Adcs'i gelişmiş Data Throughput için 5g Altyapısına entegre etmek

5G Systems'te ADC Entegrasyonuna Giriş

Beşinci nesil (5G) kablosuz ağların yuvarlanması, radyo erişim ağının bir döneminde, vaat edilen veri oranları 10 Gbps'yi aştı, ultra-reliable düşük-latency iletişim (URLLC), ve büyük makine tipi iletişim (mMTC) Bu iddialı performans hedeflerini gerçekleştirmek için, her alt sistem doğrudan en kritik 5G'e doğru bir şekilde veri toplama işlemine yardımcı oluyor.

Modern 5G baz istasyonları, özellikle de çok sayıdaki çoklu- ⁇ (MIMO) dizilerini kullananlar, onlarca veya hatta yüzlerce eş zamanlı olarak zincir almalarını gerektirir. Her zincir, giga-sample-per-saniye (GSPS) oranlarında genişleyen bir ADC'ye odaklanır ve bu makale, teknik zorunlulukları, faydaları, zorlukları ve gelecekteki ADC'leri 5G altyapısına taşır.

5G Network Architecture'da ADCs'in Eleştirel Rolü

Analog RF'dan Dijital Bazan

Herhangi bir kablosuz alıcıda, anten sürekli zamanlı bir analog sinyal değiştiricisini bir taşıyıcı frekansına alır. Bu sinyal, alt-6 GHz frekansları (FR1) için, kanal genişliği 100 MHz'e ulaşırken, milimetre- dalga bantlarında (FR2), bireysel bileşen taşıyıcıları, 5G'de son dönüşüm adımını gerçekleştirebilir.

Kirlenme ve Spasal İşleme

Massive MIMO sistemleri, yüksek çözünürlüklü ADC için fazlı bir ADC'ye güveniyor, dijital işlemcinin hesaplanmasında ölçüm hataları, dizi kazanç ve artan müdahaleyi azaltacak şekilde sayısal olarak algılanıyor.ADC performansı doğrudan uzaysal çoklu kazanımı ve genel sistem kapasitesi etkiler.ADCSIEGIEGLEMİNCİRE'nin 6. sayısından haberdar edilmesi gerektiğini gösteriyor.

Yüksek Şekil ADC Entegrasyonunun Faydaları

Geliştirilmiş Data Throughput

Gelişmiş ADC'leri 5G altyapısına entegre etmenin en doğrudan faydası, ISID ile ISOB'de bir CPS'de 12.Cidden daha fazla bilgi edinmeye yardımcı olmak için temel bant işlemcisinin elde edilen sinyalden daha fazla bilgi edinmesine izin vermek ve böylece daha yüksek sipariş modülasyon şemalarını desteklemesi, ADC'nin gelişmeler gibi kodlama ve ölçümleme hızları, ADC'nin 12. maddesinde, ADC'de 12.64 büyük bir MIMO sistemi ile bir araya gelerek, uygun bir hata düzeltme kodlama çözümünde birkaç dB'ye kadar bir artış sağlayabilir.

URLLC için Latency

Düşük gecikmeli 5G'nin bir göstergesidir, URLLC hizmetleri, antene daha yakın olan 1 m veya daha az ADC'ler, boru hattı veya başarı notu içeren bir dizi işarettir (SAR) Bu mimari akış, düşük dönüşüm gecikmeli zamanlayıcı uygulamaları temel alanlı araç kontrolü, endüstriyel otomasyon ve uzaktan cerrahi gibi azaltır.

Geliştirilmiş Signal Quality ve Dynamic Range

5G ağları giderek kalabalık spektrum ortamlarda çalışmalıdır. Adjacent kanal müdahalesi, bloker sinyalleri ve istenen sinyalin kalitesi tüm istenen sinyalin kalitesi. Yüksek seviyeli ADCs – müdahale zemininin altında dBthose (SFDR) 80 dB'nin üzerinde çalışır - bu etkileri doğru bir şekilde azaltabilirsiniz.Bu, hem zayıf hem de güçlü sinyal bileşenleri sıkıştırma olmadan genişletilebilir.Bu özellikle de istenen sinyal gücü onlarca dBort'u azaltılabilir.

Enabling Massive MIMO ve Full Digital Dizis

Massive MIMO, 5G kapasite geliştirmenin temel taşıdır. Teorik olarak, her elementin kendi ADC'ye ait olduğu, ancak her antenin otomatik olarak yeterince hassas hale getirilmesi için sayısallaştırılmışsa, ADC'leri birden fazla elementin şarj edilmesi, ticari bazda tamamen dijital kirişler için pratik yapmak için pratik hale getirir.

ADC Entegrasyonu İçin Teknik Meydanlar 5G

Güç tüketimi ve ısı Yönetimi

5G'de aDC entegrasyonunun birincil engeli, yüksek hızlı, yüksek çözünürlüklü ADC'ler genellikle önemli bir güç tüketiyor - GSPS-class cihazlar için kanal başına birkaç yüz miliwatt sipariş.Tek bir temel istasyonda 64 veya 128 kanal tarafından çoğaltıldığında, toplam güç bütçesi önemli hale gelir.Bu sadece operasyonel maliyetlere yol açıyor, ancak ayrıca ısıtıcı 10 mmWave küçük hücrelerde, özellikle de tek seçenekle.

