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  • 俊知Q波段毫米波點對點高速無線通信系統:純凈高質量通信信號如何打造?
    通信產業網|2022-10-20 18:29:04
    作者:黨博文來源:通信產業網

    【通信產業網訊】(記者 黨博文)因傳輸速率高、工作帶寬大、待用空間廣三大優勢,毫米波技術正成為產業鏈布局的新一輪重點。

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    日前,俊知集團結合客戶訂單和市場需求,最新開發了一套工作在42.2-43.4 GHz頻帶內的Q波段點對點高速通信系統,該系統因適用于固定無線接入、基站/WiFi回傳、無壓縮數據傳輸、車地通信等諸多場景備受業界關注,那么,Q波段的特點究竟有哪些?又對毫米波產業發展有哪些推動?

    挖掘毫米波中的“黃金”波段

    當前,數字化、智能化成為經濟社會發展的關鍵驅動力,引領新一輪產業變革。從連接人到連接物,從生活場景的連接到生產場景的連接,連接是智能世界的前提和基礎。

    而為了實現“數千兆比特速率、大容量、廣覆蓋和低時延”的5G愿景,目前運營商普遍采取“6 GHz以下+毫米波”5G部署策略,充分利用低、中、高頻段部署5G,中頻段能夠實現網絡覆蓋和容量的平衡,而毫米波能夠提供數千兆比特速率和超大容量。

    較6 GHz以下頻段,毫米波頻段擁有豐富的頻譜資源,在載波帶寬上具有巨大優勢,可實現400 MHz和800 MHz的大帶寬傳輸,通過不同運營商之間的共建共享,實現超高速率的數據傳輸。同時,毫米波波長短,所需元器件尺寸較小,便于設備產品的集成化和小型化,符合當下終端市場的主流需求。

    據悉,毫米波賦能廣泛用例。如超過80%的移動數據流量在室內場景產生,這為毫米波室內部署帶來了發展機遇,移動運營商可使用毫米波頻譜進行室內部署,室內毫米波專網能夠為企業、場館和交通樞紐等室內環境帶來數千兆比特速率、超低時延和極大容量。

    同時,毫米波與6 GHz以下網絡相互配合,能夠充分利用潛在的海量頻譜資源提供極大容量層,支持極高速率。毫米波頻段的利用成為了無線通信系統演進和發展的大勢所趨。

    宏觀來看,毫米波是指頻率在30 GHz-300 GHz之間的電磁波,因其波長在毫米級而得名,而其中的Q波段則是指33-50 GHz范圍內的頻段,因其具有較低的大氣衰減,能夠實現在室外場景的部署,適合固定無線接入、基站/WiFi回傳、無壓縮數據傳輸、車地通信等廣泛應用,并且,富裕的頻譜范圍也能實現更多的應用承載,可以說是毫米波中的“黃金”頻段。

    目前,隨著工信部《關于發布40-50 吉赫茲(GHz)頻段固定業務中點對點無線接入系統頻率使用事宜的通知》與《關于發布40-50吉赫茲(GHz)頻段移動業務中寬帶無線接入系統頻率使用事宜的通知》等相關文件的發布,同時,由東南大學牽頭,我國自主研發推出的無線局域網(WLAN)通信標準,已經得到國際電工電子協會(IEEE)的通過和認可,該標準符合工信部關于Q波段寬帶無線接入的相關規定,在45 GHz附近,支持有限區域內無線接入,可以支持信號調制帶寬達到540 MHz連續帶寬,可見,我國已將Q波段的頻譜開放,一個嶄新的產業生態真正在形成。

    俊知集團副總經理、毫米波首席技術官肖可成指出,Q波段的頻譜開放意味著,在近期和將來十年我國的短距離高速通信應用大概率將在Q波段展開,Q波段產業也正在崛起。

    打造純凈高質量通信信號

    作為國家級專精特新“小巨人”企業,長期以來,俊知集團致力于為客戶提供毫米波技術解決方案,而發展中的俊知毫米波是一個射頻、微波、毫米波領域的元部件、分系統、解決方案生產供應商,技術和產品橫跨2 - 110GHz 頻域,包括上下變頻器、倍頻器、混頻器、固態開關、功分器、濾波器、波導同軸轉換器及多普勒雷達天線頭等,致力于服務毫米波5G移動通信、天線測試、微波實驗室、汽車輔助駕駛和軌道交通測速等領域。

    人才上,俊知老中青結合的工程師隊伍具備高頻電子設計所必須的機電建模設計能力和三維全波電磁仿真能力,專業的毫米波產研室配備了全頻域的矢量網絡分析儀、頻譜儀、信號源、精密金絲鍵合機等先進設備,面向5G毫米波開發的數十款18 - 50 GHz寬帶產品,性能已領先國內持平國際水平。

