Powermanagement bei Funktransceivern
Leistung und Stromaufnahme im Transceiver skalieren
Die Funk-Transceiver-Familie ADRV9001 bietet Entwicklern eine Vielzahl von Energiesparmodi – auf Komponenten-, Kanal- und Systemebene. Sie lassen sich per Software parametrieren. Um die beste Energiesparstrategie zu erarbeiten, sollten Entwickler die Kompromisse kennen, die damit verbunden sind.
Der Transceiver-IC ADRV9001 von Analog Devices ist Teil einer neuen Generation von SDR-Transceiver-ICs, der MCS (multichip synchronization), DPD (digital predistortion), DPS (dynamic profile switching) und FFH (fast frequency hopping) bietet. Er unterstützt sowohl den Betrieb im Frequenzduplex (FDD, frequency division duplex) als auch im Zeitduplex (TDD, time division duplex) in einem weiten HF-Frequenzbereich zwischen 30 MHz und 6 GHz – also UHF-, VHF-, ISM- (industrial, scientific and medical) und Mobilfunk-Bänder. Von schmalbandiger Kommunikation – bis hinunter zu 12 kHz Bandbreite – bis zu Breitbandsignalen mit 40 MHz kann der ADRV9001 Signale mit einer nahezu kontinuierlichen Abtastrate von 24 kHz bis 61,44 MHz verarbeiten.
Dank dieser Fähigkeiten eignet sich der Transceiver-IC für den Einsatz in einer Vielzahl von einsatzkritischen Anwendungen. Partner von Analog Devices, z.B. Alciom, Epiq Solution, NextGen RF Design und Vanteon Wireless Solutions, haben auf der Basis des ADRV9001 universelle SOMs (systems on modules) entwickelt. Diese SOMs zielen auf die einsatzkritische Kommunikation, einschließlich industrieller Automatisierung und fortschrittlicher Zähleranwendungen ab. Bild 1 zeigt die Haupt-Stromsparoptionen des Transceiver-ICs, die auf Komponenten-, Kanal- und Systemebene geboten werden.
Wie in Bild 1 dargestellt, betreffen die Energiesparoptionen auf Komponentenebene, in Violett hervorgehoben, hauptsächlich Komponenten wie den Analog/Digital-Umsetzer (ADU), die HF-PLL, die Basisband-PLL (BB-PLL), das analoge Sender- (TxLPF) und das Empfänger-Tiefpassfilter (RxLPF).
Anders als die meisten traditionellen Transceiver-ICs hat der ADRV9001 sowohl für die I- und Q-Datenpfade ein Paar leistungsfähige ADUs (HP-ADC, high herformance analog digital converter) und ein Paar ADUs mit geringer Leistungsaufnahme (LP-ADC, low power analog digital converter), die vom Entwickler ausgewählt werden können. Für jede Komponente werden mehrere Energiesparoptionen angeboten. Die Energiesparoptionen auf Kanalebene sind in Bild 1 für jeweils ein Paar Sende- und Empfangskanäle in Rot umrandet. Sie wurden speziell für TDD-Anwendungen entwickelt, bei denen der Sende- und Empfangsbetrieb miteinander zeitlich gemultiplext ist. D.h., während ein Kanal in Betrieb ist, ist der andere nicht in Betrieb und kann abgeschaltet werden.
Unterschiedliche Aufweckzeiten, die erforderlich sind, um den Betrieb wiederaufzunehmen, erlauben verschiedene Energiesparmodelle auf Kanalebene. Die Energiesparoptionen auf Systemebene sind in Bild 1 grün umrandet. Sie können eingesetzt werden, um weitere Energieeinsparungen für Anwendungen zu erzielen, die längere inaktive Zeitperioden haben, wie Handfunkgeräte [1] für den digitalen Mobilfunk (DMR, Digital Mobile Radio) in nichtöffentlichen Funknetzen.
Neben all dieser Energiesparoptionen hat der Transceiver-IC noch einen Monitor-Modus, der es sowohl dem ADRV9001 als auch dem Basisband-IC erlaubt, in den Schlafzustand zu gehen, wenn das System im Ruhezustand ist. Im Schlafzustand kann der ADRV9001 periodisch einen Empfangskanal aufwecken, um ein Empfangssignal zu erkennen. Damit kann er die Signalerkennung vom Basisband-IC übernehmen und es diesem ermöglichen, während der gesamten Ruheperiode zu schlafen, um die beste Energieeinsparung für das Gesamtsystem zu erzielen.
In den folgenden Abschnitten werden sämtliche Energiesparoptionen und der Monitor-Modus ausführlich beschrieben. Durch umfassende Kenntnis der damit verbundenen Kompromisse, kann ein Entwicklungsingenieur alle potenziellen Möglichkeiten zur Energieeinsparung untersuchen, um den Leistungsbedarf unter Kontrolle zu halten und gleichzeitig eine zufriedenstellende Systemleistung zu garantieren.
- Leistung und Stromaufnahme im Transceiver skalieren
- Energieeinsparungen auf Komponentenebene
- Energieeinsparungen auf Kanalebene
- Energieeinsparungen auf Systemebene
- Monitor-Modus
