0
  • 聊天消息
  • 系统消息
  • 评论与回复
登录后你可以
  • 下载海量资料
  • 学习在线课程
  • 观看技术视频
  • 写文章/发帖/加入社区
创作中心

完善资料让更多小伙伴认识你,还能领取20积分哦,立即完善>

3天内不再提示

5G研发关键技术:天线的设计和仿真

要长高 来源:安世亚太 作者:张宗兵 2022-06-15 15:45 次阅读

随着科技的进步和迭代更新,5G已经进入到现实应用当中,随着5G的到来,各行各业的技术都发生了极大改变,5G正以难以想象的速度加速发展,全球各大网络运营商正全力加速5G落地。在可预见的将来,5G产业将在各个领域迎来蓬勃发展,营造一个速度快,效率高的新时代。随着5G技术的落地,虚拟仿真技术在5G研发行业越来越重要。

在5G技术引领下:

不管打开实验的演示视频还是进入虚拟实验项目都是秒响应!无需等待,解决了硬件渲染后网络传输速度受限的问题;

多人异地共享创建实验,不同的学校不同的成员可以共同协助完成;

可以多人共享实验仪器(大型实验仪器不需要购买,可以在线申请使用);

画面的质感,清晰度、真实感、动感音效、视觉冲击力会大幅度的提高;

多人在线协同实验可以多人同时进入虚拟实验进行虚拟实验操作;

云化虚拟现实、人工智能、大数据、云平台的架构体系都将成为可能。

5G研发关键技术

而5G关键研发仿真平台概括包括以下几个部分:

1、动态仿真建模技术

5G技术带来了更加复杂的组网场景和业务类型,也增加了各类新技术。传统的采用针对特定场景编码实现的仿真设计模式效率很低,远远不能满足日益增长的仿真需求,必须采用高复用的建模技术,因此提出了动态仿真建模技术。

(1)功能库和参数库的生成

输出仿真平台的基本功能模块,根据仿真需求进行建模,抽象分解出公共库和特性库两类,通过智能接口实现功能的配合实用,同时满足功能的可扩展性。将功能库和参数库分开设计的目的也是为了保证模型适应于不同的仿真场景和仿真需求,做到充分的解耦。

(2)动态分析和配置机制

在仿真运行过程中提供分析和配置机制,参与仿真的全过程。包括对仿真需求进行分解,并映射到不同的功能库和参数库,再根据仿真的具体要求配置生成仿真流程。

根据仿真需求分解出对应的仿真模型,例如,软件定义网络(SDN)技术要求控制面和用户面分离,网络功能虚拟化(NFV)要求网络功能从专用硬件设备中解耦出来,UDN中提出的虚拟小区概念等。

根据模型生成仿真参数库,包括系统规格、场景参数、各项技术的配置参数等。以仿真模型为中心,基于仿真模型建立组网场景、网络功能的参数化模板,通过合理组合这些参数化模板减少参数库的复杂度。

根据模型映射到对应的功能库。功能库可以通过灵活的接口设计实现解耦和可扩展,根据仿真需求将映射的功能库和参数库有机的组织成为一个完整的仿真流程。将参数库、功能库、仿真流程进行动态配置形成具体的仿真任务,仿真任务直接面向用户,需要提供友好的配置管理界面。

2、计算资源虚拟化管理技术

当前提升仿真计算效率的主要手段是计算并行化,由于计算资源可以分布在不同的物理设备上,如何合理配置管理资源就成为核心问题。因此,我们提出了计算资源虚拟化管理技术。

资源虚拟化管理首先将仿真需求映射为可单独部署的计算任务,基于这些计算任务再分解为可单独部署的并行子任务,根据其特点配置相应的虚拟资源,部署在本地的并行计算任务需要分配计算资源、存储资源,部署在从节点上的计算任务还需分配足够的通信资源,以避免数据无法及时传输造成延时。

3、多核并行仿真技术

仿真软件的并行化是仿真平台多核并行设计的关键,能利用现有硬件资源达到最优效果。根据需求先从功能、算法、操作对象等角度将仿真软件并行化分解;其次通过对仿真功能模块的合理划分设计,减少并行子任务的通信数据量,保证各个并行子任务之间的运算量相当,减少因任务同步处理所需的等待时间。

