dispositivos de tecnología 5G para una solución O-RAN inalámbrica

Resumen

La O-RAN se creó como un catalizador para transformar la comunidad inalámbrica, para
permitir nuevos canales de equipos inalámbricos, y permitir la innovación para cumplir con la
las promesas hechas por el 3GPP sobre la 5G.1 Para tener éxito y ser rentable,
fuentes abiertas de equipos de radio y dispositivos tecnológicos 5G optimizados
los dispositivos tecnológicos deben estar disponibles. Este artículo revisa una de esas soluciones para diseñar y construir un
y construir una solución energéticamente eficiente.

¿Cuáles son los retos del 5G?

Hay varias técnicas que los ingenieros de radio y de redes están utilizando para
alcanzar estos objetivos. Además de trasladar los servicios de datos al borde de la red,
el uso de la tecnología MIMO masiva y de células pequeñas puede aumentar tanto la capacidad como el rendimiento
capacidad y rendimiento. La tecnología MIMO masiva utiliza muchas radios en una red para conseguir no sólo capacidad, sino también rendimiento
red para conseguir no sólo la capacidad sino también la cobertura de una ubicación central. Como su
predecesora, la macrocélula, una radio MIMO masiva proporciona una cobertura relativamente amplia alrededor de esa ubicación
una cobertura relativamente amplia alrededor de ese lugar. Sin embargo, las radios MIMO masivas se colocan en frecuencias más altas, normalmente
sin embargo, las radios MIMO masivas se colocan en frecuencias más altas, normalmente de 2,6 GHz y superiores, que no penetran muy bien en los edificios.
Para dar servicio a lugares interiores y otras zonas exteriores de difícil acceso, las células pequeñas
se utilizará. Dada la cantidad de lugares interiores y exteriores que van desde
hogares, instalaciones corporativas, áreas comerciales e incluso estadios, el uso de pequeños
de la tecnología, el uso de células pequeñas será fundamental para el éxito de la 5G. Teniendo en cuenta la gran
número de células pequeñas y la diversidad de despliegues necesarios en una red, deben ser
ser baratos de instalar y operar; esto será un elemento clave del 5G

¿Qué tecnologías están disponibles?

En los últimos años, varias tecnologías han evolucionado en una dirección
dirección que proporciona soluciones para el 5G. En primer lugar, desde la perspectiva de la banda base, la Ley de Moore
la ley de moore sigue reduciendo no sólo el coste del silicio por puerta, sino que también permite integrar funcionalidades más complejas en la tecnología de radio
ahora es posible integrar funciones más complejas en la tecnología de radio. Ahora es posible
integrar muchos de los algoritmos de control necesarios directamente en la radio, incluyendo
características como la predistorsión digital (DPD). Existen muchas más posibilidades a medida que las nuevas generaciones de radios están disponibles
generaciones de radios están disponibles

En segundo lugar, las alianzas industriales como la O-RAN2 están trabajando en toda la industria inalámbrica
industria para permitir economías de escala, no sólo para reducir costes, sino para mejorar la cadena de suministro
seguridad de la cadena de suministro y ofrecer nuevas formas de monetizar estas redes inalámbricas.
En concreto, "la Alianza O-RAN fue fundada por los operadores para definir claramente
requisitos y ayudar a construir un ecosistema de cadena de suministro para lograr [its] objetivos

Para lograr estos objetivos, el trabajo de la Alianza O-RAN incorporará "la
principios de apertura e inteligencia.3 Por ello, sus actividades se centran en definir
las interfaces físicas especificadas por el 3GPP para que puedan ser normalizadas e implementadas
implementado en toda la industria como soluciones interoperables de caja blanca. Además,
La O-RAN también define los requisitos de hardware y proporciona diseños de referencia para
o-CU, O-DU y O-RU (Unidad Centralizada Abierta, Unidad Distribuida Abierta y Unidad de Radio Abierta, respectivamente)
Unidad de radio, respectivamente, según la definición de la O-RAN). Juntos permitirán
estandarización de los procesadores fronthaul y de banda base para reducir aún más el coste de la solución
solución. Junto con otros dispositivos 5G integrados, como las radios integradas, pueden
sirven para definir en qué deben convertirse las células pequeñas y permiten la aplicación de estas normas
de estas normas. El trabajo de estos organismos es un paso esencial.

