Giriş: Bilişsel Radyo Ağı'ndaki Güç Amplifiers'in Eleştirel Rolü

Bilişsel Radyo Ağı (CRN) kablosuz iletişimde bir paradigma değişikliği temsil eder, ortamın korunması için tasarlanmış, dinamik spektrum erişime izin vererek lisanslı spektrumların görülebilmesini sağlar.Bir CRN, ikincil kullanıcılar, geçici olarak güçlendirici yükselteçir ve işgal eder (PA) - tüm sistem güvenilir bir CRN'nin performansını doğru bir şekilde araştırır.

Bilişsel Radyonun Kıtlanmasında Güç Ampilitelerini Anlayın

Temel Fonksiyonlar ve Anahtar Parametreleri

Bir güç yükselteçi, transceiver'in modülelinden düşük güç sinyali alır ve anten üzerinden iletmeden önce gücünü dinamik olarak artırın ve spektrum düzenlemeleri ile uyumlu olması gerekir.

  • [FONT:0)Gain:[[Dönetici:0)) Çıktı gücü giriş gücüne oranı, genellikle decibels (dB) CRN PA'larda kayıpları telafi etmek ve değişken mesafe bağlantıları desteklemek için yüksek kazanç sağlar.
  • [[Dönerge: 0,0)Linearity:[Dönergeler:[Döncükler)) Giriş sinyalinin amplifikasyon ve fazını bozmadan yeniden üretme yeteneği.
  • [FONT:0]Efficiency:[Dönetici: [Dönetici: 0,3] RF çıktı gücü DC güce sahip olan oranı.In batarya-güçlü bilişsel cihazlar, yüksek verimlilik baskıları işlemi uzatıyor ve termal stres azaltır.
  • [FONT:0)Band genişlik:[Dönetici:[Dönder:[Dönder: 0) PA'nın kabul edilebilir performansla çalışabileceği frekans aralığı. Biliş radyolar genellikle çeşitli spektrum fırsatlarına dokunmak için geniş bant veya çok bant PA'lara ihtiyaç duyar.

CRN Gereksinimleri Geleneksel Sistemlerden Nasıl Differ

Geleneksel kablosuz ağlarda (örneğin, cep telefonu veya Wi-Fi), verici genellikle sabit bir frekans bandı ve öngörülebilir bir güç seviyesi kullanır. Bilişsel radyolar, spektrumu anlamak ve taşıyıcı frekansı ve çıkış gücünü bir per-packet temelinde ayarlamak gerekir. Bu, PA'da benzersiz talepleri yükler: Doğrulanmış bir frekans aralığına sahip olmak, doğrusal olmayan bir şekilde kontrol etmek ve en yüksek çözünürlükteki tasarıma uygun hale getirmek zorundadır.

Powerl Ampifiers on CRN Performansı Üzerine Etkisi

Coverage Area ve Range Extension

Bir PA'nun en belirgin katkısı, iletişim aralığına doğrudan genişletilen güçle artıyor. CRNs'te, ikincil kullanıcıların büyük coğrafi alanlara yayılabilir, böylece birkaç kilometre boyunca güvenilir iletişim kurma yeteneği, uygun bir ağ ve başarısız olan bir kişi arasındaki farkı artırabilir. ancak, düzenleyici sınırları azami ile ilgili olarak 15.

Signal Quality ve Error Rate

Bir CRN'deki sinyal kalitesi, hata vektör büyüklüğü (EVM) ve biraz hata oranı (BER) ile ölçülür ve amplitüdün hızının, alıcının, sinyalin ve takımlararası bağlantı koşullarını doğru bir şekilde kodlayabilir. Gelişmiş modlama koşulları için - daha basit olmayan PA davranışı - yüksek çözünürlükte kullanılan (AM-AM-PM) ve amplifiğe karşı daha fazla kullanılabilirlik sağlar.

Interference Management ve Spectrum Sensing

Bilişsel radyonun temel ilkelerinden biri birincil kullanıcılara “herhangi bir zarar” değildir. PA, CRN vericisine yakın bulunan birincil alıcılar için gürültü zeminini yükseltebilir.Bu, CRN cihazının zayıf birincil sinyalleri için ölçülmesini sağlar.Eğer PA'nun kendi gürültü veya harmonikleri algılar sırasında yükseltebilir veya gerçek maskelemeler ile sabitlenir.

Enerji Verimliliği ve Battery Life

PA genellikle kablosuz bir vericideki en güç yüklü bileşenidir; bilişsel radyolar için% 30 ila% 70'i doygun bir güç yelpazesi üzerinde yüksek verimlilik sağlamak için ısıtılabilir. Enerji verimliliği de bir ağ seviyesinde etkisi vardır: her biri daha az güç kullanırsa, genel ağdaki karbon ayak izi azaltır ve genel olarak azalır.

