- Advertisement -
首頁 標籤 高頻

高頻

- Advertisment -

Dialog推出可配置高頻Sub- PMIC產品

Dialog推出新的電源管理產品系列,包括四個全新的輔助系統電源管理晶片(sub-PMIC),提供業界最佳暫態回應(Transient Response)和電路數位可程式性,並設計在比市面上其他方案更小的封裝尺寸中。 Buck轉換器的新產品系列包括DA9217,DA9220,DA9121和DA9122等產品,代表Dialog首款具有4MHz切換頻率的sub-PMIC系列,可降低電感器尺寸和高度,以匹配更小的外部元件。這些元件非常適用於ARM®Cortex™多核應用處理器和高效能SoC、FPGA和GPU,使開發人員能夠將6到10安培的電源解決方案安裝到下一代設備有限的電路板空間,包括智慧型手機,平板電腦和筆記型電腦,單眼相機,固態硬碟等。 在提高效率的同時,新產品系列不會犧牲功能性,因為它具備數位可程式性和可配置性,盡可能地簡化了複雜的系統排序,並可根據系統要求與系統微控制器無縫連接。 這些產品支援高達6安培/ 10安培的單輸出或每輸出高達3安培/5安培的雙輸出,非常適合最新的7奈米系統單晶片。 這些元件運用Dialog的電源轉換技術,並針對需要高電流且效率最高的用戶進行最佳化。Sub-PMIC可以採用單節鋰離子電池、3.3V或5V電源供電。 I2C介面可實現動態電壓控制,以優化功耗和效能,同時故障保護功能還提供過壓、過流和熱關斷保護。 Dialog先進混合訊號部門行銷副總裁Scott Brown表示,設計人員在功耗和系統尺寸方面每年都會面臨新的挑戰,但往往被迫在不同功能間進行妥協。Dialog所推出的新產品正可以滿足這些要求,進一步展現Dialog在可配置電源管理解決方案中的領導地位。
0

毫米波布建實測 跑得快但難轉彎

在韓國搶先商轉5G服務後,美國隨即發布商轉消息,在熱鬧的5G開台大戰又過了5個月後的現在,大家仍積極布建5G相關建設、尋找應用場景。而搶先開台的兩國中,美國布建5G毫米波(mmWave)的發展情況也深受大家關注。 Nokia客戶營運部技術總監陳銘邦表示,5G毫米波可以提供非常高的速度跟傳輸量,但是要以毫米波提高5G涵蓋是非常辛苦的。由於毫米波對可直視性(Line Of Sight, LOS)的要求非常高,目前在美國實測的結果看來,沒有遮蔽的情況下毫米波的表現非常優異,但是受到遮蔽的情況下表現就會明顯受到影響。 陳銘邦進一步說明,在5G建網的過程中,頻譜是一個很重要的因素,沒有頻譜就沒有網路。5G頻譜可以分為低頻、中頻和高頻(毫米波),以現在台灣的700MHz、900MHz、1800MHz、2100MHz等頻段的網路就是使用低頻,低頻主要是用頻分雙工(FDD)的技術,在3GPP的規範裡面低頻也可以做5G的服務,也就是說以台灣現有的頻譜就可以馬上轉到5G應用。 目前各國使用5G主要都是集中在3.5GHz的頻段,也就是集中於中頻。而高頻(多為28GHz)的應用則不太一樣,需要超高速傳輸的應用就很適合使用高頻。通常低頻在5G涵蓋方面是更有優勢的。舉例來說,台灣NCC要求5年內要達到50%的人口涵蓋,光用3.5 GHz的頻段就會很辛苦,用低頻達到人口涵蓋是相對容易的做法。 針對毫米波在美國的實測情況,陳銘邦指出,目前在美國部署的毫米波基地台實測狀況,在沒有遮蔽的情況下,手機可以收到1Gbps,但是只要轉個彎就沒有辦法收到這麼高的傳輸量。因為毫米波對Line Of Sigh的要求很高,轉彎後經過10~50公尺的距離,訊號就會喪失14~21 dB。另外,不同遮蔽物的影響程度也不同,若是被水泥或磚塊遮擋,會有30~35 dB的訊號喪失,石膏板則是7~12 dB,最少的是透明玻璃,僅5 dB的訊號衰減。
0

