5G毫无疑问是撬动通信行业的重要支点，除了庞大的手机终端市场，基础设施基站等市场也将迎来爆发。根据DG Times预计，2020年5G通信基站整体市场规模为11.43亿美元，到2026年增长至342.86亿美元，复合增速在50%以上。技术发展上，随着通信标准的演进以及载波聚合、MIMO等技术不断成熟，5G通信时代将出现小基站、微基站、纳基站、皮基站，甚至更小的飞基站，它们将隐匿在路灯、公交车站牌等不起眼的角落，为人口密集、大基站无法触及的区域提供通信能力，并进一步形成大规模MIMO系统。

构建大规模MIMO的难点在哪？

MIMO收发器架构广泛用于高功率RF无线通信系统的设计。作为迈入5G时代的一步，覆盖蜂窝频段的大规模MIMO系统目前正在城市地区进行部署，以满足用户对于高数据吞吐量和一系列新型业务的新兴需求。因此，大规模MIMO系统如何构建，又存在哪些难点尚需解决呢？

在不久前落下帷幕的2018中国ICT企业家大会上，笔者在与ADI通信技术专家的交谈中得知，高度集成的单芯片射频收发器解决方案可以推动快速构建大规模MIMO系统。ADI专家表示：“在这一类系统的RF前端部分仍然需要实现类似的集成，意在降低功耗(以改善热管理)和缩减尺寸(以降低成本)，从而容纳更多的MIMO通道。ADI最新推出RadioVerseTM ADRV9008/ADRV9009的收发器系列产品，提供两倍于前代器件的带宽(200 MHz)，可取代多达20个器件，功耗降低一半，封装尺寸减小60%，可以为设计人员提供单一无线电平台来加速5G部署。”

同时，MIMO架构允许放宽对放大器和开关等构建模块的RF功率要求。然而，随着并行收发器通道数目的增加，外围电路的复杂性和功耗也相应升高。该技术专家表示，ADI采用硅技术的新型高功率开关专为简化RF前端设计而研发，免除外围电路的需要并将功耗降至可忽略不计的水平。ADI采用硅技术的新型高功率开关为RF设计人员和系统架构师提供了提高其系统复杂度的灵活性，且不会让RF 前端成为其设计瓶颈。

高功率硅开关应用示例

在实际应用、如时分双工(TDD)系统中，天线接口纳入了开关功能，以隔离和保护接收器输入免受发送信号功率的影响。ADI专家称，该开关功能可直接在天线接口上使用(在功率相对较低的系统中，如图2所示)，或在接收路径中使用(针对较高功率应用，如图3所示)，以保证正确接至双工器。在开关输出上设有一个并联支路将有助改善隔离性能。

天线开关

LNA保护开关

基于PIN二极管的开关具备低插入损耗特性和高功率处理能力，一直是首选解决方案。然而，在大规模MIMO系统的设计中，它们需要高偏置电压以施加反向偏置(用于提供隔离)和高电流以施加正向偏置(用于实现低插入损耗)，这就变成了缺点。下图表示了一款用于基于PIN二极管的开关及其外设的典型应用电路。三个分立的PIN二极管通过其偏置电源电路施加偏置，并通过一个高电压接口电路进行控制。

PIN二极管开关