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混合訊號ASIC提升4G容量

上網時間: 2016年04月13日     打印版  Bookmark and Share  字型大小:  

關鍵字:混合訊號ASIC  波束成形  天線系統  LTE  4G 

作者:吉田順子

美國加州新創企業Blue Danube Systems掌握有一種獨特的3D波束成形技術,該公司在今年的世界行動大會(MWC)上展示先進的高解析度(HD)天線系統,據稱能夠將典型基地台的平均LTE頻譜效率提高10倍。

Blue Danube Systems執行長Mark Pinto表示,對於每一家行動網路營運商來說,「容量都是個關鍵問題」。為了解決Pinto稱之為「頻譜饑餓」(spectrum starvation)的問題,行動產業已經進行無數次5G試驗了,並正致力於實施LTE載波聚合(CA)計畫,同時也已經取得了不少的進展。

Blue Danube Systems執行長Mark Pinto
Blue Danube Systems執行長Mark Pinto

然而,行動產業還需要更有效率且大幅地增加基地台容量,他解釋道,其方式是將頻譜及時分配給最需要之處。

從歷史上看,建造新的發射塔、增加更多的頻譜以及設置小型蜂巢式基地台,都是網路服務供應商的幾種選擇。然而,Pinto指出,小型蜂巢式基地台普及速度並沒有一開始想像的那樣快,主要原因與安裝位置和佈線有關。他補充說,「在處理小型蜂巢式基地台之間的干擾時也存在問題。」當然,建造新的發射塔費用也不便宜。

5G被認為是解決容量問題的有效途徑,「但5G的標準化還需要一段時間,」Pinto表示,「基於我們專有的VLSI設計,已經在這方面取得了真正的突破。」Blue Danube Systems相信,該公司提供的波束成形解決方案能以「商業上可行的成本」與LTE輕易地進行整合。


圖1:整合LTE的5G波束成形解決方案
(來源:Blue Danube Systems)

波束成形本身並不是什麼新的技術。這種技術經常在感測器陣列中用於指向性訊號的傳送或接收,而在軍用雷達中也很常見。5G技術委員會也正討論將大規模天線用於波束成形的可行性。現有的實現方法和新的建議都傾向於利用「完全數位的途徑」,但這種方法需要用十分複雜的演算法,Pinto解釋道。

相反地,Blue Danube設計出真正的混合訊號ASIC,使用類比技術實現波束成形。該公司表示,其HD天線系統「不需要使用『即時通道估計』或DSP來形成波束。」

安排在每個天線陣列之後的無線電設備透過調節輻射訊號來形成波束。Pinto解釋,由於每個發射機和接收機都在GHz速度時協調作業,Blue Danube的HD天線系統能夠快速進行光柵並掃描整個區域,準確地在所有流量來源處形成波束。

該系統的設計在於形成高精度的3D波束,使用了大量的陣列單元,並佈署低成本的射頻(RF)元件。例如,假設在單個盒子裡有100個單元。Blue Danube的混合訊號ASIC可以使這些單元全部保持同步與校準。同時,根據該新創企業指出,系統的「最佳化演算法能夠適應元件的漂移,並提供陣列彈性。」


圖2:傳統系統與HDAAS系統比較
(來源:Blue Danube Systems)

Blue Danube的解決方案透過集中使用者所在區域的訊號來提升訊號品質,同時將頻率重複使用於波束不重疊之處。據該公司表示,發射機和接收機的波束可提升高達10倍的容量。

Blue Danube的系統真正關鍵之處在於讓行動營運商在無需大幅改變當今4G/LTE基礎設施的條件下增加容量。Pinto強調:「我們的技術具有革命性進展,但可讓營運商易於整合並升級其系統。」

更具體來看,Blue Danube的HD天線系統可以使用傳統的安裝技術,快速地安裝在現有的天線位置,而且還完全相容於LTE 3GPP Release 8及以上版本,Pinto指出。

目前,多家服務供應商和設備供應商的技術長都已經知道Blue Danube了。Pinto表示,一些設備供應商甚至希望Blue Danube能在5G大規模MIMO設計方面與其合作,或為其提供Blue Danube自家混合訊號ASIC。

Pinto曾任Applied Material執行副總裁,也曾經是貝爾實驗室研究員。他表示成為一家晶片供應商並不完全在公司的計畫之中。該新創企業希望銷售系統──最初的銷售目標就是現有的4G/LTE市場。

那麼Blue Danube的系統最快何時可被網路設備供應商採納呢?Pinto表示有些公司在使用新機型時遇到困難,在此情況下,由Blue Danube提供的無線電部份將從其所銷售的網路裝置剩餘部份分離出來。「它們就是這樣用於使其封裝在一起。」

Blue Danube的下一步是網路試驗。Pinto透露,「我們已經進行多次模擬了,但尚未展開現場的網路試驗。我們準備在2016年上半年開始網路試驗。」


圖3:使用行動+固定業務用戶的下行鏈路模擬
(來源:Blue Danube Systems)

編譯:Susan Hong

(參考原文:Startup, with Mixed-Signal ASICs, to Boost 4G Capacity,by Junko Yoshida)





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