5G

第五代移动通信技术(5th Generation Mobile Communication Technology,简称5G)是一种具有高速率、低时延和大连接特点的新一代宽带移动通信技术,5G通讯设施是实现人机物互联的网络基础设施。 5G作为一种新型移动通信网络,不仅要解决人与人通信,为用户提供增强现实、虚拟现实、超高清(3D)视频等更加身临其境的极致业务体验,更要解决人与物、物与物通信问题,满足移动医疗、车联网、智能家居、工业控制、环境监测等物联网应用需求。最终,5G将渗透到经济社会的各行业各领域,成为支撑经济社会数字化、网络化、智能化转型的关键新型基础设施。

芯原股份 (芯原,股票代码:688521.SH) 今日宣布与无线通信技术和通信芯片提供商新基讯科技有限公司 (简称“新基讯”) 共同推出5G RedCap/4G LTE双模调制解调器 (Modem) 解决方案。新基讯基于该方案的芯片已完成流片和芯片验证并投入量产,即将面向全球市场正式上市。

5G RedCap是国际标准化组织3GPP在5G Release 17版本中,面向中高速物联网应用场景所定义的蜂窝物联网技术,与4G LTE共同构建成了完整的蜂窝物联网综合生态体系。

芯原与新基讯已正式达成战略合作,芯原将能够为客户同时提供4G和5G Modem IP解决方案,进一步丰富了其无线通信IP产品组合。双方还将为客户提供一系列完整的终端系统参考设计,包含射频收发器和电源管理套片等关键组件。

新基讯高级副总裁芦文波表示:“我们很高兴能与芯原通力合作,基于新基讯的云豹Modem和芯原的无线连接技术,为客户带来领先的物联网通信连接解决方案。我们创建了全球首批满足5G RedCap/4G LTE双模通信制式的商用IP,并已实现量产级芯片验证,可以提供数据和语音业务支持,能够满足RedCap通信模组、普及型低成本5G手机、可穿戴设备、智能网联汽车、工业互联网、视频监控、智能电网等应用场景的需求。”

“4G和5G技术作为主流的移动通信技术标准,具有很长的生命周期,应用场景非常广阔。新基讯率先推出5G RedCap/4G LTE双模调制解调器芯片并实现量产,充分证明了其强大的研发和产品化能力。”芯原高级副总裁,定制芯片平台事业部总经理汪志伟表示,“芯原一直致力于低功耗、高性能的物联网无线通讯技术的研发和产业化。基于芯原长期的射频技术积累和自有的ZSP数字信号处理器 (DSP) IP,我们现已拥有了多个含射频、基带IP和软件协议栈在内的无线通信整体解决方案,结合 22nm FD-SOI 工艺在低功耗和射频性能方面的独特优势,实现了无线系统一体化设计,支持蓝牙、Wi-Fi、蜂窝物联网、多模卫星导航定位等多种技术标准及应用,且已在多款客户SoC芯片中集成并大规模量产。”

关于新基讯

新基讯科技有限公司始创于2021年4月,专注于4G/5G网络的大连接、低功耗、低成本无线通信技术和未来6G技术,聚焦于设计和研制移动通信终端的基带SoC芯片。作为快速发展的创新型芯片公司,新基讯在上海、南京、成都和珠海等地设有研发团队。研发团队由业内顶级的芯片设计和通信技术开发团队组成,参与了国内2G/3G/4G/5G技术开发和终端芯片产品研制,积累了20余年产业经验,拥有数十亿颗移动通信芯片的量产经验。关于新基讯的更多信息,请访问www.innobase.com.cn

关于芯原

芯原微电子 (上海) 股份有限公司 (芯原股份,688521.SH) 是一家依托自主半导体IP,为客户提供平台化、全方位、一站式芯片定制服务和半导体IP授权服务的企业。在芯原独有的芯片设计平台即服务 (Silicon Platform as a Service, SiPaaS) 经营模式下,通过基于公司自主半导体IP搭建的技术平台,芯原可在短时间内打造出从定义到测试封装完成的半导体产品,为包含芯片设计公司、半导体垂直整合制造商 (IDM)、系统厂商、大型互联网公司和云服务提供商在内的各种客户提供高效经济的半导体产品替代解决方案。我们的业务范围覆盖消费电子、汽车电子、计算机及周边、工业、数据处理、物联网等行业应用领域。

芯原拥有多种芯片定制解决方案,包括高清视频、高清音频及语音、车载娱乐系统处理器、视频监控、物联网连接、智慧可穿戴、高端应用处理器、视频转码加速、智能像素处理等;此外,芯原还拥有6类自主可控的处理器IP,分别为图形处理器IP、神经网络处理器IP、视频处理器IP、数字信号处理器IP、图像信号处理器IP和显示处理器IP,以及1,500多个数模混合IP和射频IP。

芯原成立于2001年,总部位于中国上海,在中国和美国设有7个设计研发中心,全球共有11个销售和客户支持办事处,目前员工已超过1,800人。

来源:芯原VeriSilicon

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围观 9
  • 提供高兼容性的设计,在任一平台需要扩充内存容量时,客户无须更改硬件设计就可将其存储代码的闪存容量从16Mb扩展到2Gb
  • 多个不同领域的全球领先客户,已经开始采用华邦全新的512Mb NOR Flash进行小批量产。性能得到验证,并预计将于2021年下半年量产
  • 采用华邦的内部设计(in-house design)和制造能,可确保为全球客户提供批量供应及持续支援

