原创 如何实现毫米波波束成形和大规模MiMo?

2022-8-18 09:10 347 0 分类: 通信 文集: 无线通信
概述

本文介绍了通过波束成形器与虹科上/下变频器的集成,来将现有的sub-6GHz设备简单便捷地实现5G波束成形和大规模MiMo。


在将5G通信扩展到毫米波频段的过程中,存在两个重要问题:

  • 如何克服毫米波的高衰减特性?
  • 如何将大规模多输入多输出(MiMo) 集成到基站的运行中?

波束成形是毫米波通信的关键技术之一,它增加了传输距离并减少了不同射频通道之间的干扰。而随着对5G NR网络的设计研发,大规模MiMo也已成为5G NR部署的关键技术,毫米波大规模MiMo系统需要大量天线、复杂算法和波束控制装置,从而改善用户在5G中的体验。

  • 工作频率:26.5-29.5GHz、37-40GHz
  • 专为5G n257频段设计的天线
  • 多达16个可控射频通道,每个通道提供:
  1. 360°移相器覆盖范围,5°每步
  2. 15dB衰减范围,0.5dB每步
  • T/R半双工操作
  • 通过RJ-45以太网或SPI接口进行软件控制
解决方案
  • 用sub-6GHz设备实现5G波束成形、相控阵和大规模MiMo
  • 适用于5G NR应用的波束可控、即用型、可拆卸毫米波天线
  • 集成软件/硬件以及易于访问的编程体系

天线设计人员、5G算法开发人员和基带/系统通信研究人员一直在寻找更好的解决方案,以将现有的sub-6 GHz设备扩展到5G毫米波频段。随着5G通信向更高频率扩展,衰减和信号损耗变得更加突出。因此,将5G通信扩展到毫米波存在一些障碍,例如,如何克服这些频率的高衰减?该解决方案是否能与大规模MiMo技术集成到基站的运行中?

波束成形

由于毫米波的高衰减特性,波束成形成为5G毫米波通信的关键之一,它能够增加传输范围、降低射频通道噪声、增加增益和方向性。然而,在部署到5G通信上时,它仍然需要进行改进。

大规模MiMo

毫米波大规模MiMo系统需要结合大量此类波束成形天线,以显著提高传输容量并减少对相邻用户的干扰。它们结合了复杂的算法和波束控制装置,从而将无线电信号集中起来,为特定应用形成更窄的波束。



扩展Sub-6 GHz设备到毫米波

上/下变频器和波束成形设备集成解决方案的集成可用于:

  • 毫米波波束成形、5G天线阵列设计和相控阵
  • 多输入多输出(MiMo)技术研发
扩展到5G毫米波波束成形的Sub-6 GHz的设备

虹科上/下变频器是一款覆盖高达44GHz的超宽带5G NR毫米波变频设备,它是一个上/下变频器,具有集成混频器、内部LO以及可选的IF和RF滤波器,专门用于5G和卫星通信领域。


可以广泛用于多种5G应用场景中:

5G毫米波远场测量

通过使用多个UD Box 5G和波束成形设备,实现将sub-6GHz设备应用于毫米波远场测量。


可编程5G毫米波解决方案

允许5G协议开发人员和工程师根据应用需求控制参数,使其成为研究和开发波束成形算法和协议的理想选择。


大规模MiMo应用
虹科毫米波大规模MiMo解决方案

如图所示,毫米波大规模MiMo解决方案由4部分组成:波束形成器、上/下变频器、RF收发器和MiMo处理器。该系统目前在基站最多可支持128个信道,可以同时支持12个用户,它还能够进行快速的三维波束形成控制。通过控制每个通道的相位和幅度,可以在水平和垂直方向上实现高达90度的波束控制范围。



总结

事实证明,这种毫米波大规模MiMo解决方案对研究和系统开发非常有帮助,该解决方案可用于广泛的研究领域,包括算法研究、毫米波领域数据采集和验证、RU系统开发等。技术的积累以及大规模MiMo和波束成形的应用是实现5G/B5G毫米波通信系统最重要的技术之一。

作者: 虹科卫星与无线电通信, 来源:面包板社区

链接: https://mbb.eet-china.com/blog/uid-me-3989649.html

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