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面向mMIMO的Open RAN無(wú)線電單元架構(gòu)

發(fā)布時(shí)間:2023-10-29 來(lái)源:微波雜志 責(zé)任編輯:wenwei

【導(dǎo)讀】《開放式RAN系統(tǒng)架構(gòu)和 mMIMO 》一文發(fā)表在《微波雜志》2022年1/2月號(hào)中,介紹了天線 AAU 中的天線的性能特征,包括增益、等效全向輻射功率( EIRP )、開放式 RAN(O-RAN) 架構(gòu)與 O-RAN 聯(lián)盟選擇的分布式單元(DU)與無(wú)線電單元(RU)之間的劃分。2 本文以面向 mMIMO 的有源天線單元(AAU)架構(gòu)和主要需求為重點(diǎn),進(jìn)一步對(duì) RU 進(jìn)行探討。本文最后提出了一種面向 5G 頻段 77 的 AAU 設(shè)計(jì)并給出初步測(cè)量結(jié)果,該設(shè)計(jì)采用 AMD 賽靈思數(shù)字前端(DFE)和 Versal 處理器實(shí)現(xiàn)。


mMIMO有源天線單元


決定 mMIMO AAU 性能的主要因素有:


●   天線——所有與輻射層有關(guān)的參數(shù)

●   RF信號(hào)鏈——主要與RF收發(fā)器有關(guān)的參數(shù)

●   產(chǎn)品——影響AAU性能的其他因素

●   機(jī)械設(shè)計(jì)、散熱設(shè)計(jì)和外部操作環(huán)境,每個(gè)因素都將在本節(jié)中詳細(xì)講解。


天線


AAU 中的天線的性能特征包括增益、等效全向輻射功率(EIRP)、旁瓣電平、轉(zhuǎn)向角和仰角傾斜。


增益和EIRP


mMIMO 面板的最大可實(shí)現(xiàn)增益決定了可以指向特定用戶的最大傳輸功率,而EIRP則直接與天線陣列的增益有關(guān)。在接收用戶信號(hào)時(shí),對(duì)應(yīng)的衡量指標(biāo)是等效全向靈敏度(EIS)。


增益有其代價(jià)。要提高增益,必須擴(kuò)大天線的有效面積,也就是說面板的尺寸越大,增益就越高。隨著增益的增加,波束寬度變窄。這可以從天線焦距的增大直觀地做出判斷。由于收發(fā)器的數(shù)量有限,給定最大旁瓣電平下的轉(zhuǎn)向角(即波束從視軸偏離的方位角或仰角范圍)也會(huì)變小。天線設(shè)計(jì)由部署環(huán)境和所需的轉(zhuǎn)向范圍共同決定。對(duì)于典型的宏基站而言,根據(jù)最小波束寬度,應(yīng)需要高達(dá)±60度的橫向轉(zhuǎn)向范圍。通常情況下,偏離視軸 ±10 度或更小的縱向轉(zhuǎn)向范圍已經(jīng)足夠。


旁瓣電平(SLL)


mMIMO 和 RU 性能取決于天線輻射層產(chǎn)生的旁瓣。如今的 O-RAN mMIMO 系統(tǒng)致力于在整個(gè)球體上將旁瓣電平限制在低于 -10dB,特別是在橫縱轉(zhuǎn)向范圍上。如果旁瓣沒有得到主動(dòng)抑制,功率也會(huì)在旁瓣方向上發(fā)送,導(dǎo)致有用方向上的發(fā)送功率下降。雖然主動(dòng)抑制技術(shù)能夠降低旁瓣電平,但同時(shí)也會(huì)降低主瓣上的功率。


從旁瓣輻射出的信號(hào)能在有害方向上導(dǎo)致干擾。橫向旁瓣將干擾相鄰扇面,縱向扇面將干擾相鄰蜂窩。上下旁瓣都應(yīng)該納入考慮。上旁瓣在主波束向下轉(zhuǎn)向時(shí),會(huì)進(jìn)入另一蜂窩。下縱向旁瓣的地面反射能產(chǎn)生類似效果。


