mMIMO支持5G，SiC上的GaN支持mMIMO

什么是 mMIMO？

虽然MIMO已经在一些4G基站上找到，通常使用两个或多个发射器和接收器一次发送和接收更多数据，但mMIMO通过显着增加单个阵列上的天线数量来扩展这一概念。

例如，爱立信的AIR 6468使用64个发射天线和64个接收天线来支持64x8阵列中的8个馈电。其他设备供应商已经演示了多达128根天线的mMIMO系统。

mMIMO 依赖于环境中结构反射导致的多径信号传播。通过无线电信道估计和信号处理技术，利用多径传播产生的空间多样性，在同一时间和频率资源下实现基站和多个用户之间的通信。

mMIMO的主要优点是：

网络容量：mMIMO 通过在多个信号路径上拆分数据包以及通过使用多用户 MIMO （MU-MIMO） 允许同时使用多个用户来提高网络容量和数据吞吐量。

更好的覆盖范围：采用 mMIMO 的波束成形通过调整信号路径，实现移动用户的动态覆盖，从而调整覆盖范围以适应用户位置。

图1：大规模 MIMO 通过利用到用户的多个信号路径来提高覆盖范围、网络容量和速度。

挑战

5G的更高带宽不会线性转化为更高的容量，因为它对信噪比（SNR）的贡献成反比，如香农方程，它描述了信道的信息承载能力。为了在增加带宽的同时保持SNR固定，发射功率必须成比例地增加。

mMIMO 具有更多的射频链，并且需要额外的信号处理资源。这意味着额外的硬件和更高的功耗，可能导致空间和热管理挑战。更重要的是，鉴于更高的工作频率，天线之间的空间要小得多，并且为热管理留下的空间也更少。

碳化硅上的氮化镓解决方案

到目前为止，基于硅的技术，如横向扩散金属氧化物半导体（LDMOS）器件已广泛用于无线通信。然而，LDMOS设备具有功率密度和高频限制，无法适当满足5G要求。

这就是氮化镓（GaN）晶体管以其低损耗、高频开关性能大放异彩的地方，因为其端子电容较低，并且缺少具有反向恢复损耗的体二极管。GaN在高导热性碳化硅（SiC）衬底上的出现使mMIMO的实施成为可能，从而实现了5G。

GaN 在所有频率下均提供比 LDMOS 更高的性能，并可实现更高的平均功率和宽带操作。根据Wolfspeed的说法，与使用LDMOS功率放大器（PA）的系统相比，SiC上的GaN在以最大平均功率运行时可以节省超过200 W的直流功率。

除了更高的功率密度外，SiC上的GaN具有更高的导热性，有助于减小芯片尺寸，并通过减少LDMOS所需的热管理设备，最终减小系统尺寸和重量。如前所述，这有效地解决了由于硬件密度引起的散热问题。

从网络运营商的角度来看，功耗、尺寸和重量的降低等同于成本的降低

审核编辑：郭婷