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NB-IoT开始小规模商用,无线电SDR引领快速原型制作

在上个月,窄带物联网标准NB-IoT已经获得3GPP会议通过,尤其是通信行业,客户的需求已经发生了新的变化,无线电SDR快速原型制作成为首选……

伴随着市场的竞争越来越激烈,尤其是通信行业,客户的需求已经发生了新的变化。首先是产品上市速度要快;其次是灵活性,各种各样的通讯制式、频段之前需要不同的设备来支持不同的标准,所以客户肯定需要一个相对比较灵活通用的硬件平台来覆盖不同的应用;三是对尺寸、重量、功耗的要求越来越低;四是对系统的复杂度、成本也要求越来越低。CLwesmc

另一方面,就在上个月,窄带物联网标准NB-IoT已经获得3GPP会议通过。“这意味着窄带物联网明年就会正式商用,这会带来越来越多的设备与设备之间的连接。”CLwesmc

在日前的RadioVerse技术和设计生态系统发布会上, ADI公司通信基础设施业务部门中国区战略市场经理解勇表示,随着智能家居、智能汽车、智能电网等各种应用的推广,设备与设备连接的需求已是越来越大。而连接越多,也意味着更高的数据、速率,这对带宽的要求会越来越高。此外,安全性、低能耗、网络低延时和低成本也是连接的需求。值得注意的是,在现有通讯频段里已经很难找到连续的很高带宽的频谱,因此5G其实就是为了解决未来数据流量的增长以及网络低延时的要求。CLwesmc

他指出,一个普遍的预测是,到2020年左右,5G网络相比现有的4G/LTE架构,终端用户的数据速率会有100倍增长,连接设备数会有100倍的增长,网络延迟要低5倍(如智能车联网、VR需要低延迟的实时连接),整个网络的数据流量会增长1000倍。当然,电池续航时间要有10倍的延长。
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ADI公司通信基础设施业务部门中国区战略市场经理 解勇CLwesmc

基于对客户应用和市场趋势的深刻理解,为了帮助客户解决复杂的系统问题,加快客户产品的上市时间,以及降低功耗,提高成本竞争力本,ADI创新性地推出了RadioVerse技术和设计生态系统,该系统能够有效帮助客户让无线电设计快速从概念变为产品。CLwesmc

RadioVerse如何简化无线系统设计?CLwesmc

据介绍,RadioVerse是ADI的一个全新品牌,是一个专门针对收发器的解决方案,包括技术、产品、生态系统。CLwesmc

“ADI RadioVerse能帮助客户解决复杂度的问题,它除了把以前离散的硬件/射频信号链集成,还集成了ARM处理器,做一些系统的校准和算法,是一个子系统,而不仅仅是一个射频器件。”解勇称,“ADI一直以来倡导的是系统级解决方案,特别是在无线通信这个领域。而且客户希望芯片厂商提供这样的解决方案,尤其是在射频当中,这样他们就能专注于软件、系统、应用的研发。”
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据解勇介绍,RadioVerse品牌的理念包含三个层次:CLwesmc

第一层是收发器技术,ADI对收发器的开发已有十几年的积累。其产品具有高性能、高带宽、低功耗、高集成度的特点。“我们的产品基于创新的零中频架构,这样可以帮助客户实现软件定义无线电(SDR)射频设备;集成度很高,接收通道包括了射频低噪放、混频器、射频放大器、数字可变增益放大器(DVGA)、高速ADC,发射通道包括了高速DAC、调制器、混频器、DVGA、射频放大器。”解勇进一步说,为简化客户设计,还需要提供软件API方式,这样客户很容易将其移植到系统中,进行芯片的配置。基于SDR的架构可以给客户提供足够的灵活度和通用性,覆盖不同的制式和频段。CLwesmc

第二层是设计环境。为了帮助用户很好地开发产品,ADI提供开发工具包,包括评估板和评估软件,以及各种代码(开源、非开源,以及FPGA代码)。另外,ADI还和第三方(IDH、方案商等)合作,他们基于ADI的收发器来做相对产品级的解决方案,加快客户产品从概念到成品到量产的过程。CLwesmc

最后一层是,基于ADI对市场、技术理解的积累,通过技术白皮书、公开的研讨会、微博等方式把ADI的见解分享给客户,这样在帮助客户了解ADI技术的同时也为客户进行产品规划提供参考。CLwesmc