在接收時(shí),可能接收到通過旁瓣傳遞的有害方向上的功率。雖然 DU 能對(duì)此進(jìn)行補(bǔ)償,但補(bǔ)償通常會(huì)增大剩余信號(hào)的噪聲水平。


轉(zhuǎn)向


轉(zhuǎn)向范圍由 AAU 使波束偏離視軸并保持低 SLL 的能力決定。隨著波束偏離視軸,旁瓣有增大的趨勢(shì)??v向上轉(zhuǎn)向范圍往往受到柵瓣的限制。柵瓣導(dǎo)致 SLL 超出規(guī)定的限值。


對(duì)于一個(gè) 64T64R AAU (SLL≤-10dB),動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)向范圍典型值是橫向 ±45 度,縱向 ±5 度。對(duì)于每列只有兩個(gè)單元子陣列的 32T32R AAU,縱向轉(zhuǎn)向范圍更小。對(duì)于大多數(shù)宏基站, ±2 度已經(jīng)足夠。


預(yù)傾角


宏基站 AAU 常安裝在高架站點(diǎn)。從天線的角度來(lái)看,用戶流量大部分來(lái)自水平線以下。因?yàn)榭v向轉(zhuǎn)向范圍受限,天線在安裝時(shí)常帶有預(yù)傾角。實(shí)現(xiàn)方式可以是機(jī)械方式,也可以通過在子陣列間形成線性漸變相位差(圖1)。預(yù)傾角常見于收發(fā)器不超過 32 個(gè)的 AAU。


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圖1 天線波束縱向轉(zhuǎn)向和預(yù)傾角。


遠(yuǎn)程電傾斜


遠(yuǎn)程電傾斜(RET)能遠(yuǎn)程調(diào)節(jié) AAU 的預(yù)傾角。實(shí)現(xiàn)方法較為簡(jiǎn)單,或遠(yuǎn)程調(diào)節(jié)內(nèi)置在子陣列中的移相器,或使用電機(jī)驅(qū)動(dòng)的支架改變天線的傾斜。與預(yù)傾角相似,遠(yuǎn)程電傾斜一般也只用于收發(fā)器數(shù)量不大于 32 個(gè)的 AAU,因?yàn)榕c收發(fā)器數(shù)量更多的 AAU 相比,它們的縱向轉(zhuǎn)向范圍有限。


RF信號(hào)鏈


與天線相連的 RF 信號(hào)鏈在發(fā)送功率、帶寬和誤差矢量幅度(EVM)方面影響 AAU 的性能。


傳導(dǎo)RF功率——功率放大器(PA)向天線提供的發(fā)送功率也被稱為傳導(dǎo) RF 功率,決定了最大覆蓋范圍和蜂窩最大容量。發(fā)送功率和天線增益共同決定著鏈路能承受的最大傳播損耗。在 mMIMO AAU 中,RF 功率分布在多個(gè)空間流和資源塊(RB)上。對(duì)于較大蜂窩而言,提高 PA 功率能增大蜂窩的下行鏈路容量。


帶寬


三個(gè)帶寬與 AAU 有關(guān)。首先是占用帶寬(OBW)。它是 AAU 主動(dòng)發(fā)送和接收時(shí)使用的總帶寬。與占用頻譜同義,OBW 是所有活動(dòng)載波帶寬之和,也是RU能處理的上限。其次是 AAU 的瞬時(shí)帶寬(IBW)。它是最低載頻左邊緣到最高載頻右邊緣的帶寬。最后是工作帶寬,也就是 AAU 支持的帶寬。一般也被稱為工作頻段。為了獲得頻譜敏捷性,運(yùn)營(yíng)商要求 RU 的 IBW 能夠?yàn)檎麄€(gè)頻段提供支持,也就是 IBW 應(yīng)等于 OBW。


