關(guān)于 5G 將無線通信提升到另一個(gè)層次的潛力，當(dāng)然是在容量和帶寬方面，已經(jīng)有相當(dāng)多的希望和猜測(cè)。顯然，5G 網(wǎng)絡(luò)正在迅速建立，但是，在許多設(shè)想的用例廣泛可用之前，最終用戶可能會(huì)對(duì)其好處持懷疑態(tài)度。

Dimensional Research 代表 Molex 進(jìn)行的一項(xiàng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，盡管無人駕駛汽車、虛擬現(xiàn)實(shí)、在線游戲和其他領(lǐng)域有所發(fā)展，但 5G 的使用一直很緩慢。盡管如此，超過 90% 的無線服務(wù)提供商表示他們將在 2026 年之前實(shí)現(xiàn)其 5G 目標(biāo)。

在那之前，使 5G 成熟的 10 個(gè)關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)因素是什么？

1. 通過回程技術(shù)提高容量

隨著帶寬需求的增加，擁有一個(gè)結(jié)構(gòu)良好的回程網(wǎng)絡(luò)是必不可少的。在將蜂窩基站與核心網(wǎng)絡(luò)連接起來的移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)回程設(shè)計(jì)方面取得了令人興奮的進(jìn)展，基于光纖和無線點(diǎn)對(duì)點(diǎn)系統(tǒng)各有利弊。雖然基于光纖的 5G 網(wǎng)絡(luò)的 X-Haul 架構(gòu)在安裝和連接光纖方面成本很高，但它們具有很高的彈性，并且消除了空氣多路徑傳播和干擾的可能性。無線 X-Haul 架構(gòu)沒有相同的安裝問題，但它們也不提供與光纖 X-Haul 技術(shù)相同的范圍和帶寬。

2. 使用前傳技術(shù)來更好地處理數(shù)據(jù)

與5G的回程同樣重要的是前程系統(tǒng)。無線接入網(wǎng)絡(luò)（RAN）一直是移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商必不可少的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施，而fronthaul在5G網(wǎng)絡(luò)中的重要性只會(huì)增加。與所有5G 7.2x功能拆分部署（光纖或無線）相關(guān)的主要第2層協(xié)議是增強(qiáng)型公共無線電接口（eCPRI）。eCPRI的使用降低了無線單元（RU）和分布式單元（DU）之間的帶寬需求，分布式單元位于小區(qū)站點(diǎn)和網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)邊緣。

3、通過波束形成增加帶寬

為了使5G能夠以比當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)基站快得多的速度管理更高級(jí)別的流量，需要選項(xiàng)2功能拆分和波束形成。盡管高頻毫米波（mmWaves）支持更高的帶寬，但它們?nèi)菀妆晃矬w或大氣干擾阻擋，并且不會(huì)長(zhǎng)距離傳播。毫米波非常窄，因此它們傳輸集中信號(hào)的窄波束，這些信號(hào)指向特定用戶的設(shè)備，如手機(jī)。這個(gè)過程稱為波束形成。

波束形成由波束引導(dǎo)和波束跟蹤進(jìn)行補(bǔ)充，使信號(hào)在移動(dòng)時(shí)能夠在天線和用戶設(shè)備之間定向。

4、使用大功率氮化鎵場(chǎng)效應(yīng)晶體管

雖然波束形成可以提高多輸入多輸出（MIMO）陣列的效率，但某些類型的電子元件仍然存在性能問題。問題的產(chǎn)生是因?yàn)?G使天線的大?。ㄒ约八鼈冎g的距離）最小化，這意味著陣列可以包含比以前可能更多的天線元素。然而，有如此多的5G組件在高頻下工作，必然意味著成本增加。還需要昂貴的硬件來處理毫米波射頻功率和產(chǎn)生的熱量。因此，工程師們決定采用基于氮化鎵的第四代場(chǎng)效應(yīng)晶體管代表了將大型 多輸入多輸出系統(tǒng)推向大眾的更好方法，因?yàn)樗鼈兡軌蛞砸郧安豢赡艿姆绞綄⒏吖β屎透咝逝c小尺寸因素相結(jié)合。

