5Gシステム用アンテナモジュールとネットワーキングコンポーネント

長期進化（LTE）の登場は、その利点があらゆるタイプのエンドユーザーに及ぶため、開発途上経済と新興経済に他のどの単一技術よりも大きな影響を与えました。スマートフォンの普及とLTEサービスを通じたインターネットへのアクセスの増加により、モバイル業界はこれまで想像もできなかった新たな経済機会を世界中で生み出しています。世界のほとんどの地域、特に新興経済国では、モバイルがインターネットアクセスの主要なプラットフォームです。

5Gはモバイルネットワークの第5世代であり、あらゆる場所での無線接続からのデータと接続要求の非常に大きな成長に対応するよう設計されています。5Gの展開は、以下の分野で大幅な改善を目指しています：

• システム容量：拡張されたモバイルブロードバンドは、10Gbpsを超えるピークと、すべてのユーザーに対して最低100Mbpsを目標とする成長するシステム容量に対処します。これには、高いスペクトル効率と6 GHz以上の新しい無線（NR）通信が必要になります。

• 超信頼性低遅延通信：これにより、ほぼ遅延なしでミッションクリティカルな通信を必要とする新しいアプリケーションが可能になります。目標は、非常に高い信頼性と可用性を極めて低い遅延（1 ms以下）で確保することです。

• 極端な密度：5Gは、LTEネットワークへの大量の新しい接続を構成するIoT製品やその他の低コスト、低データレートの新興市場をより多く収容することを目的としています。

mmWave通信への移行

5Gの標準は現在開発中です。2018年、モバイルブロードバンド標準イニシアチブである第3世代パートナーシッププロジェクト（3GPP）は、3GPPリリース15を発行しました。これには、次世代コアネットワークに補完されるスタンドアロンの無線システム仕様を含む、最初の完全な5G標準セットが含まれています。このリリースは、ミリ波（mmWave）スペクトル上での運用、ビームフォーミング機能、より高いスペクトル効率の波形、低遅延、複数の変調方式、非直交多重アクセスを取り入れることで、新たなRFの複雑さのレベルを導入しました。

シャノン-ハートレーの定理によると、データリンクの容量はその帯域幅に比例します。現在、mmWaveバンドは最も広い帯域幅を実現しているため、大量のデータを劇的に高速に送信することができます。これに5Gのキャリアアグリゲーションを組み合わせると、エンドユーザーにはるかに高いデータレートを提供できます。いくつかの課題には、方向性のある送信と、より長い寿命のバッテリーを必要とする大きな電力消費の対応が含まれます。

新しい5G製品、特にモバイル製品では、既存の4Gおよび/または5Gネットワークを介して接続を提供する1つ以上の5Gアンテナモジュールが必要になります。5Gの展開は徐々に行われています。最初に、3GPPは5G New Radio (NR) を既存の4G LTE環境に結びつけることを決定しました。このシナリオでは、4G LTEは現在の実践通りに維持され、5G NRは6 GHz以下のスペクトルで同時に展開されます。ビームフォーミングとバッテリー寿命の技術的な障害が克服されるまで、5G NRの使用例は、小セル基地局と狭く焦点を絞ったビンに近接する必要がある固定ワイレスアプリケーションの小セルを中心に展開される可能性があります。これにより、数十ギガビットの範囲のデータレートを達成することができます。

Qualcomm QTM052 アンテナモジュール

QTM052アンテナモジュールはQualcomm Snapdragon X50 5Gモデム上で動作し、mmWave周波数で動作する5Gスマートフォンおよびその他のモバイルデバイス向けに設計された世界初の完全統合mmWave RFソリューションです。QTM052モジュールには、5G NRトランシーバー、電力管理IC、RFフロントエンドコンポーネント、および位相アンテナアレイが含まれています。

mmWave通信では、既に伝播、範囲、および指向性の課題があります。双方向モバイルmmWave通信のビームフォーミング、ビームステアリング、およびビームトラッキングは、mmWave信号の範囲とカバレッジを劇的に向上させます。QTM052の小型フットプリント位相アンテナアレイ設計は、5Gデバイス内でmmWaveをサポートするために必要なスペースを最小限に抑えます：

Snapdragon X50モデムからのインターフェースサポートとQTM052の小型フォームファクターにより、異なる位置にある4つのmmWaveモジュールを通じて他のビームに切り替えることでブロックを克服する能力。

QTM052 5Gアンテナモジュールでのビームフォーミングの例

Telit ENG3990251885

Telit LM960 (ENG3990251885)は、エンタープライズクラスのルーターやネットワーキング機器で使用するために特別に設計された最初のギガビットLTEモバイルデータ製品です。この製品は、23バンドで最大1.2 Gbpsのダウンロード速度をサポートします。このカードは、合理的な電力要件（3.1〜3.6 V）を持つミニPCIeフットプリントであり、USB 2.0/3.0およびデュアルSIMインターフェースを備えています。あなたの新製品がファーストレスポンダーをサポートする場合、この製品にはFirstNetをサポートするために専用のバンドが含まれています。

Telit LM960モジュールのフットプリント、LM960データシートより

MediaTek MT6297 5G SoC

MediaTek MT6297 5G SoCベースバンドプラットフォームチップは、MediaTekのHelio M70モデムを統合し、2G/3G/4G/5Gをサポートしています。また、特定のアプリケーションに必要な5G帯域幅を動的に割り当てることで、電力効率を50％向上させ、モバイルデバイスのバッテリー寿命を延ばします。MT6297は新しいARM Cortex-A77 CPUの上で動作し、ARM Mali-G77 GPUを含んでおり、5G速度での非常に高速なストリーミングとゲーム体験を提供します（4Kビデオのエンコード/デコードを60fpsで、80MPの解像度で実行可能）。

特筆すべきは、このベースバンドモジュールが世界初のTSMCの7nm製造プロセスに基づいて構築された5G SoCであり、他のベースバンドICと比較してエネルギー節約を実現するコンパクトなパッケージを提供することです。このアーキテクチャは、モバイル人工知能アプリケーションをサポートするように構築されています。全体として、このベースバンドプラットフォームは、sub-6 GHzで4.7 Gbpsのダウンロード速度と2.5 Gbpsのアップロード速度を提供し、2G-4Gセルラーネットワークとの互換性を保ちながら、新しい5Gデバイスの最初の波に理想的な製品です。

MediaTek ICのフットプリント、Anandtechからの画像

新しいセルラーネットワークが徐々に展開されるにつれて、新製品は5G互換のアンテナモジュールやこれらのデバイスをサポートできるネットワーキング機器を必要とします。この電子市場の分野はまだ初期段階にあるので、時間が経つにつれてより多くの製品が利用可能になると期待されます。ネットワーク機器、IoTデバイス、次世代モバイルデバイスを開発している場合は、Octopartを使用して次の製品に最適なオプションを決定してみてください。

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