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非授权频谱或为5G之关键

2019年08月16日 17:31 次阅读

作者:James Kimery

美国国家仪器射频通信部市场总监

当国际电信联盟(ITU)公布5G主要目标时,3GPP也面临着一大难题,即如何在频谱资源有限的情况下扩展当前无线网络的功能。 频谱相当于带宽,业界亟需更多的频谱来提高数据速率以及满足超出4G的特定用例需求。 遗憾的是,6 GHz以下可用的空闲频谱资源非常少。 正因如此,3GPP早在标准制定之初就引入了将毫米波频率用作移动接入频谱的概念。

5G从一开始就与毫米波有着千丝万缕的关系。毫米波频谱的速率可达现有网络的10倍甚至以上,从而为实现5G所需的数据速率提供了可能性。 对于很多人来说,这或许并不稀奇,但将毫米波频谱接入到移动应用会带来一系列的挑战。 很多人可能会问,这些挑战是否有经济高效的解决方法? 早期的5G毫米波部署面向的是两个特定用例:室内“热点”和固定无线接入(FWA), 而并非LTE环境下的移动接入。

虽然毫米波前景广阔,但若想成功应用,还需要进一步的努力。3GPP也在不断研究其他频率方案,为5G应用探寻更多的频谱。 除了毫米波之外,3GPP启动了NR-U研究项目来研究非授权频谱。 在LTE或4G方面,3GPP使用非授权频段来实现WiFi与LTE的共存,因此LTE用户可以利用非授权的2.4 GHz或5 GHz频段来辅助提升数据吞吐量。 LTE和WiFi在授权辅助接入(license assisted access,LAA)框架下可以共存,但目前尚不清楚有多少用户采用这项技术。 3GPP的5G NR-U提案远远超越了原先的4G工作内容,此外,其他旨在进一步推动NR-U项目的计划也已提出。

无独有偶,联邦通信委员会(FCC)发布了一份调查通知书,提议制定规则来研究5.925~7.125 GHz的6 GHz频段是否属于非授权频段,并研究该频段能否应用到5G。 该频谱目前已得到有线电视运营商的应用,用于分配业务、雷达和专用微波通信链路。 该频谱一旦指定为非授权频谱,5G运营商和其他人就可以利用该频谱来创建新的网络或增强已部署的网络。 将2.4 GHz 、5 GHz和目前的6 GHz相结合,可能会产生超过1 GHz的频谱来满足5G应用。

但是,面向5G网络的非授权频段并不是任取任用的。任何采用非授权频谱的5G设备均须满足以下所有技术要求:

  • 符合低功耗辐射要求,以抑制信号传播和带内干扰,进而限制覆盖范围。
  • 与现有用户共享频谱,以便使所有设备可以共存,但这会增加5G终端的技术复杂性。
  • 与当今的WiFi设备类似,利用DFS(动态频率选择)和TPC(传输功率控制)技术促进共存。
  • 可能采用LTE或4G共存技术,例如LBT(先听后说),以实现与WiFi设备的共存。

对于较少使用该频谱的用例,可以有策略地部署5G NR-U,创建可超越当前技术的专用5G NR网络,实现3GPP的关键性能目标——更快的数据速率、更高的可靠性和更低的延迟,从而进一步扩展5G生态系统,虽然这可能仅发生在局部区域或者特定用例中。

初看之下,NR-U增加了复杂性,迫使3GPP成员权衡其优势、成本和潜在缺点; 而实际上,它拥有大量频谱,而频谱正是发挥5G潜力的关键。 如果3GPP能够成功推进NR-U,那么一旦毫米波技术成熟,大量的非授权毫米波频谱也将能够得到有效利用。 NR-U只是3GPP R16及未来版本的其中一个研究项目,但却可能会成为5G计划的关键,并很有可能产生比最初预想更为重要的用途。

显然,5G新空口(NR)采用了新的频段和波束成形技术,具有更高的带宽,这些特性给设计和测试带来了严峻挑战,亟需强大的工具来加速创新。

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HMC8100 800 MHz - 4000 M...

HMC8200 800 MHz - 4000 M...

