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將5G愿景變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)的關(guān)鍵趨勢(shì)與技術(shù)支持因素

h1654155971.8456 ? 來(lái)源:半導(dǎo)體行業(yè)觀察 ? 2020-07-01 16:29 ? 次閱讀
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5G不再僅僅是一個(gè)承諾——它是非常真實(shí)的龐大市場(chǎng),盡管其實(shí)施尚處于起步階段。

2019年有兩個(gè)例子表明5G的部署正在成為現(xiàn)實(shí)。其中之一是Verizon在其所有NFL橄欖球賽場(chǎng)中都推出了5G服務(wù);另一個(gè)例子在韓國(guó),5G用戶在當(dāng)年8月——僅在本地運(yùn)營(yíng)商推出商業(yè)化技術(shù)四個(gè)月后便達(dá)到200萬(wàn)以上。

在本文中,我們將探討小型基站密集化、頻譜采集、頻譜共享和大規(guī)模MIMO等領(lǐng)域中5G的發(fā)展趨勢(shì)。盡管普及尚需時(shí)日,但5G有望成為有史以來(lái)增長(zhǎng)最快的移動(dòng)技術(shù)。

根據(jù)全球移動(dòng)供應(yīng)商協(xié)會(huì)(GSA)的調(diào)研,5G的增長(zhǎng)速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)快于4G LTE——部署節(jié)奏超越后者約兩年;其最近發(fā)布的數(shù)據(jù)表明,全球有50多家運(yùn)營(yíng)商推出了5G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò),并且至少有60款不同的5G移動(dòng)設(shè)備可用。

最終,5G將帶來(lái)改變生活的影響,并顛覆許多行業(yè)。但是,在2020年,運(yùn)營(yíng)商將重點(diǎn)支持前兩個(gè)主要5G用例:更快的移動(dòng)連接性和帶來(lái)高速無(wú)線連接的固定無(wú)線接入(FWA)。

Qorvo在其《5G RF傻瓜書(shū)(5G RF for Dummies)》第二版中強(qiáng)調(diào)了5G的高速發(fā)展;這本新近更新的著作描述了將5G愿景變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)的關(guān)鍵趨勢(shì)與技術(shù)支持因素。

以下是書(shū)中的一些要點(diǎn):

1、網(wǎng)絡(luò)密集化與小型基站

5G用戶將需要更多的蜂窩基站以大幅擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)容量并支持?jǐn)?shù)據(jù)流量的增長(zhǎng)。

這促使移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商(MNO)急于采用小型基站(即人口稠密的城區(qū)中安裝在建筑物、路燈柱等場(chǎng)合的小型低功率基站)來(lái)提高網(wǎng)絡(luò)密集度。

這些小型基站將幫助MNO滿足用戶對(duì)大量數(shù)據(jù)的渴求,改善服務(wù)質(zhì)量。

2、頻譜收集

5G需要大量帶寬。

更大的帶寬使運(yùn)營(yíng)商可以增加容量并提高數(shù)據(jù)速率,從而使用戶可以更快地下載大文件并獲得高分辨率的無(wú)抖動(dòng)流媒體。

物理層和更高層的設(shè)計(jì)與頻率無(wú)關(guān),但為每個(gè)層制定了單獨(dú)的無(wú)線電性能要求。較低的頻率范圍(FR1)也稱為sub-7GHz,即410 - 7,125 MHz頻段;較高的頻率范圍(FR2)也稱為毫米波(mmWave),范圍為24.25 - 52.6 GHz。

為了獲得FR1和FR2中的帶寬,必須分配更多的頻譜。目前,約40個(gè)國(guó)家和地區(qū)的監(jiān)管機(jī)構(gòu)已經(jīng)分配了新的頻率并實(shí)現(xiàn)了LTE頻譜的重新劃分,然而,這還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。根據(jù)GSA的數(shù)據(jù),有54個(gè)國(guó)家計(jì)劃從現(xiàn)在起到2022年底分配更多頻譜,以盡可能地至少解決一部分問(wèn)題。

3、4G到5G網(wǎng)絡(luò)的演進(jìn)

5G無(wú)線電接入網(wǎng)絡(luò)(RAN)旨在與現(xiàn)有4G LTE網(wǎng)絡(luò)配合使用。3GPP允許多個(gè)新無(wú)線電(NR)部署選項(xiàng)。因此,如下圖所示,通過(guò)從非獨(dú)立(NSA)到獨(dú)立(SA)組網(wǎng),MNO可以更輕松地遷移至5G。

