eugo.ro

Deși detaliile specifice ale arhitecturii interne ale plăcilor radio Ericsson sunt protejate de secrete comerciale și pot varia de la o generație la alta (de exemplu, între sistemele GSM, UMTS, LTE sau 5G), se poate face o descriere generală a modului în care funcționează aceste module în contextul stațiilor de bază în telefonia mobilă.

Iată câteva idei generale despre arhitectura și principiul de funcționare:

Funcție și rol

• Scopul plăcilor radio este de a efectua conversia semnalelor dintre procesarea digitală (baseband) și semnalele RF (radiofrecvență) care se propagă prin aer, în ambele direcții (transmitere și recepție).

• Aceste plăci sunt parte din echipamentele din stațiile radio de bază care conectează rețeaua mobilă la utilizatori, asigurând modularea, demodularea, conversia de frecvență și amplificarea necesare.

Blocuri funcționale principale

Deși implementarea poate fi foarte sofisticată, o schemă bloc simplificată a unei plăci radio (pentru transmitere şi recepţie) poate fi rezumată astfel:

LANȚ de TRANSMITERE (TX):

1. Unități de procesare digitală (DSP/FPGA):

• Preia datele de la secțiunea baseband.

• Realizează modularea (ex.: QAM, GMSK, etc., în funcție de tehnologie) și alte corecții/adaptări (cum ar fi pre-codarea).

2. Convertor digital-analogic (DAC):

• Transformă semnalul digital modulat într-un semnal analogic de frecventa intermediara (IF – Intermediate Frequency) sau chiar direct în forma aproape a semnalului RF.

3. Etapa de up-conversion:

• Un convertor de frecvență (mixer) care combină semnalul analogic (IF – Intermediate Frequency) cu un semnal de la oscilatorul local (LO) pentru a genera semnalul la frecvența RF dorită.

4. Filtre și amplificatoare intermediare:

• Filtrele selecționează benzile dorite, iar ETAs (de exemplu, amplificatorul de putere) amplifică semnalul pentru a fi transmis cu puterea necesară.

5. Linia de transmisie către antenă:

• Asigură că semnalul RF este transmis către antenă cu caracteristici de impedanță adecvate.

LANȚ de RECEPȚIE (RX):

1. Receptia semnalului RF:

• Antena captează semnalul cu caracteristicile de bandă largă ale sistemului.

2. Amplificator cu zgomot redus (LNA):

• Amplifică semnalul recepționat, încercând să păstreze raportul semnal/zgomot cât mai bun.

3. Etapa de down-conversion:

• Un mixer combină semnalul amplificat cu un semnal de la oscilatorul local pentru a-l converti de la frecvența RF la o frecvență intermediară (IF).

4. Filtrare și amplificare IF:

• Se folosesc filtre pentru a exclude interferențele și se amplifică semnalul IF, pregătindu-l pentru conversie digitală.

5. Convertor analog-digital (ADC):

• Semnalul analogic IF este converit in semnal digital pentru a putea fi procesat de DSP(blocul de procesare digitala) sau sistemele de control.

6. Blocul de procesare digitală (DSP/FPGA):

• Demodulează și decodează semnalul în formatul baseband, extrăgând informația transmisă.

3. Oscilatoare locale și sintetizatoare de frecvență

• Sintetizatoarele(oscilatoarele locale) sunt esențiale pentru funcțiile de up-conversion și down-conversion, asigurând stabilitatea în frecvență și precizia semnalului.

• Tehnologia modernă, inclusiv tehnici de calibrare și compensare a variațiilor de temperatură, este integrată pentru a garanta performanțe constante.

4. Integrarea şi controlul

• Plăcile radio Ericsson sunt în general controlate de microcontrolere sau procesoare dedicate care gestionează sincronizarea, compensarea erorilor (ex.: eroarea fazică) și adaptarea puterii, între alte funcții critice.

• Comunicația între modulul baseband și lanțurile RF se face prin protocoale digitale interconectate, asigurând coordonarea optimă a transmisiilor în rețea.

5. Principiul de funcționare

Rolul principal al unei plăci radio este să facă legătura dintre semnalul digital (venit din unitatea de bandă de bază) și semnalul radio transmis sau recepționat prin antenă.

Funcțiile de bază sunt:

• Conversie digital-analogică (DAC) pentru semnalul de emisie.

