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ADI對5G技術(shù)現(xiàn)狀與趨勢的解讀

analog_devices ? 來源:未知 ? 作者:李倩 ? 2018-03-29 11:39 ? 次閱讀
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5G帶來的并非只是單純的速度提升。作為一個統(tǒng)一的連接架構(gòu),5G在這個連接設(shè)計框架內(nèi)需要支持多樣化頻譜、多樣化服務(wù)與終端和多樣化部署……近日《電子工程專輯》記者邵樂峰采訪了ADI 通信業(yè)務(wù)部門CTO Thomas Cameron博士,帶來ADI對5G技術(shù)現(xiàn)狀與趨勢的解讀。

市場研究機(jī)構(gòu)IHS Markit在發(fā)布的《5G經(jīng)濟(jì)》研究報告中指出,到2035年,5G將在全球創(chuàng)造12.3萬億美元經(jīng)濟(jì)產(chǎn)出。這幾乎相當(dāng)于所有美國消費者在2016年的全部支出,并超過了2016年中國、日本、德國、英國和法國的消費支出總和。

ADI 通信業(yè)務(wù)部門 CTO Thomas Cameron博士

5G帶來的并非只是單純的速度提升。作為一個統(tǒng)一的連接架構(gòu),5G在這個連接設(shè)計框架內(nèi)需要支持多樣化頻譜、多樣化服務(wù)與終端和多樣化部署。ADI通信業(yè)務(wù)部門 CTO Thomas Cameron 博士日前在接受《電子工程專輯》采訪時指出,增強(qiáng)型移動寬帶(6GHz以上頻段)、關(guān)鍵業(yè)務(wù)型服務(wù)(1GHz-6GHz頻段)和海量物聯(lián)網(wǎng)(1GHz以下頻段)構(gòu)成了5G業(yè)務(wù)的核心。

5G服務(wù)的“鐵三角”

增強(qiáng)型移動寬帶

極致吞吐量和超低時延是增強(qiáng)型移動寬帶的兩大特征。傳統(tǒng)來看,4G技術(shù)更多依賴于授權(quán)頻譜,然而5G從頂層設(shè)計初期,就把授權(quán)頻譜、非授權(quán)頻譜和共享授權(quán)頻譜進(jìn)行了統(tǒng)一規(guī)劃和設(shè)計,毫米波和超大規(guī)模MIMO將在其中扮演關(guān)鍵角色。

關(guān)鍵業(yè)務(wù)型服務(wù)

該類型應(yīng)用對可靠性、超低時延和普及易用性要求極高,例如需要超過99.999%的可靠性和1ms的延遲性。目前的高級駕駛輔助系統(tǒng)(ADAS)更多屬于被動模式的自動駕駛,完全是通過車載傳感器對周圍信息的獲知做出判斷,存在限制。但如果車與車之間具備V2V這種關(guān)鍵型業(yè)務(wù)服務(wù)的能力,那么真正意義上的自動駕駛就會實現(xiàn)。

海量物聯(lián)網(wǎng)

包括智慧城市、智能家居、公共設(shè)施流量的監(jiān)控和計量、可穿戴設(shè)備、遠(yuǎn)程傳感器驅(qū)動等。例如用于水表、電表和公共環(huán)境信息監(jiān)測等應(yīng)用的傳感器,往往要求在部署多年之后都不需要更換,聯(lián)網(wǎng)終端的電池續(xù)航時間長達(dá)5-10年,節(jié)能性就必須要做得很好;其次,終端和芯片的成本要降到幾美元甚至更低;其三是深度覆蓋,也就是從遠(yuǎn)程角度支持可擴(kuò)展的覆蓋能力。

在從4G向5G的網(wǎng)絡(luò)遷移過程中,全球移動數(shù)據(jù)流量復(fù)合增長率達(dá)40%。運營商為了要追趕上消費者對數(shù)據(jù)和無處不在連接性的巨大需求,在網(wǎng)絡(luò)容量、室內(nèi)覆蓋以及頻譜等領(lǐng)域承受著相當(dāng)大的壓力。

——Thomas Cameron

提升5G網(wǎng)絡(luò)覆蓋與容量的關(guān)鍵技術(shù)

從全球各國5G的部署情況來看,美國傾向于使用微波頻段,中日韓等亞太國家則主打sub-6GHz頻段,歐洲與中國思路類似。從ADI角度看,5G將會率先在sub-6GHz頻段實現(xiàn)規(guī)模部署,小基站(Small Cell)和Massive MIMO將成為提升5G網(wǎng)絡(luò)覆蓋與容量的關(guān)鍵技術(shù)。

然而,以前的小基站只支持一個頻段,現(xiàn)在需要支持三到四個頻段,天線密度也會從之前的2T2R/4T4R躍升至64T64R/128T128R。盡管頻譜效率可以提升5倍,但是采用這種大規(guī)模MIMO天線集成的做法,勢必會在體積、成本和功耗等方面帶來挑戰(zhàn)。