5.使設(shè)備能夠從 4G無縫切換到 5G

無論關(guān)于 5G 覆蓋范圍的廣泛性和時(shí)間的爭(zhēng)論是什么，采用率的一個(gè)重要驅(qū)動(dòng)因素將是移動(dòng)設(shè)備的設(shè)計(jì)如何促進(jìn)無縫過渡。考慮到這種轉(zhuǎn)變而設(shè)計(jì)的手機(jī)將需要具有能夠處理 5G 和 4G LTE 波形的內(nèi)部天線。

6. 定位天線以優(yōu)化性能

用戶希望他們的移動(dòng)設(shè)備盡可能地輕薄，同時(shí)具有最大數(shù)量的特性、功率和功能。雖然這種情況已經(jīng)有一段時(shí)間了，但 5G 增加了挑戰(zhàn)。需要重新思考將使用哪些材料以及如何最好地配置內(nèi)部組件以適應(yīng)新的天線設(shè)計(jì)。例如，如果天線位于靠近設(shè)備用戶手的地方，則信號(hào)接收和傳輸方面的性能可能會(huì)受到影響。為了最大限度地減少這些擔(dān)憂，設(shè)計(jì)工程師正在研究將特定產(chǎn)品的天線放置與獨(dú)特的天線設(shè)計(jì)相結(jié)合的可行性，以確保輻射模式盡可能有效。

7. 采用射頻技術(shù)實(shí)現(xiàn)最佳天線調(diào)諧

為了實(shí)現(xiàn)移動(dòng)設(shè)備的最佳射頻性能，包括能源效率和電池壽命，制造商依賴行業(yè)領(lǐng)先的射頻工程師團(tuán)隊(duì)。這是開發(fā)真正的 5G 蜂窩設(shè)備的關(guān)鍵，因?yàn)榻?jīng)過調(diào)諧的天線可以提供與未調(diào)諧天線相同的發(fā)射功率，但電流要低得多。無論是使用阻抗調(diào)諧還是孔徑調(diào)諧，其結(jié)果都是出色的電池壽命和更高的帶寬——這正是客戶所需要的。

8. 最大限度地減少 EMI、信號(hào)失真和退化問題

開發(fā)用于 5G 的小尺寸設(shè)備的設(shè)計(jì)人員還有許多其他因素需要考慮，包括如何最大限度地減少來自外部信號(hào)的電磁干擾 (EMI) 以及如何減輕信號(hào)失真和退化。解決方案是優(yōu)化連接器的設(shè)計(jì)，以防止沿傳輸電磁波的線路出現(xiàn)阻抗變化（同時(shí)堆疊連接器以充分利用空間）。連接器設(shè)計(jì)還必須考慮電壓駐波比 (VSWR)、插入設(shè)備導(dǎo)致的信號(hào)功率損失和散射參數(shù)。

9. 使用專門的 5G 測(cè)試加速新產(chǎn)品發(fā)布

測(cè)試對(duì)于確保 5G 設(shè)備以最少的性能問題盡快上市至關(guān)重要。為了確保設(shè)備滿足最嚴(yán)格的規(guī)格，我們開發(fā)了專用的測(cè)試設(shè)備和方法。其中包括屏蔽 5G 消聲室。

10.利用現(xiàn)代制造促進(jìn)小型化

將 5G 技術(shù)壓縮到緊湊、輕便的設(shè)備中的真正擔(dān)憂是小型化是否會(huì)對(duì)性能產(chǎn)生不利影響。該行業(yè)已開發(fā)出 3D 制造技術(shù)，有助于在此類高密度環(huán)境中實(shí)現(xiàn)小型化。例如，激光直接結(jié)構(gòu)化使用激光精度將天線設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)移到使用模制互連設(shè)備 (MID) 生產(chǎn)的結(jié)構(gòu)的 3D 表面上。傳統(tǒng)的 2D 制造無法做到這一點(diǎn)。

助力5G交付

很明顯，要讓 5G 兌現(xiàn)其承諾，大量的創(chuàng)新和全新的設(shè)計(jì)必須與大量投資齊頭并進(jìn)。在相對(duì)較短的時(shí)間內(nèi)創(chuàng)造了制造和測(cè)試方面的新技術(shù)和新技術(shù)，使 5G 成為現(xiàn)實(shí)。

最終用戶期望 5G 和旨在交付它的利益相關(guān)者將需要與 Molex 等一直在積極研究和開發(fā)創(chuàng)新解決方案的公司密切合作。

審核編輯 黃昊宇