微波技術 - 5G毫米波電路板通信技術研究

5G毫米波通信 通常指頻帶為30～300GHz，對應波長為1～10mm的電磁波. 其工作頻率介於微波和遠紅外波之間, 它具有兩種光譜的特徵. 接近24.GHz或以上的頻帶也被定義為毫米波的範圍. 毫米波具有寬帶特性, 窄光束, 傳輸干擾小, 良好的安全性, 小多徑效應, 高多普勒分辯率, 設備尺寸小, 易於集成, 等., 囙此在5G移動通信中有著廣闊的應用前景, 物聯網, 雷達, 衛星通信, 和其他欄位. 現時, 主要涉及的頻段為28-30ghz, 38GHz, 45GHz, 57-71ghz, 71-76ghz, 81-86ghz, 100GHz, 等等.

1.應用場景

5G毫米波通信應用包括毫米波波導通信、地面通信和衛星通信、軍事通信以及無線地面通信和衛星通信。 與5G通信相關。 根據3GPPTR38.913的定義，與高頻段應用相關的幾種場景包括室內熱點、密集城區、宏觀覆蓋、高速鐵路接入和重傳以及衛星地面延伸。

2、關鍵技術

毫米波通信的主要科技挑戰包括毫米波射頻器件, 毫米波天線, 超寬帶低複雜度信號處理, 網絡結構和機場的空間通道模型與優化, 機場和 高頻PCB 樂團.

3、系統架構

5G毫米波基站硬體由基帶模塊中頻模塊和毫米波模塊單元組成

基帶模塊：實現5G基帶處理, 數位域波束形成, 基站傳輸和其他功能, 由CU提供, 杜邦, 和RU數位邏輯一起實現, in circuit design usually use CPU+DSP+FPGA architecture, 或使用專用SOC晶片基帶處理, 還需要IP交換晶片, 傳輸介面和其他電路. 中頻模塊和毫米波模塊：位於RU單元中, includes the digital front end (DFE), 類比/數位轉換電路, 毫米波混頻器, 類比域波束形成與天線陣列, 包括用於基帶處理和DFE功能的FPGA或SOC晶片, 時鐘系統, 數模轉換ADC, 數模轉換器,毫米波電路板 和天線陣列, 等.

5G毫米波通信

4.通信頻段必須向毫米波方向延伸

4.1隨著大容量、高速率、低延遲業務的發展，通信頻段必然向毫米波方向擴展；

4.2 5G移動通信的基本架構將採用低頻和毫米波段相結合的通信方式；

4.3主要應用場景 5G毫米波通信 解决熱點交通問題, 毫米波基站體積較小, 隱蔽安裝方便； 適用於光纖接入困難或成本高的地區, 將CPE終端安裝在牆上或窗戶附近. 毫米波, MEC公司, 人工智慧科技, 適合園區聯網方案； 智慧工廠等智慧控制應用, 智慧公園, 建造智慧碼頭.

5.市場規模

隨著5G建設的推進，開始部署低於6ghz的無線基礎設施，以彌合現有4G LTE網絡與未來mill wave（mmW）5G實施之間的頻寬差距，5G mmW被定位為高價值熱點的覆蓋解決方案，補充低於6ghz的5寬覆蓋網絡， 部署數量預計將從2018年的38000新增到2024年的140萬，主要應用於24-27ghz和27.5-29.5ghz頻段。

射頻（rf）市場

未來4-5年, 基站建設市場將出現爆炸性增長, 與4G相比, 射頻設備市場, 使用多輸入多輸出科技的5G M-MIMO宏站有望實現3-4倍的增長, 5G毫米波 will also be about 8 times the market growth; The total market is expected to grow at a cagR of approximately 13% from a trough of $1.48 billion in 2018 to a peak of $3.2024年為160億； 在業務構成方面, 5G M-MIMO宏站和 5G毫米波 將超過50%.

6.5G毫米波商業化的進展和瓶頸

現時, 美國, 日本, 韓國, 其他國家已完成5G毫米波頻譜劃分並開始商業化部署, 相關產業鏈也已初步成熟. 然而, 與美國相比, 日本, 韓國, 和其他國家, 5G毫米波在中國市場的商業化行程相對滯後. 雖然24歲.75-27.5ghz和37-42.2017年7月準予5ghz頻段用於5G毫米波實驗頻段, MMW的具體商業時間表尚未正式發佈. 缺乏明確的頂層商業時間規劃，產業鏈成熟度低，也制約了產業發展. The r&d and manufacturing of components in upstream of the DOMESTIC 5G毫米波通信 industry chain are still in the pilot stage of R&D. 受科技實現的限制, 生產成本, 基礎設施建設進度計畫, 它尚未實現商業化大規模生產.