ISBN 978-3-8439-2557-0

978-3-8439-2557-0, Reihe Elektronik

Bastian Mohr
System Design and Implementation of Digital Centric Multi-Standard Transmitters

189 Seiten, Dissertation Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen (2016), Hardcover, A5

Zusammenfassung / Abstract

Drahtlose Kommunikation ist unverzichtbar und allgegenwärtig geworden. Mit einer Vielzahl an Applikationen stellt sich der Bedarf nach hohen Datenraten ein. Zwei Funkstandards sind besonders geeignet um diese zu unterstützen: 3GPP LTE und IEEE 802.11g (WLAN). Basierend auf OFDM verlangen diese Standards nach einem Transmitter mit hoher Linearität. Da UMTS und GSM noch für Jahre eine wichtige Rolle spielen werden, sind Flexibilität und Abwärtskompatibilität ebenso von zentraler Wichtigkeit. Der Zugang zu modernen CMOS Technologien ermöglicht eine hohe Integration schneller digitaler Signalverarbeitung (DSP) während klassische Analogschaltungen von diesem Fortschritt in deutlich geringerem Maße profitieren. Eine Transmitter-Variante, welche die geforderte Flexibilität und Skalierbarkeit bereitstellt, ist der Digital-HF-Konverter (DDRC). Hier enthalten die Einheitszellen des Digital-/Analog-Wandlers (DAC) eine Mischerstufe, die im Schaltbetrieb arbeitet. Dieser DDRC ist das Kernstück sogenannter Digitaler Multistandard Transmitter (DCMT).

Diese Arbeit beschreibt den Systementwurf und die Implementierung mehrerer DCMT-Prototypen. Grundsätzliche Beschränkungen und Probleme des DCMTs, verglichen mit der klassischen Architektur werden dargestellt. Dazu gehören beispielsweise ein anpassbarer Konverter zwischen unabhängigen Taktraten (ASRC), das Fehlen des Anti-Alias Filters und Übersprechen des Lokaloszillators (LO-Feedthrough). Darüber hinaus werden Kompensationsverfahren für die im DDRC vorhandenen Nichtidealitäten beschrieben und analysiert. Es werden insgesamt drei Prototypen in einer 65nm CMOS Technologie integriert. In diesen Prototypen werden verschiedene Varianten des DSPs und des DDRCs entwickelt und verglichen.

Der finale Prototyp unterstützt LTE, WLAN und UMTS Signale in mehreren Bändern. Nichtidealitäten des DDRCs werden digital kompensiert. Der DCMT verfügt über eine maximale Ausgangsleistung von 11.9dBm und ist in der Lage WLAN Signale bei einer Trägerfrequenz von 2.412GHz mit einer Ausgangsleistung von 1dBm zu übertragen. Außerdem überträgt der RF-DAC LTE Signale in Band 1 und 7 (1.98GHz / 2.6GHz. Die Signale werden dabei direkt vom digitalen Basisband in die HF-Domäne umgewandelt. Die Performance ist vergleichbar mit anderen Multistandard-Transmittern. Darüber hinaus verfügt dieser Transmitter über eine ASRC für komplexe Modulationsverfahren, einen hochintegrierten DSP und ein Hochgeschwindkeits-Interface für die Basisband Daten.