• 对于大年夜范围MIMO体系而言，第4代氮化镓技巧和多功能相控阵雷达(MPAR)架构可晋升射频机能和装配效力——David Ryan，MACOM高等营业开辟和计谋营销经理

向5G移动收集的推动赓续加快，无线吞吐量和容量会出现爆发式增长。在短期内，我们将看到Sub-6 GHz无线基本举措措施开端安排，以弥补现有4G LTE收集与将来毫米波 (mmW) 5G实施筹划之间的带宽差距，后者采取的频率要远远高于6 GHz。

Sub-6 GHz基本举措措施将持续应用2.5至2.7 GHz的大年夜量可用频谱，同时增长3.3至3.8 GHz的频率，在某些地区甚至达到4.4至5 GHz。中国移动筹划于2017年和2018年进行重要试点安排，pre-5G sub-6 GHz基本举措措施有望进步传统手机频段的频谱效力，并且在可比较的频率带宽范围内，可以或许以比现有4G LTE快10倍的数据速度扩大容量和覆盖范围。Sub-6 Ghz的5G无线基本举措措施将采取波束成形筹划进行广泛安排，采取该筹划可以大年夜大年夜扩大收集覆盖范围和建筑内部穿透才能。

固然3GPP联盟的第一套5G标准(第15版)估计在2018年6月才会获得赞成，并且mmW频率的5G统??几年之内都不会成为贸易主流，但当今正在开辟演示体系和前期标准，并且已经实现了一些重要的里程碑节点。早些时刻，Verizon和AT&T已经颁布了安排5G mmW技巧的测试/实验，主如果针对固定无线应用，旨在与传统有线电视运营商进行竞争，为每个家庭供给同时不雅看多个4K视频所需的带宽。5G也可能用于在人口稠密的情况中供给海量容量，例如体育场馆和地铁购物中间。跟着技巧的成长，将来的用处将加倍明显。

然而，5G不仅仅表示频率更高的更快收集。其关键特点之一是，5G将使运营商以新的方法大年夜收集获利，并经由过程结合收集切片等新功能来成长贸易模式。凭借将物理收集划分为几个虚拟移动收集的功能，运营商可以应用花费者用户应用的同一硬件基本举措措施，为企业客户供给广泛的办事质量 (QoS) 和安然/加密选项。经久来看，结合收集切片功能还可以在运营商之间实现更大年夜的共享平台，使他们可以或许在各个国度之间祷赝分派收集资本，大年夜而为用户供给无缝5G漫游体验。

大年夜范围MIMO也带来了巨大年夜挑衅

Sub-6 GHz和mmW 5G体系将依附相控阵技巧来竽暌古化旌旗灯号链路和数据速度，该技巧应用了在3D-MIMO(多输入多输出)架构中设备的大年夜量天线元件。传统的基站可容纳两个到八个发射器和接收器，而3D-MIMO体系可配备64个发射和接收(T/R)元件，并且可扩大到128或256个元件。这些阵列天线设备增长了可用的T/R路径的数量以最大年夜化数据速度，并且实现了对5G价值主意至关重要的高等波束成形功能 - 不过，这类体系的复杂性和密度为设计和装配带来了诸多挑衅。

第4代氮化镓优势

就半导体层面而言，第四代硅基氮化镓(Gen4 GaN)已经作为LDMOS的明白替代者来办事于针对5G安排的下一代基站，尤其对于3.5 GHz及以上频率，LDMOS存在固有技巧限制。第四代氮化镓技巧经由过程4G LTE基本举措措施确立了相对于LDMOS的领先优势，其在功率密度、节俭空间和能源效力方面具有明显优势，并且还有助于实现优于LDMOS的成本构造。

第四代氮化镓的原始功率密度比当前LDMOS技巧的原始功率密度高百分之十分，每单位面积可将功率进步4到6倍，也就是说，氮化镓裸片尺寸为LDMOS裸片尺寸的1/6至1/4。第四代氮化镓具有更高功率密度特点，可以或许实现更小器件封装，因而异常实用于3D-MIMO天线体系。

此外，第四代氮化镓与LDMOS比拟，效力进步了百分之十以上。如不雅加以恰当应用，这种频效差量可以或许在体系层面上对贸易5G应用产生巨大年夜影响，特别是对于多封装层须要专门解决高温问题的解决筹划(例如第四代氮化镓，可以或许使器件工作在较高结温前提下)的高等装配，更是如斯。

推敲到在慎密集合的天线设备中减小元件与元件之间的空间，特别是在较高频率的前提下减小空间，3D-MIMO体系须要紧凑的前端解决筹划。这反过来竽暌怪产生了与产生明显射频功率(在某些情况下，每个元件高达5W)和在小区域中进行散热等相干的散热挑衅。

最后要解释的是，器件设计师应用第四代氮化镓技巧可实现宽带宽，这一点至关重要，运营商可借此过渡到频段更宽的更高频率，进而可以或许灵活地实现更广泛的载波聚合频带。基于氮化镓的功放与基于LDMOS的器件比拟，支撑的带宽更宽，因而削减了覆盖5G基站内重要手机频段所需的部件数量。

MPAR装配效力

我们知道，就大年夜范围MIMO 5G体系的架构和装配而言，与专用于军用和平易近用空中交通管束应用的新一代多功能相控阵雷达(MPAR)体系具有很多邻近之处。Sub-6 GHz 3D-MIMO体系尤其合适采取MPAR设计和装配策略(假定则两种技巧涵盖的频带范围均为2.6到3.5 GHz)，并且这类系总共用一个64天线架构。

SPAR片避免应用传统裂缝阵列架构，而是采取天线元件和射频波束成形器借词攀来集成在单个独裁射频板中的平面片式阵列架构。经由过程这种方法，可应用相符行业标准的制造流程将T/R模块以SMT情势安装到PCB，这简化了体系装配过程并且最大年夜限度降低了产量风险。这种相控阵实现方法缩短了上市时光，并大年夜幅降低了成本，可推动MPAR技巧成为贸易应用(如sub-6 GHz无线应用)中的主流技巧。

最终装配的装拍昵囗一个重要挑衅。64天线阵列将容纳64个功放、64个开关和64个低噪声放大年夜器等器件。如斯之多的射频组件和射频接口使最终产量面对很低的风险。当一些基站OEM厂商具备可以组装数千个组件并在内部处理PCB封装的临盆才能时，其他OEM厂商会选择采购完全组装的模块作为其无线电设备中的功能块，以降低复杂性和产量风险。经由过程应用更高等其余组件，可将组件故障定位到各个64个子体系中，是以，与因一个单个故障就会伤害由数千个零丁元件构成的组件比拟，可以更轻易地对电路板进行返工。

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本文标题：5G无线：从Sub-6 GHz到毫米波市场机遇与技术挑战

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