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COMM 5G MMWAVE ELETTRONICA OGGI 500 - MARZO 2022 58 rispettare queste specifiche di EVM il PAPR del segnale dovrebbe essere mantenuto tra 6 dB e 9 dB. Sempre per lo standard 38.104, di norma l’ACPR dovrebbe essere inferiore a –45 dBc. Nell’esempio precedente di una radio 4Tx/4Rx a 900 MHz con una potenza d’uscita di 40 W rms per trasmettitore, se gli amplificatori di potenza devono essere utilizzati nella regione lineare per rispettare i requisiti EVM e ACPR, normalmente la loro efficienza è inferiore al 10%. Ciò significa che per emettere una potenza RF di 40 W, ciascuno dei quattro PA deve assorbire una potenza di alimentazione in DC di 400 W. Pertanto, i quattro PA consumano, da soli, più di 1600 W! Tutto questo ha implicazioni enormi su dimensioni, raffreddamento, affidabilità e costi d’esercizio (OPEX) della radio. Di contro, l’utilizzodi unPADoherty in combinazione a tecniche della riduzione del fattore di cresta (Crest Factor Reduction, CFR) e DPD porta a livelli di efficienza del PA superiori al 40%. Questo significa che, per emettere 40 W di potenza RF, ciascunPAassorbe una potenza inferiore a 100W, portando l’assorbimento dei quattro PA della radio a meno di 400 W DC. Il resto dei circuiti assorbe normalmente meno di 50W di potenza DC. Perciò, il consumo del PA rappresenta circa l’85% della potenza DC consumata complessivamente dalla radio, anche quando vengono utilizzati amplificatori Doherty con DPD e CFR. Implementazione e valore della DPD negli Array mmWave Nell’AiB256 ci sono 256 canali di trasmissione e ricezione, capaci di generare due o quattro beam con 128 o 64 PA impiegati in ciascun beam. Come accade per i sistemi Fig. 5 – Antenna “far-field” a tromba utilizzata come ricevitore d’osservazione DPD sub-6 GHz, i requisiti EVM per le bande mmWave sono, rispettivamente dell’8% e 3,5% per le modulazioni 64- QAM e 256-QAM. Tuttavia, i requisiti ACPR per le onde millimetriche sono molto meno rigidi di quelli relativi alla banda sub-6 GHz; nello standard 3GPP 38.104 sono di 28 dBc per la banda dei 28 GHz e di 26 dBc per quella dei 39 GHz. Ciascun PA in classe AB in un beamformer ADMV4828 può erogare una potenza di picco di 21 dBm. L’utilizzo dei PA dell’ADMV4828 alla potenza d’uscita approssimativa di 12 dBm rms lascia un margine di 9 dB per la potenza di picco e porta al rispetto dei requisiti sia di EVM sia di ACPR. A 12 dBm (16 mW) di potenza d’uscita, ciascuna catena di trasmissione assorbe una potenza di circa 300 mW, raggiungendo un’efficienza del 5%. Una parte della potenza utilizzata lungo la catena di trasmissione viene assorbita dai phase shifter variabili, necessari al beamforming. Ogni linea di ricezione, inclusi i phase shifter variabili, assorbe una potenza DC di circa 125 mW. Basandosi sui valori di potenza descritti in precedenza, risulta chiaro che rispetto all’assorbimento complessivo la percentuale di potenza DC utilizzata dal PA di una radio mmWave è molto inferiore a quella di una radio sub-6 GHz. Ciò dà origine a un quesito: una radio mmWave può trarre vantaggio dalla DPD? Per rispondere a questa domanda, è necessario proporre un’architettura DPD adatta a mmWave. La semplice estensione all’mmWave del modello di implementazione DPD sub-6 Ghz, richiederebbe un loop DPD attorno a ciascun PA. Nel nostro esempio di Aib256, ciò significherebbe ben 256 loop DPD! Ovviamente, implementarli risulterebbe molto costoso e assorbirebbe una potenza notevole. Dal momento che ogni PA eroga una potenza piuttosto limitata (12 dBm tipici), l’efficienza complessiva di un sistema con DPD risulterebbe probabilmente inferiore a quella di un sistema che ne fosse privo. Fortunatamente, per risolvere questo problema esiste una soluzione elegante. L’AiB256 potrebbe generare un massimo di quattro beam usando 64 PA per ciascun beam (Fig. 3). Ciò significa che ogni PA riceverebbe lo stesso segnale degli altri 63, con l’eccezione dello scostamento di fase applicato per il beamsteering. Realizzando un unico loop DPD attorno al cluster dei 64 PA, si avrà quindi solo bisogno di quattro loop DPD per l’intero array dell’AiB256. Essenzialmente, il loop DPD viene costruito attorno a ogni beam, invece che a ciascun PA. Ci riferiamo a questo come un array DPD per distinguerlo dal DPD sub-6 Ghz, che ha un loop DPD dedicato per ogni PA. Il ricevitoredi osservazionedeve“guardare”nel centrodel beam, dove i segnali di tutti i PA sono in fase, in modo da