Bilişsel Radyo Ağlarında Kullanılan Güçlendiricilerin Türleri

Sınıf A Amplifiers

Sınıf A PA'lar en lineer ve en basit tasarımdır - transistör giriş sinyalinin tüm 360 derece döngüsü için mevcut değildir. Bu, mükemmel doğrusallık ancak çok düşük verimlilik (önemli olarak% 50 maksimum, pratik olarak% 10-20). CRN uygulamaları, Sınıf A sadece sinyal saflığı önemli bir kısıtlama değil, laboratuvar test ekipmanları veya yüksek sadakat yayın vericileri gibi büyük bir kısıtlama değildir.

B ve Sınıf AB Amplifiers

B PA'lar döngüsün yarısı için (180 derece), teorik verimliliği yaklaşık 78.5%'e taşır, ancak itki yapılandırma konfigürasyonu düşük sinyal seviyelerindeki ayrımı getirir. Sınıf AB, 180 dereceden daha az, 3'ten fazla geçiş için transistöryel işlem yapar, orta verimlilik elde ederken (DPD) lineer ve Wi-Fi uygulamaları yaygın olarak kullanılabilir ve birçok bilişsel radyo prototipi yüksek çözünürlükte kullanılabilir.

Sınıf Clifiers

Sınıf C PA'lar, döngünün 180 derecesinden daha azını yapar, %90'a kadar verimlilik elde ederler, ancak sabit bir zarf (örneğin GMSK) basit spektrum erişime ihtiyaç duyan bazı miras sensörleri ağları olarak kullanılır.

Doherty Ampiifiers

Doherty mimarisi, yüksek verimlilik sağlamak için bir ana (klasik AB) yükselteç ve bir zirve (klasik C) yükselticiyi birleştirir, ancak yüksek verimlilik elde eder. zirvede yüksek verimlilik elde eder, yüksek verimlilik sağlamak için çıktıyı artırır.Doherty PA artık hücresel temel istasyonlarda standarttır ve giderek daha fazla bilişsel radyo altyapısında kabul edilir, çünkü 6-10 dB gücü daha verimli hale getirir, tam olarak ısıtılır - tam olarak bir CRN vericisi ile güçünüzü kontrol etmelidir.

En Geliştirmek Amplifiers

En Geliştirmek, sinyalin en yüksek olduğu yerde, daha geniş bir bant genişliğine karşı verimlilik seviyelerini devre dışı bırakmak için DC-DC dönüştürücü kullanır.In Developmente follow uses a DC-DC dönüştürücü to modlate to modlate the PA's Supply voltaj dynamically with the zarf of the RF signal.This keep to signal can-to-average power rates (PAPR), such as OFDM – the modulation of choice in many Cognitive radio systems. ET PAs are applied to many modern.

Gelişen Teknolojiler: GaN, LDMOS ve Dijital Predistortion

Gallium nitride (GaN) güç transistörleri yüksek doğrusallığı sürdürürken, daha geniş bant genişliği ve kanıtlanmış güvenilirlik ve düşük maliyet nedeniyle geleneksel silikon LDMOS veya GaAs cihazlarının daha yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte kalır.

CRNs için Power Amplifier Design'daki meydan okumalar

Termal Yönetim

Yüksek güç PA'ları önemli ısıyı bozar, özellikle düşük verimlilikte çalışırken. CRNs, verici güç seviyeleri arasında hızla geçiş yapmak veya veri patlamaları sırasında yüksek güç modunda kalmak için gerekli olabilir. Zavallı termal tasarım, transistöryel ve üşük performansı azaltmak için yollayabilir. Gelişmiş paketleme, ısı bataklıkları, ve aktif soğutma (örneğin, temel istasyonlarda hayranlar) gereklidir, ancak bu artış boyutu ve ağırlıkları - mobil bilişsel cihazlar için sorunlu.

Linearity vs. Verimliliği Trade-off

Bu, PA tasarımının yıllık meydan okumasıdır: artan verimlilik genellikle lineerliği ve tersi azaltır. Hem yüksek ⁇ verimliliğine (yüksek sipariş QAM) ihtiyaç duyan bilişsel radyolar ve düşük güç tüketimi, DPD gibi bir denge bulmak zorundadır.

Geniş bant ve Multiband Operasyonları

CRNs, çeşitli frekans gruplarında faaliyet göstermek için tasarlanmıştır, VHF/UHF'den mikrodalgaya kadar (örneğin, 2.4 GHz ISM, TV beyaz uzayları, radar grupları) ve geniş bir PA'yu korumak için tasarlanır ve çok-köpek bant genişliği üzerinde lineer bir şekilde yapılandırılabilir.

