5G基站基本組成簡介：
從裝置架構角度劃分，5G基站架構可分為：
BBU-AAU
CU-DU-AAU
BBU-RRU-Antenna
CU-DU-RRU- Antenna
一體化gNB等
BBU
全稱Building Base band Unit ，中文名：基帶處理單元。RRU（射頻拉遠單元）和BBU（基帶處理單元）之間需要用光纖連接配接。一個BBU可以支援多個RRU。采用BBU+RRU多通道方案，可以很好地解決大型場館的室内覆寫。
5G時代， BBU的實體結構也由于5G改變的網絡架構而演變成了CU(集中單元）和DU（分布單元）。其中BBU的實時性比較強的部分，變成了DU(分布單元），而BBU的非實時性功能則演變為了CU(集中單元），此外5G核心網功能下沉到邊緣，CU還将承載部分核心網的功能。CU的全稱是Centralized Unit，顧名思義就是集中單元；DU的全稱是Distributed Unit，含義自然就是分布單元了。CU和DU的切分是根據不同協定層實時性的要求來進行的。在這樣的原則下，把原先BBU中的實體底層下沉到AAU中處理，對實時性要求高的實體高層，MAC，RLC層放在DU中處理，而把對實時性要求不高的PDCP和RRC層放到CU中處理。換一個角度說：DU負責獨立、實時性要求高的功能；CU負責需要資訊彙聚、實時性要求低的功能。
RRU
射頻拉遠單元RRU（Radio Remote Unit）帶來了一種新型的分布式網絡覆寫模式，它将大容量宏蜂窩基站集中放置在可獲得的中心機房内，基帶部分集中處理，采用光纖将基站中的射頻子產品拉到遠端射頻單元，分置于網絡規劃所确定的站點上，進而節省了正常解決方案所需要的大量機房；同時通過采用大容量宏基站支援大量的光纖拉遠，可實作容量與覆寫之間的轉化。
RRU的工作原理是：基帶信号下行經變頻、濾波，經過射頻濾波、經線性功率放大器後通過發送濾波傳至天饋。上行将收到的移動終端上行信号進濾波、低噪聲放大、進一步的射頻小信号放大濾波和下變頻，然後完成模數轉換和數字中頻處理等。RRU同基站接口的連接配接接口有兩種：CPRI（Common Public Radio Interface 通用公共射頻接口）及OBSAI（Open Base Station Architecture Initiative 開放式基站架構）。信号覆寫方式上，RRU可通過同頻不同擾碼方式，從NodeB引出。也可通過同頻不同擾碼方式，從RNC引出。這兩種覆寫方式都是正常的方式，除此之外，對于3扇區，但配有多餘信道闆以及多餘基帶處理裝置的基站可以利用基帶池共享技術，将多餘的基帶處理裝置設為第4小區。
BBU和RRU之間由光纖連接配接，RRU和天線之間由同軸連接配接。即主幹光纖，支路同軸。BBU可以簡單的了解為大腦；而RRU可以了解為手，隻是去把資訊拿回來交給大腦處理。是以不難了解，一個BBU可以接多個RRU。
5G之是以出現了AAU，其實是因為5G引入了Massive MIMO（大規模的多入多出）這個技術。MIMO是多入多出技術，這個其實比較好了解，你可以想象成公路，如果讓公路上跑更多的車，就需要更多的車道，很顯然的是八車道要比四車道的車流量要大得多。而MIMO越高階，則需要天線越來越多，天線越來越多，饋線也就越來越多，RRU上的饋線接口也就越多，而這樣工藝的複雜度也就越來越高。外加上饋線本身還有一定的衰耗，而這也會影響部分系統性能。也正是因為這個原因，5G之中，将RRU和原本的無源天線內建為一體，也就形成了最新的AAU(有源天線處理單元）。內建了天線，是以AAU的體積和重量都要大于RRU，耗電量也有比較大的增加，價格也要貴了許多
1）通過波束賦形（Beamforming）提升覆寫範圍和減少幹擾
波束賦形就是通過調整多天線的幅度和相位，賦予天線輻射圖特定的形狀和方向，使無線信号能量集中于更窄的波束上，進而可增強覆寫範圍和減少幹擾。
