Deich bliadhna air ais, cha robh fònaichean sgairteil mar as trice a’ toirt taic ach do ghrunn inbhean a bha ag obair anns na ceithir bannan tricead GSM, agus is dòcha beagan inbhean WCDMA no CDMA2000. Le cho beag de chòmhlain tricead airson taghadh, chaidh ìre sònraichte de dh’ èideadh cruinne a choileanadh le fònaichean GSM “quad-band”, a bhios a’ cleachdadh na bannan 850/900/1800/1900 MHz agus faodar an cleachdadh an àite sam bith san t-saoghal (uill, gu math).
Tha seo na bhuannachd mhòr dha luchd-siubhail agus tha e a’ cruthachadh eaconamaidhean sgèile mòr dha luchd-saothrachaidh innealan, nach fheum ach beagan mhodalan a leigeil ma sgaoil (no is dòcha dìreach aon) airson a’ mhargaidh chruinneil gu lèir. Gu sgiobalta air adhart chun latha an-diugh, is e GSM an aon theicneòlas ruigsinneachd gun uèir a bheir seachad gluasad cruinneil. Co-dhiù, mura robh fios agad, tha GSM ga thoirt a-mach mean air mhean.
Feumaidh fòn cliste sam bith a tha airidh air an ainm taic a thoirt do ruigsinneachd 4G, 3G agus 2G le diofar riatanasan eadar-aghaidh RF a thaobh leud-bann, cumhachd tar-chuir, cugallachd cuidhteas agus mòran pharaimearan eile.
A bharrachd air an sin, mar thoradh air na tha ri fhaighinn de speactram cruinne, tha inbhean 4G a’ còmhdach àireamh mhòr de chòmhlain tricead, agus mar sin faodaidh gnìomhaichean an cleachdadh air triceadan sam bith a tha rim faighinn ann an raon sònraichte - an-dràsta bannan 50 gu h-iomlan, mar a tha fìor le inbhean LTE1. Feumaidh fìor “fòn cruinne” obrachadh anns na h-àrainneachdan sin uile.
Is e am prìomh dhuilgheadas a dh’ fheumas rèidio cealla sam bith fhuasgladh “conaltradh duplex”. Nuair a bhios sinn a’ bruidhinn, bidh sinn ag èisteachd aig an aon àm. Chleachd siostaman rèidio tràth push-to-talk (tha cuid fhathast a 'dèanamh), ach nuair a bhios sinn a' bruidhinn air a 'fòn, tha sinn an dùil gun cuir an neach eile stad oirnn. Chleachd innealan cealla a ’chiad ghinealach (analog)“ sìoltachain duplex ”(no duplexers) gus an downlink fhaighinn gun a bhith“ air an iongnadh ”le bhith a’ sgaoileadh an uplink aig tricead eadar-dhealaichte.
Bha e na dhùbhlan mòr dha luchd-saothrachaidh fòn tràth na sìoltachain sin a dhèanamh nas lugha agus nas saoire. Nuair a chaidh GSM a thoirt a-steach, chaidh am protocol a dhealbhadh gus am b’ urrainn do luchd-tar-chuir obrachadh ann am “modh leth-dhùbailte”.
B’ e dòigh gu math ciallach a bha seo airson cuir às do dhùbladairean, agus bha e na phrìomh adhbhar ann a bhith a’ cuideachadh GSM gu bhith na theicneòlas prìomh-shruthach aig prìs ìosal a bha comasach air smachd a chumail air a’ ghnìomhachas (agus atharrachadh mar a bha daoine a’ conaltradh sa phròiseas).
Tha am fòn riatanach bho Andy Rubin, innleadair siostam obrachaidh Android, a’ nochdadh na feartan ceangail as ùire a’ toirt a-steach Bluetooth 5.0LE, diofar GSM / LTE agus antenna Wi-Fi falaichte ann am frèam titanium.
