用于5G通信的更精确低成本的39 GHz波束成形收发器

研究人员展示了一款39 GHz收发器，内置校准功能，适用于第五代(5G)应用。获得的优势包括更高质量的通信以及经济高效的可扩展性。东京工业大学(东京工业大学)和日本NEC公司的研究人员展示了一种39 GHz收发器，内置第五代(5G)应用校准。获得的优势包括更高质量的通信以及经济高效的可扩展性。由东京工业大学和NEC公司的20多名研究人员组成的团队成功演示了一种39 GHz收发器，可用于下一波5G无线设备，包括基站，智能手机，平板电脑和物联网(IoT)应用。

尽管包括现有团队在内的研究小组到目前为止主要致力于开发28 GHz系统，但39 GHz将是在世界许多地方实现5G的另一个重要频段。

新收发器基于64元素(4 x 16)相控阵[1]设计。其内置的增益相位校准意味着它可以提高波束成形[2]的精度，从而减少不需要的辐射并提高信号强度。

该收发器采用标准的65纳米CMOS [3]工艺制造，低成本的硅基元件使其成为大规模生产的理想选择 - 这是加速部署5G技术的关键考虑因素。

研究人员表明，内置校准的均方根(RMS)相位误差非常低，为0.08°。这个数字比以前的可比结果低一个数量级。虽然迄今为止开发的收发器通常会受到超过1 dB的高增益变化，但新型号在整个360度范围内的最大增益变化仅为0.04 dB?调整范围。

“当我们实际使用基于我们的本地振荡器(LO)相移方法的校准时，我们很惊讶地获得了如此低的增益变化，”项目负责人，东京工业大学的Kenichi Okada表示。

此外，收发器的最大等效全向辐射功率(EIRP)[4]为53 dBm。研究人员称，这是64个天线输出功率的令人印象深刻的指示，特别是对于低成本CMOS实现。

室内测试(在消声室条件下[5])，包括一米的无线测量，证明该收发器支持使用64QAM无线传输400 MHz信号。

“通过增加阵列规模，我们可以实现更大的通信距离，”冈田说。“挑战将是开发用于5G及以上智能手机和基站的收发器。”

这项工作将于2019年6月4日在美国马萨诸塞州波士顿举行的2019年IEEE无线电频率集成电路研讨会(RFIC)上发布，作为上午会议(会议RTu2E)的一部分。该工作的论文“A 39具有内置校准功能的GHz 64元相控阵CMOS CMOS收发器“由Yun Wang等人颁发，获得最佳学生论文奖。

[1]相控阵列参考电可控天线阵列。

[2]波束成形用于控制天线方向图的强大信号处理技术。

[3] CMOS互补金属氧化物半导体，是制造集成电路的主要处理方法。

[4]等效全向辐射功率(EIRP)以天线每米(dBm)为单位的天线信号强度或输出功率的度量。

[5]消声室条件非反射环境，设计为没有回声。