概述

本文介紹了通過波束成形器與虹科TMYTEK UD Box 5G上/下變頻器的集成，來將現(xiàn)有的sub-6GHz設(shè)備簡單便捷地實(shí)現(xiàn)5G波束成形和大規(guī)模MiMo。

在將5G通信擴(kuò)展到毫米波頻段的過程中，存在兩個重要問題：

• 如何克服毫米波的高衰減特性？
• 如何將大規(guī)模多輸入多輸出(MiMo) 集成到基站的運(yùn)行中？

波束成形是毫米波通信的關(guān)鍵技術(shù)之一，它增加了傳輸距離并減少了不同射頻通道之間的干擾。而隨著對5G NR網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計研發(fā)，大規(guī)模MiMo也已成為5G NR部署的關(guān)鍵技術(shù)，毫米波大規(guī)模MiMo系統(tǒng)需要大量天線、復(fù)雜算法和波束控制裝置，從而改善用戶在5G中的體驗(yàn)。

虹科TMYTEK UD Box 5G的主要特點(diǎn)

• 工作頻率：26.5-29.5GHz、37-40GHz
• 專為5G n257頻段設(shè)計的天線
• 多達(dá)16個可控射頻通道，每個通道提供：
  • 360°移相器覆蓋范圍，5°每步
  • 15dB衰減范圍，0.5dB每步
• T/R半雙工操作
• 通過RJ-45以太網(wǎng)或SPI接口進(jìn)行軟件控制

解決方案

• 用sub-6GHz設(shè)備實(shí)現(xiàn)5G波束成形、相控陣和大規(guī)模MiMo
• 適用于5G NR應(yīng)用的波束可控、即用型、可拆卸毫米波天線
• 集成軟件/硬件以及易于訪問的編程體系

天線設(shè)計人員、5G算法開發(fā)人員和基帶/系統(tǒng)通信研究人員一直在尋找更好的解決方案，以將現(xiàn)有的sub-6 GHz設(shè)備擴(kuò)展到5G毫米波頻段。隨著5G通信向更高頻率擴(kuò)展，衰減和信號損耗變得更加突出。因此，將5G通信擴(kuò)展到毫米波存在一些障礙，例如，如何克服這些頻率的高衰減？該解決方案是否能與大規(guī)模MiMo技術(shù)集成到基站的運(yùn)行中？

波束成形

由于毫米波的高衰減特性，波束成形成為5G毫米波通信的關(guān)鍵之一，它能夠增加傳輸范圍、降低射頻通道噪聲、增加增益和方向性。然而，在部署到5G通信上時，它仍然需要進(jìn)行改進(jìn)。

大規(guī)模MiMo

毫米波大規(guī)模MiMo系統(tǒng)需要結(jié)合大量此類波束成形天線，以顯著提高傳輸容量并減少對相鄰用戶的干擾。它們結(jié)合了復(fù)雜的算法和波束控制裝置，從而將無線電信號集中起來，為特定應(yīng)用形成更窄的波束。

擴(kuò)展Sub-6 GHz設(shè)備到毫米波

虹科TMYTEK UD Box 5G上/下變頻器和波束成形設(shè)備集成解決方案的集成可用于：

• 毫米波波束成形、5G天線陣列設(shè)計和相控陣
• 多輸入多輸出（MiMo）技術(shù)研發(fā)

擴(kuò)展到5G毫米波波束成形的Sub-6 GHz的設(shè)備

虹科TMYTEK UD Box 5G上/下變頻器

虹科TMYTEK UD Box 5G上/下變頻器是一款覆蓋高達(dá)44GHz的超寬帶5G NR毫米波變頻設(shè)備，它是一個上/下變頻器，具有集成混頻器、內(nèi)部LO以及可選的IF和RF濾波器，專門用于5G和衛(wèi)星通信領(lǐng)域。

它可以廣泛用于多種5G應(yīng)用場景中：

5G毫米波遠(yuǎn)場測量

通過使用多個UD Box 5G和波束成形設(shè)備，實(shí)現(xiàn)將sub-6GHz設(shè)備應(yīng)用于毫米波遠(yuǎn)場測量。

可編程5G毫米波解決方案

虹科TMYTEK UD Box 5G上/下變頻器允許5G協(xié)議開發(fā)人員和工程師根據(jù)應(yīng)用需求控制參數(shù)，使其成為研究和開發(fā)波束成形算法和協(xié)議的理想選擇。

大規(guī)模MiMo應(yīng)用

虹科毫米波大規(guī)模MiMo解決方案

如圖所示，毫米波大規(guī)模MiMo解決方案由4部分組成：波束形成器、上/下變頻器、RF收發(fā)器和MiMo處理器。該系統(tǒng)目前在基站最多可支持128個信道，可以同時支持12個用戶，它還能夠進(jìn)行快速的三維波束形成控制。通過控制每個通道的相位和幅度，可以在水平和垂直方向上實(shí)現(xiàn)高達(dá)90度的波束控制范圍。

總結(jié)

事實(shí)證明，這種毫米波大規(guī)模MiMo解決方案對研究和系統(tǒng)開發(fā)非常有幫助，該解決方案可用于廣泛的研究領(lǐng)域，包括算法研究、毫米波領(lǐng)域數(shù)據(jù)采集和驗(yàn)證、RU系統(tǒng)開發(fā)等。技術(shù)的積累以及大規(guī)模MiMo和波束成形的應(yīng)用是實(shí)現(xiàn)5G/B5G毫米波通信系統(tǒng)最重要的技術(shù)之一。