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COMM 5G MMWAVE Fig. 6 – Numero di elementi richiesti e potenza DC necessaria in funzione del miglioramento DPD poter correggere la distorsione causata dall’aggregazione cumulativa di campo lontano di 64 PA. Per la nostra valutazione iniziale è stata utilizzata un’antenna far- field a tromba come ricevitore d’osservazione DPD (Fig. 5), dimostrando che per migliorare l’EVM e l’ACPR è possibile realizzare un singolo loop DPD attorno a un beam. I futuri prodotti di ADI possono includere un percorso di osservazione integrato per semplificare l’attuazione della DPD. L’allestimento di prova DPD utilizza transceiver integrati ADRV9029 con capacità CFR e DPD incorporate, per segnali con banda passante fino a 200 MHz. I transceiver ADI di prossima generazione supporteranno almeno 400 MHz di BW con DPD. La nostra analisi ha rilevato che un array DPD mmWave può aumentare l’EIRP del beam di oltre 3 dB (in un intervallo tra 1,5 dB e 3,2 dB) su una gamma di frequenze da 26,5 Ghz a 29,5 Ghz. L’ottimizzazione di accoppiamento e bias del beamformer a frequenze specifiche può portare a una potenza di uscita fino a 13 dBm rms, rispettando le specifiche EVM e ACPR. Tuttavia, non è possibile mantenere questo livello di prestazioni su un intervallo di frequenzemolto ampio e su unitàmultiple. In alternativa, se vengono soddisfatte le condizioni necessarie (il livello di saturazione di potenza del PA è mantenuto al di sopra di 21 dBm), l’uso della DPD permette di raggiungere costantemente una potenza di uscita superiore a 14 dBm su tutta la banda di interesse. Quando si redigono le specifiche di un array mmWave, l’EIRP per beam rappresenta un requisito fondamentale. Se la potenza per elemento è relativamente piccola, per raggiungere l’EIRPprevisto sononecessarimolti elementi che, a loro volta, aumentano costo, potenza e dimensioni dell’array. Maggiore è il numero di elementi distribuiti nell’array, più stretto risulterà il beam. Non sempre però i fasci più stretti risultano anche i più ambiti: rendono più difficile puntare e inseguire gli utenti in movimento. Il grafico della figura 6 illustra come il numero di elementi richiesti e la potenza DC assorbita dall’array cambino in funzione del miglioramento della DPD da 0 dB a 3 dB, pur mantenendo un EIRP target di 60 dBm. Se si ottiene un miglioramento di 3 dB EIRP applicando la DPD, il numero di elementi richiesti viene ridotto quasi del 30% e la dissipazione di potenza diminuisce circa del 20%. Rispetto al nostro esempio sub-6 Ghz, dove l’applicazione della DPD riduce il consumo energetico dei PA di un fattore di 4, il risparmio energetico nell’array mmWave non è così significativo. Tuttavia, nel caso di mmWave, otteniamo un rendimento ulteriore in quanto la riduzione del 30% del numero di elementi rappresenta un notevole risparmio di costi e dimensioni dell’hardware di array. In futuro, nei beamformer mmWave sarà possibile utilizzare architetture PA più efficienti per migliorare ulteriormente l’efficienza energetica ottenuta con DPD. Rispetto alle frequenze sub-6 GHz, l’implementazione della DPD negli array 5G mmWave comporta nuove sfide. Realizzare un loop DPD attorno al beam, piuttosto che ai singoli PA che lo formano, rende l’array DPD fattibile e vantaggioso. La nostra analisi ha dimostrato che ci sono benefici tangibili in termini di maggiori potenze di uscita, risparmio energetico del sistema e riduzione dell’hardware necessario. Vorremmo tuttavia esortare alla prudenza: sia nell’applicazione che nella valutazione, la DPD mmWave deve essere vista attraverso una prospettivadiversada quelladel sub-6Ghz di generazione precedente. Con la maturazione delle architetture PA mmWave, tale collocazione potrà cambiare, ma per il momento abbiamo bisogno di rivedere l’applicazione della DPD così come la nostra posizione sui benefici. RIFERIMENTI [1] 38.104: Base Station (BS) Radio Transmission and Reception . 3GPP, Marzo 2017. Delos, Peter, Bob Broughton e Jon Kraft. “ Phased Array Antenna Patterns—Part 1: Linear Beam Array Characteristics and Array Factor .” Analog Dialogue, Vol. 54, No. 2, Maggio 2020. Delos, Peter, Bob Broughton e Jon Kraft. “ Phased Array Antenna Patterns—Part 2: Grating Lobes and Beam Squint .” Analog Dialogue, Vol. 54, No. 2, Giugno 2020. Delos, Peter, Bob Broughton e Jon Kraft. “ Phased Array Antenna Patterns—Part 3: Sidelobes and Tapering .” Analog Dialogue, Vol. 54, No. 3, Luglio 2020. ELETTRONICA OGGI 500 - MARZO 2022 59