波束成形IC+毫米波UDC组合解决方案，加速5G毫米波部署

Wi-Fi随处可见，我们去到商场、酒店、机场等公众场所都会发现公用的Wi-Fi网络，一般情况下这些网络不是上网速度慢就是信号不稳定，久而久之，我们更愿意使用自己的手机流量而不是Wi-Fi网络。全球移动网络质量评测机构OpenSignal发布的数据显示，在法国、澳大利亚等33个国家，移动网络的平均速度已超过用户的Wi-Fi连接速度。随着5G时代的到来，如何满足日益增长的业务流量需求？这将是毫米波发挥作用的地方。

5G毫米波是一项蕴含巨大潜力的新兴技术。在移动通信领域，5G毫米波通常是指频率在24GHz到100GHz的电磁波，由于其波长比较短，衍射能力不强，并且在传播过程中容易造成能量的快速衰减，应用难度很大。但按照ADI公司通信业务部首席技术官Thomas Cameron博士的说法，关于毫米波优劣的讨论已经成了过去式，最近几年内发生了很多事情，行业已经从最初的原型制作迅速发展到成功的现场试验，产业内即将进行首次商业5G毫米波部署。除了移动终端，毫米波技术也将应用于基站，从而为用户带来极速的上网体验。ADI公司依托独有的比特到毫米波能力，致力于为客户提供广泛的技术组合和系统化方法。

图1. 5G毫米波部署情景

5G毫米波常见部署案例

相比传统基站，毫米波基站体量很小，可以在很多场景下进行灵活的部署，比如在机场设立毫米波基站，为广大游客提供超高速、低时延、高可靠的移动网络。图1突出了5G毫米波目前在28 GHz和39 GHz频谱中探索的两种常见情景。

上图中的“郊区”这里称之为“固定无线”，该方案试图向郊区环境中的家庭提供高带宽数据。在这种情况下，基站位于电线杆或塔上，并需要覆盖大片区域才能产生积极的商业案例。在初始部署中，假设覆盖范围是室外到室外，是以客户终端设备安装在户外，并且在设计链接时确保极好的无线连接。由于天线向下，而用户固定，可能不需要很大的垂直转向范围，但发射功率可能相当高，超过65 dBm EIRP，以超大限度地增加覆盖范围并利用现有的基础设施。

在密集的城市场景下，无线电或天线可能会降低到地面——街道水平。基站将安装在建筑物屋顶或正面离地较低的位置，将来可能会发展成路灯或其他街道级安装。无论如何，这种类型的基站将需要垂直扫描功能，以便在整个建筑物的立面上传送信号，最终随着移动设备的出现，向地面上的移动用户（行人和车辆）传送信号。这种情况下，传输功率可能不需要像郊区那样高，但是室外向室内穿透仍然要面对低辐射玻璃的问题。如图所示，在光束扫描范围内，无论是水平轴还是垂直轴，都需要更大的灵活性。总之，没有万能的解决方案，5G毫米波的部署情形将决定波束合成架构，而架构将影响射频技术的选择。

5G毫米波的关键技术：波束合成

5G毫米波系统中的关键技术是波束合成。图2是行业和文献中看到的波束合成常用架构。模拟波束合成是较常用的架构，数据转换器将数字信号与宽带基带或IF信号相互转换，连接执行上变频和下变频处理的无线电收发器，在射频（例如28 GHz）中，将单个射频路径分成多条路径，通过控制每个路径的相位来执行波束合成，从而在远场朝目标用户的方向形成波束。数字波束合成在大规模MIMO的6GHz以下范围中更常见，其中所有相移都在数字域中完成。业界普遍认为，目前较实用、有效的波束合成方法是混合数模波束成型，它实质上是将数字预编码和模拟波束合成结合起来，在一个空间（空间复用）中同时产生多个波束，通过将功率引导至具有窄波束的目标用户，基站可以重用相同的频谱，同时在给定的时隙中为多个用户服务。

图2.波束成型架构

波束成型功能受到许多因素的推动，包括分段形状和距离、功率电平、路径损耗、热限制等，是毫米波系统的区段，随着行业的学习和成熟，需要一定的灵活性。即便如此，仍将继续需要各种传输功率电平，以解决从小型蜂窝到宏的不同部署情形。另一方面，用于基站的位到毫米波无线电需要的灵活性则要小得多，并且在很大程度上可以从当前Release 15规格中派生出来。

ADI公司的波束形成器集成了多个通道，每个通道在发射和接收路径上都有独立的相位和幅度控制，使RF和微波前端可以电子方式控制天线波束，以实现非常好的传输瞄准模式。无论用于通信、雷达、电子战还是无线电，高集成度使系统能够提供更高性能水平和更小尺寸，同时降低系统成本。

波束成形IC+毫米波UDC相结合，加快5G毫米波部署

ADI全新的面向毫米波5G 基础设施的新型解决方案，整合了ADI先进的波束成形IC、上/下变频(UDC)和其它混合信号电路，这种优化的"波束至比特"信号链展现了只有ADI可提供的一组独特能力。

据悉，这款新型毫米波5G芯片组包括16通道ADMV4821双/单极化波束成形IC、16通道ADMV4801单极化波束成形IC和ADMV1017毫米波UDC，24至30 GHz波束成形+UDC解决方案构成了一个符合3GPP 5G NR标准的毫米波前端，支持n261、n257和n258频段。高通道密度，加上支持单极化和双极化部署的能力，极大地增强了针对多种5G用例的系统灵活性和可重构性，而同类极好的等效全向辐射功率(EIRP)则扩展了无线电覆盖范围和密度。ADI在毫米波技术领域的传统优势使得客户能够利用世界一流的应用及系统设计，从而针对热、RF、功耗和布线等考虑因素优化完整的产品线。