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9-2012

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HF-Praxis 9/2012

Wireless Bild 3:

Wireless Bild 3: Blockschaltung der neuen Zynq-EPP-Familie von Xilinx Nutzung neuer Luftschnittstellen wie LTE oder LTE-Advanced zu konstruieren. Außerdem muss der Netzbetreiber wegen der abnehmenden durchschnittlichen Umsatzes pro Nutzer (ARPU = average revenue per user) versuchen, jedes Jahr signifikante Kosteneinsparungen durch die Equipmentlieferanten zu realisieren. Um dies noch zu verschlimmern, müssen diese neuen Netze bestehende Sprach- und Datennetze, die auf GSM oder UTMS basieren können und mit unterschiedlichen Frequenzbändern eingesetzt werden, erweitern. Das Hinzufügen weiterer Antennen, um mehrfache Frequenzbänder zu unterstützen, oder um die Datenraten durch Techniken mit Mehrfach-Eingängen/ Mehrfach-Ausgängen (MIMO = multiple input/ multiple output) zu erhöhen, ist teuer aber für die Netzbetreiber zwingend notwendig. Um die Auswirkungen auf die mit dem Antennenmast zusammenhängenden Betriebskosten zu vermindern, suchen die Equipmenthersteller nach Methoden, die Stellfläche der Ausrüstungen zu verkleinern - insbesondere Volumen und Gewicht - und dazu auch noch geringere Kosten und niedrigere Verlustleistungen zu realisieren. Sie verbessern kontinuierlich die Methoden im Bereich der Funkübertragung von den Antennen und Diplexern/Triplexern bis zum Funk selbst, im Bemühen die Standfläche des Antennemasts zu verkleinern. Es gibt eine ganze Reihe von Optionen, welche die Anforderungen der Netzbetreiber erfüllen. Eine ist die Verwendung von Mehrband-Antennen, wodurch die Anzahl der benötigten Antennen reduziert wird, um mehrere Netze, die auf GSM, UMTS oder LTE basieren, zu betreiben. Um diese Mehrband-Antennen zu ergänzen, kann der Netzbetreiber abgesetzte Sender (remote radio) auf dem Mast installieren, um die benötigten Frequenzbänder abzudecken. Abgesetzte Sender müssen sich ebenfalls kontinuierlich weiter entwickeln, um mehrere unterschiedliche Luftschnittstellen und größere Bandbreiten zu unterstützen, Bild 4: 2 x 2 LTE-Funk in Zynq wenn sie die künftigen Anforderungen der Netzbetreiber erfüllen wollen, und das bei geringerem Gewicht und kleineren mechanischen Gehäusen. Das Aufkommen von Funk mit integrierter Antenne ist eine weitere Option. Hierbei wird die Funkelektronik mit dem Antennengehäuse kombiniert, um eine voll integrierte Funk-/Antennen- Lösung zu erzielen, was die Notwendigkeit für einen separaten abgesetzten Sender eliminiert und eine minimale Maststellfläche ergibt. Eine weitere Evolutionsstufe von Senderelektronik und Antennengehäuse ist die seit kurzem gegebene Verfügbarkeit von aktiven Antennensystemen (AAS). Diese komplexen Antennen erfordern wesentlich mehr Verarbeitung der Funksignale, was eine steigende Kapazität für das Netzwerk zusammen mit einer minimalen Maststellfläche ergibt. Der Schlüssel zum Reduzieren von Größe und Gewicht des abgesetzten Senders oder der Antenne ist die weitere Integration der Senderelektronik. Darüber hinaus muss die Funkausrüstung, um mehrere Luftschnittstellen, wie GSM, LTE, UMTS und andere zu unterstützen, sehr flexibel und programmierbar sein. Hier wird gezeigt, wie diese Funkeinheiten programmierbarer gemacht werden können, und dabei auch noch eine höhere Integrationsdichte erzielen. Bild 1 zeigt die typische Architektur und Funktionen eines Senders/Empfängers. Die Basisbandschnittstelle verbindet das System mit Hilfe der Basisband-Signalverarbeitungskarten mit den Kupfer-/optischen Leitungen, die entweder an der Basis oder auf dem Mast, oder sonst wo in der Cloud sitzen können. Diese Schnittstellen benötigen üblicherweise sehr schnelle SERDES-Komponenten (Serializer/Deserializer), die mit bis zu 9,8 Gbit/s (Gbps) für das Common Public Radio Interface (CPRI) übertragen müssen. Die von den Basisbandeinheiten empfangenen bzw. von ihnen übertragenen Signale benötigen eine signifikante digitale Signalverarbeitung, sowohl vor und nachdem sie zum analogen Bereich gesendet werden oder von ihm kommen. Die erforderliche Signalverarbeitung besteht aus digitaler Auf-/Abwärtswandlung (DUC/DDC), Crest-Faktor- Reduzierung (CFR) und digitaler Vorverzerrung (predistortion) (DPD). Während DUC/DDC das Upsampling und Shaping übernimmt, werden CFR und DPD primär dazu verwendet, die Effizienz der Übertragung der Funkeinheit zu steigern, indem man die Leistungsverstärker durch digitale Signalverarbeitung linearisiert. Die Verbindung zu den Datenwandlern (DACs und ADCs) wird realisiert, indem man entweder die schnelle digitale, parallele LVDS-Signalisierung 8 hf-praxis 9/2012

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