Interfaz de Control del Front End de RF (RFFE) en los smartphones
¿Qué es la RFFE (Interfaz de Control del Front End de RF)?
La RFFE es una interfaz de dos hilos para el control de subsistemas frontales de radiofrecuencia, que utiliza CMOS E/A no terminados de un solo extremo para una menor potencia. La interfaz puede incluir hasta 19 componentes (amplificadores, LNA, sintonizadores de antena, filtros e interruptores) por instancia de bus, incluida su fuente de alimentación.
¿Dónde se utiliza un front-end de RF en los dispositivos móviles?
En los dispositivos móviles actuales, hay circuitos sofisticados encargados de convertir la información de las señales de banda de frecuencia cercana a cero utilizadas para transmitir información y datos en señales de radio que puedan recibirse o transmitirse por el aire. Estas tareas las realiza el front end de RF.
¿Qué tareas realiza el RFFE en los dispositivos móviles?
El Front End de RF (RFEE) debe procesar los datos correctos en el momento adecuado con la información correcta y transmitir con la banda correcta al nivel de potencia adecuado. En un smartphone moderno, hay varias antenas para transmitir y recibir señales. Dependiendo de la tecnología, ¡puede haber 6 o más antenas (3G, 4G, 5G, WIFI, GPS...)! Para cada antena, debe haber una ruta de transmisión o recepción que transmita la señal desde la antena hasta el modelo. Estas vías se denominan almohadillas de señal de radiofrecuencia o cadenas de radiofrecuencia. Cuantas más antenas añadas a la unidad, más cadenas de RF necesitarás. Cada cadena de RF requiere una serie de componentes para procesar la señal, y todos estos componentes y cómo interactúan con las antenas y con el módem deben comprenderse en detalle.
¿Cómo funciona un front-end de RF en un receptor de radio convencional?
Echemos un vistazo más de cerca al front-end de RF de un circuito receptor de radio para ver qué tareas realiza el front-end. El front-end de RF es el nombre genérico de todos los circuitos situados entre la entrada de la antena de un receptor y la etapa mezcladora. En la mayoría de las arquitecturas, el front-end de RF consta de:
- Un filtro de RF (que en realidad es un filtro pasabanda) recibe la señal electromagnética de la antena. Su función es eliminar la frecuencia de la imagen y evitar que las señales fuertes fuera de banda saturen las etapas de entrada.
- Un amplificador de RF que amplifica las señales débiles sin ruido
- Un oscilador local que produce una señal estable de alta frecuencia cercana a la señal de entrada
- Un mezclador que produce una señal a una frecuencia específica deseada "mezclando" la señal de onda EM de la antena con la señal del oscilador local.
¿Cómo funcionan los frontales de RF en los teléfonos móviles?
En los teléfonos móviles, la frecuencia (también llamada frecuencia intermedia) generada por el mezclador se digitaliza, se muestrea y se convierte en una forma digital binaria. El resto del procesamiento lo realizan los filtros digitales, que son más pequeños, consumen menos energía y pueden tener más selectividad.
¿Cuáles son los retos a la hora de desarrollar estos frontales de RF para teléfonos móviles?
Toda cadena de RF necesita una serie de componentes para procesar la señal. Con los teléfonos móviles y los terminales, hay muchos retos debido al número de antenas:
- Las diferentes señales, que no deben interferir entre sí
- Seleccionar o diseñar los componentes adecuados para cada parte de las cadenas de RF
- ¡Los diseñadores tienen que plantearse cómo diseñar sistemas que soporten la arquitectura de comunicaciones del futuro!
¿Qué fabricantes ofrecen soluciones RFFE para dispositivos móviles?
Numerosos fabricantes ofrecen soluciones adecuadas para smartphones y demás, como Qualcomm, NXP, etc. Un ejemplo de ello es la cartera Advanced RF WLAN11ax de NXP.
Los dispositivos 5G avanzados tienen grandes exigencias en cuanto a rendimiento, integración, tamaño y capacidad Wi-Fi 6. La solución RFFE de NXP está altamente integrada y densamente empaquetada en un paquete de 3 mm x 4 mm. Está diseñada con capacidad Wi-Fi 6 para admitir dispositivos informáticos portátiles avanzados, incluidos los smartphones 5G premium, y permitir capacidades MIMO 2x2 con el máximo rendimiento. La solución RFFE compacta y de alto rendimiento de NXP puede acortar el tiempo de diseño y reducir significativamente el plazo de comercialización para los fabricantes de equipos originales (OEM).la cartera WLAN11ax de alto rendimiento de NXP ayuda a los clientes a satisfacer la creciente necesidad de más ancho de banda, proporcionando las bandas de 2,4 GHz y 5 GHz que cumplen la norma 802.11ax Wi-Fi 6. NXP ofrece una cartera flexible que abarca estas especificaciones. NXP ofrece compatibilidad MIMO (2x2 Multiple Input Multiple Output) para aplicaciones IEEE802.11a / n / ac / ax.
Evolución y futuro de la Interfaz RFFE
Con la vista puesta en la 5G, que traerá cada vez más antenas al dispositivo, ¡es importante que la RFFE evolucione! La última versión, MIPI RFFE v3.0, se ha desarrollado para ofrecer una precisión de temporización más exacta y una latencia reducida, necesarias para impulsar el despliegue de 5G en todo el mundo. La nueva versión optimiza y ajusta la interfaz para permitir cambios de configuración más rápidos y dinámicos dentro de los subsistemas RFFE y entre ellos, y para proporcionar las funciones específicas necesarias para el rango de frecuencia 1 (FR1) de las bandas móviles tradicionales por debajo de 6 GHz. En los últimos años, se han introducido varias tecnologías nuevas que prometen revolucionar la tecnología.
Entre ellas está la nueva norma radioeléctrica 5G, que especifica velocidades de datos mucho más altas, capacidades de transmisión y latencias muy bajas. se supone que la 5G funciona en muchas más bandas de frecuencia que sus predecesoras. El subsistema de radiofrecuencia es correspondientemente complejo. La nueva versión 3.0 del RFFE publicada por MIPI ofrece funciones de disparo optimizadas y un control simplificado del front-end, lo que debería mejorar el rendimiento de la interfaz de radio 5G y facilitar la implantación de la 5G en los proyectos propios.
Para que los componentes y bloques funcionales del módulo frontal de radiofrecuencia (RF-FEM) trabajen mejor juntos, la Alianza MIPI ha revisado exhaustivamente la especificación "Interfaz de control del frontal de radiofrecuencia" -MIPI RFFE, para abreviar-. En el futuro, todo el control del HF-FEM se realizará a través de un único bus. La interfaz de radio es un componente esencial de cualquier tecnología de radio móvil.