Gu mì-fhortanach, chaidh na leasanan a chaidh ionnsachadh bho bhith a’ fuasgladh dhuilgheadasan teignigeach a dhìochuimhneachadh gu sgiobalta ann an cogaidhean techno-poilitigeach làithean tràtha 3G, agus tha an cruth a tha làmh an uachdair aig an àm seo de roinn tricead duplexing (FDD) ag iarraidh duplexer airson gach còmhlan FDD anns a bheil e ag obair. Chan eil teagamh sam bith gu bheil àrdachadh LTE a’ tighinn le factaran cosgais ag èirigh.
Ged as urrainn do chuid de chòmhlain Time Division Duplex, no TDD a chleachdadh (far am bi an rèidio ag atharrachadh gu sgiobalta eadar tar-chuir agus faighinn), tha nas lugha de na còmhlain sin ann. Is fheàrr leis a’ mhòr-chuid de ghnìomhaichean (ach a-mhàin feadhainn Àisianach sa mhòr-chuid) an raon FDD, agus tha barrachd air 30 dhiubh sin.
Tha dìleab speactram TDD agus FDD, cho duilich ‘s a tha e bannan fìor chruinneil a shaoradh, agus teachd 5G le barrachd chòmhlain a’ dèanamh an duilgheadas dà-fhillte eadhon nas iom-fhillte. Tha modhan gealltanach a tha fo sgrùdadh a’ toirt a-steach dealbhadh ùr stèidhichte air sìoltachan agus an comas cuir às do fhèin-bhacadh.
Tha an tè mu dheireadh cuideachd a’ toirt leis a’ chomas caran gealltanach a thaobh duplex “fragmentless” (no “làn duplex in-band”). Anns an àm ri teachd de chonaltradh gluasadach 5G, is dòcha gum feum sinn beachdachadh chan ann a-mhàin air FDD agus TDD, ach cuideachd duplex sùbailte stèidhichte air na teicneòlasan ùra sin.
Tha luchd-rannsachaidh aig Oilthigh Aalborg anns an Danmhairg air ailtireachd “Smart Antenna Front End” (SAFE) 2-3 a leasachadh a bhios a ’cleachdadh (faic an dealbh air duilleag 18) antennas fa leth airson sgaoileadh agus fàilteachadh agus a’ cothlamadh nan antennas sin le (coileanadh ìosal) ann an co-bhonn ri gnàthaichte. sìoladh gus an iomallachd tar-chuir agus fàilteachaidh a tha thu ag iarraidh a choileanadh.
Ged a tha an coileanadh drùidhteach, tha an fheum air dà antennas na dhuilgheadas mòr. Mar a bhios fònaichean a’ fàs nas taine agus nas caol, tha an àite a tha ri fhaighinn airson antennas a’ fàs nas lugha agus nas lugha.
Bidh innealan gluasadach cuideachd a’ feumachdainn ioma antennas airson iomadachadh spàsail (MIMO). Chan fheum fònaichean-làimhe le ailtireachd SAFE agus taic 2 × 2 MIMO ach ceithir antennas. A bharrachd air an sin, tha raon gleusaidh nan sìoltachain agus antennas sin cuibhrichte.
Mar sin feumaidh fònaichean-làimhe cruinne cuideachd an ailtireachd eadar-aghaidh seo ath-riochdachadh gus a bhith a’ còmhdach a h-uile bann tricead LTE (450 MHz gu 3600 MHz), a dh’ fheumas barrachd antennas, barrachd tuners antenna agus barrachd sìoltachain, a bheir sinn air ais gu na ceistean cumanta mu dheidhinn. obrachadh ioma-chòmhlan air sgàth dùblachadh phàirtean.
Ged a ghabhas barrachd antennas a chuir a-steach ann an clàr no laptop, tha feum air tuilleadh adhartais ann an gnàthachadh agus / no miniaturization gus an teicneòlas seo a dhèanamh freagarrach airson fònaichean sgairteil.
