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[资料] 5G系列——终端天线专题

已绑定手机
发表于 2021-3-5 15:46:08 | 显示全部楼层 |阅读模式 来自 广东省深圳市
5G标准正在积极推进,新的通信模式下手机数据传输速率和通信带宽都将会大大提高。sub-6GHz 和毫米波频率的加入,以及 MIMO、载波聚合、波束赋形等技术的应用,会造成手机天线发生结构性的变化。而毫米波天线为了配合波束控制和高频衰减,集成度进一步提高,在此前提下我们关注的封装技术有 AiP 等技术。5G 频率带来的天线变化还将会给手机整体设计造成影响。

5G应用场景
5G的应用场景主要分为三大类:大规模 IoT 物联网,关键任务服务和增强移动宽带服务。大规模 IoT指的主要是设备和设备(machine to machine, M2M)之间的通信,同时尽可能避免人的干预。根据 Ericsson预计,到了 2021 年 IoT 连接的设备数量将会达到 280 亿,其中 150 亿的设备是 M2M 方式通信和消费电子设备。大规模 IoT 应用的设备主要包括低成本低功耗的传感器设备,提供端对端的覆盖和向云端数据传输,采用短程无线电技术,例如蓝牙、WiFi。NGMN 组织已经给出了具体的标准即 mMTc5G网络中大量支持 mMTC 的 IoT 连接设备必须具有低成本、高效率的特点,因为大量的设备会带来巨大的能量消耗。因此在低传输速率的应用需求时,IoT 使用窄带通信,甚至会在低于 1GHz 的波段。低成本、低功耗的 RF 元件也会在 IoT 中大量应用,因此需要使用硅或者 GaAs 等工艺,配合小尺寸封装。在大规模 IoT 应用中,RF 前端也需要兼容多个频段和标准。

5G应用场景

5G应用场景


5G频谱分配以及进展
4G LTE 频谱包含了 52 个 3GPP 频段(band),其中 35 个使用 FDD/SDL 制式,17 个使用 TDD 制式。这个频段支持 6 种信道带宽,1.4MHz,3MHz,5MHz,10MHz,15MHz 以及 20MHz。因此载波聚合(CarrierAggregation,CA)技术被开发使用来拓展信道带宽,提高数据传输速率,例如 R14 标准规定载波聚合最多可以合并 32个分量载波。而运营商的标准已经提高到了 5CC载波聚合,也就是说,聚合 5个 20MHz信道后可以达到 100MHz 的带宽。通过 CA 技术配合 4x4 MIMO 技术(下行)和 256QAM, 4G LTE 的预期峰值下行数据速率可以达到 1Gbps。但是对于各个运营商来说,4G LTE 的频谱是分散分配的,因此运营商也开始在授权和非授权频段上使用载波聚合技术来增加数据容量,也就是 LAA 技术。例如Band 46 就是通过聚合授权频段和 WiFi 频段来实现 LAA。

5G的几个主要通信技术
1、Massive MIMO 技术
MIMO 是通过使用多个发射和接收天线在单个无线信道上同时发送和接收多个数据流的多天线技术,用于提高移动设备带宽、增加数据吞吐。Massive MIMO 的理论基础是,天线与终端之间相互传输的数据经过了周围环境的滤波。信号可能会被建筑物和其他障碍物反射,这些反射会有相关的延迟、衰减和传播方向。天线与用户终端之间甚至可能没有直接路径,但是这些非直接传输路径同样有利用价值。
2、载波聚合技术
前面提到,4G LTE 频谱由 52 个频段组成,其中 FDD/SDL 为 35 个,TDD 为 17 个。4G LTE 频谱支持 6个信道带宽,为 1.4MHz、3MHz、5MHz、10MHz、15MHz 和 20MHz。然而最大的可聚合载波数量是 5 个,因此 4G LTE 载波聚合后的最大带宽是 100MHz。在 FDD 制式下,下行链路和上行链路的载波数量并不相同,通常下行链路聚合载波数量要多余上行链路,不同载波的带宽也可以不同。而在 TDD 制式下,上行下行的带宽和分量载波数量都要相同。
3、波束赋形技术
波束赋形是指根据特定场景自适应的调整天线阵列的辐射图。波束赋形是配合 MIMO 多天线技术使用的。波束赋形和 MIMO 有时候两个概念也会混用。通常来讲波束赋形是 MIMO 概念下的子技术,它是通过使用多个天线控制天线电磁波传播的方向来合理确定单个天线的信号幅度和相位。也就是说一个天线会受到来自不同位臵天线发射的相同信号,通过确定接收机的位臵,天线可以合理调整传播方向和相位,来达到信号发射和接受的效率最大化。这个技术在毫米波技术下是非常必要的,首先高频毫米波带来的衰减导致其必须采用 MIMO 技术来接受到可靠的信号,而多天线技术必然带来功耗的大幅度增加,使用波束赋形技术可以有效减少不必要的能量损耗。


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发表于 2021-3-11 11:58:20 | 显示全部楼层 来自 广东省深圳市
轻微轻微群二群无
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发表于 2021-3-12 09:05:44 | 显示全部楼层 来自 北京市西城区
学习一下!
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发表于 2021-3-12 10:07:13 | 显示全部楼层 来自 广东省深圳市
谢谢分享~~
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发表于 2021-3-15 11:36:45 | 显示全部楼层 来自 河北省
好资料。。
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发表于 2021-3-15 18:08:00 | 显示全部楼层 来自 陕西省西安市
感谢分享
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发表于 2021-4-5 18:55:45 | 显示全部楼层 来自 上海市
very very good
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发表于 2021-4-7 14:00:24 | 显示全部楼层 来自 福建省
顶顶顶顶顶
发表于 2021-4-9 08:41:57 | 显示全部楼层 来自 台湾省
謝謝樓主的分享
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发表于 2021-4-11 19:38:22 | 显示全部楼层 来自 上海市
学习一下~~~~~~~~~~~~~
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