Mobilfunk-Basisstationen HF-Transceiver-IC mit integrierter Entzerrung

Der neue HF-Transceiver-IC AD9375 von Analog Devices wurde speziell für den Einsatz in Mini-Basistationen für kleine Funkzellen künftiger Mobilfunknetze entwickelt.
Der neue HF-Transceiver-IC AD9375 von Analog Devices wurde speziell für den Einsatz in Mini-Basistationen für kleine Funkzellen künftiger Mobilfunknetze entwickelt.

Künftige Mobilfunknetze (5G) sollen mit kleinen Funkzellen aufgebaut werden. Damit die Mini-Basisstationen zu niedrigen Kosten hergestellt und betrieben werden können, hat Analog Devices einen Transceiver-IC entwickelt, der weniger FPGA-Ressourcen benötigt und auch die Gesamtleistungsaufnahme senkt.

Den HF-Transceiver AD9375 hat Analog Devices speziell für den Einsatz in kleinen Mobilfunkbasisstationen entworfen, mit dem Ziel den Aufwand und die Kosten für die Entwicklung von Basisstationen für kleine Funkzellen zu verringern. Um dies zu ermöglichen, wurde im Transceiver-IC ein Algorithmus zur Vor-Entzerrung des Leistungsverstärkers (DPD – Digital Pre-Distortion) integriert. Bisher wurde die Vor-Entzerrung separat in einem FPGA implementiert.

Doch diese bei den großen Basisstationen übliche Technik führt zu einem hohen Aufwand, wenn Stationen für kleine Zellen realisiert werden sollen, die statt einem Band drei bis vier Bänder abdecken und statt zwei oder vier Sende- und Empfangsantennen (2T2R, 4T4R) bis zu 128 Sende- und Empfangsantennen (128T128R) im Array bedarfsabhängig bündeln (MIMO – Multiple Input Multiple Output). Alternativ könnte auch auf die Vor-Entzerrung verzichtet werden, wenn dafür lineare Leistungsverstärker eingesetzt werden. Allerdings arbeiten lineare Leistungsstufen mit einem deutlich niedrigeren Wirkungsgrad, so dass die Leistungsaufnahme der Mini-Basisstation steigt und ein höherer Aufwand zur Wärmeableitung getrieben werden muss.

 

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AD9375 (1)

HF-Transceiver-IC AD9375 von Analog Devices

Mit dem im Transceiver-IC integrierten DPD-Algorithmus lassen sich nicht nur Ressourcen im FPGA einsparen, sondern auch die Anzahl der nötigen seriellen Schnittstellen nach JESD204B (6 Gbit/s) zur Datenübertragung zwischen Transceiver und FPGA wird halbiert, z.B. in einer 2T2R-Basisstation von acht auf vier. Für eine 32T32R-Basisstation führt diese Einsparung dazu, dass die Gesamtleistungsaufnahme um 19 W gesenkt wird.  

Um den DPD-Algorithmus im AD9375 zu implementieren, hat Analog Devices mit den wichtigsten Herstellern von HF-Leistungsverstärkern zusammengearbeitet und Testberichte zur Linearisierung, der Ausgangsleistung und dem Wirkungsgrad für die verschiedenen HF-Verstärker erstellt. Zur Berechnung der Vor-Entzerrung wird der Überwachungskanal des Transceiver-ICs genutzt, der das Ausgangssignal des Verstärkers erfasst. Der DPD-Algorithmus ist für den Leistungsbereich kleiner Funkzellen (250 mW bis 10 W) mit einer maximalen Bandbreite von 40 MHz optimiert.

Der HF-Transceiver AD9375 kann für Funksysteme im Bereich von 300 MHz bis 6 GHz eingesetzt werden. Er enthält zwei Empfänger mit 100 MHz Bandbreite, zwei Sender mit 250 MHz Bandbreite, einen Empfänger (100 MHz Bandbreite) mit zwei Eingängen zum Überwachen der Leistungsverstärker und einen weiteren Empfänger mit drei Eingängen und 20 MHz Bandbreite zum Überwachen des Frequenzbandes im Bereich 300 MHz bis 4 GHz.