实际上,随着各种各样的通信制式和不同频段的使用越来越多,频谱已经越来越拥挤,这对射频工程师带来很大技术挑战:首先是频率规划难做,因为对于一个基站来说,其它基站的信号相当于干扰信号,需要把干扰信号落到带外;二是滤波器难做,因为频率较近,过渡带变窄,射频滤波器就很难实现;三是共存共址问题,不同的无线设备/基站设备离得较近,会有相互干扰,因此设计时需要通过高质量的双工器/滤波器排除外部干扰,对双工器/滤波器的设计要求大大提高;四是设备本身对线性度和动态范围的要求也提高了,因为滤波器无法完全将干扰信号(进入到带内的阻塞信号)滤除,需要用高线性度的ADC来扛带内的阻塞。CLwesmc

“ADI的理念就是要简化射频设计,帮助客户解决难题。”解勇说,这首先要创建一个通用的硬件无线电平台,通过软件配置的方式支持各种不同应用和频段。其次,大幅降低RF系统设计的复杂度,减少外围元器件数量。实际上,芯片的硬件集成度已非常高,将之前大约20颗离散器件都集成了进来,这对整个系统来说,电源设计和时钟设计也大大简化,因此大大降低了客户的设计难度和门槛。三是从软件角度来说,ADI提供API,客户不用去关心器件内部寄存器的含义——如先前的AD9361内部有上千个寄存器,客户需要去理解每个寄存器的意思和怎么去配置,现在只需通过API软件去编程即可。四是这些优势给客户带来的直观竞争力是减少了设备的尺寸、重量和功耗(SWAP),尺寸上至少降低一半以上。
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据悉,RadioVerse设计环境还将继续扩充以包括第三方设计公司、COTS提供商和其他合作伙伴,以更好地帮助客户快速向市场部署产品。CLwesmc

面向宏基站的AD9371有何过人之处?CLwesmc

作为RadioVerse技术和设计生态系统发布的一部分,ADI公司此次还推出了集成式宽带RF收发器产品系列中的最新成员AD9371。实际上,早在2013年,ADI就推出了面向软件定义无线电(SDR)应用的解决方案AD9361,在2014年,其又推出了单通道版本AD9364。CLwesmc

AD9371是一款高度灵活的运营商级片上系统无线电解决方案,在标准工作条件下实现了300 MHz到6 GHz的宽RF调谐范围、100 MHz信号带宽以及低于5W的功耗。它可以取代或消除多达20个分立无线电器件,且能用作多种应用和标准的通用设计平台,提高研发效率并缩短终端产品的上市时间。
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另外,与AD9361和AD9364仅支持单载波不同,AD9371支持多载波,包括连续多载波和非连续多载波。此外,相比AD9361,AD9371的带宽、集成度也更高,除了支持高达100 MHz的接收机和发射大信号瞬时带宽,AD9371还支持高达250 MHz的观测接收机和发射合成带宽,全集成式LO和时钟功能,以及高度先进的片内校准和校正算法。它支持广泛的标准和应用,可减少客户所需的设计变量数目,从而降低器件和开发成本。
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从应用领域来看,AD9361的功耗较低,小于1.5W,比较适用于手持设备、消费类无人机等。AD9371的功耗相对较大(最高4.8W),再加上其多功能特点、易用性,适用于无线通信、航空航天与防务电子、电子测试与测量设备等领域,如:楼宇、灯柱和办公室墙壁中的小尺寸、多频段基站;无人航空器中的长程高清视频链路;宽带宽军用卫星通信系统;支持多模式、多频段应用测试的电子测试与测量设备。 CLwesmc

“对于基站应用来说,由于2G、GSM继续存在,并且还会存在若干年,对性能的要求还是非常高。而我们推出的上一代产品AD9361毕竟只是针对小基站,对宏站来说,带宽是不够的。”解勇表示,此次AD9371的推出,不仅丰富了ADI的收发器系列,而且应用覆盖范围更宽,“在无线接入这一侧,除了传统的2G、3G、4G的宏基站,小基站的应用也非常多。”CLwesmc

“未来,在RadioVerse品牌下,以后还会有新的收发器产品推出。”解勇说,主要会从以下方面考虑:一是针对未来多收多发的需求,会进一步提高芯片的集成度;二是针对一些终端应用,如对讲机,还会开发比AD9361功耗更低的收发器。CLwesmc

解勇透露,在AD9371推出之前,已经与一些大客户合作,给他们提供定制化的产品,而且在客户的宏站里已经实现量产。“实际上,我们的这款产品在推出之前已经验证过了。”解勇称,目前AD9371已经开始向客户供货,在Massive MIMO应用上,客户的产品已处于现场测试阶段。至于何时商用,他认为取决于运营商,“估计今年年底,Massive MIMO可能会有小规模试商用,明年规模可能相对大一点。另外,一些输出功率小于10W的小基站也处于预商用阶段。光纤、大功率直放站这块的应用,估计客户还处于设计、调试阶段,毕竟我们的产品刚刚推出,估计明年会陆陆续续有一些出货。”CLwesmc

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