Wi-Fi隨處可見，我們?nèi)サ缴虉?chǎng)、酒店、機(jī)場(chǎng)等公眾場(chǎng)所都會(huì)發(fā)現(xiàn)公用的Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)，一般情況下這些網(wǎng)絡(luò)不是上網(wǎng)速度慢就是信號(hào)不穩(wěn)定，久而久之，我們更愿意使用自己的手機(jī)流量而不是Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)。全球移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量評(píng)測(cè)機(jī)構(gòu)OpenSignal發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示，在法國、澳大利亞等33個(gè)國家，移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的平均速度已超過用戶的Wi-Fi連接速度。隨著5G時(shí)代的到來，如何滿足日益增長的業(yè)務(wù)流量需求？這將是毫米波發(fā)揮作用的地方。

5G毫米波是一項(xiàng)蘊(yùn)含巨大潛力的新興技術(shù)。在移動(dòng)通信領(lǐng)域，5G毫米波通常是指頻率在24GHz到100GHz的電磁波，由于其波長比較短，衍射能力不強(qiáng)，并且在傳播過程中容易造成能量的快速衰減，應(yīng)用難度很大。但按照ADI公司通信業(yè)務(wù)部首席技術(shù)官Thomas Cameron博士的說法，關(guān)于毫米波優(yōu)劣的討論已經(jīng)成了過去式，最近幾年內(nèi)發(fā)生了很多事情，行業(yè)已經(jīng)從最初的原型制作迅速發(fā)展到成功的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，產(chǎn)業(yè)內(nèi)即將進(jìn)行首次商業(yè)5G毫米波部署。除了移動(dòng)終端，毫米波技術(shù)也將應(yīng)用于基站，從而為用戶帶來極速的上網(wǎng)體驗(yàn)。ADI公司依托獨(dú)有的比特到毫米波能力，致力于為客戶提供廣泛的技術(shù)組合和系統(tǒng)化方法。

圖1. 5G毫米波部署情景

5G毫米波常見部署案例

相比傳統(tǒng)基站，毫米波基站體量很小，可以在很多場(chǎng)景下進(jìn)行靈活的部署，比如在機(jī)場(chǎng)設(shè)立毫米波基站，為廣大游客提供超高速、低時(shí)延、高可靠的移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)。圖1突出了5G毫米波目前在28 GHz和39 GHz頻譜中探索的兩種常見情景。

上圖中的“郊區(qū)”這里稱之為“固定無線”，該方案試圖向郊區(qū)環(huán)境中的家庭提供高帶寬數(shù)據(jù)。在這種情況下，基站位于電線桿或塔上，并需要覆蓋大片區(qū)域才能產(chǎn)生積極的商業(yè)案例。在初始部署中，假設(shè)覆蓋范圍是室外到室外，是以客戶終端設(shè)備安裝在戶外，并且在設(shè)計(jì)鏈接時(shí)確保極好的無線連接。由于天線向下，而用戶固定，可能不需要很大的垂直轉(zhuǎn)向范圍，但發(fā)射功率可能相當(dāng)高，超過65 dBm EIRP，以超大限度地增加覆蓋范圍并利用現(xiàn)有的基礎(chǔ)設(shè)施。

在密集的城市場(chǎng)景下，無線電或天線可能會(huì)降低到地面——街道水平。基站將安裝在建筑物屋頂或正面離地較低的位置，將來可能會(huì)發(fā)展成路燈或其他街道級(jí)安裝。無論如何，這種類型的基站將需要垂直掃描功能，以便在整個(gè)建筑物的立面上傳送信號(hào)，最終隨著移動(dòng)設(shè)備的出現(xiàn)，向地面上的移動(dòng)用戶（行人和車輛）傳送信號(hào)。這種情況下，傳輸功率可能不需要像郊區(qū)那樣高，但是室外向室內(nèi)穿透仍然要面對(duì)低輻射玻璃的問題。如圖所示，在光束掃描范圍內(nèi)，無論是水平軸還是垂直軸，都需要更大的靈活性。總之，沒有萬能的解決方案，5G毫米波的部署情形將決定波束合成架構(gòu)，而架構(gòu)將影響射頻技術(shù)的選擇。

