【应用】Keysight 5G仿真软件和测量工具重新定义无线收发信机，实现5G互连新突破

时间： 2022-07-19 来源：Keysight

技术问答

5G之路是由众多突破性的技术、传输方法和调制方案共同铸就的。要想顺利迈进5G时代，实现未来的5G愿景，新一代收发信机设计是关键。

Eridan Communications是一家致力于开发5G通信设备和固件的设计芯片公司，其产品不仅为无线通信系统提了十分灵活的调谐范围和通信协议，同时还使它们保持高效率。Eridan在Eridan MIRACL收发信机中提供了这些功能。MIRACLE 的收发信机不仅提供广泛的调谐范围，还具有出色的频谱效率和电气效率。

MIRACLE能够在UHF/蜂窝/Wi-Fi频段的任何频率上提供手机或metro-cell功率输出，并且支持几乎所有的调制类型。MIRACLE的性能如此卓越，原因在于它将高效率的开关电路与大功率、高精度的氮化镓（GaN）晶体管集于一身。

挑战：高效利用功率和频谱

随着对更快无线数据速率的市场需求呈现迅猛增长，5G在未来能否获得成功，取决于其通过碎片化频谱传输大量数据的频谱效率和能量效率。5G竞赛日益激烈，设备制造商面临着在更短时间内提供更好解决方案的巨大压力。

Eridan通信公司开发了一种方法，可以解决频谱可用性问题。挑战—使用一个LTE收发信机模块实现50%以上的能量效率。新设计需要能够在UHF/蜂窝/Wi-Fi频段的任何频率上提供手机或城域蜂窝功率输出，并且支持几乎所有的调制类型；5GNR、LTE、W-CDMA、EDGE、GSM等。在这种框架中，它还必须能够在可用带宽内传输更多数据，并且不影响信号质量。

解决方案：仿真和表征收发信机性能

为了加快设计过程，Eridan选择了是德科技5G仿真软件和测量工具。特别是，该解决方案包括下列关键组件：

• KEYSIGHT EEsof EDA先进设计系统（ADS）

• ADS谐波均衡元件

• ADS电路包络元件

• 89600 VSA软件

Eridan的设计人员使用ADS软件来开发基于氮化镓（GaN）技术的开关模式发射机。 ADS的电路包络元件能够高效地分析数字调制和射频瞬态激励。ADS谐波平衡元件优化了稳态非线性分析。Eridan团队快速设置仿真，旨在探索设计思路并预测该模块的性能（图1）。

89600 VSA软件提供了矢量信号分析功能，使设计人员可以利用各种调制方案（包括 16K QAM）全面地表征收发信机性能。由于89600 VSA软件可以运行在大多数的是德科技测量仪器上，因此Eridan可以将测量结果与仿真结果进行比较，执行全面的数字调制分析，从中发现造成减损的原因（图 2）。

结果：提供出色的数据容量

借助Keysight ADS和VSA软件，Eridan开发出了一个功能强大的先进收发信机模块，其带宽和能量效率均有极其显著的提高。MIRACLE提供了卓越的系统效率以及“随时提供任何信号”的灵活性（图 3）。

Eridan使用该软件开发了基于GaN的开关模式混频器调制器（SM3）技术。这个电路体系先分别放大相位和幅度，然后在一个超高效的宽带SM3阶段将两者合成在一起。

采用这种方法设计，发射机元件能够提供符合3GPP标准的LTE上行链路和下行链路性能，并实现高达47dB至52dB的相邻信道泄漏比（ACLR），同时保持50%的能量效率。

MIRACLE SM3技术还展示了前所未有的频谱效率，提供一个14比特/符号、16K QAM的信号，其信噪比（SNR）超过40dB，误差矢量幅度（EVM）小于0.5%（图 4），与此同时还保持着50%的能量效率。以一个给定信道为例，这意味着它能够提供的数据量是目前标准信号的两倍以上，而容量比未来的8 bps/Hz信号高75％。