En tercer lugar, la tecnología de radio ha evolucionado rápidamente en los últimos años. Radios de alto rendimiento
de radios están disponibles en varios formatos capaces de cumplir las normas de rendimiento
normas de rendimiento exigidas por el 3GPP en la norma 38.104 y documentos relacionados.1 Estas radios están muy integradas e incluyen no sólo el sistema analógico y la RF
componentes, sino también algoritmos críticos como el DPD y la reducción del factor de cresta (CFR). Mientras que estos
de radio se construyen con CMOS de línea fina, se han producido nuevos avances en la RF
rF, donde los procesos de RF de bajo coste (SiGe, SOI, GaN, GaAs, etc.) permiten
lNAs altamente integrados y PAs de alta potencia y alto rendimiento que pueden superar los retos que estos
desafíos que exigen estas normas.

Por último, las soluciones de energía altamente integradas y eficientes, incluyendo la energía sobre
Ethernet (PoE), dispositivos de alimentación estándar, supervisión y control, y protección
protección- están disponibles y pueden proporcionar una potencia compacta. Estas soluciones
ofrecen una eficiencia muy alta y un bajo nivel de ruido en el entorno radioeléctrico e incluyen
opciones que proporcionan protección a los dispositivos clave, como los amplificadores de potencia.

Juntas, estas tecnologías permiten crear plataformas de células pequeñas de bajo coste y alto rendimiento
plataformas de rendimiento que pueden desplegarse eficazmente en toda la red de un operador, tanto para sistemas de baja como de alta potencia
sistemas de baja y alta potencia.

Visión general del sistema

La figura 1 muestra un diagrama de bloques típico de una célula pequeña 5G 4T4R (cuatro transmisores y cuatro receptores)
diagrama de bloques. Hay muchas permutaciones posibles, incluyendo 2T2R y una serie de clases de potencia
clases de potencia a partir de 24 dBm. Esta cifra servirá de base para el resto del debate, centrándose en la
esta cifra servirá de base para el resto del debate, centrándose en los dispositivos de tecnología 5G que son fácilmente
se adapta fácilmente a las variaciones de banda y de nivel de potencia en la O-RU.






Figura 1: Diagrama de bloques de alto nivel de una célula pequeña.

Elementos clave de la radio

En la última década, el transceptor integrado se ha convertido en una plataforma muy capaz. El ADI RadioVerse la familia incluye una amplia gama de transceptores integrados
transceptores que soportan hasta 200 MHz de ancho de banda ocupado, incorporando
funciones avanzadas como el DPD. En conjunto, esta familia de productos no sólo satisface la
dispositivos de tecnología 5G, pero también sigue siendo compatible con los requisitos de RF de LTE y GSM RF
REQUISITOS DE GSM RF. Aunque las nuevas generaciones de estos dispositivos están todavía en desarrollo, uno de los
desarrollo, uno de los más nuevos se muestra en la Figura 2, el ADRV9029, un 4T4R
configuración. Hay otros productos disponibles, incluyendo dispositivos con y sin
dPD y otras configuraciones, incluida la 2T2R.






Figura 2. El transceptor ADRV9029.

Cada unidad de RadioVerse incluye todo lo necesario para construir una radio completa, excepto el LNA y
radio, a excepción del LNA y el PA. Esto incluye toda la funcionalidad de transmisión y recepción, los sintetizadores
sintetizadores y reloj. También incluye la máquina de estado y la VGA
necesario para hacer funcionar el AGC y el amplificador de control de ganancia. Mientras que el RadioVerso
son todos de banda ancha hasta 6 GHz, el LNA y el PA no lo son y deben ser especificados por
banda o rango de frecuencias. Por lo tanto, para completar el diseño de la radio, un
El LNA y el PA deben estar asociados al CI RadioVerse. Las siguientes secciones
describirá la cadena de señales para recibir y transmitir un diseño de radio pequeño
diseño y proporcionar una visión general de la selección de estos dispositivos.

