改變 5G 采用率的 10 個關(guān)鍵驅(qū)動因素

關(guān)于 5G 將無線通信提升到另一個層次的潛力，當(dāng)然是在容量和帶寬方面，已經(jīng)有相當(dāng)多的希望和猜測。顯然，5G 網(wǎng)絡(luò)正在迅速建立，但是，在許多設(shè)想的用例廣泛可用之前，最終用戶可能會對其好處持懷疑態(tài)度。

最近一項調(diào)查發(fā)現(xiàn)，盡管無人駕駛汽車、虛擬現(xiàn)實、在線游戲和其他領(lǐng)域有所發(fā)展，但 5G 的使用一直很緩慢。盡管如此，超過 90% 的無線服務(wù)提供商表示他們將在 2026 年之前實現(xiàn)其 5G 目標(biāo)。

在那之前，使 5G 成熟的 10 個關(guān)鍵驅(qū)動因素是什么?

1. 通過回程技術(shù)提高容量

隨著帶寬需求的增加，擁有一個結(jié)構(gòu)良好的回程網(wǎng)絡(luò)是必不可少的。在將蜂窩基站與核心網(wǎng)絡(luò)連接起來的移動網(wǎng)絡(luò)回程設(shè)計方面取得了令人興奮的進展，基于光纖和無線點對點系統(tǒng)各有利弊。雖然基于光纖的 5G 網(wǎng)絡(luò)的 X-Haul 架構(gòu)在安裝和連接光纖方面成本很高，但它們具有很高的彈性，并且消除了空氣多路徑傳播和干擾的可能性。無線 X-Haul 架構(gòu)沒有相同的安裝問題，但它們也不提供與光纖 X-Haul 技術(shù)相同的范圍和帶寬。

2. 使用前傳技術(shù)來更好地處理數(shù)據(jù)

與 5G 的回程同樣重要的是前傳系統(tǒng)。無線接入網(wǎng)絡(luò) (RAN) 一直是移動網(wǎng)絡(luò)運營商必不可少的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施，而前傳在 5G 網(wǎng)絡(luò)中的重要性只會越來越高。與所有 5G 7.2x 功能拆分部署(光纖或無線)相關(guān)的主要第 2 層協(xié)議是增強型通用公共無線電接口 (eCPRI)。eCPRI 的使用降低了位于蜂窩站點和網(wǎng)絡(luò)遠端的無線電單元 (RU) 和分布式單元 (DU) 之間的帶寬需求。

3. 通過波束成形增加帶寬

為了使 5G 能夠以比當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)基站快得多的速度管理更高級別的流量，需要選項 2 功能拆分和波束成形。盡管高頻毫米波 (mmWaves) 支持顯著更高的帶寬，但它們很容易被物體或大氣干擾阻擋，并且不會長距離傳播。毫米波非常窄，因此它們傳輸?shù)恼ㄊ辛酥赶蛱囟ㄓ脩粼O(shè)備(如手機)的信號。這個過程稱為波束成形。

波束成形與波束控制和波束跟蹤相輔相成，可以在移動時在天線和用戶設(shè)備之間引導(dǎo)信號。

4 、采用大功率氮化鎵場效應(yīng)晶體管

雖然波束成形可以提高多輸入多輸出 (MIMO) 陣列的效率，但某些類型的電子元件仍然存在性能問題。之所以會出現(xiàn)這些問題，是因為 5G 使天線的尺寸(以及它們之間的距離)最小化，這意味著一個陣列可以包含比以前更多的天線元件。然而，擁有如此大量在高頻下運行的 5G 組件不可避免地意味著成本增加。還需要昂貴的硬件來應(yīng)對毫米波射頻 (RF) 功率和產(chǎn)生的熱量。正因為如此，工程師們決定采用基于氮化鎵的第四代場效應(yīng)晶體管代表了將大型 MIMO 系統(tǒng)推向大眾的更好方法，因為它們能夠以以前不可能的方式將高功率和高效率與小尺寸因素相結(jié)合。

5. 使設(shè)備能夠從 4G 無縫切換到 5G

無論關(guān)于 5G 覆蓋范圍的廣泛性和時間的爭論是什么，采用率的一個重要驅(qū)動因素將是移動設(shè)備的設(shè)計如何促進無縫過渡?？紤]到這種轉(zhuǎn)變而設(shè)計的手機將需要具有能夠處理 5G 和 4G LTE 波形的內(nèi)部天線。

6. 定位天線以優(yōu)化性能

用戶希望他們的移動設(shè)備盡可能地輕薄，同時具有最大數(shù)量的特性、功率和功能。雖然這種情況已經(jīng)有一段時間了，但 5G 增加了挑戰(zhàn)。需要重新思考將使用哪些材料以及如何最好地配置內(nèi)部組件以適應(yīng)新的天線設(shè)計。例如，如果天線位于靠近設(shè)備用戶手的地方，則信號接收和傳輸方面的性能可能會受到影響。為了最大限度地減少這些擔(dān)憂，設(shè)計工程師正在研究將特定產(chǎn)品的天線放置與獨特的天線設(shè)計相結(jié)合的可行性，以確保輻射模式盡可能有效。

7. 采用射頻技術(shù)實現(xiàn)最佳天線調(diào)諧

為了實現(xiàn)移動設(shè)備的最佳射頻性能，包括能源效率和電池壽命，制造商依賴行業(yè)領(lǐng)先的射頻工程師團隊。這是開發(fā)真正的 5G 蜂窩設(shè)備的關(guān)鍵，因為經(jīng)過調(diào)諧的天線可以提供與未調(diào)諧天線相同的發(fā)射功率，但電流要低得多。無論是使用阻抗調(diào)諧還是孔徑調(diào)諧，其結(jié)果都是出色的電池壽命和更高的帶寬——這正是客戶所需要的。

8. 最大限度地減少 EMI、信號失真和退化問題

開發(fā)用于 5G 的小尺寸設(shè)備的設(shè)計人員還有許多其他因素需要考慮，包括如何最大限度地減少來自外部信號的電磁干擾 (EMI) 以及如何減輕信號失真和退化。解決方案是優(yōu)化連接器的設(shè)計，以防止沿傳輸電磁波的線路出現(xiàn)阻抗變化(同時堆疊連接器以充分利用空間)。連接器設(shè)計還必須考慮電壓駐波比 (VSWR)、插入設(shè)備導(dǎo)致的信號功率損失和散射參數(shù)。

9. 使用專門的 5G 測試加速新產(chǎn)品發(fā)布

測試對于確保 5G 設(shè)備以最少的性能問題盡快上市至關(guān)重要。為了確保設(shè)備滿足最嚴(yán)格的規(guī)格，我們開發(fā)了專用的測試設(shè)備和方法。其中包括屏蔽 5G 消聲室。

10. 利用現(xiàn)代制造促進小型化

將 5G 技術(shù)壓縮到緊湊、輕便的設(shè)備中的真正擔(dān)憂是小型化是否會對性能產(chǎn)生不利影響。該行業(yè)已開發(fā)出 3D 制造技術(shù)，有助于在此類高密度環(huán)境中實現(xiàn)小型化。例如，激光直接結(jié)構(gòu)化使用激光精度將天線設(shè)計轉(zhuǎn)移到使用模制互連設(shè)備 (MID) 生產(chǎn)的結(jié)構(gòu)的 3D 表面上。傳統(tǒng)的 2D 制造無法做到這一點。