推廣5G商用 毫米波技術舉足輕重

無線裝置數量與其消耗的資料量,每年都以等比級數增加(年複合成長率為 53%)。無線裝置創造並消耗資料的同時,連接這些裝置的無線通訊基礎設施也必須隨之演進,才能滿足成長的需求。3GPP所定義的三種高階5G使用案例,其目標是隨時隨地提供可用的行動寬頻資料;然而,僅僅提升4G架構網路的頻譜效率,並不足以提供所需資料速率的步進函式。有鑑於此,研究人員正在研究像毫米波這類更高的頻率,希望得到可行的解決方案。早期在通道探測作業得到正面的結果,使得世界各地的無線標準化組織皆重新調整研究重點,以了解新一代5G無線系統如何整合並運用這些新的頻率與較高的頻寬。 各個使用案例都是針對未來的無線標準所設計,藉此讓這些標準針對新應用補足既有無線標準的不足之處,而各案例都需要一組不同的全新關鍵績效指標(KPI)。IMT 2020使用案例所定義的增強型行動寬頻(eMBB),預期能達到10Gb/s的尖峰資料速率,比4G快了100倍。Shannon Hartley定理指出,容量為頻寬(即頻譜)與通道雜訊的函式,因此資料速率確實與可用的頻譜有關。由於6GHz以下的頻譜已經分配完畢,所以6GHz以上(尤其是毫米波範圍內)的頻譜,可說是因應eMBB使用案例的理想替代方案。 世界各地的電信業者為了服務客戶,已在頻譜上花費了數十億美元。拍賣訂價凸顯出頻譜這類寶貴資源的市場價值,以及供不應求的特性。開發新的頻譜讓電信業者不僅能服務更多使用者,還能提供更高效能的行動寬頻資料傳輸體驗。相較於6GHz以下的頻譜,毫米波的頻譜不僅非常充裕,而且只要稍微經過授權就能使用,因此世界各地的業者都能運用毫米波。此外,現代矽製造技術已大幅降低毫米波設備的成本,所以在價格方面,這些設備已可用於消費型電子產品。而採用毫米波所面臨的挑戰,主要在於此頻譜仍未經過完整研究,有尚待解決的技術問題。 電信業者已開始研究毫米波技術,以便評估最適合行動應用的頻率範圍。國際電信聯盟(ITU)與3GPP,已共同規劃確立5G標準的兩階段研究。第一階段研究著重於40GHz以下的頻率,以便迎合部分較急迫的商業需求。第二階段的目的是達成IMT 2020所列的KPI,並且會著重研究高達100GHz的頻率,同樣屬於毫米波的頻率範圍之內。 為統一全球的毫米波頻率標準,ITU在世界無線電通訊大會(WRC)結束後,公布了24GHz~86GHz之間的全球可用頻率建議清單(表1)。ITU提出建議不久後,美國聯邦通訊委員會(FCC)便於2015年10月21日發布了擬議規範公告(NPRM)(圖1),針對28GHz、37GHz、39GHz與64~71GHz頻帶,提出靈活的新服務規則。 圖1 擬議為行動用途的FCC頻帶 28/39/72GHz脫穎而出 目前適用於5G的毫米波頻率選項也逐漸浮上檯面:28GHz、39GHz與72GHz。這三種頻帶能脫穎而出的原因有很多。 首先,不像60GHz必須承受約20dB/km的氧氣吸收損失,這三種頻率的氧氣吸收率遠低於此數值(圖2),因此較適合長距離通訊。這些頻率也能在多路徑環境中順利運作,並且能用於非可視判讀(NLoS)通訊。透過高定向天線搭配波束賦形與波束追蹤功能,毫米波便能提供穩定且高度安全的連結。 圖2 毫米波頻率範圍的大氣吸收率(以dB/km為單位) 28GHz頻段進展快 如上所述,電信業者都急切想要取得未分配的大量毫米波頻譜;而毫米波頻譜會使用哪些頻率,這些業者將是深具影響力的關鍵要角。