Por:
Ajay Kuckreja, Miembro del Personal Técnico Principal, Definición del producto
01 de octubre 2012
Resumen: Un modulador RF digital, una solución integrada que satisface estrictos de desempeño DOCSIS RF-requisitos, se aprovecha de las tecnologías modernas como la de alto rendimiento de banda ancha digital a analógico conversión y escalado tecnología CMOS. Esta nota de aplicación describe el concepto y las ventajas de un dispositivo digital de amplitud en cuadratura de modulación (QAM) modulador que utiliza la arquitectura de RF directa para habilitar una plataforma de acceso por cable (CCAP) del sistema.
Una versión similar de este artículo apareció en la revista CED , 20 de agosto de 2012.
Introducción
La demanda de cables de banda ancha como servicios digitales de vídeo y de datos está aumentando las tasas de datos de corriente abajo en% 30% a 40 por año. Mientras tanto, los consumidores esperan gastar casi lo mismo para un creciente número de dispositivos conectados en el hogar. La actual generación de moduladores de aguas abajo que utiliza tecnología analógica ha demostrado ser costoso en el largo plazo. Y los proveedores de servicios les resulta demasiado costoso para satisfacer la creciente demanda de ancho de banda mediante el uso de actualizaciones incrementales para las plataformas de acceso existentes.
En definitiva, el problema de los usuarios y los proveedores es el mismo: el suministro de la demanda de ancho de banda.Transmisores analógicos ya no son la respuesta. En su lugar, una nueva generación de moduladores digitales de RF ofrece soluciones de alta densidad y de bajo costo para satisfacer las futuras necesidades de ancho de banda. Utilizando la arquitectura directa RF, RF moduladores digitales habilitar un cable de plataforma de acceso convergente (CCAP) para todo el espectro de modulación de amplitud en cuadratura (QAM) transmisiones. Estos moduladores digitales de RF también tiene la capacidad de 32x moduladores analógicos a una vigésima parte de la potencia disipada por transmitida canal QAM.
Esta nota de aplicación describe el concepto y las ventajas de un modulador digital QAM que utiliza la arquitectura de RF directa para permitir que un sistema de CCAP.
¿Por qué un transmisor de RF Direct-está reemplazando un transmisor analógico
El CCAP para televisión por cable (CATV) ( Figura 1 ) combina los servicios derivados de transmisión por equipos QAM borde de vídeo y terminaciones de cable de módem por sistemas (CMTS) para el acceso a Internet de alta velocidad. La transmisión con modulación QAM portadoras digitales de TV de difusión y servicios de difusión restringida, como vídeo bajo demanda (VoD), cambió de vídeo digital (SDV), e Internet de alta velocidad. Estos portadores de llenar el espectro de CATV aguas abajo en el ancho de banda de 50 MHz a 1000 MHz. Hasta 158 (6MHz de ancho) QAM portadores (canales) que ocupan todo el espectro de un único puerto RF en una cabecera CCAP. Hasta 8 a 12 puertos de RF están presentes en una tarjeta de línea única, y más de cinco linecards aguas abajo puede estar presente en un chasis CCAP 13RU único.
Figura 1. Espectro CATV incluye servicios de radiodifusión y de difusión restringida.
La capa de aguas abajo de CCAP física (PHY) requiere moduladores de RF de alta densidad. Estos moduladores QAM, a su vez, deben tener disipación de baja potencia, escalabilidad y agilidad QAM portador. En las cabeceras de la generación anterior, portadores QAM de múltiples transmisores analógicos superheterodinos se combinaron para rellenar completamente el espectro de CATV ( Figura 2 ). Sin embargo, dicha metodología potencialmente requeriría más de 300 W para un único puerto CCAP RF. Un transmisor de RF directa ( Figura 3 ), sin embargo, fácilmente realiza digital de conversión ascendente (DUC) y la modulación de portadoras QAM en el dominio digital, y puede ser implementado en unASIC o una matriz de puertas programable en campo ( FPGA ). Este tipo de arquitectura digital está activado sólo por unabanda ancha RF convertidor de digital a analógico (DAC RF) como todo el espectro de portadores QAM es transmitida por una cadena de RF único.
