5G毫米波商业应用的全新突破

开启新发展beamforming-sales@2024Qorvo收购了AnokiwaveSiPAnokiwave创新的有源天线IC产品组合，结合Qorvo在产品互补性、全球影响力和市场占有率方面的优势，为实现高度集成和高性能的有源天线提供了新的选择，有望将相控阵有源天线技术普及开来。Anokiwave5GICIC5GAnokiwave©06-2024QorvoUS,Inc.版权所有|QORVO是QorvoUS,Inc.的商标。摘要要充分释放5G的潜力，必然要使用毫米波频率。5G服务提供商需要毫米波频段来支持“无界移动”的新兴趋势。虽然5G毫米波在带宽、用户容量和服务质量5GQorvoAnokiwave（Qorvo）5GFCC5G5GIC5G5GIC5G5G5G。 白皮书：5G白皮书：5G摘要 III毫米波频段：5G行业必将迈出的下一步 15G毫米波已投入使用 2固定无线接入是首个5G毫米波用例 3实现真正的毫米波商业化 7利用硅晶IC创新应对市场挑战 85G毫米波已具备商业可行性 11开启新世界 17未来发展 19“由于带宽需求的空前增长和硅晶行业的持续进步，一场颠覆性的行业变革即将到来。下一代通信设备将采用相控阵天线，并使用高集成度硅晶IC在毫米波频率运行。当这些IC与先进的系统架构结合在一起时，我们的行业将彻底改变，令人耳目一新。”Anokiwave愿景-2014年。1毫米波频段：5G行业必将迈出的下一步业界一致认为，毫米波技术对于发挥5G的全部潜力至关重要。根据爱立信于2022年11月发布、2023年6月更新的《移动报告》2，未来5年全球无线数据流量预计将以每年25%的速度增长。在5G的各个细分市场中，固定无线接入(FWA)预计将以31%的年增长率领先。GHz频段（也称为低频段）资源迅速耗尽。最近中频段（频率介于1GHz到6区的sub-6GHz频段（低频段和中频段）资源将在未来3-5年内耗尽3。随着社会日益摆脱有线束缚，人们对无线网络的依赖不断加深，这进一步加重了无线数据网络的负担。年轻一代追求“无界移动”，下一波“剪线”浪潮愈演愈烈。鉴于这些大趋势，无线行业向高频段频段（毫米波）迈进已势在必行。

5G毫米波的全球部署已是大势所趋。充分发挥5G的潜力至关重要，采用5G毫米波技术的企业将拥有竞争优势4。5G毫米波已投入使用5GQorvo致力于降低总拥有成本，帮助客户构建极具成本效益的阵列。Qorvo5G毫米波商业模式称为“WiFiforInfrastructure™（基Wi-Fi）。2016年。2018Qorvo致力于降低总拥有成本，帮助客户构建极具成本效益的阵列。Qorvo5G毫米波商业模式称为“WiFiforInfrastructure™（基Wi-Fi）。5G195G同时，T-Mobile(OEM)早期的大部分此类活动是由Anokiwave（现已并入Qorvo）的IC支持的。事实上，这些IC还曾作为主角，出现在2018年由电视节目“每日星球”和AT&T联合制作的一部名为“什么是5G？”5的视频中。在美国，目前有数亿部毫米波手机在数十万个活跃的5G毫米波基站支持下使用。随着毫米波有源天线的商业化进入快车道，业界高度重视降低成本。为此，业界正积极探索各种途径，包括优化传统批量生产曲线，研发“下一代”产品以满足网络层面的商业需求，利用规模经济性来实现与Wi-Fi相近的成本，从而充分释放5G毫米波的潜力。FWFWA(5GTF)VerizonAT&T+)Verizon实现美国澳大利亚毫米波拍卖毫米波拍卖FCC28/39GHz5G韩国奥运会展示毫技术3GPP版本苹果推米 (26GHz)60个城市的覆盖(26GHz)15冻结iPhone12 米波波技术的 软银在日本Verizon3GPP5GFR23GPP开始发布 无线电站美国部署的15详细规格3万个1：5G20163GPP5G5G由于FWA数据使用量的强劲增长，毫米波已成为满足家庭宽带市场需求的首选频由于FWA数据使用量的强劲增长，毫米波已成为满足家庭宽带市场需求的首选频段之一。