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TechnicalFeature 技术特写

Sub-6 GHz大规模MIMO基站面临 用

5G技术带来的尺寸和重量挑战

Sub-6 GHz mMIMO Base Stations Meet 5G’s Size and Weight Challenges 找 ！

Walter Honcharenko，MACOM

基站部署和站点获取的受限需要尺寸更小、重量更轻的适用于5G大规模MIMO
（mMIMO）无线电设备和天线。改进的信号处理、高效率的器件以及从分立元件到前端
模块（FEM）的集成使得满足这些需求成为可能。

差异化的半导体技术和服务助推5G革命
射 频和微波行业在实现商用sub-6 GHz的5G mMIMO的挑战
随着5G天线阵列和mMIMO技术的实现，无
无线基础设施方面已经取得了相当大的进
展，同时毫米波无线通信也有进展。早期人们 线网络运营商在从4G LTE向5G基站过渡时将面
对5G的热切关注已经转移到制定5G行业标准， 临部署挑战，这种渐进式演变很可能在长时间
而组件和系统制造商已经在可应用、可扩展的 内见证这两种技术的发展。4G LTE和5G基站拥 利用格芯 (GF) 的5G/毫米波就绪解决方案实现下一代芯片设计所需要的性能、
5G基站架构上进行了各种调整，这些架构可以 有相似的物理布局，很可能组装在现有的共址
为移动用户、物联网和其他应用提供更快速的 蜂窝塔和屋顶设施上，按照现在的配置，将干 功效和集成度的最佳平衡。
数据吞吐和更高的容量。 扰和覆盖范围缺口最小化。
要实现从4G到5G的演变，以及提高100倍 随着5G基站在现有站点中激增，可用的
容量以满足我们对数据不断增长 安装空间将急剧缩小。在部分地区的4G LTE基 5G 毫米波通信
的需求，就需要在蜂窝通信射频 站持续部署中，安装空间已经供不应求。事实
系统架构和设计方面进行根本性 上，许多手机信号塔已经被超负荷使用，达到
的改变。面临较大的通信需求， 了它们承载能力的极限，如今城市环境中越来
如用户、设备、汽车、智能电 越混乱的铁塔则反映了这一点。 集成FEM
表、低功率广域设备和其他机器 图1为典型的铁塔装置，包括两层天线、无 集成FEM、收发器和数据转换器；
对机器通信等，采用固定扇区天 线电、射频电缆和馈电线，每个扇区的重量约 汽车雷达、激光雷达和ADAS SoC
线系统的4G蜂窝系统将面临容量 为250kg。风负载、冰负载和力矩臂是影响基站
不足的问题。众所周知，在最高 在塔上叠加的关键因素，安装时需要注意基站
级别的通信理论中，要实现无线 恢复能力和恶劣天气条件下服务的连续性。 高性能 交钥匙服务
信道吞吐量的最大化，就需要把 要应对这些挑战，必须使用尺寸更小、分 高功率处理能力FEM； 毫米波测试和先进封装 分立式收发器
信噪比（SNR）或信号与干扰噪 布更密集的sub-6 GHz 5G基站设计。同时，基站 汽车雷达和激光雷达
声比（SINR）最大化。高密度蜂 的重量和体积仍然是系统设计人员需要考虑的
窝网络通常受到干扰限制，而不 关键因素，因为无线运营商在安装和后续维护
是噪声限制，这一限制迫使射频 时需要大量的劳动力和设备成本。在仅根据天
架构演变成管理干扰的系统。这 线的口径大小计算运营成本的情况下，铁塔运 汽车毫米波
就是mMIMO系统的用武之地。与 营商已基本转向定价模式，即使用基站重量、 分立低噪声放大器、
4G系统相比，mMIMO具有更多 口径面积和体积计算费用。初始安装费用还取 开关和调谐器前端模组元件
收发器和天线单元，使用波束赋 决于安装的位置、重量和类型：塔式或屋顶
形信号处理将射频能量传递给用 式、单人或双人、是否使用起重机等等。最初
户，并通过调整方位角和仰角动 的4G系统分为无线电前端和天线，其中无线电 通信
态控制天线波束，使其远离干扰 前端通常位于地面，无源天线被安装在塔上。
源，从而减少干扰带来的问题。 在其他装置中，无线电和天线都位于塔上，二
通过将射频能量传递给用户并使 者成本相当。而5G mMIMO天线将有源电子设
图1：传统的手机信号铁塔设施，由两 信号远离干扰，SINR、吞吐量和 备放置在塔上，紧靠在天线后面，使它们位于 欢迎来IMS 624展台参观 了解更多：www.globalfoundries.com/cn
层无线电前端和天线组成。 整体系统容量都将得到改善。 一个集成单元中。

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