用于實現O-RAN無線解決方案的5G技術設備

5G帶來了哪些挑戰？

無線電和網絡工程師目前使用幾種技術來實現這些目標。除了將數據服務移動到網絡終端之外，還使用大規模MIMO和小型蜂窩技術來幫助提高容量和吞吐量。大規模MIMO技術在陣列中使用多個無線電，此舉不僅可以實現容量，還可以覆蓋中心位置。和它的前身宏蜂窩一樣，大規模MIMO無線電可以圍繞該位置提供相對廣泛的覆蓋范圍。但是，大規模MIMO無線電使用更高的頻率，一般是2.6 GHz及以上，這個頻率對建筑物的穿透性并不高。為了服務室內位置和其他難以到達的室外區域，我們將使用小型蜂窩。鑒于室內和室外位置的數量，從家庭到企業安裝，再到消費購物場所乃至競技場，小型蜂窩的使用將是5G取得成功的關鍵。由于網絡中需要使用數量龐大的小型蜂窩和多種部署，所以安裝和運行成本必須低廉；這是推動實現5G的關鍵。

可以使用哪些技術？

在過去幾年里，多種技術朝著支持5G解決方案的方向發展。首先，從基帶角度來看，摩爾定律不僅繼續降低每個柵極的硅成本，而且將更復雜的功能集成到無線電技術中。現在可以將許多所需的控制算法直接集成到無線電設備中，包括數字預失真(DPD)等功能。隨著新生代無線電設備的問世，出現了許多其他的可能性。

其次，像O-RAN²這樣的行業聯盟正在整個無線行業進行合作，以實現規模經濟，不僅可以降低成本，還可以提高供應鏈的安全性，并提供通過這些無線網絡盈利的新方法。具體來說，"O-RAN聯盟是由運營商建立的，旨在明確定義要求，并幫助建立供應鏈生態系統來實現其目標。為了實現這些目標，O-RAN聯 盟的工作奉行"開放和智慧的原則"。³因此，他們側重于定義3GPP指定的物理接口，以實現標準化，并在行業中作為可互操作的白盒解決方案使用。此外，O-RAN還定義了硬件要求，并提供了O-CU、O-DU和O-RU（分別表示開放式集中單元、開放式分配單元和開放式無線電單元）的參考設計。它們會使前傳網路和基帶處理器實現標準化，進一步降低解決方案成本。它們與其他集成式5G設備（例如集成式無線電）一起，可用于定義小型蜂窩的發展，并推動實施這些標準。這些機構的工作是非常關鍵的一步。

第三，無線電技術在過去幾年中得到迅速發展。高性能無線電現在有多種架構，可以滿足3GPP在38.104和相關文檔中要求的性能標準。¹這些無線電高度集成，不僅包含模擬和RF元件，還包括DPD和削峰(CFR)等關鍵算法。雖然這些無線電是基于細線CMOS構建的，但RF前端也在經歷其他發展，其中，低成本RF工藝（SiGe、SOI、GaN、GaAs等）正轉變為高度集成的LNA和高功率、高性能的PA，可以滿足這些標準的要求。

最后，提供高度集成和節能的解決方案，包括以太網供電(PoE)、標準電源設備、監控和保護解決方案，它們尺寸緊湊，但可以提供所需的電源。這些解決方案在無線電環境中提供非常高的效率和非常低的噪聲，且提供選項，用于保護關鍵設備，例如功率放大器。

這些技術結合在一起，實現了低成本、高性能的小型蜂窩平臺，可以高效部署在運營商網絡中，以支持小功率和大功率系統。

系統概述

圖1顯示了典型的4T4R（4個發射器和4個接收器）5G小型蜂窩的框圖。可以采用多種排列，包括2T2R和一系列功率等級（從24 dBm和更高）。后續討論以此圖為基礎，主要介紹可以輕松擴展，適應O-RU中的頻段和功率變化的5G技術設備。

圖1. 小型蜂窩功能框圖