这也是毫米波技术最早、最成功的用例之一，让运营商可以把网络覆盖到地区。前面提到的爱立信移动报告进一步显示，在多个细分市场中，FWA对数据消费增长的贡献最大。连接市场。爱立信《固定无线手册》2023版6指出，到2028连接市场。爱立信《固定无线手册》2023版6指出，到2028年，全球FWA32.45G2022120%。FWAFWA202820%。FWA31%左右。FWAFWAFWA5GFWA连接数EB/4GFWA移动数据20232(FWA)FWA3FWA宽带(FBB)（8001600户）（400800户）（每平方公里120至400户）和乡村（每平方公里10至120户）等。图图3：为了开发FWA商业用例，首先要确定潜在市场MWC |2022.09.28针对上述各个地区，初期都需利用以中频运作的现有基础设施来部署FWAFBB于大幅提高可服务的用户数量和整体的流量负载，从而满足所有用户的FBB数据速率要求。此外，添加毫米波资源可以应对家庭数据速率不断4FWA非高峰时段提供接近光纤的数据速率，而在高峰时段也能保证最低可用在与有线和光纤通信服务提供商(CSP)的竞争中，用户实际体验到的数FWA再低，用户也不会放弃现有系统。这些数据速率代表了密集城区、市区5%高速率家庭+中等速率家庭5%低速率家庭[Mbps/ ]容量，中频段 容量，中频段+毫米波1,200Mbps/站点 3,600Mbps/站|2022.11.104Mbps30Mbps面对市场对毫米波频段的强劲需求，业界必须克服大规模部署5GFWAgNodeB（基站和CPE（）CPE率。此外，5G毫米波调制解调器芯片市场缺乏多样性，这些都阻碍了CPE生态系统进一步发展。5G毫米波的商业模式建立在这样一个假设基础上：存在一种高功率、高性能的CPE设备，它能实现“接近光纤”的高数据速率。但现实是，当今的生态系统中还没有这种设备。IC技术的持续创新不可或缺，它将帮助服务提供商降低(OPEX和成本，从而实现毫米波FWA印度在“消除数字鸿沟”方面超越其他国家，避免部署昂贵的最后一百GSMA10亿美元。印度的电信巨头RelianceJio计划利用其在2022年频段拍卖中购得的26GHz频段，推出建设名为“Airfiber”的FWA网络。图5：毫米波技术为繁忙的sub-6GHz频段增加容量，实现速度更快、拥塞更少的连接实现真正的毫米波商业化虽然毫米波技术大有可为，但要实现5G毫米波的广泛应用，行业还需要更进一步。一方面，要充分利用已有的成果；另一方面，要持续创新，提升性能，将成本降至与Wi-Fi相当的水平，最终实现毫米波网络的真正商业化。鉴于半导体产业的发展历程，毫米波设备的成本降低目标一定会实现，人们所认为的不足之处也会得到鉴于半导体产业的发展历程，毫米波设备的成本降低目标一定会实现，人们所认为的不足之处也会得到解决，毫米波技术将Wi-Fi一样普及。考。目前，5G毫米波CPE的成本在数百美元左右。与当今的Wi-Fi路FWA考。目前，5G毫米波CPE的成本在数百美元左右。与当今的Wi-Fi路由器相比，这听起来很昂贵，但人们需要明白，本白皮书中提到的创新将大幅降低CPE的成本。这种技术有望在降低成本方面发挥引领作用。Anokiwave（现已并入硅晶行业之所以能取得成功，关键在于通过不断提高集成度来降低成本。因此，如今5G这种技术有望在降低成本方面发挥引领作用。Anokiwave（现已并入Qorvo）是硅晶毫米波芯片的重要供应商，过去6年来推出了四代硅晶毫米波波束成形IC(BFIC)，成功将成本降低了90%。更令人惊喜的是，在行业分析师的评估中，这些产品在所有KPI上都实现了高达四倍的提升。CPE分，因此上述节省对资本支出(CAPEX)和运营支出(OPEX)的影响巨大。这篇题为“扭转5G毫米波能耗曲线”的博客文章，其中展示了可在真实大都市中实现的能源节约幅度。在未来十年，即使毫米波基站数IC(BFIC)在降低成本的同时，业界还必须应对和解决毫米波商业化所面临的技术挑战：毫米波设备成本高，而且部署包含更多节点的密集网络也会增加成本。5GMNO这些障碍和挑战对于无线行业来说并不新鲜。