有了波束賦形，可形成精确的使用者級超窄波束，并随使用者位置而移動，将能量定向投放到使用者位置，相對傳統寬波束天線可提升信号覆寫，同時降低區域内使用者幹擾。
同時，還能通過3D波束賦形在垂直次元增加一個可以利用的次元，進而可更靈活的調整區域的垂直覆寫範圍，改變傳統2D的無線設計方式。
2）通過空間多路複用提升區域容量
大規模天線陣列Massive MIMO可通過MU-MIMO，将在空間上複用的多個資料流同時發送給多個使用者，進而可成倍提升區域容量。
如果把無線網絡比喻為高速公路，這相當于在不用增加頻譜帶寬的前提下，将道路擴多幾條。
大規模天線陣列Massive MIMO技術好處多多，但問題是，要實作大規模天線陣列Massive MIMO，采用多天線是前提。
波束賦形技術的性能潛力會随着天線數量的增加而增加，為此， 5G Massive MIMO采用幾十甚至過百個天線單元。而且，據工信部7月19日透露，目前我國5G基站數累計開通185.4萬個，力争全年5G基站總數超200萬個。是以說，射頻單元和天線單元內建一體的AAU裝置是社會資訊技術發展的必然選擇。
未來即使是營運商走向SA組網，還是有大量的5G基站會和4G基站共站，而且也會有很多5G基站和4G基站共BBU，而且以後在很多農村區域，也完全可能會有4G、5G共BBU、RRU、天線的模式存在的。
如果在一些高流量需求的熱點區域，即使頻譜增加了，頻譜效率也提升了，但仍然不能滿足使用者的流量需求，同時周圍又無法擷取新站址，無法建立基站，該怎麼辦？
隻能采用增加扇區/小區的方法。
于是，營運商會将傳統三扇區更新為六扇區，以實作容量倍增。
數一數，這座鐵塔一共挂載了18個5G AAU裝置，每根抱杆3個，占用了6根抱杆。這是來自日本營運商NTT DOCOMO的一座通信鐵塔。
5G基站硬體架構簡介：
5G基站裝置的整體架構可分為2類：BBU+AAU/RRU 2層架構、CU+DU+AAU/RRU 3層架構。
其中，CU、DU為基帶裝置，共同完成5G基帶協定處理的全部功能。CU負責高層基帶協定處理，并提供與核心網之間的回傳接口；DU完成底層基帶協定處理，并提供與5G AAU/RRU之間的前傳接口；CU與DU之間通過F1接口互動。BBU內建了CU與DU的全部基帶處理功能。目前，5G基站裝置主要采用BBU+AAU/RRU 2層架構，是以下文主要分析了5G BBU與AAU/RRU的硬體架構。DU裝置架構與BBU類似，主要基于專用硬體平台實作，而CU裝置則一般基于通用硬體平台實作。
（1）5GBBU硬體架構
5G BBU是基帶裝置，硬體架構如圖1所示，包含基帶處理單元、主要傳輸單元、電源子產品以及接口單元等功能子產品。其中，基帶處理單元主要完成基帶協定處理，提供與AAU/RRU通信的接口；主要傳輸單元負責基站的配置管理、信令處理、資源管理、資料傳輸，提供傳輸、時鐘、LMT接口，電源子產品主要用于裝置内部直流供電的管理
硬體實作方面，5G BBU内部內建了多種半導體器件與晶片，主要傳輸單元與基帶處理單元内部的核心器件如圖2所示。處理器（CPU）主要用于高層基帶協定以及控制信令處理；基帶晶片（ASIC）是BBU的關鍵晶片，負責底層基帶協定處理以及軟體算法的實作；FPGA晶片用于基帶協定進行中的硬體加速，實作加密/解密或接口轉換等專用功能；光子產品負責完成光電信号轉換功能，用于前傳接口處理；交換晶片用于與外部接口之間的資料交換；高精度晶振用于支援BBU内部各功能子產品之間的同步。
（2）5G AAU/RRU硬體架構
5G AAU/RRU主要完成基帶數字信号與射頻模拟信号之間的轉換以及射頻信号的收發處理功能。
對于6 GHz以下頻段，AAU裝置主要分為64T64R、32T32R、16T16R 等主流規格，分别支援64、32、16個射頻收發通道。随着通道數的增加，CPRI接口的帶寬需求大幅上升，為了降低前傳接口的帶寬需求，
5G AAU采用eCPRI接口，将BBU的部分底層基帶協定處理功能上移到AAU。對于2通道、4通道等低通道數的5G射頻裝置，仍采用傳統的RRU+天線的裝置形态，裝置内部無内置的天線陣列。