Ejemplo de cadena de señales de recepción

Cuando se combina el ADRV9029 con el ADRF5545A, como se muestra en la Figura 3, se obtiene un sistema de 2 chips
el receptor de 2 chips se construye fácilmente. El ADRF5515 es compatible con los pines y también se puede utilizar
también se puede utilizar. Combinado con sólo unos pocos componentes pasivos más, puede formar un sistema muy compacto
un diseño de receptor muy compacto y de alto rendimiento, como se muestra en la cadena de señales de la Figura 4
en la Figura 4. La principal ventaja de esta arquitectura es el alto nivel de integración posible, que
posible, lo que no sólo conduce a una implementación de muy bajo coste, sino también a la menor potencia
disipación de energía.4





Figura 3. El panel frontal del receptor TDD de doble canal ADRF5545A.





Figura 4. Detalles de la cadena de señales del receptor.

La arquitectura de la familia RadioVerse permite eliminar muchos elementos
asociados a un diseño de receptor convencional, incluyendo parte de la amplificación de RF, la amplificación, el filtrado y la integración de gran parte de la funcionalidad del receptor
la amplificación, el filtrado y la integración de gran parte de las funciones de radio restantes,
incluyendo filtros de canal (analógicos y digitales) y amplificadores de banda base. Estos son
suelen ser algunos de los dispositivos más grandes y potentes del sistema, lo que supone una importante
un ahorro significativo respecto a otras arquitecturas, como el muestreo directo de RF.

Como se muestra en la Figura 4, la gama de receptores de células pequeñas está formada por un circulador (para TDD
aplicaciones TDD), un ADRF5545A, un filtro SAW/BAW (ondas acústicas superficiales/ondas acústicas subterráneas)
o un filtro monobloque, un balun y un transceptor. No son necesarios amplificadores o VGAs adicionales debido a la
rendimiento y el bajo IP1dB de entrada del ADRV9029 y otros miembros del
y otros miembros de la familia de RadioVerse. Utilizando esta cadena de señales, es posible
para soportar cifras de ruido tan bajas como 2 dB para todo el sistema, desde la antena
a los bits. Aunque este diseño incluye un módulo frontal de RF integrado, muchos diseños seguirán beneficiándose de un módulo discreto
los diseños seguirán beneficiándose de un diseño discreto que no se muestra aquí. El MEF integrado
El MEF integrado sacrifica la integración por un ligero aumento de los requisitos de filtrado en el filtro de la antena
filtro de antena, pero sigue ofreciendo un diseño convincente para muchas soluciones altamente integradas como
mIMO masivo y otros despliegues TDD. Normalmente, los frontales discretos
se utilizan para los diseños FDD.

Suponiendo una pérdida antes del LNA de unos 0,5 dB, y si la pérdida del filtro de banda
es de 1 dB, dadas las especificaciones de la hoja de datos de los dos dispositivos activos, el NF nominal de la cadena de señales del receptor completo debería ser de unos 2 dB
la cadena de señales del receptor completo debe ser de unos 2 dB. Suponiendo una relación señal/ruido y una distorsión de 0 dB según el MCS-4, la sensibilidad de referencia será
será de unos -104,3 dBm para una portadora 5G G-FR1-A1-1 (~5 MHz). Esto debería ser más que
suficiente para cumplir incluso los requisitos de conducción de área amplia especificados en la Sección 2.2 de
7.2,2 de la norma 38.104 con margen, y más que suficiente para un diseño de célula local/pequeña que requiere
diseño de células pequeñas que requiere -93,7 dBm para esta condición, como se resume en la Tabla 1
en la Tabla 1. Algunas aplicaciones de células pequeñas de bajo rendimiento pueden utilizar un
lNA como el GRF2093 seguido de un filtro SAW.

