无线电

作者:Anthony Collins、Harpinder Matharu和Ehab Mohsen,赛灵思公司,美国加利福尼亚州圣何塞

第五代无线接入网络预计能够满足2020年及以后新用例和新应用的系统与服务要求。5G新无线电(5G NR)预计提供每用户10Gbps的峰值数据速率,是第四代无线接入网络的近100倍。4G LTE-Advanced Pro,也就是部分厂商所称的4.5-4.9G,利用更高带宽和载波聚合能实现高达1Gbps的峰值数据速率。LTE-Advanced Pro的每用户持续数据传输率一般介于25-50Mbps之间。5G NR的目标是通过将每用户持续数据传输率推高到500Mbps,实现100倍的提升。

频谱效率显著提高和充分利用超过6GHz的闲置频率是实现千兆位级数据速率的增强型移动宽带(eMBB)的关键因素。大规模MIMO(或大型天线阵列),是实现这一数据数率提升的基本技术。大规模MIMO通过在频率和时间之外新增空间维度,显著提高了频谱效率。通过阵列增益和多波束正交性得到的高信噪比(SNR)让多个用户能够使用相同的时间和频率分配。

5G毫米波无线电的最优技术选择

作者:Thomas Cameron博士 ADI公司通信业务部CTO

简介
业界普遍认为,混合波束赋形(例如图1所示)将是工作在微波和毫米波频率的5G系统的首选架构。这种架构综合运用数字(MIMO) 和模拟波束赋形来克服高路径损耗并提高频谱效率。如图1所示,m个数据流的组合分割到n条RF路径上以形成自由空间中的波束,故天线元件总数为乘积m × n。数字流可通过多种方式组合,既可利用高层MIMO将所有能量导向单个用户,也可以利用多用户MIMO支持多个用户。

图1. 混合波束赋形框图

图1. 混合波束赋形框图

采用RF DAC的多频段、多标准发射器设计

作者:Assaf Toledano和Yi Zhang,ADI公司应用工程师

简介
无线通信网络正在迅猛发展。在多种空中标准共存的同时,消费者对数据服务需求的快速扩张呼唤更广的覆盖范围和更宽的带宽。不同的无线电技术以及不断增加的频率分配使控制网络和降低成本变得更为复杂。无线服务提供商正在寻求不仅能保护他们的现有投资,并且还能简化系统,以便未来网络升级和扩容的解决方案。

为了满足这些需求,必须通过有效且相对廉价的方案来解决多频段、多标准无线电(MB-MSR)基站构建问题。支持基站设计变革的技术进步之一是新一代射频数模转换器(RF DAC),比如ADI公司的AD9129。本文将论述采用RF DAC设计MB-MSR发射器时需要考虑的主要方面。

传统发射器架构
图1(a)显示了一个广泛用于无线基站发射器设计的架构。同相(I)和正交(Q)输入数据经过数字调制,然后由DAC转换为一对中频(IF)I和Q输出信号。应当选择合适的IF,以便其数值足够高,使带通滤波器能够抑制调制镜像;而同时又足够低,使DAC能够保持良好的输出性能。该架构已成功应用于数代单频段无线电设计中。

作者:Umesh Jayamohan

简介

模数转换器(ADC)很久以来一直是通信接收机设计的基本器件。随着通信技术的不断发展,消费者要求更快的数据速率和更低的服务价格。提供这项技术的回程服务供应商面临着两难的处境。更高的数据速率意味着更多带宽,这也就表示更快的数据转换器,将模拟无线电波转换为数字处理。然而,更快的数据转换器(GSPS,或称每秒千兆采样转换器)——广为人知的有RF采样ADC——同样产生大量数据,而这些DSP芯片必须以高得多的速度进行处理。这无疑增加了无线电接收机的运营成本。

解决方案是对组成RF采样ADC的硅芯片进行更优化设计。得益于硅芯片工艺的进步(感谢摩尔定律),定制型数字处理模块中的RF采样ADC在功耗和尺寸方面的效率相比现有FPGA要更高。使用这些数字信号处理模块还能获得更低的数据速率,从而可以使用成本更低的FPGA。这对于运营商来说是双赢的局面,因为他们可以使用这些GSPS ADC以高频率进行采样、使用内部数字下变频器(DDC)以所需速度处理数据,并以能实现的(低)数据速率将其发送至更为廉价的FPGA(或者现有的ASIC产品)进行进一步的基带处理。

