5G 網絡具有 NR 接入標準和特性，因此適用于具有 不同應用的多個垂直市場。這樣便造成了過多的硬件 需求，包括對有源天線系統 (AAS) 等設備的需求，這 也通過集成天線讓遠程無線電頭端的概念發(fā)生演變。 這種集成有助于解決 5G 在以下方面所面臨的挑戰(zhàn)： 利用空間多樣性和局部波束來提高容量，實施大規(guī)模 MIMO (mMIMO) 技術。
一、 AAS、mMIMO 和波束形成
AAS 技術可以最大程度提高基站效率，便于運營商大 幅度提升其容量（5G 最高可增加五倍）及其網絡的覆 蓋范圍。功率放大器 (PA) 集群與天線元件是 AAS（目 前最多可包含 1,024 個 PA）的基本組成部分，可提供 完整的網絡接入功能，以連接至基帶節(jié)點，其中基帶 節(jié)點可位于與 AAS 相同的位置或者中央辦公室（云 RAN）中。通過 mMIMO（這種技術基于空間多樣性， 針對個人用戶支持多個同步和單獨的數據路徑）可實 現頻率復用，并且頻率復用已成為提高 BTS 容量的 主要促成因素，用于實施空間多路復用。
采用多種不同的天線時，還能使用增強型波束形成技 術，這種技術使用的是 3D 定向和集中波束。該技術 降低了相鄰通道中的干擾，并以等量的功率最大限度 提高可到達距離，將數據流量定向到所需的目標。因 此，它可以優(yōu)化整體容量并實現更高的無線電信號 吞吐量。
AAS 是在 4G 的最后階段開始部署的，現在，AAS 作 為一種新型裝置在需要提高容量和覆蓋范圍的地方 得到了廣泛應用。實施支持可向后兼容 4G 硬件的新 頻譜以及支持可升級軟件的基帶，也將推動宏 BTS 的硬件升級。
要增加新服務的覆蓋密度，尤其是在高層公寓樓、體 育場館、購物中心和主題公園等密集環(huán)境中，將需要 部署小型蜂窩，從而以更低的功耗和更高的比特率使 傳輸更加接近用戶。
從硬件角度來說，最突出的挑戰(zhàn)為密度，主要包括：首 先，如何在越來越小的封裝中實現全面熱管理。第二， 如何通過功能和組件的大規(guī)模集成有效地滿足期望。 第三，在實現這一切的同時，以低功耗保持高性能。
為了實現這一點，AAS 內部的一切組件，從收發(fā)器到 時鐘，再到電源管理，都必須進行重新設計或調整，才 能滿足隨著該新設備中組件數量不斷增加而生成的 挑戰(zhàn)性要求。這可以從射頻 (RF) 收發(fā)器開始實現，集 成更多的射頻收發(fā)器，添加輔助功能并創(chuàng)建智能系統 解決方案，以通過常見的電源管理對許多新的組件進 行集群化操作。
二、 計時、集成收發(fā)器和功耗
高度集成的多通道 RF 收發(fā)器是 5G 硬件藍圖的核心 要素。這不僅需要高達 1GHz 的 RF 信號帶寬，還需要 支持多頻帶操作。實施 RF 取樣技術，能夠在更簡單 的架構中以較低的成本實現所描述的特性。串行器/ 解串器收發(fā)器具有高于 10Gbps 的性能，并且具有集 成的低抖動鎖相環(huán) (PLL)/壓控振蕩器 (VCXO)，作為 這些新興片上系統的另一類關鍵功能，它們可通過允 許使用頻率較低的參考時鐘來簡化采樣時鐘的生成。
滿足 5G 高帶寬網絡的計時要求不容忽視。在當前的 移動網絡中，計時源（電壓控制晶體振蕩器 (VCXO)/ 溫度補償晶體振蕩器 (TCXO)）必須具有非常低的抖 動，并能夠滿足持續(xù)降低的噪音要求，以支持高階正 交調幅，獲得最佳的毫米波傳輸性能。
根據云 RAN 架構，最新的通用公共無線接口 (CPRI) 規(guī)范（名為 eCPRI (Ethernet CPRI)），作為基帶單元 (BBU) 池和遠程無線電單元 (RRU) 網絡之間的多點 鏈接，提供高帶寬鏈接來處理多個 RRU 的要求。由于 5G 前傳傳輸中采用了 5G eCPRI，因此需要滿足新的 計時要求。在點對點的 CPRI 鏈接中，必須從本質上 保證時間同步和頻率同步，但這種同步已不再是事后 才考慮的問題，而是需要作為整個 5G 計時解決方案 的一部分加以解決。因此，時鐘樹已經從 CPRI 傳輸 采用的基于 VCXO 的抖動清除器解決方案演變?yōu)榛?于 TCXO 的網絡同步器解決方案，以處理 eCPRI 中的 計時需求。
此外，5G 宏基站針對 6GHz 以下的傳輸還將支持多 載波全球移動通信系統標準 (GSM)，因此，時鐘樹還 必須滿足不違反整體 GSM 阻塞器規(guī)范的點相位噪聲 要求。對于 5G mMIMO 基站來說，采用波束形成技術 可使頻譜得到有效利用，同時最大限度減少干擾。這 對于 RF 信號鏈的時鐘樹中的各種輸出之間的偏斜 形成了緊密的約束。除了系統級的天線校準計劃外， 還有多種板級和芯片級技術（例如，零延遲模式），它 們能夠最大程度降低時鐘樹在工藝、電壓和溫度角上 的延遲變化，以提高波束形成效率。
5G 也在改變負載點范式，以適應物聯網、小型蜂窩網 絡和有源天線的一系列功耗需求，其中功耗擺動（擴 展）范圍在零點幾瓦到數百瓦之間。更具體地說，隨著 功耗/電流要求的提高，配電母線的值已更改為 12V， 以滿足 AAS、分布式天線系統和新一代 mMIMO 無線 電的要求。
由于 RRU 和 BBU 中的功耗增加，電源管理總線 (PMBus) 的作用越來越明顯。與此同時，高壓降壓型 變換器正在不斷改進以適應 PA 數量的增加，需要 3D 熱耗散和具有可變電流限制的 100V 操作轉換器。為 了在增加密度的同時，在無線電中提供精密的時鐘 和收發(fā)器電路，還可以通過多通道專用轉換器來降 低尺寸和噪音，將轉換器作為低壓差穩(wěn)壓器的替代 品，開關速度高于 1MHz，以便在保持效率的同時降 低尺寸。
最大程度縮減物料清單內容、復雜性和成本是贏得 5G 硬件競賽的關鍵，而將功能集成到集成電路中是 實現這些目標的方式。半導體公司將必須與他們的 基站設備客戶緊密合作，生產高度集成的射頻收發(fā) 器、經過優(yōu)化的信號鏈和電源，以支持 5G 技術的不 斷發(fā)展。