5G部署的過(guò)渡——核心網(wǎng)基站手機(jī)LTE操作選項(xiàng)1eNodeB控制、數(shù)據(jù)和語(yǔ)音流量LTE5G芯片組非獨(dú)立(NSA)組網(wǎng)LTE + NR選項(xiàng)3xeNodeBgNodeB控制、數(shù)據(jù)和語(yǔ)音流量(錨點(diǎn))數(shù)據(jù)LTE5G芯片組獨(dú)立(SA)組網(wǎng)NR選項(xiàng)2eNodeBgNodeB控制、數(shù)據(jù)和語(yǔ)音流量LTE5G芯片組控制數(shù)據(jù)IMS服務(wù)演進(jìn)分組核心網(wǎng)5G核心網(wǎng)。

4、動(dòng)態(tài)頻譜共享

動(dòng)態(tài)頻譜共享(DSS)是一項(xiàng)新技術(shù),可以進(jìn)一步幫助實(shí)現(xiàn)從4G到5G的平滑遷移。借助DSS,運(yùn)營(yíng)商可以允許4G和5G用戶共享同一頻譜,而不必將頻譜的每個(gè)部分專用于4G或5G。

這意味著運(yùn)營(yíng)商可以更有效地使用其網(wǎng)絡(luò),并根據(jù)用戶需求分配容量從而優(yōu)化用戶體驗(yàn)。因此,隨著5G用戶數(shù)量的增加,網(wǎng)絡(luò)可以在總?cè)萘恐袨槊總€(gè)用戶動(dòng)態(tài)分配更多容量。

5、毫米波(mmWave)

5G網(wǎng)絡(luò)可以使用毫米波FR2頻譜來(lái)提供最高的數(shù)據(jù)速率,在該頻譜中可以使用大范圍的帶寬。

毫米波現(xiàn)已成為現(xiàn)實(shí):5G網(wǎng)絡(luò)正在將其用于FWA和移動(dòng)設(shè)備,并將在將來(lái)用于其它用例。隨著5G網(wǎng)絡(luò)部署的擴(kuò)大和適用于家用設(shè)備的出現(xiàn),運(yùn)營(yíng)商預(yù)計(jì)將FWA推廣到更多家庭。

6、大規(guī)模MIMO

MIMO(多輸入多輸出)通過(guò)使用多個(gè)天線以相同的帶寬傳送多個(gè)數(shù)據(jù)流來(lái)提高數(shù)據(jù)速度和網(wǎng)絡(luò)容量。

當(dāng)今的許多LTE基站已經(jīng)使用多達(dá)8根天線來(lái)傳輸數(shù)據(jù),但是5G引入了大規(guī)模MIMO,它使用32或64個(gè)天線,在將來(lái)甚至還會(huì)更多。

大規(guī)模MIMO對(duì)毫米波尤為重要,因?yàn)槎鄠€(gè)天線集中了收發(fā)信號(hào),以提高數(shù)據(jù)速率并補(bǔ)償高頻下的傳播損耗。這極大地提升了吞吐量和能效。

7、RFFE創(chuàng)新助力5G

真正實(shí)現(xiàn)5G愿景需要?jiǎng)?chuàng)新射頻前端(RFFE)技術(shù)的參與。隨著手機(jī)、基站和其它設(shè)備變得越來(lái)越時(shí)尚、小巧,RFFE將需要在更少的空間中獲得更強(qiáng)大性能,同時(shí)提高能效。一些RF技術(shù)是實(shí)現(xiàn)5G目標(biāo)的關(guān)鍵;它們包括:

氮化鎵(GaN)。GaN非常適合能夠在高溫下工作的大功率晶體管。GaN PA在5G中的潛力才剛剛開(kāi)始被認(rèn)識(shí)到。其所具備的高射頻功率、低直流功耗、小尺寸和高可靠性使設(shè)備制造商可以制造體積更小、重量更輕的基站。

通過(guò)GaN PA,運(yùn)營(yíng)商可以以更少的天線陣列單元和更低的功耗,滿足毫米波傳輸?shù)母咝蜉椛涔β剩‥IRP)輸出規(guī)范。這使得系統(tǒng)重量更輕,安裝成本更低。

BAW濾波器。5G所使用的頻段及載波聚合(CA)組合的數(shù)量大幅增加,并且需要與許多其它無(wú)線標(biāo)準(zhǔn)共存,這意味著高性能濾波器對(duì)于避免干擾至關(guān)重要。

表面聲波(SAW)和體聲波(BAW)濾波器占板面積小、性能卓越且價(jià)格適中,是5G移動(dòng)設(shè)備中使用的主要濾波器類(lèi)型。

聲明:本文內(nèi)容及配圖由入駐作者撰寫(xiě)或者入駐合作網(wǎng)站授權(quán)轉(zhuǎn)載。文章觀點(diǎn)僅代表作者本人,不代表電子發(fā)燒友網(wǎng)立場(chǎng)。文章及其配圖僅供工程師學(xué)習(xí)之用,如有內(nèi)容侵權(quán)或者其他違規(guī)問(wèn)題,請(qǐng)聯(lián)系本站處理。 舉報(bào)投訴
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原文標(biāo)題:加速5G部署的7個(gè)基本要素都是啥?

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