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COMM 5G MMWAVE (Effective Isotropic Radiated Power, EIRP) vengono specificati come prerequisito. Una tipica stazione base macro-cellulare a 900 MHz consiste di un’unità radio (RU) 4Tx/4Rx ed è connessa a un’antenna esterna, come illustrato in figura 4. All’interno dell’antenna ci sono due colonne di dipoli a polarizzazione incrociata (±45° rosso/blu). Ciascuna delle quattroporteRF fornisceunapolarizzazioneaunacolonna. In questo esempio, il segnale viene ripartito con fase e ampiezza uguali tra i sei dipoli con la stessa polarizzazione. Disporre di un maggior numero di elementi sull’altezza (colonne) permette di assottigliare il beam sul piano verticale (Fig. 4). Questa è una caratteristica auspicabile, poiché la maggior parte degli UE si trova a un’altezza inferiore a quella dell’antenna. Spesso l’inclinazione verso il basso del beam viene parzialmente aumentata per limitare ulteriormente l’area coperta dalla cella ed evitare interferenze con le celle adiacenti. Assumendo una distanza di λ /2 tra gli elementi d’antenna, la larghezza del beam a potenza dimezzata (l’angolo in cui la potenza di trasmissione del beam cala di 3 dB rispetto a quella di picco) di un’antenna del genere è all’incirca di 90° sul piano orizzontale e meno di 20° su quello verticale. Questo ampio beam copre generalmente un settore di 120° e non deve essere guidato per tracciare il movimento dell’UE. L’altezza e la larghezza dell’antenna sono rispettivamente 6 × (λ /2) = 2 metri e 2 × (λ /2) = 0,33 metri. Il guadagno dell’antenna per ogni polarizzazione, considerando un guadagno di 5 dBi per elemento del dipolo, equivale approssimativamente a 10 × log(12) + 5 dBi = 15,8 dBi. Se ciascun PA emette 40 W (46 dBm) di potenza RF, la EIRP per polarizzazione è pari a 46 dBm + 3 dB (2 colonne) + 15,8 dBi = 64,8 dBm. A frequenze di 900 MHz, ci si aspetta che questo livello di EIRP possa fornire una buona copertura su distanze di diversi chilometri. Ora prendiamo in considerazione l’AiB256 a 28 GHz con 128 elementi di antenna per polarizzazione, disposti in 8 file e 16 colonne, come illustrato in figura 1. Considerando una distanza λ /2 tra gli elementi e un guadagno di 5 dBi per elemento, il guadagno complessivo dell’antenna si calcola approssimativamente in 10 × log(128) + 5 dBi = 26 dBi. In confronto all’esempio a 900 MHz, il guadagno dell’antenna è maggiore di 10,2 dB. Tuttavia, questo va a discapito della larghezza del beam, che si riduce. La larghezza del beam a 3 dB è di soli 12° sul piano verticale e di 6° su quello orizzontale; un fascio così stretto non è in grado di coprire un tipico settore a 120° in una sola volta. La soluzione consiste nel trovare dapprima gli UE attivi nell’area di copertura della cella, puntare il beam verso di essi e tracciarne il movimento nella cella. Gli standard 5G specificano le procedure di acquisizione e tracciatura Fig. 4 – Una stazione base a 900 MHz con un’unità radio 4Tx/4Rx e un’antenna a due colonne a doppia polarizzazione λ λ λ λ del beam, che però non ricadono tra gli scopi di questo articolo. Per calcolare l’EIRP di questa radio, partiamo dal presupposto che ciascun canale di trasmissione abbia una potenza di emissione RF di 13 dBm. La potenza complessiva per polarizzazione è pari a 13 dBm + 10 × log(128) = 34 dBm. Combinata con un guadagno di antenna di 26 dBi, l’EIRP totale per polarizzazione è 34 dBm + 26 dBi = 60 dBm. In un tipico scenario di sviluppo in ambienti esterni, questo livello di EIRP arriva a coprire qualche centinaio di metri a 28 GHz. Valore della DPD nei sistemi Sub-6 GHz Gli standard wireless 5G e 4G sono basati su segnali OFDM con un rapporto di potenza picco/media (Peak-to-Average Power Ratio, PAPR) intrinsecamente alto. Per amplificare e trasmettere questi segnali con fedeltà elevata ed evitare l’inquinamento dei canali adiacenti, è necessario non comprimere o tagliare i picchi del segnale. Ciò richiede di far funzionare il PA a livelli di potenzamedia da 6 dB a 9 dB più bassi rispetto alla potenza di picco. Utilizzare il PA in un regime così nettamente conservativo porta a un livello di efficienza molto basso, spesso inferiore al 10%. Le architetture di PA come la Doherty conservano un elevato livello di efficienza tra 6 e 9 dB al di sotto della propria potenza di picco, ma in confronto agli amplificatori di potenza in classe AB presentano una linearità sensibilmente inferiore. Se vengono sviluppati senza alcuna tecnica di linearizzazione, non sono in grado di rispecchiare i parametri di “Error Vector Magnitude” (EVM) e di “Adjacent Channel Power Ratio” (ACPR) richiesti dall’applicazione. Una delle tecniche di linearizzazione più popolari è la DPD, largamente utilizzata nei sistemi sub-6 GHz. Secondo lo standard 3GPP 38.104,[1] i sistemi sub-6 GHz richiedono che l’EVM sia inferiore, rispettivamente all’8% e al 3,5% per le modulazioni 64-QAM e 256-QAM. Per ELETTRONICA OGGI 500 - MARZO 2022 57