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占据5G技术创新的关键领域,ADI提前布局无线电子系统加速应用落地

时间:2019-07-10 作者:ADI 阅读:
由于5G技术的大部分创新都发生在无线电子系统中,作为面向5G基础设施的射频和微波技术及系统设计的行业领导者,ADI将5G作为其多元化核心战略之一,与汽车无人驾驶、智慧医疗、能源、工业自动化一起列为ADI的五大核心战略。

2019年是全球5G元年, GSMA预计到今年年底,全球将有29个市场开通5G服务,连接数达到1000万个。此前IHS Markit发布的《5G经济:5G技术将如何影响全球》测算到2035年,5G将在全球创造12.3万亿美元的经济产出,全球5G价值链本身将创造3.5万亿美元的经济产出,这一数值极有可能随着全球5G部署的全面加速将比预测更为庞大。面对如此巨大的技术红利,能否掌握技术制高点也成为全球竞争的焦点。

由于5G技术的大部分创新都发生在无线电子系统中,作为面向5G基础设施的射频和微波技术及系统设计的行业领导者,ADI将5G作为其多元化核心战略之一,与汽车无人驾驶、智慧医疗、能源、工业自动化一起列为ADI的五大核心战略。而ADI在混合信号、射频、微波和电源管理技术的全面组合也将使ADI能够为未来几年的客户持续提供更具吸引力的5G解决方案。

优化5G射频连接,这些技术很关键

目前,行业5G技术的创新焦点主要是增强移动宽带,尽管全球为移动应用持续不断提供新的频谱,但仍然非常需要改进可用频谱的利用率,近年来兴起的大规模MIMO技术可显著改善频谱效率。

大规模MIMO涉及到使用大量有源天线元件,这些天线可以通过相干方式进行调整,以精确地将信号传递给空间中的目标用户,同时控制对其他用户的干扰。大量天线与信号处理算法相结合,使系统实质上将频率复用扩展到微观尺度。这给频率复用引入了一个新因素,可以使用空间让基站能同时并在同一频谱中向多个用户传送独立的数据流,这导致频谱效率大幅提高,进而大大改善蜂窝的吞吐量。下图显示了这样一个系统,天线在物理上显示为面板,其上安装有许多辐射器(天线振子),每个辐射器后面是无线电信号链。

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大规模MIMO示例

在大规模MIMO系统中,系统将新增更多无线电通道,使其从普通8T8R(8个发射器、8个接收器)TDD(时分复用)无线电头端扩展为64T64R系统。虽然大规模MIMO系统能大幅改善基站容量,但其代价是无线电头端的复杂性提高。为在尺寸、重量和功耗限制范围内实现所需的无线电性能,无线电设计人员面临着许多技术挑战。有多种方法可以减小无线电系统的尺寸、重量和功耗,最常见的方法是利用电路集成和摩尔定律来缩小尺寸并提高功效比,ADI提倡通过系统级方法解决这些挑战。

例如ADI的集成CMOS无线电收发器产品系列基于零中频架构,能够带来高集成度,显著改善整体无线电系统的大小、重量和功耗。除了CMOS无线电收发器之外,ADI还提供用于无线电前端信号链的各种高性能RF器件系列、精密监测和控制功能、高效电源管理电路。业界最高带宽RF收发器ADRV9009便是其中的典型,该收发器为设计人员提供单一无线电平台来加速5G部署,支持2G/3G/4G覆盖范围,并简化相控阵雷达设计,同时提供两倍于前代器件的带宽(200 MHz),可取代多达20个器件,功耗降低一半,封装尺寸减小60%。ADRV9009内置LO(本振),支持多芯片相位同步,可实现高性能数字波束合成成型,同时减小尺寸、重量和功耗。

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业界最高带宽RF收发器加快2G到5G基站和相控阵雷达的开发

不久前,ADI又宣布推出一款面向毫米波 (mmWave) 5G 基础设施的新型解决方案,该解决方案整合了 ADI 的先进波束成形 IC、上/下变频 (UDC) 和其它混合信号电路,宣称拥有目前最高的集成度,以降低下一代蜂窝网络基础设施的设计要求和复杂性。这款新型毫米波5G芯片组包括16通道双/单极化波束成形IC ADMV4821,和16通道单极化波束成形芯片ADMV4801,以及毫米波UDC的ADMV1017,构成了一个符合 3GPP 5G NR标准的毫米波前端,支持 n261、n257 和 n258 频段。高通道密度,加上支持单极化和双极化部署的能力,极大地增强了针对多种5G用例的系统灵活性和可重构性,而同类最佳的等效全向辐射功率 (EIRP) 则扩展了无线电覆盖范围和密度。

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16 通道单极化波束成形芯片ADMV4801

携手合作伙伴完善测试配套,创新共赢加速5G商用落地

5G技术的部署正在打开一个全新的时代,而如此革新性的无线通信技术的成功落地无疑面临大量的挑战,而测试技术的提前配套尤其关键,用于设计和测试5G设备的系统必须比设备本身更加具性能领先性,特别是对于新的5G生态系统将采用以更低延迟、更快创建连接的技术构建,同时能够比前几代技术实现更多数量设备的连接。这些应用带来极具挑战的全新器件需求,要求测试与测量设备具备两项关键性能:在更宽频谱范围内(包括28 Ghz和39 GHz毫米波)测量性能;对过去无法超越的带宽(>1GHz)以更高的信噪比进行这些测量。这对于以高性能模拟技术而著称的ADI来说,堪称责无旁贷,而事实上在过去多年ADI一直与业界合作伙伴在努力完善测试配套设备的开发。

Rohde&Schwarz开发出的R&S®SMW200A矢量信号发生器和R&S®FSW信号与频谱分析仪便是很好的例子。两款产品均使用ADI数据转换器和RF器件,可实现低本底噪声的高频测试,为多样化应用创造价值。两款仪器旨在通过生成和分析高达2GHz的宽调制带宽毫米波信号来应对5G挑战,远远超出终端设备所要求的噪声等级。这两款设备正针对下一代5G设备的构建模块进行测试,涵盖毫米波频率和传统的6GHz以下蜂窝频率。同时,该产品旨在满足未来需求,借助模块化可扩展架构的设计,允许用户根据应用优化发生器并在需要时进行升级。

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R&S®SMW200A矢量信号发生器和R&S®FSW信号与频谱分析仪

而National Instruments则为工程师和科学家提供了目前5G部署测试所需的创新工具,其第二代向量信号收发器(VST)系列便是其中一员,ADI的100多款元器件为其性能的大幅提升以及外形尺寸的缩小提供了有力支撑。RF VST将包含RF信号发生器、RF信号分析仪和用户可编程FPGA在内的多个仪表组合到单个双插槽PXI模块中。同样,基带VST也将基带IQ信号发生器、基带IQ数字转换器和用户可编程FPGA组合到一个双插槽模块中。两种仪表的独特设计使工程师能够通过加快测量速度和降低设备成本来降低测试花费。

总结

随着5G部署的全面加速以及生态系统的不断完善,ADI依托长期的领先技术积累,致力于为客户提供广泛的技术组合,包括各种电路设计工艺和系统化方法,共赢共创5G新时代。目前,ADI提供的产品可服务于完整5G基站信号链——包括上变频器、下变频器、PLL频率合成器、开关、波束合成、LNA和PA等。

 

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