• Up-conversion: transpunerea semnalului din frecvențe intermediare (IF) în frecvența radio (RF).

• Amplificare de putere (PA – Power Amplifier) pentru a transmite semnalul către antenă cu nivelul necesar.

• Filtrare și duplexare: separarea canalelor de emisie și recepție, eliminarea zgomotelor și a interferențelor.

• Down-conversion: transpunerea semnalului recepționat din RF în IF sau direct în bandă de bază.

• Conversie analog-digitală (ADC) pentru semnalul recepționat.

• Control și calibrare automată (AGC – Automatic Gain Control, compensarea temperaturii, linearizare).


Semnal digital (Baseband)
│
▼
[DAC + Filtru]
│
▼
[Up-Converter] ──► [Amplificator de Putere (PA)] ──► [Filtru RF / Duplexor] ──► Antenă (Tx)
│
│
Antena (Rx) ──► [Filtru RF / Duplexor] ──► [LNA – Low Noise Amplifier] ──► [Down-Converter] ──► [ADC] ──► Semnal digital (Baseband)


În contextul rețelelor mobile

• În GSM, plăcile radio gestionează canale de 200 kHz și folosesc modulație GMSK.

• În UMTS, lucrează cu canale de 5 MHz și modulație QPSK.

• În LTE, suportă lățimi de bandă variabile (1,4 – 20 MHz) și modulații avansate (QPSK, 16QAM, 64QAM).

• În 5G (NR), plăcile radio Ericsson sunt mult mai complexe, suportând MIMO masiv și beamforming, cu frecvențe de la sub-6 GHz până la mmWave.

• Microfonul transformă undele acustice în semnal electric analogic.

• Codec-ul audio (de ex. AMR în GSM/UMTS, EVS în LTE/5G) face Conversie analog-digital (ADC); Compresie și codare a vocii pentru a reduce lățimea de bandă.

• Codare de canal: adaugă redundanță pentru corecția erorilor (FEC).

• Intercalare (interleaving):redistribuie biții pentru a rezista la erori în rafală.

• Encriptare: protejează confidențialitatea convorbirii.

• Mapare/modulare digitală: biții sunt transformați în simboluri (GMSK în GSM, QPSK/16QAM/64QAM în LTE/5G).

• Formare cadru și multiplexare: semnalul utilizatorului este încadrat în sloturi de timp sau resurse de frecvență.

3. Conversie digital-analogică

• Semnalul digital modulat este convertit în semnal analogic prin DAC.

• Se aplică un filtru trece-jos pentru a elimina armonicile de cuantizare.

• Up-converter: transpunerea semnalului din banda de bază/IF la frecvența radio dorită (de ex. 900 MHz, 1800 MHz, 2100 MHz, 3500 MHz).

• Se folosește un oscilator local (LO) și un mixer pentru translația de frecvență.

• Pre-amplificator: ridică nivelul semnalului.

• Filtru RF: elimină semnalele parazite și respectă masca spectrală.

• Amplificator de putere (PA): crește nivelul semnalului la zeci de wați pentru a putea fi radiat eficient.

• Duplexor / Diplexer: separă calea de emisie (TX) de cea de recepție (RX) pe aceeași antenă.

• Antena RF: convertește semnalul electric în unde electromagnetice care se propagă în spațiu.

Schema bloc simplificată a lanțului TX >/p>


Voce (microfon)
│
▼
[Codec audio: ADC + compresie]
│
▼
[Codare canal + criptare]
│
▼
[Modulator digital + multiplexare]
│
▼
[DAC + Filtru LPF]
│
▼
[Up-Converter + Oscilator Local]
│
▼
[Filtru RF + Pre-amplificator]
│
▼
[Amplificator de Putere (PA)]
│
▼
[Duplexor / Diplexer]
│
▼
[Antena RF] → Radiație electromagnetică

In GSM, vocea este codificată la 13 kbps (codec Full Rate), transmisă prin GMSK.

In UMTS, vocea trece prin AMR și este transmisă prin WCDMA (QPSK).

In LTE/5G, vocea este transportată ca VoIP (VoLTE/VoNR), deci fluxul de voce devine pachete IP, apoi este procesat ca orice alt trafic de date.

Etapele lanțului RX
1.Captarea semnalului RF

• Antena recepționează undele electromagnetice din eter.

