从设计、测试到封装5G毫米波技术面临哪些挑战【幸运赛车pk10】

发布时间:2021-02-04    来源:幸运赛车pk10 nbsp;   浏览:24105次

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运营商、设备厂商、芯片厂商正在齐心协力推动第五代移动通信标准(即5G)的制定。5G是下一代4G(也叫龙腾,LTE)移动通信标准,5G的数据传输速率可以达到10Gbps,是LTE标准的100倍。5G技术能否成为现实还是个疑问。

然而,5G市场已经开始升温。Anokiwave、Broadcom、Intel、Qorvo、高通、三星等新兴厂商都在开发5G芯片。5G网络部署完成后,仍然存在很多挑战。

比如设备厂商和芯片厂商虽然一直在研发5G产品,但是5G标准还没有确定。LTE网络现在的工作频率跨度从700MHz到3.5GHz,而5G网络不仅要兼容LTE网络,还要反对公众免费(无牌照,设备厂商不用卖牌照费)或者毫米波频段(记录:目前毫米波频段基本免费,但免费频段不等于毫米波频段)。严格意义上的毫米波频率是30GHz到300GHz,对应的波长分别是10mm到1mm。毫米波通信将大大提高无线数据传输的速率。

早期5G的新工作频率不会是28GHz(美国)和39GHz(欧洲),而是后面会推出其他频率,比如60GHz(有记录的,通信行业对60GHz的期望并不太高,因为60GHz信号传播的大气波动比较严重),71GHz到86GHz,甚至可能使用300GHz。为了对抗毫米波通信,移动系统和基站必须配备处理器、基带和射频设备,这些设备的修改速度更慢。实际上5G标准对射频的影响很小,所以必然会受到一系列新的射频芯片技术的反对,比如针对相控天线的毫米波技术。

毫米波技术首先应用于航空和军事工业。现在汽车雷达和60GHzWi-Fi已经在用了,5G以后肯定不用了。将毫米波技术从航天军工引入商业市场并不容易。毫米波技术仍然面临一些挑战。

全球铸造厂(GlobalFoundries)射频营销总监彼得拉伯尼(PeterRabbeni)表示,设计和建设,以及毫米波产品测试,将遇到许多困难。这主要是因为毫米波频率太高。设计毫米波芯片很难,但测试不会更没用。在行业内,我们很早就开始测试毫米波产品,但这些毫米波芯片主要用于航空航天军事市场。

NI销售和营销执行副总裁EricStarkloff表示,毫米波测试的成本非常高,我们希望能大幅降低毫米波测试的成本,使毫米波大规模推广成为可能。虽然5G技术面临诸多挑战,但Verizon计划在2017年收购美国部分5G业务,韩国电信和三星计划在2018年冬奥会期间收购5G业务,但大规模5G部署将早于2020年。“我在猜测5G是否能在2020年之前获得更完整的移动服务,”ForwardConcepts总裁威尔斯特劳斯(WillStrauss)说。当然,2018年会有5G试运营网络获得高速移动通信服务,但那时候需要买得起5G手机的人很少。

虽然距离5G的建设还有很长的路要走,但业界必须认真审视5G技术,才能跟上其发展的步伐。下面我们从芯片、工艺、测试、PCB等方面详细分析一下5G技术的现状。5G是什么?5G到底是什么?为什么一定要5G?目前大部分运营商部署的4G移动通信标准降为LTEUltra(LTEAdvanced,第10版LTE标准,全称LTE-A)。

运营商根据4G技术规范,部署了四级(Cat4)和六级(Cat6)LTE-A移动通信网络。四级LTE-A的平均下载速度为150Mbps,六级LTE-A的平均下载速度更高,平均为300Mbps。

过一段时间,运营商会部署LTE-Apro(LTE标准第13版),LTE-A被指出是4.5G技术,算是迈向5G的跳板。根据NI的数据,LTE-APro反对32个载波单元(相比之下,LTE-A反对5个)、海量存储和自由频带LTE技术。

这些技术都是5G技术的一部分,但是5G技术将 对于LTE-APro,运营商不会部署十级(Cat10)移动网络,反对450Mbps的下载速度,而部分运营商不会部署16级(Cat16)移动网络,下载速度在1 Gbps左右。虽然现在4G网络速度还不错,但据爱立信估计,2015年到2021年移动数据流量年增长率约为45%,每部手机的月数据流量将从2015年的1.4GB快速增长到2021年的8.9GB左右。

由于移动数据流量的快速增长等原因,人们对5G技术的市场需求在现实中并不存在。不同运营商获得的5G服务可能有所不同,但一般每个运营商自由选择的5G技术还包括以下三项:增强型移动宽带、物联网、机器通信。增强型移动宽带引入毫米波技术,可使移动数据传输速率高达10Gbps。5G网络的容量是4G的1000多倍,传输延迟降低到4G的十分之一。

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物联网主要是指基于无线网络的技术。为了更好的发展物联网,业界也制定了窄带无线网络标准,成为了NBIOT。与此同时,5G包括一个单独的机器对机器通信协议(M2M),5G中指定的M2M协议称为LTE-M.5G明确拒绝低功耗和宽电池寿命。NI首席营销经理大卫霍尔(DavidHall)表示,NBIOT和LTE-M都是为机对机通信而设计的,改变了现有的移动通信协议,在射频方面相对简单。

那么引入这些标准有什么副作用呢?WiFi等无线技术可以放入5G概念,会让整个市场变得复杂,未经证实,甚至恐慌。比如5G可能不包括60GHz无线网络技术(WiGig),其他无线标准也在不断涌现,比如LoRa和Sigfox。但是,要设计出一种符合所有国家所有无线通信标准的射频芯片,即使不是不可能,也是不太可能的。

你能同时满足所有的市场需求吗?无法!ADI公司通信基础设施部门的首席技术官托马斯萨姆森(ThomasCamerson)斩钉截铁地表示。所以未来运营商不会只反对部分5G标准。

(运营商的)目标是建立一个灵活的网络,能够满足细分的横向市场的需求。卡尔森说。另外,与4G相比,毫米波信号的传输距离更长。

由于波长较长和空气吸收的影响,5G信号的传输距离约为200米。为了满足短距离传输范围内的数据流量的市场需求,5G将使用MassiveMIMO,通过使用多个天线来大大提高系统的通信容量。从这个例子中,我们可以看到5G网络是多么简单。

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