探索大规模 MIMO 系统的 RF 前端(半导体技术视角与制造商视角)
[复制链接]
5G 大规模 MIMO 基站系统需要什么样的 RF 前端 (RFFE) 组件呢?高线性、高效率、低功耗的集成前端组件。为了从规范的角度进行分析,制造商希望半导体供应商能优化以下参数,以满足其系统要求。
首先看一下,制造商要求半导体提供商满足的关键 RF 前端规范。主要有以下几点:
高邻道功率比 (ACPR),也称为邻道泄漏比 (ACLR)
高功率附加效率 (PAE)
低噪声系数 (NF)
低功耗
高通道隔离
-
隔离是为了防止信号在电路中不必要的节点上出现。更高的隔离性意味着更少的干扰和更清晰的交流。隔离度就是衡量两个通道端口之间的损耗:发射器与发射器端口之间,或者发射器与接收器端口之间。隔离度越高,信号越清晰。
-
采用 5G 大规模 MIMO 架构之后,通道隔离忽然之间成为衡量单个无线电系统中多个天线链之间接近程度的重要参数。虽然 TDD 操作降低了 Tx-Rx 之间的隔离要求,但仍然需要进行 Tx-Tx 和 Rx-Rx 隔离。随着更多的小信号内容被集成到单个芯片封装中,并在同一封装中设置多条 Rx 前端路径,隔离合规性只能通过创新的半导体电路设计和封装技术来实现。
半导体供应商必须优化上述参数,这样大规模 MIMO 系统制造商才更容易实现规格要求。下列系统规格与上述 RF 前端半导体参数相关。再看一下,关键的制造商系统规格。主要有以下几点:
优化应用等效全向辐射功率 (EIRP)
-
给定方向的发射器功率和天线增益与无线电发射器的全向天线相关。
-
对于 6 GHz 以下的 5G 系统,将使用 16、32 或 64 个阵列组件,具体取决于应用所需的 EIRP。由于需要大量的阵列组件,每个组件也需输出功率,因此散热成为一项重大挑战,促使设计寻求可提供最高效率的技术。
-
使用 GaN 和 GaAs 这样的技术有助于减少大规模 MIMO 阵列所需的有源组件数量,同时满足基站 EIRP 系统要求。
高接收器灵敏度
小外形尺寸
低功耗
-
为了满足 5G 高数据应用需求,我们将需要更多基础设施(例如宏基站和微基站、数据中心、服务器和小基站)。这意味着会增加网络功耗,因而需要提高系统效率,节省总能耗。最终,运营商能以更低成本实现更大产出。提供具备高输出功率、更高效率和低功耗的解决方案是关键。
-
此外,具备 32 或 64 个通道的大规模 MIMO 系统也可以采用更多散热器。而采用 GaN 等技术可以提高系统的功率附加效率,减少对大型散热器的需求,从而最大限度缩减系统重量和尺寸。
被动冷却,高度可靠
6 GHz 以下的 5G 大规模 MIMO 和毫米波基础设施设计已经投入使用。GaN、GaAs 和 BAW 等技术均有助于运营商和基站 OEM 实现 5G 大规模 MIMO 目标,并将覆盖范围扩展到网络边缘。身为消费者,我们才刚刚见识到大规模 MIMO 和 5G 功能的冰山一角。
想了解更多详细内容可以点击“加快部署 5G 基站的最佳实践:RF 前端大规模 MIMO 入门(下)”。
|