“华邦推出全新1.8V

华邦电子今日宣布,推出全新1.8V 512Mb SPI NOR闪存,可支持高达166MHz的标准SPI,Dual-SPI,Quad-SPI时钟速率。华邦全系列SPI NOR 闪存,在相同封装上的脚位皆彼此兼容。为了提供客户更完整的选择方案,除了原有的3V 512Mb W25Q512JV外,华邦新推出的W25Q512NW SPI NOR闪存,让客户轻松使用更高容量的存储空间,同时无须修改PCB设计。通过搭载W25Q512NW,客户不仅能够延长产品平台的使用周期,加快产品上市时间,节省开发新产品所需时间和精力,同时借助使用单一的闪存平台,客户还可以扩展自身未来的产品路线图。

华邦表示:“W25Q512NW SPI NOR闪存能够满足新兴的5G应用对高品质与高容量的需求,再搭配华邦全球销售网及灵活、快速、稳定的供货能力,华邦可满足客户从最低到最高闪存容量的最佳选择。”

W25Q512NW 的目标市场与产品优势

W25Q512NW支持166MHz SDR与80MHz DDR高速读取,并且搭配QPI模式可以大幅满足XIP (eXecute In Place)以及实时启动(instant-on)的需求。华邦推出的512Mb SPI NOR闪存容量还可由2或4颗芯片堆叠成1Gb和2Gb闪存,可为客户提供弹性更优的读写并行(Read-While-Write)功能,对于日渐广泛采用的OTA (Over-The-Air) 应用来说,可以达到快速而且稳定的固件更新。

对于5G调制解调器、5G边缘计算、云端服务器、光通讯调制解调器和智能化物联网装置等各种不同应用的客户来说,程序代码容量需求平均每两年会提高2倍,而W25Q512NW的兼容性可以帮助原始设备制造商(OEM)软件团队在开发具有更多新功能的应用程序代码时,不会受到闪存容量的限制。

关于华邦

华邦电子为全球半导体存储解决方案领导厂商,主要业务包含产品设计、技术研发、晶圆制造、营销及售后服务,致力于提供客户全方位的利基型内存解决方案。华邦电子产品包含利基型动态随机存取内存、行动内存、编码型闪存和TrustME®安全闪存,广泛应用在通讯、消费性电子、工业用以及车用电子、计算机周边等领域。华邦总部位于中国台湾中部科学园区,在美国、日本、以色列、中国大陆及香港地区、德国等地均设有公司服务点。华邦在中科设有一座12寸晶圆厂,目前并于南科高雄园区兴建新厂,未来将持续导入自行开发的制程技术,提供合作伙伴高质量的内存产品。

围观 58

如果说最近的5G智能手机具有更大的屏幕、更大的锂离子电池容量和“快速充电(快充)”等特点,是表明着未来手机的发展,那么USB-C(USB Type-C)的PD 3.0规范,尤其是可编程电源(PPS),将成为USB供电的首选。

USB自1996年问世以来,在移动产品的数据通信、充电和供电的标准化方面提供了空前的领导地位。USB技术的最大飞跃发生在2013年至2016年,当时USB委员会集体批准了:

USB3.1 Super Speed + Gen 1(5Gbps)和Gen 2(10Gbps)数据通信

电源供电Power Delivery 2.0或PD,最高100 W或20 V / 5 A

Type C连接器(修订版1.2)

“图1:USB的演进"
图1:USB的演进

Type C连接器有24个触点(两排各12个触点),设计用以处理高达100 W、20 V / 5 A的电流,以非常紧凑的外形尺寸(仅2.4mm高度)提供可正反逆插的插头插入和附件方向检测,并承诺放弃我们都爱恨交加的传统电缆的纠缠“老鼠窝”。

100 W……真的吗?

从7.5 W充电(USB3.0)到100 W(USB 3.1)是个相当大的飞跃。也许有人会问,当大多数移动设备使用15 W – 45 W充电器就能正常工作时,谁真的需要100 W?然而,如果过去的情况能说明未来的趋势,那么明天的创新将比我们想象的更快吞噬100 W。

充电和供电很像供需经济学。这是一种共生关系,如果需求不增长,则供给不会增加,但如果供给不增加,需求就会停滞不前。 将USB供电功率从7.5 W提升至100 W,只是让更多的设备通过USB充电。

USB-C PD电力协议

在使用USB 3.1和Type C连接器之前,USB充电设备通过D +和D-端子上的非数据信令来识别USB充电端口。虽然此方法在高达7.5 W的情况下也能正常工作,但要在USB 源(source)和USB 接收端(sink)之间安全地提供高达100 W(20 V / 5 A)的功率,则需要一种更精密、更强大的方法。

总的来说,USB 3.1、PD 2.0和Type C连接器引入了一种双线、单线协议,横跨source和sink之间的CC线(图2),具有全面的消息传递功能。这种PD消息传递的一个用途是协商电力协议。电力协议很像从菜单上订购餐厅食物。在基于隐式协议(最大15 W)连接source和sink之后,如果两个端口都具有PD功能,则必须建立显式协议或PD 电力协议(最高100 W)。

“图2:USB-C
图2:USB-C / PD电力协议

所有合规的> 3 A Type C电缆都必须包含电子标记的电缆或emarker。因此,如果检测到电缆中的emarker,一个具有> 3A能力的源设备可能做的第一件事就是向emarker发送“发现身份(Discover Identity)”或SVID消息。Sources和Sinks在接收到消息开始时,会对一个SOP(数据包开始Start of Packet)做出响应。为了避免冲突,emarker在接收到消息开始时对SOP做出响应。

一旦Source了解到电缆是否具有> 3A的能力,它便会广告其V / I功能,就像餐厅的菜单一样。然后,sink请求源设备宣告的供电能力选项之一,类似于餐厅客户。如果请求是可接受的,则Source将提供商定的电力。每次发送消息时,消息接收方都会向消息发送方发送一条“ Good CRC”消息,通知发送方该消息已无误接收。

