Новости PCB - Тенденции в полупроводниковой технологии для подс6GHz 5G сети

The outbreak of the new crown pneumonia has brought challenges to the global supply chain. Но до этого, the RF and microwave semiconductor industries have already faced tremendous resistance. рынок сотовой связи, especially handheld devices, более 50% доходов полупроводников. For more than ten years, это приложение всегда было мощным двигателем отрасли, but now some follow-ups are weak. в 2019 году доходы от радиочастотного оборудования на арсениде галлия сократились, mainly due to the decline in smartphone shipments. Однако, the future of the compound semiconductor industry is still bright. Этот оптимизм в основном обусловлен 5G сетьустройство. This new standard is expected to become the growth engine of the entire semiconductor industry.
5G market
Since 2019, wireless operators have been deploying 5G сеть устройство, so people should be familiar with the three cores of the 5G vision. На рисунке 1 показан его основной компонент и выполняемые функции. The challenge that operators and equipment manufacturers will face is to achieve the timeliness and extent of these scenarios.
5G фактически является широко распространенным неточным термином. Она может означать две формы независимости и независимости. The latter uses the existing LTE core and signaling network networking. Кроме того, it is also divided into millimeter wave frequency band (also known as "FR2" or "high frequency band") and sub-6GHz frequency band (also known as "FR1", consisting of "low frequency band" and "mid frequency band"). The 3GPP industry standards organization is stepping up 5G standardization work and revising Rel-15; at the same time, Rel - 16/17 standard will focus on other aspects of 5G and is expected to be approved before the end of 2022.
Помимо постоянного совершенствования технических стандартов, everyone is generally concerned about the 5G business model. как операторы различают сети 5G и LTE? Will the 5G network achieve all or a small part of the vision?
5G network Sub-6GHz frequency band
Deploying a new generation of wireless networks is an expensive project, so operators are working hard to develop and monetize 5G applications. Несмотря на то, что каждый вкладывал значительные средства в НИОКР в трех основных сценариях видения 5G, the early stage of 5G marketing mainly focused on enhancing mobile broadband (eMBB). конкуренция операторов в отношении охвата и скорости сети, which also indirectly affects the Sub-6GHz network architecture and technology.
Disadvantage
If you want to compare speed or capacity, then the 5G network Sub-6GHz frequency band will not be dominant at once. Это побочный результат закона Шеннона - Хартли. This law describes the theoretical value of the maximum data rate that can be transmitted in a specific channel bandwidth:
C = B*log2 (1+SNR)
Among them, C is the limit of channel capacity (bit/s), B is the channel bandwidth (Hz), and SNR is the signal-to-noise ratio.
Хотя во всем мире ежедневно распределяются новые диапазоны частот менее 6 ггц, ширина полосы частот этих частот может измеряться лишь в десятках или сотнях МГц. миллиметровый диапазон, ширина полосы пропускания обычно составляет уровень GHz. Compared with millimeter wave, Это основной недостаток сети A6GHZ. Figure 2 shows how Ericsson believes that the existing LTE network should evolve to 5G with the best coverage, емкость и свойства. The hybrid network combines existing 2G/3G/4G standards and frequency bands, и 5G - 6GHZ и миллиметровый диапазон. The entire evolution process begins with carrier aggregation (CA) in different LTE frequency bands. The evolved network has dual connectivity (DC), in which the downlink operates on the 5G Sub-6GHz frequency band covering more channel bandwidth, и сигнал восходящей связи сохраняется в сети LTE. In the end, сеть была преобразована в модель, включающую различные комбинации CA и DC в диапазонах частот 6GHz и миллиметровых волн.

Advantage
The ideal situation for operators to upgrade their LTE network to a fully functional 5G network. этот процесс эволюции включает несколько диапазонов частот и критериев, as well as CA and DC, приводить к сложному и дорогостоящему осуществлению. Although the Sub-6GHz part of the network has the problem of insufficient channel bandwidth and increases the complexity of the hybrid network, Она также принесла много выгод сети 5G.
A major advantage of the low frequency band is the signal propagation characteristics. The потеря пути of the transmitted signal increases with the increase of frequency in a multiple relationship of 20log10(f). In the case of the same distance, потери сигнала на 28GHz выше, чем 700MHz на 32dB. учитывая постоянную максимальную эмиссионную мощность основной станции, the increased path loss under this high frequency band greatly limits the coverage of 28GHz equipment. Альсо, the Sub-6GHz signal has lower building penetration loss than the millimeter wave signal. Это для развертывания 5G сеть in metropolitan areas.

Sub-6GHz networks also have obvious advantages in the application of multiple-input multiple-output (MIMO) technology and massive MIMO antennas. MIMO зависит от нескольких передатчиков и приёмников в базовой станции и терминале пользователя. Because the radiators are separate, передаточный сигнал поступает в приемник по разным путям. техника пространственного разделения и мультиплексирования, coupled with single-channel multiple data streams and multi-channel propagation, can improve signal robustness (signal-to-noise ratio) and data rate.

Такая конфигурация MIMO антенны станет основой большинства сетей 5G, поскольку если пропускная способность канала в уравнении 1 приближается к первому уровню, то антенна MIMO может увеличить ее в n раза (n равно количеству излучателей антенны). в стандартной версии, опубликованной перед 3GPP, структура антенны ограничена 8 т / 8R, т.е. 8 передатчиками и 8 приемниками. Термин "крупномасштабные MIMO" (MMIMO) также является весьма распространенным, но сейчас он в основном означает, что количество передатчиков намного превышает восемь. в текущем развертывании 5G можно видеть максимум 1024 радиатора в каждой из станций MMIMO и точек доступа.

реализация MIMO в условиях ниже 6 ггц миллиметровые волны PCB is different, нюансы, приводящие к различиям в строительных и проектных стандартах. Sub-6GHz signals have longer wavelengths than millimeter wave signals, Поэтому будет больше пропускающих отражения. This can create a richer multipath propagation environment and give play to the advantages of MIMO. Кроме того, building and maintaining an optimal wireless link requires understanding channel state information, включая обработку и обновление информации о параметрах рассеяния, fading, path loss, and blocking. вышеуказанные операции повторяются в диапазоне частот ниже 6 ггц, thereby providing a more favorable environment for signal propagation.