Tabla 1. 38.Clasificaciones de 104 receptores
Área ampliada (dBm) Alcance medio (dBm) Área local (dBm)
5 MHz BW/15 kHz -101.7 -96.7 -93.7
20 MHz BW/15 kHz -95.3 -90.3 -87.3
50 MHz BW/30 kHz -95.6 -90.6 -87.6
100 MHz BW/30 kHz -95.6 -90.6 -87.6

Además, la cláusula 7.4.1 de la norma 38.104 exige que, bajo un bloqueo de ACS de -52 dBm (área amplia)
que el receptor no se desensibilice más de 6 dB. Según el NF frente al nivel de entrada
nivel de entrada mostrado en la Figura 5, hay muy poco ruido adicional a -52 dBm que a
niveles inferiores. De hecho, el suelo de ruido no se inclina hacia arriba hasta justo después de -40 dBm,
que es ideal para el ACS de área local que requiere una tolerancia de -44 dBm.




Figura 5: NF del receptor en función del nivel de entrada.

Los requisitos generales de bloqueo (7.4.2) establecen que un agresor de -35 dBm (área local)
que se aplicará al receptor en la banda de interés con un desplazamiento de ±7,5 MHz
con un desplazamiento máximo de 6 dB permitido. En la Figura 5 se muestra el rendimiento de la cadena de señales de Analog Devices
rendimiento de la cadena de señal, se puede ver que sólo hay una desintonización de unos 0,9 dB. La banda estrecha
el bloqueo es un estímulo de tipo CW de potencia ligeramente inferior, pero tampoco es un problema.

Un reto quizás más interesante será el bloqueo fuera de banda de la sección 7.5.2
aquí se transmite una señal de -15 dBm a la entrada de la antena. Para un pequeño
célula de menos de 200 MHz, la señal más cercana al borde de la banda es de 20 MHz
20 MHz. La prueba requiere una exploración de 1 MHz a 12,75 GHz, excluyendo la banda
dentro de los 20 MHz de la frecuencia de funcionamiento. Hay varias cosas que funcionan
en beneficio de la cadena de señales. En primer lugar, el circulador tiene un ancho de banda finito
y rechazará muchas señales fuera de banda, pero en las proximidades no contribuye mucho.
En segundo lugar, el filtro introducido después del ADRF5545A proporcionará algo de filtrado, normalmente,
un rechazo fuera de banda de 20 MHz de ~20 dB es razonable. Por último, una de las características únicas y más útiles del
y más útil de la familia de transceptores ADI, inherente a la arquitectura del transceptor, es el rechazo fuera de banda incorporado
es el rechazo integrado fuera de banda. En la Figura 20 de la nota de aplicación AN-1354 de Analog Devices
en la figura 20 de la nota de aplicación AN-1354 de Analog Devices, el rechazo inherente fuera de banda se ilustra con un nivel de señal creciente para desensibilizar el receptor
aumentar el nivel de la señal para desensibilizar el receptor. En esta nota de aplicación, el barrido
en esta nota de aplicación, el barrido de frecuencias en ambas direcciones alrededor del ancho de banda muestra que una señal mayor
se tolera para el mismo nivel de rechazo. En la nota de aplicación, vemos que
cerca del borde de la banda, es posible obtener unos 10 dB para un desplazamiento de fase de 6 dB. Además, el
el filtro integrado reduce considerablemente las señales fuera de banda, que no se reajustan en la banda y se atenúan en gran medida
en la banda y se atenúan en gran medida por el filtrado en el chip y externo

Juntos, estos bloques filtran el agresor fuera de banda desde -15 dBm hasta aproximadamente
-40 dBm a -45 dBm hasta la banda de exclusión de 20 MHz. Más adelante, un rechazo aún mayor
un rechazo aún mayor. En este nivel, la figura 5 muestra que se produciría muy poco rechazo
se espera.

Quizás el mayor problema sería la linealidad del módulo frontal. En este nivel
nivel, cabría esperar un gran producto IM3. Según el MEF real
elegido, puede ser conveniente mover el filtro selector de banda antes del segundo
LNA para protegerlo de las señales fuera de banda, que suelen producir grandes IM
productos. No es posible colocar un filtro entre las etapas en este tipo de
no es posible colocar un filtro entre etapas en este tipo de CEM, por lo que se implementa otra opción.