中央处理器CPU)+图形处理器(GPU)的异构方案作为多核CPU并行处理的演变方案,也为提升仿真计算的速度提供了可能[9]。CPU擅长复杂逻辑运算,而GPU往往拥有上百个流处理器核心,其设计目标是以大量线程实现面向大吞吐量的数据并行计算,其单精度浮点计算能力可达同期CPU的10倍以上,适合处理大规模数据并行计算。因此,采用CPU+GPU的异构并行架构,利用多核CPU并行执行复杂的逻辑计算,利用GPU处理数据并行任务,两者协同工作,发挥计算机并行处理能力。

由以上分析可以看出:实现动态仿真建模的关键点在于模型、库组件和参数的设计,通过运用分层、封装、接口解耦等方面的设计解决概念模型和实现模型之间的耦合,才能达到技术变化对实现影响最小的目的。

5G关键研发仿真应用

1、芯片/封装/系统一体化仿真

pYYBAGKpjM-AKbcDAAH0ZR_yf2Q332.png

仿真必要性:(1)缺乏一体化仿真手段导致不能准确评估很小的改动对系统整体带来的影响,完全割裂的研发流程,导致信息交流不充分;(2)芯片/封装/系统板级涉及不同的专业领域,很难协同;(3)缺乏集成的研发团队和设计方法整合所有部分;(4)缺乏跨专业的整体仿真方。

2、高速信号/电源完整性和EMI/EMC仿真分析

poYBAGKpjOGAE4H_AAVPPMzEz6Q543.png

产生原因:预计2022年,手机用户产生25GB/天/人的流量;每台自动驾驶汽车每天将产生4TB的数据量(假设 每天使用一小时);在一个八百万人口规模的城市,每小时产生的数据 量可能达到100PB;云计算+边缘计算,速度提高,频率升高,工作部件小型化,产生以越来越多的EMC问题。

3、5G阵列天线的设计和仿真

基站天线发展如下图:

pYYBAGKpjPSACNARAAPn7wIknEQ326.png

基站天线也面临越来越小型化的问题,在设计的时候难度不断增加。

4、电大尺寸和复杂场景下的电磁仿真分析

用于天线安装后性能预估的最好仿真分析,主要应用于电大载体,大型场景级问题,布局的场景及尺寸比较大,需要运用不同算法才能有效计算。

pYYBAGKpjQWAf7NGAAFcnUpDS8c022.png

5、多物理场可靠性仿真设计

实际面临的部件或者产品是个电磁热应力多物理场耦合问题,属于多学科范畴。

pYYBAGKpjRKAakFnAAMgD4N6klI242.png

5G研发仿真平台

1、芯片封装研发平台

ANSYS提供完整全面的解决方案:

pYYBAGKpjSGAdNASAARZMO_29Bg871.png

2、高速信号/电源完整性和EMI/EMC仿真分析解决平台

ANSYS平台EMI及EMC仿真效率对比如下:

poYBAGKpjTGActTaAAUa8sbZSBE004.png

3、5G阵列天线的设计和仿真解决方

pYYBAGKpjTyAYE_wAAIWszohcm0770.png

ANSYS提供了天线阵列仿真平台HFSS,可以高效准确的仿真天线阵电磁性能。

4、电大尺寸和复杂场景下的电磁仿真分析平台

poYBAGKpjUqAB_WJAAJg4EY1b_A622.png

HFSS提供SBR+算法及HFSS本身天线仿真求解器,可以高效稳定的求解天线布局问题。

5、多物理场可靠性仿真设计仿真平台

ANSYS提供了完备的多物理层耦合解决方案:

poYBAGKpjVmAa--jAAhcV8s1GeI263.png

声明:本文内容及配图由入驻作者撰写或者入驻合作网站授权转载。文章观点仅代表作者本人,不代表电子发烧友网立场。文章及其配图仅供工程师学习之用,如有内容侵权或者其他违规问题,请联系本站处理。 举报投诉
  • 天线
    +关注