和特点 高线性度: 支持高达1024 QAM的调制频率 Tx IF范围:200 MHz - 700 MHz Tx RF范围:800 MHz - 4,000 MHz Tx功率控制范围: 25 dB SPI控制接口 32引脚5 mm × 5 mm LFCSP封装 产品详情 HMC8200LP5ME是一款高度集成的中频(IF)发射器芯片,可将行业标准300 MHz至400 MHz IF输入信号转换为输出端的800 MHz至4000 MHz单端射频(RF)信号。 中频发射器芯片采用紧凑型5 mm × 5 mm LFCSP封装,支持高达1024 QAM的复杂调制频率。HMC8200LP5ME在大幅缩减尺寸和成本的同时可降低传统微波无线电的设计复杂性。HMC8200LP5ME具有−31 dBm至+4 dBm的IF输入功率范围,以1 dB步长提供35 dB数字增益控制,且模拟电压增益放大器(VGA)持续控制-20 dBm至+5 dBm的发射器输出功率。 该器件还具有三个集成式功率检波器。第一个检波器(LOG_IF)可用于监控中频输入功率。第二个检波器(SLPD_OUT)是一个平方律功率检波器,用于监控进入混频器中的功率。第三个功率检波器(LOG_RF)用于监控输出功率,可用于实现输出功率的精细调整。 应用 点对点通信 卫星通信 无线微波回程系统 另请查...

发表于 2019-02-22 15:33 2次阅读
HMC8200 800 MHz - 4000 M...

ADF4602 单芯片、多频段3G毫微微蜂窝收发...

和特点 单芯片多频段3G收发器兼容3GPP 25.104第9版WCDMA/HSPA标准 覆盖UMTS频段频段I至VI和VIII至X的本地区域BS级 直接变频发射机和接收机 WCDMA和GSM接收基带滤波器选项 易于使用,校准工作量极小自动Rx直流失调控制简便的增益、频率和模式编程 低电源电流接收电流:50 mA(典型值)发射电流:50 mA至100 mA(随输出功率变化) 6 mm × 6 mm、40引脚LFCSP封装 只需极少的外部器件集成多频段多模式监控无Tx SAW或Rx级间SAW滤波器集成电源管理集成频率合成器,包括PLL环路滤波器集成PA偏置控制DAC/GPO 欲了解更多特性,请参考数据手册 产品详情 ADF4602是一款3G收发器IC,具有无与伦比的集成度和特性集合,非常适合提供蜂窝固定移动融合(FMC)服务的高性能3G毫微微蜂窝。只需少数几个外部器件,便能实现完整的多频段收发器。单个器件支持UMTS频段1至6和8至10。接收机基于直接变频架构,这种架构是高度集成的宽带CDMA (WCDMA)接收机的理想选择,可通过完全集成所有级间滤波来减少物料用量。前端含有三个高性能单端低噪声放大器(LNA),使该器件能支持三频段应用。单端输入结构可简...

发表于 2019-02-22 15:33 16次阅读
ADF4602 单芯片、多频段3G毫微微蜂窝收发...

HMC7586 71 GHz至76 GHz,E频...

和特点 转换增益: 12.5 dB(典型值) 镜像抑制: 28 dBc(典型值) 噪声系数: 5 dB(典型值) 针对1 dB压缩(P1dB)的输入功率: -9 dBm(典型值) 输出三阶交调截点(IP3): -1 dBm(典型值) 输出二阶交调截点(IP2): 20 dBm(典型值) RFIN上6倍本振(LO)泄漏: -40 dBm(典型值) IFOUT上1倍LO泄漏: -50 dBm(典型值) 射频(RF)回波损耗: 5 dB(典型值) LO回损: 20 dB(典型值) 裸片尺寸: 3.599 mm × 2.199 mm × 0.05 mm产品详情 HMC7586是一款集成E频段的砷化镓(GaAs)单芯片微波集成电路(MMIC)同相和正交(I/Q)下变频器芯片,工作频率范围为71 GHz至76 GHz。 HMC7586在整个频段内提供12.5 dB小信号转换增益和28 dBc镜像抑制性能。 该器件采用低噪声放大器,后接由6倍倍频器驱动的图像抑制混频器。 该镜像抑制混频器使得低噪声放大器之后无需使用滤波器。 可针对直接变频应用提供差分I和Q混频器输出。 或者,可利用外部90°混合型器件和两个外部180°混合型器件将输出合并,以实现单边带应用。 所有数据包括IF端口上1 mil金线焊的效应。应用 E频段通信系统 高容量无线回程 测试与测量...

发表于 2019-02-22 15:31 0次阅读
HMC7586 71 GHz至76 GHz,E频...

HMC6301 毫米波接收器,57 GHz - ...

