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9-2012

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HF-Praxis 9/2012

Wireless Bild 7:

Wireless Bild 7: Reduzierung der benötigten Gehäusefläche bei Einsatz von Zynq Funktionen in die heutigen abgesetzten Sender zu implementieren. Durch das Verwenden des in Zynq verfügbaren Prozessor-Subsystems ist es möglich, die Ablaufplanung (scheduling), die Kalibrierung, das Messaging und die Steuerung insgesamt auf einem der in Zynq verfügbaren Prozessoren zu implementieren. Mit dem anderen ARM-Prozesor können die Entwickler die Berechnung der Koeffizienten implementieren, die häufig in DSP-Designs verwendet wird. Viele der erforderlichen Peripheriefunktionen, die nötig sind, um die Lösung zu vervollständigen, sind ebenfalls fest verdrahtet vorhanden, wie Speicher-Controller, SPI/ I²C, UARTs, Gigabit-Ethernet und GPIO. Dies spart Verlustleistung und Kosten und hat keinerlei Auswirkungen auf die programmierbare Logik-Fabric. Als Ergänzung zum Prozessor- Subsystem wird die programmierbare Logik verwendet, die Hochleistungssignalverarbeitung zu implementieren, die für heutige und künftige Breitband- Funkstrecken nötig ist. Die DSP- Funktionsblöcke stellen sicher, dass die digitalen Filter, die in DUC/DDC-, DFR- und DPD- Designs nötig sind, auch effizient und mit geringer Verlustleistung implementiert sind. Die Verbindung zu den DACs/ADCs stellen die Baustein-I/Os, die LVDS, oder SERDES mit JESD204 nutzen, sicher. CPRI-Schnittstellen sind ebenfalls auf verfügbarem SERDES implementiert. Die Vorteile des Einsatzes von Zynq sind signifikant. Bild 5 und 6 zeigen die Einsparungen bezüglich Kosten und Verlustleistung, die diese Architektur, verglichen mit handelsüblichen ASSPs, erzielen kann. In diesem Beispiel wird angenommen, dass ein Signal mit 20 MHz Bandbreite auf zwei Sende- und zwei Empfangskanälen übertragen wird. Zynq kann jedoch noch viel größere Bandbreiten und wesentlich mehr Antennen unterstützen. In diesem 2x2-20-MHz-LTE- Beispiel bietet die Zynq-Lösung bis zu 50% Einsparungen bei der Verlustleistung und eine Einsparung von 35 bis 40% an Materialkosten, gegenüber einer vergleichbaren ASSP-Implementierung. Darüber hinaus zeigt auch Bild 7, wie die Reduzierung der benötigten Komponentenanzahl bei der gleichen Funktion wie in Bild 4 dargestellt, in Einsparungen der Gehäusefläche um bis zu 66% gegenüber dem Beispiel in Bild 2 führt. Dies erlaubt eine deutliche Verkleinerung bei der erforderlichen Leiterplattenfläche. Die Equipment-Lieferanten können ihre Ausrüstungen damit deutlich verkleinern, wodurch eine höhere Integration möglich wird, die eine wesentlich kleinere Stellfläche für den Mast benötigt, als bisher möglich. Es gibt noch viele weitere deutliche Vorteile beim Einsatz von Zynq. Zynq reduziert die Komplexität und Kosten der Stromversorgung bei gleichzeitiger Steigerung der Zuverlässigkeit der Einheit. Diese Steigerung der Zuverlässigkeit hat Auswirkungen auf die Kosten im Back-End, die mit Rückläufern aus dem Feld zusammenhängen und ergibt eine höhere Zuverlässigkeit des gesamten Netzwerks. Zusätzlich reduziert die geringere benötigte Leistung die Wärmemenge, die abgeführt werden muss und ermöglicht es, kleinere und leichtere Kühlkörper und mechanische Komponenten zu verwenden. Und schließlich kombiniert die Zynq-Lösung die volle Flexibilität sowohl in der Hard- als auch der Software, so dass die Gerätespezifikationen erst später im Entwicklungszyklus festgelegt werden können. Dies verkürzt die Markteinführungszeit, mindert das Entwicklungsrisiko Weitere Informationen und unterstützt neue Funktionen auch lange, nachdem die Ausrüstung ausgeliefert wurde. Zusammenfassung Die explosionsartige Steigerung der Nachfrage nach allgegenwärtigen und schnell verfügbaren Daten treibt die ständige Innovation bei Antennenmasten und digitalen Funklösungen voran. Alle diese Lösungen haben eines gemeinsam - sie müssen kleiner, leichter, preiswerter und verlustleistungsärmer sein, aber gleichzeitig auch höher integriert und mit höherer Flexibilität ausgestattet sein, um den unterschiedlichen Anforderungen der Kommunikationsnetze zu entsprechen. Mit seinem Dual-Prozessor- Subsystem und der verlustleistungsarmen, programmierbaren Hochleistungs-Logik, ist Zynq die Lösung für viele der Herausforderungen, denen die Equipment-Lieferanten derzeitig gegenüberstehen, wenn sie versuchen, die Netzwerk-Betreiber optimal zu bedienen. Ob die Ausrüstung ein abgesetzter Sender, in die Antenne integrierter Sender oder eine aktive Antenne ist, die Zynq-EEP bietet die bisher nicht vorhandene Fähigkeit, Produkte mit maximaler Flexibilität und Integrationsdichte sowie den geringsten Kosten insgesamt, dem kleinsten Leistungsbedarf und dem niedrigsten Gewicht zu entwickeln. ■ Xilinx, Inc. www.xilinx.com Weitere Informationen über die Zynq-EPP-Produkte von Xilinx erhält man über: http://www.xilinx.com/products/silicon-devics/epp/zynq- 7000/index.htm. Zusätzlich zu FPGA- und EPP-Bausteinen liefert Xilinx auch Hochleistungs-IP-Cores für den Datenfunk in Form von DUC/DDC-, CFR- und DPD-Signalverarbeitungslösungen an, zusammen mit Schnittstellenlösungen für OBSAI/CPRI und JESD204 (A/B). Für weitere Informationen dazu, besuchen Sie bitte die Webseite: www.xilinx.com/applications/wireless-communications/ index.htm 12 hf-praxis 9/2012

