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第四代無線基礎架構的分離式SerDes解決方案

上網時間: 2010年05月10日     打印版  Bookmark and Share  字型大小:  

關鍵字:SerDes  LTE  長期演進  手機  DBSA 

高階智慧型手機與其供應生態系統顯現出一個事實:消費者需要的行動寬頻及應用必須能協助他們緊密地連結資訊、家人與好友。因此行動寬頻已成為現今電信產業成長最顯著的部份。即使經濟成長趨緩,電信業者近年來在無線資料方面的營收仍大幅增加。Netbook及HSDPA-USB介面連接裝置的迅速成長也顯示出消費者在任何地方都需要行動寬頻,而不只限於住家及辦公室內。

在今日,若跟不上行動網際網路的腳步經常令人不耐。消費者使用行動裝置存取資料時,仍會因為下載速度過慢及圖形顯示效果不佳而感到不便。視訊部落格及線上遊戲等應用需要較快的連線速度及較短的延遲。更快速穩定的連線有助於雲端運算相關應用的開發,而且行動辦公室應用將不會因為行動裝置的硬體處理能力而受到限制。

在43億的無線網路使用者中,大約有80%是單純使用語音的GSM使用者。因此行動系統供應商十分看好未來五到十年吸引30億的使用者申辦行動寬頻的成長商機。IPTV及數位相機等具有行動寬頻連線功能且可實現新型服務的裝置也可能帶來如此的成長,進而提高行動通訊商的收益。

為因應愈來愈多的需求並且提供更快更穩的連線及更短的延遲時間,全球網路業者希望能夠建置4G網路,而長期演進(LTE)是全球這方面的首例。

LTE有時也稱為4G,目的在提升行動電話網路的承載力及速度。LTE規格可提供超過100Mbps的最高下行鏈路(下傳)速率與超過50Mbps的上行鏈路(反傳),以及往返延遲低於10毫秒的無線電存取網路(RAN)。

LTE也運用波束形成(beam forming)等進階天線技術概念來擴大涵蓋範圍。透過多層天線解決方案可達到高尖峰資料速率,例如2x2或4x4多重輸入與多重輸出(MIMO)。

雖然出現了具備所有絕佳功能的新標準,無線及行動網路業者也必須持續面對投資成本及網路建置的挑戰,以符合未來對於頻寬的激增需求。網路業者必須針對4G選擇最符合成本效益的網路演進。若要部署LTE等4G標準的網路,所需的網路升級不僅必須平衡新範圍有限的可使用性,也必須運用於現有範圍。為有效管理日益複雜的標準,分散式開放基地台架構(Distributed open base station architecture)概念便隨著這些標準應運而生,以提供低成本、彈性的模組化環境來管理無線電存取演進。

圖1a顯示的傳統基地台部署需要將無線電設備控制器(REC)及無線電設備(RE)連同天線塔放入單一機殼中。如此的做法會使網路業者在實際設置上面臨體積尺寸增大、功耗提高及成本增加等不利因素。這類架構也會使連接天線與RE的電纜出現訊號耗損的狀況。


圖1a:傳統基地台。


圖1b:分散式基地台。


圖1c:分散式基地台拓樸。

圖1b至1c顯示的分散式基地台架構(DBSA)使得基地台的其他部分完全不需要RF收發器。此架構能夠使RE的位置更接近個別的天線,以便將圖1b中介於RE與天線之間的電力損失減至最低,進而降低放大RF功率的成本。DBSA也允許各種不同的RE網路拓樸,例如圖1c所示的鏈狀、環狀或樹狀。如此的做法可確實縮小網路設置的規模,因為無線電設備可彼此連結,並不需各個RE對單一REC進行通訊。

開放式基地台架構創始聯盟(OBSAI)及通用公共射頻介面(CPRI)標準適用於無線電設備控制器及無線電設備之間的基頻資料通訊,以及DBSA中的無線電設備網路。將REC與RE之間的介面標準化之後,不同廠商的REC及RE設備即可交互使用。同時,2G/3G/4G的REC能夠與不同的RE進行通訊,因此可實現多種標準的結合與同時運作,並減少設備升級的需求。

CPRI及OBSAI均載明其無線電設備控制器及無線電設備之間的高速序列介面,以達到基頻資料傳輸(I/Q資料),並且在相同介面進行指令/控制與同步(用於RE網路)資訊的溝通。


圖2:分散式基地台架構訊號流向。

圖2顯示DBSA中的訊號流向。對於上傳(foward link)的RE,OBSAI/CPRI資料是由序列器/解除序列器(SerDes)所還原,其中會將高速序列資料轉換為平行資料,然後將此資料傳輸至FPGA。FPGA會處理OBSAI/CPRI邏輯,然後將I/Q基頻取樣傳輸至數位升壓轉換器(專用邏輯),進而將I/Q基頻取樣調節至數位IF載波。經過向上轉換的資料會接著經過資料處理引擎的處理,以減少波峰係數(專用邏輯),並且以數位方式將訊號預失真(專用邏輯),以補償功率放大器中產生的旁瓣(side lobe),並確保功率放大器能夠在線性區域中運作。


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