誤差矢量幅度(EVM)


EVM 是衡量調(diào)制信號(hào)失真度、體現(xiàn)發(fā)送鏈路線性度的指標(biāo)。在大多數(shù)高效的調(diào)制方案中,如 256-QAM 或 1024-QAM,更多比特被映射到副載波。與較低階的調(diào)制相比,這需要不斷提高發(fā)送信號(hào)的質(zhì)量。發(fā)送鏈路中的非線性增大了發(fā)送信號(hào)的噪聲,導(dǎo)致星座點(diǎn)偏離理想值,使得接收器解調(diào)發(fā)送信息更加困難。


產(chǎn)品


除了天線和 RF 信號(hào)鏈,設(shè)計(jì)還從這些方面影響 mMIMO AAU 系統(tǒng)的性能:數(shù)據(jù)流數(shù)量、相位與幅度控制和校準(zhǔn)、前傳、可編程性、安全性和功耗。


數(shù)據(jù)流數(shù)量


mMIMO 架構(gòu)的目的是利用空間域增大數(shù)據(jù)容量。如果傳播條件允許用戶分開,RU 能處理的空間流數(shù)量是有限的。對(duì)于 64T64R AAU 而言,通常認(rèn)為能夠處理 16 層下行鏈路和 8 層上行鏈路就足以滿足要求。而對(duì)于 32T32R AAU 而言,空間可解析信號(hào)的數(shù)量會(huì)變少。為了降低前傳數(shù)據(jù)速率,32T32R AAU 常使用 8 個(gè)下行鏈路流和 4 個(gè)上行鏈路流。


相位與幅度控制和校準(zhǔn)


3GPP 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了 5G 信號(hào)的結(jié)構(gòu)。3 雖然規(guī)定了用于生成通道和信號(hào)的方法,但 3GPP 標(biāo)準(zhǔn)沒有明確接收器應(yīng)如何處理信號(hào)。這方面的算法留給設(shè)備設(shè)計(jì)師處理。


類似地,3GPP 標(biāo)準(zhǔn)也沒有對(duì)無(wú)線電資源管理器(RRM)所使用的算法做出規(guī)定。RRM 的功能是通過向用戶分配 RB 并控制調(diào)制和誤差編碼等參數(shù),讓基站向用戶合理分配無(wú)線電資源,以最大限度提升蜂窩容量與覆蓋率,并改善用戶體驗(yàn)。


在 mMIMO 中,RRM 還用于控制波束賦形矢量等參數(shù)。某些算法可能需要特定的波束形狀,對(duì)將相應(yīng)的波束賦形圖型下載到 AAU 后產(chǎn)生的旁瓣電平也有要求。為獲得準(zhǔn)確的波束形狀,輻射單元的實(shí)際幅度和相位一定不得顯著偏離波束賦形矢量定義的值。主瓣對(duì)幅度偏差和相位偏差的要求相對(duì)不那么嚴(yán)格。仿真證明,相位偏差最大 5 度,幅度偏差最大 0.5dB,不會(huì)對(duì)波束總體形狀造成“可察覺”的影響。在時(shí)分復(fù)用(TDD)系統(tǒng)中,上行鏈路和下行鏈路共享同一頻段,DU 可以利用傳播通道的逆特性。例如,DU 可以使用上行鏈路估算值推導(dǎo)下行鏈路波束權(quán)重矢量。因此,AAU 應(yīng)確保發(fā)送器和接收器不劣化共享通道的可逆性。為了讓用戶避開其他用戶信號(hào)的干擾,DU 必須能夠在其他用戶方向上的波束圖型中布置 -35 到 -40dB 的凹槽。如果在假設(shè)具有可逆性的情況下計(jì)算這些凹槽,收發(fā)器的相位差和幅度差必須分別不大于 1 度和 1dB。


