Temel istasyonun yerleştirilmesi ve alanın alınması sınırı, 5G büyük MIMO(mMIMO) için uygun daha küçük ve hafif radyo ekipmanları ve antenleri gerekiyor. Bu ihtiyaçları yerine getirmek için sinyal işleme, yüksek etkileşimli cihazlar ve diskret komponentlerden ön tarafından (FEM) modullara kadar integrasyon geliştirildi.
Radyo frekansiyeti ve mikrodalga industrileri ticari 6 GHz 5G kablosuz altyapısını gerçekleştirmek için önemli ilerleme yaptı ve millimetre dalga kablosuz iletişimleri de ilerleme yaptı. Daha önce insanların 5G'ye göz kulak olan dikkati, 5G endüstri standartlarının formülasyonuna değiştirdi, ve komponent ve sistem üreticileri uygulanabilir ve ölçeklenebilir 5G temel istasyonuna çeşitli ayarlar yaptılar. Bu mimarlar mobil kullanıcılar, şeylerin İnternet ve diğerleri için kullanılabilir. Uygulama araştırma ve yüksek kapasitede daha hızlı veri sağlıyor.
4G'den 5G'ye kadar gelişmeyi sağlamak ve veri talebimize ulaşmak için 100 kere kapasiteyi arttırmak için temel değişiklikler hücre iletişim radyo frekansı sistemlerinin yapısı ve tasarımı içinde gerekli. Kullanıcılar, ekipmanlar, otomobiller, akıllı metreler, küçük güç geniş bölge ekipmanları ve diğer makine-makine iletişimleri gibi daha büyük iletişim taleplerini sağlamak, sabit sektör anten sistemlerini kullanarak 4G hücre sistemleri yetersiz kapasitenin sorunu bulacaktır. Hepimiz bildiğimiz gibi, en yüksek düzeyde iletişim teorisinde, kablosuz kanal geçişini büyütmek için sinyal-sesle-sesle-ilişkisini (SNR) veya sinyal-ilişkisi ve sesle ilişkisini (SINR) büyütmek için gerekli. Yüksek yoğunlukta hücre ağları genelde sesi yerine araştırma ile sınırlı ve bu sınırlık radyo frekansların yapılarının evrimini araştırma yönetme sistemlerine zorladı. Burası mMIMO sistemi geliyor. 4G sistemlerle karşılaştırılmış, mMIMO'nun daha fazla gönderici ve anten birimleri var, radyo frekansı enerjisini kullanıcılara teslim etmek için ışık formlaması sinyal işlemlerini kullanır, ve azimut ve yüksek küçükleri ayarlarak anten ışınlarını kontrol eder, bu yüzden araştırma kaynaklarından uzak tutar ve buna sebep olan problemleri azaltır. Radyo frekansı enerjisini kullanıcılara göndererek, sinyali araştırmalardan uzak tutarak, SINR, geçiş yolundan ve tüm sistem kapasitesinden geliştirilecek.
MMIMO'nun çözümleri, 5G anten serileri ve MIMO teknolojisinin gerçekleştirilmesiyle, kablosuz ağ operatörleri 4G LTE'den 5G temel istasyonuna taşınırken işleme zorunlarıyla karşılaşacaklar. Bu hızlı gelişme, bu iki teknolojinin gelişmesini uzun zamandır tanık edecek. 4G LTE ve 5G üssü istasyonları benzer fiziksel düzenlerdir ve muhtemelen mevcut hücre kuleleri ve çatıda bulunacak. Şimdiki yapılandırma, araştırma ve kapatma boşluklarına göre küçük ediliyor.
Mevcut alanlarda 5G üssü istasyonları genişletirken, mevcut yerleştirme alanı kesinlikle azalır. Bazı bölgelerde 4G LTE üssü istasyonlarının sürekli yönlendirilmesinde yerleştirme alanı kısa temsil içinde bulundu. Aslında, birçok cep telefonu kuleleri yüklenmiş ve taşıma kapasitesinin sınırına ulaştı. Bu, şehir çevresindeki en büyük kaotik kulelerde görünüyor.
Şekil 1, iki katı anten, radyo, radyo frekans kabloları ve besleyicileri dahil sıradan demir kulesi kuruluşunu gösteriyor. Her sektörün ağırlığı yaklaşık 250kg. Rüzgar yükü, buz yükü ve anında kolu kuledeki temel istasyonun süper pozisyonuna etkileyen anahtar faktörlerdir. Yükleme sırasında temel istasyonun iyileştirme yeteneğine ve şiddetli hava şartları altında hizmet sürekliliğine dikkat vermelidir.