设定相位同调RF量测系统:从MIMO到波束赋形

自从传送出第一笔无线电波之后,工程师就持续发明新方法,以优化电磁微波讯号。RF 讯号已广泛用于多种应用,其中又以无线通信与 RADAR 的 2 项特殊应用正利用此常见技术。就本质而言,此 2 项应用的独到之处,即是利用电磁波的空间维度 (Spatial dimension)。直到今天,许多无线通信系统整合了多重输入/输出 (MIMO) 天线架构,以利用多重路径的讯号传播 (Propagation) 功能。此外,目前有多款 RADAR 系统均使用电磁波束控制 (Beam steering),以取代传统的机械控制传输讯号。这些应用均属于多通道相位同调 (Phase coherent) RF 量测系统的主要行进动力之一。 就本质而言,此 2 项应用的独到之处,即是利用电磁波的空间维度 (Spatial dimension)。直到今天,许多无线通信系统整合了多重输入/输出 (MIMO) 天线架构,以利用多重路径的讯号传播 (Propagation) 功能。此外,目前有多款 RADAR 系统均使用电磁波束控制 (Beam steering),以取代传统的机械控制传输讯号。这些应用均属于多通道相位同调 (Phase coherent) RF 量测系统的主要行进动力之一。

介绍

作者: Thomas Cameron ADI半导体通讯事业群技术长

第五代行动通讯的频谱将可能于高频段运作,但讯号在高频段时,会受到大气衰减、阻隔和反射等影响,因此目前业界已积极研发波束成形技术、多重输入多重输出技术等,以及新的射频组件等,以减少高频讯号衰减的挑战。

随着5G的崛起,作为一名射频工程师,这真是一个令人感到兴奋的时刻。5G是下一代的无线通信系统,对工程界而言,当踏上这条通往5G的路时,也带来无数机会和挑战。5G同时代表着行动技术的演化和革命,它可达成由无线生态系统中各成员至今所刊出文件中所设定的各种高层次目标。

5G被广泛地视为是新一代的无线技术,可以将蜂巢式技术拓展到全新的使用情境、案例和垂直市场。虽然5G一般被视为是一种可提供包括高画质(HD)和超高画质(UltraHD)视频串流等超宽带服务的技术,但它也可将蜂巢式技术带进机器的世界。它可对自动驾驶车辆的发展贡献一已之力,且也可被用来连接到数以百万计的工业传感器和大量的穿戴式消费性设备等等。

作者:林威志

4G无线通信涵盖的频段众多,且须向后兼容3G/2G技术,造成网络设备与终端用户装置极大的设计挑战,因此相关产品开发商已开始利用软件定义无线电(SDR)技术简化硬件配置,并提高支持各种无线电频段的弹性,以加快多频多模产品开发时程。

由于行动装置的普及,终端消费者往往身上同时配备多台行动装置,而这些也都成为现代人必备的生活必需品。这些装置的增加,亦造就用户对于通讯流量的需求不断的往大流量与大带宽增加,因而无线网络通讯也就由2G延续到3G,再往今日的4G延伸,而未来的5G规画也在各国间展开。

经由如此的脉络轨迹,可以发现面对不同的网络速度需求,提供服务的网络设备亦须不断的发展及更新,且最近几年的数据需求量爆炸性的成长,亦使设备开发工程师面临时程紧缩的压力。另一方面,对于提供通讯服务的营运商来说,快速的网络基础建置速度等同于大量的使用者加入,亦等同于良好的使用者经验及利润。

作者:Duncan Cockburn 赛灵思公司高级设计工程师 duncan.cockburn@xilinx.com
本文将介绍如何优化赛灵思内核以便在CPRI远程无线电头端设计中使用Vivado IPI。

新型基于FPGA的设计使用IP核的数量和种类日趋繁多。Vivado®设计套件中的IP集成器 (IPI)工具和赛灵思通信IP让设计人员能够更加轻松快速地将IP模块连接在一起。

为了更好地阐明IPI方法的强大之处,我们以远程无线电头端(RRH)为例。RRH位于天线附近,构成蜂窝通信网络的一部分。它们通常通过光纤连接至上游的基带收发器站,并可以选择性地连接到下游的更多RRH,从而构成多跳拓扑结构(图1)。文章更多内容

MathWorks 现为 Zynq SDR 评估套件和 Zynq SDR 系统开发套件提供 MATLAB® 和 Simulink® 支持。Simulink Zynq 工作流程支持 MATLAB 和 Simulink 的系统级软硬件分区以及面向 Zynq® All Programmable SoC 处理系统和可编程逻辑的自动代码生成。用户现在能扩展基础工作流程功能,在 Zynq SDR 套件上快速进行 SDR 应用的原型设计。了解更多 »


赛灵思推出与NXP Gen9射频功率晶体管兼容的新一代CFR和DPD IP,将功率晶体管效率提高到50%

赛灵思公司(Xilinx, Inc. (NASDAQ:XLNX))和恩智浦半导体公司(NXP Semiconductors(NASDAQ: NXPI))联手宣布,他们将携手降低无线基础架构无线电的资本支出(CapEx)和运营支出成本(OpEx)。两家公司一直保持通力合作,致力于让客户能够快速方便地将赛灵思最新峰值因数抑制(CFR)和数字预失真(DPD) SmartCORE™IP与NXP的Gen9 LDMOS射频高效功率放大器技术完美集成。NXP先进的功率放大器器件和赛灵思的All Programmable器件及无线电IP的无缝组合,使客户能够实现更小、更轻、可靠性更高的无线电设备,非常适用于新一代无线基础架构设备。

同步内容