由于組件參數(shù)會(huì)隨溫度、電壓和使用年限發(fā)生變化,因此需要用精確的閉環(huán)校準(zhǔn)來(lái)保持所需的精度。所需的校準(zhǔn)頻次隨部署場(chǎng)景和地域發(fā)生變化,因此,mMIMO 設(shè)計(jì)應(yīng)允許在多種精度和校準(zhǔn)頻次間做出選擇。


前傳


前傳(FH)負(fù)責(zé)將 DU 連接到 RU。一般而言,RU 和 DU 應(yīng)通過技術(shù)手段縮小FH帶寬,因?yàn)閹挄?huì)增大互聯(lián)解決方案的成本,即線纜、交換機(jī)和收發(fā)器的成本會(huì)隨帶寬增大而增大。O-RAN “控制面、用戶面與同步面規(guī)范”定義了幾種減少 FH 流量的壓縮方法。4 對(duì)于用戶面而言,它規(guī)定了各種比特寬度,該規(guī)范以調(diào)制壓縮為最主要方法,這種方法是將調(diào)制函數(shù)轉(zhuǎn)移到 RU。DU 將原始的未調(diào)制比特發(fā)送到 RU,無(wú)需發(fā)送頻域符號(hào)。通過將用戶面劃分為不同的段,通過 FH 接口即可發(fā)送被使用的符號(hào)。控制面流量包括更新波束賦形矢量。在 5G 中,這些矢量可以隨每一個(gè)正交頻分復(fù)用(OFDM)符號(hào)更新。在每個(gè)時(shí)隙更新矢量,構(gòu)成了超過 30% 的FH流量。因此,O-RAN 聯(lián)盟已經(jīng)推出了減少控制面流量的方法。O-RAN 標(biāo)準(zhǔn)使用索引,將波束賦形矢量存儲(chǔ)在 O-RAN AAU 上的數(shù)據(jù)庫(kù)中。通過引用相應(yīng)的索引,就能從這個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)檢索出存儲(chǔ)的波束賦形矢量。這樣就能更新波束賦形矢量。此外,O-RAN 標(biāo)準(zhǔn)也支持在 AAU 中計(jì)算波束賦形矢量。但是這種方法并沒有完全實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化,造成 DU 可能不知道計(jì)算的實(shí)際結(jié)果,使這種方法的使用受到限制。


O-RAN 聯(lián)盟正在制定互操作性配置文件,以便 AAU 兼容多家廠商的 DU。只要 AAU 遵循所選的互操作性測(cè)試(IOT)配置文件,就能確?;ゲ僮餍?。


可編程性


5G O-RAN 系統(tǒng)中的 mMIMO 仍然相對(duì)較新,需要在現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用中完善。部署后的現(xiàn)場(chǎng)使用經(jīng)驗(yàn)很可能要求 AAU 增加功能以提升系統(tǒng)性能。由于蜂窩網(wǎng)絡(luò)中設(shè)備的更換成本相當(dāng)高昂,因此在設(shè)計(jì)上應(yīng)支持設(shè)備在部署后擁有較長(zhǎng)的使用壽命,至少應(yīng)達(dá)到七年。為實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo),AAU 必須具備固有的靈活性,能通過更新獲得新功能,無(wú)論是 AAU 主控制器中的軟件,還是數(shù)據(jù)路徑上的功能。


O-RAN 聯(lián)盟將通過增加壓縮方法(更高效地利用可用的FH帶寬),繼續(xù)提升FH性能。方法之一是在 AAU 中為半持續(xù)調(diào)度(SPS)提供支持。如果將 SPS 信息發(fā)送給 AAU,調(diào)度信息只需發(fā)布一次。如果欠缺這項(xiàng)功能的可用 FH 帶寬制約著波束賦形矢量的更新速率,在 AAU 中啟用 SPS,將釋放帶寬,從而提升系統(tǒng)性能。在其他常發(fā)生更新的例子中,啟用 SPS 將改善 DFE 中的線性度、降低功耗,并改善溫度控制。


