Modules d'antenne et composants de réseau pour les systèmes 5G

L'arrivée de l'évolution à long terme (LTE) a eu un impact plus important sur les économies développées et émergentes que toute autre technologie unique, car ses avantages s'étendent à tous les types d'utilisateurs finaux. Avec l'augmentation de l'adoption des smartphones et de l'accès à internet via les services LTE, l'industrie mobile a généré plus de nouvelles opportunités économiques à travers le monde qu'on aurait jamais pu imaginer. Dans la plupart des régions du monde, en particulier dans les économies émergentes, le mobile est la principale plateforme d'accès à internet.

La 5G est la 5ème génération de réseaux mobiles et est conçue pour répondre à la très grande croissance des demandes de données et de connectivité issues de la connectivité sans fil omniprésente. Le déploiement de la 5G vise d'importantes améliorations dans les domaines suivants :

• Capacité du système : L'augmentation de la large bande mobile traitera la capacité croissante du système avec l'objectif de plus de 10Gbps en pic, et un minimum de 100Mbps pour chaque utilisateur. Cela nécessitera une haute efficacité spectrale et des communications New Radio (NR) au-dessus de 6 GHz.

• Communication ultra-fiable à faible latence : Cela permettra de nouvelles applications nécessitant des communications critiques avec presque aucune latence. L'objectif est d'assurer une très haute fiabilité et disponibilité avec une latence extrêmement faible (1 ms ou moins).

• Densité extrême : La 5G est destinée à accueillir plus de produits IoT et d'autres marchés émergents à faible coût et à faible débit de données qui constituent une grande quantité de nouvelles connexions aux réseaux LTE.

Le passage à la communication en ondes millimétriques

Les normes de la 5G sont actuellement en cours de développement. En 2018, l'initiative de standard de bande large mobile, connue sous le nom de Projet de Partenariat de Troisième Génération (3GPP), a publié la 3GPP Release 15. Cela comprend le premier ensemble complet de normes 5G, y compris une spécification de système radio autonome complétée par un réseau central de nouvelle génération. Cette version a introduit un nouveau niveau de complexité RF en incorporant l'opération sur le spectre des ondes millimétriques (mmWave), les capacités de formation de faisceaux, des formes d'onde à plus haute efficacité spectrale, une latence plus faible, plusieurs schémas de modulation, et un accès multiple non orthogonal.

Le théorème de Shannon-Hartley stipule que la capacité d'un lien de données est proportionnelle à sa bande passante. Parce que les bandes mmWave ont actuellement les bandes passantes les plus larges réalisables, elles permettent de transmettre de vastes quantités de données de manière dramatiquement rapide. Couplez cela avec l'agrégation de porteuses en 5G, et vous pouvez fournir des débits de données beaucoup plus élevés aux utilisateurs finaux. Certains défis impliquent la transmission directionnelle et l'accommodation d'une consommation d'énergie plus grande, ce qui nécessite des batteries à plus longue durée de vie.

Tout nouveau produit 5G, en particulier les produits mobiles, nécessitera un ou plusieurs modules d'antenne 5G qui fournissent une connectivité via les réseaux 4G et/ou 5G existants. Le déploiement de la 5G se fait progressivement. Tout d'abord, le 3GPP a décidé de lier la Nouvelle Radio 5G (NR) à l'environnement 4G LTE existant. Dans ce scénario, la 4G LTE reste telle qu'elle est actuellement pratiquée, et la 5G NR est déployée simultanément dans le spectre en dessous de 6 GHz. Jusqu'à ce que les obstacles techniques autour du beamforming et de la durée de vie de la batterie puissent être surmontés, les cas d'utilisation de la 5G NR pourraient se concentrer autour de petites cellules dans des applications sans fil fixes, où la proximité étroite avec des stations de base de petites cellules et des faisceaux étroitement focalisés sont nécessaires pour atteindre des débits de données de l'ordre de plusieurs dizaines de gigabits.