Para ayudar a limitar el impacto de los intermodales bajo grandes bloqueos fuera de banda, un
el CEM típico incluye interruptores de derivación de la segunda etapa para reducir la ganancia y proteger la segunda etapa de ser llevada al
la segunda etapa de ser conducida a la no linealidad, como se muestra en la figura 3.
La conmutación de la ganancia del LNA reduce la SNR de la cadena de señales en 1 dB, pero preserva el rango dinámico global al limitar la
el rango dinámico global limitando la distorsión de intermodulación causada por estos
esto compensa con creces la pérdida de rendimiento acústico. En general, este
daría lugar a una NF en el peor de los casos de unos 5,7 dB, que está dentro del requisito de la huella del
(célula pequeña) en la sensibilidad de referencia. Cualquier filtro restante
el resto de los requisitos de filtrado los proporciona un filtro de antena, y el rechazo se puede determinar
basado en el punto de compresión de la ganancia baja y el IP3 del CEM del receptor.

Ejemplo de cadena de señales del transmisor

Cuando el ADRV9029 se combina con un amplificador de control de RF adecuado, o RFVGA
(visita analog.com/rf para ver más opciones), y un PA adecuado, una picocélula compacta para interiores,
picocélula de exterior, o microcélula de exterior5 son fáciles de construir. Con sólo algunos otros pasivos
otros componentes pasivos, estos dispositivos de la tecnología 5G pueden combinarse para formar un sistema muy compacto y
un diseño de transmisor muy compacto y eficiente, como se muestra en la cadena de señales en
Figura 6. La principal ventaja de esta arquitectura es el alto nivel de integración posible, que
posible, lo que no sólo conduce a una implementación de muy bajo coste, sino también a la menor potencia
la menor disipación de energía posible utilizando la funcionalidad DPD integrada disponible en algunos
funcionalidad disponible en algunos transceptores ADI.




Figura 6. Detalles de la cadena de señales del transmisor.

Como se muestra en la figura 6, la cadena de transmisores de células pequeñas está formada por un circulador, un PA,
un filtro y un transceptor. Además, el circuito incluye un acoplador en la salida
salida del PA que se utiliza para controlar la distorsión de salida (y que también puede utilizarse para controlar la VSWR de la antena)
control de la VSWR de la antena, así como de la potencia de avance) y puede utilizarse con el
DPD para mejorar la eficacia operativa de la función de transmisión y mejorar la
rendimiento parasitario. Aunque se puede utilizar un DPD externo, algunos ADI
los transceptores incluyen DPDs totalmente integrados, que funcionan con una potencia incremental de 350 mW o menos
dependiendo de la cantidad de corrección que requiera un determinado PA. Los AP de bajo consumo requerirán menos corrección y, por tanto, menos energía
requerirá menos corrección y, por tanto, menos energía consumida por el DPD. Además,
el DPD integrado reduce a la mitad el número de canales SERDES en el chip de banda base externo
chip de banda base externo porque se eliminan los canales SERDES del receptor de observación
por completo y la carga útil del transmisor se reduce, ya que la ampliación del ancho de banda para el DPD se gestiona por completo dentro del
la ampliación del ancho de banda para el DPD se gestiona completamente dentro del transceptor. Un DPD equivalente en un
La FPGA suele ser 10 veces más potente y no es eficiente ni energéticamente para
células pequeñas de baja potencia y MIMO masivo. Sin embargo, al integrar el DPD en el
el transceptor, la muy baja potencia y el bajo coste permiten efectivamente que el DPD
para utilizarlo incluso en células pequeñas de baja potencia y así beneficiarse de la eficiencia y
una linealidad de transmisión mejorada sin una gran carga computacional externa.

Las figuras 7 y 8 muestran ejemplos del funcionamiento del DPD de ADI en aplicaciones de células pequeñas de baja y media potencia
aplicaciones de células pequeñas. El estímulo mostrado es para cinco portadoras LTE de 20 MHz adyacentes
portadoras con un total de 100 MHz. En general, LTE requiere una ACLR mínima de 45 dB
y la mayoría de las implantaciones deberían conseguir más que esto. ADI dispone de un laboratorio de pruebas permanente
siempre examinando nuevas AP en todas las clases de potencia. Comprueba el informe de prueba del amplificador de potencia
Informe de pruebas, o consulta a la fábrica para obtener los últimos detalles sobre la tecnología DPD disponible en ADI y un
tecnología y una lista de los últimos AP cualificados.