Bu sorunlara karşılaşmak için, 6 GHz 5G üssü istasyonu tasarımı kullanılmalı. Aynı zamanda, temel istasyonun a ğırlığı ve volume hâlâ sistem tasarımcılarının düşünmesi gereken önemli faktörlerdir, çünkü kabilik operatörleri kurulma ve sonraki tutuklama sırasında çok fazla çalışma ve ekipman maliyeti gerekiyor. Operasyon maliyetlerini sadece antenin aperturasyonun boyutuna dayanan hesaplamak durumunda kule operatörleri, temel istasyonun a ğırlığını kullanarak maliyetleri hesaplamak için değerlendirme modelini değiştirdiler. Başlangıç kurulama maliyeti de yere, a ğırlığına ve çeşit kurulmasına bağlı: kule veya çatına, tek veya çift, kran kullanılması, etc. orijinal 4G sistemi radyo ön tarafına ve antene bölüner. Radyo ön tarafı genellikle yerde bulundur ve pasif anten kulede kuruldu. Diğer aygıtlarda radyo ve antena kulede bulundur ve ikisinin maliyeti karşılaştırılabilir. 5G mMIMO antenna kulede aktif elektronik cihazlar, antenin arkasında hemen yerleştirir, böylece birleşmiş bir birimde bulundular.
Elbette, temel istasyonların büyüklüğü ve boyutları hep RF komponenti teminatçıları, temel istasyon tasarımcıları ve operatörlerin düşünmesi gereken temel sorunlarıdır. Kule ve çatı tesislerinin eksikliği bu sorunları arttıracak. Komerci ölçek milimetre dalgaları 5G bağlantılarına ulaşmak yolunda, temel istasyonlar arasında 100 metre uzakta gereken fiziksel frekans ve sıradan duygusu yüzünden siteleri almak çok zor olacak. Lama postalarında, sokak işaretlerinde, otobüs istasyonunda, ya da diğer yapılarda kurulduğunda, milimetre dalga istasyonunda yalnız kurulduğundan daha hafif olmalı, böylece bu kadar rahatsız görünmüyor.
Ayrıca, bütün hayatın yürüyüşünden etkileyici tüm yönlü radyasyon gücü (EIRP) üzerindeki etkileyici bir yönlü gücü alanın almasının zorunu arttıracak. 4G LTE ve sub-6 GHz 5G üssü istasyonları, ışığı formlandırma kazanlığını hesaplayarken benzer EIRP seviyelerini gösterebilir, daha yüksek ve daha yüksek frekanslar içeri kaybını inşa etmek için daha yüksek RF gücü gerekecek ve EIRP'i de aynı bir yerdeki kapatma derecede ulaştırmak için daha yüksek bir gücü gerekecek. Difraksyon kaybı, aperture etkiliği ve yol kaybı hepsi frekans tarafından etkilenir (yani oktava başına 6-12 dB). Aynı zamanda, kaplı camın deri derinliği ve davranışlığı, süreci (ıslak) masonry, tuğla yüzeyleri ve diğer materyaller yüzünden, giriş kaybı daha yüksek frekanslarda keskin bir şekilde artıracak.
Sağlık ve güvenlik ihtiyaçları EIRP'nin (kare santimetre başına 1mW) radyasyon sınırını belirliyor ve çıkarma bölgesi 4G LTE'den 5G'ye kadar geçiş sırasında kabul edilebilir bir seviyede tutulmalı. Bu yüzden, EIRP seviyesini arttırmak doğal olarak yerleştirme zorunlarını sağlayacak. Eğer teoretik maksimum güç kullanılırsa, bunlar mMIMO ışık formlama teknolojisinin gerçekleştirilmesiyle birleştirilecek. Tradicyonel antenlerin yatay yöntemlerinden farklı, ışığı tarama antene tablosu birçok yönlerde radyasyon yapabilir ve hatta tarafından bile aşağı ışık yapabilir. Bu sağlık ve güvenliğe bağlı sorun, 5G temel istasyonları almak üzere daha fazla sınırlar getirecek ve daha küçük ve düşük elektrik temel istasyonların tasarımına baskı arttıracak. Bu temel istasyonlar güvenliğe güvenliğe güvenliğe girerken fleksik olarak yayılabilir.
Ölçümü ve ağırlığını azaltırken 6 GHz taban istasyonunun büyüklüğünü ve ağırlığını iyileştirirken tasarım faktörleri düşünmeli. Komponentlerden sistemlere, enerji tüketimine, etkileşimliliğine ve ısı dağıtımın en önemlisi.
Anteninin açık boyutu tamamen anten elementlerin sayısına bağlı ve anten elementlerin sayısı gerekli ağ kapasitesine ve beklenen araştırmalarına bağlı. Sınıfın 64, 128 veya 192 elementlerinin fiziksel ölçüsü tablosunun fiziksel özellikleriyle belirlenir, açı ihtiyaçları tarama, lob performansı ve ışık genişliği ile belirlenir. Yerel elektronik ve sıcak dağıtım tarafından belirlenmiş temel istasyonun boyutu ve yüksekliği optimize edilebilir. Bu konuda geliştirmek için çok yer görüyoruz.