Thathas air duplex le cothromachadh dealanach a chleachdadh bho làithean tràtha fòn-uèir17. Ann an siostam fòn, feumaidh am micreofon agus an cluais a bhith ceangailte ris an loidhne fòn, ach air an dealachadh bho chèile gus nach cuir guth an neach-cleachdaidh fhèin an comharra claisneachd as laige a-steach. Chaidh seo a choileanadh le bhith a’ cleachdadh cruth-atharraichean tar-chinealach mus tàinig fònaichean dealanach.
Bidh an cuairteachadh duplex a chithear san fhigear gu h-ìosal a’ cleachdadh resistor den aon luach gus a bhith co-ionnan ri cnap-starra na loidhne sgaoilidh gus am bi an sruth bhon mhicreofon a’ sgoltadh fhad ‘s a thèid e a-steach don chruth-atharrachaidh agus a’ sruthadh ann an taobh eile tron phrìomh choil. Tha na sruthan magnetach air an cuir dheth gu h-èifeachdach agus chan eil sruth sam bith air a thoirt a-steach don choil àrd-sgoile, agus mar sin tha an coil àrd-sgoile air a sgaradh bhon mhicreofon.
Ach, tha an comharra bhon mhicreofon fhathast a 'dol chun loidhne fòn (ged a tha cuid de chall), agus tha an comharra a tha a' tighinn a-steach air an loidhne fòn fhathast a 'dol chun an neach-labhairt (cuideachd le beagan call), a' ceadachadh conaltradh dà-shligheach air an aon loidhne fòn . . Uèir mheatailt.
Tha duplexer cothromach rèidio coltach ri duplexer fòn, ach an àite microfòn, inneal-làimhe agus uèir fòn, thathas a’ cleachdadh inneal-sgaoilidh, cuidhteas agus antenna, fa leth, mar a chithear ann am Figear B.
Is e an treas dòigh air an inneal-sgaoilidh a sgaradh bhon ghlacadair cuir às do fhèin-bhriseadh (SI), agus mar sin a’ toirt air falbh an comharra tar-chuir bhon chomharra a fhuaireadh. Thathas air dòighean jamming a chleachdadh ann an radar agus craoladh airson deicheadan.
Mar eisimpleir, tràth anns na 1980n, leasaich agus mhargaich Plessy toradh stèidhichte air airgead-dìolaidh SI ris an canar “Groundsat” gus an raon de lìonraidhean conaltraidh armachd leth-dùbailte analog FM a leudachadh4-5.
Bidh an siostam ag obair mar ath-chraoladair aon-seanail làn-dùbailte, a’ leudachadh an raon èifeachdach de rèidiothan leth-dùbailte a thathas a’ cleachdadh air feadh an raon obrach.
Tha ùidh air a bhith ann o chionn ghoirid ann an casg fèin-bhacadh, gu h-àraidh mar thoradh air a’ ghluasad a dh’ ionnsaigh conaltradh geàrr-raoin (cealla agus Wi-Fi), a tha a’ fàgail duilgheadas casg SI nas làimhseachail mar thoradh air cumhachd tar-chuir nas ìsle agus fàilteachadh cumhachd nas àirde airson cleachdadh luchd-cleachdaidh. . Ruigsinneachd gun uèir agus tagraidhean cùl-taic 6-8.
Dh’fhaodar a ràdh gu bheil na comasan gun uèir agus LTE as fheàrr san t-saoghal aig iPhone Apple (le cuideachadh bho Qualcomm), a’ toirt taic do 16 bannan LTE air aon chip. Tha seo a’ ciallachadh nach fheum ach dà SKU a bhith air an dèanamh gus na margaidhean GSM agus CDMA a chòmhdach.
Ann an tagraidhean dà-fhillte gun roinneadh eadar-theachd, faodaidh casg fèin-bhacadh èifeachdas speactram adhartachadh le bhith a’ leigeil leis an uplink agus downlink na h-aon ghoireasan speactram9,10 a cho-roinn. Faodar dòighean casg fèin-bhacadh a chleachdadh cuideachd gus duplexers àbhaisteach a chruthachadh airson FDD.