USB-C PD 2.0对比PD 3.0

PD 2.0允许最多7个功率选项(PDO),用于揭示source端口的电源能力或sink的电力需求,通过USB Type C、CC引脚在PD消息中传输。相比之下,PD 3.0、PPS提供图3所示的“电压和电流范围” PDO。PPS的优势在于,与固定PDO相比,sink可以更加精细的步进值来请求电压/电流。这有助于优化source和sink之间的充电效率。

“图3:PD
图3:PD 2.0 对比 3.0

5G智能手机电池尺寸

最近发布的一款5G智能手机配备6.9英寸大屏幕和5,000 mAh锂离子电池,相比之前的型号容量因而增加了25%。屏幕尺寸和5G都对电池尺寸的增加起到一定的作用。电池尺寸增加25%意味着需要AC-DC旅行适配器(TA)提供更多的电量,才能继续宣传“快充”功能。而USB-C PPS是实现这一功能的首选。

快充

传统上,锂离子充电在0.7充电速率(C-rate)下安全完成(C-rate简单指充电电流除以电池容量)。例如,0.7 C-rate的充电电流对1,000 mAh电池来说是700 mA。但是,通常情况下,将一块空电池从0%充电到50%的充电状态(SoC)约需45分钟(图4)的充电时间(TTC)。这并不是那么快,而且,您不能简单地增加电流来改善TTC。当一个电池的数据表上写明它的充电为0.7 C-rate时,以1 C-rate充电会导致电池过早老化,或可能导致永久性损坏。而根据其数据表,锂离子电池在使用至少500次后,必须保留至少80%的原始容量。

更快的充电时间(TTC)意味着更多的电量

为了改善TTC,电池制造商正在设计大于1 C-rate的充电电池,或更快的充电。这主要需要降低电池的内部阻抗,以延长充电曲线在电池电压达到最大电压和充电曲线转换到恒压(CV)模式之前保持在恒定电流(CC)模式的时间(假设您从空电池开始充电)。如图4所示,0-50%的SoC TTC,以1 C-rate充电可比0.7 C-rate充电缩短15分钟,如以1.5 C-rate充电则更快,可缩短至22分钟。不过,5000 mAh电池的1.5 C-rate需要进行7.5 A充电和32.6W(4.35 V x 7.5 A)峰值充电功率。这在一个小空间里是很多的电量。

“图4:充电率与充电时间"
图4:充电率与充电时间

虽然不了解最近发布的5G智能手机内部的实际充电情况,但它确实配备了一个25 W PPS充电器,并接受45 W PPS充电器配件。如果您要使用45 W旅行适配器,并假设从墙壁到电池的能效在80%左右,则约有36 W电量进入电池。这与计算出的32.6 W所需的22分钟、0%至50% SoC的充电时间相差不大,如上图 4所示。

值得一提的是,由于USB-C连接器的最大电流为5 A,为了实现7.5 A IBAT,在5G手机内部的Type C连接器和电池充电器之间需要一个半压电荷泵(图5)。例如,TA可能输出10 V / 4 A,而电荷泵将输出5 V / 8 A(假设理想的功率损耗)。这有时被称为高电压,低电流(HVLC)。正如物理学告诉我们的那样,功率耗散为I2R,因此将功率从TA传输到手机(〜1米电缆),HVLC比低压大电流(LVHC)更具 “能效优势”。而随着Type C连接器的问世,USB-C PD将VBUS的最大电压从5 V提高到20 V,促成了HVLC的方式。

“图5:5G智能手机内部的半压电荷泵"
图5:5G智能手机内部的半压电荷泵

分析笔记本电脑PD 2.0的流量

您可能无法测量电池充电器和电池之间的实际5G智能手机的内部IBAT电流,但可使用Total Phase的PD分析器(sniffer)测量TA和5G智能手机之间的VBUS电压和电流(IBUS)。但在执行此操作前,您可在笔记本电脑和FUSB3307 60 W评估板(EVB)Source之间分析VBUS / IBUS 的PD 2.0,如图6所示。

在此演示设置中,笔记本电脑PD 2.0 sink和FUSB3307 EVB PD 3.0 Source之间使用一条5 A电缆。Total Phase分析器与FUSB3307 EVB和5 A电缆串联插入。连接后,FUSB3307 EVB以四个固定PDO和三个PPS(增强型)PDO的形式通告其source能力。笔记本电脑请求使用20 V / 3 A的固定PDO,但最多只需要1.5 A。FUSB3307接受笔记本电脑的请求,电力协议完成。在图7中,您可看到VBUS(红色)从5 V上升到20 V,随着笔记本电脑启动(从空电池开始),动态IBUS电流(蓝色)上升到〜1.3 A或〜30 W。

“图6:笔记本电脑演示"
图6:笔记本电脑演示

“图7:根据图6的设计演示,笔记本电脑的VBUS及IBUS"
图7:根据图6的设计演示,笔记本电脑的VBUS及IBUS

分析5G智能手机PD 3.0 PPS的流量

从图8和图9来看,将笔记本电脑换成5G智能手机,source换成100 W FUSB3307 PD 3.0 PPS EVB。5G智能手机最初请求并获得一个5 V固定PDO,但约7秒钟后,请求并获得一个PPS(3 V至21 V / 5 A)PDO。5G智能手机立即进入 “算法”,即每隔210毫秒,将其请求的电压(红色)从8 V递增到9.28 V,以40 mV的步长递增,同时在约7秒的时间内将电流(蓝色)从2 A递增(接收)到4 A。在整个充电过程中,5G智能手机持续与FUSB3307 source进行通信。

