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打破“垄断”,我国5G毫米波芯片研发成功

2020-06-16 09:36
C114通信网
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据科技日报报道,6月15日,中国工程院院士刘韵洁表示,南京网络通讯与安全紫金山实验室已研制出CMOS毫米波全集成4通道相控阵芯片,并完成了芯片封装和测试,每通道成本由1000元降至20元。同时,他们封装集成1024通道天线单元的毫米波大规模有源天线阵列。芯片与天线阵列力争2022年规模商用于5G系统。

资料显示,5G频段目前分成两个部分,一个是sub-6GHz,一个是毫米波。不同于早已被业界熟知的Sub-6GHz频段,毫米波长期都是移动通信领域未经开垦的蛮荒之地,但随着挖掘的深入,毫米波拥有的“宝藏”并不少。

一是频谱资源丰富,载波带宽可达400MHz/800MHz,无线传输速率可达10Gbps以上;二是毫米波波束窄,方向性好,有极高的空间分辨能力;三是毫米波元器件的尺寸小,相对于Sub-6GHz设备,更易小型化;四是子载波间隔较大,单SLOT周期(120KHz)是低频Sub-6GHz(30KHz)的1/4,空口时延降低。

相较毫米波的优势,限制其应用的难点或许更加突出。其一,传播受限,毫米波的频率较高,自由空间损耗大,且极易因受物体阻挡,影响接受端信号质量;其二,赋形技术,现有毫米波系统采用混合波束赋形的方式,但频率效率和性能较低;其三,波束管理,在快速移动以及被遮挡时的波束管理算法需要优化;其四,mMIMO技术,受限于成本和生产工艺,现有毫米波基站只能做到4T4R设备,无法容纳更多用户;其五,芯片和终端,芯片和终端的进度落后于设备。

由于毫米波频率高,传输损耗大,因此天线和射频前端集成化,典型设计上,将毫米波天线与毫米波芯片封装在一起,业内称之为AiP(antenna-in-package)。

一直以来,毫米波芯片是高容量5G移动通讯核心,长期被国外垄断,是我国短板中的短板。此次,我国5G毫米波芯片研发成功将彻底打破 “缺芯少魂”,助力5G毫米波商用。

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