5G到来之前，基站容量提升就靠这颗ASIC芯片了

美国加州新创企业Blue Danube Systems掌握有一种独特的3D波束成形技术，该公司在今年的世界行动大会(MWC)上展示先进的高解析度(HD)天线系统，据称能够将典型基地台的平均LTE频谱效率提高10倍。

Blue Danube Systems执行长Mark Pinto表示，对于每一家行动网路营运商来说，"容量都是个关键问题"。为了解决Pinto称之为"频谱饥饿"(spectrum starvation)的问题，行动产业已经进行无数次5G试验了，并正致力于实施LTE载波聚合(CA)计画，同时也已经取得了不少的进展。

Blue Danube Systems执行长Mark Pinto

然而，行动产业还需要更有效率且大幅地增加基地台容量，他解释道，其方式是将频谱及时分配给最需要之处。

从历史上看，建造新的发射塔、增加更多的频谱以及设置小型蜂巢式基地台，都是网路服务供应商的几种选择。然而，Pinto指出，小型蜂巢式基地台普及速度并没有一开始想像的那样快，主要原因与安装位置和布线有关。他补充说，"在处理小型蜂巢式基地台之间的干扰时也存在问题。"当然，建造新的发射塔费用也不便宜。

5G被认为是解决容量问题的有效途径，"但5G的标准化还需要一段时间，"Pinto表示，"基于我们专有的VLSI设计，已经在这方面取得了真正的突破。"Blue Danube Systems相信，该公司提供的波束成形解决方案能以"商业上可行的成本"与LTE轻易地进行整合。

图1：整合LTE的5G波束成形解决方案

波束成形本身并不是什么新的技术。这种技术经常在感测器阵列中用于指向性讯号的传送或接收，而在军用雷达中也很常见。5G技术委员会也正讨论将大规模天线用于波束成形的可行性。现有的实现方法和新的建议都倾向于利用"完全数位的途径"，但这种方法需要用十分复杂的演算法，Pinto解释道。

相反地，Blue Danube设计出真正的混合讯号ASIC，使用类比技术实现波束成形。该公司表示，其HD天线系统"不需要使用‘即时通道估计’或DSP来形成波束。"

安排在每个天线阵列之后的无线电设备透过调节辐射讯号来形成波束。Pinto解释，由于每个发射机和接收机都在GHz速度时协调作业，Blue Danube的HD天线系统能够快速进行光栅并扫描整个区域，准确地在所有流量来源处形成波束。

该系统的设计在于形成高精度的3D波束，使用了大量的阵列单元，并布署低成本的射频(RF)元件。例如，假设在单个盒子里有100个单元。Blue Danube的混合讯号ASIC可以使这些单元全部保持同步与校准。同时，根据该新创企业指出，系统的"最佳化演算法能够适应元件的漂移，并提供阵列弹性。"

图2：传统系统与HDAAS系统比较

Blue Danube的解决方案透过集中使用者所在区域的讯号来提升讯号品质，同时将频率重复使用于波束不重叠之处。据该公司表示，发射机和接收机的波束可提升高达10倍的容量。

Blue Danube的系统真正关键之处在于让行动营运商在无需大幅改变当今4G/LTE基础设施的条件下增加容量。Pinto强调："我们的技术具有革命性进展，但可让营运商易于整合并升级其系统。"

更具体来看，Blue Danube的HD天线系统可以使用传统的安装技术，快速地安装在现有的天线位置，而且还完全相容于LTE 3GPP Release 8及以上版本，Pinto指出。

目前，多家服务供应商和设备供应商的技术长都已经知道Blue Danube了。Pinto表示，一些设备供应商甚至希望Blue Danube能在5G大规模MIMO设计方面与其合作，或为其提供Blue Danube自家混合讯号ASIC。

Pinto曾任Applied Material执行副总裁，也曾经是贝尔实验室研究员。他表示成为一家晶片供应商并不完全在公司的计画之中。该新创企业希望销售系统──最初的销售目标就是现有的4G/LTE市场。

那么Blue Danube的系统最快何时可被网路设备供应商采纳呢？Pinto表示有些公司在使用新机型时遇到困难，在此情况下，由Blue Danube提供的无线电部份将从其所销售的网路装置剩余部份分离出来。"它们就是这样用于使其封装在一起。"

Blue Danube的下一步是网路试验。Pinto透露，"我们已经进行多次模拟了，但尚未展开现场的网路试验。我们准备在2016年上半年开始网路试验。"

图3：使用行动+固定业务用户的下行链路模拟