“图8:5G手机演示设置"
图8:5G手机演示设置

“图9:根据图8的设计所示,5G手机的VBUS
图9:根据图8的设计所示,5G手机的VBUS V/I

PPS电流限制(CL)警报

安全是供电(PD)的一个重要方面。在图10中,当5G手机将请求的电源电压(红色)从8 V增加到9.28 V时,请求的最大工作电流为4 A,FUSB3307 100 W source向手机发送一条“警报”信息:告知已达到4 A“电流限制”(CL)。

“图10:PPS电流限制警报(CL)"
图10:PPS电流限制警报(CL)

5G智能手机PD 3.0与笔记本电脑PD 2.0流量对比分析

笔记本电脑表现出的PD 2.0流量虽然有效,但相对简单。在连接的第一秒内,协商并授予了20 V / 1.5 A电力协议,没有观察到进一步的PD流量。带PPS的5G智能手机表现则完全不同。5G智能手机是精密算法的主控器,它不断地与FUSB3307 source通信,指示它更改其电压输出,因此5G智能手机巧妙地地提高其负载电流。实际上,PPS包括一个规定,在source和sink信息传递之间有一个最长15秒的“保持活动”时间。因此,在PPS运行中,source和sink在CC触点上一直保持恒定的数字通信。

5G智能手机/ FUSB3307在连接后60秒左右观察到峰值功率为37.68 W(9.6 V / 3.925 A)。这与以1.5 C-rate给电池充电所需的估计功率相差不大,或者说在电池上充电所需的功率为32.6 W,才能实现22分钟左右的快速TTC(0%至50% SoC)。

高效快充的“ A,B,C” ,以及PPS

5G和更大的屏幕在推动智能手机电池的增大,再加上客户对“快充”的期待,对旅行适配器的功率要求更高,达到45 W。然而,功率耗散的增加将以热量的形式跟随这种功率的增加。因此,能效变得越来越关键,这就是PPS的作用。

如果我们检阅图11的通用“墙到电池”锂离子充电框图,目标是通过PMIC为系统供电,并通过功率路径FET将1S电池从空充电量(〜3V)充至满电(4.35V)。无论采用哪种技术(开关、线性或旁路),如果电池充电器的输入电压(B)略高于其输出电压(C),或VBAT,则电池充电器总是会以更高能效工作。

而更复杂的是,VBAT总是一个流动目标,原因有二:

1)电池电压在由空到满的充电曲线中会上升,并且

2)电池电压随着异步负载的变化而升降。

为优化能效,旅行适配器的输出电压(A)需要由sink的MCU严格控制,现在MCU成为“充电算法主控器”。在通过电量计读取VBAT和检测电荷泵VOUT之间,MCU 策略管理器(Policy Manager)可通过CC引脚以20 mV的控制精度(PPS)严格控制带有PD协议消息的TA VOUT。

添加PPS后,移动设备现在可以更快、更安全、更高效地为更大的电池充电。安森美半导体的FUSB3307评估板支持5G智能手机的精密PPS充电算法。

“图11:高效快充的细节说明"
图11:高效快充的细节说明

带DC输入的FUSB3307评估板(EVB)

FUSB3307 EVB接受4.5 V至32 V的DC输入,并提供5 V 至20 V 的USB PD输出,符合PD 2.0和PD 3.0规范,包括可编程电源(PPS)。FUSB3307是基于状态机的PD控制器和Type C端口控制器。因此,不需要MCU或固件开发。没有固件也意味着防篡改,这在医疗应用中是有利的。只需将其焊入,它就可自主运行。FUSB3307状态机包括PD Policy Manager,并用FUSB3307 CATH输出引脚驱动Comp输入来控制安森美半导体的NCV81599降压升压。FUSB3307还自主控制VBUS FET。

“图12:带DC输入的FUSB3307评估板(EVB)"
图12:带DC输入的FUSB3307评估板(EVB)

带AC输入的FUSB3307评估板(EVB)

另外,FUSB3307可用作带有AC输入的PD 3.0 source。FUSB3307是基于状态机的USB-C PD 3.0端口控制器,通过FODM8801BV光耦合器,用CATH输出控制NCP1568 FB输入来调节VBUS(5 V至20 V)。同样,FUSB3307自主控制VBUS FET。

总结

PPS具备一切:功率、安全和高能效

USB-C / PD 3.0的极精细的V / I步进,高达100 W(20 V / 5 A)可编程电源(PPS),可实现更高能效,用于5G智能手机快充(0至50% SoC约22分钟)。PPS还实现 “从墙到电池”的控制回路架构,其中USB-C / PD sink通过Type C连接器的CC触点上的双向单线协议,采用智能从属旅行适配器,成为精密而安全的充电算法的主控器。PPS source在恒压(CV)模式(默认)或电流限制(CL)模式下工作,并在更改模式时用警报信息通知sink。5G智能手机采用PPS的事实清楚地表明,PPS是首选,并将持续。

来源:安森美半导体
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具有优越的性能和可扩展性,能够满足全球需求

2021年1月26日——移动应用、基础设施与航空航天、国防应用中 RF 解决方案的领先供应商 Qorvo®, Inc.(纳斯达克代码:QRVO)今日宣布,推出针对基站基础设施部署(包括 5G 大规模 MIMO (m-MIMO))量身定制的高性能低噪声放大器 (LAN) 系列产品--- QPL9547QPL9057QPL9058QPL9504。Qorvo 的全新系列 LAN 外形小巧,兼具业界最低的噪声系数(2 GHz 时可达 0.3 dB)与出色的可靠性和可扩展性。