Mar as trice bidh an cuir dheth fhèin a’ toirt a-steach grunn ìrean. Tha an lìonra stiùiridh eadar an antenna agus an transceiver a ’toirt seachad a’ chiad ìre de sgaradh eadar na comharran tar-chuir agus faighinn. San dàrna h-àite, thathas a’ cleachdadh giullachd chomharran analog is didseatach a bharrachd gus cuir às do fhuaim gnèitheach sam bith a tha air fhàgail anns a ’chomharra a fhuaireadh. Faodaidh a’ chiad ìre antenna air leth a chleachdadh (mar ann an SAFE), cruth-atharrachaidh tar-chinealach (air a mhìneachadh gu h-ìosal);
Tha duilgheadas antennas neo-cheangailte air a mhìneachadh mar-thà. Mar as trice tha cearcallan cumhang oir bidh iad a’ cleachdadh ath-shuidheachadh ferromagnetic anns a’ chriostail. Tha an teicneòlas tar-chinealach seo, no Iomallach le Co-chothromachadh Dealain (EBI), na theicneòlas gealltanach a dh’ fhaodas a bhith bann-leathann agus a dh’ fhaodadh a bhith amalaichte air sliseag.
Mar a chithear san fhigear gu h-ìosal, tha dealbhadh aghaidh aghaidh antenna smart a’ cleachdadh dà antennas tunable bann caol, aon airson tar-chuir agus aon airson faighinn, agus paidhir de shìoltachain duplex le coileanadh nas ìsle ach tunable. Chan e a-mhàin gu bheil antennas fa leth a’ toirt seachad beagan iomallachd fulangach aig cosgais call iomadachaidh eatorra, ach tha leud-bann cuibhrichte (ach so-ruigsinneach) aca cuideachd.
Bidh an antenna tar-chuir ag obair gu h-èifeachdach a-mhàin anns a’ chòmhlan tricead tar-chuir, agus bidh an t-antenna faighinn ag obair gu h-èifeachdach a-mhàin anns a ’chòmhlan tricead faighinn. Anns a ’chùis seo, tha an antenna fhèin cuideachd ag obair mar shìoltachan: tha sgaoilidhean Tx taobh a-muigh a’ chòmhlain air an lughdachadh leis an antenna tar-chuir, agus tha fèin-bhacadh anns a ’chòmhlan Tx air a lughdachadh leis an antenna a tha a’ faighinn.
Mar sin, tha an ailtireachd ag iarraidh gum bi an t-antenna comasach, a thèid a choileanadh le bhith a 'cleachdadh lìonra gleusadh antenna. Tha beagan call cuir a-steach do-sheachanta ann an lìonra gleusadh antenna. Ach, tha adhartasan o chionn ghoirid ann an capacitors tunable MEMS18 air càileachd nan innealan sin a leasachadh gu mòr, agus mar sin a’ lughdachadh call. Tha an call cuir a-steach Rx timcheall air 3 dB, a tha an coimeas ri call iomlan an duplexer SAW agus suidse.
Tha an aonaranachd stèidhichte air antenna an uairsin air a chuir ris le sìoltachan tunable, cuideachd stèidhichte air innealan tunable MEM3, gus aonaranachd 25 dB a choileanadh bhon antenna agus aonaranachd 25 dB bhon chriathrag. Tha prototypes air dearbhadh gun gabh seo a choileanadh.
Tha grunn bhuidhnean rannsachaidh ann an saoghal acadaimigeach agus gnìomhachas a’ sgrùdadh cleachdadh hybrids airson clò-bhualadh dà-fhillte11–16. Bidh na sgeamaichean sin gu fulangach a’ cur às do SI le bhith a’ ceadachadh tar-chuir agus fàilteachadh aig an aon àm bho aon antenna, ach a’ dealachadh an inneal-sgaoilidh agus an cuidhteas. Tha iad nam bann-leathann ann an nàdar agus faodar an cur an gnìomh air-chip, gan dèanamh nan roghainn tarraingeach airson dùblachadh tricead ann an innealan gluasadach.
