【導(dǎo)讀】《開(kāi)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(xiàn) AAU 中的天線(xiàn)的性能特征，包括增益、等效全向輻射功率( EIRP )、開(kāi)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(xiàn)電單元(RU)之間的劃分。2 本文以面向 mMIMO 的有源天線(xiàn)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(xiàn)單元
決定 mMIMO AAU 性能的主要因素有：
● 天線(xiàn)——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(xiàn)
AAU 中的天線(xiàn)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(hù)的最大傳輸功率，而EIRP則直接與天線(xiàn)陣列的增益有關(guān)。在接收用戶(hù)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(xiàn)的有效面積，也就是說(shuō)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(xiàn)焦距的增大直觀(guān)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(xiàn)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(xiàn)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(méi)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(lèi)似效果。
在接收時(shí)，可能接收到通過(guò)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)。縱向上轉(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(xiàn)的角度來(lái)看，用戶(hù)流量大部分來(lái)自水平線(xiàn)以下。因?yàn)榭v向轉(zhuǎn)向范圍受限，天線(xiàn)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(guò)在子陣列間形成線(xiàn)性漸變相位差（圖1）。預(yù)傾角常見(jiàn)于收發(fā)器不超過(guò) 32 個(gè)的 AAU。
圖1 天線(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)提供的發(fā)送功率也被稱(chēng)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(xiàn)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(chēng)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(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)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(hù)分開(kāi)，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(mǎn)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(méi)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(lèi)似地，3GPP 標(biāo)準(zhǔn)也沒(méi)有對(duì)無(wú)線(xiàn)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(guò)向用戶(hù)分配 RB 并控制調(diào)制和誤差編碼等參數(shù)，讓基站向用戶(hù)合理分配無(wú)線(xiàn)電資源，以最大限度提升蜂窩容量與覆蓋率，并改善用戶(hù)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(jué)”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(hù)避開(kāi)其他用戶(hù)信號(hào)的干擾，DU 必須能夠在其他用戶(hù)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(guò)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(xiàn)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(hù)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(hù)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(guò)將用戶(hù)面劃分為不同的段，通過(guò) FH 接口即可發(fā)送被使用的符號(hào)?？刂泼媪髁堪ǜ虏ㄊx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(guò) 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(guò)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(méi)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(chǎng)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(guò)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(guò)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(xiàn)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(wèn)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(guò)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(kāi)銷(xiāo)，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(guān)。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(mǎn)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(xiàn)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(guò)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(xiàn)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(mǎn)足最大風(fēng)載要求。基站一般要求在最大風(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(zhuān)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(chē)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(kāi)支。
對(duì)所有無(wú)線(xiàn)電設(shè)計(jì)都適用的其他常見(jiàn)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(guān)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(kāi)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)。
圖2 AMD 賽靈思 64T64R AAU 硬件架構(gòu)。
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(chēng)為 Zynq UltraScale+ RFSoC DFE，專(zhuān)門(mén)提供通信中常用的數(shù)字功能。它們支持各種類(lèi)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(zhuān)用邏輯功能經(jīng)過(guò)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(kāi)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(xiàn)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。
圖3 采用 AMD 賽靈思 SoC 和 GaN PA 的320W功率
64T64R mMIMO 無(wú)線(xiàn)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(mǎn)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(xiàn)性化 GaN PA，滿(mǎn)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。
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(xiàn)層測(cè)量結(jié)果比對(duì)（參見(jiàn)圖5）。天線(xiàn)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。
圖5 天線(xiàn)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(chǎng)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(xiàn)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(guò)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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