和特点 频段:57 - 64 GHz RF信号带宽:最高达1.8 GHz 噪声系数:8 dB(典型值) 接收器增益:0 - 70 dB 数字和模拟RF和IF增益控制 可编程基带增益和滤波器带宽 集成频率合成器 集成镜像抑制滤波器 部分外置的环路滤波器 支持外部LO 片内温度传感器 支持256-QAM调制 集成AM和FM检波器 通用模拟I/Q基带接口 三线式串行数字接口 符合RoHS标准的75引脚晶圆级球栅阵列封装 产品详情 HMC6301是一款完整的毫米波接收器集成电路,采用符合RoHS标准的6 mm × 4 mm晶圆级球栅阵列(WLBGA)封装,包括低噪声放大器(LNA)、镜像抑制滤波器、RF至IF下变频器、IF滤波器、I/Q下变频器和频率合成器。该接收器的工作频率范围为57 GHz至64 GHz,双边调制带宽高达1.8 GHz。集成式频率合成器在250 MHz、500 MHz或540 MHz步长下进行调谐,具有出色的相位噪声,支持高达64 QAM的调制。或者,可以注入外部LO,它支持用户可选LO特性或相位相干发射和接收操作以及高达256 QAM的调制。通过通用模拟基带I/Q接口提供对各种调制格式的支持。接收器器件还内置AM和FM检波器以便解调开关键控(OOK)、频移键控(FSK)或最小...

发表于 2019-02-22 15:14 2次阅读
HMC6301 毫米波接收器,57 GHz - ...

ADF5904 4通道、24 GHz接收机下变频...

和特点 用于单端接收机(Rx)输入和本振(LO)输入的集成巴伦 Rx通道增益: 22 dB 噪声系数(NF): 10 dB P1dB: −10 dBm LO输入范围: -8 dBm至+5 dBm Rx至IF隔离: 30 dB RF信号带宽: 250 MHz Rx输出阻抗: 900 Ω差分 LO输入缓冲器: 24 GHz RF和LO S11(50 Ω时): -5 dB 集成模拟输出的温度传感器:±5° 静电放电(ESD)性能 人体模型(HBM):2000 V 充电器件模型(CDM):500 V 通过汽车应用认证 产品详情 ADF5904是一款4通道、24 GHz接收机下变频器。 每个通道包含一个集成片内巴伦的单端RF输入,后接差分低噪声放大器(LNA),以及集成差分输出缓冲器的下变频混频器。 RF LO路径还有片内巴伦。 片内寄存器通过简单的三线式接口进行控制。 ADF5904采用紧凑型32引脚、5 mm × 5 mm LFCSP封装。 应用 汽车雷达 工业雷达 微波(μW)雷达传感器 方框图...

发表于 2019-02-22 15:07 6次阅读
ADF5904 4通道、24 GHz接收机下变频...

ADMV4420 具有集成小数 N 分频 PLL...

和特点 RF 前端集成了 RF 巴伦和 LNA双平衡有源混频器,带高动态范围 IF 放大器具有低相位噪声和多核 VCO 的小数 N 频率合成器采用集成 LDO 稳压器的 5 V 电源供电输出 P1dB:7 dBm输出 IP3:16 dBm转换增益:36 dB噪声指数:7 dBRF 输入频率范围:16.95 GHz 至 22.05 GHz内部 LO 频率范围:16.75 GHz 至 21.15 GHzIF 频率范围:900 MHz 至 2500 MHz单端 50 Ω 输入阻抗和 75 Ω IF 输出阻抗可通过 4 线 SPI 编程32 引脚, 5 mm × 5 mm LFCSP 产品详情 ADMV4420 是一款高度集成的双平衡有源混频器,集成了小数 N 分频频率合成器,非常适合下一代 K 波段卫星通信。RF 前端由集成的 RF 巴伦和低噪声放大器(LNA)组成,可实现最佳的 7 dB 单边带噪声指数,同时最大限度地减少外部元件。此外,高动态范围 IF 输出放大器提供 36 dB 的标称转换增益。集成的低相位噪声、小数 N 分频锁相环(PLL),带有多核压控振荡器(VCO)和内部 2 倍乘法器,可为双平衡混频器产生必要的片内 LO 信号,无需外部频率合成。多核 VCO 使用内部自动校准程序,使得 PLL 可选择必要设置,并锁定约 400 μs。...

发表于 2019-02-22 15:07 8次阅读
ADMV4420 具有集成小数 N 分频 PLL...

ADF5902 24 GHz、ISM 频段、多频...

