基站，其實早已像水和電一樣融入了我們的生活，無時無刻不在為我們服務。但是，這個幕後英雄，卻不為多數人所理解。
看完本期的內容，你將會了解基站最重要的組成部分，RRU的進階設備版本——AAU：
① 為什麼需要AAU？
② 有哪些類型的AAU？
③ AAU能給5G網絡帶來哪些好處？
一
為什麼需要AAU？
RRU，也就是遠端射頻單元，是現代基站的兩大核心（BBU和RRU）之一，又被稱作輻射的萬惡之源。
隨着無線網絡的發展，一個基站要支持2G，3G，4G等多種制式，還要兼顧900M，1800M，2100M多個頻段。甚至，還有700M，2600M等4G專用頻段。
考慮到一個基站通常有3個扇區，鐵塔上就要掛上就有15個各頻段的RRU，再連接到3個多端口天線上，共計18個設備，導致鐵塔上擁擠不堪。
在國際上，很多運營商租賃鐵塔是按照上面掛的設備數量來收費的，因此怎樣在頻段和容量不變的前提下減少塔上掛的設備數量，成為了一個強需求。
並且，在4G網絡發展的後期，為了支持更強的MIMO和分集接收能力，RRU需要支持的天線端口越來越多，從兩端口，發展到4端口甚至8端口，對天線的要求越來越高，連接也日趨複雜。
這時自然而然地可以想到，既然RRU需要和天線近距離安裝，還必須用射頻線連在一起，那何不把這對搭檔合二為一，搞成一個模塊呢？
這樣一來，不但塔上的設備少了，連接RRU和天線之間的跳線也不再需要，也就沒有任何饋線損耗了！
在這樣的背景下，把RRU和天線融合在一起的設備，AAU（Active Antenna Unit，有源天線單元）應運而生。
所謂有源，就因為這種帶天線的設備需要供電才能把信號發出去，畢竟RRU在裏面裝着呢。而傳統的天線是不需要供電的，也叫做無源天線。
隨着5G時代的來臨，為了支持超高下載速度，4G時代的普通MIMO升級為大規模MIMO（Massive MIMO），RRU需要支持64路發射，並連接到含192個天線單元的天線陣列。
這樣RRU和天線都要支持64個端口，並用64根跳線連起來才行，這哪裏放得下？真是有些喪心病狂，還是兩者合體來得乾淨利落。
就這樣，AAU從4G時代開始萌芽，到了5G，則上位成為了標配。RRU在5G時代已日趨邊緣化。
二
有哪些類型的AAU？
1. RRU和天線鬆耦合式AAU
AAU雖然優點多多，但也有不靈活之處，那就是天線和射頻完全耦合，產品架構上需要重新進行產品設計。
在4G時代，各種RRU和天線已經很成熟了，AAU的使用範圍有限，設備商不太願意花大力氣重新設計全新的一體化產品，於是，出現了天線和射頻鬆耦合式的AAU這樣一種折衷設計。
這種AAU採用定製的天線，直接把現成的高頻段RRU安裝在天線背面，RRU壞了也好更換，還可以跟普通天線一樣用射頻線外接低頻段的RRU，擴展性也很好。
因其天線能和RRU無縫對接，相當於天線需要供電，這就是其名稱中“有源”的來源；同時它用來外接RRU的端口叫做“無源”端口，這是一種有源跟無源結合的方案。
在4G時代這種AAU還能勉強用用，到了5G時代就完全招架不住了。
2. 用作深度覆蓋的美化AAU
這是一種用於鬧市區等人口密集區域深度覆蓋的AAU，對發射功率要求低一些，但對產品的美化程度要求很高，上面所説的鬆耦合式AAU體積大，功率大，外觀嚇人，不滿足需求。
因此，出現了此場景專用的AAU，一般僅支持一到兩個頻段2T2R，沒有外接其他RRU的無源端口，因此結構簡潔，小巧美觀。
3. 5G時代的主流：支持Massive MIMO技術的AAU
為了提供超高下載速率，Massive MIMO（大規模多入多出）成為了5G等核心技術。
在4G時代，主流等RRU支持4T4R，也就是下行最多支持發射4路數據信號，跟手機做4x4 MIMO，上行則支持4根天線同時接收一路相同的信號，用以增強上行覆蓋。
而5G Massive MIMO AAU一般採用192個天線單元，支持64路發射和接收信號，下行可穩定支持24路數據信號同時發送，上行也能同時接收12流號同時接收。
這樣一來，即使5G採用跟4G一樣的載波帶寬和子載波間隔，在Massive MIMO的加持下也能實現小區下行吞吐量5倍的提升！
可以看出，Massive MIMO的射頻通道多，天線陣列規模大，複雜度提升，兩個模塊間的耦合更加緊密，必須把它們硬件上合二為一，再輔以合適的軟件算法才能實現良好性能。
因此，在5G主流的Sub6G頻段上，支持Massive MIMO的AAU成為了絕對的主流。
並且這種AAU內的天線一般只能支持單個頻段，無法提供無源端口來外接其他低頻段的RRU，或者説技術難度太大。
比如，3.5GHz的產品就只能工作在這個特定頻段上的一小段帶寬（100M），想要天線再支持700MHz低頻，外接700MHz的RRU來擴展覆蓋，是做不到的。
4. A+P，AAU和天線的再一次融合
前面説過，5G的主流頻段是2.6GHz，3.5GHz這些頻率比較高的頻段，能提供100M的超大載波帶寬，並通過AAU來提供Massive MIMO技術來支撐5G的高速率。
與此同時，像700MHz這樣的低頻段，由於頻率低帶寬窄，雖無法支撐5G高速率，卻能提供良好的覆蓋，因此也得到了運營商的青睞。
然而較高頻段Massive MIMO的AAU沒法支持700MHz頻段，需要獨立的天線才行。這樣一來鐵塔上的設備就又要增加了，租金增加不説，很有可能壓根就沒空間放。
於是，業界有人想到了把高頻AAU和低頻天線拼接起來的辦法，管它內部結構如何，反正從外面看是一個大盒子，節省了天面空間，鐵塔租金也可以省了。
這種方案就叫做A+P。A代表有源模塊，就是其內部需要供電的高頻AAU；P代表無源模塊，就是包在裏面的低頻天線。
從上圖可以看出，A+P這種產品中間有一個明顯的接縫，昭示着它拼湊和痕跡，對自己的出身倒是毫不掩飾。
三
AAU扛起5G的大旗
5G首先部署在城區熱點，這些地方一般高樓密佈，不但需要覆蓋地面，高樓的垂直覆蓋也十分重要。
Massive MIMO AAU的大規模天線陣列不但支持水平面的多流發射，還能把波束在垂直面上靈活分佈，對高樓的覆蓋能力極大增強。
由於發射通道多，可以形成很窄的波束，空分複用的能力更強，把同一份頻率和時間資源共享給多個用户。業界最多可以支持下行24路數據流同時發送，相比4G的4x4 MIMO（4流），小區能力提升了5倍。
速率的大幅提升，正是5G部署初期的eMBB業務的全部奧義，讓用户直觀地感受到了5G帶來的暢快淋漓。
正是AAU，扛起了這面5G的大旗。
本文作者：蜉蝣采采
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