资讯|天线发展趋势——5G

随着更高版本的4G LTE版本（3GPP版本13和版本14）和最新的5G标准（3GPP版本15）的出现，无线通信用天线已经开始发生实质性变化。除了为5G添加低于6 GHz的频率外，还有其他正在开发的5G用例技术，有了这些技术，当前和未来的天线将产生巨大变化。4G LTE的早期标准允许多输入多输出（MIMO）天线结构，以利用空间多路复用，提高蜂窝安装的吞吐量和容量。最新发布的多输入多输出（MIMO）技术将天线从传统的无源设计转变为与射频前端（RFFE）硬件和可配置数字硬件高度集成的有源设备，可以适应最新的复杂多输入多输出（MIMO）和网络需求。

在过去的几年中，具有多输入多输出（MIMO）和载波聚合（CA）功能的天线已经投入使用，最常见的是2×2 MIMO。这需要在基站有两个天线单元用于发射，两个天线单元用于接收，且在用户设备上有两个天线对。使用空间多路复用，用户可以通过两个空间流进行数据传输，从而提高吞吐量。在这种情况下，这些2×2 MIMO天线通常只涉及天线与多个同轴馈电到基地收发站（BTS），或者之后到基地收发站（BTS）的数字化版本、数字单元（DU）和一个射频拉远头（RRH）。通常情况下，这类天线使用交叉极化元件。对于之后的4×4 MIMO安装，数字单元（DU）通常连接到两个射频拉远头（RRH），馈电两个2×2 MIMO天线系统。

要继续这一趋势，需要32个射频拉远头（RRH）和复杂的互连，向每个射频拉远头（RRH）和2×2 MIMO天线馈电，具有3GPP版本15中建立的64×64 MIMO的功能。因此，一种新的天线和多输入多输出（MIMO）方法已经在研发中，一些早期版本用于初步的、主要是试验性的5G部署。其结果是天线系统与无线电和其他有源元件，包括数字控制和信号处理技术的集成。这些所谓的有源天线系统（AAS）已被认为是生产高阶多输入多输出（MIMO）天线的最经济可行的方法，且在已然拥挤的天线塔和平台的实际安装限制内。在最新一代用于基础设施的蜂窝天线中，用于多输入多输出（MIMO）、调制和解调的数字处理以及信号分配和射频前端（RFFE）硬件已集成到天线系统中。这些组件通常包括功率合成器/分配器、混频器/上变频器/下变频器、模数转换器/数模转换器（ADC/DAC）、交换机、滤波器、功率放大器（PA）、低噪声放大器（LNA）、循环器/隔离器、衰减器、调谐元件以及大量的射频和数字互连。这些有源天线系统（AAS）还包括高密度的天线元件，如果使用单独的天线元件进行发送和接收，则最多可以容纳128个。但是，一些现代的有源天线系统（AAS）将元素划分为子阵列，只需要每个子阵列的发射/接收模块（TRM），而不是每个发射/接收对。为实现产生完整的64×64 MIMO，可以将其中一些有源天线系统（AAS）拆分为几个模块化子系统，例如8×8、16×16或32×32，这些子系统可以组装成完整的64×64 MIMO系统。

下一代多输入多输出（MIMO）可能是所谓的大规模多输入多输出（MIMO）。这可能会导致极其复杂和密集的有源天线系统（AAS）。可能需要将大型多输入多输出（MIMO）系统集成到单个完整模块中，而单个完整模块具有所有必需的射频、信号处理甚至内置网络硬件。由于这类系统可能适用于人口密集的城市和郊区，因此它们可能还需要比当今使用的典型有源天线系统（AAS）紧凑得多，这样就可以能将安装在大都市的基础设施上，例如路灯、交通灯杆等等。

高密度有源天线系统（AAS）需要比以前的蜂窝技术更紧凑和更高能效的射频/微波硬件。一部分要求是由于需要维持相对相似的有源天线系统（AAS）蜂窝塔占地面积。测试这样的系统也是行业内的一个新挑战，未来的系统可能会解决这一问题，这些系统包括广泛的自我诊断和其他内置自测试（BIST）功能。