和特点 24 GHz 至 24.25 GHz VCO(工业、科学和医疗(ISM)射频频段) 双通道 24 GHz 功率放大器,输出为 8 dBm 单端输出 具有静音功能的双通道多路复用输出 可编程输出功率 LO 输出缓冲区 射频频率范围:24 GHz 至 24.25 GHz 功率控制检波器 辅助 8 位 ADC 高速和低速 FMCW 斜坡生成 25 位固定模数可实现亚赫兹频率分辨率 PFD 频率高达 110 MHz 归一化相位本底噪声为 −222 dBc/Hz 可编程电荷泵电流 ±5°C 温度传感器 4 线 SPI ESD 性能 HBM:2000 V CDM:250 V 符合汽车应用要求 产品详情 ADF5902 是一款 24 GHz 变送器(Tx)单片微波集成电路(MMIC),具有片内 24 GHz 压控振荡器(VCO)。VCO 具有分数 N 频率合成器,并具有波形生成功能、可编程网格阵列(PGA)和用于雷达系统的双变送器通道。片内 24 GHz VCO 为两个变送器通道和本地振荡器(LO)输出生成 24 GHz 信号。每个变送器通道包含一个功率控制电路。还有一个片内温度传感器。所有片内寄存器的控制都是通过简单的四线串行外设接口(SPI)实现的。ADF5902 采用紧凑式 32 引脚 5 mm × 5 mm LFCSP 封装。应用...

发表于 2019-02-22 15:06 10次阅读
ADF5902 24 GHz、ISM 频段、多频...

ADF5901 24GHz VCO + PGA ...

和特点 24 GHz至24.25 GHz压控振荡器(VCO) 具有8 dBm输出的2通道24 GHz功率放大器(PA) 单端输出 具有静音功能的2通道Muxed输出 可编程输出功率 N分频器TX输出(鉴频器) 24GHz LO输出缓冲器 250MHz信号带宽 电源控制检波器 辅助8位ADC ±5°C温度传感器 4线式串行外设接口(SPI) 静电放电(ESD)性能 人体模型(HBM):2000 V 充电器件模型(CDM):250 V 通过汽车应用认证 产品详情 ADF5901是一款24 GHz Tx单片微波集成电路(MMIC),片内集成24 GHz VCO和PGA,并有两个Tx通道,适用于雷达系统。片内24 GHz VCO产生用于2个Tx通道和LO输出的24 GHz信号。每个Tx通道包含一个功率控制电路。还有一个片内温度传感器。所有片内寄存器均通过简单的4线式接口进行控制。ADF5901采用紧凑型32引脚、5 mm × 5 mm LFCSP封装。应用 汽车雷达 工业雷达 微波雷达传感器 工业传感器 精密仪器 油箱液位传感器 智能传感器 开门 节能 商用传感器:对象检测和跟踪 汽车、船舶、飞机和UAV(无人机):防撞 智能运输系统:智能交通监控和控制 监控和安全 方框图...

发表于 2019-02-22 15:05 26次阅读
ADF5901 24GHz VCO + PGA ...

HMC6300 60 GHz毫米波发射器,57 ...

和特点 频段:57 - 64 GHz RF信号带宽:最高达1.8 GHz 针对1 dB压缩的输出功率:15 dBm 增益:5 - 35 dB 数字和模拟RF和IF增益控制 集成频率合成器 集成镜像抑制滤波器 部分外置的环路滤波器 支持外部LO 片内温度传感器 支持256-QAM调制 集成MSK调制器 通用模拟I/Q基带接口 三线式串行数字接口 符合RoHS标准的65引脚晶圆级球栅阵列封装 产品详情 HMC6300BG46是一款完整的毫米波发射器集成电路,采用符合RoHS标准的6 mm x 4 mm晶圆级球栅阵列(WLBGA)封装,工作频率范围为57 GHz至64 GHz,调制带宽高达1.8 GHz。集成式频率合成器在250、500或540 MHz步长下进行调谐,具有出色的相位噪声,支持高达64-QAM的调制。或者,可以注入外部LO,它支持用户可选LO特性或相位相干发射和接收操作以及高达256-QAM的调制。通过通用模拟基带IQ接口提供对各种调制格式的支持。发射器芯片还支持专用FSK、MSK、OOK调制格式,从而实现更低成本和功耗的串行数据链路,而无需使用高速数据转换器。差分输出向100 Ω负载提供高达15 dBm的线性输出功率。同时支持单端操作,最高12 dBm。与HMC6301BG46一起,完整的60 G...

发表于 2019-02-22 12:05 46次阅读
HMC6300 60 GHz毫米波发射器,57 ...