Figura 7. Espectro típico de AP con y sin DPD, RF total de 26 dBm.

Figura 8. Espectro típico del AF con y sin DPD, RF total de 37 dBm.

¿Cómo se puede explicar esto?

La figura 9 muestra la cadena de señales completa, incluyendo algunas de las señales de control necesarias.
Para mejorar la eficiencia energética, el circuito incluye la señalización de transmisión y recepción para encender y apagar los amplificadores durante sus respectivos ciclos para TDD
y desactivar los amplificadores durante sus respectivos ciclos para TDD. Del mismo modo, este
podría utilizarse con el FDD para apagar durante las franjas horarias no utilizadas para ahorrar energía también en ese momento
también. También se necesita un interruptor del LNA para cambiar el interruptor de entrada del LNA a
para desviar cualquier potencia de transmisión devuelta a una terminación en lugar de la entrada del amplificador central
entrada del amplificador central. Estas diferentes señales pueden ser generadas y orquestadas por el ASIC,
FPGA, o el transceptor.

Figura 9. Cadena de señales del transceptor completa.

La cadena de señales del receptor incluye una función que modifica
el flujo de datos digitales para tener en cuenta la reducción de la ganancia analógica, conservando el nivel absoluto de la
el nivel absoluto de la señal cuando se transmite al PHY bajo y luego al resto de la banda base descendente
de la banda base descendente.

La aplicación presentada aquí es para una sola banda. Aunque el transceptor es de banda ancha
y cubre todas las frecuencias hasta 6 GHz, no todos los dispositivos del diseño lo hacen. Dispositivos como el
como el LNA y el PA suelen tener bandas y deben seleccionarse según la banda
banda soportada. En general, estos dispositivos están disponibles en opciones compatibles con los pines para
cubren todas las bandas habituales por debajo de 6 GHz y son fáciles de sustituir. Esto permite
soporte para todas las bandas TDD y FDD comunes, incluidas las de 5G y las propuestas para O-RAN
propuesto para la O-RAN.

Árbol del reloj

Dependiendo de la configuración, son posibles varias configuraciones de reloj diferentes.
Si se requiere una alineación temporal precisa, se realizará una síntesis de reloj en dos pasos
necesario. El primer paso requerirá un enlace con la banda base a través de un ASIC,
FPGA, o controlador para sincronizar y alinear correctamente el escaneo de radio. Esta aplicación
requerirá el procesamiento de la información del Protocolo de Tiempo de Precisión (PTP) proporcionada por el
el fronthaul o un receptor GPS local. Esto permitirá que la radio y el
el procesador de banda base sabe con precisión cuándo deben procesarse las tramas de radio

La familia AD9545 es ideal para ajustar la frecuencia, la fase y la hora del reloj maestro de la radio
hora del reloj principal a la radio. Tiene la ventaja de que se puede configurar
para funcionar temporalmente sin una referencia y mantener la precisión en caso de
tiene la ventaja de que puede configurarse para funcionar temporalmente sin referencia y mantener la precisión en caso de reloj de referencia defectuoso o intermitente cuando se acopla a un TCXO (oscilador de cristal con compensación de temperatura) u OCXO (oscilador con compensación de temperatura)
(oscilador de cristal con compensación de temperatura) o OCXO (oscilador de cristal controlado por horno)

Para las configuraciones que no requieren una alineación temporal precisa, o como segunda etapa de las que sí la requieren, el
para las configuraciones que no requieren una alineación precisa de la temporización, o como segunda etapa de las que sí la requieren, se necesita un dispositivo de distribución de reloj. El
la finalidad del dispositivo de distribución es generar el rango de reloj en todo el
la radio. Esto incluye los necesarios para JESD, eCPRI, Ethernet, SFP y otros
señales clave a través de la radio. El AD9528 proporciona relojes de baja fluctuación con un total de
hasta 14 velocidades diferentes, incluida la compatibilidad con el reloj del dispositivo JESD204B/JESD204C y la señalización SYSREF
reloj y señalización SYSREF.