作為射頻與微波產(chǎn)品線最全面的供應(yīng)商之一,ADI自2014年來先后成功收購了HITTITE微波、Symeo GmbH、Innovasic凌力爾特等公司,在高速轉(zhuǎn)換器、射頻與毫米波解決方案、高集成收發(fā)器、精密時鐘和電源等五大領(lǐng)域形成了完整布局。Thomas Cameron在采訪中也重點強(qiáng)調(diào)了ADI最具代表性的產(chǎn)品:AD9371、業(yè)界首款集成DPD功能的AD9375,以及在2016年5月推出的RadioVerse技術(shù)和設(shè)計生態(tài)系統(tǒng)。

與傳統(tǒng)OEM廠商仍采用離散器件(放大器、混頻器、解調(diào)器、ADC/DAC、濾波器等)來搭建所謂的SDR平臺不同,ADI RadioVerse的做法是通過提供集成式RF收發(fā)器、軟件API、設(shè)計支持包、完備的文檔、ADI EngineerZone在線技術(shù)支持社區(qū)及其他資源,為客戶提供集成收發(fā)器技術(shù)、魯棒的設(shè)計環(huán)境和針對特定市場的技術(shù)專長,使其無線電設(shè)計能夠快速從概念變?yōu)楫a(chǎn)品。

5G毫米波改變射頻前端設(shè)計

再看一下微波和毫米波頻段的5G接入系統(tǒng)。微波頻段下(預(yù)計將執(zhí)行于28GHz、39GHz或60GHz頻率)無線接入的最大障礙之一是克服不理想的傳播特性,這些頻段下的無線傳播在很大程度上受到大氣衰減、下雨、障礙物(建筑、人群、植物)以及反射的影響,若要克服接入系統(tǒng)的傳播難題,就需要采用自適應(yīng)波束成形(Beam-forming)技術(shù)。此外,寬帶數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、高性能頻譜轉(zhuǎn)換、高能效比電源設(shè)計、先進(jìn)封裝技術(shù)、OTA測試、天線校準(zhǔn)等,都構(gòu)成了微波和毫米波頻段5G接入系統(tǒng)面臨的設(shè)計難題。

Thomas Cameron向記者強(qiáng)調(diào)了先進(jìn)工藝在其中扮演的關(guān)鍵角色。眾所周知,GaAs多年來一直是微波行業(yè)的主流技術(shù),一流的微波系統(tǒng)也通常采用GaAs元件實現(xiàn),但SiGe工藝和傳統(tǒng)的CMOS工藝又能否占有一席之地呢?

“這取決于每個天線所需的輸出功率,比如輸出功率在100mW時,基本會選用GaAs/GaN PA;如果功率只有10mW,SiGe工藝就能夠?qū)崿F(xiàn)?!钡蔡嵝颜f,在微波頻率下甚至GaAs PA都效率較低,因為它們在線性區(qū)域內(nèi)通常會發(fā)生偏移,而SiGe工藝正在克服高頻工作障礙,以便在多項信號路徑功能上與GaAs一較高下。同時,波束成形技術(shù)會降低PA功率發(fā)射的限制和要求,這給了CMOS技術(shù)能夠發(fā)揮作用的空間,再加上CMOS工藝具有波束成形系統(tǒng)所需的高集成度,這對很多信號鏈和輔助控制功能來說是個福音。

當(dāng)然,這也意味著,設(shè)計者必須要具備把不同性能的組件整合在一起的能力。目前,ADI在上述三個領(lǐng)域都進(jìn)行了廣泛的技術(shù)投資,有能力提供從前端ADC/DAC到后端天線陣列的完整解決方案。

5G系統(tǒng)的最后一個考慮因素是機(jī)械設(shè)計和RF IC分割的相互依賴性。在50GHz以內(nèi),天線將是基板的一部分,并且預(yù)期路由和部分無源結(jié)構(gòu)可能內(nèi)嵌到基板上;超過50GHz時,天線元素和間距就會變得足夠小,可將天線結(jié)構(gòu)封裝在內(nèi),或集成到封裝上。因此,RF IC和機(jī)械結(jié)構(gòu)都必須一并設(shè)計,確保路由的對稱性,并最大程度減少損耗。也就是說,如果沒有強(qiáng)大的3D建模工具來進(jìn)行這些設(shè)計所需的大量仿真,那么這些工作一項都不可能完成。

聲明:本文內(nèi)容及配圖由入駐作者撰寫或者入駐合作網(wǎng)站授權(quán)轉(zhuǎn)載。文章觀點僅代表作者本人,不代表電子發(fā)燒友網(wǎng)立場。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)問題,請聯(lián)系本站處理。 舉報投訴
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原文標(biāo)題:媒體焦點丨ADI:5G改變射頻前端生態(tài),組合工藝有望減少設(shè)計傷痛

文章出處:【微信號:analog_devices,微信公眾號:analog_devices】歡迎添加關(guān)注!文章轉(zhuǎn)載請注明出處。

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