IC-Substrat - Verwenden von GaN, um 5G massive MIMO unter 6GHz zu erreichen

Galliumnitrid-Technologie spielt eine wichtige Rolle in 5G-Anwendungen unter 6GHz und kann dazu beitragen, viele Ziele zu erreichen, einschließlich höherer Datenraten.

Es wird geschätzt, dass bis 2021, the number of people with mobile phones (5.5 billion) will exceed the number of water users (5.3 billion). Bandbreitenaufnehmendes Video wird die Nachfrage nach Mobilfunknetzen weiter erhöhen, Berechnung von 78% des Mobilfunkverkehrs. 1 5G networks using massive multiple input and multiple output (MIMO) technology will become the key to supporting this growth. Gemäß Strategy Analytics Prognosen, von 2023, 5G-Mobilfunkverbindungen werden voraussichtlich von fünf Millionen im 2019 auf fast 577 Millionen wachsen. 2
MIMO-Grundlagen
Jede Generation drahtloser Technologie nutzt Fortschritte in der Antennentechnologie, um die Netzwerkgeschwindigkeit zu erhöhen. 3G nutzt Single-User MIMO, Das Gerät nutzt mehrere gleichzeitige Datenströme, um Daten von der Basisstation an einen einzelnen Benutzer zu übertragen. Das 4G-System nimmt hauptsächlich Multi-User an MIMO-Technologie, welche unterschiedliche Datenströme unterschiedlichen Benutzern zuordnet, und bietet viel bessere Kapazität und Leistung als 3G. 5G wird massive MIMO einführen, um die Kapazität weiter zu erhöhen und Datenraten bis zu 20Gb bereitzustellen/s.
5G massive MIMO description
5G claims to be able to increase network capacity and data rate while reducing operating expenses as much as possible. Benutzer hoffen auch, dass die Qualität der drahtlosen Datendienste das kabelgebundene Niveau erreichen kann.
5G Massive MIMO kann Betreibern helfen, diese Ziele zu erreichen. Es wird hohe Datenraten für viele Benutzer bieten und helfen, die Kapazität zu erhöhen. Es erfordert kein zusätzliches Spektrum zur Unterstützung von Echtzeit-Multimedia-Diensten. Darüber hinaus, massive MIMO utilizes beamforming (a technology that aggregates signals from multiple antennas into a single strong beam) to send signals directionally to a single user, dadurch den Energieverbrauch senken.

Advantages of spatial multiplexing and massive MIMO
Massive MIMO-Technologie uses a large antenna array (generally composed of 64 dual-polarized array components, at least 16) to achieve spatial multiplexing. Spatial Multiplexing bietet mehrere parallele Datenströme im selben Ressourcenmodul. Durch Erweiterung der Gesamtzahl der virtuellen Kanäle, Es kann Kapazität und Datenrate erhöhen, ohne zusätzliche Türme und Spektrum hinzuzufügen.
Im räumlichen Multiplexing, Jeder räumliche Kanal trägt unabhängige Informationen. Wenn die Ausbreitung in der Vermehrungsumgebung reich genug ist, viele unabhängige Subkanäle werden in der gleichen zugewiesenen Bandbreite generiert, Damit Multiplexing-Gewinne ohne zusätzliche Bandbreite oder Stromkosten erzielt werden können. Multiplexing Gain bezieht sich auch auf den Freiheitsgrad der räumlichen Signalverteilung; in einer massiven MIMO-Konfiguration, Der Freiheitsgrad steuert die Gesamtkapazität des Systems.

Nach der Übernahme massiver MIMO konzentrieren mehrere Antennen die Sende- und Empfangssignale auf einen kleinen Raum, wodurch Durchsatz und Energieeffizienz erheblich verbessert werden. Je mehr Datenströme und je höher die Datenrate, desto effizienter wird die abgestrahlte Leistung genutzt. Diese Methode verbessert auch die Zuverlässigkeit der Verbindung. Die Zunahme der Antennen bedeutet ein höheres Maß an Freiheit in der Raumvielfalt. Es kann die Selektivität des Sendens und Empfangens von Datenströmen verbessern und die Fähigkeit zur Beseitigung von Störungen verbessern.

Massive MIMO bietet mehrere Vorteile, darunter:

• Verhindern Sie Ausbreitung in unnötige Richtungen und reduzieren Sie Interferenzen

• Reduzieren Sie Latenz, erhalten Sie schnellere Geschwindigkeit und höhere Zuverlässigkeit

• Reduzieren Sie Dämpfung und Abfall, verbessern Sie Signal-Rausch-Verhältnis (SNR)

• Verbesserung der Frequenzeffizienz und Zuverlässigkeit

• Höhere Energieeffizienz

5G massive MIMO und Bereitstellung unter 6GHz

Um das 5G 20Gb/s Datenratenziel zu erreichen, wird offensichtlich ein Millimeterwellenspektrum benötigt. Bevor Millimeterwellen jedoch im Mobilfunk eingesetzt werden können, müssen einige zentrale Herausforderungen gelöst werden.

Obwohl Betreiber und Erstausrüster weiterhin hart daran arbeiten, die Millimeterwellentechnologie zu verbessern, kurzfristig, Frequenzen unter 6GHz werden die erste Wahl für 5G-Netzwerktechnologie sein. Die Frequenz unter 6GHz eignet sich sowohl für ländliche als auch städtische Gebiete, because the technology supports long-distance high-speed data transmission (Figure 3). Betreiber beabsichtigen zunächst 5G im Frequenzbereich von 3,300 bis 4,200 MHz und 4,400 bis 5,000 MHz, die Kanalbandbreiten von bis zu 100 MHz unterstützen.
Massive MIMO unterhalb von 6GHz löst das Störproblem durch Verwendung einer großen Anzahl von Antennen in der Basisstation, Ermöglichung der Basisstation, Dienstleistungen für eine große Anzahl von Nutzern in städtischen Gebieten zu erbringen. Massive MIMO kann auch Peak verbessern, Durchschnitt, und Kantendurchsatz, Maximierung der Kosteneffizienz durch Erzielung der besten Balance zwischen Benutzerabdeckung und Kapazität.

Wenn es keine Herausforderungen im Systemdesign gäbe, diese technologischen Fortschritte wären nicht eingetreten. Massive MIMO Beamforming Technologie unter 6GHz fördert den Einsatz von kleinen, Hochleistungs, cost-effective power amplifiers (PA) in massive MIMO-Arrays. Darüber hinaus, because 5G modulation mechanisms are becoming more and more complex (such as 256-QAM), wireless infrastructure PAs need to be very efficient under deep power output backoff conditions (up to or more than 8dB) to achieve the required linearity.