Qorvo® 推出业界领先的低噪声系数LNA,支持5G基站部署

该系列的旗舰产品 QPL9547 LNA 采用 Qorvo 新一代增强模式赝晶型高电子迁移率晶体管 (pHEMT) 工艺,可为蜂窝基站提供市场领先的噪声系数和更高的接收器灵敏度。这款 LNA 可实现内部匹配,采用 2 mm x 2 mm 紧凑型封装,为系统设计节省了空间。该产品系列中的其他 LNA(如 QPL9057、QPL9058 和 QPL9504)均经过优化,可提供 5G 无线基础设施所需的高增益和禁用引脚功能。

Mobile Experts, Inc. 首席分析师 Joe Madden 表示:“在 5G 网络中,上行链路是限制因素,而大规模 MIMO 使上行链路变得更加重要。同时具备低噪声系数和高动态范围是实现更大 5G 网络覆盖范围的关键。我们预计随着全球大规模 MIMO 的兴起,市场将需要大量此类 LNA 产品。”

Qorvo 高性能解决方案 (HPS) 业务部总经理 Roger Hall 表示:“利用新推出的第三代 LNA,我们的客户就能更轻松地设计和部署 5G 解决方案。该系列 LNA 有助于确保无缝、可靠的数据传输,从而促进全球客户需求。”

QPL9547QPL9057QPL9058QPL9504 现已量产,开始供货。

规格 QPL9547 QPL9057 QPL9058 QPL9504
频率范围 0.1–6.0GHz 0.6–4.2GHz 0.5–6.0GHz 0.6–6.0GHz
增益 19.3dB 22.8dB 18dB 21.5dB
噪声系数 0.3dB(2.0GHz时) 0.54dB(3.5GHz时) 0.6dB(3.5GHz时) 0.7dB(5.5GHz时)
OIP3 39.3dBm 32dBm 36dBm 34dBm
封装尺寸 2mmx2mm 2mmx2mm 2mmx2mm 2mmx2mm

5G 网络的全球部署推动了 Qorvo 高性能射频解决方案组合的市场需求,包括 GaN 高功率放大器和 GaAs 前端模块 (FEM)。Qorvo 的 5G 产品组合能够提供基站制造商和网络运营商所需的效率、可靠性和尺寸,有助于实现提高容量和覆盖率的目标。此外,还可为新型 5G 智能手机提供完整解决方案,包括低频段、中高频段和超高频段 FEM;发射-接收模块; 以及支持创新设计、增强性能和缩短上市时间的天线控制解决方案。

关于Qorvo

Qorvo(纳斯达克代码:QRVO)长期坚持提供创新的射频解决方案以实现更加美好的互联世界。我们结合产品和领先的技术优势、以系统级专业知识和全球性的制造规模,快速解决客户最复杂的技术难题。Qorvo 服务于全球市场,包括先进的无线设备、有线和无线网络和防空雷达及通信系统。我们在这些高速发展和增长的领域持续保持着领先优势。我们还利用我们独特的竞争优势,以推进 5G 网络、云计算、物联网和其他新兴的应用市场以实现人物、地点和事物的全球互联。访问 cn.qorvo.com,了解 Qorvo 如何创造美好的互联世界。

围观 23

来源:Microchip微芯
作者:Eric Colard

移动运营商正在LTE-Advanced网络和5G网络的部署领域大力投资,这将为蜂窝通信和连接带来重大变革。不过,他们面临着巨大的风险:通过这些网络提供的高性能移动服务非常依赖于GPS和其他被称为全球导航卫星系统(GNSS)的其他类似区域性星座提供的精确时间,以便同步无线电、支持新应用并最大程度地减少干扰。如果由于干扰、欺骗、故障或其他事件导致GPS/GNSS无法使用,则引发的服务中断将对系统性能造成灾难性的影响。

正如电网极易受到可能导致大规模火灾(如最近加利福尼亚州发生的大火)的气候、炎热、大风和干燥植被的影响一样,5G网络也很容易受到精确时间分配中断的影响,甚至可能导致整个系统中断。新技术能使移动运营商保护其网络免受这些威胁的影响。这些技术在利用现有部署的同时,创造了在长距离上分配超高精度时间的新架构。它们不仅将附加成本降至最低,还提供了必要的性能来满足5G的高要求。

技术趋势

最新的LTE-Advanced和5G移动网络带来了巨大的容量和带宽增长,可用于向消费类、工业、城市和特定细分市场提供新服务。从智能手机的高带宽视频传输,到自动驾驶汽车、智能城市以及智能工厂的物联网(IoT),这些新服务都依赖于大量的传感器、基站和其他设备的同步。

要做到这一点,需要在长距离上传递非常精确的时间。没有它,移动运营商将无法通过最大限度地减少中断和风险来充分利用部署投资。此外,他们还必须制定能够在GPS/GNSS故障时发挥作用的计划。与此同时,他们需要有效利用光网络和其他现有基础设施,这样便无需在暗光纤上进行昂贵的新投资。

标准机构对精确的时间和同步定义了非常严格的要求,例如主参考时钟(PRTC),其中包括100纳秒(ns)的PRTC A类(PRTC-A)、40 ns的PRTC B类(PRTC-B)和30 ns的增强型PRTC(ePRTC)的性能规范。为了满足这些要求,必须要有高质量的时间源,并且需要一种非常有弹性、高效且高性能的分配机制来将时间从源传输到各种使用时间的设备(即基站、传感器和车辆等)。