Tha adhartasan o chionn ghoirid air sealltainn gum faodar transceivers FDD a’ cleachdadh EBI a dhèanamh bho CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) le call cuir a-steach, figear fuaim, sreathachd cuidhteas, agus feartan casg bacaidh a tha freagarrach airson tagraidhean cealla11,12,13. Ach, mar a tha grunn eisimpleirean anns an litreachas acadaimigeach agus saidheansail a’ nochdadh, tha cuingealachadh bunaiteach a’ toirt buaidh air aonaranachd dà-fhillte.
Chan eil bacadh antenna rèidio stèidhichte, ach bidh e ag atharrachadh a rèir tricead obrachaidh (mar thoradh air ath-shuidheachadh antenna) agus ùine (mar thoradh air eadar-obrachadh le àrainneachd a tha ag atharrachadh). Tha seo a’ ciallachadh gum feum am bacadh cothromachaidh atharrachadh a rèir atharrachaidhean bacaidh, agus tha an leud-bann dì-cheangail cuibhrichte ri linn atharrachaidhean san raon tricead13 (faic Figear 1).
Tha ar n-obair aig Oilthigh Bristol a’ cuimseachadh air a bhith a’ sgrùdadh agus a’ dèiligeadh ris na cuingeadan coileanaidh sin gus sealltainn gun gabh an aonaranachd is an gluasad a tha a dhìth a chuir/fhaighinn a choileanadh ann an cùisean cleachdaidh san t-saoghal fhìor.
Gus faighinn thairis air caochlaidhean bacadh antenna (a bheir buaidh mhòr air aonaranachd), bidh an algairim atharrachail againn a’ cumail sùil air bacadh antenna ann an àm fìor, agus tha deuchainnean air sealltainn gun gabh coileanadh a chumail suas ann an grunn àrainneachdan fiùghantach, a’ gabhail a-steach eadar-obrachadh le làimh neach-cleachdaidh agus rathad is rèile aig astar luath. siubhal.
A bharrachd air an sin, gus faighinn thairis air a’ mhaidseadh antenna cuibhrichte anns an raon tricead, agus mar sin a ’meudachadh leud-bann agus aonaranachd iomlan, bidh sinn a’ cothlamadh duplexer cothromach le dealan le casg SI gnìomhach a bharrachd, a ’cleachdadh dàrna inneal-sgaoilidh gus comharra casg a ghineadh gus fèin-bhacadh a chumail suas tuilleadh. (faic Figear 2).
Tha na toraidhean bhon leabaidh deuchainn againn misneachail: nuair a thèid iad còmhla ri EBD, faodaidh teicneòlas gnìomhach leasachadh mòr a thoirt air sgaoileadh agus faighinn aonaranachd, mar a chithear ann am Figear 3.
Bidh an suidheachadh obair-lann mu dheireadh againn a’ cleachdadh co-phàirtean inneal gluasadach aig prìs ìosal (amplifiers cumhachd fòn cealla agus antennas), ga fhàgail a’ riochdachadh buileachadh fòn-làimhe. A bharrachd air an sin, tha na tomhais againn a’ sealltainn gum faod an seòrsa diùltadh fèin-bhacadh dà-ìre seo an aonaranachd dà-fhillte a tha a dhìth a thoirt seachad anns na bannan tricead uplink agus downlink, eadhon nuair a bhios tu a’ cleachdadh uidheamachd aig ìre malairteach aig prìs ìosal.
Feumaidh an neart comharra a gheibh inneal ceallach aig an raon as àirde aige a bhith 12 òrdugh meudachd nas ìsle na neart nan comharran a bhios e a’ sgaoileadh. Ann an Time Division Duplex (TDD), chan eil anns a’ chuairt duplex ach suidse a cheanglas an antenna ris an inneal-sgaoilidh no an inneal-glacaidh, agus mar sin is e tionndadh sìmplidh a th’ anns an duplexer ann an TDD. Ann am FDD, bidh an inneal-sgaoilidh agus an cuidhteas ag obair aig an aon àm, agus bidh an duplexer a’ cleachdadh sìoltachain gus an inneal-glacaidh a sgaradh bho chomharra làidir an neach-sgaoilidh.
