5G NR Wave シグナルチェーンとは何ですか?

ミリ波信号は、低周波信号よりも広い帯域幅と高いデータ レートを提供します。アンテナとデジタル ベースバンド間の信号チェーン全体を見てください。
新しい 5G 無線 (5G NR) は、セルラー デバイスとネットワークにミリ波周波数を追加します。これに加えて、RF からベースバンドへの信号チェーンと、6 GHz 未満の周波数には不要なコンポーネントが付属します。ミリ波の周波数は技術的には 30 ～ 300 GHz の範囲ですが、5G の場合は 24 ～ 90 GHz の範囲ですが、通常は約 53 GHz でピークに達します。ミリ波アプリケーションは当初、都市部のスマートフォンでより高速なデータ速度を提供すると期待されていましたが、その後、スタジアムなどの高密度のユースケースに移行しました。また、固定無線アクセス (FWA) インターネット サービスやプライベート ネットワークにも使用されます。
5G ミリ波の主な利点 5G ミリ波の高スループットにより、最大 2 GHz のチャネル帯域幅 (キャリア アグリゲーションなし) で大規模なデータ転送 (10 Gbps) が可能になります。この機能は、大規模なデータ転送が必要なネットワークに最適です。 5G NR では、5G 無線アクセス ネットワークとネットワーク コア間のデータ転送速度が向上するため、低遅延も実現します。 LTE ネットワークの遅延は 100 ミリ秒ですが、5G ネットワークの遅延はわずか 1 ミリ秒です。
ミリ波信号チェーンには何が含まれているのでしょうか?無線周波数インターフェイス (RFFE) は、一般に、アンテナとベースバンド デジタル システムの間のすべてのものとして定義されます。 RFFE は、受信機または送信機のアナログ - デジタル部分と呼ばれることがよくあります。図 1 は、データ コンバータが RF 信号に対して直接動作する、ダイレクト コンバージョン (ゼロ IF) と呼ばれるアーキテクチャを示しています。
図 1. この 5G ミリ波入力信号チェーン アーキテクチャは、ダイレクト RF サンプリングを使用します。インバーター不要（画像：簡単な説明）。
ミリ波信号チェーンは、RF ADC、RF DAC、ローパス フィルター、パワー アンプ (PA)、デジタル ダウン コンバーターおよびアップ コンバーター、RF フィルター、低ノイズ アンプ (LNA)、およびデジタル クロック ジェネレーターで構成されます ( CLK）。フェーズ ロック ループ/電圧制御発振器 (PLL/VCO) は、アップ コンバータとダウン コンバータに局部発振器 (LO) を提供します。スイッチ (図 2 を参照) は、アンテナを信号受信回路または送信回路に接続します。フェーズド アレイ結晶またはビームフォーマとしても知られるビームフォーミング IC (BFIC) は示されていません。 BFIC はアップコンバータから信号を受信し、それを複数のチャネルに分割します。また、ビーム制御のために各チャネルに独立した位相およびゲイン制御もあります。
受信モードで動作している場合、各チャンネルには独立した位相とゲインの制御もあります。ダウンコンバータがオンになると、信号を受信し、ADC を介して送信します。フロントパネルにはパワーアンプ、LNA、そして最後にスイッチが内蔵されています。 RFFE は、送信モードか受信モードかに応じて PA または LNA を有効にします。
トランシーバ 図 2 は、ベースバンドと 24.25 ～ 29.5 GHz ミリ波帯の間の IF クラスを使用する RF トランシーバの例を示しています。このアーキテクチャでは、固定 IF として 3.5 GHz を使用します。
5G ワイヤレス インフラストラクチャの展開は、サービス プロバイダーと消費者に大きな利益をもたらします。対象となる主な市場は、産業用モノのインターネット (IIOT) を可能にするセルラー ブロードバンド モジュールと 5G 通信モジュールです。この記事では、5G のミリ波の側面に焦点を当てます。今後の記事では、引き続きこのトピックについて説明し、5G ミリ波信号チェーンのさまざまな要素にさらに詳しく焦点を当てていきます。
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