浅谈5G小基站中时钟及无源射频器件的应用

时间： 2022-02-25 来源：大普通信

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5G的高速率、低延时、海量连接已被大家熟知，5G将万物互联，实现AR交互、自动驾驶、智慧城市等应用场景是人们期盼已久的愿望。良好的用户体验对网络的深度覆盖和时钟同步有极高的要求。5G建设初期，为了快速实现5G基础业务，主要采用宏基站完成广域覆盖。当用户进入室内，因5G频段较高，信号穿墙能力较弱，信号会断断续续，让用户有断崖式的体验。如何快速解决室内信号覆盖问题呢？小基站是最佳选择。

一、何为小基站

基站包括宏基站、微基站、皮基站、飞基站，除了宏基站外，其它三类都属于小基站。小基站顾名思义在产品形态上小，具有体积小、重量轻、发射功率小，覆盖范围小、成本低等特点。

二、小基站的优势

1、快速补盲。完成室内深度覆盖，补充室内和室外盲区。

2、易于安装。小基站体积小、重量轻，可以挂在墙上、灯箱上、广告牌上、电线杆上，随处可安装。

3、发射功率低。因为用于补盲，覆盖范围小，所以发射功率低，更加绿色环保。

4、成本低。小基站成本低，易于安装和维护，可以大大降低网络基建和运维成本。

5、赋能多样化行业。5G垂直行业具有多样化、专业化、成本敏感等特点，这就需要发挥小基站快速定制、灵活部署、高网络容量、低成本的优势来满足垂直行业的不同需求。

6、改善用户体验。小基站与宏基站UDN组网方式，能够提供连续的、一致性的5G体验。

三、小基站的构成

小基站和宏基站原理相似，以皮基站为例可分为：BBU、RHub 和 pRRU。

四、5G基站时钟同步为何要求严苛

5G小基站多采用TDD方式，要求基站和基站之间、小区和小区之间保持高度的时间同步，只有时钟精准同步才能避免时隙间的相互干扰，确保数据在规定的时隙准确无误传输。（从规范表中可以看到TDD模式要求：时钟频率精度小于0.05ppm，时钟相位同步偏差小于±1.5μs）

高速率是5G网络的特点之一，网络是如何实现高速率呢？5G采用了多载波聚合（CA）和大规模天线阵列（Massive MIMO）等技术，它汇聚了多频点协同传输数据和多天线通道同步收发数据，这些技术要求时钟有高度严格的同步。（从规范表中可以看到在频段Sub-6G中，MIMO和发射分集要求时间偏差小于65μs，带内非连续CA要求时间偏差小于3μs）

所以5G基站的时间同步是实现高速率、低时延的关键核心技术之一。5G基站的同步时钟参考信号来自卫星同步和IEEE1588同步等方案。

当前大普通信系列产品在5G小基站中已经有了广泛的应用，例如时钟同步器件：IEEE1588时钟同步方案（1588v2芯片）、高稳晶振（OCXO/TCXO）、时钟模块（Clock Module）、时钟缓存器芯片（Buffer）、实时时钟芯片（RTC）等，以及无源射频器件：环形器（Circulator）和隔离器（Isolator）等。

1、IEEE1588时钟同步方案（IEEE1588v2芯片）

大普ACS95XX芯片系列是业界唯一的单芯片1588解决方案，集成了PLL、MCU、协议栈以及自主专利报文过滤算法，采用PTP（精确时钟同步）协议，精度可达纳秒级。

大普CM35P时钟模块集成了1588芯片和高稳晶振，具有高精度的时间同步（50ns）和高稳定时钟保持能力（1.5μs/24H），可以帮助客户快速实现设备的1588同步解决方案。

大普DP3000E 时间服务器内置了1588芯片，支持GPS/北斗卫星授时驯服，可以作为1588的PRC/PRTC级别的GM为子系统授时。

2、高稳晶振（OCXO/TCXO）

大普高稳晶振已实现全面产品系列化，涵盖了超高稳定度（0.01ppb）、超低相噪（-165dBc/Hz@1KHz）、超小尺寸（OCXO 7mm*5mm）、超低功耗（OCXO 0.5W@25℃）、超宽温（-40℃~+105℃）等特性产品，可以满足各种场景下5G小基站对时钟晶振的不同需求。

5G基站相比4G基站，特别是夏季的室外基站，由于5G业务导致基站功耗过大，内部温度过高，有些元器件无法正常工作，造成基站宕机，通信中断。大普有业界领先的宽温OCXO和TCXO系列产品，工作温度范围-40℃~+105°C（常规产品的温度范围-40℃~+85°C），可以适应恶劣环境的需求。随着小基站的体积越来越小，大普新推出高集成度芯片的OCXO，体积可以减小72%，更有助于现有小基站和未来小基站的设计需求。

3、时钟模块（Clock Module）

大普时钟模块集成了高性能OCXO及专利驯服保持算法于一体，可以满足24小时±1.5μs的保持需求，性价比极高，可以帮助小基站设备商缩短研发周期，降低开发成本，快速实现产品量产。

4、时钟缓冲器芯片（Buffer）

大普推出了多款基于非PLL的时钟缓冲器芯片（Buffer），其中主流的有1:4单端时钟输出和1:4差分输出，1:10单端时钟输出和1:10差分输出，均对标市场主流型号，适用于各种不同类型的基站需求。

5、大功率环形器&隔离器（Circulator & Isolator）

在通信应用上，大普通信已经实现了大功率环形器&隔离器的全面产品系列化，主流封装有表贴和嵌入式，主流尺寸从φ7mm到38.8mm之间都有覆盖，在关键性能指标参数上已经做到行业领先水平，可以满足宏基站和小基站在末级上的不同应用需求。针对小基站体积小的特点，大普还推出了一些特殊的产品系列，例如高度4.5mm Max.的φ7mm系列产品。

6、小功率环形器&隔离器（Circulator & Isolator）

小功率环形器&隔离器利用其体积小、重量轻、成本低和频段覆盖广的特点，在小基站的应用场景中有着更为广泛的应用，大普小功率环形器&隔离器有着多种尺寸可供选择，比如7mm*7mm、5mm*5mm和4mm*4mm等，频率范围可以覆盖600MHz ~ 5GHz，可以满足各种应用场景下的小基站需求。

结束语

大普通信还将继续努力，在产品上持续迭代更新，以3GPP为准则，以运营商需求为导向，利用多产品的协同效应，助力5G基站设备商提升设备的综合性能，满足市场多元化的需求。2022年是5G基站建设持续提速的一年，让我们携手共赢，为5G网络建设添砖加瓦，为用户创造更大的价值！

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