En la Figura 10 se muestra un diagrama de bloques de reloj de 2 etapas. Para las aplicaciones que no
requieren una alineación temporal precisa, el AD9545 puede eliminarse o puentearse
y sólo se utilizaría el AD9528. El reloj de entrada al sistema proviene de
de la red central y es recuperada por la funcionalidad de banda base y de red del
del bloque de funciones Ethernet o de la FPGA, dependiendo de la arquitectura exacta
arquitectura. Son posibles muchas otras configuraciones en función de los requisitos específicos de la radio
requisitos específicos de la radio. Aquí sólo se muestra una representación.

Figura 10. Un ejemplo de árbol del reloj.

Potencia

La disipación total de energía viene determinada por muchos factores. Entre ellos
factores son la FPGA seleccionada y las funciones implementadas, el transceptor seleccionado y
seleccionado y las opciones activadas, el árbol de reloj necesario y la potencia de RF generada

Un típico SoC FPGA de gama media que implementa el procesamiento en el plano CUS y M de la O-RAN,
así como la sincronización con la pila PTP IEEE 1588 v2, consumirá unos 15 W.
El transceptor ADRV9029 típico disipa entre 5 W y 8 W, dependiendo de
la configuración TDD o FDD y la gama de funciones DFE activadas.
A esto hay que añadir la potencia del reloj, la potencia del receptor, la potencia del transmisor, así como varios
hay que añadir la potencia. El cuadro 2 muestra un ejemplo de resumen de la
potencia total del sistema, excluyendo la cadena de transmisión, que varía mucho con el
con la clase de potencia de salida

Tabla 2. Disipación de energía presupuestaria
Dispositivo # Necesario TDD 70:30 Disipación típica (4T4R)
SoC FPGA de gama media 1 ~15 W
ADRV9xxx 1 ~5 W
ADRF5545A 2 0.6 W
AD9545 1 0.7 W
AD9528 1 1.4 W
Amplificador de accionamiento para megafonía 4 1.2 W
Varios. 1 2 W
Total 14 26 W a 29 W

Sumando la disipación de energía de la radio, la disipación total para un ciclo de trabajo de 70:30
para Tx:Rx es de 26 W a 29 W, dependiendo de la configuración exacta de la radio
sin incluir la potencia asociada al PA. La tabla 3 muestra algunos ejemplos de disipación de PA
disipación. Dado que los PA funcionan en gran medida en el rango lineal de los transistores en un
una variación de una clase AB, su eficacia puede ser de entre el 20% y el 50
y el 50%. Aquí es donde el valor DPD integrado es una gran ventaja. Incluso para
pA a bajo ancho de banda y baja potencia, unas decenas de mW de disipación de DPD se compensan con creces con la mejora de la eficiencia del dispositivo
compensado por la mejora de la eficiencia de la AP

Tabla 3. Disipación de energía del transmisor
Dispositivo # Requerido TDD 70:30 Disipación típica (4T4R)
PA (+24 dBm/antena) 4 ~2.5 W
PA (+37 dBm/antena) 4 ~47 W

Para una célula pequeña y de bajo consumo, si se añaden unos 2,5 W de potencia adicional, la disipación total asciende a unos 30 W
la disipación total a unos 30 W, lo cual es cómodo para una célula interior pequeña con refrigeración pasiva
pequeña célula interior refrigerada pasivamente y alimentada por una solución PoE

En la Figura 11 se muestra una posible solución PoE. Esta solución incluye el controlador de puente LT4321, que permite utilizar transistores MOS como diodos ideales en lugar de rectificadores, con la ventaja de mejorar significativamente la eficiencia
le sigue el controlador de puente LT4321, que permite utilizar transistores MOS como diodos ideales en lugar de rectificadores, con la ventaja de mejorar notablemente la eficiencia. Le sigue
por el LT4295, un dispositivo de DP compatible con 802.3bt. A continuación, se puede seguir con
controladores locales adecuados para cumplir los requisitos indicados en la tabla anterior,
proporcionando hasta 90+ W según sea necesario.

Figura 11. Una solución de alimentación de células pequeñas aislada por PoE.