5G毫米波的關(guān)鍵技術(shù)：波束合成

5G毫米波系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)是波束合成。圖2是行業(yè)和文獻(xiàn)中看到的波束合成常用架構(gòu)。模擬波束合成是較常用的架構(gòu)，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器將數(shù)字信號(hào)與寬帶基帶或IF信號(hào)相互轉(zhuǎn)換，連接執(zhí)行上變頻和下變頻處理的無線電收發(fā)器，在射頻（例如28 GHz）中，將單個(gè)射頻路徑分成多條路徑，通過控制每個(gè)路徑的相位來執(zhí)行波束合成，從而在遠(yuǎn)場(chǎng)朝目標(biāo)用戶的方向形成波束。數(shù)字波束合成在大規(guī)模MIMO的6GHz以下范圍中更常見，其中所有相移都在數(shù)字域中完成。業(yè)界普遍認(rèn)為，目前較實(shí)用、有效的波束合成方法是混合數(shù)模波束成型，它實(shí)質(zhì)上是將數(shù)字預(yù)編碼和模擬波束合成結(jié)合起來，在一個(gè)空間（空間復(fù)用）中同時(shí)產(chǎn)生多個(gè)波束，通過將功率引導(dǎo)至具有窄波束的目標(biāo)用戶，基站可以重用相同的頻譜，同時(shí)在給定的時(shí)隙中為多個(gè)用戶服務(wù)。

圖2.波束成型架構(gòu)

波束成型功能受到許多因素的推動(dòng)，包括分段形狀和距離、功率電平、路徑損耗、熱限制等，是毫米波系統(tǒng)的區(qū)段，隨著行業(yè)的學(xué)習(xí)和成熟，需要一定的靈活性。即便如此，仍將繼續(xù)需要各種傳輸功率電平，以解決從小型蜂窩到宏的不同部署情形。另一方面，用于基站的位到毫米波無線電需要的靈活性則要小得多，并且在很大程度上可以從當(dāng)前Release 15規(guī)格中派生出來。

ADI公司的波束形成器集成了多個(gè)通道，每個(gè)通道在發(fā)射和接收路徑上都有獨(dú)立的相位和幅度控制，使RF和微波前端可以電子方式控制天線波束，以實(shí)現(xiàn)非常好的傳輸瞄準(zhǔn)模式。無論用于通信、雷達(dá)、電子戰(zhàn)還是無線電，高集成度使系統(tǒng)能夠提供更高性能水平和更小尺寸，同時(shí)降低系統(tǒng)成本。

波束成形IC+毫米波UDC相結(jié)合，加快5G毫米波部署

ADI全新的面向毫米波5G 基礎(chǔ)設(shè)施的新型解決方案，整合了ADI先進(jìn)的波束成形IC、上/下變頻(UDC)和其它混合信號(hào)電路，這種優(yōu)化的"波束至比特"信號(hào)鏈展現(xiàn)了只有ADI可提供的一組獨(dú)特能力。

據(jù)悉，這款新型毫米波5G芯片組包括16通道ADMV4821雙/單極化波束成形IC、16通道ADMV4801單極化波束成形IC和ADMV1017毫米波UDC，24至30 GHz波束成形+UDC解決方案構(gòu)成了一個(gè)符合3GPP 5G NR標(biāo)準(zhǔn)的毫米波前端，支持n261、n257和n258頻段。高通道密度，加上支持單極化和雙極化部署的能力，極大地增強(qiáng)了針對(duì)多種5G用例的系統(tǒng)靈活性和可重構(gòu)性，而同類極好的等效全向輻射功率(EIRP)則擴(kuò)展了無線電覆蓋范圍和密度。ADI在毫米波技術(shù)領(lǐng)域的傳統(tǒng)優(yōu)勢(shì)使得客戶能夠利用世界一流的應(yīng)用及系統(tǒng)設(shè)計(jì)，從而針對(duì)熱、RF、功耗和布線等考慮因素優(yōu)化完整的產(chǎn)品線。