Moduli Antenna e Componenti di Rete per Sistemi 5G

L'arrivo del Long Term Evolution (LTE) ha avuto un impatto maggiore sulle economie sviluppate ed emergenti rispetto a qualsiasi altra singola tecnologia, poiché i suoi benefici si estendono a tutti i tipi di utenti finali. Con l'aumento dell'adozione degli smartphone e l'accesso a internet tramite i servizi LTE, l'industria mobile ha generato più nuove opportunità economiche in tutto il mondo di quante se ne potessero immaginare. Nella maggior parte delle parti del mondo, in particolare nelle economie emergenti, il mobile è la piattaforma principale per l'accesso a internet.

Il 5G è la quinta generazione di reti mobili ed è progettato per soddisfare la crescita molto ampia nella domanda di dati e connettività da una connettività wireless ubiqua. Il dispiegamento del 5G mira a vasti miglioramenti nelle seguenti aree:

• Capacità del Sistema: La banda larga mobile potenziata si occuperà dell'aumento della capacità del sistema con l'obiettivo di superare i 10Gbps di picco, e un minimo di 100Mbps per ogni utente. Ciò richiederà un'alta efficienza dello spettro e comunicazioni New Radio (NR) sopra i 6 GHz.

• Comunicazione Ultra-Affidabile a Bassa Latenza: Ciò consentirà nuove applicazioni che richiedono comunicazioni mission-critical con quasi nessuna latenza. L'obiettivo è garantire un'affidabilità e una disponibilità molto elevate con una latenza estremamente bassa (1 ms o meno).

• Densità Estrema: Il 5G è destinato ad accogliere più prodotti IoT e altri mercati emergenti a basso costo e basso tasso di dati che costituiscono una vasta quantità di nuove connessioni alle reti LTE.

Il Passaggio alla Comunicazione mmWave

Gli standard del 5G sono attualmente in fase di sviluppo. Nel 2018, l'iniziativa Standard per la Banda Larga Mobile, nota come Progetto di Partenariato di Terza Generazione (3GPP), ha emesso il 3GPP Release 15. Questo consiste nel primo set completo di standard 5G, inclusa una specifica del sistema radio autonomo completata da una rete core di prossima generazione. Questo rilascio ha introdotto un nuovo livello di complessità RF incorporando l'operatività sullo spettro delle onde millimetriche (mmWave), capacità di formazione del fascio, forme d'onda ad alta efficienza spettrale, latenza inferiore, schemi di modulazione multipli e accesso multiplo non ortogonale.

Il Teorema di Shannon-Hartley afferma che la capacità di un collegamento dati è proporzionale alla sua larghezza di banda. Poiché le bande mmWave attualmente hanno le larghezze di banda ottenibili più ampie, consentono di trasmettere enormi quantità di dati in modo drammaticamente veloce. Accoppiando ciò con l'aggregazione di portanti nel 5G, è possibile fornire tassi di dati molto più elevati agli utenti finali. Alcune sfide coinvolgono la trasmissione direzionale e l'accomodamento di un maggiore consumo di energia, che richiede batterie con una vita più lunga.

Qualsiasi nuovo prodotto 5G, in particolare i prodotti mobili, richiederà uno o più moduli antenna 5G che forniscono connettività tramite le reti 4G e/o 5G esistenti. Il lancio del 5G sta avvenendo gradualmente. Inizialmente, il 3GPP ha deciso di collegare il 5G New Radio (NR) all'ambiente 4G LTE esistente. In questo scenario, il 4G LTE rimane come viene praticato attualmente, e il 5G NR viene dispiegato contemporaneamente nello spettro al di sotto dei 6 GHz. Fino a quando non saranno superati gli ostacoli tecnici relativi al beamforming e alla durata della batteria, gli utilizzi del 5G NR potrebbero concentrarsi su piccole celle in applicazioni di wireless fisso, dove la vicinanza a stazioni base di piccole celle e bin focalizzati strettamente sono necessari per raggiungere velocità di trasmissione dati nell'ordine di diverse decine di gigabit.

