
1、高速率
5G可以说是站在巨人的肩膀上,依托4G良好的技术架构,5G可以比较方便的在其基础之上构建新的技术。未来的5G愿景最强烈的一个方面就是用户体验到的网络速率。4G现在已经很快了,但是还不够,5G要做到的目标是最大10Gbps。
现在的移动网络工作在相对较低的频段,低频段的好处的是传播性能优越,可以使运营商用较少的成本(少量基站)达到很好的覆盖。
在4G LTE中单个载波最大的频率范围是20MHz,通过载波聚合技术可以将多个非连续的载波合起来使用达到更高的速率,但是这样还依然不够。5G的一个特点就是高频,受限于高频的传播性能,所以很多的高频段频率资源没有被使用,这正是5G可以好好利用的资源。
2、大容量
物联网这个话题最近几年来一直占据着热门,但是受限于终端的功耗以及无线网络的覆盖,广域物联网仍处于萌芽的状态,伴随着5G网络的出现,可以预见未来它必将大热。5G将会通过什么技术手段来支持物联网技术的发展呢?首先看看它将如何解决物联网技术的核心问题:功耗问题是困扰着物联网技术发展的最大障碍,因为物联网的节点太多,而且由于很多条件的限制,终端没有办法充电,只有通过初次装入电池,寄希望于终端自身能够节省电能,使用越久越好。为了解决这个问题3GPP专门推出了针对广域物联网的窄带物联网技术,通过限定终端的速率(物联网终端对通信的实时性一般不高),降低使用带宽,降低终端发射功率,降低天线复杂度(SISO),优化物理层技术(HARQ,降低盲编码尝试),半双工使终端的耗电量降低。而5G还会在这个基础上走得更远,通过降低信令开销使终端更加省电,使用非正交多址技术以支持更多的终端接入。
3、低时延高可靠
LTE网络的出现使移动网络的时延迈进了100ms的关口,使对实时性要求比较高的应用如游戏,视频,数据电话成为可能。而5G网络的出现,将会使时延降到更低,会为更多对时延要求极致的应用提供生长的土囊。
降低时延的技术原理:LTE中的一个TTI是1ms,而5G将通过对帧结构的优化设计,将每个子帧在时域上进行缩短从而在物理层上进行时延的优化。相信在后期5G信令的设计上也会采用以降低时延为目标的信令结构优化。
NB-IoT物联网套件通常具有以下基本接口:
电源接口:用于连接电源适配器或电池,为设备供电。
SIM卡接口:用于插入SIM卡以实现NB-IoT网络连接。
天线接口:用于连接天线,以实现设备与基站的通信。
UART接口:用于串口通信,用于与外部设备或控制器通信。
GPIO接口:用于输入/输出数字信号,可以与其他数字设备进行通信或控制。
ADC/DAC接口:用于模拟信号的输入/输出,可以连接传感器或执行器等。
I2C接口:用于I2C总线通信,可以连接其他设备如传感器、OLED显示屏等。
SPI接口:用于SPI总线通信,可以连接其他设备如SPI闪存、传感器等。
USB接口:用于与计算机或其他USB设备进行通信。
5G重点和网络射频部分简介1、基站和终端
5G网络是一个密集分布基站网络,基站分布密度比前几代移动系统都高。
其中,基站移动终端之间采用28Ghz的毫米波频段通讯。基站天线系统采用相控阵天线体制。波束在垂直和水平两个方向交叉极化,以实现更高的用户密度和增加系统用户容量。
5G终端具备自选基站能力,可以根据基站误码率挑选误码率低的基站和信道通讯。
实现以上这些功能,依赖阵列天线技术,基站和终端都用到了毫米波相控阵天线。终端中天线阵列为nXn点阵;
2、回顾下终端中天线技术
手机中布满了天线,从GPS、蓝牙、wifi、2G、3G、4G等频段。频率越低,尺寸越大。毫米波,顾名思义,其波长尺度在10mm内了,照波长四分之一计算,约25mm的点阵,就是组成有规则间距的阵列。
4G的天线一般布置在手机上下端部和侧面,采用了LDS(立体电路的一种制造工艺,激光在3D曲面塑胶上选择性沉积金属工艺)和FPC(柔性线路板)配合侧面金属边框来实现终端天线功能:
金属机身手机中,外露的中框一段金属与手机内FPC组成了天线:
2017年玻璃机身手机开始流行,这类手机拟用到的工艺和材质依然是FPC和LDS工艺,也有把天线制造在玻璃壳体和玻璃支架上的:
01-02mm厚度3D的玻璃支架上制造边框触摸和天线
3、5G的手机天线特点及其工艺
(1)5G终端天线,对周边金属很敏感,
由于毫米波之波长很短,来自金属的干扰是非常厉害的,印刷线路板(即PCB板),需要其与有金属的物体之间需要保持15mm的净空。
(2)5G天线是垂直与水平天线交互的点阵
这种垂直和水平交互的天线,对应垂直和水平两个极化方向的信号收发。
(3)5G天线对安装位置有特殊要求
由于5G终端天线是相控阵体系,其天线单元需要合成形成聚焦波束,因此需要规则的位置进行摆放,天线不能被金属遮挡,适合3D空间扫描,规则的空间。
5G终端,被人手和人体遮挡,其信号都会开始寻找最优误码率频段,形象的说,手机像一个长了眼睛的小宠物,一旦遮挡他,他即刻眼球四处转动寻找最优信道。我们把5G手机这一动作叫手机寻优,因此,设计终端时候,安装天线位置一开始就要合适,使其好寻优。目前手机终端中,最适合5G天线位置是两端,尤其是上端部(听筒位置附近),其他4G内天线都要给其让路,也就是说有优选位置权,其他天线移到他处。
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