärtswandler-Architektur ermöglicht es, mehrere Bänder des gewünschten Spektrums (rot in Bild 1) in einem Funkkanal unterzubringen und keine wertvollen Wandlungszyklen für die Umwandlung des ungenutztes Interbandspektrums zu verschwenden (grün in Bild 1). Eine effiziente Multiband-Kanalbildung bewirkt eine Senkung der erforderlichen Abtastraten der Datenwandler sowie der Anzahl der seriellen Kanäle, die für den Transport über den Datenbus JESD204B erforderlich sind. Die Reduzierung der Systemabtastraten reduziert die Anforderungen an Kosten, Leistung und am Wärmemanagement des Basisbandprozessors und spart Investitions- und Betriebskosten des gesamten Basisstationssystems. Wahr bleibt dabei auch die Aussage, dass die Implementierung von Kanalisierungs-DSP in einem hochoptimierten CMOS- ASIC-Prozess weitaus energieeffizienter ist als die Implementierung in einem generellen FPGA – auch wenn die FPGAs mit kleineren Geometrien angeboten werden. Direkter HF-Sender mit DPD-Empfänger Ein Beispiel: Mit dem HF DAC ist es gelungen, den IF DAC in den Multiband-BTS-Transceivern der nächsten Generation zu ersetzen. Bild 3 zeigt ein Beispiel für einen direkten HF-Sender mit dem16-Bit/12-GSPS-RF-DAC AD9172, der die Triband-Kanalbildung mit drei parallelen DUCs Der zweite Ansatz besteht darin, kanalisierte Versionen dieser Bänder zu synthetisieren. Da jedes Band nur 60 bzw. 70 MHz breit ist und die Betreiber nur über Lizenzen für eine Teilmenge dieser Bandbreite verfügen, ist es nicht notwendig, alles zu übertragen und somit hohe Datenraten zu erzeugen. Stattdessen sollte man eine angemessenere, niedrigere Datenrate von 153,6 MHz verwenden, von der 80% zu einer DPD-Bandbreite von 122,88 MHz führen. Wenn ein Betreiber Lizenzen für 20 MHz in jedem Band besitzt, gibt es noch genügend DPD- Bandbreite für die Korrektur von Interband-IMDs 5. Ordnung für jedes Band. Dieser Mode kann bis zu 250 mW Leistung im DAC gegenüber dem oben beschriebenen Breitbandansatz und viel mehr Energie/Wärme im Basisbandprozessor einsparen sowie die Anzahl der seriellen Pfade reduzieren, was kleinere und kostengünstigere FPGA/ASIC- Implementierungen ermöglicht. Bild 5 skizziert die LTE-Übertragung von Band 3 und 7 durch einen direkten HF-Sender unter Verwendung des RF-DAC AD9172. Observationsempfänger für DPD verwenden auch DRF-Architekturen (Direct RF). Der 14-Bit/3- GSPS-RF-ADC AD9208 unterstützt durch parallele DDCs auch die Multiband-Kanalbildung. Die Kombination von HF-DACs und HF-ADCs im DPD-Subsystem des Senders hat viele Vorteile, darunter gemeinsame Wandlertakte, korrelierte Phasenrausch-Unterdrückung und eine allgemeine Vereinfachung des Systems. Die Vereinfachung ergibt sich durch den Einsatz des RF-DACs AD9172, der mit seiner integrierten PLL aus einem 32 hf-praxis 2/2019

Wireless Zehn Jahre nach der Revolution des Smartphones dreht sich im Mobilfunkgeschäft alles um den Datendurchsatz. Einband-Transceiver können mit dem Kapazitätsbedarf der Verbraucher nicht mehr Schritt halten. Um den Datendurchsatz zu erhöhen, muss mehr Spektrumsbandbreite durch Trägeraggregation mehrerer Bänder erzielt werden. HF-Datenwandler können das gesamte Sub-6-GHz- Mobilfunkspektrum abarbeiten und können schnell für verschiedene Bandkombinationen neu konfiguriert werden, sodass softwaredefiniertes Radio Realität wird. Diese frequenzagilen direkten HF-Architekturen reduzieren Kosten, Größe, Gewicht und Leistung. Diese Tatsache hat den RF-DAC-Sender und den RF-ADC-DPD-Empfänger zur bevorzugten Architektur für Multiband-Basisstationen für Frequenzen von unter 6 GHz gemacht. Bild 5: LTE-Übertragung von Band 3 und 7 durch direkten HF-Sender unter Verwendung des RF-DACs AD9172 niederfrequenten Referenzsignal einen bis zu 12-GHz-Takt erzeugt. Dadurch entfällt die Notwendigkeit, hochfrequente Takte auf dem HF-Board zu routen. Zusätzlich kann der RF- DAC einen phasenkohärenten heruntergeteilten Takt für den Feedback-ADC bereitstellen. Diese Systemmerkmale verbessern ein BTS-DPD-System durch die Verwendung eines optimierten Multibandsender- Chipsatzes. Bild 6 zeigt einen direktabtastenden HF-Beobachtungsempfänger, der für die digitale Vorverzerrung verwendet wird. Breitband-RF-ADCs wie der AD9208 können mehrere Bänder über eine Bandbreite von 5 GHz effizient digitalisieren. Zusammenfassung Über den Autor John Oates ist Systemingenieur mit Schwerpunkt Architektur von Basisstationen in der Communications Systems Group von Analog Devices (ADI). In letzter Zeit liegt sein Schwerpunkt auf GSPS-Wandlern für direkte HF-Sender und Observation. John kam 2008 zu ADI und hält einen B.S. in Cp.E. von der North Carolina State University. Er ist erreichbar unter john. oates@analog.com. ◄ Bild 6: Direktabtastender HF-Beobachtungsempfänger für die digitale Vorverzerrung hf-praxis 2/2019 33

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