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5G基站架构:潜在的半导体解决方案

Steve Taranovich?? 2015年10月27日 ?? 收藏2

凌力尔特公司

我最近就5G采访了凌力尔特公司负责高频产品的产品营销经理James Wong。Wong认为,要想使载波聚合发挥作用,无线电器件需要很宽的带宽来覆盖800MHz、2.4GHz和5.8GHz频率,从而确保无线电器件可以同时工作在所有频段上。

凌力尔特公司拥有可以让混频器和无线电器件工作在450MHz、700MHz、850MHz以及1.9GHz和3.6GHz范围的技术。一种器件可以处理所有频率是很大的挑战,目前即使有也是很少量的射频IC可以做到这一点。那些宣称可以在一个IC中处理所有频率的人需要重新调整每个信道。

凌力尔特公司开发的无需重新调谐就能搭建并发接收器的方法虽然难度大,但确实成功了。他们的LTC5577下变频混频器可以处理从300MHz至6GHz的频率。在多频段的5G系统中,还存在另外一个在LTE-A和更高频段非常流行的大问题——也就是有更多潜在的干扰源和阻塞源,比如来自治安和消防广播无线电台的干扰。

凌力尔特公司的混频器和调制器具有5G无线电设备所需的高动态范围输入性能。目前它们有100MHz至1GHz的带宽,未来还会进一步拓展。

Wong指出,5G无线电设备中的主要挑战将是功耗和散热问题。发射侧的功放(PA)采用数字预失真(DPD)技术可以有效提升效率。凌力尔特公司有种工作在100MHz的射频检测器,可以通过跟踪5G包络来提高功放效率——这种被称为包络跟踪加上数字预失真的技术对于提高功放的功效是很有帮助的。

功放会产生二次和三次谐波,因而可能无法满足ACPR要求。这种情况可以通过实现数字预失真加以改进。在这种数字预失真技术中,高速ADC将反馈一部分功放的输出信号用于进一步的FFT信号处理。FFT先捕获谐波分量,然后创建该FFT的负分量,再向后累加进信号中,从而实现对功放输出信号的预失真操作。

凌力尔特公司专注于在他们的设计中使用更低的能量,并提高散热性能。Wong向我透露,不久他这个部门将开发出集成了数字预失真接收器的设计。

在大规模MIMO方面,对运营商来说存在相当大的部署成本。举例来说,一个由100个片状天线组成的大型天线由于物体尺寸的原因成本会很高。他们需要为这些大型天线支付一部分拥有成本。凌力尔特公司则致力于取得最优的功耗与性能平衡,帮助减轻这种成本困境。

Wong相信MIMO,但必须以一种聪明的方式来部署。需要集成尽可能多更强大且具有成本效益的功能。Wong小组目前已经开发出了符合标准MIMO的双路混频器LTC5569。针对未来的5G系统还会开发8路和4路混频器。他们还撰写了题为《使MIMO接收器更小》的白皮书,书中着重讨论了尺寸和功耗问题——这项工作还将进一步向大规模MIMO推进。

图4:凌力尔特公司推出的具有190MHz带通中频匹配功能的分集接收器是展示他们高速和射频产品组合功能的优秀例子(凌力尔特公司提供)。
图4:凌力尔特公司推出的具有190MHz带通中频匹配功能的分集接收器是展示他们高速和射频产品组合功能的优秀例子(凌力尔特公司提供)。

5G需要超过1GHz的带宽,这意味着ADC速度也必须和无线电及射频带宽一样跟上来。由于在5G系统中噪声是宽带的,因此噪声频带也将增加。

为了创建最优的解决方案,还需要满足半导体工艺要求。凌力尔特公司正在与所有基站制造商一起通力合作,随着2020年5G时代的到来,他们将开发出相应完善的5G解决方案。

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《电子技术设计》11月刊版权所有,谢绝转载。


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