Figura 2. Un convertidor elevador analógica antigua generación combina múltiples transmisores analógicos.
Figura 3. Un transmisor de RF directa es una cadena única señal.
Hay una ventaja significativa del transmisor de RF directa en un sistema de CCAP: el procesamiento de la señal entera, ahora se implementa en el dominio digital, se pueden beneficiar de CMOS geometría proceso. Procesos CMOS permitir densidades más altas de canal en un espacio reducido y con bajo consumo de energía de disipación. Los beneficios de este enfoque son fácilmente visibles con un ejemplo.
El MAX5880 es un DUC 128-canal y modulador QAM que impulsa un DAC de RF ( Figura 4 ). Se acepta-corrección de errores hacia adelante-( FEC ) símbolos codificados de una FPGA, realiza modulación QAM, conformación, y el nuevo muestreo de cada canal QAM pulso. A continuación, combina, interpola y modula hasta 128 canales QAM para conducir un DAC RF. La frecuencia de muestreo para el DAC de RF debe ser más que 2GSPS para sintetizar toda la banda de CATV, sino que también debe satisfacer el DOCSIS estrictas ® RF-requisitos de rendimiento. Este diseño utiliza el 14-bit 4.6Gsps MAX5882 DAC RF.
Figura 4. El MAX5880 es un DUC 128-canal y modulador QAM que impulsa el MAX5882 DAC RF.
Los MAX5882 sobremuestras la banda de 1 GHz a una velocidad de actualización de más de 4Gsps. Tenga en cuenta que, según el Nyquist teorema, poco más de una frecuencia de muestreo de 2 GHz es necesaria para sintetizar la banda de 1GHz. Sin embargo, si un DAC 2.5Gsps se utiliza, los dominantes de distorsión armónica productos como el segundo armónico ( HD2 ) y tercera armónica (HD3) puede plegarse en el espectro de cable debido a 1GHz aliasing ( Figura 5A ).Estos productos de distorsión puede violar los requisitos de banda de RF de rendimiento de los transmisores DOCSIS ®.Sin embargo, si un DAC 4Gsps se utiliza ( Figura 5B ), la HD2 y HD3 nunca puede plegarse en la banda de CATV.
Figura 5. Síntesis de la banda de cable utilizando un DAC 2.5Gsps (5A) y un DAC 4Gsps (5B).
La salida de RF del modulador de QAM digital de RF chipset se muestra en la Figura 6 para 128 canales que están 6MHz de ancho en un lapso de 1GHz. El rendimiento de RF es totalmente compatible con DOCSIS requisitos de RF. El DUP y DAC disipar un total de alrededor de 6W para transmitir 128 canales QAM. Eso se traduce en un ahorro de aproximadamente 95% en la potencia disipada por canal QAM en comparación con los tradicionales analógicos moduladores de RF. Cada uno de los chips es de 17 mm x 17 mm en un paquete de 256-CSBGA bola, permitiendo así que la densidad de puertos RF requerido por linecards CCAP aguas abajo.
Figura 6. Cable RF espectro de 128 canales QAM utilizando el DUC (MAX5880) y DAC RF (MAX5882) chipset.
Resumen
El nuevo modulador digital de RF se aprovecha de las tecnologías modernas como la de alto rendimiento de banda ancha digital a analógico conversión y escalado tecnología CMOS. El modulador RF digital es una solución altamente integrada que también satisface estrictos requisitos de rendimiento DOCSIS RF. Las empresas de telecomunicaciones tienen ahora la oportunidad de suministrar los proveedores de servicio de cable con la tecnología para cumplir con los requerimientos de banda ancha del mañana, de manera rentable, hoy.
DOCSIS es una marca registrada y marca de servicio registrada de Cable Television Laboratories, Inc.
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