靈活的 AAU 架構(gòu)設(shè)計(jì)讓制造商能在新技術(shù)問世后立即采用,還能針對(duì)各種市場(chǎng)需求定制衍生產(chǎn)品。為了更新已經(jīng)部署到現(xiàn)場(chǎng)的單元,O-RAN 聯(lián)盟已經(jīng)制定了通過移動(dòng)面進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)升級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)。


安全


為保護(hù)基礎(chǔ)設(shè)施免受攻擊,RU 必須具備安全機(jī)制,包括針對(duì)軟件更新的認(rèn)證和完整性檢查。


功耗


RU 的功耗增大了網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)營(yíng)開銷,當(dāng)數(shù)千部單元投入使用,每部耗電約 1kW,能耗成本相當(dāng)可觀。mMIMO 基站的功耗取決于負(fù)載、瞬時(shí) RF 輸出功率和系統(tǒng)效率。滿載時(shí)功耗主要由 PA 和發(fā)送鏈路效率決定。雖然 PA 效率相當(dāng)重要,PA 與天線間的損耗以及接收鏈路、數(shù)字電路和電源穩(wěn)壓器的功耗也必須最小化。


多數(shù)情況下,AAU 的最大負(fù)載發(fā)生在每天高峰時(shí)段的極端狀況下。典型負(fù)載狀況和低負(fù)載狀況下的功耗也應(yīng)優(yōu)化。這一般通過使用 AAU 省電方法來(lái)實(shí)現(xiàn),如關(guān)閉 PA,甚至關(guān)閉完整的載波。除了 RF 輻射功率,AAU 消耗的功率被轉(zhuǎn)換成熱量,需要高效率地耗散到周邊環(huán)境中,以最大限度降低電子裝置的溫度。功耗推動(dòng)系統(tǒng)的散熱設(shè)計(jì),增大 AAU 的尺寸和重量。


機(jī)械與環(huán)境


AAU 的尺寸是一項(xiàng)重要要求,因?yàn)樗_(tái)或電桿上可供安裝使用的空間有限。在某些情況下,現(xiàn)有的多頻段無(wú)源天線上方的空間剛夠安裝一個(gè) 5G 面板,前提是它不太高。風(fēng)載也是一個(gè)重要因素,因?yàn)殡姉U和塔臺(tái)構(gòu)件的建造和認(rèn)證需要滿足最大風(fēng)載要求?;疽话阋笤谧畲箫L(fēng)速 150km/h下保持正常運(yùn)行,在最大風(fēng)速 200km/h下不發(fā)生損壞。AAU 的風(fēng)載與它的表面積(即面板尺寸)和它的外形有關(guān)。圓潤(rùn)化邊緣,并采用專用鰭片,可以在不改變外形尺寸的情況下降低風(fēng)載。


AAU 的重量決定安裝成本。需要多少技術(shù)人員安裝設(shè)備?是否需要車載式升降臺(tái)等設(shè)備輔助安裝?在某些情況下,塔臺(tái)公司會(huì)按風(fēng)載和重量收取租金,這增大了運(yùn)營(yíng)商的月開支。


對(duì)所有無(wú)線電設(shè)計(jì)都適用的其他常見要求包括:


●   工作溫度范圍,通常在 -40°C 至 +55°C。為保障單元可靠運(yùn)行,較高溫度下需降低輸出功率。

●   由于 AAU 內(nèi)含大量組件,長(zhǎng)于 200,000 小時(shí)的典型平均故障間隔時(shí)間(MTBF)成為一個(gè)難題。浪涌保護(hù),保護(hù) AAU 免受雷擊破壞。

●   防護(hù)等級(jí),一般額定標(biāo)準(zhǔn) IP65。

●   美觀大方。


O-RAN Split7.x mMIMO


為加快 mMIMO AAU 在 O-RAN 中的部署,AMD 賽靈思已基于 AMD 賽靈思IC技術(shù)開發(fā)出參考設(shè)計(jì)與原型(圖2)。作為示例,表1列出的是對(duì)覆蓋 5G 頻段 n77 的 64T64R mMIMO AAU 的設(shè)計(jì)要求。該單元采用了 AMD 賽靈思架構(gòu)和芯片組實(shí)現(xiàn)。


