【世说市场】3GPP宣布R16标准冻结,模组设计面临哪些难点呢?

Excelpoint世健 2020-07-14


7月3日晚间23点,国际标准组织3GPP(第三代移动通信合作伙伴计划)宣布R16标准正式冻结,成为5G通信史上的又一里程碑事件。

R16标准在网络能力扩展、潜力挖掘以及降低运营成本等方面,做出了诸多改进:包括对超可靠低延迟通信(uRLLC)的增强、对垂直行业和局域网服务的支持、蜂窝物联网的支持与扩展、增强V2X车联网(Vehicle to Everything)的支持、5G定位和定位服务、5G卫星接入、无线和有线融合增强、增强网络切片、支持无线NR-U免许可频谱设计等。这些改进的提出,对行业从业者提出了诸多挑战。下面,让我们从模组的角度来看看吧。 

MIMO增强




NR5G强制要求5G NR必须使用MIMO技术,也就是多输入多输出技术,包含上行MIMO和下行MIMO。要保证最好的上下行吞吐量,避免各MIMO支路间相互干扰,MIMO支路之间就需要满足相应的隔离度要求。对于面积十分紧凑的模组而言,如何设计满足要求的MIMO路隔离度,不仅要布局合理,天线的布局也需要合理,尽量避免MIMO支路天线靠的过近,尤其对发射的MIMO支路而言。


模组温升设计面临挑战




由于5G NR更灵活、带宽更大、速率更高,NR终端设备比LTE更耗电。要满足3GPP的功率, NR PA就需要更高的输出功率,高输出功率带来的弊端就是功耗增加,从而导致整个模块的热量增加,而模块体积很小,从而增加了散热难度。如何优化功耗也成为射频设计的一大难点。同时,工业物联网是5G的重点应用领域,其终端产品的使用场景大多要求严苛的工作温度,这也对模块的功耗及温升设计提出了更高的要求。为了保证模组能长时间稳定的工作需要严格控制模组的温升,为此PCB设计时对发热器件的布局规划、走线时整板的电源和地回路的设计都需要做调整。需要对各频段的功耗持续进行优化以达到最优,同时需要在模组四周做散热措施。


环境干扰加剧




5G大应用时代开启,多种多样无线通信系统在应用环境中叠加传播。为了解决5G高频传输的信号衰弱问题,大部分都要求通信系统具备更高的发射功率,因此5G基站会布的较4G基站密集得多,加剧了环境干扰。同时5G的N41/N77/N78/N79等主要频段与WIFI 2.4G/5G的应用频率非常靠近。为此,在5G模组的设计中,必须要尽可能考虑每一个工作频段的抗干扰能力。首先是对于每一个接收通路中的可能存在干扰信号的抑制能力进行详细的链路预算,严格选择满足设计要求的LPF和多工器配合,同时还必须阻断干扰信号通过相邻或者间隔较近的通路耦合路径。还需要考虑模组大功率发射对传输环境产生的干扰强度,必须控制在一定范围之内。

模组接口增多




为了满足工业互联网终端丰富的通讯接口需求,5G模组设计了常用的多种接口包含USB3.1, PCIe3.0, SDIO3.0, RGMII2.0, (U)SIM card, digital audio(I2S or PCM), SPI, I2C, UART, ADC,GPIO等。模组接口多会导致外围的功能增加,客户的应用更复杂技术要求更高;同时对电路设计要求更高调试难度和工作量会增加很多。模块接口多也会导致模块的管脚数量增加对模块的平整度、焊接能力、生产测试等都会增加难度。接口数量多,会导致单位面积内的PIN数量增加,PIN数多在生产或者客户使用过程中被ESD,浪涌等损坏的概率会增大,因此在模块设计的时候提出了更高的要求。



原文 转自芯讯通 SIMComWirelessSolutions



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