详解毫米波的粒子束分解

事先，咱们分享了毫米波通讯安排情景和流传留意须知，昨天，咱们来看一下各族粒子束分解办法：模仿、数目字和混合，如图1所示。置信自己都很相熟模仿粒子束分解的概念啦~

图1. 各族粒子束分解办法

正在那里，咱们无数据转换器，将数目字信号与宽带基带或者IF信号彼此转换，联接施行上变价和下变价解决的收音机收发器。正在射频（相似，28 GHz）中，咱们将单个射频门路分红多条门路，经过掌握每个门路的相位来施行粒子束分解，从而正在远场朝指标用户的位置构成粒子束。这使得每条数据门路都能指导单个粒子束，因而实践下去说，咱们能够运用该架设一次为一度用户效劳。

数目字粒子束成型就是字面意义。相移彻底正在数目字通路中完成，而后经过收发器阵列馈送来地线阵列。容易地说，每个收音机收发器都联接到一度地线部件，但实践上每个收音机都能够有多个地线部件，详细起源于所需扇区的外形。该数目字办法可完成最大定量和灵敏性，并支撑毫米波频次的多用户MIMO停滞计划，相似于中频零碎。这无比简单，思忖到眼前可用的技能，没有管是正在射频还是数目字通路中，都将耗费过多的电流。但是，随着将来技能的停滞，毫米波收音机将涌现数目字粒子束分解。

近期最适用、最无效的粒子束分解办法是混合数模粒子束成型，它本质上是将数目字预补码和模仿粒子束分解联合兴起，正在一度时间（时间复用）中同声发生多个粒子束。经过将功率指导至存正在窄粒子束的指标用户，基站能够重用相反的频带，同声正在给定的时隙中为多个用户效劳。固然教案中简报的混合粒子束成型有多少种没有同的办法，但那里显现的子阵办法是最实践的完成办法，性质上是模仿粒子束成型的方法和反复。眼前，演讲的零碎实践上支撑2到8个数目字流，能够用来同声支撑单个用户，或者许向较多数量的用户需要2层或者更多层的MIMO。

让咱们更深化地讨论模仿粒子束成型的技能取舍，即建立混合粒子束成型的建立模块，如图2所示。正在那里，咱们将模仿粒子束分解零碎分成三个模块停止解决：数目字、位到毫米波和粒子束成型。这并非实践零碎的区分形式，由于众人会把一切毫米波组件放正在临近地位以缩小消耗，然而这种区分的缘由很快就会变得很显然。

图2. 模仿粒子束分解零碎方框图

粒子束成型性能遭到许多要素的推进，囊括分段外形和间隔、功率电平、门路消耗、热制约等，是毫米波零碎的音域，随着事业的进修和幼稚，需求定然的灵敏性。即使如此，仍将接续需求各族传输功率电平，以处理自小型蜂巢到宏的没有同安排情景。另一范围，用来基站的位到毫米波收音机需求的灵敏性则要小得多，况且正在很大水平上能够从以后Release 15规格中衍生进去。换言之，设想人员能够联合多个粒子束成型配置重用相反的收音机。这与以后的蜂巢收音机零碎没有什么没有同，正在该署零碎中，小信号段跨阳台很罕见，并且每个用例的前者更多都是定制的。

当咱们从数目字转向地线时，就曾经为信号链制图了潜正在技能的停顿图。千万，数目字信号和混合信号都是正在细线体CMOS工艺中发生的。依据基站的请求，整个信号链能够用CMOS开拓，或者许更有能够的是，采纳多种技能的混合开拓，为信号链需要最佳功能。相似，一种罕见的配置是运用存正在高功能SiGe BiCMOS IF 到毫米波转换的CMOS数据转换器。如图所示，粒子束成型可采纳多种技能完成，详细起源于零碎需要，咱们将正在上面议论。依据所选的地线分寸和发射功率请求，能够完成高低集成的硅办法，也能够是硅粒子束成型与团圆PA和LNA的结合。

正在事先的任务中，对于变送器功率与技能取舍之间的联系停止了综合，正在此没有再片面反复。然而，为了小结这一综合，咱们正在图3中蕴含了一度图表。功率缩小器技能的取舍基于分析思忖所需的变送器功率、地线增值（部件数）和所选技能的RF火力发电威力。

图3. 60 dBm EIRP的地线所需的变送器功率、地线分寸和半超导体技能取舍之间的联系

如图所示，能够正在前者运用II-V技能（低集成办法）或者运用基于硅的高集成办法，经过较少的地线部件来完成所需的EIRP。每种办法都有各自的优缺欠，而实践的完成起源于工事正在范围、分量、直流功耗和利润范围的衡量。为了为表1中导入的案例生成60 dBm的EIRP，ADI 公司Thomas Cameron 副高正在2018 国内固态通路宴会上的演示文稿“5G毫米波收音机的架设与技能”中停止的综合得出，最佳地线分寸介于128至256个部件之间，较低的单位经过GaAs功率缩小器完成，而较大的单位可 采纳全硅粒子束成型基于RF IC的技能完成。

表1. 5G基站示例

现正在让咱们从没有同的立场来钻研某个成绩。60 dBm EIRP是FWA罕用的EIRP指标，但数值能够更高或者更低，详细起源于基站和四周条件的期冀范畴。因为安排情景变迁很大，没有管是竹子成荫的地域、马路峡谷地域，还是狭小的隙地，都有少量的门路消耗需求依据详细状况停止解决。相似，正在假设为LOS的稠密乡村安排中，EIRP指标能够低至50 dBm。

FCC按设施种类设定有界说和公布的规格，以及发射功率制约，那里咱们遵照基站的3GPP术语。如图4所示，设施种类或者多或者少地限定了功率缩小器的技能取舍。

图4. 基于变送器功率的各族毫米波收音机分寸适配技能

固然这没有是一门准确的迷信，但咱们能够看到，挪动用户设施（部手机）无比适宜CMOS技能，绝对于较低的地线单位能够到达所需的变送器功率。这品种型的收音机将需求高低集成和省动能力满意便携式设施的需要。外地基站（中型蜂巢）和消耗者终端设施（可挪动电 源）请求相似，触及从变送器功率请求低端的CMOS到更高端的SiGe BiCMOS的一系列技能。中程基站无比适宜SiGe BiCMOS技 术，可完成松散的形状分寸。正在高端，关于广域基站来说，能够使用各族技能，详细起源于对于地线分寸和技能利润的衡量。虽然可正在60 dBm EIRP范畴内使用SiGe BiCMOS，但GaAs或者GaN功率缩小器更适宜更高的功率。

图4显现了以后技能的快照，但事业正正在获得很大停顿，技能也正在一直改良，而进步毫米波功率缩小器的直流功率频率是设想人员面临的次要应战之一。

随着新技能和PA架设的涌现，下面的直线将发作变迁，并将为高功率基站需要集成度更高的构造。最初咱们再温习一下下面的观念，对于粒子束成型全体停止小结——眼前还没有一种全天候的办法，能够需求设想各族前者设想来处理自小型蜂巢到宏的各族用例。