마이크로웨이브 기술 - 5G 밀리미터파 회로기판 통신기술 연구

5G 밀리미터파 통신은 일반적으로 주파수 대역이 30~300GHz이고 대응 파장이 1~10mm인 전자파를 말한다.그것의 작업 주파수는 마이크로파와 원적외선 사이에 있으며, 두 가지 스펙트럼의 특성을 가지고 있다.거의 24GHz 이상의 주파수 대역도 밀리미터파의 범위로 정의됩니다.밀리미터파는 광대역, 좁은 빔, 전송 교란이 적고 안전성이 좋으며 다경 효과가 작고 도플러 해상도가 높으며 설비의 부피가 작고 집적하기 쉬운 등 특징을 가지고 있으며 5G 이동통신, 사물인터넷, 레이더, 위성통신 등 분야에서 광활한 응용 전망을 가지고 있다.현재 주요 관심 주파수 대역은 28-30ghz, 38GHz, 45GHz, 57-71ghz, 71-76ghz, 81-86ghz, 100GHz 등이다.

1. 장면 적용

5G 밀리미터파 통신 응용에는 밀리미터파 전도 통신, 지상 통신 및 위성 통신, 군사 통신 및 무선 지상 통신 및 인공 위성 통신이 포함된다.5G 통신 관련.3GPPTR38.913의 정의에 따르면 고주파 대역 응용과 관련된 몇 가지 장면은 실내 핫스팟, 밀집된 도시 지역, 매크로 커버리지, 고속철 접속과 재전송 및 위성이 지상으로 확장되는 것이다.

2. 핵심 기술

밀리미터파 통신의 주요 기술 과제는 밀리미터파 무선 주파수 장치, 밀리미터파 안테나, 초광대역 저복잡도 신호 처리, 공간 채널 모델과 네트워크 아키텍처, 공항의 최적화, 공항과 고주파 PCB 주파수 대역의 조합이다.

3. 시스템 아키텍처

5G 밀리미터파 기지국의 하드웨어는 베이스밴드 모듈 if 모듈과 밀리미터파 모듈 유닛으로 구성되어 있다

베이스밴드 모듈: 5G 베이스밴드 처리, 디지털 도메인 빔 형성, 기지국 전송 등 기능을 실현하고 CU, DU와 RU 디지털 논리가 공동으로 실현하며 회로 설계에서 일반적으로 CPU+ DSP + FPGA 구조를 사용하거나 전용 SOC 칩을 사용하여 베이스밴드 처리를 하며 IP 교환 칩, 전송 인터페이스 등 회로도 필요하다.If 모듈 및 밀리미터파 모듈: RU 유닛에 위치하며, 디지털 프런트엔드(DFE), 모듈 변환 회로, 밀리미터파 믹서, 아날로그 도메인 빔 형성 및 안테나 어레이를 포함하며, 베이스밴드 처리 및 DFE 기능을 위한 FPGA 또는 SOC 칩, 시계 시스템, digital-to-analog 변환 ADC, DAC, 밀리미터파 회로 기판 및 안테나 어레이 등을 포함한다.

5G 밀리미터파 통신

4. 통신 주파수 대역은 반드시 밀리미터파 방향으로 확장해야 한다

4.1 고용량, 고속도, 저지연 업무의 발전에 따라 통신 주파수 대역은 필연적으로 밀리미터파 방향으로 확장된다.

4.2 5G 이동통신의 기본 구조는 저주파 대역과 밀리미터파 대역이 결합된 통신 모델을 채택할 것이다.

4.3 5G 밀리미터파 통신의 주요 응용 장면은 핫이슈 교통 문제를 해결하고 밀리미터파 기지국의 부피가 더욱 작으며 은폐 설치가 편리하다.광섬유 액세스가 어렵거나 비용이 많이 드는 지역에 CPE 단말기를 벽이나 창문 근처에 설치할 수 있습니다.밀리미터파, MEC, AI 기술은 단지 네트워크 구성 방안에 적합하다;스마트 공장, 스마트 단지, 스마트 부두 등 스마트 제어 응용이 건설된다.

5.시장 규모

5G 구축이 추진됨에 따라 기존 4G LTE 네트워크와 미래 밀리미터파(mmW) 5G 구현 간 대역폭 격차를 메우기 위한 아6ghz 무선 인프라가 배치되기 시작했다. 5G 밀리미터파는 고가치 핫스팟의 커버리지 솔루션으로 포지셔닝하고, 아6ghz 5 와이드 커버리지망을 보완하며,배포 대수는 2018년 3천800개에서 2024년 140만개로 증가할 것으로 예상되며, 주로 24-27ghz와 27.5-29.5ghz 대역에 적용된다.

무선 주파수(rf) 시장

향후 4~5년 동안 기지국 건설 시장은 폭발적인 성장을 보일 것이다. 4G, 무선주파수 설비 시장에 비해 다수입 다수출 기술을 적용한 5G M-MIMO 매크로 스테이션은 3~4배, 5G 밀리미터파도 8배 정도의 시장 성장을 이룰 것으로 예상된다.전체 시장은 약 13% 의 cagR 성장으로 2018년 14억 8천만 달러의 바닥에서 2024년 31억 6천만 달러로 정점을 찍을 것으로 예상됩니다.사업 구성으로 볼 때 5G M-MIMO 매크로 스테이션과 5G 밀리미터파의 종합적인 기여도는 50% 를 넘을 것이다.

6. 5G 밀리미터파 상용화 진전과 병목 현상

현재 미국, 일본, 한국 등은 이미 5G 밀리미터파 스펙트럼 구분을 완료하고 상용 배치를 시작했으며 관련 산업 사슬도 이미 초보적으로 성숙되었다.그러나 미국, 일본, 한국 등에 비해 5G 밀리미터파는 중국 시장에서 상업화 과정이 상대적으로 뒤처져 있다.2017년 7월 24.75-27.5ghz와 37-42.5ghz 대역이 5G 밀리미터파 실험 대역에 사용될 수 있도록 승인되었지만 밀리미터파의 구체적인 비즈니스 일정은 아직 공식적으로 발표되지 않았다.명확한 최상위 상업 시간 계획이 부족하고 산업 사슬의 성숙도가 높지 않으며 산업 발전도 제약한다.국내 5G 밀리미터파 통신 산업 사슬의 상위 부품의 연구 개발과 제조는 여전히 연구 개발 시범 단계에 있다.기술 실현, 생산 원가와 인프라 건설 진도의 제한을 받아 아직 상업화 대량 생산을 실현하지 못했다.