5G AAU與RRU的硬體架構基本相同，如圖3所示，裝置内部包含了接口、數字基帶、數字中頻、收發信機、功放、雙工器等主要子產品與器件。其中，接口子產品主要用于前傳接口信号處理，數字基帶子產品負責底層基帶信号處理，數字中頻子產品實作上下變頻、預失真和波峰系數降低等功能，收發信機子產品完成數模/模數轉換（ADC/DAC）以及模拟信号的接收與發射信号處理功能，功放/低噪放分别完成下行與上行信号的放大，濾波器用于發射及接收信号的選頻以及幹擾抑制，雙工器用于接收與發送通道的信号濾波與收發切換。
5G基站核心器件及産業現狀
5G BBU核心器件
5G BBU主要基于專用硬體實作，内部內建了ASIC、CPU、FPGA等半導體器件，核心器件的産業發展狀況直接影響BBU裝置的性能。一方面，核心器件的性能與工藝水準決定了BBU裝置整體的硬體處理能力與內建度；另一方面，半導體産業發展也可推動專用硬體平台代際更替，優化BBU硬體架構，提高裝置性能。
5G BBU内部，基帶晶片是最關鍵的器件之一，可以反映不同裝置的性能差異。基帶晶片一般采用裝置廠商自研的ASIC架構，業界主要采用14 nm或7 nm工藝，5 nm晶片正在技術導入階段，台積電和三星已具備5 nm量産能力。BBU使用的處理器主要以ARM架構和X86架構為主，采用高性能的處理器晶片以提供更強大的運算性能、更低的功耗，支援5G基帶的複雜處理功能。FPGA即現場可程式設計門陣列，相比AISC，具有可編輯、更靈活、産品上市時間短等優勢。5G BBU使用FPGA以更好地支援裝置軟硬體的後向更新。由于行業技術壁壘高，FPGA核心技術被Xilinx、Intel、Lattice等頭部公司壟斷，國外三巨頭占據全球市場佔有率的90%。
5G AAU/RRU核心器件
5G AAU/RRU使用的核心器件主要包括基帶晶片、數字中頻晶片、收發信機晶片、ADC/DAC、功放、濾波器等。 其中，5G基站使用的功放主要采用LDMOS和氮化镓2種技術。在高頻、大帶寬、高功率的工作條件下，氮化镓功放的性能優于LDMOS。一般，5G高頻段裝置使用GaN功放，而低頻裝置則2種功放并用。LDMOS器件工藝比較成熟，主要采用8英寸140 nm工藝，主流供應商有NXP、Qorvo等。氮化镓器件成本較高，制造技術更加複雜，主要廠商包包覆友、Wolfspeed、Qorvo等國外廠商以及能訊、創元達等國内廠商。 高速高精度的ADC/DAC是5G基站的不可或缺的晶片。目前ADC/DAC市場佔有率分别被ADI、TI、MAXIM、等國外廠商獨占，國内廠商在ADC/DAC晶片領域起步晚，能夠量産高精度、高速度ADC/DAC的廠商較少，産品線比較單一。 基帶與數字中頻晶片的能力需滿足100 MHz載波帶寬、64路射頻收發通道以及複雜的波束賦形算法處理的需求。主要采用主裝置廠商自研的ASIC晶片，目前采用14 nm或7 nm工藝，下一代晶片将支援5 nm或3 nm技術。 收發信機晶片用于收發鍊路的信号處理，可內建數字變頻、混頻、多通道ADC/DAC、放大和濾波等功能。目前業界主流的晶片供應商為ADI和TI，單晶片支援四路射頻通道處理，後續随着制程水準發展，可進一步提高單晶片的處理能力，降低AAU體積與功耗。 4G RRU使用的濾波器主要以金屬腔體濾波器為主，工藝成熟、價格低，但由于金屬整體切割導緻體積較大。5G時代，AAU天線數量大幅增加，對濾波器的尺寸與發熱性能也有更高的要求，使得金屬腔體濾波器應用受限，陶瓷媒體濾波器體積小、溫度穩定性高，成為較好的解決方案。是以，5G AAU前期采用工藝成熟的小型化金屬濾波器，後期将主要采用陶瓷媒體濾波器。目前，規模較大的陶瓷媒體濾波器廠商主要有燦勤、國華、凡谷等。
感謝：
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