Berita PCB - Tenderasi teknologi semikonduktor untuk rangkaian Sub-6GHz 5G

Ledakan pneumonia mahkota baru telah membawa cabaran ke rantai bekalan global. Tapi sebelum itu, industri RF dan semikonduktor gelombang mikro telah menghadapi perlawanan yang luar biasa. Pasar komunikasi sel, terutama peranti komputer tangan, menghasilkan lebih dari 50% pendapatan setengah konduktor. Selama lebih dari sepuluh tahun, aplikasi ini telah menjadi kekuatan pemandu yang kuat dalam industri, tetapi sekarang beberapa follow-up adalah lemah. Penghasilan peralatan GaAs frekuensi radio menurun pada tahun 2019, terutama disebabkan penurunan penghantaran telefon cerdas. Namun, masa depan industri setengah konduktor komponen masih cerah. Perkiraan optimistik ini terutama berasal dari rangkaian dan peralatan 5G. Standard baru ini dijangka menjadi enjin pertumbuhan seluruh industri setengah konduktor.5G pasar Sejak 2019, operator tanpa wayar telah menggunakan rangkaian dan peralatan 5G, jadi orang sepatutnya berkenalan dengan tiga inti visi 5G. Figur 1 hanya menunjukkan komponen utamanya dan fungsi yang tiga projek ini boleh mencapai. Satu cabaran yang akan dihadapkan oleh pemacu dan penghasil peralatan adalah untuk mencapai masa dan jangkauan skenario ini.5G sebenarnya terma yang tidak tepat yang digunakan secara luas. Ia boleh merujuk kepada dua bentuk independen dan tidak independen. Yang terakhir menggunakan inti LTE yang ada dan rangkaian isyarat. Selain itu, ia juga dibahagi kepada band frekuensi gelombang milimeter (juga dikenali sebagai "FR2" atau "band frekuensi tinggi") dan band frekuensi sub-6GHz (juga dikenali sebagai "FR1", yang terdiri dari "band frekuensi rendah" dan "band frekuensi tengah"). Organisasi standar industri 3GPP melangkah kerja standardisasi 5G dan mengubah Rel-15; pada masa yang sama, piawai Rel-16/17 akan fokus pada aspek lain 5G dan dijangka akan disetujui sebelum akhir 2022. Selain daripada terus memperbaiki piawai teknikal, semua orang secara umum bimbang tentang model perniagaan 5G. Bagaimana operator membezakan antara rangkaian 5G dan LTE? Adakah rangkaian 5G akan mencapai semua atau sebahagian kecil dari visi? Rangkaian 5G Jaringan frekuensi Sub-6GHz Membuat generasi baru rangkaian tanpa wayar adalah projek yang mahal, jadi operator bekerja keras untuk mengembangkan dan menguntungkan aplikasi 5G. Walaupun semua orang telah melaburkan banyak usaha kajian dan pembangunan pada tiga skenario utama visi 5G, tahap awal pemasaran 5G terutama fokus pada meningkatkan kabel lebar bimbit (eMBB). Operator saling bersaing dalam perlindungan rangkaian dan kelajuan, yang juga mempengaruhi secara tidak langsung arkitektur rangkaian Sub-6GHz dan teknologi. KegagalanIf you want to compare speed or capacity, then the 5G network Sub-6GHz frequency band will not be dominant at once. Ini akibat kejadian undang-undang Shannon-Hartley. Hukum ini menggambarkan nilai teori kadar data maksimum yang boleh dihantar dalam lebar kawasan saluran spesifik:C = B*log2 (1+SNR)Di antara mereka, C ialah had kapasiti saluran (bit/s), B ialah lebar kawasan saluran (Hz), dan SNR ialah nisbah isyarat-kepada-bunyi. Walaupun band frekuensi Sub-6GHz baru diberikan setiap hari di seluruh dunia, lebar band frekuensi ini hanya boleh diukur dalam puluhan atau ratusan MHz. Dalam band gelombang milimeter, lebar jalur biasanya aras GHz. Berbanding dengan gelombang milimeter, ini adalah kelemahan dasar rangkaian Sub-6GHz. Figure 2 menunjukkan bagaimana Ericsson percaya rangkaian LTE yang ada patut berevolusi ke 5G dengan penutupan, kapasitas dan prestasi terbaik. Rangkaian hibrid menggabungkan standar 2G/3G/4G dan band frekuensi, serta 5G Sub-6GHz dan band gelombang milimeter. Seluruh proses evolusi bermula dengan agregasi pembawa (CA) dalam band frekuensi LTE yang berbeza. Rangkaian yang berevolusi mempunyai sambungan ganda (DC), di mana pautan bawah beroperasi pada band frekuensi 5G Sub-6GHz yang menutupi lebar kawasan lebih banyak, sementara isyarat naik tetap dalam rangkaian LTE. Pada akhirnya, rangkaian ditatar ke model yang termasuk kombinasi berbilang CA dan DC pada band frekuensi gelombang Sub-6GHz dan milimeter.

