近日，中国移动率先开通国内首个5G电话。媒体认为，这意味着一个万亿美元的产业已经逐渐开始。同样在不久前，国家发改委发布《2018年新一代信息基础设施建设工程拟支持项目名单》，中国电信、中国移动、中国联通5G规模组网建设及应用示范项目正式进入名单。作为5G市场和设备技术的全球领导者，中国对5G应用的明确态度将加速5G应用的部署。在通信射频技术中起着关键作用的ADI公司无线技术部总监Thomas Cameron博士在最近来华参加通信行业活动时，高度评价了中国在推动全球5G发展中发挥的积极作用：“中国移动、中国电信和中国联通以及当地设备制造商在推动5G技术演进和部署方面发挥着巨大作用。中国正在从3G跟进，从4G同步到从5G领先。”
ADI公司无线技术总监Thomas Cameron谈论5G应用挑战
从sub-6G到mm波，面对5G的挑战。然而，正如业内专家在第一次5G通话活动的评论中指出的那样，5G应用仍然面临许多挑战。预计真正的5G移动终端会在2019年下半年相对成熟。其实技术上的挑战也存在于设备端。5G网络的核心指标是远高于4G时代的接入速率。业界预测，未来20年，数据流量将增长至10000倍。“亚6G频段逐渐成为移动运营商在5G部署初期的优先频谱资源，3.5GHz最好。考虑到每个运营商能够获得的3.5GHz频谱资源通常只有100MHz左右，如何高效利用有限的频谱资源提供5G的预期接入速率成为运营商面临的最大挑战。”托马斯卡梅伦指出。
5G是一个灵活的网络，以满足未来广泛的无线通信应用。
从现有频谱资源中提高利用空间是一种明智的方式，因为稀缺的频谱资源是无线蜂窝通信产业发展的命脉。然而，即使蜂窝频段扩展到6GHz以下的频段，5G仍然无法满足带宽指数级增长的需求。而6GHz以下信道的通信只能提供几百MHz的频率资源，20GHz以上的潜在频谱是几十GHz。基于毫米波(微波)技术实现5G愿景还有很多挑战。“巨大的市场需求正在推动技术革命走向毫米波，但覆盖和建网的成本压力需要通过技术手段来克服。”托马斯说。Thomas将5G应用对设备开发的技术挑战总结为——体积、功耗和成本。“我们看到大Massive MIMO中64轮、64轮这样的系统可能是最多的，甚至是128轮、128轮。”托马斯指出，“如果使用传统的解决方案进行设计和实现，体积、功耗和成本都会翻倍，这是市场无法接受的。”从器件到系统，“软硬兼施”解决了主要难点。“无论是亚6 GHz还是未来的5G毫米波通信，大规模MIMO系统都将成为实现前所未有的频谱效率和容量密度的关键。”托马斯指出，“要解决大规模MIMO应用的体积、功耗和成本挑战，必须从硬件和系统设计入手。”对于拥有完整射频和微波技术的ADI来说，5G无线设计拥有绝对的话语权。尤其是2014年ADI成功收购Hittite之后，无线技术完全覆盖了从0 Hz到100GHz的完整无线频谱范围。在这方面，ADI公司的几款最新产品代表了业界高集成度和低功耗的设计理念，并融入了其独特的创新设计。“在集成宽带RF收发器AD9371中，将近20个芯片和一些外围隔离器件集成在一个芯片中，使整个系统的面积减少了近一半，并且使这个信号链的功耗降低了一半。这种方案在5G小蜂窝等设备中可以发挥很大作用。”托马斯说。近年来，ADI公司的RF集成步伐明显加快。去年，新发布的AD9375再次将RF中关键收发器的功能集成推向了一个新的高度，在业界首次将数字预失真(DPD)集成到宽带RF收发器中。与基于FPGA的解决方案相比，它将DPD的功耗降低了90%，将SERDES电路的数量减少了一半，并降低了FPGA的复杂度和成本。
从小基站到大规模MIMO应用，体积、功耗、成本都面临新的挑战。