Jitter ve Saat Bütünlüğü

Sampling jitter – örnek saatin zamanlamasında rastgele varyasyon – SNR'yi 1 dB tarafından sınırlayan sinerjik gürültüyü, özellikle yüksek giriş frekanslarında 5G mmWave sinyali için 28 GHz'de, hatta 100 femtosaniye (RMS) jitter aynı ölüyü aynı şekilde azaltabilir, ancak yüksek SNR'yi korumak için, yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte olan sertleştirici tekniklere ve dikkatli bir şekilde tasarlanmalıdır.

Alan ve Maliyetleri

ADCs ölçekleri tarafından tüketilen fiziksel ölü alanı hem kanal sayısı hem de karar ile birlikte ölçeklenebilir. büyük bir MIMO alıcı 64 kanalda, ADC serisi genel kurul alanını ve fatura-malzemelerini azaltabilir. Ancak, ADC'yi dijital işleme bloklarıyla birleştiren hassas analog devrelerin ve güç alanlarının karıştırılması gerekir.

Band Wide ve Nyquist Bölgesi Tahmin Ediyor

Geleneksel analog alt dönüşüm aşamasını ortadan kaldıran doğrudan RF örnekleme mimarisi, ADC'lerin giriş bant genişliğine sahip olması, yüksek lineerliği korumak için bu tür geniş bant giriş ağlarını genişletmesi gerekir. 5G Yeni Radyo (NR) n257 bandında taşıyıcı (28 GHz), ADC örnek bir zaman analog giriş genişliğine sahip olmalıdır, ancak bu tür geniş bant giriş sistemlerini yüksek doğrusallığı ve düşük gürültüyü korumak için ikna etmek için daha yüksek çözünürlükte.

ADC Architectures Suited for 5G Infrastructure

Başarılı Approximation Register (SAR) ADCs

SAR ADCs, mükemmel güç verimliliği ve kompakt alanı nedeniyle birçok 5G uygulama için iş birliği haline geldi. Modern SAR tasarımları, 12-16 bitleri örnekleme oranlarında birkaç GSPS'ye kadar, asynchronous mantık, kapasitive DAC bölmesi ve gürültü-shaping gibi teknikleri kullanarak. Lineer bir amplifikatör (ADC'lerde olduğu gibi) SAR ADCs amenable to nanometer CMOS ölçeklendirmek için. 5G NR sub-6 GHz uygulamaları için, SAR ADCs genellikle büyük bir MIMO serisindeki her element için tercih edilir.

Boru Hattı ADCs

Boru Hattı ADCs, hız arasında (çok fazla-GSPS) ve çözünürlüğü (12-14 bit) uygun bir ticaret teklifi sunuyor ve bir SARend (konağıtlı-SAR) ile bir araya gelen temel istasyon alıcılara, enerji tüketiminin her iki dünyanın en iyi çözümü için SARDC'lerden daha yüksek.

Sürekli Zaman Delta-Sigma Modulators

Darband 5G sinyalleri veya çok yüksek dinamik aralık gerektiğinde (örneğin, 4G sistemleri ile birlikte), sürekli zaman delta-sigma (CT- ⁇ ) modülcüler sınırlı sinyal bantlarından ölçüm yapmak için kullanılırlar, 5G taşıyıcıları agresif olmayan geniş bantlara sabitlenmeden.

Zaman-Kontrol ADCs

Gerekli örnekleme oranı tek bir ADC'nin, birden fazla ADC'nin sabit saatlerle paralel olarak işletilebileceği zaman, zaman ayırma ve zamanlama sistemleri, on milyonlarca GSPS örnekleme oranını elde edebilir, bu yanlış eşleştirmelerin mimarisini gerçek zamanlı olarak yapmak, bu yanlış eşleştirmelerin ve güçlendiricilerin eklenmesi önemlidir.

5G Radyo Front-Bitkileri için entegrasyon Stratejileri

Doğrudan RF Sampling vs. Heterodyne Architecture

Geleneksel heterodyne alıcıları RF sinyalini bir orta frekansa indir (IF) ADC dönüştürmeden önce, karıştırıcıları, yerel oscillatorları ve IF filtreleri. Direkt RF örnekleme, diğer yandan, sinyali çok düşük bir IF'de, birden fazla analog aşamayı ortadan kaldırmak için.Bu yaklaşım, çözünürlükte, basitleştirilmiş tunability gerektiren bir yazılım-tabiyansiyonistleri ve aynı donanımın diğer 5G bandını dijital-kontuşağı desteklemesini sağlar.