每次通信行业升级换代，从低频段向中频段再向毫米波频段演进时，都会上演类似的故事。然而，受持续增长的数据需求驱动，这种演进过程并不均衡，各国的发展步伐也不相同。随着毫米波技术的商业部署在美国已成现实，完全解决这些挑战只是时间问题。利用硅晶IC创新应对市场挑战6)（毫米波商业化进程中的许多技术挑战都通过IC创新得到解决。Qorvo的最新IC5G基站CPE之间的信号水平提升了几个数量级，支持实现更高的用户容量、更大的覆盖范围和更高的服务质量，并降低蜂窝服务提供商的资本支出要求。为了促进毫米波生态系统的发展，必须综合解决市场、系统和无线电等多个层面相互关联的挑战。图6：推动毫米波生态系统蓬勃发展需要应对的市场挑战sub-6GHzsub-6GHz于半导体的基本物理特性，放大器输出功率、噪声系数、线性度和直流sub-6GHz体和天线系统在过去几十年中不断发展，形成了成熟的生态系统。这使得无线技术能够以低成本的方式实现，为无线服务提供商和通信服务供应商的FWA应用提供了非常明确的商业价值。能量。通过改变每个元件处的相位和振幅，可以将能量引导到不同的方随着毫米波相控阵天线逐渐进入商业应用阶段，Anokiwave（现已并入的四路现，同时具备大容量、低成本、可扩展的优势。它既可用于具有大量和天线元件的基站，也可用于具有较少和天线元件并且成本更低的CPE应用。现已并入从而促进全球部署。这些第一代网络证明了无线电能够在FWA应用中支持接近光纤的数据传输速率。现已并入备大容量、低成本、可扩展的优5G毫米波已具备商业可行性要想打造一个能真正投入商用的5G毫米波生态系统，必须考虑资本支出、运营支出、服务质量和可扩展性等问题，以满足现有市场的需求。对当今可用的解决方案进行调查研究后，我们发现，采用现有毫米波设采用现有毫米波设备5G网络在商业上存在诸多难题，导致许多人认为它不是满足海量数据需求的正确解决方案。采用现有毫米波设备5G网络在商业上存在诸多难题，导致许多人认为它不是满足海量数据需求的正确解决方案。Qorvo正在改变这种看法。QorvoIC为5G毫米波的大规模商业和技术应用奠定了坚实基础。QorvoIC为5G毫米波的大规模商业和技术应用奠定了坚实基础。Qorvo的产品重新定义了各个层面的创新，将功能、特性和商业价值有5G。Qorvo的新型IC系列提供更高的线性功率水平、更低的误差矢量幅度(EVM)Zero-Cal®支出。Zero-Cal®特性和温度补偿技术与适当的阵列馈送网络PCB布局相结合，可以显著减少或消除阵列级校准需求，从而降低无线电成本和资本支出。IC5GCPE使用这些IC后，通信服务提供商能够以更少的无线电设备实现更高的用户容量（更高的数据速率）、更广的覆盖范围（更少的基站）和更好的服务质量，从而降低资本支出要求。宽带业务允许硬件制造商可以开发单一无线电SKU，然后在生产中针对世界不同地区和不同工作频段进行扩展。这种方式可以加快产品上市速度，集中生产更少的无线电型号，扩大产量，从而在多个市场实现规模7IC场挑战的对应关系。这表明，最新的波束成形器已经成功克服了挑战，5G图7：高性能IC消除了5G毫米波的商业和技术障碍，使5G毫米波具备商业可行性为了帮助了解Qorvo的IC技术对5G生态系统的影响，我们对当前可用无线电（基站和CPE设备）与采用QorvoIC技术的新型改进无线电进行了比较。QorvoIC技术对通信服务提供商业务案例的影响。下表显示了根据此分析得出的数据。（波） o能的 vo(EIRP)Rx (EIS)CPE功率(EIRP)（同等成本和直流电源）CPERx (EIS)18dB10dB48QorvoCPE48dBmEIRP和-113dB接收灵敏度，而图9显示了该阵列的实测天线方向图。利用Zero-Cal®（10所示）等特性和温度补偿技术（11所示）等功能，这些阵列可以大幅减少甚至消除校准工作，从而降低生产成本。8QorvoICCPEEIRP12dBm，4dB利用Qorvo技术构建的CPE支持48dBm的EIRP水-113dBm的接收灵敏度水平。与现有设备相比，EIRP12dBm，灵敏度提升了4dB。