DARE – Digitally-Assisted Radio Evolution
- Reference number
- RE10-0015
- Start and end dates
- 110301-170630
- Amount granted
- 28 130 000 SEK
- Administrative organization
- Lund University
- Research area
- Information, Communication and Systems Technology
Summary
We target the future LTE Advanced communications standard to implement the key blocks of a radio transceiver in a commercial nanometer CMOS process. LTE Advanced poses challenges that are novel in the context of radio design, such as the requirement to handle more than one signal carrier, which calls for innovative radio topologies. Additionally, the extremely high data rates of LTE Advanced (up to 1Gb/s in the downlink and 500Mb/s in the uplink) make the design of the digital baseband all but trivial, even when state-of-the-art (i.e. 45nm, and later 32nm) CMOS technologies are employed. Furthermore, we plan to deploy the full power of nm CMOS digital signal processing to control and adapt the performance of the analog/RF functional blocks, with the ultimate advantage of an improved trade-off between performance and power consumption. This goal entails a very tight collaboration between the fields of analog IC design, digital IC design, and radio systems, as well as a deep knowledge in each of them. These conditions are satisfied by the applicants of the research program, which will also greatly benefit from the close presence and interest of leading companies in the field of radio IC design and mobile communications. At the end of the program, we expect to show measured performances that comply with LTE Advanced and would not be achievable without the proposed digitally-assisted radio architecture.
Popular science description
Mobilt internet med väldigt hög datahastighet och förbättrad framkomlighet kräver större signalbandbredd och högre radiokommunikationskomplexitet – egenskaper som kännetecknar LTE Advanced, framtidens radiostandard för mobilt ultrabredband. Även om delar av LTE Advanced fortfarande genomgår ett standardiseringsarbete, ämnar vi ta oss an utmaningen att bygga integrerade kretsar för de redan kända kritiska delarna i en LTE Advanced-radio. Vi tänker använda oss av en modern så kallad CMOS-process, där en transistors dimensioner är nere i några få tiotals nanometer. På så vis kommer radiochipsets yta att minimeras. Att notera är att CMOS-processer lämpar sig bäst till att bygga digitala kretsar. Lite förenklat kan man säga att det är mycket enklare att utföra signalbehandling på digitala signaler än på analoga. Å andra sidan är ett visst mått av analog signalbehandling oundvikligt i en radio, i synnerhet när man hanterar högfrekventa signaler, där datahastigheten hos den digitala signalbehandlingen inte skulle räcka till. Lyckligtvis är det fullt möjligt att använda digital intelligens till att styra analoga kretsar, så att dessa producerar renare signaler. På det viset kan man uppnå bättre prestanda och lägre effektförbrukning, eftersom det numera är väldigt enkelt, effektsnålt och billigt att implementera även mycket komplexa signalbehandlingsalgoritmer i digitala kretsar, givet att hundratusentals transistorer får plats på en kvadratmillimeter kiselyta. Vi planerar alltså att använda den oerhörda styrkan i den digitala elektroniken i mycket större utsträckning än vad som varit vanligt hittills. De mål vi har satt upp för oss kräver många och djupa kunskaper i både analog- och digital kretskonstruktion, samt inom konstruktion av radiosystem. Vi tror dock inte att vi varit övermodiga, eftersom institutionen för elektro- och informationsteknik vid Lunds tekniska högskola, som samtliga forskare som medverkar i projektet tillhör, har en lång och framgångsrik forskningstradition inom alla dessa områden. Sist, men inte minst, kommer vi att få ett ovärderligt stöd från tre Lundabaserade världsledande företag inom kretskonstruktion och telekommunikation: Ericsson Research, ST-Ericsson och Sony Ericsson – inte ens universitet i Silicon Valley kan visa upp så starka industriella förbindelser inom radio. Av dessa skäl tror vi att våra chanser att bidra väsentligt till state-of-the-art inom radiokretskonstruktion är mycket goda.