Green ICT @ FMD Reference DataEnergieeinsparungen durch digitalisierte Transmitter

Technologiebeschreibung:

Der Messplatz für digitalisierte Transmitter besteht aus arbiträren Wellenformgeneratoren (AWGs), Echtzeitoszilloskopen mit 70 GHz analoger Bandbreite und einem Signal-Analyzer bis 50 GHz. Darüber hinaus gibt es ein vom Ferdinand-Braun-Institut (FBH) entwickeltes Tool zur Energieverbrauchserfassung und -Visualisierung mit einer Update-Geschwindigkeit im Sekundenbereich, welches von einem Labor-PC aus gesteuert wird.

Bezugsgröße:

Einsatz digitaler gegenüber herkömmlicher analoger Transmitter in Makrostandorten bei der 5G-Frequenz von 3,7 GHz über 5 Jahre (2025 bis 2030)

Copyright:

Methodische Aspekte:

Auf dem Messplatz für digitalisierte Transmitter am FBH wurden verschiedene Architekturen mit Fokus Energieeffizienz getestet und bewertet. Mit Hilfe des Energieverbrauchstools konnten die größten Verbraucher während der Messung identifiziert und optimiert werden. Die Ergebnisse wurden mit verschiedenen modulierten Eingangssignalen, wie sie in der Mobilkommunikation üblich sind, erzielt. Folgende Annahmen wurden getroffen:

– Aufgrund der großen Flexibilität des digitalen Leistungsverstärkers (DiPA) ist eine höhere Auslastung der Hardware in den Makrozellen möglich. Diese wird aufgrund der bisherigen bandbegrenzten Senderketten momentan und in der Hochrechnung für die kommenden 10 Jahre nicht im Ansatz ausgelastet.
– Man spart im Vergleich zu einer üblichen analogen Senderkette sowohl DACs als auch Upconverter komplett ein, da diese in einem digitalen Modulator absorbiert werden.

– Anzahl PA / Anzahl TRx Pfad (MIMO): von 1 auf 0,7 verringert, um darzustellen, dass die Überdimensionierung durch den DiPA abgebaut wird, da nicht mehr für jede Frequenz ein PA nötig ist, sondern sie flexibel verschiedene Stränge (der jeweiligen Bänder) ansteuern können.
– Energieverbrauch des ICs und für die Signalverarbeitung: jeweils um 2/3 reduziert (von 9 W auf 3 W), um den fehlenden DACs und Upconvertern sowie eines digitalen Modulators realisiert auf CMOS Rechnung zu tragen.

Die Daten wurden für 3 verschiedene Strommixe berechnet (1) Prognose Umweltbundesamt: 145 g CO2eq/kWh; (2) Maximalwert Erreichung Klimaschutzziele 2045: 280 gCO2eq/kWh; (3)Aktueller Faktor: 400 gCO2eq/kWh)

Datenqualität, -herkunft:

Primärdaten aus Messungen im Messplatz digitale Transmitter am FBH für 3,7 GHz Signalfrequenz, hochskaliert auf die oben erläuterten Annahmen