中兴通讯5G创新实验室将破解5G基站功耗的难题

今年是5G商用元年。自6月6日获得5G牌照后，运营商开启了5G商用网络建设步伐，一些进度快的大城市已部署了数千座5G基站。运营商还向公众提供了5G试用套餐，尝鲜5G高速网络，例如近日在山西举办的全国青年运动会，用户可以用5G手机观看“5G直播”，感受非凡的5G体验。

5G已经商用，但多数用户对5G的创新技术并不熟悉。作为全球主流5G网络供应商之一，中兴通讯近期向媒体开放了位于上海研究所的“5G创新实验室”，揭开了5G商用背后部分“黑科技”产品的面纱。

中兴通讯5G创新实验室内景

天线和器件的创新

5G是移动通信行业一次重大的技术革新，部署在5G基站的天馈线系统和5G设备，包括里面的器件和芯片，都是满满的核心技术。早在4G时代，中兴通讯针对性研发了射频和天线一体化融合的天馈系统，采用PCB直插式架构，无馈线、无电调、插损更小，且可以进行灵活的数字波束赋形。

天线和射频模块从分离架构走向了一体化架构，原来的架构是BBU+RRU+天线，变成了BBU+AAU。这一突破性的架构创新，已经成为了目前全行业5G宏站天馈前端的通行做法。C114从5G创新实验室了解到，中兴通讯正在研发下一代Massive MIMO天线，将实现天线和滤波器的一体化融合，进一步降低5G基站整机体积和成本。

在这个过程中，中兴通讯也让滤波器越来越微型化。滤波器是基站信号发射非常关键的器件，以前4G Massive MIMO采用和传统宏站一样的金属腔体滤波器，进入5G时代，中兴通讯采用一体化成型、自动化调试工艺，在同等性能要求下，使用小腔体滤波器实现了体积缩小70%，重量缩小50%的成果，为整机瘦身。

在5G创新实验室，中兴通讯还展示了新一代陶瓷滤波器，使整机更轻更薄。据了解，陶瓷滤波器具有高抑制、插入损耗小、温度漂移特性好的特点，二是功率容量和和无源互调性能都得到了很大改善，代表着高端射频器件的发展方向，将成为5G时代的主流。

此外，对于另一个不可或缺的器件——功率放大器，中兴通讯将其“芯片化”。2017年，中兴通讯结合GaN（氮化镓）材料，实现功放器件小型化飞跃，面积缩小1/2，机顶功率可以达到200W，功放效率达到47%。5G创新实验室展出的5G第二代功率放大器，将在第一代基础上继续集成化，面积持续缩小，效率达到50%，带宽达到200MHz，机顶功率达到320W。

自主研发芯片亮点频出

如果将一台5G 整机设备比做汽车的话，芯片和算法便类似于发动机与控制系统。

在基站的核心芯片领域，中兴通讯采取自研的方式，实现了基带芯片从28nm到7nm设计能力的飞跃，7nm芯片将在今年商用，并预计在2021年实现基带芯片5nm。数字中频芯片也实现了从40nm到7nm的三代自主研发，7nm芯片将在今年商用，并计划下一代芯片将实现5nm。

同时，搭载中兴通讯的自研算法，为Massive MIMO整机性能保驾护航。通过Massive MIMO 系统仿真平台和链路仿真平台进行网络级性能的提升，通过性能优化平台和智能节电平台进行设备级的性能提升。

破解5G功耗难题

5G基站引入大规模天线技术，AAU的体积、重量、散热都受到挑战。5G原型机给人的印象，就是一个高耗电的“大家伙”。据悉，5G刚部署时，运营商以及行业客户，都十分关注5G设备的重量和功耗问题，这些问题给安装和供电带来了不小的挑战。

在5G创新实验室可以看到，中兴通讯对这块难啃的硬骨头下了大工夫，开发了很多新材料、新工艺。例如传统设计的散热齿，下部热量上部扩散，造成散热齿结构上部温度高，降低散热效率，成为散热瓶颈。中兴通讯独特的V齿结构设计，改进散热气流，使冷空气正面进两侧出，避免热级联，散热提升20%，成为业界首创。

中兴通讯预计，5G第一代Massive MIMO基站体积减少1/3，重量减少1/3。到下一代基站，阵子数不变的情况下，AAU厚度会进一步降低，变薄30%。

后记

据介绍，能够开发出大量创新型5G产品技术，与中兴通讯自主构建的DevOps研发管理平台分不开。这一平台能够同时管理全球范围内3万多名研发人员，支持全球15个研发中心、超过600个项目的研发需求，保障软硬件产品质量、人均效率提升50%，大大加快了研发整体进度。

5G将对国民经济百行百业的数字化转型起到关键作用，其战略价值无需多谈。从全球范围内看，5G正在快速走向商用，中兴通讯作为全球四大供应商之一，持续聚焦5G研发投资，并已形成和正在开发一批高精尖技术成果，将为5G商用进程起到重要的推动作用。