小基站的最新趋势和设计挑战
本博客文章是小基站系列的第 2 部分。该系列共分为两部分。在第 1 部分 小型蜂窝网络如何适应 5G 的演进 中，我们介绍了小基站的基础知识及其如何适应 4G 和 5G 的演进。在第 2 部分中，Qorvo 的无线基础设施产品线经理 Tuan Nguyen 将为我们带来他对于小基站市场的最新设计挑战与趋势的个人见解。第一部分：小型蜂窝网络如何适应 5G 的演进丨第 1 部分
小基站的最新趋势有哪些？
• 用于未许可频段的 LTE：也称作 LTE-U 和许可辅助访问 (LAA)，未许可频谱正逐渐开始应用于小基站。该未许可频段访问覆盖 LTE 且优于 Wi-Fi 频段，并为运营商提供了另一条管道来控制和保证服务质量 (QoS)。
• 增加每个系统的频段数量：在几年前，有大量的小基站都仅支持一个频段。目前有许多小基站支持双频段，而且在未来一两年内还会不断发展，届时客户将能够开发并实现三频段系统。这无论是在组件数量还是总体系统设计的复杂度方面，都将提高对小基站解决方案的系统级要求。
• 客户设计更加高效的系统：今年晚些时候交付的系统将实现线性化，因此对于功率放大器效率的要求比现在高得多。在目前设计的系统中，功率放大器通常以回退模式工作，这意味着系统无需担心 PA 的性能表现。而系统实现线性化之后将使用反馈，通过基带芯片组“清理”信号并允许 PA 以相比以往高得多的频率工作，从而降低系统功耗。
• 持续增长：小基站市场已经出现有一段时间了，但在过去的两年里依旧增长显著，同比增长高达 50%。据来自 IHS Technology 和 Mobile Experts 等机构的多位分析师估计，2017 年将部署的小基站总数量高达 1 百万以上。
客户在针对小基站应用进行设计时将面临哪些常见挑战或新挑战？
• 增加每个系统的频段数量：客户过去针对 MIMO 应用（多路输入/多路输出）设计的小基站系统中，每个频段通常有 2 个发射器和 2 个接收器。而基站包含多条通道，也就是说需要更多的组件（例如，一个三频段系统将需要 6 个独立的 PA（2 个发射器 x 3 个频段 = 6 个 PA）），这样会增加系统的复杂度、尺寸和功耗。客户需要使系统易于设计、方便使用（即，内部匹配组件）且高效。
• 确保为发射/接收通道实现良好隔离与频段分离，尤其是频段 3 (1.8 GHz)。频段分离间隔仅为 20 MHz，因此需要通过双工器提供高度隔离。
Qorvo 如何帮助客户解决这些设计挑战？
在过去的两年里，我们极大地扩充了面向特定频段产品的小基站滤波器和 PA 产品组合的阵容。我们的客户已经体验到了以下关键优势：
• 小基站滤波器：Qorvo 的 BAW 技术可提供高度隔离与出色性能，尤其是我们的双工器。我们的小基站双工器可降低线性度，从而提供非常出色的无源互调 (PIM)——我们的客户曾表示这一点非常重要。
• 小基站功率放大器：Qorvo 的 PA 为内部匹配，并且可在电路内部提供温度补偿。这意味着我们的 PA 能够即插即用，非常方便，从而帮助客户轻松设计系统。
Qorvo 拥有完整的小基站产品组合，并且是唯一一家能够提供整个 RF 前端（包括低噪声放大器 (LNA)、PA、滤波器/双工器和开关）的供应商。我们的小基站产品均能够提供：
• 高线性度
• 高隔离
• 低功耗
• 低链路预算
5G手机天线性能提升的关键在于适应不同通信场景。在密集城区，采用大规模天线技术如Massive MIMO 3D赋形天线，增强覆盖和容量。一般城区和乡镇农村则采用多波束或普通天线，平衡成本与覆盖。移动场景下，需考虑移动性、信号衰减等因素。此外，随着物联网应用普及，天线还需支持设备间通信。优化天线布局、采用多天线技术、智能切换天线、选用优质材料以及优化信号处理算法，都能提升天线性能。协同设计与优化手机各部分，确保整体通信性能最佳。
5G手机天线作为无线通信的关键组件，基于电磁场原理实现电磁波的辐射和接收。在5G网络中，天线需支持高频段和复杂协议，实现高速低延迟的数据传输。其多频段支持满足全球通信需求，MIMO技术增强信号收发能力。然而，5G天线对金属敏感，需特殊设计和布局。其安装位置要求规则，避免遮挡，确保通信稳定性。随着技术发展，5G手机天线设计更紧凑轻便，性能更稳定。
在无线通信领域中，天线、功率放大器（PA）、印刷电路板（PCB）、天线振子、滤波器和连接器是构成无线通信系统的基础组件。它们各自在系统中扮演着不可或缺的角色，共同实现信号的传输、处理与连接。
随着无线通信技术的迅猛发展，频谱资源作为无线通信的基础，其分配与规划对于各国运营商而言至关重要。特别是在5G时代，高频谱资源的有效利用和分配成为各国政府和运营商关注的焦点。
在无线通信技术持续发展的当下，5G技术的研究和应用成为了业界的热点和前沿。其中，波形设计作为5G技术的重要组成部分，不仅关系到系统性能的提升，更对频谱利用率的优化和抗干扰能力的增强起到了决定性的作用。