Portre Cihazları için Miniaturization for Portatif Cihazları

Birçok CRN uygulamaları, ısıyı ve güç tedarik devrelerini sık sık sık sık sık sık sık bir çipe (örneğin, CMOS veya SiGe BiCMOS) bir hedeftir, ancak güç seviyelerinin yüzlerce ila yüzlerce miliwatt olması gerekir.

Spectrum Gürültü Katıyor

Duygun fazı sırasında, bilişsel radyo alıcısı, birincil sinyalleri algılamalı ve yanlış alarmlar algılayabilir. -100 dBm. PA tarafından üretilen herhangi bir gürültü (kendi gürültü rakamlarından veya LNA'dan gelen sızıntıdan dolayı) gereklidir. Bazı gelişmiş CRNs kullanımı ayrı bir ön uçları algılamak ve yanlış iletileri kontrol eder.

Future: Bilişsel Radyo için Akıllı Teklifler

Adaptif Biasing ve Load Modulation

Future PAs, transistörlerin çalışma noktasını anlık sinyal veya gerekli çıktı gücüne dayanan gerçek zamanlı bir önyargıya sahip olacak.Bu, takip zarfı olmadan tekrardan çıkış seviyelerinde verimlilik artırabilecektir. Yük modulation teknikleri, örneğin değişkenlik eşleştirmeye kadar kapasitörler kullanmak gibi, geniş bir bant CRN'de frekans değişiklikleri arasında yüksek verimlilik sağlamak için de araştırılıyor.

PA Linearizasyon ve Optimizasyon için Makine Öğrenme

Makine öğrenme algoritmaları - özellikle derin sinir ağları ve güçlendirme öğrenme - PA davranışını modellemek ve DPD katlarını gerçek zamanlı olarak optimize etmek için uygulanır.Bir CRN'de, kanal ve işletim koşulları hızla değişirken, ML tabanlı bir lineer yaklaşımlardan daha hızlı adapte edilebilir. Dahası, takviye öğrenme bilişsel radyonun en iyi PA yapılandırmasına (örneğin, güç seviyesi, önyargı noktası, hatta PA seçimi) yardımcı olabilir.

Bilişsel Güç Ampirikleri (Kendi farkındalık PAs)

Gelişen bir konsept, kendi durumunu algılayan “bilinçli yükselteç”tir – sıcaklık, çıkış gücü, lineerlik – ve iç parametrelerini bağımsız olarak ayarlar. Bu, sensörler ve PA modülü içindeki küçük bir mikrokontrolörlüğün yerleşmesiyle fark edilebilir.Bu tür bir farkındalık PA'lar, manuel ayarın imkansız olduğu yerlerde özellikle değerli olacaktır.

Yazılım Savunmalı Radyo (SDR) ile entegrasyon

Dijital transceivers'e doğru eğilim, çoğu sinyal işlemenin dijital alanda gerçekleştiği, son analog bileşeni olarak PA'da primi yer alıyor. Future SDR-based CRNs, bilişsel motor ve RF cephesi arasında sıkı koordinasyon gerektirecek PA'ları gerektirecektir.

Enerjinin ve Kendi kendini Güçlendirilmiş Amplifiers

ultra-düşük güç CRN sensörleri için, yüksek verimli PA (örneğin, ısı, RF) tüm düğümleri, PA'nın dahil olmak üzere güç seviyelerinin genellikle düşük (mikrowatts to miliwatt) yüksek verimli PA'ya (örneğin, sınıf E/F geçiş yükselticileri) ulaşma konusunda taahhüt edebilir.

Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç

Güç yükselteçleri sadece bilişsel radyo ağlarında destekleyici bir bileşen değildir; her türlü amplifikasyon, performans ve tüm sistemin enerji verimliliğini belirleyen bir linchpintir.Konferanslı bir ağ geçidinden, yüksek çözünürlükte bir cihaz veya IoT sensöründen emin olmak için, yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte olan, yüksek çözünürlükte olan, yüksek çözünürlükte, yüksek çözünürlükte olan, yüksek çözünürlükte, yüksek çözünürlükte olan, yüksek çözünürlükte olan, yüksek çözünürlükte olan bir teknoloji ile uyumlu bir araya gelir.

[FONT:0]Further okuma: [Dönetici: [Dönetici:0]) [CFONTD)[Döneticileri için Güç Ampiifiers for Wireless Communications” (IEEE)[Döneticileri için)[Döneticileri RF güçte bir genel bakış için, [Döneticileri) [Döneticileri: 9)))))[Geçmiş teknoloji için, [Döneticileri için)