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圖2 AMD 賽靈思 64T64R AAU 硬件架構(gòu)。


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O-RAN FH 接口、波束賦形器、物理隨機(jī)接入信道(PRACH)和探測(cè)用參考信號(hào)(SRS)抽取均實(shí)現(xiàn)在單片 Versal VC1902 SoC 上。Versal? ACAP 是一種完全軟件可編程異構(gòu)計(jì)算平臺(tái)。它融合靈活應(yīng)變的標(biāo)量引擎與智能引擎,提供優(yōu)于最高速 FPGA 實(shí)現(xiàn)方案高達(dá) 20 倍、最高速 CPU 實(shí)現(xiàn)方案百倍以上的性能提升。6 Versal 器件內(nèi)置功能強(qiáng)大的 ARM? 處理器子系統(tǒng)、可編程邏輯(PL)和 AI 引擎。AI 引擎是超長(zhǎng)指令字、單指令多數(shù)據(jù)矢量處理引擎,很適合高效計(jì)算波束賦形器運(yùn)算,如矩陣乘法、奇異值分解,以及逆矩陣(若需要)。7


Zynq UltraScale+ RFSoC 主要針對(duì) RF 應(yīng)用而設(shè)計(jì)。它集成了實(shí)現(xiàn)直接 RF 采樣收發(fā)器所需的主要子系統(tǒng)。其采用16nm FinFET CMOS 技術(shù)的高性能數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器是大量投資的成果。每個(gè) Zynq UltraScale+ RFSoC 內(nèi)置多個(gè) GSPS 模數(shù)和數(shù)模數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器。這些轉(zhuǎn)換器具有高精度、高速度、高能效,且高度可配置。


最新一代 Zynq UltraScale+ RFSoC,也被稱為 Zynq UltraScale+ RFSoC DFE,專門提供通信中常用的數(shù)字功能。它們支持各種類型的蜂窩應(yīng)用,包括工作在 sub-6GHz (FR1)頻段和毫米波(FR2)頻段的室內(nèi)基站、宏基站和 FR1 mMIMO AAU。DFE的專用邏輯功能經(jīng)過優(yōu)化,可擴(kuò)展、可參數(shù)化。這些邏輯功能用標(biāo)準(zhǔn)單元硬化塊開展計(jì)算,與 PL 相結(jié)合后,能適應(yīng)不同的應(yīng)用需求。標(biāo)準(zhǔn)單元硬化塊的性能可媲美 ASIC,與此同時(shí) PL 提供 FPGA 所具備的靈活性。綜合這兩種功能,Zynq UltraScale+ RFSoC DFE 提供了相當(dāng)于上代 RFSoC 兩倍的性能,同時(shí)功耗減半。


邏輯塊用于濾波、數(shù)字升頻/降頻(DUC和DDC)、內(nèi)插和抽取、峰值因子減少(WCFR)和數(shù)字預(yù)失真(DPD)。


其他邏輯塊還包括 OFDM 調(diào)制常用的快速傅里葉變換(FFT)。因?yàn)?O-RAN 聯(lián)盟選擇了 7.2 功能劃分,這項(xiàng)功能歸屬于RU。


RFSoC 上未使用的 FPGA 容量用于補(bǔ)充功能,方便 AAU 部署到現(xiàn)場(chǎng)后追加新功能。


圖3所示的是使用 AMD SoC 和 GaN PA 的 320W 功率 64T64RmMIMO 無(wú)線電單元的各組件能耗對(duì)比。65% 的功耗來(lái)自模擬組件,如 PA 和驅(qū)動(dòng)器。17% 的功耗來(lái)自 RFSoC DFE。其中相當(dāng)一部分用于模數(shù)轉(zhuǎn)換和 DFE 功能。ASIC 實(shí)現(xiàn)方案中存在同樣的情況。


