Les signaux à ondes millimétriques offrent une bande passante plus large et des débits de données plus élevés que les signaux basse fréquence. Jetez un œil à la chaîne globale du signal entre l’antenne et la bande de base numérique.
La nouvelle radio 5G (5G NR) ajoute des fréquences d’ondes millimétriques aux appareils et réseaux cellulaires. À cela s’ajoutent une chaîne de signaux RF vers bande de base et des composants qui ne sont pas requis pour les fréquences inférieures à 6 GHz. Alors que les fréquences des ondes millimétriques couvrent techniquement la plage de 30 à 300 GHz, pour les besoins de la 5G, elles s'étendent de 24 à 90 GHz, mais culminent généralement à environ 53 GHz. Les applications à ondes millimétriques devaient initialement fournir des vitesses de données plus rapides sur les smartphones dans les villes, mais elles se sont depuis déplacées vers des cas d'utilisation à haute densité tels que les stades. Il est également utilisé pour les services Internet d’accès sans fil fixe (FWA) et les réseaux privés.
Principaux avantages de la 5G mmWave Le débit élevé de la 5G mmWave permet des transferts de données importants (10 Gbit/s) avec une bande passante de canal allant jusqu'à 2 GHz (pas d'agrégation de porteuses). Cette fonctionnalité est particulièrement adaptée aux réseaux ayant des besoins importants en matière de transfert de données. La 5G NR permet également une faible latence grâce à des taux de transfert de données plus élevés entre le réseau d’accès radio 5G et le cœur du réseau. Les réseaux LTE ont une latence de 100 millisecondes, tandis que les réseaux 5G ont une latence de seulement 1 milliseconde.
Que contient la chaîne de signaux mmWave ? L'interface radiofréquence (RFFE) est généralement définie comme tout ce qui se trouve entre l'antenne et le système numérique en bande de base. RFFE est souvent appelé la partie analogique-numérique d'un récepteur ou d'un émetteur. La figure 1 montre une architecture dite de conversion directe (zéro IF), dans laquelle le convertisseur de données opère directement sur le signal RF.
Figure 1. Cette architecture de chaîne de signal d'entrée 5G mmWave utilise un échantillonnage RF direct ; Aucun onduleur requis (Image : Brève description).
La chaîne de signaux à ondes millimétriques se compose d'un RF ADC, d'un RF DAC, d'un filtre passe-bas, d'un amplificateur de puissance (PA), de convertisseurs abaisseurs et élévateurs numériques, d'un filtre RF, d'un amplificateur à faible bruit (LNA) et d'un générateur d'horloge numérique ( CLK). Un oscillateur contrôlé en boucle/tension (PLL/VCO) à verrouillage de phase fournit l'oscillateur local (LO) pour les convertisseurs ascendants et abaisseurs. Des commutateurs (illustrés sur la figure 2) connectent l'antenne au circuit de réception ou de transmission du signal. Un circuit intégré de formation de faisceau (BFIC), également connu sous le nom de cristal multiéléments ou formateur de faisceau, n'est pas représenté. Le BFIC reçoit le signal du convertisseur élévateur et le divise en plusieurs canaux. Il dispose également de commandes indépendantes de phase et de gain sur chaque canal pour le contrôle du faisceau.
Lorsqu'il fonctionne en mode réception, chaque canal aura également des commandes de phase et de gain indépendantes. Lorsque le downconverter est allumé, il reçoit le signal et le transmet via l'ADC. Sur le panneau avant on retrouve un amplificateur de puissance intégré, un LNA et enfin un switch. RFFE active PA ou LNA selon qu'il est en mode émission ou en mode réception.
Émetteur-récepteur La figure 2 montre un exemple d'émetteur-récepteur RF utilisant une classe IF entre la bande de base et la bande d'ondes millimétriques de 24,25 à 29,5 GHz. Cette architecture utilise 3,5 GHz comme FI fixe.
Le déploiement de l’infrastructure sans fil 5G bénéficiera grandement aux fournisseurs de services et aux consommateurs. Les principaux marchés desservis sont les modules haut débit cellulaire et les modules de communication 5G pour permettre l'Internet industriel des objets (IIOT). Cet article se concentre sur l’aspect ondes millimétriques de la 5G. Dans les prochains articles, nous continuerons à aborder ce sujet et à nous concentrer plus en détail sur les différents éléments de la chaîne de signaux 5G mmWave.
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Heure de publication : 12 septembre 2024