在2015年2月,三星(Samsung)執行了自己的通道量測,並發現28GHz的頻率可用於手機通訊。這些量測結果,驗證了都市環境中預期會發生的路徑損耗(非可視判讀(NLoS)連結中的路徑損耗指數為3.53),三星宣稱,此數據指出毫米波通訊連結可支援200公尺以上距離。該研究還包含相位陣列天線的運用。三星也開始相關設計,以便讓手機能夠容納精密的陣列天線。在日本,NTT Docomo與Nokia、三星、Ericsson、Huawei、Fujitsu合作,針對28GHz(以及其他頻率)順利完成現場測試。 73GHz頻段可用連續頻寬廣 在28GHz相關研究展開的同時,E頻帶也引起了行動通訊領域的注意。73GHz就是另一種備受矚目的毫米波頻率。Nokia運用了紐約大學的73GHz通道量測結果,開始研究此頻率。在2014年的NI Week年會上,Nokia透過NI原型製作硬體,展示了他們第一個73GHz空中傳輸(OTA)技術。這套系統隨著研究進行不斷演進,並持續透過公開示範來展示新的技術成就。在2015年的行動世界會議(MWC)上,這套原型驗證系統已能藉由透鏡天線與光束追蹤技術,執行每秒超過2Gbps的資料傳輸。此系統的MIMO版本,則在布魯克林5G高峰會議上展出,可執行高達10Gbps的資料傳輸;而在不到一年後的行動世界會議上,這套原型展示了雙向空中傳輸連結,傳輸速率超過14Gbps。 在2016年的行動世界會議上,Nokia不是唯一進行73GHz技術示範的廠商;Huewei與Deutsche Telekom也一同展示了可於73GHz運作的原型。這項示範採用多使用者(MU)MIMO,展示了高頻譜效率,以及針對個別使用者超過20Gbps傳輸率的潛力。 其中一項可用以區分73GHz與28GHz、39GHz的特性,是可用連續頻寬。73GHz中有2GHz的連續頻寬可用於行動通訊,是擬議頻率頻譜中範圍最廣的。相較之下,28GHz僅提供850MHz的頻寬;而在美國,39GHz附近就有兩個頻帶提供1.6GHz與1.4GHz頻寬。此外,如Shannon定理所述,更高的頻寬便代表更高的資料傳輸量;因此與其他上述頻率相比,73GHz具備了強大優勢,是毫米波中一種重要的頻率。 38GHz用途廣 納入5G標準成挑戰 雖然目前38GHz的公開研究資料最少,但仍有機會成為5G標準的一部分。ITU已將38GHz列於全球可用頻率清單,而且根據紐約大學的研究,已有通道資料可證明其為可用的毫米波頻率。相較於28GHz或73GHz,38GHz有更多現有用途,因此要將其納入5G標準,將是一項挑戰。FCC已針對可能的行動應用擬議頻譜,以便加速美國未來針對此頻帶的研究。 建立毫米波原型 促進mmWave技術推廣 由於毫米波通道的基本屬性與目前的手機模型不同,而且未知事項較多,因此研究人員必須開發新的技術、演算法與通訊協定,才能充分發揮mmWave在5G領域的潛力。建立毫米波原型(mmWave Prototype)非常重要,尤其是在早期階段。由於僅靠模擬是無法展示毫米波技術或概念的可行性,所以必須建立毫米波原型。毫米波原型能夠在多種情境下,透過Real-Time的空中傳輸方式執行通訊作業,可以藉此解開毫米波通道的秘密,並且促進毫米波技術的應用與推廣。 要建立完整毫米波通訊原型時會面臨多個難題。假設有一個可處理多重GHz訊號的基頻子系統。