设计新突破,可降低90%的DPD功耗芯片出炉

RF/无线

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从4G到5G过渡,对设备功耗及成本提出了很高的要求,供应商们面临越来越多的创新压力与挑战,其中一个压力是无线电外形种类和频段激增。从无线电外形种类最早是宏基站,到后来的RRU、BBU,再到现在最新的各种各样小站及4.5G~5G引进的Massive MIMO等等。

面对这样的需求,早在去年ADI推出了RadioVerse用来帮助用户解决相关的无线电设计的相关难题,核心就是无线电技术。其产品系列包括新的无线电收发器硬件、软件工具和鲁棒的设计环境,有助于实现下一代网络所需的尺寸更小、功耗更低的无线电。

ADI RadioVerse™市场经理翁洁

ADI RadioVerse™市场经理翁洁指出:“此次发布的产品AD9375 RF收发器,它是ADI公司高集成度宽带RF收发器系列的最新成员。AD9375是首款片内集成数字预失真(DPD)算法的RF收发器——相比竞争解决方案,这项设计突破可降低90%的DPD功耗。”

AD9375新产品支持快速评估并开发面向4G小型蜂窝和Pre-5G massive MIMO系统的无线电设计,可提高数据速率,改善在办公楼、体育馆、公共交通系统等人员密集的高流量区域中的连接能力和数据吞吐量。

据翁洁介绍,现有的RadioVerse主要产品有AD9361、AD9363、AD9364,这是第一代的收发器。第二代以AD9371为主,AD9375作为AD9371的后续产品推出,提供了生态系统的各种平台、工具,还有和Mathworks Matlab® Simulink®模型,包括滤波器向导、评估板,各种软件工具等等。

参考设计和模块的解决方案也是针对不同的应用。翁洁表示,对RadioVerse来说,希望把它建设成一个一站式的解决方案平台,用户到RadioVerse上来不单单是查产品相关的信息或下载datasheet,更希望在路线图规划的时候就到RadioVerse上来,希望能帮助用户解决问题,包括从芯片到整个系统的解决方案。

首款集成DPD算法的RF收发器

AD9375是业界首款集成了DPD的宽带RF收发器,它和AD9371一样,支持最大40MHz,RF频率也是从300MHz到6GHz。信道是两发两收,接口一样是6Gbps的JESD204B,功耗和AD9371类似。

翁洁指出,其中一个最好的特点,它和AD9371是引脚兼容的,现有已经用AD9371的用户如果想使用DPD非常方便,直接把AD9375替换上去就可以了。AD9375作为集成DPD产品是有很大优势的,相比较传统的DPD方法来说主要有三个方面:

其一,本身它就是一个非常低功耗的解决方案。传统的DPD基于FPGA上面,一般功耗都在1W以上,1W~2W,而DPD功耗只有0.1W。

其二,因为这是一个集成方案,所以大大降低了当中的接口、JESD信道的数量。因为现在把DPD从FPGA上挪到Transceiver,所以FPGA的资源可以降低,也降低了FPGA的复杂度和成本。从FPGA到Transceiver,TS不需要5倍,只需要1倍。比如,原来数据速率是61.44MHz,在这种情况下需要300多兆的数据速率乘以5,这种情况就只需要运行61.44,这就是为什么SERDES通道可以从8条减到4条,甚至2条,功耗可以节省600毫瓦。

由于DPD系统从FPGA划分到收发器,故JESD204B串行数据接口通道数减半,使得系统功耗大幅降低,尤其是Pre-5G massive MIMO这种无线电通道密度需求很高的应用场景带来的功耗降低是非常明显的。

其三,其他优势包括更紧凑的无线电电路布局,这可以简化布线和系统设计,缩减基站尺寸,并允许设计人员使用较低成本和复杂度的FPGA。在小基站系统中,利用这些优势可让每个设备支持更多频段,从而提高网络容量,同时最大程度地减少对系统功耗和尺寸的影响。

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另外,AD9375收发器可用于常见无线电平台设计,实现300 MHz至6 GHz的射频频率范围,JESD204B接口最高支持6 Gbps,功耗低于5 W。 同AD9371相似,AD9375内置两个100 MHz接收器、两个250 MHz发射器、一个双路输入观测接收器和一个三路输入sniffer接收器。该收发器的集成DPD解决方案支持3G和4G信号,瞬时信号带宽最高可达40 MHz。

除AD9375以外,RadioVerse收发器硬件组合还有适用于宏蜂窝到微微蜂窝、毫微微蜂窝基站架构的宽带器件,以及适用于物联网应用的超低功耗窄带收发器。

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在Massive MIMO的情况下节省的更多,比如64T64R,乘以32,因为我们每一个Transceiver上有两个通道,乘以32,这时候TS 384条通道可以降低到128条SERDES通道,这是对TS而言,那就是很大的数量减少,总共可以节省19W功耗。

面向小站和Massive MIMO

对这个产品来说,小站和Massive MIMO当然5G有很多技术,其中小站是通过频谱复用增加网络密度,从而增加容量和覆盖范围。它的主要应用场景,比如机场、体育馆、办公大楼,小站在中国已经开始部署了。应该说有80%以上小站都是用我们的Transceiver技术,无论室内、室外还是乡村都会用到。

翁洁谈到,Massive MIMO是一个比较新的技术,主要针对5G,使用波束成型来提供更高的数据速率和更大的容量。一个非常关键的是通过空间复用大大提高容量和覆盖,数据速率也会有很大的提高,它的主要应用场景一般是用在热点地区,包括像CBD、商业中心,它的优点是能够对不同的用户定向化,也能够减少干扰。

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最后,翁洁总结到,这次推出的AD9375,主要面对3Gbps、4Gbps的小站和大规模Massive MIMO,它也是业界首款的集成DPD的宽带RF放大器。RadioVerse技术和设计生态系统旨在帮助用户缩减无线电尺寸、重量和功耗,同时保持尽可能高的无线电性能,并提供了非常完整的生态系统,包括功放的报告、评估板、评估工具、小站参考设计等,以加速开发者产品开发。

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