改变 5G 采用率的 10 个关键驱动因素

关于 5G 将无线通信提升到另一个层次的潜力，当然是在容量和带宽方面，已经有相当多的希望和猜测。显然，5G 网络正在迅速建立，但是，在许多设想的用例广泛可用之前，最终用户可能会对其好处持怀疑态度。

最近一项调查发现，尽管无人驾驶汽车、虚拟现实、在线游戏和其他领域有所发展，但 5G 的使用一直很缓慢。尽管如此，超过 90% 的无线服务提供商表示他们将在 2026 年之前实现其 5G 目标。

在那之前，使 5G 成熟的 10 个关键驱动因素是什么?

1. 通过回程技术提高容量

随着带宽需求的增加，拥有一个结构良好的回程网络是必不可少的。在将蜂窝基站与核心网络连接起来的移动网络回程设计方面取得了令人兴奋的进展，基于光纤和无线点对点系统各有利弊。虽然基于光纤的 5G 网络的 X-Haul 架构在安装和连接光纤方面成本很高，但它们具有很高的弹性，并且消除了空气多路径传播和干扰的可能性。无线 X-Haul 架构没有相同的安装问题，但它们也不提供与光纤 X-Haul 技术相同的范围和带宽。

2. 使用前传技术来更好地处理数据

与 5G 的回程同样重要的是前传系统。无线接入网络 (RAN) 一直是移动网络运营商必不可少的网络基础设施，而前传在 5G 网络中的重要性只会越来越高。与所有 5G 7.2x 功能拆分部署(光纤或无线)相关的主要第 2 层协议是增强型通用公共无线电接口 (eCPRI)。eCPRI 的使用降低了位于蜂窝站点和网络远端的无线电单元 (RU) 和分布式单元 (DU) 之间的带宽需求。

3. 通过波束成形增加带宽

为了使 5G 能够以比当前网络基站快得多的速度管理更高级别的流量，需要选项 2 功能拆分和波束成形。尽管高频毫米波 (mmWaves) 支持显着更高的带宽，但它们很容易被物体或大气干扰阻挡，并且不会长距离传播。毫米波非常窄，因此它们传输的窄波束集中了指向特定用户设备(如手机)的信号。这个过程称为波束成形。

波束成形与波束控制和波束跟踪相辅相成，可以在移动时在天线和用户设备之间引导信号。

4 、采用大功率氮化镓场效应晶体管

虽然波束成形可以提高多输入多输出 (MIMO) 阵列的效率，但某些类型的电子元件仍然存在性能问题。之所以会出现这些问题，是因为 5G 使天线的尺寸(以及它们之间的距离)最小化，这意味着一个阵列可以包含比以前更多的天线元件。然而，拥有如此大量在高频下运行的 5G 组件不可避免地意味着成本增加。还需要昂贵的硬件来应对毫米波射频 (RF) 功率和产生的热量。正因为如此，工程师们决定采用基于氮化镓的第四代场效应晶体管代表了将大型 MIMO 系统推向大众的更好方法，因为它们能够以以前不可能的方式将高功率和高效率与小尺寸因素相结合。

5. 使设备能够从 4G 无缝切换到 5G

无论关于 5G 覆盖范围的广泛性和时间的争论是什么，采用率的一个重要驱动因素将是移动设备的设计如何促进无缝过渡。考虑到这种转变而设计的手机将需要具有能够处理 5G 和 4G LTE 波形的内部天线。

6. 定位天线以优化性能

用户希望他们的移动设备尽可能地轻薄，同时具有最大数量的特性、功率和功能。虽然这种情况已经有一段时间了，但 5G 增加了挑战。需要重新思考将使用哪些材料以及如何最好地配置内部组件以适应新的天线设计。例如，如果天线位于靠近设备用户手的地方，则信号接收和传输方面的性能可能会受到影响。为了最大限度地减少这些担忧，设计工程师正在研究将特定产品的天线放置与独特的天线设计相结合的可行性，以确保辐射模式尽可能有效。

7. 采用射频技术实现最佳天线调谐

为了实现移动设备的最佳射频性能，包括能源效率和电池寿命，制造商依赖行业领先的射频工程师团队。这是开发真正的 5G 蜂窝设备的关键，因为经过调谐的天线可以提供与未调谐天线相同的发射功率，但电流要低得多。无论是使用阻抗调谐还是孔径调谐，其结果都是出色的电池寿命和更高的带宽——这正是客户所需要的。

8. 最大限度地减少 EMI、信号失真和退化问题

开发用于 5G 的小尺寸设备的设计人员还有许多其他因素需要考虑，包括如何最大限度地减少来自外部信号的电磁干扰 (EMI) 以及如何减轻信号失真和退化。解决方案是优化连接器的设计，以防止沿传输电磁波的线路出现阻抗变化(同时堆叠连接器以充分利用空间)。连接器设计还必须考虑电压驻波比 (VSWR)、插入设备导致的信号功率损失和散射参数。

9. 使用专门的 5G 测试加速新产品发布

测试对于确保 5G 设备以最少的性能问题尽快上市至关重要。为了确保设备满足最严格的规格，我们开发了专用的测试设备和方法。其中包括屏蔽 5G 消声室。

10. 利用现代制造促进小型化

将 5G 技术压缩到紧凑、轻便的设备中的真正担忧是小型化是否会对性能产生不利影响。该行业已开发出 3D 制造技术，有助于在此类高密度环境中实现小型化。例如，激光直接结构化使用激光精度将天线设计转移到使用模制互连设备 (MID) 生产的结构的 3D 表面上。传统的 2D 制造无法做到这一点。