ADC per Antenna Element vs. Shared ADC

Büyük MIMO sistemlerinde, ADC'yi her anten elemanına gösterme veya ADC'leri analog kirişler aracılığıyla çoklu elementler arasında paylaşma arasındaki seçim kritik bir mimari karardır.ADCs (tam dijital kiriş) en yüksek esneklik ve güç kullanarak sunar. Ortak ADC güç azaltır, ancak sınırsız ADC'ler özgürlük ve limitsiz geçişler için daha karmaşık analog aşamalar için daha karmaşık bir analog aşamalar için. Dijital alt ışıklarla yapılan araştırmalar, özellikle de yüksek çözünürlükte bir şekilde çalışır.

ADC Entegrasyonunun Ağ Performansı Üzerine Etkisi

Alan Denemelerinde Önlemler

Büyük altyapı satıcılar tarafından yapılan son saha çalışmaları, ADC'lerin 12bit'ten 14-bit çözünürlükte büyük MIMO baz istasyonlarının ortalama 200 fs RMS'yi gerçek dünya müdahalesi koşullarından artırmanın ve yüksek çözünürlükte yaklaşık% 7 artış gösterdiğini göstermiştir.

Bit başına enerji Verimliliği

Tüm temel istasyon alıcılarının enerji verimliliği genellikle 1 Gbps'de toplam 64 kanal alıcı için ölçüm yapılır (BJ/bit) Düşük Güç ADC'ler, mevcut 5G büyük MIMO radyoları, finFET ve kapı-tüm-eski (GAA) gibi gelişmiş cihazlarla elde edilen bir hedeftir.

Future: ADC Evolution 6G

100 GHz'in Ötesinde: Terahertz İletişim

Kablosuz iletişim için bir sonraki sınır, ADC teknolojisi ile yeterli çözünürlükte bulunur ve fotonik-assisted ADCs gibi alternatif yaklaşımlar araştırıyor ve sub-picosan bantları elde etmek için optik örnekleme kullanıyor ve karışık-signal seslendirme teknikleri, gerekli örneklerin kullanımını son derece zorlayarak azaltılabilir.

AI-Enhanced ADC Kalibrasyon ve Kontrol

Makine öğrenme algoritmaları, ADC performansını gerçek zamanlı olarak optimize etmek için giderek daha fazla kullanılıyor. Neural ağlar, zaman zaman ayarlı dizilerde optimum önyargıyı tahmin edebilir ve hatta ADC serisi olarak aynı çip üzerinde entegre etmek, 5G ve 6G baz istasyonların çevre koşullarını ve müdahale modellerini değiştirmesine olanak sağlayacaktır.

Dijital Pre-Distortion (DPD) ile entegrasyon

verici şekillerde, yüksek hızlı ADC'ler aynı zamanda dijital predistortion (DPD) için geri bildirim döngüsünde de kullanılır, ancak potansiyel sistem seviyesi yükselticileri ve verici verimliliği artırır. Future radyo mimarlıkları alıcı ve DPD ADCs'i tek bir paylaşılan diziye genişletebilir, daha fazla tasarruf maliyeti ve yönetim alanı.

ADC-Enhanced 5G Altyapısını Çalışanları için Pratik Bakışlar

Tedarik Zinciri ve Kazanılan Derece

5G üssü istasyonu tasarımı için doğru ADC'yi seçin, birkaç özel satıcının da dahil olduğu veri tablo parametrelerinin dikkatli bir şekilde değerlendirilmesini gerektirir ve operatörlerin ve OEM'lerin hacim dağıtımları için güvenli bir şekilde dağıtılması gerekir.

Test ve Geçerlilik

ADC performansını 5G ortamında değerlendirmek, geleneksel tektonik ölçümler için kullanılan doğru zirveye sahip (ATE) ve ⁇ özelliklerine sahip test ayarlamaları gerektirir. EVM (error vektör büyüklüğü) ölçümleri, JESD204B/C gibi yüksek veri oranlarına sahip olmak için kullanılan otomatik test ekipmanları (ATE) daha fazla bilgilendiricidir.

Dijital Cephe Bit-Bitişle Co-Design

ADC özellikleri ile birlikte dijital post-işlem zincirini optimize etmek, ADC'nin frekans yanıtını telafi etmek için önemli performans kazanımlar elde edebilir. Örneğin, dijital filtrelemeyi kullanarak ADC'nin anti-aliasing gereksinimlerini rahatlatabilir. Adaptive eşitleştirme ADC'nin frekansı yanıt roll-off için telafi edebilir.

Sonuç: 5G Evolution'nin bir köşe taşı olarak ADCs

Analog-to-Dijital Operatörler 5G altyapısına entegre etmek, periferik bir gelişme değil, ancak bir merkez gereksinimini, geç erişim azaltımı ve standart olarak tanımlayan ölçümleme algoritmaları ve AI-assisted kalibrasyonları ile ilgili olarak, endüstrideki üst limitleri giderek daha yüksek bir hıza taşıyacaktır.

Daha fazla okuma için aşağıdaki dış kaynakları düşünün: 0:0)IEEE: ADC 5G Massive MIMO))Analog Cihazları: 5G mmWave Altyapısı ve ADC Teknolojisi, [[Dönetici: ADC Gereksinimler for 5G Base Stations)