5G 시스템을 위한 안테나 모듈 및 네트워킹 구성 요소

장기 진화(Long Term Evolution, LTE)의 도래는 개발된 경제와 신흥 경제에 다른 어떤 단일 기술보다 큰 영향을 미쳤으며, 그 혜택은 모든 유형의 최종 사용자에게까지 확장됩니다. 스마트폰의 채택과 LTE 서비스를 통한 인터넷 접근이 증가함에 따라, 모바일 산업은 상상할 수 있었던 것보다 더 많은 새로운 경제 기회를 전 세계에 주도하고 있습니다. 특히 신흥 경제에서는 모바일이 인터넷 접근을 위한 주요 플랫폼입니다.

5G는 모바일 네트워크의 5세대이며, 어디서나 무선 연결성에서 매우 큰 데이터 및 연결성 수요의 증가를 충족하기 위해 설계되었습니다. 5G의 배포는 다음 영역에서 광범위한 개선을 목표로 합니다:

• 시스템 용량: 향상된 모바일 광대역은 10Gbps 이상의 피크와 모든 사용자에게 최소 100Mbps의 목표를 가지고 시스템 용량의 증가를 다룰 것입니다. 이것은 높은 스펙트럼 효율성과 6 GHz 이상에서의 새로운 라디오(NR) 통신을 요구할 것입니다.

• 초고신뢰 저지연 통신: 거의 지연 없이 임무 중요 통신을 요구하는 새로운 애플리케이션을 가능하게 할 것입니다. 목표는 매우 높은 신뢰성과 가용성을 1ms 이하의 극도로 낮은 지연시간으로 보장하는 것입니다.

• 극단적 밀도: 5G는 IoT 제품과 다른 저비용, 저 데이터율의 신흥 시장을 더 많이 수용하도록 의도되어 있으며, 이는 LTE 네트워크에 새로운 연결의 대량을 구성합니다.

mmWave 통신으로의 이동

5G 표준은 현재 개발 중입니다. 2018년, 모바일 광대역 표준 이니셔티브로 알려진 제3세대 파트너십 프로젝트(3GPP)는 3GPP 릴리스 15를 발표했습니다. 이것은 독립형 라디오 시스템 사양을 보완하는 차세대 코어 네트워크를 포함한 첫 번째 전체 5G 표준 세트로 구성됩니다. 이 릴리스는 밀리미터파(mmWave) 스펙트럼에서의 작동, 빔 형성 기능, 더 높은 스펙트럼 효율성 파형, 낮은 지연시간, 다중 변조 방식, 비직교 다중 접속을 포함하여 새로운 RF 복잡성 수준을 도입했습니다.

Shannon-Hartley 정리는 데이터 링크의 용량이 그 대역폭에 비례한다고 명시합니다. 현재 mmWave 대역은 가장 넓은 달성 가능한 대역폭을 가지고 있기 때문에, 엄청나게 빠른 속도로 대량의 데이터를 전송할 수 있습니다. 이것을 5G의 캐리어 집계와 결합하면, 최종 사용자에게 훨씬 더 높은 데이터 속도를 제공할 수 있습니다. 일부 도전 과제에는 방향성 전송과 더 큰 전력 소비를 수용하는 것이 포함되며, 이는 더 긴 수명의 배터리를 요구합니다.

새로운 5G 제품, 특히 모바일 제품은 기존 4G 및/또는 5G 네트워크를 통해 연결성을 제공하는 하나 이상의 5G 안테나 모듈이 필요합니다. 5G 출시는 점진적으로 이루어지고 있습니다. 먼저, 3GPP는 5G New Radio (NR)를 기존 4G LTE 환경에 연결하기로 결정했습니다. 이 시나리오에서, 4G LTE는 현재와 같이 유지되며, 5G NR은 6 GHz 이하의 스펙트럼에서 동시에 배치됩니다. 빔포밍과 배터리 수명을 둘러싼 기술적 장애물을 극복할 때까지, 5G NR 사용 사례는 소형 셀 기지국에 가까운 곳에서 좁게 집중된 빔이 필요한 고정 무선 애플리케이션의 소형 셀을 중심으로 할 수 있으며, 이를 통해 수십 기가비트 범위의 데이터 속도를 달성할 수 있습니다.

