EO_492

DIGITAL 5G 55 - ELETTRONICA OGGI 492 - MARZO 2021 installazione. Ciò è possibile grazie alle specifiche del 3GPP, che consentono agli operatori di condividere la tecnologia 4G e 5G nella stessa radio e le radio con più operatori. La tecnologia GaN per gli amplificatori di potenza In fase di introduzione delle reti 5G, il consumo di po- tenza costituisce un altro aspetto essenziale che deve essere affrontato. Oggi, i PA basati sulla tecnologia LD- MOS – laterally diffused metal-oxide semiconductor – costituiscono il contributo dominante del consumo energetico complessivo della radio, con una dissipazio- ne di oltre 1 KW. È quindi comprensibile che vengano ora esplorate tecnologie alternative. Nello specifico, i PA basati su nitruro di gallio (GaN) hanno iniziato ad emergere e sono già in fase di introduzione sul merca- to, e ciò è spiegato dal fatto che le proprietà della tecno- logia LDMOS al GaN superano quelle della tecnologia LMDOS esistente al silicio in termini di requisiti di ban- da e di densità di potenza. In Cina, ad esempio, il GaN è ora ampiamente utilizzato per via alle sue prestazioni particolarmente spinte in termini di efficienza energe- tica, soprattutto a frequenze come quelle attorno a 3,5 GHz. Utilizzando il GaN, è possibile ridurre il consumo energetico complessivo del PA in modo significativo, e ciò produce un effetto (positivo) a catena su dimensio- ni, volume, peso e costo dell’antenna a pannello. Essendo la tecnologia GaN non lineare, è necessario includere algoritmi di pre-distorsione digitale (DPD) molto più potenti per linearizzare i PA al GaN. Una vol- ta minimizzato il consumo di potenza, è quindi possibi- le ridurre il volume e il peso del dissipatore di calore. Quest’ultimo serve principalmente a rimuovere il calore dalla sezione RF, quindi riducendone il consumo è pos- sibile diminuire il volume e il peso dell’unità. Tali para- metri determinano il numero di persone della squadra tecnica e gli attrezzi necessari per installare questi pan- nelli all’interno della torre. La riduzione dei costi può essere di un fattore 2-3, in base al volume, al peso e al numero di persone necessarie per installare i pannelli. Integrazione avanzata su silicio Utilizzando il GaN, l’automazione dei processi digitali (DPA - Digital Process Automation) deve essere più avanzata ed è fondamentale la capacità di elaborazione su bande di 400 MHz (o superiori). Xilinx ha annunciato di recente un nuovo prodotto, RFSoC DFE Zynq, che di- spone di celle standard e blocchi di funzioni IP imple- mentati in hardware in modo da ottimizzare sia consumi sia costi. La piattaforma adattiva RFSoC (di cui è visibile lo schema in figura 1) integra più blocchi di proprietà intellettuale sintetizzati su hardware che logica di tipo “soft”, offrendo così una soluzione flessibile ad alte pre- stazioni, efficiente in termini energetici ed economica. Il dispositivo include risorse di logica programmabile che consentono all’utente di personalizzare e aggiungere i propri algoritmi e di ottimizzare e aggiornare il proprio progetto in funzione dell’evoluzione degli standard e dei requisiti di banda. Questa adattabilità e questa ca- pacità di anticipare le esigenze future offrono enormi vantaggi. Il blocco IP DPD sintetizzato su hardware si basa sull’IP soft-core collaudato in produzione da Xilinx e migliorato con il supporto agli amplificatori di poten- za al GaN a banda larga avanzati che contribuiscono a migliorare l’efficienza energetica. In sostanza, l’RFSoC DFE Zynq consente di operare sul mercato con l’agilità richiesta per supportare i nuovi modelli di business im- posti dalla diffusione del 5G che prevedono iniziative finalizzate all’interoperabilità (come a esempio ORAN e TIP), la comparsa di nuovi fornitori di servizi e una con- correnza più serrata. L’adattabilità hardware della piat- taforma consente di introdurre innovazioni offrendo gli stessi vantaggi di un ASIC, ma senza spese non ricor- renti: ciò consente ai nuovi operatori sul mercato e agli OEM tradizionali di ridurre i rischi e di abbattere i costi operativi complessivi. Ottimizzazione delle prestazioni Per quanto riguarda l’unità distribuita (DU), molti opera- tori sono legati a sistemi proprietari offerti dagli OEM e hanno uno scarso controllo sull’ottimizzazione di questi sistemi. Con l’emergere del 5G, il 3GPP ha fatto sì che la stazione base disaggregata, ossia l’unità distribuita/ unità centrale (DU/CU), possa essere completamente virtualizzata. Una soluzione praticabile potrebbe essere l’adozione di un approccio su misura basato su server, il quale esegue del software aperto che gli operatori pos- sono controllare e ottimizzare autonomamente per otte- nere le prestazioni di rete e i servizi 5G desiderati. Ai fini Fig. 1 – Schema a blocchi dell’RFSoC DFE Zynq