依靠GPS/GNSS满足这些要求的问题在于,鉴于端点的密度越来越高,其部署成本可能会很高。此外,位于蜂窝基站的GNSS接收机存在一个技术漏洞。一旦GNSS接收机由于任何原因无法正确跟踪卫星,就必须迅速停止使用无线电,以避免因无线电使用的振荡器技术的保持期短而引起的干扰问题。由于这些技术和财务方面的考虑,运营商迫切需要可以在多地减少甚至消除对GNSS的依赖的解决方案。

运营商的其他考虑因素包括:使用网络时从源到端点的时间分配;网络节点;以及这些网络节点可以支持的各种同步功能。通常,精确时间协议(PTP)最高级时钟位于授时链的开头,并且符合100 ns PRTC-A或40 ns PRTC-B的性能规范,因此它可以在+/-1.5微秒内将精确时间传递到链的末端。路径上的网络节点通常嵌入了满足A类(50 ns)或B类(25 ns)的时间边界时钟(T-BC)功能。

需要一种新型时间分配架构来满足这些要求和考虑因素,以允许运营商保护其移动网络免受GNSS中断的影响,并在长距离上分配精确时间以覆盖全国。此外,这种架构还必须提供必要的性能,以满足5G需求的端到端预算。

一种不同的时间分配架构

高精度时间分配架构应具备多种功能,使运营商能以最有效的方式消除GPS/GNSS漏洞,并解决其5G网络中的其他挑战。

此架构应:

  • 充分利用现有的光网络(从而避免高昂的暗光纤费用)
  • 使用专用的lambda以便以最快的方式传输时间
  • 最大限度地保护冗余时间源,此时间源满足30 ns ePRTC的最高性能,并采用铯原子钟和GNSS的组合
  • 提供两个时间流向(东和西),这样便可在从源到端点的过程中出现任何问题时利用冗余路径
  • 拥有一系列高精度边界时钟(HP BC),可满足当今标准(T-BC D类5 ns)规定的最高性能水平的要求

这种类型的多域架构提供了冗余式、亚微秒级的端到端授时功能,适合在数百英里范围内以较低的成本传递每节点5纳秒的高性能精确时间分配。

这种解决方案的一个示例是Microchip的TimeProvider 4100,它既可以配置为在授时链的源端具有PRTC-A和PRTC-B时间传递功能的ePRTC,也可以配置为光网络路径上的HP BC。此外,还可以根据应用特定的要求配置这类产品,以实现端到端授时,并在长距离上拥有达纳秒级的精确时间传递能力。

确保精确的授时

下一代高性能移动服务成功与否将取决于运营商能否顺利解决当今的关键GPS/GNSS漏洞。干扰、欺骗、故障或其他事件会导致5G网络同步无线电、支持应用和将干扰降至最低所需的精确GPS/GNSS授时中断。最新的高精度时间分配架构以最小的附加成本降低了这些风险,并为运营商提供了所需的性能来支持要求较高的新5G服务(从基于IoT的应用到在智能手机上接收高带宽视频)。

原文链接:https://mp.weixin.qq.com/s/5jv8tKNyrtdTrbJ2iiw2eA

欲了解更多信息,请点击

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2020 年 8 月 5 日, 全球领先的半导体解决方案供应商瑞萨电子集团(TSE:6723)宣布进一步扩展其强大的射频放大器产品线,推出新产品F1490,可提供远低于竞品的静态电流(75mA)。F1490作为第二代高增益2级射频放大器,涵盖从1.8 GHz到5.0 GHz的关键sub-6GHz 5G频段。F1490为设计人员简化发射链路的器件选型、消除增益模块并保持增益余量,同时提供两种可选的增益模式,从而为系统设计带来更高灵活性、更低功耗和更强大性能。

瑞萨电子射频通信、工业与通信事业部副总裁Naveen Yanduru表示:“F1490具有可选模式和超低功耗的高增益,同时保持了较高的OP1dB性能及2.4dB的噪声系数,能够满足客户5G massive MIMO预驱动级放大器中所需的所有系统级要求。我们很高兴能够通过瑞萨面向AAS、4G/5G基站和其它无线通信设备的放大器解决方案,继续推动LTE和5G领域的创新。”

F1490射频放大器设计可在1.8GHz和5.0GHz频率范围内运行,具有高增益、高线性度和高带宽的特性,非常适合FDD和TDD sub-6GHz 5G应用。F1490与当前设备引脚对引脚的兼容性同时降低了设计更新的成本。

F1490的关键特性

  • 两种可选增益模式:39.5dB高增益或35.5dB低增益
  • 38dBm的高性能OIP3和24dBm的OP1dB
  • 射频频率范围为1.8GHz至5.0GHz
  • 75mA超低静态电流
  • 5V电源电压
  • 最高 +115°C TCB 工作温度

当今更高的数据传输速率推动了对更高无线电信噪比的需求,这也意味着对瑞萨更高线性度射频组件的需求。瑞萨的专利射频解决方案具有独特的创新技术,可满足包括蜂窝4G/5G基站、通信系统、微波(RF/IF)、CATV以及测试和测量设备在内广泛应用不断发展的需求。瑞萨AAS解决方案包含接口放大器、低噪声放大器、开关和预驱动级放大器等,以超小尺寸和超高效率,满足massive MIMO的高性能发射与接收要求。 了解完整产品阵容,请访问瑞萨RF产品。

供货信息

F1490 3mmx3mm、16引脚QFN封装的样片现已供货,并将于2020年9月启动量产。更多信息(包括技术文档、工具和示例),请访问idt.com/F1490。