    以此次推出的Q波段毫米波點對點高速無線通信系統為例,該系統是一對分置兩地的收發機,收發機A將基帶數字信號上變頻調制到Q波段鎖相載波之上,在42.2-42.4 GHz頻率經一雙極化喇叭天線發射,此毫米波信號由另一地的收發機B經其喇叭天線同極化接收,下變頻后送基帶處理;反方向收發機B到A的通信亦同理,在43.2-43.4 GHz頻率和雙極化喇叭天線的另一極化方向上完成。

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    值得關注的是,Q波段毫米波點對點高速無線通信系統兩個收發機采用相同的高低本振結合的異頻收發架構設計,用模塊化和混合集成的方式將收發前端分為毫米波收發模塊、鎖相頻率源模塊、中頻及通道切換模塊、電源與信號處理模塊四大模塊。

    同時,發射和接受鏈路均采用一次上下變頻架構, 中頻信號為1.5 GHz±100 MHz,PLL產生的10.2 GHz/11.2 GHz鎖相信號經四倍頻放大后作為本振功率提供給相應基波混頻器,中頻模塊的AGC環路增大接收機的動態范圍,同時,俊知技術的這套Q波段通信系統,采用雙極化喇叭天線實現收發極化隔離,精妙的濾波器方案達到優異的收發鏡頻和雜散抑制并降低了本振泄漏,加之優于-86 dBc/Hz@1KHz、-94 dBc/Hz@10KHz和-103 dBc/Hz@100KHz相位噪聲的本振信號,保證了通信信號頻譜的純凈和高質量。

    因此,大于20 dBm的發射端功率和低于5 dB的接收端噪聲系數,以及大于20 dBi的雙極化喇叭天線增益加之優于30 dB的極化隔離,使得這款精致輕巧的Q波段大容量高速通信系統廣泛適用于距離從數米到上百米的異地點對點通信應用需求。

    在肖可成看來, Q波段毫米波點對點高速無線通信系統工作在頻譜資源豐富的毫米波Q波段,可實現大容量高速通信;系統頻譜分配架構對鏡像、諧波、雜散等的抑制充分,抗干擾強,且具備易部署應用、系統構局簡易,是一款可擴展的基礎簡易型系統。

    也正因為出色的產品優勢,今年俊知僅5G物聯網、毫米波等新產品上半年的產值同比增速就達到了95.32%,特別是在5G通信用毫米波射頻器件領域實現了關鍵技術突破,研發生產的10余款新品有效替代同類型產品進口,打破國外壟斷,為毫米波發展提供中國方案。

    夯實6G技術方向

    今年6月,在匈牙利布達佩斯剛結束的3GPP RAN第96次會議上,R17標準正式凍結,R18基本完成立項。R18將是5G-Advanced的第一個協議版本,也推動5G乃至6G的快速發展。

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    據悉,5G-Advanced在原有3GPP定義的三種業務基礎上進行擴充,新增三種業務類型,即上行超寬帶(UCBC),寬帶實時交互(RTBC)和通信融合感知(HCS),網絡能力將增強10倍,其中,就包含上行能力,時延能力和定位精度等。

    而毫米波具備更寬的頻譜資源,更高的空域隔離度,更窄的波束,更精準的波束協同等特征,這將使得上下行靈活時隙配比更容易實現并大幅提升定位和感知能力,從而滿足大上行和通信融合感知業務需求。

    事實上,隨著5G-Advanced時代的到來,6G已成為全球移動通信產業技術創新的焦點。與5G相比,6G將從服務于人、人與物進一步拓展到支撐智能體的高效互聯,將實現由萬物互聯到萬物智聯的躍遷,成為連接真實物理世界與虛擬數字世界的紐帶,促進社會生產方式的轉型升級。

    目前,業界探討的6G核心技術主要有先進的調制編碼、新波形、新型雙工以及超大規模天線等增強型無線空口技術,基于人工智能的無線內生智能技術、智能超表面、智能全息無線電等新物理維度無線傳輸技術,太赫茲通信、可見光通信等新型頻譜使用技術,通信感知一體化技術,6G綠色低碳技術,以及分布式網絡架構、算力感知網絡、確定性網絡、智簡網絡、星地一體融合組網、網絡內生安全等新型網絡技術。

    可見,在5G乃至6G的快速迭代周期,毫米波將成為全球通信產業的主要發展方向。

    回看俊知Q波段毫米波點對點高速無線通信系統的推出,不僅為探索6G需求愿景和新的技術方向夯實了基礎,也展現了和產業界合作共贏的決心及國家級專精特新“小巨人”企業的責任和擔當。

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    責任編輯:黨博文

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