CPE设备现已能够融入当今生态系统中，可以稳定连接到5G毫米波网络，实现“接近光纤”的高数据速率。实测发射和接收扫描方向图-30度-20度-10度实测发射和接收扫描方向图-30度-20度-10度-30度0度-20度10度-10度20度0度30度10度20度30度9：经过验证的天线性能：QorvoIC方位角（度）方位角（度）QorvoZero-Cal®技术确保：出水平10Zero-Cal®5dB(dB)相对增益(dB)(dB)相对增益(dB)(dB)5GNR波形Tx(dB)±0.5dB窗口内波动-55Tx(dB)±0.5dB窗口内波动(°C)11（BFIC、IF上/LO）+0.5dBICOEMA。采用Qorvo上行链路（CPE5G基站塔18dB，下行链路（5G基站CPE）10dB(ROI)EIRP(EIS)，毫米波链路预算每增加6dB，覆盖面积就会扩大4倍”。这将使网络性能、部署成本和运营支出呈现完全不同的局面。从系统层面来看，对于运营商而言，这意味着：4倍以上对于给定的数据速率，用户数增加3倍以上毫米波覆盖每平方公里成本降低70%以上更快的投资回报和更短的投资回收期，迅速实现正现金流这些成果将彻底改变市场格局，5G毫米波终于不仅在技术上可行，而且具备大规模商用可行性。广更大面积>4X覆当前围数数在给数输多用户数成本降低每平方公里12：CPEQorvoIC5G开启新世界早在3GPPAnokiwave（现已并入Qorvo）为5GIC于相控阵天线使用的毫米波硅晶IC想天开”，但我们坚信这一市场非常重要，因此坚持不懈地投入研发。这体现了我们的远见卓识，以及在技术架构和关键性能指标方面做出的选择，目的是打造一个既能满足当前市场需求，又能持续适应未来发展的解决方案。2014Anokiwave20145875GIC行业正迎来一个全新的发展阶段。低成本的毫米波相控阵天线解决方案、新型雷达、通信系统，甚至5G手机，都将在不久的将来成为现实。整个行业正处于一个转折点。”20158进行了介绍，讨论了可用于商业应用的紧凑型、低成本阵列技术，这对5G20163GPP电路技术就已推向市场。自首款IC推出以来，我们年复一年地持续创5GIC5G最重要的是，我们的技术让5G毫米波。Anokiwave（Qorvo）IC20IC上，使得5G毫米波技术的大规模商用成为可能。FWAFWA(5GTF)Verizon推出AT&T推出毫米服务(5G+)Verizon实现美国亚 印度毫米波拍卖(26GHz)FCC批准28/39GHz韩国奥运会5G移动无线电展示毫米波技术标准冻结3GPP60个城市的覆盖毫米波拍卖(26GHz)15iPhone12波技术的软银在日本推出毫米波服务3GPP5GFR2标准3GPP详细规格Verizon在美国部署的无线电3万个第15版AnokiwaveAnokiwave支持首款5G毫米波系统的IC4T4R会提供无线电技XilinxKeysight在MWC上演示FR-2O-RUCPE与主要的基站建立伙伴关系ICAnokiwave开始为客户端/CPE架构定义研发28GHzBFICAnokiwave开始5G商用硅晶第三代多频段IC发布芯片组平台第三代IC全面投产定义并在无线电中大规E业IC线性功率第五代和第六代5G产品设计2019MWC第三IC中，有望实启动，聚焦28和Anokiwave上亮IC在39GHz推出n260芯片AT&T出用 Ano平台5000芯片出货13：Anokiwave（Qorvo）5G未来发展毫米波市场的崛起，是我们职业生涯中难得一遇的盛事。对于许多人来说，毫米波技术的可行性是一个与成本、专业知识和技术专长相关的问题，涉及从波形和频段到天线功率、灵敏度、相控阵天线的生产和可制造性等各个方面。Anokiwave（现已并入Qorvo）一直深谙这些技术问题，并认识到，降低无线电成本是使5G毫米波网络具备商业可行性的关键。BOM降低，因而5G毫米波的商业应用水到渠成。Anokiwave（现已并入Qorvo）6IC90%，为实现5GFCC5GBFIC5G了广泛采用。由于预见到5G毫米波网络商业化将会面临成本挑战，我CMOS