“这种无线电创新非常重要，”托马斯指出。“对于小基站，以前很多小基站只支持一个频段，现在要求在同样大小的盒子里同时支持3-4个频段。因此，半导体解决方案在体积、成本和功耗方面的技术创新将至关重要。”在托马斯的描述中，5G基站的体积可能比以前更大，一米高，近半米宽。“随着现代天线越来越多，5G基站应用中的半导体可能会越来越多，或者半导体的成分越来越重。整个行业都需要思考如何让成本、功耗、体积三者协同工作。”托马斯说。在采访中，Thomas还指出，在5G部署的初始阶段，宏站建设仍将是主要重点，运营商最关心的是站点部署的密度和网络建设的成本。如何借助4G站点基础设施尽可能解决3.5GHz频段覆盖短板，以减少5G新基站数量，也是运营商关注的重点。在这方面，ADI公司一直在探索软件无线电技术，以支持系统制造商应对不同无线电技术标准的平稳过渡，并将RF至基带收发器PHY和数字处理器相结合，提供可重复使用并适应未来发展的无线电平台。”Thomas表示，他特别提到了该公司在软件定义无线电领域一直在探索和创新的RadioVerse RF生态系统方案。
高度集成的宽带RF收发器AD9371轻松取代了过去需要20多个器件的解决方案。
上述AD9371和AD9375都是RadioVerse设计生态系统的硬件组件。除了ADI公司丰富的硬件产品组合，该系统还包括经过测试的PA库、小蜂窝参考设计和评估套件，其核心价值之一是其软件可定义无线电架构。“软件定义无线电架构可以通过软件灵活配置，支持不同的频率、频段、制式和标准，实现灵活通用的系统。”Thomas指出，“以AD9371的软件定义特性为例，客户可以随时轻松更改中频，带宽可以轻松从8 MHz调整到100 MHz。这些特性对于系统客户来说非常重要。例如，当同一基站要部署在不同的地方时，软件的可定制功能允许它们通过微调轻松覆盖特定国家的频段标准，这对于当前6GHz以下的5G应用尤为重要。”ADI公司构建的生态系统还包括补充产品和服务，以更好地支持客户，帮助他们减轻设计压力。例如，他们在这个生态系统中构建了一个仿真工具的生态系统，包括MathWorks和各种第三方硬件和软件包，以帮助缩小系统架构师、RF微波设计师和系统软件开发商在设计软件定义无线电之初的开发差距，帮助客户实现更复杂和高效的设计，并加快产品的上市时间。
在5G复杂系统的应用中，构建完善的产业生态以促进创新应用非常重要。
深度合作解决5G技术应用的最后障碍。在工程师的印象中，ADI在无线通信市场的角色主要是各种RF微波器件的提供商，包括高速ADC/DAC、集成收发器、时钟、PLL等等。“事实上，ADI公司可以提供非常完整的RF微波信号链解决方案，并对通信系统和整个行业有着深刻的理解。通过与客户深入密切的合作，ADI可以为他们提供更完整的系统级解决方案。”托马斯说。
ADI公司致力于解决未来通信的RF技术挑战。
近年来，ADI公司发布了许多5G应用合作和创新的案例，如美国国家仪器公司(NI)的第二代矢量信号收发器(VST)系列。随着5G技术的不断演进，第二代VST的性能和灵活性可以使其适应不断变化的标准，成为面向未来的理想测试设备性能，能够应对未来5G的严峻挑战。在该产品中，ADI公司提供的100多个元件为第二代VST的性能提升和尺寸缩小提供了强有力的支持。“ADI和NI的深度合作至关重要。正是通过密切合作，ADI公司和NI公司有机会讨论第二代VST如何达到业界要求的性能水平，ADI公司将根据NI公司的精确规格提供定制器件。双方的深度合作也有助于实现第二代VST的另一个核心优势，即大幅缩小的尺寸。”托马斯指出，“这种与核心部件原厂的深度合作，对于5G技术的应用更为实际，尤其是未来5G向24-29GHz甚至更高的毫米波频段迈进。企业在这类技术应用上通常经验不多，与ADI这样拥有完整微波毫米波信号链技术的企业合作，可以有效解决企业的技术短板。”
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