降低功耗和支持具有许多尺寸小的元件的天线阵列的能力被认为是5G商业化的关键,目前存在的主要技术难点有:
一、高频有源器件
高频、大带宽的天线主要在卫星、军用雷达中使用,国内在这方面相对能力较差。美国拥有高频宽带滤波器技术、高频模数和数模转换器技术全球领先的公司,如LINEAR、Analog、TI、Xilinx等,这些高频器件一般为IC芯片,也是美国限制对华高技术出口的产品之一。
二、相位噪声抑制
移相器的处理精度决定了各模拟波束的一致性,对于天线器件的性能有决定性的作用。相位噪声就是由于移相器的相位、幅度误差和相位变化引入的。锁相环(PLL)产生的是宽带、稳定的相位噪声,对系统性能影响较大。晶体振荡器(TCXO)产生的是窄带、非稳定的相位噪声,可以通过信道估计给予消除(通过相位噪声跟踪参考信号(PTRS))。相位噪声对于毫米波影响尤为显著,会严重降低系统的频谱效率。
三、分布式功放
不同于数字波束赋形技术往往采用单一的高功率放大器,其技术门槛高,能耗大。模拟波束赋形技术可以分布式功放器相结合,以多个低功率放大器代替一个高功率放大器,即有有利于降低成本,也能够提供系统的健壮性。德国的一家研究所开发出了一种以氮化镓(GaN)技术制造的高功率放大器电晶体。
综上,5G的天线将与RRU深度集成,并且成为整个系统中比较有技术含量的关键器件之一。不管采用哪种波束赋形技术,天线都将与RRU实现一体化——采用数字波束赋形技术端口数量太大需要集成,采用模拟波束赋形技术RRU的部分射频处理需要下沉到天线而集成。
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