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圖3 采用 AMD 賽靈思 SoC 和 GaN PA 的320W功率

64T64R mMIMO 無(wú)線電單元的組件能耗。


AAU的性能


AMD 針對(duì)北美 n77 頻段制作了這個(gè) AAU 的原型并對(duì)其測(cè)試。根據(jù) 3GPP 規(guī)范測(cè)試并比較發(fā)送、接收和波束賦形性能。用是德科技的 DU 模擬器仿真使用 O-RAN FH 接口的 AAU。圖 4 所示的是 256-QAM 調(diào)制下 100MHz 信號(hào)帶寬、8.8dB CFR 時(shí)該 AAU 的測(cè)試性能。測(cè)得的 RF 輸出功率滿足每端口 37dBm (5W)的要求,EVM 指標(biāo)良好,在物理下行鏈路共享信道(PDSCH)上僅有 2.6%。測(cè)得的鄰道泄漏比(ACLR)為 -49dBc,證明數(shù)字預(yù)失真算法有效地線性化 GaN PA,滿足泄漏要求。頻率對(duì)準(zhǔn)誤差與時(shí)間對(duì)準(zhǔn)誤差符合 3GPP 規(guī)范要求,定義的信號(hào)帶寬為 97.3MHz,符合具體要求。


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圖4 100MHz帶寬256-QAM調(diào)制信號(hào)的EVM測(cè)量。


使用該 AAU 的全部 64 個(gè)收發(fā)器,在暗室內(nèi)測(cè)量空中的波束賦形性能。測(cè)量結(jié)果與天線層測(cè)量結(jié)果比對(duì)(參見圖5)。天線被設(shè)置在視軸上,即橫向轉(zhuǎn)向角和縱向轉(zhuǎn)向角均為0度,并使用均勻系數(shù)的波束賦形矢量。對(duì)于 ±45 轉(zhuǎn)向范圍,兩圖在 0 到 30 度范圍重疊,在 30 到 45 度范圍有一定差異。


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圖5 天線層和AAU OTA波束賦形測(cè)量。


總結(jié)


O-RAN 生態(tài)系統(tǒng)尚處于發(fā)展初期。O-RAN 系統(tǒng)正在與資深網(wǎng)絡(luò)設(shè)備制造商提供的端到端解決方案競(jìng)爭(zhēng)。要獲得市場(chǎng)認(rèn)可,O-RAN 解決方案需要在成本低于現(xiàn)有廠商提供的解決方案的情況下,提供不亞于甚至更優(yōu)秀的性能。


mMIMO AAU 因其架構(gòu)新、歷史短,平添一層不確定性。只有在天線塔上能可靠運(yùn)行數(shù)年,不必拆下進(jìn)行更新或維護(hù),mMIMO 面板的安裝成本才具有合理性。值得關(guān)注的是,mMIMO 的性能肯定會(huì)隨時(shí)間不斷提升,主要來(lái)自軟件改進(jìn)和算法改進(jìn)。因此如果現(xiàn)場(chǎng)部署當(dāng)前一代的硬件,其必須能靈活地接納提升系統(tǒng)性能的新功能。


AMD 賽靈思 UltraScale+ RFSoC DFE 向 mMIMO 應(yīng)用提供直接RF采樣收發(fā)器平臺(tái)。它兼具媲美 ASIC 的性能,F(xiàn)PGA 的靈活性和適中的功耗。測(cè)量證明,采用這種 SoC 解決方案能夠達(dá)成 3GPP 規(guī)范和 O-RAN 聯(lián)盟要求的性能目標(biāo)。通過將高性能和高度靈活的功能引入 O-RAN,AMD 賽靈思希望加快市場(chǎng)對(duì) O-RAN 和 mMIMO AAU 的采用。


來(lái)源:Xilinx賽靈思



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