Wireless MIMO-Empfänger benötigen sehr leistungsstarke, passive Zweifach-Mischer Die MIMO-Technik (multiple input, multiple output) wird zunehmend in Systemen mit hoher Datenrate eingesetzt, wie Wi-Fi und drahtlosen 3G/4G- Kommunikations- Techniken. Die höheren Datenraten von MIMO-Systemen ergeben eine höhere Systemkomplexität und einen verbesserten Wirkungsgrad. Autoren: Bill Beckwith Senior RFIC Design Engineer Xudong Wang Senior RFIC Design Engineer Tom Schiltz Senior RFIC Design Engineer Linear Technology Corporation www.linear.com Einführung Um die Systemkomplexität und die Ausmaße zu reduzieren benötigen MIMO-Empfänger integrierte Schaltungen (ICs), die mehrere Kanäle handhaben können. Um diese Anforderung zu erfüllen deckt die passive, abwärts wandelnde Zweifach- Mischerfamilie LTC559x den Frequenzbereich von 600 MHz bis 4,5 GHz ab. Diese Mischerfamilie besteht aus den Mitgliedern LTC5590, LTC5591, LTC5592 und LTC5593. Die Frequenzabdeckung und die typische 3,3-V-Leistung jedes dieser Familienmitglieder ist in Tabelle 1 aufgelistet. Diese Mischer bieten eine hohe Wandlungsverstärkung, eine kleine Rauschzahl (NF) und gute Linearität bei einer geringen DC-Leistungsaufnahme. Die typische Mischverstärkung beträgt 8 dB bei einem Intercept-Punkt 3. Ordnung (IIP3) von 26 dBm, einer Rauschzahl von 10 dB und 1,3 W Leistungsaufnahme. Die Zweifach-Hochleistungsmischer der LTC559x-Familie eignen sich ideal für MIMO- Empfänger in der drahtlosen Kommunikationsinfrastruktur. Die Zweikanal-Bausteine reduzieren die Anzahl benötigter Bauteile, vereinfachen das Routen der LO-Signale und verringern die Leiterplatten- Bild 1: Blockdiagramm eines Zweikanal-Mischers hf-praxis 9/2012 13

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