Modulo Antenna Qualcomm QTM052

Il modulo antenna QTM052 funziona su un modem Qualcomm Snapdragon X50 5G ed è la prima soluzione RF mmWave completamente integrata al mondo per smartphone 5G e altri dispositivi mobili che sono progettati per funzionare su frequenze mmWave. I moduli QTM052 contengono un trasmettitore 5G NR, un IC di gestione dell'alimentazione, componenti RF front-end e un array di antenne a fase.

Ci sono già sfide di propagazione, portata e direzionalità nella comunicazione mmWave. La formazione del fascio, l'orientamento del fascio e il tracciamento del fascio per la comunicazione mmWave mobile bidirezionale miglioreranno drasticamente la portata e la copertura dei segnali mmWave. Il design dell'array di antenne a fase di piccole dimensioni nel QTM052 minimizza lo spazio richiesto per supportare mmWave all'interno dei dispositivi 5G:

La capacità di superare gli ostacoli passando ad altri fasci resi disponibili attraverso quattro moduli mmWave situati in posizioni diverse, grazie al piccolo fattore di forma del QTM052 e al supporto dell'interfaccia dal modem Snapdragon X50.

Esempio di beamforming con il modulo antenna 5G QTM052

Telit ENG3990251885

Il Telit LM960 (ENG3990251885) è il primo prodotto dati mobile Gigabit-LTE progettato specificamente per l'uso in router di classe enterprise e attrezzature di rete. Questo prodotto supporta velocità di download fino a 1.2 Gbps su 23 bande. Questa scheda ha un'ingombro mini PCIe con requisiti di potenza ragionevoli (3.1 a 3.6 V), e con USB 2.0/3.0 e interfacce Dual SIM. Se il tuo nuovo prodotto supporterà i primi soccorritori, questo prodotto include una banda dedicata esclusivamente al supporto di FirstNet.

Impronta del modulo Telit LM960, dal datasheet LM960

MediaTek MT6297 5G SoC

TRANSLATE:

Il chip della piattaforma baseband MediaTek MT6297 5G SoC di MediaTek integra il modem Helio M70 dell'azienda e supporta 2G/3G/4G/5G. Offre anche la commutazione dinamica della larghezza di banda che assegna la larghezza di banda 5G necessaria per specifiche applicazioni per migliorare l'efficienza energetica del 50%, fornendo una durata della batteria estesa per i dispositivi mobili. Il MT6297 funziona sulla nuova CPU ARM Cortex-A77 e include la GPU ARM Mali-G77 per esperienze di streaming e gioco estremamente veloci a velocità 5G (codifica/decodifica video 4K a 60 fps con risoluzione 80MP).

Da notare, questo modulo baseband è il primo SoC 5G al mondo costruito sul processo produttivo a 7 nm di TSMC, offrendo risparmi energetici in un pacchetto compatto rispetto ad altri circuiti integrati baseband. L'architettura è costruita per supportare applicazioni di intelligenza artificiale mobile. Nel complesso, questa piattaforma baseband offre velocità di download di 4.7 Gbps e velocità di upload di 2.5 Gbps a sub-6 GHz, rendendo questo prodotto ideale per la prima ondata di nuovi dispositivi 5G pur essendo ancora compatibile con le reti cellulari 2G-4G.

Impronta IC MediaTek, immagine da Anandtech

Man mano che le nuove reti cellulari vengono lentamente implementate, i nuovi prodotti avranno bisogno di moduli antenna compatibili con il 5G e attrezzature di rete che possano supportare questi dispositivi. Questo settore del mercato elettronico è ancora ai suoi inizi, quindi aspettatevi che più prodotti diventino disponibili col passare del tempo. Se stai sviluppando attrezzature di rete, dispositivi IoT o dispositivi mobili di nuova generazione, prova a usare Octopart per determinare la migliore opzione per il tuo prossimo prodotto.

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