Substrato IC - Utilizzo di GaN per raggiungere un massiccio MIMO 5G inferiore a 6GHz

La tecnologia nitruro di gallio svolge un ruolo importante nelle applicazioni 5G inferiori a 6GHz e può aiutare a raggiungere molti obiettivi, tra cui velocità di dati più elevate.

Si stima che entro il 2021 il numero di persone con telefoni cellulari (5,5 miliardi) supererà il numero di utenti di acqua (5,3 miliardi). I video che consumano larghezza di banda aumenteranno ulteriormente la domanda di reti mobili, rappresentando il 78% del traffico di comunicazione mobile. 1 reti 5G che utilizzano la massiccia tecnologia MIMO (Multiple Input and Multiple Output) diventeranno la chiave per sostenere questa crescita. Secondo le previsioni di Strategy Analytics, entro il 2023, le connessioni mobili 5G dovrebbero crescere da 5 milioni nel 2019 a quasi 577 milioni. Basi 2MIMO Ogni generazione di tecnologia wireless utilizza i progressi della tecnologia dell'antenna per aumentare la velocità della rete. 3G utilizza MIMO monoutente, che utilizza più flussi di dati simultanei per trasmettere i dati dalla stazione base a un singolo utente. Il sistema 4G adotta principalmente la tecnologia MIMO multi-utente, che alloca diversi flussi di dati a utenti diversi e fornisce capacità e prestazioni molto migliori rispetto a 3G. 5G introdurrà un massiccio MIMO per aumentare ulteriormente la capacità e fornire velocità di dati fino a 20Gb/s.5G Massiva descrizione MIMO afferma di essere in grado di aumentare la capacità di rete e la velocità di dati riducendo al contempo le spese operative il più possibile. Gli utenti sperano anche che la qualità dei servizi dati wireless possa raggiungere il livello cablato. Il massiccio MIMO 5G può aiutare gli operatori a raggiungere questi obiettivi. Fornirà elevate velocità di dati per molti utenti e contribuirà ad aumentare la capacità. Non richiede spettro aggiuntivo per supportare i servizi multimediali in tempo reale. Inoltre, il massiccio MIMO utilizza il beamforming (una tecnologia che aggrega i segnali provenienti da più antenne in un unico fascio forte) per inviare segnali direzionali a un singolo utente, riducendo così il consumo energetico.

La tecnologia MIMOMassive MIMO utilizza un ampio array di antenne (generalmente composto da 64 componenti dual-polarized array, almeno 16) per ottenere il multiplexing spaziale. Il multiplexing spaziale fornisce più flussi di dati paralleli nello stesso modulo di risorse. Espandendo il numero totale di canali virtuali, può aumentare la capacità e la velocità dei dati senza aggiungere torri e spettro aggiuntivi. Nel multiplexing spaziale, ogni canale spaziale porta informazioni indipendenti. Se la dispersione nell'ambiente di propagazione è abbastanza ricca, molti sub-canali indipendenti saranno generati nella stessa larghezza di banda allocata, in modo che i guadagni di multiplexing possano essere raggiunti senza larghezza di banda o costi aggiuntivi di alimentazione. Il guadagno multiplexing si riferisce anche al grado di libertà della distribuzione spaziale del segnale; In una configurazione MIMO massiccia, il grado di libertà controlla la capacità complessiva del sistema.

Dopo aver adottato il massiccio MIMO, più antenne concentrano i segnali di trasmissione e ricezione in una piccola area spaziale, migliorando così notevolmente la produttività e l'efficienza energetica. Più flussi di dati e maggiore è la velocità dei dati, più efficiente è l'uso della potenza irradiata. Questo metodo migliora anche l'affidabilità del collegamento. L'aumento delle antenne significa un maggiore grado di libertà nella diversità spaziale. Può migliorare la selettività di trasmissione e ricezione dei flussi di dati e migliorare la capacità di eliminare le interferenze.

Massive MIMO offre diversi vantaggi, tra cui:

• Prevenire la propagazione in direzioni inutili e ridurre le interferenze

• Ridurre la latenza, ottenere velocità più veloce e maggiore affidabilità

• Ridurre l'attenuazione e la caduta, migliorare il rapporto segnale-rumore (SNR)

• Migliorare l'efficienza e l'affidabilità dello spettro

• Maggiore efficienza energetica

Massiva MIMO 5G e distribuzione sotto i 6GHz

Ovviamente, per raggiungere l'obiettivo di velocità dati 5G 20Gb/s, è necessario lo spettro di onde millimetriche. Tuttavia, prima che le onde millimetriche possano essere utilizzate nelle comunicazioni mobili, occorre risolvere diverse sfide chiave.

Sebbene gli operatori e i produttori di apparecchiature originali continuino a lavorare duramente per migliorare la tecnologia delle onde millimetriche, nel breve termine, le frequenze inferiori a 6GHz saranno la prima scelta per la tecnologia di rete 5G. La frequenza inferiore a 6GHz è adatta sia per le aree rurali che urbane, poiché la tecnologia supporta la trasmissione di dati ad alta velocità a lunga distanza (Figura 3). Inizialmente gli operatori intendono implementare il 5G nelle gamme di frequenza da 3.300 a 4.200 MHz e da 4.400 a 5.000 MHz, che supportano larghezze di banda dei canali fino a 100 MHz.Massive MIMO inferiore a 6 GHz risolve il problema delle interferenze utilizzando un gran numero di antenne nella stazione base, consentendo alla stazione base di fornire servizi a un gran numero di utenti nelle aree urbane. Massive MIMO può anche migliorare la produttività di picco, media e edge e massimizzare l'efficienza dei costi raggiungendo il miglior equilibrio tra copertura utente e capacità.

Se non ci fossero state sfide di progettazione del sistema, questi progressi tecnologici non sarebbero avvenuti. La massiccia tecnologia di beamforming MIMO inferiore a 6GHz promuoverà l'uso di amplificatori di potenza (PA) di piccole dimensioni, ad alte prestazioni e convenienti in array MIMO massicci. Inoltre, poiché i meccanismi di modulazione 5G stanno diventando sempre più complessi (come 256-QAM), i PA per infrastrutture wireless devono essere molto efficienti in condizioni di backoff di potenza profonda (fino o più di 8dB) per raggiungere la linearità richiesta.