推出可接入 5G 网络更高频段的收发器

时间戳记：15年2022月1日10:XNUMX AM
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东京，15 年 2022 月 5 日 – (JCN Newswire) – 东京工业大学和 NEC 公司的研究人员最近开发了一种用于 5G 毫米波 (mmWave) 频段的新型相控阵波束形成器。他们的创新设计将 Doherty 放大器和数字预失真这两项众所周知的技术应用于毫米波相控阵收发器，并克服了传统设计中的问题，产生了卓越的能源和面积效率，并超越了其他最先进的 XNUMXG 收发器。


5G 网络在全球范围内变得越来越普遍。 许多支持 5G 的消费类设备已经受益于更高的速度和更低的延迟。 然而，由于技术限制，分配给 5G 的部分频段并未得到有效利用。 这些频段包括新无线电 (NR) 39 GHz 频段，但实际上跨度从 37 GHz 到 43.5 GHz，具体取决于国家/地区。 与当今 5G 网络使用的其他较低频段相比，NR 频段在性能方面具有显着优势。 例如，它可以实现超低的通信延迟、超过 10 Gb/s 的数据速率和可容纳多个用户的巨大容量。

然而，这些壮举是有代价的。 高频信号在空间传播时会迅速衰减。 因此，将发射功率集中在直接瞄准接收器的窄波束中至关重要。 原则上，这可以使用相控阵波束形成器来实现，这是由精心相位控制的天线阵列组成的传输设备。 然而，在 NR 频段的高频区域工作会降低功率放大器的效率，因为它们往往会遇到非线性问题，这会使传输的信号失真。

为了解决这些问题，日本东京工业大学 (Tokyo Tech) 的 Kenichi Okada 教授领导的一组研究人员最近在一项新研究中开发了一种用于 5G 基站的新型相控阵波束形成器。 他们的设计采用了两种众所周知的技术，即 Doherty 放大器和数字预失真 (DPD)，用于毫米波相控阵收发器，但有一些变化。 研究人员在 2022 年 IEEE VLSI 技术和电路研讨会上展示了他们的发现。

1936年开发的Doherty放大器由于其良好的功率效率以及适合高峰均比信号（例如5G信号）而在现代电信设备中重新流行。东京工业大学的团队修改了传统的 Doherty 放大器设计并生产了双向放大器。这意味着同一电路可以以低噪声放大要发送的信号和接收的信号。这实现了放大对于传输和接收的关键作用。 “我们提出的放大器双向实施非常节省面积。此外，由于其与晶圆级芯片级封装技术的共同设计，它可以实现低插入损耗。这意味着信号穿过时损失的功率更少放大器，”冈田教授解释道。

然而，尽管 Doherty 放大器具有多种优点，但它可能会加剧因相控阵天线元件不匹配而引起的非线性问题。该团队通过两种方式解决了这个问题。首先，他们采用了 DPD 技术，该技术涉及在传输之前使信号失真，以有效抵消放大器引入的失真。与传统的 DPD 方法不同，它们的实现对所有天线使用共享的查找表 (LUT)，从而最大限度地降低了电路的复杂性。其次，他们为相控阵引入了元件间失配补偿功能，提高了其整体线性度。 “我们将所提出的设备与其他最先进的 5G 相控阵收发器进行了比较，发现通过补偿共享 LUT DPD 模块中的元件间不匹配，我们的设备表现出较低的相邻信道泄漏和传输错误， ”冈田教授评论道。 “希望本研究中描述的设备和技术能让我们所有人更快地享受 5G NR 的好处！”

确认
这项工作得到了日本总务省 (JPJ000254) 的部分支持。

关于东京工业大学

作为日本领先的科技大学，东京工业大学站在研究和高等教育的前沿。东京工业大学的研究人员在材料科学、生物学、计算机科学和物理学等领域表现出色。东京工业大学成立于 1881 年，每年招收超过 10,000 名本科生和研究生，他们逐渐成长为科学领袖和业内最受欢迎的工程师。东京工业大学社区体现了日本“monotsukuri”哲学（意为“技术独创性和创新”），致力于通过高影响力的研究为社会做出贡献。 https://www.titech.ac.jp/english/

关于NEC公司

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