Tha an duplexer ann an ceann aghaidh ceallach FDD a’ toirt seachad > ~ 50 dB aonaranachd anns a’ chòmhlan uplink gus casg a chuir air cus luchd-glacaidh le comharran Tx, agus> ~ iomallachd 50 dB anns a ’chòmhlan downlink gus casg a chuir air sgaoileadh taobh a-muigh a’ chòmhlain. Lùghdachadh cugallachd ghlacadair. Anns a’ chòmhlan Rx, chan eil mòran call anns na slighean tar-chuir is faighinn.
Tha na riatanasan call ìosal, àrd aonaranachd seo, far a bheil triceadan air an sgaradh le dìreach beagan sa cheud, a’ feumachdainn sìoladh àrd-Q, nach urrainnear gu ruige seo a choileanadh ach le bhith a’ cleachdadh innealan tonn fuaimneach uachdar (SAW) no tonn fuaimneach bodhaig (BAW).
Fhad ‘s a tha an teicneòlas a’ leantainn air adhart ag atharrachadh, le adhartasan gu ìre mhòr mar thoradh air an àireamh mhòr de dh ’innealan a tha a dhìth, tha obrachadh ioma-chòmhlan a’ ciallachadh criathrag duplex far-chip air leth airson gach còmhlan, mar a chithear ann am Figear A. Bidh a h-uile suidse agus routers cuideachd a’ cur comas-gnìomh a bharrachd le peanasan coileanaidh agus malairt-off.
Tha fònaichean cruinne aig prìs ruigsinneach stèidhichte air teicneòlas gnàthach ro dhoirbh a dhèanamh. Bidh an ailtireachd rèidio a thig às a sin gu math mòr, call agus daor. Feumaidh luchd-saothrachaidh grunn atharrachaidhean toraidh a chruthachadh airson measgachadh eadar-dhealaichte de chòmhlain a dh’ fheumar ann an diofar roinnean, a ’dèanamh gluasad cruinne LTE gun chrìoch duilich. Tha na h-eaconamaidhean sgèile a dh'adhbhraich ceannas GSM a' sìor fhàs doirbh a choileanadh.
Tha àrdachadh ann an iarrtas airson seirbheisean gluasadach aig astar dàta air leantainn gu bhith a’ cleachdadh lìonraidhean gluasadach 4G thairis air bannan tricead 50, le eadhon barrachd chòmhlain ri thighinn leis gu bheil 5G air a làn mhìneachadh agus air a chleachdadh gu farsaing. Air sgàth cho iom-fhillte 'sa tha an eadar-aghaidh RF, chan eil e comasach seo uile a chòmhdach ann an aon inneal a' cleachdadh teicneòlasan stèidhichte air sìoltachan, agus mar sin tha feum air cuairtean RF gnàthaichte agus ath-dhealbhaichte.
Mas fheàrr, tha feum air dòigh-obrach ùr airson fuasgladh fhaighinn air an duilgheadas dà-fhillte, is dòcha stèidhichte air sìoltachain tunable no casg fèin-bhacadh, no measgachadh den dà chuid.
Ged nach eil aon dòigh-obrach againn fhathast a choinnicheas ris na h-iarrtasan iomadach a thaobh cosgais, meud, coileanadh agus èifeachdas, is dòcha gun tig na pìosan tòimhseachan còmhla agus gum bi iad nad phòcaid ann am beagan bhliadhnaichean.
Faodaidh teicneòlasan leithid EBD le casg SI fosgladh a dhèanamh comasach air an aon tricead a chleachdadh anns gach taobh aig an aon àm, a dh’ fhaodadh èifeachdas speactra a leasachadh gu mòr.
Ùine puist: Sultain-24-2024