千兆速率调制解调器实现了毫米波固定无线接入

Multi-Gbps Modem Enables mmWave Fixed Wireless Access

美国艾迪悌科技有限公司，美国加利福尼亚州圣何塞

随着移动运营商不断尝试各种技术，5G将从毫米波（mmWave）段的固定宽带无线接入开始部署，这一点似乎很清晰了。有执照和无执照频段中存在大量可用频谱以及毫米波解决方案的技术趋于成熟推动了这种趋势。先进的无线信号处理技术和大量的可用频谱共同增加了基础设施网络的带宽容量，这些网络提供给最终用户最直接的数据速率的提升。容量增加产生额外收入使运营商获利，而这些额外收入来源于围绕各种各样的5G用例构建的新的商业模型，比如虚拟现实、实时分布式超高清游戏和用于远程手术的触觉互联网。

固定宽带接入

如今运营商通过光纤、DSL、同轴电缆、无线和卫星提供固定无线接入，随位置和接入技术的不同，数据速率介于数兆比特每秒至几百兆比特每秒(Mbps)之间。例如，xDSL提供的数据速率可达几百Mbps，但这些服务面临地理上的挑战，无法始终保证市区和郊区远距离所需的服务质量或吞吐量。而基于DVB-S2x规范的卫星接入技术有可能覆盖偏远地区，数据速率可以达到几百Mbps，但由于地球同步轨道（GEO）卫星网络的固有延迟，这种固定接入服务始终都有局限性。在目前所有可用的技术中，端到端的光纤网络可以为用户提供千兆比特每秒的固定接入，但光纤网络的最大障碍是将光纤接入到最终用户。在没有光纤的社区部署光纤耗时耗财，大幅延长了运营商投资回报的周期。在大多数情况下，最终用户从未配置过光纤，基于光纤的链路终止于中央集线器，而“最后一英里”接入通过xDSL或无线实现。

在过去的几年里，无线技术和频谱分配发生了剧烈变化。特别是，26-90 GHz毫米波频谱的使用为向用户提供千兆速率无线接入带来了重大机遇。例如，2016年7月，FCC开放了27.5-40 GHz（即27.5-28.35、37-38.6和38.6-40 GHz）中总计3.85GHz的许可频谱。FCC还在现有的免照V波段频谱（57-66GHz）基础上新增了7GHz的免照V波段（64-71GHz）频谱。lightly licensed的E波段（71-76和81-86GHz）提供10GHz频谱。总的来说，这为无线接入技术提供了近28GHz的频谱（表1)。

接入频谱是使无线技术成为固定接入网络解决方案的重要的第一步。第二“波”或第二步是天线设计和无线通信协议的重大技术进步，这是基于用于毫米波通道的波束赋形和相控阵列实现的。最后，在行业导向的生态系统和Wi-Fi认证的WiGig、IEEE 802.11、ETSI ISG mWT和3GPP等标准化机构的推动下，信号处理技术已经有了很大的进步，为商业上可行的毫米波解决方案创造了机会。

毫米波调制解调器

IDT最近引入了基于毫米波的无线调制解调器技术（图1)应对新兴的固定宽带无线市场。该解决方案填补了5G最后一英里的空白，为最终用户提供真正的千兆速率无线光纤体验。调制解调器技术提供了一系列创新功能，如波束赋形、信道化和灵活的媒体接入控制方案。通过这些功能，运营商和网络设备制造商可以利用毫米波波段提供的很宽的无线频谱，并在免照频段内干扰受限的环境中提供实时的5G服务。该解决方案同样适用于持照毫米波波段（如Ka波段），并且可以分别基于高阶调制以及64-QAM和低密度奇偶校验(LDPC)编码等强大的前向纠错（FEC）方案实现千兆速率解决方案。

图1：IDT毫米波调制解调器框图。

运营商受益于该解决方案提供的一系列网络拓扑可以简化部署模式。例如，借助支持时分双工（TDD）和频分双工（FDD）的双调制解调器架构，运营商可以在网状和辐射式架构中为家庭和企业用户部署完全冗余的无线固定宽带接入。通过支持具有相控阵天线的波束赋形，运营商可以随着用户数量的增加，设计大小不一的可扩展扇形单元架构。图2所示为基于毫米波解决方案的千兆速率固定无线宽带接入网状网络的拓扑示例。

图2：固定无线宽带接入的网状网络示例。

在最后一英里部署千兆位速度需要切合实际并实现盈利。运营商和网络设备制造商将体验到的最大优势是部署基于RapidWave的模块的高速度和低成本。包含RapidWave调制解调器与毫米波相控阵前端程序的芯片组提供了数字波束对准和子信道化等关键功能，即使在密集分布的网络中也能加快部署速度，简化频率规划。

近28GHz的新毫米波频谱、算法和天线技术的进步和标准化已经实现了RapidWave调制解调器等创新，这将推动千兆速率固定宽带无线接入走向5G。

Integrated Device Technology Inc.

San Jose, Calif.，www.idt.com