    关注

    65

    文章

    3023

    浏览量

    139546
  • emi
    emi
    +关注

    关注

    53

    文章

    3408

    浏览量

    125391
  • emc
    emc
    +关注

    关注

    164

    文章

    3614

    浏览量

    180898
  • 5G
    5G
    +关注

    关注

    1340

    文章

    47733

    浏览量

    553105
收藏 人收藏

    评论

    相关推荐

    5G通信核心关键技术及各国研究进展

    ,由于融合,5G可以延续使用4G、3G的基础设施资源,并实现与4G、3G、2G的共存。随着用户需
    发表于 12-01 18:57

    详解5G的六大关键技术

    过程中会遇到哪些问题?在5G研发刚起步的情况下,如何建立一套全面的5G关键技术评估指标体系和评估方法,实现客观有效的第三方评估,服务技术与资
    发表于 12-07 18:40

    华为联合中国移动共建5G关键技术验证外场

      近日,中国移动研究院、上海移动与华为在华为上海研究所联合构建5G 高低频协同的关键技术验证外场,将满足5G 系统样机概念验证的技术需求,具备在高度模拟真实网络环境下,端到端验证
    发表于 01-13 15:12

    5G覆盖试点背景及相关技术介绍

    互联发展方向。要满足面向未来业务高速率低时延的发展需求,需要采用更先进的无线传输技术5G 将采用包括大规模天线阵列、超密集组网、高阶调制、非正交传输和全双工等关键技术。目前国内各通信
    发表于 06-18 07:18

    5G移动通信中的未来天线技术

    速率,这对天线系统提出了新的要求。在5G通信中,实现高速率的关键是毫米波以及波束成形技术,但传统的天线显然无法满足这一需求。
    发表于 06-19 06:44

    5G的8大关键技术

    5G在核心网部分不会有太大的变动,5G关键技术集中在无线部分。虽然5G最终将采用何种技术,目前还没有定论。不过,综合各大高端论坛讨论的焦点
    发表于 07-10 06:10

    5G技术研发试验进展介绍

    第四代移动通信(4G技术在全球范围的规模商用,面向2020年及未来商用的第五代移动通信(5G技术研发与标准化已全面启动。在全球业界的大力
    发表于 07-11 06:26

    一种工作于Sub-6G5G大规模天线的系统架构探讨

    本文针对第5代移动通信的关键技术之 一——大规模阵列天线,提出一种天线系统架构,包括密集辐射阵、功分网络、耦合校准网络、盲插型连接器和收发单元。并对
    发表于 07-16 08:12

    5G MIMO天线的耦合减小技术

    和评估,证实了这两类新体制天线5G中的明显优势和广阔应用场景。【关键词】: 多天线系统,MIMO,Massive MIMO,超材料(超表面),互耦,耦合减小
    发表于 07-17 08:03

    5G发展道路中哪些射频关键技术是绕不开的?

    James Huang也受邀演讲,阐述了5G发展道路中那些绕不开的射频关键技术。Qorvo大客户高级销售James Huang在2018全球预商用5G产业峰会上发表演讲 那大家知道5G
    发表于 07-30 08:14

    什么是5G高频关键技术

    5G技术方兴未艾,各种候选技术获得业界的广泛关注。本文结合高频技术5G中的应用场景和关键技术
    发表于 08-16 07:27

    5G相控阵仿真技术解析

    天线是移动通信系统的重要组成部分,随着移动通信技术的发展,天线形态越来越多样化,并且技术也日趋复杂。进入5G时代,大规模MIMO、波束赋形等
    发表于 01-01 07:08

    5G承载网到底有哪些关键技术

    5G承载网的整体分层结构5G承载网关键技术
    发表于 03-02 06:23

    5G关键技术 从Massive MIMO开始

    5G关键技术从Massive MIMO开始
    发表于 05-21 06:03

    5G终端天线研发所面临的主要挑战有哪些?如何去解决?

    5G终端天线研发所面临的主要挑战有哪些?哪些关键技术能层层突破这些困难?
    发表于 06-30 06:11