Page 26 - MWJC_MayJun2019_eMag

TechnicalFeature 技术特写

内，因此提高EIRP水平自然会带来一 mMIMO经常被忽略的影响系统尺寸的
些安装方面的挑战。如果使用理论上的 关键因素是急剧增加的信号处理硬件。
最大功率，这些将与mMIMO波束赋形 To Filter mMIMO系统可以将192个天线单元连接
技术的实现相结合。与传统天线水平指 and T X In 到64个发送/接收（TRx）FEM，这些
Antenna PA Control
向不同，波束扫描天线阵列可以在向多 TRx FEM具有16个收发器RFIC和4个数
R X Out
个方向辐射，甚至向下辐射至人行道。 字前端（DFE)，与典型的LTE 4T MIMO
50 Ω
这种与健康和安全有关的问题将为获取 中的4个收发器相比，数字信号处理性能
5G基站点带来更多限制，加大对尺寸 可提高16倍（如图2）。例如，当频率从
更小、功率更低的基站设计的压力—— 20增加到100MHz时，带宽将增加5倍，
这些基站在保证安全的同时要能灵活部 图5：简化的FEM模块图。 并且信号处理的倍数是惊人的。
署。 图3中的叠层展示了典型mMIMO集
成的天线和无线电的功能。顶层包括天
Radome
减小尺寸和重量 线单元，下一层包含射频和数字电路。
在优化sub-6 GHz基站的尺寸和重量 AI or Mg 虽然TRx FEM、RFIC和DFE层是单独的
Housing
时，必须考虑到设计因素，从组件到系 电路板，但实际上这三个功能将组合成
统，其中功耗、效率和散热是最重要的。 一个或两个密集封装的功能层，从而尽
天线的口径尺寸完全取决于天线 量减少互联。
单元的数量，而天线单元的数量取决于 可能比mMIMO系统中的额外硬件
所需的网络容量和预期的干扰。无论阵 更令人震惊的是，随之而来的对于功
列有64、128或者192个单元，其物理尺 耗和散热的影响。以前，功率放大器
寸由阵列的物理特性、扫描角度要求、 （PA）功耗是设计基站散热器和电源时
Thermal
栅瓣性能和波束宽度决定。基站的体积 Vias 最主要的考虑因素。现在，信号处理电
和高度——由底层电子设备和散热决 Thermal 子设备的功耗正在逼近板载功率放大器
Pads
定——完全可以被优化。在这方面，我 Bonded 的功耗，在某些情况下，甚至已经超过
Fins
们看到了很大的提升空间。 了板载功率放大器的功耗。
与典型的 LT E 系统相比， 5 G 图6：集成的mMIMO无线电设备。 通过优化应用于发送信号的信号和
波形调节算法，可以在一定程度上抵消
信号处理硬件的显著增加。传统的信号
调节算法，例如削峰因子降低和数字预
免费下载白皮书 失真（DPD)，主要是针对具有非常高
功率的功率放大器的宏基站而开发的。
如何实现孔径调谐 ：4G/5G 智能手机的最佳实践 相比于用尺寸更小、功率更低的功率放
大器填充mMIMO天线，传统算法需要
智能手机需要更多天线来 更复杂、更繁重的处理工作量。无论是
支持不断增加的RF要求（例 电子指南 对于自定义ASIC/SOC还是FPGA，这
如新的5G频段、MIMO和载 如何实现 些算法很轻易就可以消耗DFE处理器中
波聚合），但是由于智能手机 孔径调谐： 75%的可用信号处理资源。通过简化5G
工业设计的变化，提供给这些 4G/5G 智能手机的 Qorvina— mMIMO架构的这些算法并将功能重新
最佳实践
嗨，我是
您的先进 RF
天线的可用空间却很小。因 技术向导。 分配到多个逻辑块中，每一个最小化的

此，天线变得越来越小，这可 内容包括 组块里的优化算法将可以提高信号处理

能会降低天线的效率和带宽。 • 其主要特性是什么？ 效率，降低整体功耗。
• 什么是孔径调谐？
• 孔径调谐有何独特之处？
利用孔径调谐技术可以解决这 • 它面临哪些实施挑战？ 图4的功能框图解释了mMIMO系统

一问题，通过对天线进行调 作者： 中数字信号处理和收发器的16倍倍数关
Abhinay Kuchikulla
移动产品部门高级营销经理
谐，就能够在多个频段高效运 系。该架构是一个典型的mMIMO设计，
行，并使Tx和Rx的性能提高 但在逻辑分区方面存在一些差异（例如
3dB。 8或16通道DFE），或是使用分立组件代
替集成的FEM。根据图4所示，从左到
右，64个射频和收发器路径被划分为16
个收发器RFIC。这16个收发器RFIC用
于驱动4个DFE，而这些DFE将处理来自
64个通道的数字数据，并连接到波束赋
形处理器和基带接口处理器。具有大约
http://t.cn/EoBbw16
60 GSPS转换速率的直接采样模数转换
器（ADC）和数模转换器（DAC）的RF
SOC的出现，有助于减少传统收发器架
构中模数、数模转换所需的步骤，从而
缩小5G天线的尺寸和重量。通过放弃使
24 www.mwjournalchina.com Microwave Journal China 微波杂志 May/Jun 2019