用于实现O-RAN无线解决方案的5G技术设备

5G带来了哪些挑战？

无线电和网络工程师目前使用几种技术来实现这些目标。除了将数据服务移动到网络终端之外，还使用大规模MIMO和小型蜂窝技术来帮助提高容量和吞吐量。大规模MIMO技术在阵列中使用多个无线电，此举不仅可以实现容量，还可以覆盖中心位置。和它的前身宏蜂窝一样，大规模MIMO无线电可以围绕该位置提供相对广泛的覆盖范围。但是，大规模MIMO无线电使用更高的频率，一般是2.6 GHz及以上，这个频率对建筑物的穿透性并不高。为了服务室内位置和其他难以到达的室外区域，我们将使用小型蜂窝。鉴于室内和室外位置的数量，从家庭到企业安装，再到消费购物场所乃至竞技场，小型蜂窝的使用将是5G取得成功的关键。由于网络中需要使用数量庞大的小型蜂窝和多种部署，所以安装和运行成本必须低廉；这是推动实现5G的关键。

可以使用哪些技术？

在过去几年里，多种技术朝着支持5G解决方案的方向发展。首先，从基带角度来看，摩尔定律不仅继续降低每个栅极的硅成本，而且将更复杂的功能集成到无线电技术中。现在可以将许多所需的控制算法直接集成到无线电设备中，包括数字预失真(DPD)等功能。随着新生代无线电设备的问世，出现了许多其他的可能性。

其次，像O-RAN²这样的行业联盟正在整个无线行业进行合作，以实现规模经济，不仅可以降低成本，还可以提高供应链的安全性，并提供通过这些无线网络盈利的新方法。具体来说，"O-RAN联盟是由运营商建立的，旨在明确定义要求，并帮助建立供应链生态系统来实现其目标。为了实现这些目标，O-RAN联 盟的工作奉行"开放和智慧的原则"。³因此，他们侧重于定义3GPP指定的物理接口，以实现标准化，并在行业中作为可互操作的白盒解决方案使用。此外，O-RAN还定义了硬件要求，并提供了O-CU、O-DU和O-RU（分别表示开放式集中单元、开放式分配单元和开放式无线电单元）的参考设计。它们会使前传网路和基带处理器实现标准化，进一步降低解决方案成本。它们与其他集成式5G设备（例如集成式无线电）一起，可用于定义小型蜂窝的发展，并推动实施这些标准。这些机构的工作是非常关键的一步。

第三，无线电技术在过去几年中得到迅速发展。高性能无线电现在有多种架构，可以满足3GPP在38.104和相关文档中要求的性能标准。¹这些无线电高度集成，不仅包含模拟和RF元件，还包括DPD和削峰(CFR)等关键算法。虽然这些无线电是基于细线CMOS构建的，但RF前端也在经历其他发展，其中，低成本RF工艺（SiGe、SOI、GaN、GaAs等）正转变为高度集成的LNA和高功率、高性能的PA，可以满足这些标准的要求。

最后，提供高度集成和节能的解决方案，包括以太网供电(PoE)、标准电源设备、监控和保护解决方案，它们尺寸紧凑，但可以提供所需的电源。这些解决方案在无线电环境中提供非常高的效率和非常低的噪声，且提供选项，用于保护关键设备，例如功率放大器。

这些技术结合在一起，实现了低成本、高性能的小型蜂窝平台，可以高效部署在运营商网络中，以支持小功率和大功率系统。

系统概述

图1显示了典型的4T4R（4个发射器和4个接收器）5G小型蜂窝的框图。可以采用多种排列，包括2T2R和一系列功率等级（从24 dBm和更高）。后续讨论以此图为基础，主要介绍可以轻松扩展，适应O-RU中的频段和功率变化的5G技术设备。

图1. 小型蜂窝功能框图