KeuntunganThe ideal situation for operators to upgrade their LTE network to a fully functional 5G network. Proses evolusi ini melibatkan band frekuensi berbilang dan standar, serta CA dan DC, yang menghasilkan pelaksanaan kompleks dan mahal. Walaupun bahagian Sub-6GHz rangkaian mempunyai masalah lebar saluran yang tidak cukup dan meningkatkan kompleksiti rangkaian hibrid, ia juga membawa banyak keuntungan kepada rangkaian 5G. Keuntungan utama band frekuensi rendah ialah ciri-ciri penyebaran isyarat. Kehilangan laluan isyarat yang dihantar meningkat dengan meningkat frekuensi dalam hubungan berbilang 20log10(f). Dalam kes jarak yang sama, kehilangan isyarat 28GHz adalah 32dB lebih daripada 700MHz. Dalam pandangan kuasa penghantaran maksimum konstan stesen asas, kehilangan laluan yang meningkat di bawah band frekuensi tinggi ini sangat membatasi penutupan peralatan 28GHz. Juga, isyarat Sub-6GHz mempunyai kehilangan penetrasi bangunan lebih rendah daripada isyarat gelombang milimeter. Ini penting untuk penerbangan rangkaian 5G di kawasan metropolitan.

Rangkaian Sub-6GHz juga mempunyai keuntungan yang jelas dalam aplikasi teknologi input berbilang-output (MIMO) dan antena MIMO yang besar. MIMO bergantung pada penghantar dan penerima berbilang di stesen asas dan terminal pengguna. Kerana radiator terpisah, isyarat yang dihantar tiba di penerima sepanjang laluan yang berbeza. Penggunaan pelbagai ruang dan teknologi pendaraban, disambung dengan aliran data berbilang saluran tunggal dan pendaraban berbilang saluran, boleh meningkatkan kuasa isyarat (nisbah isyarat-kepada-bunyi) dan kadar data.

Arkitektur antena MIMO ini akan menjadi pusat utama kebanyakan rangkaian 5G, kerana jika kapasitas saluran dalam persamaan 1 diharapkan dengan tertib pertama, antena MIMO boleh meningkatkannya dengan n kali (n sama dengan bilangan pasangan radiator antena). Dalam versi piawai yang sebelumnya dilepaskan oleh 3GPP, struktur antena terbatas kepada konfigurasi 8T/8R, iaitu, 8 penghantar dan 8 penerima. Terma "MIMO besar" (mMIMO) juga sangat umum, tetapi sekarang ia pada dasarnya bermakna bilangan penghantar jauh lebih daripada 8. Dalam penerbangan 5G semasa, kita boleh melihat setiap antena stesen dasar mMIMO dan titik akses mempunyai hingga 1024 radiator.

Pelaksanaan mMIMO pada Sub-6GHz dan gelombang milimeter PCB berbeza, menghasilkan perbezaan halus dalam arkitektur dan kriteria desain. Isyarat Sub-6GHz mempunyai panjang gelombang lebih panjang daripada isyarat gelombang milimeter, jadi lebih banyak refleksi transmisi akan berlaku. Ini boleh mencipta persekitaran penyebaran berbilang laluan yang lebih kaya dan memberikan permainan kepada keuntungan MIMO. Selain itu, membina dan menyimpan pautan tanpa wayar optimal memerlukan pemahaman maklumat keadaan saluran, yang termasuk pemprosesan dan kemaskini maklumat parameter seperti pecahan, putus, kehilangan laluan, dan penghalangan. Operasi di atas lebih boleh diulang dalam band frekuensi Sub-6GHz, dengan itu menyediakan persekitaran yang lebih baik untuk penyebaran isyarat.