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COMM INDUSTRIAL ETHERNET automaticamente le reazioni. Un elemento fondamentale dell’evoluzione verso il 5G è relativo alla soluzione di dif- ficili problematiche a livello di stazione base hardware. Le torri già esistenti forniranno maggiori prestazioni per supportare molti più canali a velocità di trasferimento dati maggiori, mentre altre stazioni base più piccole, di più semplice implementazione, porteranno il segnale più vicino all’utente. È già rilevabile la tendenza a imple- mentare piccole stazioni base - micro, pico e addirittura femtostazioni, a seconda del loro raggio di copertura. Il 5G tenderà a rafforzare ulteriormente questa tendenza, con un numero ancora maggiore di stazioni base in fun- zione nelle vie del centro, nei centri commerciali, negli stadi, negli uffici e in altre aree densamente popolate (Fi- gura 1). Queste stazioni base a piccole celle porteranno la trasmissione più vicina all’utente, utilizzeranno meno energia e trasmetteranno più bit al secondo, in partico- lare in downlink (dalla stazione base all’utente oppure dalla fibra all’abitazione), dove la fornitura di video ri- chiede la maggior parte della larghezza di banda. Per soddisfare queste esigenze è necessaria un’integrazione su larga scala dei componenti, oltre a migliori prestazioni e minori consumi. Per questo motivo saranno apportate migliorie a tutti i componenti che compongono l’hard- ware della stazione base - transceiver, circuiti di clock e conversione dati, microprocessori e microcontroller, dispositivi di gestione dell’alimentazione. Più canali nell’infrastruttura esistente Per ogni generazione wireless si è assistito a un aumen- to nell’allocazione della banda di frequenza (Figura 2). La quarta generazione, o 4G, introdotta all’inizio di que- sto decennio, funziona a frequenze fino a 6 Gigahertz (GHz). Il problema più pressante riguarda l’aumento della capacità di trasferimento dati all’interno di que- sto spettro e rientra nella fase di evoluzione interme- dia della generazione che porterà al 5G vero e proprio. Per rispondere a questa esigenza sono state introdot- te tecnologie per antenne a ingresso e uscita multipli (MIMO, multiple-input, multiple-output ) di tipo massivo. Tradizionalmente, le antenne a torre sono dotate di due ricevitori e trasmettitori polarizzati, che permettono la trasmissione simultanea di due canali multiplati (cia- scuno con un gran numero di connessioni utente). Le torri attualmente in corso di installazione o aggiorna- mento sono dotate di array di antenne a quattro canali (con quattro ricevitori e trasmettitori ciascuna). L’au- mento del numero di antenne e canali è solo nella fase iniziale. L’attuale release degli standard 3GPP prevede l’integrazione di array di antenne con un massimo di 16 canali MIMO, mentre sono previsti array con 64, 128 e addirittura 256 canali. In teoria, la capacità totale di bit al secondo nell’area della cella aumenta in misura pro- porzionale al numero di canali. Sebbene nella pratica sia impossibile raggiungere i multipli teorici, l’aumento effettivo renderà comunque possibile un numero note- volmente maggiore di connessioni utente oppure per- metterà allo stesso numero di connessioni di utilizzare una larghezza di banda molto maggiore o, ancora, di realizzare una sorta di combinazione fra le due opzioni. Un maggior numero di canali MIMO semplifica inoltre l’equalizzazione delle intensità del segnale wireless sui dispositivi ricevitori, garantendo una maggiore affida- bilità della comunicazione e una minore latenza della connessione, in linea con gli obiettivi dello standard 5G. Come mostrato in Figura 3, ogni canale MIMO è dotato del proprio percorso di segnale dalle antenne di ricezio- ne e trasmissione al microprocessore. Come minimo, il percorso del ricevitore prevede la conversione verso il basso (down-conversion) dalla frequenza radio elevata (RF) ricevuta dall’antenna a una frequenza di banda base più bassa dove può aver luogo il campionamento dell’in- gresso, con l’aggiunta della conversione del segnale da analogico a digitale. Il percorso di trasmissione presenta una serie simile di funzioni che operano in modo inverso. La moderna architettura di “campionamento in radiofre- quenza” elimina questo passaggio iniziale di conversione mediante un campionamento diretto del segnale in ra- diofrequenza effettuato con convertitori analogico/digi- tale (ADC) operanti a velocità dell’ordine di Gsps ( Giga Sample per Second ) e convertitori digitale/analogico (DAC) ad alta velocità. A seconda del numero di antenne MIMO in una stazione base, i percorsi del segnale potreb- bero essere posti in parallelo da 4 a 256 volte. Gli obiettivi fondamentali sono minimizzare le dimensioni, il calore e la complessità nei sistemi MIMO massivi, riducendo al tempo stesso la BOM (Bill Of Material) e i costi generali di esercizio. L’integrazione dei circuiti integrati è il tramite per raggiungere questi obiettivi: TI collabora strettamen- te con i produttori di apparecchiature per stazioni base allo scopo di produrre dispositivi - convertitori integrati di dati per campionamento in radiofrequenza, transcei- ver radio e catene di segnale - ottimizzati per il roll-out di sistemi MIMO massivi. Il transceiver AFE7500 di TI, ad esempio, supporta due percorsi di segnale per ciascun dispositivo ed è utilizzato negli array di antenne a 4 op- pure 8 canali attualmente in corso di installazione. Inoltre, sono in fase di sviluppo soluzioni per supportare array con un numero ancora maggiore di canali per dispositi- vo. La famiglia di jitter cleaner LMK0482x, sempre di TI, aiuta a generare e distribuire il clock con il minimo ru- more di fase e una bassa variazione da canale a canale a qualsiasi transceiver o altro elemento della catena di se- gnale in sistemi MIMO massivi. In questo modo, i proget- 59 - ELETTRONICA OGGI 471 - GIUGNO-LUGLIO 2018