"EdgeLimit" - Grenzbetrachtungen der Leistungselektronik in modernen Edge-Cloud Systemen; Teilvorhaben Nokia: Betrachtungen zur Energieeffizienz zukünftiger 5G Millimeterwellensysteme

Abstract

Zentrale Zielsetzung: Zentral strebte das Projekt EdgeLimit, als GreenICT Projekt der Hardware, eine grundsätzliche Verbesserung der Leistungseffizienz der Edge-Cloud an. Ansatzpunkte gibt es dafür durch spezifische Innovationen im Bereich der Mikroelektronik in der Entwicklung neuartiger Leistungsverstärker, im Bereich der kompakten Transceiverkonzepte, im Speziellen für flexible Multiantennensysteme, sowie im Bereich der Kanalmessungen und Modellierung, um durch Wahl geeigneter Strahlrichtungen zukünftige Beamforming-Multiantennensysteme im Bereich 28 GHz energieeffizienter betreiben zu können. Ablauf: Im Teilvorhaben der Firma Nokia wurden folgende beiden Themenschwerpunkte bearbeitet, die sich jeweils an den aufgeführten globalen Abläufen orientierten: Analoge HF Transceiver für 28 GHz Multi-Antennenanwendungen: Studie -> Konzept & Spezifikation -> Schaltungsdesign & Layout -> Hardwarerealisierung -> Inbetriebnahme, Charakterisierung & Verifikation -> Redesign -> Inbetriebnahme, Charakterisierung & Verifikation Channel Sounding bei 26 GHz für energieeffizienteren Frontendbetrieb: Studie -> Messplatzkonzept & Spezifikation -> Aufbau Messplatz -> Inbetriebnahme & Test -> Verbesserung des Messplatzes -> Durchführung Kanalmessungen -> Auswertung und Einbettung der Ergebnisse in Systemkontext Wesentliche Ergebnisse: Analoge HF-Transceiver für 28 GHz Multi-Antennenanwendungen:

Identifikation eines vielversprechenden analogen HF-Transceiverkonzeptes. Schaltungsdesign für das als vielversprechend identifizierte CTRX-Konzept. Erfolgreiche Realisierung der CTRX-Schaltung, inklusive Inbetriebnahme, Charakterisierung und Validierung (CTRX v2) gegenüber ursprünglichem Schaltungsdesign. Erfolgreiches Design, Realisierung und Charakterisierung von Single-Band-Antennen (28 GHz) und Multiband-Antennen (28 GHz und 39 GHz). Einbringen des CTRX-Designs/der CTRX-Daten in das Energiebilanztool des Projekt-partners FhG-IIS zur Berücksichtigung im Gesamtsystemkontext. Channel Sounding bei 26 GHz für energieeffizienteren Frontendbetrieb: Konzept eines frequenz- und zeitsynchronisierten Channel Sounding Messplatzes mit hoher Flexibilität bzgl. Zugriff auf Nutzsignal und Antennengewichte. Realisierung eines stabilen flexiblen frequenz- und zeitsynchronisierten Channel Sounding Messplatzes. Durchführung von Channel Sounding Messungen in definierten LoS und NLoS Szenarien zur Identifikation bevorzugter (u.a. Energieeffizienz) Strahlrichtungen. Erfolgreicher Nachweis der Einschränkbarkeit der Strahlrichtungen auf eine Sub-Menge mit vorteilhaften (Energieeffizienz) Systemeigenschaften. Modellierung der Messumgebung sowie der Testszenarien.