关于瑞萨电子集团

瑞萨电子集团 (TSE: 6723) ,提供专业可信的创新嵌入式设计和完整的半导体解决方案,旨在通过使用其产品的数十亿联网智能设备改善人们的工作和生活方式。作为全球领先的微控制器供应商、模拟功率器件和SoC产品的领导者,瑞萨电子为汽车、工业、家居、基础设施及物联网等各种应用提供综合解决方案,期待与您携手共创无限未来。更多信息,敬请访问renesas.com。

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作者:凌立民 (Robert Ling) - 新唐科技 微控制器技术经理

物联网世界的通讯标准介绍

物联网的通讯技术依照讯号传输范围,可分为短距离与长距离两大类,其中短距离传输技术依照主要的技术包括 Wi-Fi、ZigBee、Z-Wave、Thread、Bluetooth™、Wi-SUN 等,其主要应用于现行的行动装置如手机、平板与穿戴式装置,或是智能家庭、智能工厂与智能照明等领域。而长距离通讯技术过去主要为 2G、3G、4G 等行动通讯技术,然因应物联网应用不同于行动通讯对于大带宽、低延迟等传输要求,许多物联网应用对于数据封包需求小、对于延迟容忍程度较大,同时需要覆盖更为广泛或是深入地表等屏蔽较严重的区域,针对上述应用,发展出具备长距离低功耗的通讯技术,统称为低功耗广域网技术 (Low Power Wide Area Network,LPWAN),其中用户许可证频谱通讯技术主要为 NB-IoT。

下图是一个简单的物联网系统架构图。

一个简单的物联网系统架构图

短距离无线通信技术:物联网世界的最后一哩路

若是根据长短距离无线通信技术的特性进行采用选择,短距离通讯搭配一般微控制器扮演在终端装置上特别是带传感器进行收集数据的重要角色,我们以下表分析几个重要的技术采用因素:

短距离无线通信技术:物联网世界的最后一哩路

*1: Low-Power Wide-Area Network Range > 1km, 例如: LoRA, SigFox, NB-IoT
*2: Short Range < 100m, 例如: ZigBee, Thread, Z-Wave or Bluetooth

而在众多短距离的通讯技术领域里,又以 IEEE 802.15.x 族群为代表而有许多不同的分支,兹将重要的代表技术整理如下:


数据源:各联盟网站,新唐整理

统合先前的整理,我们认为提供一套便于开发且具备数据通讯安全考虑特性的短距离参考设计模块是对业界非常有帮助的。而就以符合 IEEE 802.15.4 的标准中的许多标准如 ZigBee Pro、Thread、RF4CE,我们发现 Thread 的发展最有潜力,其原因包括了以下几点:(1)受到大厂的支持如Google、Arm、三星等,Apple 也在 2018 年加入 Thread 阵营。(2)基于 IP 为基础的协议,对于软件通讯协议的整合非常容易达成。(3)高度标准化、高度互操作性、高安全性且适合电池供电方式的装置。

下图是一个市场发展的预测统计表。

5G 新基建系列:微控制器与短距离无线通信

简单由上图来看,基于 IEEE 802.15.4 为基础相关协议的应用预期仍是成长的,主要是集中在 ZigBee 和 Thread,特别是 Thread。而在应用方面,根据市调资料的整理,是以 Smart Home、Medical Devices、Auto Metering、Smart Building 和 Industrial 为主要的应用领域。

5G 新基建系列:微控制器与短距离无线通信

NuMicro M2351的 Thread 参考设计方案

新唐跟位于英国的 Cascoda 公司合作推出了微控制器加上 802.15.4 内含 MAC(Media Access Control) layer 的 Transceiver 的参考设计。由于 M2351 可以提供 TrustZone® 加上 XOM 功能,所以通讯协议层可以依据程序开发的规划放在安全区或 XOM (eXecute-Only Memory) 内部,又由于 Cascoda 的 Transceiver ICs (CA8210, CA8211) 都有内含 MAC 层的先期处理 (ROM-based MAC firmware 与 MAC Co-processor),所以 M2351 这一端负责 MAC 层后期处理与其上 IP 层以上包含应用层的处理游刃有余。

如此包含 MAC 前期处理方案 (Low-MAC Transceiver) 有以下好处:

① 通讯协议的 API 受 Timing 的影响较小,反应时间快,比较符合标准

② 对于特定微控制器与 OS 的依存度较小

③ 纯软件处理 MAC 层的作法较没有风险,协定不容易遭窜改,比较安全

5G 新基建系列:微控制器与短距离无线通信

由上述的结构图可以实现基于 Cascoda 在无线传输收发器的创新专利达成约 3 倍的无线传输功率提升,比其一般的解决方案可以增加一倍的收发距离同时兼顾超低功耗的表现,换言之对于装配电池的装置有更长的电池使用时间。更甚者,不需要加另一颗专注处理无线通信协议的微控制器,整个参考设计模块内含的两颗主要芯片就可以完全应付通讯与终端产品的设计需求,例如无线抄表、远距监控、智慧家庭、智能工厂与智能大楼等物联网应用。

新唐 802.15.4 Thread 参考设计方案的细部特点与带来的市场机会

新唐 M2351 微控制器由于有充足的资源,除了可利用 TrustZone® 区域放置 OpenThread 通讯协议,仍有剩余内存空间跑上层应用,甚或 RTOS,这些上层应用或 RTOS 可以放到 TrustZone® 外的非安全区以充分利用 Armv8-M 的特性做到对外链接网络通讯时的软件安全保障。

这样的方案可以带来以下的市场机会:

① 倍增的收讯距离解决了服务范围的稳定问题。

② 符合标准的参考设计平台。完全兼容于现有的 802.15.4 Thread 标准,Cascoda 跟新唐更提供免费的 OpenThread Stack 参考设计,方便通讯软件协议开发人员做整合。

