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5G基站為何建得比4G多？

在5G戰火紛飛之際，無論是基礎運營商、芯片商還是手機廠商，均以排兵布陣準備良久，只為等待“萬箭齊發”的最佳時機。且同時，為了加快商用的步伐，本月初，工業和信息化部正式向中國電信、中國移動、中國聯通、中國廣電頒發了 4 張 5G商用牌照。

不過，5G 的發展并沒有想象中那么快，工信和信息化部信息通信發展司司長聞庫也曾表示，“5G 全面商用還需耐心等待。網絡建設從無到有需要過長，建得好不是 5G 的目的，用的好才是 5G 真正的目的。”

此前，我國提出的是 2017 年展開 5G 網絡第二階段測試，2018 年大規模試驗組網，并在此基礎上于 2019 年啟動 5G 網絡建設，最快 2020 年正式推出商用服務。如今看來，我國的各項建設均在有條不紊的進行中。但在此建設過程中，我們也發現，相比 4G，5G 所需建設的基站數量遠超乎我們想象。在這一點上，據悉，作為世界上第一個開通 5G 商用的國家，韓國將于今年內共建設 23 萬座 5G 基站；德國計劃在 2021 年建設 40000 個 5G 基站；橫縱對比，國內 5G 基站的基本數量已到達 581.4 萬，遠超過 4G 基站數量。

對此，我們不禁發問，以大容量、低延時、高帶寬為特性的 5G，為何需要建立如此龐大數量的基站？這其中的緣由又是為何？接下來，我們將從愛立信5G 專家、3GPP 5G NR 標準推動及制定者精心撰寫的《5G NR標準：下一代無線通信技術》一書中探尋到 5G 關鍵技術毫米波的相關奧秘。

毫米波射頻技術

毫米波通信引入了更大的帶寬，而更大的帶寬就會對數字域和模擬域之間的轉換發起更高的挑戰。業內廣泛使用基于信號噪聲失真比（Signal-to-Noise-and-Distortion Ratio，SNDR）的Schreier品質因數（Schreier Figure-of-Merit，Schreier FoM）作為模數轉換器的度量，參見：

這里， SNDR的單位是dB，功耗P的單位是W，以及奈奎斯特抽樣頻率fs的單位是Hz。圖19-1研究結果展示了大量商業ADC的Schreier品質因數和對應奈奎斯特抽樣頻率（對絕大多數ADC就是2倍的帶寬）的關系。圖中的虛線標明了FoM的包絡，在100MHz的抽樣頻率以下基本上恒定在180dB。對于恒定的品質因數，SNDR每增加3dB或者帶寬增加一倍，都會導致功耗翻倍。對100MHz以上的抽樣頻率，會有一個額外的10dB/decade的損失，意味著帶寬增加一倍，功耗是原先的4倍。

盡管隨著集成電路技術的持續發展，未來的高頻ADC品質因數包絡會緩慢地推高。但是帶寬在GHz范圍的ADC依然無法避免功率效率低下的問題。NR毫米波引入的大帶寬以及天線陣列配置都會引入很大的ADC功耗。因此對基站和終端都需要考慮如何降低SNDR的要求。

在同樣的精度和速度要求下DAC相比ADC較為簡單。而且ADC一般會引入循環處理而DAC不會。因此DAC在研究領域的關注度較低。盡管DAC結構和ADC有很大不同，DAC也可以用品質因數來描述。類似于ADC的情況，大帶寬和對發射機的不必要的苛刻的SNDR要求，會導致更高的DAC功耗。