Tipik bir LTE sistemi ile karşılaştırıldığında, sık sık 5G mMIMO'daki sistem boyutuna etkilenen anahtar faktörü sinyal işleme donanımının keskin artması. MMIMO sistemi 192 anten elementlerini 64 transmit/receive (TRx) FEMs ile bağlayabilir. Bu TRx FEMs'in 16 transceiver RFICs ve 4 digital front ends (DFE) vardır. Bunlar tipik LTE 4T MIMO'daki 4 transceiverlerle aynı. Karşılaştığında, dijital sinyal işleme performansı 16 kere geliştirilebilir (Figur 2). Örneğin, frekans 20'den 100MHz'e yükseldiğinde bandwidth 5 kere yükselecek ve sinyal işlemlerinin çokluğu harika.
Topu tipik bir mMIMO entegre anten ve radyo fonksiyonlarını gösteriyor. Yukarı katı anten birimleri içerir ve sonraki katı radyo frekansı ve dijital devreleri içerir. TRx FEM, RFIC ve DFE katları ayrı devre tahtaları olmasına rağmen, aslında bu üç fonksiyonu bir ya da iki yoğun paketli fonksiyonlu katlara birleştirilecek, birbirimizi küçültmek için kullanılacak.
Belki de mMIMO sistemindeki ekstra donanımdan daha şaşırtıcı olabilir, güç tüketmesine ve ısı patlamasına sonraki etkisi. Geçmişte, enerji amplifikatörü (PA) enerji tüketiminin temel istasyonun sıcaklığı ve güç malzemelerini tasarladığı zaman en önemli düşünce oldu. Şimdi, sinyal işleme elektroniğin elektroniğin enerji tüketimine yaklaşıyor. Bazı durumlarda, gemi elektrik amplifikatörünün enerji tüketimini bile aştırdı.
Sinyal ve dalga formu ayarlama algoritmalarını iletilmiş sinyale uygulamakla sinyal işleme donanımının önemli arttırılması belirli bir şekilde değiştirilebilir. En yüksek elektrik amplifikatörleri olan makro üssü istasyonlar için geleneksel sinyal kondiciyonlandırma algoritmaları, yani en yüksek klip faktörü azaltma ve dijital predistortyon (DPD) gibi. Küçük ölçü ve düşük güç amplifikatörleri ile mMIMO antenelerini doldurmak ile karşılaştırılmış, geleneksel algoritmalar daha karmaşık ve daha ağır işleme yükleri gerekiyor. Özel ASIC/SOC veya FPGA için, bu algoritmalar DFE işlemcisinde bulunan sinyal işleme kaynaklarının %75'ünü kolayca kullanabilir. 5G mMIMO mimarının algoritmalarını kolaylaştırarak ve fonksiyonları çoklu mantıklı bloklara yeniden ayrılmak üzere, her küçük bloktaki optimizer algoritmalar sinyal işleme etkinliğini geliştirir ve tüm enerji tüketimini azaltır.
4. çizim, mMIMO sisteminde 16'nin dijital sinyal işleme ve taşıyıcı arasındaki ilişkileri a çıklayan bir fonksiyonel blok diagram ıdır. Bu mimar tipik bir mMIMO tasarımdır, fakat mantıksal bölümlerde (8 ya da 16 kanal DFE gibi) bazı farklılıklar var ya da integral FEM yerine diskret komponentleri kullanır. Şekil 4'e göre, soldan sağa göre 64 radyo ve taşıyıcı yolları 16 keçici RFIC'ye bölüler. Bu 16 geçici RFICler 4 DFE sürmek için kullanılır ve bu DFE 64 kanallardan dijital verileri işleyecek ve ışık formlama işlemcisine ve baz grubu arayüz işlemcisine bağlanır. RF SOC'nin gelişmesi, analog-digital-converter (ADC) ve dijital-analog dönüştürücü (DAC) ile yaklaşık 60 GSPS'in dönüştürücü oranı, geleneksel transceiver mimarında analog-dijital ve dijital-analog dönüştürücü için gereken adımları azaltmak için yardımcı olur. Bu yüzden 5 G antenin boyutunu ve ağırlığını azaltıyor. Karıştırıcıların, dönüştürücülerin ve yerel oscillatörlerin kullanımından vazgeçerek, genel komponent sayısı ve maliyetleri azaldırılır. FEM tasarımında gelişmiş MMIC ve MCM paketleme teknolojisini kabul eden, ekstra soğuk fonksiyonları ve uzay kurma avantajlarını ulaştırılabilir. 7. çizim, elektrik temsili ve fiber arayüzü dışında basitleştirilmiş mMIMO tasarımı gösteriyor. Kapsullama kabuğu sıcaklığı kabuğun içerisine uzatır, kaldırma ağırlığını kurtarmak ve ısı etkiliğini geliştirmek için. TRx board integrates FEM and RFIC, FEM conducts heat vials through and RFIC heat will be conducted out through the cover. Bu sıcaklığı FEM ve RFIC'den tek yönde değiştirmek yerine çoklu yönlerde dağıtılmasına izin verir. Sıcaklık üst kapaktan ve paketin altından toprak viallarından ve aşağıdaki tabaktan dağıtılabilir. Bu daha etkili ve etkileşimli ısı patlama paketini azaltır. Ayrıca, FEM sıcaklık patlama performansını arttırmak için sıcaklık ve kapaklar üzerinden ısıyı kanallayabilir.