小基站取得成功的關(guān)鍵，也是可提升無線網(wǎng)絡(luò)服務(wù)品質(zhì)的因素，就是涉及許多不同技術(shù)的高頻組件。
隨著越來越多的用戶選擇無線通信服務(wù)，室內(nèi)和室外的無線網(wǎng)絡(luò)容量需求都在不斷增長。這種網(wǎng)絡(luò)密度和密集化將給無線運(yùn)營商進(jìn)一步施加壓力，迫使他們滿足不斷增長的語音、視頻和數(shù)據(jù)頻率帶寬消耗需求。這還迫使那些運(yùn)營商擴(kuò)展其蜂窩/無線基礎(chǔ)設(shè)施，并且盡可能減少成本增加和對(duì)無線客戶服務(wù)的中斷影響。因此，許多運(yùn)營商正在轉(zhuǎn)而尋求小基站解決方案。
5G 無線網(wǎng)絡(luò)的推出將會(huì)滿足更高的容量和數(shù)據(jù)需求，但這些網(wǎng)絡(luò)離我們還有幾年時(shí)間。因此，繼續(xù)使用當(dāng)前 4G 無線網(wǎng)絡(luò)的更實(shí)用的方案就是使用小基站，這可作為附加到現(xiàn)有無線網(wǎng)絡(luò)的微型基站。它們的工作功率水平相對(duì)較低，可填充室內(nèi)和室外無線覆蓋范圍內(nèi)的任何“空洞”。
無線用戶需求的數(shù)量級(jí)正在不斷增長，其中一個(gè)例子就是，參加在加利福利亞州圣克拉拉市舉辦的美國國家橄欖球聯(lián)盟 (NFL) 2016 年超級(jí)碗冠軍賽的粉絲僅僅在 Verizon 無線網(wǎng)絡(luò)中就消耗了超過 7 TB 數(shù)據(jù)，這接近于 2015 年超級(jí)碗比賽期間所用數(shù)據(jù)的三倍。粉絲們通過智能手機(jī)和許多其他特別的無線設(shè)備連接網(wǎng)絡(luò)。他們受益于通過小基站、宏蜂窩和移動(dòng)蜂窩站點(diǎn)支持的 4G 長期演進(jìn) (LTE) 技術(shù)所實(shí)現(xiàn)的超大容量(參見 Verizon Wireless 在 2016 年 2 月 8 日發(fā)布的新聞)。
小基站 + DAS 解決方案
我們正在使用小基站和分布式天線系統(tǒng) (DAS)(圖 1)在 5G 無線網(wǎng)絡(luò)中實(shí)現(xiàn)更高數(shù)據(jù)容量，同時(shí)提高這些網(wǎng)絡(luò)中的服務(wù)品質(zhì) (QoS)。但是，由于密集性會(huì)干擾并在小基站和宏網(wǎng)絡(luò)之間帶來移動(dòng)性交接挑戰(zhàn)，所以需要精心地設(shè)計(jì)和管理網(wǎng)絡(luò)。
將移動(dòng)通信設(shè)備從宏蜂窩環(huán)境遷移至小基站覆蓋區(qū)域時(shí)，網(wǎng)絡(luò)需要采用瞬時(shí)轉(zhuǎn)接配置。小基站相對(duì)較低的功率水平可以讓移動(dòng)設(shè)備靠近它們。它們將獲取網(wǎng)絡(luò)訪問權(quán)限，同時(shí)節(jié)省電池使用壽命，并且不需要以隨距離下降的傳輸水平與更遠(yuǎn)距離的更大蜂窩基站建立無線電通信鏈路。移動(dòng)設(shè)備的用戶也將受益于更高的數(shù)據(jù)速度、移動(dòng)性和靈活性，這是因?yàn)樾』竞?DAS 解決方案支持多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，如第三代 (3G) 和 4G 蜂窩，并且可以與 LTE Advanced (LTE-A) 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)載波聚合。
多用戶多路輸入多路輸出 (MIMO) 方案、波束控制和相控陣等天線技術(shù)可幫助提供額外的無線覆蓋范圍，以及多頻段 3G 和 4G 系統(tǒng)互操作性。大規(guī)模 MIMO 方法使無線網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商可以提高數(shù)據(jù)速率和網(wǎng)絡(luò)容量，因?yàn)樗梢允褂没竞陀脩粼O(shè)備上的多根天線，在同一頻段傳輸多個(gè)空間上相互隔開的數(shù)據(jù)流。
大規(guī)模 MIMO 基站尋求支持 16 條至 256 條通道，要求基站設(shè)計(jì)師努力在更小的組件尺寸中實(shí)現(xiàn)節(jié)能高效的熱管理。因此，高效節(jié)能半導(dǎo)體技術(shù)對(duì)這些基站非常有吸引力。
高度集成的半導(dǎo)體也有助于在相對(duì)較小的基站中實(shí)現(xiàn)更多通道。把 256 個(gè)發(fā)射通道擠進(jìn)一個(gè)基站，需要一個(gè)子系統(tǒng)，把功率放大器 (PA)、低噪聲放大器 (LNA) 和開關(guān)封裝到緊湊的模塊中，并使用小尺寸濾波器解決方案。
技術(shù)集錦
如表 1 所示，小基站的輸出功率水平、覆蓋范圍和服務(wù)用戶數(shù)量各不相同。為了實(shí)現(xiàn)最佳性能和功效，小基站中使用的這些子系統(tǒng)必須根據(jù)不同的工藝技術(shù)組合多個(gè)組件。例如，PA 可能會(huì)提供合適的輸出功率和功效。
濾波器可能會(huì)需要第三種技術(shù)，尤其是可能出現(xiàn)極端溫度和濕度的操作條件。Qorvo 的溫度穩(wěn)定型體聲波 (BAW) LowDriftTM 濾波器提供了一個(gè)解決方案，可濾除高功率信號(hào)，同時(shí)避免干擾相鄰頻段。
除了無線基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)計(jì)中需要的不同組件，如濾波器、開關(guān)和 LNA，Qorvo 還為小基站開發(fā)了一系列高度集成的功率放大器。這些功率放大器不需要線性化，并且具有片上偏置控制功能和溫度補(bǔ)償電路，可進(jìn)一步簡化小基站的設(shè)計(jì)。驅(qū)動(dòng)一個(gè) 20 Mhz 寬的 LTE 信號(hào)時(shí)，可提供 +24 或 +27 的平均線性輸出功率 (表 2) 。這些功率放大器還可在低成本表貼 (SMT) 封裝中集成兩級(jí)放大器增益。
例如，TQP9218 型是一款 0.25 W (+24 dBm) 功率放大器，設(shè)計(jì)用于工作頻率為 1805 至 1880 Mhz 的小基站。它可在頻率范圍內(nèi)提供 31 dB 的小信號(hào)增益，提供內(nèi)部阻抗匹配、片上偏置控制電路和溫度補(bǔ)償電路，全都封裝在一個(gè) 7×7 毫米、符合 RoHS 規(guī)范的 SMT 機(jī)殼內(nèi)。這款功率放大器可實(shí)現(xiàn) 16% 的功率附加效率 (PAE)，并且僅從 +4.5 V 直流電源中消耗 240 mA 的靜態(tài)電流。
來源： 電子萬花筒