• Semnalul este foarte slab (microvolți), deci are nevoie de prelucrare atentă.

• Duplexor/Diplexer separă calea de recepție de cea de emisie (dacă se folosește aceeași antenă).

2. Filtrare și amplificare inițială

• Filtru RF: selectează banda de frecvență dorită și elimină interferențele din alte benzi.

• LNA (Low Noise Amplifier): amplifică semnalul recepționat cu zgomot adăugat minim.

3. Conversie de frecvență (Down-Conversion)

• Semnalul RF este transpus la o frecvență intermediară (IF) sau direct în bandă de bază.

• Se folosește un mixer și un oscilator local (LO).

• Motivul: la frecvențe mai joase, semnalul poate fi filtrat și procesat mai ușor.

4. Filtrare și amplificare IF

• Filtru IF: selectează canalul dorit și elimină zgomotele.

• Amplificator IF: crește nivelul semnalului pentru a fi detectat corect.

5. Conversie analog-digitală

• Semnalul analogic este convertit în digital prin ADC.

• Acum poate fi procesat de circuitele digitale de bandă de bază.

6. Procesare în bandă de bază (Baseband Processing)

• Demodulare digitală: extrage simbolurile din semnal (ex. GMSK, QPSK, QAM).

• Decriptare: elimină protecția criptografică.

• De-intercalare și decodare de canal: reconstruiește fluxul de biți și corectează erorile.

• Reconstrucția fluxului de voce: biții sunt transformați în pachete de voce (VoIP în LTE/5G sau cadre vocale în GSM/UMTS).

7. Decodare audio și redare

• Codec audio (AMR, EVS etc.) decodifică fluxul digital în semnal audio PCM.

• Conversie digital-analogică (DAC).

• Amplificator audio → difuzor → vocea utilizatorului.

Schema bloc simplificată RX


Undă electromagnetică
│
▼
[Antena] ──► [Duplexor/Diplexer]
│
▼
[Filtru RF] ──► [LNA]
│
▼
[Mixer + Oscilator Local] → Semnal IF/Baseband
│
▼
[Filtru IF + Amplificator IF]
│
▼
[ADC]
│
▼
[Demodulare + Decriptare + Decodare canal]
│
▼
[Codec audio + DAC]
│
▼
[Amplificator audio]
│
▼
Difuzor → Voce

 
Observații

In GSM, semnalul este demodulat GMSK și vocea reconstruită prin codec AMR.

In UMTS, demodularea este WCDMA (QPSK), vocea tot prin AMR.

In LTE/5G, vocea este transmisă ca VoIP (VoLTE/VoNR), deci fluxul de date trece prin stack-ul IP înainte de a ajunge la codec-ul audio.

Pe scurt, principiul de funcționare poate fi rezumat astfel:

• Pentru transmitere (TX): Rețelele digitale generează date care sunt modulate digital. Aceste date sunt apoi convertite în semnale analogice, care, prin etape succesive de filtrare și amplificare, sunt up-convertite la frecvența RF și apoi transmise către antenă.

• Pentru recepție (RX): Semnalul RF captat de antenă este mai întâi amplificat (prin LNA), apoi convertit la o frecvență intermediară (IF) prin down-conversion. Ulterior, semnalul este filtrat, amplificat în etapa IF, convertit in semnal digital și procesat de unitățile digitale pentru a reconstitui informația inițială.

 
Concluzie

Plăcile radio Ericsson se remarcă prin performanța ridicată, fiabilitatea și capacitatea de a gestiona multiple standarde de comunicație mobilă prin arhitecturi sofisticate, care combină funcționalități RF de precizie cu procesare digitală avansată. Deși schematica exactă poate varia în funcţie de generația de tehnologie și produs, schema bloc de mai sus surprinde în linii mari convergenţa între conversia de frecvență, amplificare, filtrare și procesare digitală necesare pentru a asigura comunicații mobile de înaltă calitate.

Această descriere oferă o viziune de ansamblu asupra modului în care funcționează, în principiu, plăcile radio Ericsson folosite în telefonia mobilă. În cazul unor detalii tehnice suplimentare sau implementări specifice, se pot consulta documentații tehnice specializate sau brevetele publicate de Ericsson, ținând cont că unele informații pot fi confidențiale.