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5G对射频(RF)前端产业的影响

发 布:2017-11-6 17:21:56查 看:117

  未来十年,无线基础设施和手机终端将如何演化?哪些应用正在驱动5G?何时需要部署与实施?


从2G到5G的发展历程不久前,5G只是一个梦想,一个推动新一代手机的梦想:这个美好的梦想可以为任何用户在任何地方提供任何服务。

备注:5G(第五代移动电话行动通信标准),也称第五代移动通信技术。5G是新一代移动通信技术发展的主要方向,是未来新一代信息基础设施的重要组成部分。

与4G相比,不仅将进一步提升用户的网络体验,同时还将满足未来万物互联的应用需求。如今,5G不仅仅是一个梦想,其已经成为一个热门话题。每家电信运营商、基站(Base Station)制造商、小型基站(Small Cells)制造商和用户设备供应商等都在开展5G相关的研发工作。例如,中国(华为)、韩国(三星电子)、日本、欧盟都在投入相当的资源研发5G网络。


5G的关键技术5G物联网(IoT):频率低于1 GHz的物联网设备需要低数据传输速率,以及远距离覆盖和低成本。

目前已经成熟的技术包括短距离无线电/WiFi、专用网络SigFox和LoRa等。这些通信协议是专为低功耗设计的,可以实现长达10年的电池寿命。所以,值得思考的问题是:5G会给物联网带来什么呢?

物联网将是一个巨大的机遇,还是仅仅是5G的利基市场?

5G Sub-6 GHz:在6 GHz以下频段,大规模MIMO无线通信技术使4G能够保持连续演进,更多的载波聚合和更多的前端射频(RF)模块集成将突破当前技术的局限。最初阶段的目标是利用现有的3.5/4.5 GHz基站站点来简化5G的引入。例如,针对3.5 GHz频段创建的频谱共享和授权模式,也可被用于更快更高效地部署5G网络。这种方法为企业和产业带来了新的机遇:不需要获得许可的频谱,便可从5G技术中获益。5G毫米波:在10 GHz以上频段,如短距离、高速率数据交换的28 GHz、39 GHz、60 GHz,目前主要在美国和韩国应用:- 美国电信运营商Verizon和AT&T的固定无线接入。相关试验正在进行中,下一步的部署计划在美国约15个城市中实施。- 5G试用服务将支持韩国2018年举办的冬季奥运会。上述两个国家的应用案例都有自己的特色,但是它们的共同点是28 GHz频谱,可以获得更宽的带宽和更高的数据传输速率。此外,2019年,高通(Qualcomm)将把5G毫米波手机推向市场。这将需要更多的研发来解决天线集成的问题,并设计出能够保持手机性能,且具有小型化、低成本的5G毫米波射频(RF)前端。5G试验已经到位,5G产业蓄势待发


5G发展时间表从基础设施的角度来看,已经进行了大量的投资。电信运营商和基站/小型基站供应商正在处于试验阶段,进行真实场景的测试。美国电信运营商Verizon和AT&T的固定无线技术试验已经顺利进行,并在下述美国城市中进入部署阶段:奥斯丁(TX)、达拉斯(TX)、休斯敦(TX)、旧金山(CA)、亚特兰大(Georgia)、丹佛(CO)、迈阿密(FL)、西雅图(WA)、华盛顿特区等。

Verizon已于今年2月在11个城市推出了固定无线5G服务的客户试用版;AT&T则在奥斯汀推出了固定无线5G试用版——与其DirecTV Now视频产品一起提供超快速宽带服务。在基础设施方面,电信运营商与思科(Cisco)、爱立信(Ericsson)、诺基亚(Nokia)、三星(Samsung)等展开合作。事实上,世界范围内有许多5G计划,利润丰厚的商业机会就在眼前。


5G应用:时间轴和主要技术指标


5G的未来频谱(按照地理区域划分)全球移动数据业务以惊人的速度增长,2017~2022年的复合年增长率预计将超过40%。手机将成为5G技术实施的首选平台。新的应用和用例,如增强现实(AR)/虚拟现实(VR)、自动/无人驾驶汽车等,将从5G技术中获益。然而,在5G被成功商用之前,还有许多技术挑战等待解决。对于无线基础设施,如何“确保信号质量,提升频谱效率和散热优化”仍是亟待解决的问题。这将对“功率放大器技术、智能天线集成和成本、射频前端的封装材料”施加压力。对于手机终端,挑战在于“智能天线集成,以及射频前端小型化、成本和性能优化”。这将对“所有的射频前端组件(滤波器、开关、功率放大器、低噪声放大器、天线调谐器),能够在各个方向(X,Y,Z)上实现小尺寸的封装技术,嵌入低k电介质和低损耗互连以获得良好的信号完整性”施加压力。

5G具有高度的复杂性和颠覆性5G应该整合移动宽带、物联网和先进的自动化(如无人驾驶汽车),全部采用统一的标准技术。如前所述,5G有三个方向:物联网、Sub-6 GHz、毫米波。在射频(RF)技术方面,这意味着将需要不同性能的射频器件集成在一起。因此,这种高度复杂的组合将经历不同的实施阶段,5G的各个方向不会同时实现。5G物联网、5G Sub-6 GHz和5G毫米波将遵循自己的发展路径,形成相互有联系的并行生态系统。


5G生态系统随着5G手机和无线基础设施技术的成熟,相关应用将会出现。这需要一定的时间,许多厂商已经在为自己的“市场蛋糕”做好了准备。新的商业模式将会浮现:例如一些电信运营商正在部署pre-5G网络(自己的标准),作为光纤替代品应用于住宅宽带。高通(Qualcomm)即将推出5G毫米波手机,其它厂商也都在探索之中。此外,英特尔(Intel)、三星(Samsung),以及领先的RF CMOS/SOI代工厂(GLOBALFOUNDRIES、TOWERJAZZ、台联电、台积电等)都在布局5G射频产业。


最后,我们目前真正缺乏的是5G标准。3G的标准是2002年制定发布的,4G的标准是2012年发布的。虽然中国官方已经发布,5G在中国商用是在2020年,但是世界范围5G的标准,将会在2019年发布。此前,2016年11月在美国内华达州里诺举办的国际移动通信标准化组织3GPP的RAN1(无线物理层)#87次会议上,经过与会公司代表多轮技术讨论,3GPP最终确定了5G eMBB(增强移动宽带)场景的信道编码技术方案,其中:Polar Code码作为控制信道的编码方案;LDPC码作为数据信道的编码方案。此次以华为为核心代表、由中国主导推动的Polar Code码被3GPP采纳为5GeMBB控制信道标准方案,是中国在5G移动通信技术研究和标准化上的重要进展。中国与国际同步启动5G研发工作,一是建立协同工作机制。中国的多个企业、高校和科研院所共同成立了IMT-2020(5G)推进组,开展5G需求、技术、频谱、标准等研究工作。二是开展5G研发,这里面有很多的企业、大学投入了大量的资源,全面开展5G各领域的研发。三是加强国际合作,目前中国的一些大学和科研院所已经与很多的国家建立了多渠道、多层次的对接合作关系。


不同电信应用的商业化时间

关键字:嘉兆科技、测试测量

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