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，來將現有的sub-6GHz設備簡單便捷地實現5G波束成形和大規模MiMo。

在將5G通信擴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？
• 如何將大規模多輸入多輸出(MiMo) 集成到基站的運行中？

波束成形是毫米波通信的關鍵技術之一，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網絡的設計研發，大規模MiMo也已成為5G NR部署的關鍵技術，毫米波大規模MiMo系統需要大量天線、復雜算法和波束控制裝置，從而改善用戶在5G中的體驗。

虹科TMYTEK UD Box 5G的主要特點

• 工作頻率：26.5-29.5GHz、37-40GHz
• 專為5G n257頻段設計的天線
• 多達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以太網或SPI接口進行軟件控制

解決方案

• 用sub-6GHz設備實現5G波束成形、相控陣和大規模MiMo
• 適用于5G NR應用的波束可控、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

天線設計人員、5G算法開發人員和基帶/系統通信研究人員一直在尋找更好的解決方案，以將現有的sub-6 GHz設備擴展到5G毫米波頻段。隨著5G通信向更高頻率擴展，衰減和信號損耗變得更加突出。因此，將5G通信擴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模MiMo技術集成到基站的運行中？

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，它仍然需要進行改進。

大規模MiMo

毫米波大規模MiMo系統需要結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。它們結合了復雜的算法和波束控制裝置，從而將無線電信號集中起來，為特定應用形成更窄的波束。

擴展Sub-6 GHz設備到毫米波

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

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

擴展到5G毫米波波束成形的Sub-6 GHz的設備

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44GHz的超寬帶5G NR毫米波變頻設備，它是一個上/下變頻器，具有集成混頻器、內部LO以及可選的IF和RF濾波器，專門用于5G和衛星通信領域。

它可以廣泛用于多種5G應用場景中：

5G毫米波遠場測量

通過使用多個UD Box 5G和波束成形設備，實現將sub-6GHz設備應用于毫米波遠場測量。

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協議開發人員和工程師根據應用需求控制參數，使其成為研究和開發波束成形算法和協議的理想選擇。

大規模MiMo應用

虹科毫米波大規模MiMo解決方案

如圖所示，毫米波大規模MiMo解決方案由4部分組成：波束形成器、上/下變頻器、RF收發器和MiMo處理器。該系統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現高達90度的波束控制范圍。

總結

事實證明，這種毫米波大規模MiMo解決方案對研究和系統開發非常有幫助，該解決方案可用于廣泛的研究領域，包括算法研究、毫米波領域數據采集和驗證、RU系統開發等。技術的積累以及大規模MiMo和波束成形的應用是實現5G/B5G毫米波通信系統最重要的技術之一。