Además de los dispositivos de conversión PoE, hay muchos otros dispositivos disponibles para apoyar un diseño de referencia de célula pequeña
un diseño de referencia de célula pequeña. Entre ellos se encuentran dispositivos básicos como la familia ADP5054, diseñada específicamente para alimentar transceptores ADI, así como muchos otros convertidores buck de bajo ruido y controladores LDO, como se muestra en la Figura 12
entre ellos se encuentran dispositivos básicos como la familia ADP5054, diseñada específicamente para alimentar transceptores ADI, así como muchos otros convertidores buck de bajo ruido y reguladores LDO, como se muestra en la Figura 12.

Figura 12. Un árbol de potencia típico para aplicaciones de células pequeñas.

Opciones

Una de las grandes ventajas de esta arquitectura de radio es la flexibilidad que ofrece
en términos de satisfacer una serie de requisitos del mercado. Esta arquitectura está optimizada
para una serie de aplicaciones, incluyendo FDD y TDD. También es capaz de
también es capaz de funcionar en banda baja, media y alta, y se adapta bien a las células pequeñas con
plataformas MIMO masivas. Se pueden hacer muchas concesiones en los circuitos del transmisor y del receptor para optimizar el coste, el tamaño, el peso y la potencia. Mientras que
esta introducción se ha centrado en un mayor rendimiento e integración, es posible
hacer algunas compensaciones sencillas por el coste con selecciones ligeramente diferentes

Por ejemplo, algunos PA de baja potencia no necesitan un amplificador conductor y, por lo tanto
puede no ser necesario. Como la potencia de RF es baja para muchas aplicaciones de células pequeñas,
el circulador puede ser sustituido por un simple interruptor TR. Por último, si sólo se necesita el rendimiento del área local, el
rendimiento, el LNA de dos etapas puede ser sustituido por un simple LNA de una etapa
lNA de una etapa. El resultado es una opción de menor coste que sigue ofreciendo un buen rendimiento de radio
rendimiento de la radio. En la Figura 13 se muestra un ejemplo de esta solución. Muchas otras permutaciones
existen permutaciones que se adaptan a un amplio abanico de posibilidades en una amplia gama de frecuencias y potencias
y las opciones de alimentación.

Figura 13. Cadena de señales del transceptor de CA.

Conclusión

Los dispositivos de tecnología 5G de los que se habla aquí están disponibles para las comunicaciones
y permitir implementaciones de bajo coste adecuadas para el desarrollo de la 5G,
incluidos los que implementan soluciones O-RAN O-RU. Entre ellos se encuentran los dispositivos del
la familia RadioVerse, así como los amplificadores de RF, la recuperación/sincronización del reloj
y el control de potencia de los puntos de carga/ethernet. En conjunto, este paquete altamente integrado
en conjunto, este paquete altamente integrado está preparado para la implementación de células pequeñas, macrocélulas y microcélulas 5G
y aplicaciones MIMO masivas.

Figura 14. Plataforma prototipo 5G con extremo frontal de RF rebandable.

Cuando se combina con un PHY adecuado y el software proporcionado en una FPGA, el eASIC,
o ASIC, se puede desarrollar una solución O-RU completa, como se muestra en la Figura 14. Este
se ha desarrollado con socios de Intel®comoras, y Sistemas Whizz.
Estas soluciones no sólo cumplen con las características de RF requeridas, sino también con los presupuestos de coste y potencia necesarios para permitir el despliegue de un alto rendimiento de bajo coste
y los presupuestos de energía necesarios para permitir el despliegue de plataformas O-RAN de bajo coste y alto rendimiento
Plataformas O-RAN.

Ссылки

1ftp://ftp.3gpp.org/specs/latest/Rel-15/38_series/

2Alianza O-RAN.

3 "O-RAN: Hacia una RAN abierta e inteligente." Alianza O-RAN, octubre de 2018.

4 Brad Brannon. "Donde gana Zero-IF: 50% menos de huella de PCB a 1/3 del coste." Diálogo Analógico, Vol. 50, No. 3, Septiembre 2016

5Especificaciones. Alianza O-RAN.

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