Module d'antenne Qualcomm QTM052

Le module d'antenne QTM052 fonctionne sur un modem 5G Qualcomm Snapdragon X50 et est la première solution RF mmWave entièrement intégrée au monde pour les smartphones 5G et autres appareils mobiles conçus pour fonctionner sur des fréquences mmWave. Les modules QTM052 contiennent un émetteur-récepteur 5G NR, un CI de gestion de l'alimentation, des composants d'interface RF et un réseau d'antennes à phase.

Il existe déjà des défis de propagation, de portée et de directionnalité dans la communication mmWave. La formation de faisceaux, l'orientation des faisceaux et le suivi des faisceaux pour la communication mmWave mobile bidirectionnelle amélioreront considérablement la portée et la couverture des signaux mmWave. La conception de réseau d'antennes à phase de petite empreinte dans le QTM052 minimise l'espace requis pour supporter le mmWave à l'intérieur des appareils 5G :

La capacité à surmonter le blocage en passant à d'autres faisceaux rendus disponibles grâce à quatre modules mmWave situés différemment, grâce au petit facteur de forme du QTM052 et au support d'interface du modem Snapdragon X50.

Exemple de formation de faisceau avec le module d'antenne 5G QTM052

Telit ENG3990251885

Le Telit LM960 (ENG3990251885) est le premier produit de données mobiles Gigabit-LTE conçu spécifiquement pour une utilisation dans des routeurs de classe entreprise et des équipements de réseau. Ce produit prend en charge des vitesses de téléchargement allant jusqu'à 1.2 Gbps sur 23 bandes. Cette carte a une empreinte mini PCIe avec des exigences de puissance raisonnables (3.1 à 3.6 V), et avec des interfaces USB 2.0/3.0 et Dual SIM. Si votre nouveau produit doit prendre en charge les premiers intervenants, ce produit comprend une bande exclusivement dédiée au support de FirstNet.

Empreinte du module Telit LM960, d'après la fiche technique du LM960

MediaTek MT6297 5G SoC

La puce de plateforme de base MediaTek MT6297 5G SoC de MediaTek intègre le modem Helio M70 de l'entreprise et prend en charge les réseaux 2G/3G/4G/5G. Elle offre également une commutation de bande passante dynamique qui alloue la bande passante 5G nécessaire pour des applications spécifiques afin d'améliorer l'efficacité énergétique de 50%, prolongeant ainsi la durée de vie de la batterie des appareils mobiles. Le MT6297 fonctionne sur le nouveau CPU ARM Cortex-A77 et inclut le GPU ARM Mali-G77 pour des expériences de streaming et de jeu extrêmement rapides à des vitesses 5G (encodage/décodage vidéo 4K à 60 ips avec une résolution de 80MP).

Notamment, ce module de baseband est le premier SoC 5G au monde construit sur le processus de production de 7 nm de TSMC, offrant des économies d'énergie dans un paquet compact par rapport à d'autres circuits intégrés de baseband. L'architecture est conçue pour supporter les applications d'intelligence artificielle mobile. Dans l'ensemble, cette plateforme de baseband offre des vitesses de téléchargement de 4.7 Gbps et des vitesses de téléversement de 2.5 Gbps à sub-6 GHz, rendant ce produit idéal pour la première vague de nouveaux appareils 5G tout en restant compatible avec les réseaux cellulaires 2G-4G.

Empreinte du circuit intégré MediaTek, image d'Anandtech

Alors que les nouveaux réseaux cellulaires sont déployés lentement, de nouveaux produits auront besoin de modules d'antenne compatibles 5G et d'équipements de réseautage capables de supporter ces dispositifs. Ce domaine du marché électronique est encore à ses débuts, donc attendez-vous à ce que plus de produits deviennent disponibles au fil du temps. Si vous développez des équipements de réseau, des dispositifs IoT ou des appareils mobiles de nouvelle génération, essayez d'utiliser Octopart pour déterminer la meilleure option pour votre prochain produit.

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