用于實(shí)現O-RAN無(wú)線(xiàn)解決方案的5G技術(shù)設備

5G帶來(lái)了哪些挑戰？

無(wú)線(xiàn)電和網(wǎng)絡(luò )工程師目前使用幾種技術(shù)來(lái)實(shí)現這些目標。除了將數據服務(wù)移動(dòng)到網(wǎng)絡(luò )終端之外，還使用大規模MIMO和小型蜂窩技術(shù)來(lái)幫助提高容量和吞吐量。大規模MIMO技術(shù)在陣列中使用多個(gè)無(wú)線(xiàn)電，此舉不僅可以實(shí)現容量，還可以覆蓋中心位置。和它的前身宏蜂窩一樣，大規模MIMO無(wú)線(xiàn)電可以圍繞該位置提供相對廣泛的覆蓋范圍。但是，大規模MIMO無(wú)線(xiàn)電使用更高的頻率，一般是2.6 GHz及以上，這個(gè)頻率對建筑物的穿透性并不高。為了服務(wù)室內位置和其他難以到達的室外區域，我們將使用小型蜂窩。鑒于室內和室外位置的數量，從家庭到企業(yè)安裝，再到消費購物場(chǎng)所乃至競技場(chǎng)，小型蜂窩的使用將是5G取得成功的關(guān)鍵。由于網(wǎng)絡(luò )中需要使用數量龐大的小型蜂窩和多種部署，所以安裝和運行成本必須低廉；這是推動(dòng)實(shí)現5G的關(guān)鍵。

可以使用哪些技術(shù)？

在過(guò)去幾年里，多種技術(shù)朝著(zhù)支持5G解決方案的方向發(fā)展。首先，從基帶角度來(lái)看，摩爾定律不僅繼續降低每個(gè)柵極的硅成本，而且將更復雜的功能集成到無(wú)線(xiàn)電技術(shù)中?，F在可以將許多所需的控制算法直接集成到無(wú)線(xiàn)電設備中，包括數字預失真(DPD)等功能。隨著(zhù)新生代無(wú)線(xiàn)電設備的問(wèn)世，出現了許多其他的可能性。

其次，像O-RAN²這樣的行業(yè)聯(lián)盟正在整個(gè)無(wú)線(xiàn)行業(yè)進(jìn)行合作，以實(shí)現規模經(jīng)濟，不僅可以降低成本，還可以提高供應鏈的安全性，并提供通過(guò)這些無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )盈利的新方法。具體來(lái)說(shuō)，"O-RAN聯(lián)盟是由運營(yíng)商建立的，旨在明確定義要求，并幫助建立供應鏈生態(tài)系統來(lái)實(shí)現其目標。為了實(shí)現這些目標，O-RAN聯(lián) 盟的工作奉行"開(kāi)放和智慧的原則"。³因此，他們側重于定義3GPP指定的物理接口，以實(shí)現標準化，并在行業(yè)中作為可互操作的白盒解決方案使用。此外，O-RAN還定義了硬件要求，并提供了O-CU、O-DU和O-RU（分別表示開(kāi)放式集中單元、開(kāi)放式分配單元和開(kāi)放式無(wú)線(xiàn)電單元）的參考設計。它們會(huì )使前傳網(wǎng)路和基帶處理器實(shí)現標準化，進(jìn)一步降低解決方案成本。它們與其他集成式5G設備（例如集成式無(wú)線(xiàn)電）一起，可用于定義小型蜂窩的發(fā)展，并推動(dòng)實(shí)施這些標準。這些機構的工作是非常關(guān)鍵的一步。

第三，無(wú)線(xiàn)電技術(shù)在過(guò)去幾年中得到迅速發(fā)展。高性能無(wú)線(xiàn)電現在有多種架構，可以滿(mǎn)足3GPP在38.104和相關(guān)文檔中要求的性能標準。¹這些無(wú)線(xiàn)電高度集成，不僅包含模擬和RF元件，還包括DPD和削峰(CFR)等關(guān)鍵算法。雖然這些無(wú)線(xiàn)電是基于細線(xiàn)CMOS構建的，但RF前端也在經(jīng)歷其他發(fā)展，其中，低成本RF工藝（SiGe、SOI、GaN、GaAs等）正轉變?yōu)楦叨燃傻腖NA和高功率、高性能的PA，可以滿(mǎn)足這些標準的要求。

最后，提供高度集成和節能的解決方案，包括以太網(wǎng)供電(PoE)、標準電源設備、監控和保護解決方案，它們尺寸緊湊，但可以提供所需的電源。這些解決方案在無(wú)線(xiàn)電環(huán)境中提供非常高的效率和非常低的噪聲，且提供選項，用于保護關(guān)鍵設備，例如功率放大器。

這些技術(shù)結合在一起，實(shí)現了低成本、高性能的小型蜂窩平臺，可以高效部署在運營(yíng)商網(wǎng)絡(luò )中，以支持小功率和大功率系統。

系統概述

圖1顯示了典型的4T4R（4個(gè)發(fā)射器和4個(gè)接收器）5G小型蜂窩的框圖?？梢圆捎枚喾N排列，包括2T2R和一系列功率等級（從24 dBm和更高）。后續討論以此圖為基礎，主要介紹可以輕松擴展，適應O-RU中的頻段和功率變化的5G技術(shù)設備。

圖1. 小型蜂窩功能框圖