Qualcomm QTM052 안테나 모듈

QTM052 안테나 모듈은 Qualcomm Snapdragon X50 5G 모뎀에서 작동하며, mmWave 주파수에서 작동하도록 설계된 5G 스마트폰 및 기타 모바일 장치를 위한 세계 최초의 완전 통합 mmWave RF 솔루션입니다. QTM052 모듈에는 5G NR 송수신기, 전력 관리 IC, RF 프론트엔드 구성 요소 및 위상 배열 안테나가 포함되어 있습니다.

mmWave 통신에서는 이미 전파, 범위 및 방향성에 관한 도전이 존재합니다. 양방향 모바일 mmWave 통신을 위한 빔 형성, 빔 조향 및 빔 추적은 mmWave 신호의 범위와 커버리지를 크게 향상시킬 것입니다. QTM052의 소형 위상 배열 안테나 디자인은 5G 장치 내부에서 mmWave를 지원하는 데 필요한 공간을 최소화합니다:

Snapdragon X50 모뎀에서 지원하는 인터페이스 덕분에 다른 위치에 있는 네 개의 mmWave 모듈을 통해 다른 빔으로 전환하여 차단을 극복할 수 있는 능력, QTM052의 소형 폼 팩터 덕분입니다.

QTM052 5G 안테나 모듈로 빔포밍 예시

Telit ENG3990251885

Telit LM960 (ENG3990251885)는 엔터프라이즈급 라우터 및 네트워킹 장비에서 사용하기 위해 특별히 설계된 최초의 기가비트-LTE 모바일 데이터 제품입니다. 이 제품은 23개 대역에서 최대 1.2 Gbps의 다운로드 속도를 지원합니다. 이 카드는 합리적인 전력 요구 사항(3.1에서 3.6 V)을 가진 미니 PCIe 풋프린트를 가지고 있으며, USB 2.0/3.0 및 듀얼 SIM 인터페이스를 지원합니다. 만약 여러분의 새로운 제품이 응급 대응자를 지원할 경우, 이 제품은 FirstNet을 지원하기 위해 전용으로 할당된 대역을 포함합니다.

Telit LM960 모듈 풋프린트, LM960 데이터시트에서

MediaTek MT6297 5G SoC

MediaTek MT6297 5G SoC 기반 플랫폼 칩은 MediaTek의 Helio M70 모뎀을 통합하고 2G/3G/4G/5G를 지원합니다. 또한 특정 애플리케이션에 필요한 5G 대역폭을 동적으로 할당하여 전력 효율을 50% 향상시켜 모바일 기기의 배터리 수명을 연장합니다. MT6297은 새로운 ARM Cortex-A77 CPU 위에서 실행되며, ARM Mali-G77 GPU를 포함하여 5G 속도에서 매우 빠른 스트리밍 및 게임 경험을 제공합니다(4K 비디오 인코딩/디코딩 60fps, 80MP 해상도).

특히, 이 기저대역 모듈은 TSMC의 7nm 생산 공정으로 제작된 세계 최초의 5G SoC로, 다른 기저대역 IC에 비해 에너지 절약을 제공하는 컴팩트한 패키지입니다. 이 아키텍처는 모바일 인공 지능 애플리케이션을 지원하도록 구축되었습니다. 전반적으로, 이 기저대역 플랫폼은 sub-6 GHz에서 4.7 Gbps 다운로드 속도와 2.5 Gbps 업로드 속도를 제공하여, 2G-4G 셀룰러 네트워크와 호환되면서 새로운 5G 기기의 첫 번째 물결에 이상적인 제품입니다.

MediaTek IC 발자국, Anandtech에서 가져온 이미지

새로운 셀룰러 네트워크가 천천히 출시됨에 따라, 새로운 제품은 이러한 기기를 지원할 수 있는 5G 호환 안테나 모듈과 네트워킹 장비가 필요할 것입니다. 이 전자 시장 분야는 아직 초기 단계이므로, 시간이 지남에 따라 더 많은 제품이 출시될 것으로 기대됩니다. 네트워크 장비, IoT 기기 또는 차세대 모바일 기기를 개발 중이라면, 다음 제품에 가장 적합한 옵션을 결정하기 위해 Octopart를 사용해 보세요.

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