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5G时代 集成电路的新趋势:小基站

导读: 某天,在我家对面的中电信服务点上竖起了一个不高不低的铁架子,上面有两个金属盒子,还有两根高高竖起的天线。然而在时常进行广场舞聚会的小区女性同胞们的反对下,几天之后,中电信就只能乖乖的把那个铁架子给撤了。

  OFweek电子工程网讯 与3G、4G相比,5G的新兴技术主要是毫米波与波束成形。此外,在载波聚合、多天线输入输出(MIMO,Multiple Input Multiple Output)等4G技术上有了新的演进。那么,其对集成电路设计带来了怎样的挑战呢?今天,我们就来预测一下5G挑战下,集成电路的新趋势——小基站。

  5G时代 集成电路的新趋势:小基站

  某天,在我家对面的中电信服务点上竖起了一个不高不低的铁架子,上面有两个金属盒子,还有两根高高竖起的天线。然而在时常进行广场舞聚会的小区女性同胞们的反对下,几天之后,中电信就只能乖乖的把那个铁架子给撤了。

  笔者无法告诉大家基站会不会产生辐射,但是大家真的以为移动运营商会把基站撤走么?如果撤了,那你手机的信号格数应该就是最低的那一档了吧。

  在摩尔定律的发展最直接的变化就把巨无霸变成袖珍丸。请看以下今天的基站长什么样:

  5G时代 集成电路的新趋势:小基站

  你以为的基站Vs.基站实际的样子。

  很多人会问一个问题,右边那张图不是路灯么?这就是小基站!可以伪装在路灯、公交车站牌和任何不起眼角落的变色龙。

  随着集成电路的发展,终端芯片的SoC渐渐走到了穷途末路,而基站芯片的SoC却正在澎湃发展。由此,小基站在4G时期成为了对抗广场舞大妈抗议的重要技术手段。

  问题来了,5G下,微基站会更有意义么?

  目前,限制小基站的主要是天线尺寸的大小。一般要求天线的尺寸与电磁波波长在同一个数量级,而电磁波波长就是光速除以频率。3G/4G的载波波长在分米级,小基站的天线长度也差不多。但是在5G下,载波波长变成了毫米级(这也是之所以叫“毫米波”的原因)。所以天线可以做得更小,做得更多(实现波束成形和Massive MIMO)。

  小基站(Small Cell)的体积和称呼从Micro Cell(微基站)、Nano Cell(纳基站)、Pico Cell(皮基站)已经进化到Femto Cell(飞基站)。它们的主要应用场景在人口密集区、覆盖大基站无法触及的末梢通信。特别是完成号称100Mbps-1GMbps的5G通信。小基站让你工作闲暇之余,在一分钟内下完一集高清《权利的游戏》成为了可能。未来,可以预期的是其会像你家的路由器一样小,藏在CBD和大型Shopping Mall的角角落落。

  5G时代 集成电路的新趋势:小基站

  微、纳、皮、飞……数学定义表

  小基站的实现,除了摩尔定律带来的高歌猛进外,还有很多智慧的硅工付出的辛劳努力。比如——非线性功放的数字预畸变(Digital Pre-distortion for Nonlinear Power amplifier)。

  小基站不仅在规模上要远远小于大基站,在功耗上也是必然指数式下降,毕竟占的是220V的市电。随着集成电路的演进,虽然计算功耗不断降低,但射频发射机信号的发射功率没有太大变化,毕竟这是由协议灵敏度决定。在大基站里,我们可以用非硅的工艺实现高线性度功放,反正功耗不Care。但是在理想的小基站里,PA也是做成SoC的。CMOS工艺的功放在线性工作范围的低效率闻名遐迩,在大功率的输出下功率即将饱和。预期单纯地被限制在线性区是“坐井观天”。

  5G时代 集成电路的新趋势:小基站

  于是天才型硅工就提出从在数字域寻找非线性PA的反函数,然后输出一个非线性的数字控制码。两者叠加,就有了一个线性的高效率输出。

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责任编辑:Trista
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