什么是 mMIMO？

雖然MIMO已經(jīng)在一些4G基站上找到，通常使用兩個(gè)或多個(gè)發(fā)射器和接收器一次發(fā)送和接收更多數(shù)據(jù)，但mMIMO通過(guò)顯著增加單個(gè)陣列上的天線數(shù)量來(lái)擴(kuò)展這一概念。

例如，愛(ài)立信的AIR 6468使用64個(gè)發(fā)射天線和64個(gè)接收天線來(lái)支持64x8陣列中的8個(gè)饋電。其他設(shè)備供應(yīng)商已經(jīng)演示了多達(dá)128根天線的mMIMO系統(tǒng)。

mMIMO 依賴于環(huán)境中結(jié)構(gòu)反射導(dǎo)致的多徑信號(hào)傳播。通過(guò)無(wú)線電信道估計(jì)和信號(hào)處理技術(shù)，利用多徑傳播產(chǎn)生的空間多樣性，在同一時(shí)間和頻率資源下實(shí)現(xiàn)基站和多個(gè)用戶之間的通信。

mMIMO的主要優(yōu)點(diǎn)是：

網(wǎng)絡(luò)容量：mMIMO 通過(guò)在多個(gè)信號(hào)路徑上拆分?jǐn)?shù)據(jù)包以及通過(guò)使用多用戶 MIMO （MU-MIMO） 允許同時(shí)使用多個(gè)用戶來(lái)提高網(wǎng)絡(luò)容量和數(shù)據(jù)吞吐量。

更好的覆蓋范圍：采用 mMIMO 的波束成形通過(guò)調(diào)整信號(hào)路徑，實(shí)現(xiàn)移動(dòng)用戶的動(dòng)態(tài)覆蓋，從而調(diào)整覆蓋范圍以適應(yīng)用戶位置。

圖1：大規(guī)模 MIMO 通過(guò)利用到用戶的多個(gè)信號(hào)路徑來(lái)提高覆蓋范圍、網(wǎng)絡(luò)容量和速度。

挑戰(zhàn)

5G的更高帶寬不會(huì)線性轉(zhuǎn)化為更高的容量，因?yàn)樗鼘?duì)信噪比（SNR）的貢獻(xiàn)成反比，如香農(nóng)方程，它描述了信道的信息承載能力。為了在增加帶寬的同時(shí)保持SNR固定，發(fā)射功率必須成比例地增加。

mMIMO 具有更多的射頻鏈，并且需要額外的信號(hào)處理資源。這意味著額外的硬件和更高的功耗，可能導(dǎo)致空間和熱管理挑戰(zhàn)。更重要的是，鑒于更高的工作頻率，天線之間的空間要小得多，并且為熱管理留下的空間也更少。

碳化硅上的氮化鎵解決方案

到目前為止，基于硅的技術(shù)，如橫向擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體（LDMOS）器件已廣泛用于無(wú)線通信。然而，LDMOS設(shè)備具有功率密度和高頻限制，無(wú)法適當(dāng)滿足5G要求。

這就是氮化鎵（GaN）晶體管以其低損耗、高頻開(kāi)關(guān)性能大放異彩的地方，因?yàn)槠?a target="_blank">端子電容較低，并且缺少具有反向恢復(fù)損耗的體二極管。GaN在高導(dǎo)熱性碳化硅（SiC）襯底上的出現(xiàn)使mMIMO的實(shí)施成為可能，從而實(shí)現(xiàn)了5G。

GaN 在所有頻率下均提供比 LDMOS 更高的性能，并可實(shí)現(xiàn)更高的平均功率和寬帶操作。根據(jù)Wolfspeed的說(shuō)法，與使用LDMOS功率放大器（PA）的系統(tǒng)相比，SiC上的GaN在以最大平均功率運(yùn)行時(shí)可以節(jié)省超過(guò)200 W的直流功率。

除了更高的功率密度外，SiC上的GaN具有更高的導(dǎo)熱性，有助于減小芯片尺寸，并通過(guò)減少LDMOS所需的熱管理設(shè)備，最終減小系統(tǒng)尺寸和重量。如前所述，這有效地解決了由于硬件密度引起的散熱問(wèn)題。

從網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商的角度來(lái)看，功耗、尺寸和重量的降低等同于成本的降低

審核編輯：郭婷