目前多數的LTE實作皆使用10MHz通道(最高20MHz),且運算量隨著頻寬線性增加。換句話說,運算能力須提升100倍以上才能滿足5G資料速率的需求。此外,毫米波原型製作須用到FPGA,才能執行毫米波系統的實體層運算。 要針對毫米波應用建立原型製作的客製硬體是相當困難的任務。由於毫米波頻率具備大量的連續頻寬,因此非常適用於通訊作業。要找到具備1~2GHz頻寬(此為5G應用所需)的現成硬體傳輸器或接收器,成本相當高昂;在某些頻率下,甚至無法找到符合這項條件的儀器。就算真的找到了這種硬體,其設定並處理原始資料的能力也有限,甚至可能毫無處理能力。因此,設計客製的FPGA處理機板,便成為深具吸引力的選擇。設計FPGA機板硬體的時間或許不需要很久,但如果還要開發與其通訊的軟體介面,就算是最有經驗的工程師,也可能需要一年(甚至更久)才能完成,這還只是毫米波原型驗證系統的一部分而已。 除了FPGA機板之外,mmWave原型驗證系統需要運用最先進的DAC與ADC才能擷取1~2GHz之間的頻寬。目前市面上,有部分RFIC具備可於基頻與毫米波頻率之間轉換的晶片,但這些產品選擇有限,且大多僅能用於60GHz頻帶。IF與RF階段可做為RFIC的替代方案,工程師一旦有了基頻與IF解決方案,供應商便能針對毫米波無線電站,提供更多基頻RFIC以外的選擇,但是選擇依然不多。開發毫米波無線電站,需要RF與微波設計的專業技術,這與開發FPGA機板所需的技術完全不同,因此團隊必須具備多種專業,才能開發出所有必要的硬體。FPGA是毫米波基頻原型驗證系統的核心元件,而要設計出能處理多重GHz通道的多重FPGA系統,將使系統更加複雜。舉例說明,為了滿足服務供應商與通訊研究人員在系統複雜度與軟體的需求,量測儀系統廠商NI提供一組可設定的毫米波原型製作硬體,以及附有原始碼的毫米波實體層,其囊括毫米波系統基頻的基本特性,並為橫跨多個FPGA的資料遷移與處理作業提供抽象化功能,簡化工作的複雜度。這些工具都是為了將新的毫米波原型整合到系統與產品內所設計,並對5G技術開發有重大影響。 為了滿足資料傳輸量的需求,使用24GHz以上的大量連續頻寬將成必要;而研究人員也已透過原型製作,展示毫米波技術可達到14Gbps以上的傳輸速率。現在尚待解決的最大問題是,行動通訊要使用哪個毫米波頻帶。ITU或許能提供助力,為5G的行動應用設置一個頻率。而開發成本的降低,以及只在手機上使用一組(而非多個)矽晶片的技術,是當前手機普及全球的關鍵原因,手機製造商與消費者也受惠於此。然而,要重新分配現有頻率,所費不貲。找到一個全球都同意使用的頻帶,是值得奮鬥的目標,但最終也可能無法達成。由於時程緊迫,各地的服務供應商選擇忽視ITU的建議,並選擇那些雖然不是全球通用,但現在就能使用的頻譜。這些服務供應商也發揮自身能力的優勢,透過現場測試製作雙向通訊連結的原型(5G開發的關鍵部分),進而讓研究人員展示這項新技術,並用更快的速度將新技術標準化。 儘管仍有許多未知的部分,未來一定會布署毫米波技術,且會以很快的速度執行。新一代的無線通訊即將登場,而全世界都在關注並觀察未來毫米波技術的應用方式。 (本文作者任職於NI)
0
- Advertisement -
- Advertisement -

最新文章

- Advertisement -

熱門文章

- Advertisement -

編輯推薦

- Advertisement -