③ 通讯/监控区域的宽广覆盖且兼顾低功耗。

④ 快速跟进市场上的主流应用。802.15.4 已经存在于 Comcast, Amazon Echo+, Google NEST,Cascoda 和新唐提供的是一个开放通用平台,非常便于各类需要类短距离通讯的产品开发设计,是一个创新、安全又兼具高效能的 802.15.4 Thread 终端产品参考设计范例。

本文转自:新唐MCU,转载此文目的在于传递更多信息,版权归原作者所有。

围观 41

将于2019年4月1日至3日在北京国家会议中心(CNCC)举办的电子设计创新大会(EDI CON CHINA)最热门的议题就是5G。第一天以全体会议的5G主旨演讲以及5G专题分会为主打,部分重要的会议包括:

★ 用于毫米波的封装天线设计和用于全波分析的有效方法,Cong Li,ANSYS

★ 区块链在5G技术中的机会,王占仓

★ 5G OTA测试面临的有效性和可行性挑战,Jimmy Lin,Paralink

★ 隔离较差地天线阵的波束赋形和总系统效率优化,Joni Lappalainen,Optenni

★ 研习会:为5G应用设计窄带28-GHz带通滤波器,NI/AWR

★ 研习会:5G基站中的时钟和LO组件:性能参数和测试解决方案,Rohde & Schwarz

★ 专家论坛:5G OTA测试,主持人:Pat Hindle,Microwave Journal总编

关于5G主题的会议将于4月2日和4月3日继续进行。请参阅完整议程: http://www.mwjournalchina.com/edicon/techprogram.asp

电子设计创新大会(EDI CON CHINA)包含全体会议主旨演讲、技术报告会、赞助商研习会、专家论坛,涵盖的专题包括:5G/先进通信、电源完整性、仿真与建模、测试与测量、毫米波、放大器设计、低功耗/物联网、前端设计、射频/微波设计和信号完整性。会议还包括是德科技教育论坛的一系列讲座,以及在展览厅有行业领先参展商的最新创新成果展示。

所有会议都将使用中文或者从英文同声传译为中文。

立刻使用VIP码“EDIC19EETR ”注册可免费参会: www.mwjournalchina.com/edicon/registration.asp

EDI CON 电子创新大会网站: http://www.mwjournalchina.com/edicon/

围观 307

将于2019年4月1日至3日在北京国家会议中心(CNCC)举办的电子设计创新大会(EDI CON CHINA)邀请了3位专家在10点开始的开幕全体会议上发表主旨演讲。

3位专家分别是:Steve Sandler,世界领先的电源完整性专家、Picotest创始人兼CTO;Kailash Narayanan,是德科技(大会首席赞助商)全球副总裁;Alexander Pabst,罗德与施瓦茨(钻石赞助商)副总裁。

Steve Sandler:世界领先的电源完整性专家、Picotest创始人兼CTO

演讲题目:射频、微波和高速电路中的功率相关因素

本演讲着眼于电源对射频、微波和高速数字系统的多种影响,解释了我最喜欢的仿真、测量和排除这些复杂问题的技术之一。

Kailash Narayanan:是德科技(大会首席赞助商)全球副总裁

演讲题目:用于网络设备制造、芯片组和设备的5G测试和测量技术

随着3GPP第15版的发布,无线通信行业已开始大规模生产5G设备、器件并开始初期的部署。本演讲将探讨未来的主要市场趋势和挑战,并概述测试和测量解决方案。

Alexander Pabst:罗德与施瓦茨(钻石赞助商)副总裁

演讲题目:5G新无线电测试和测量挑战以及应对方法

即第五代新无线电通信系统即将通过将所有人和物都纳入全球通信网络而引发下一次革命。对容量的不断增长的需求要求在已有的频谱以及毫米波的范围内部署新频谱。本演讲将讨论5G NR OTA挑战,并概述辐射测试环境的解决方案,以优化技术的可行性、测试次数/周期和投资/维护需求。

电子设计创新大会(EDI CON CHINA)包含全体会议主旨演讲、技术报告会、赞助商研习会、专家论坛,涵盖的专题包括:5G/先进通信、电源完整性、仿真与建模、测试与测量、毫米波、放大器设计、低功耗/物联网、前端设计、射频/微波设计和信号完整性。会议还包括是德科技教育论坛的一系列讲座,以及在展厅有行业领先参展商的最新创新成果展示。参会者可以在现场与其他工程师建立联系、与参展商会面、在Frequency Matters Theatre听应用讲座、参与抽奖、享用茶点。

所有会议都将使用中文或者从英文同声传译为中文。

EDI CON 电子创新大会网站:http://www.mwjournalchina.com/edicon/

会议议程:http://www.mwjournalchina.com/edicon/techprogram.asp

立刻使用VIP码“EDIC19EETR ”注册可免费参会: https://bj.infosalons.com.cn/reg/EDI19/conferencecn/start.aspx

围观 346

每个新一代的移动技术都会造成巨大的破坏性,市场领导者磕磕绊绊,失去地位,在大多数情况下永远无法恢复昔日的辉煌。5G会有什么不同吗?Strategy Analytics智能手机顾问表示,可能不会。

Strategy Analytics最新发布的研究报告《5G未来的赢家和输家》指出:

  • 目前全球前三大智能手机厂商(三星,华为,苹果)的份额很可能会下降。
  • 每个新的空中接口(GSM,WCDMA,LTE)的出现,我们都能看到设计语言和用例的重大变化。以每一代为主导的设计变更在许多场合颠覆了现状:
    • 诺基亚在2G中达到顶峰,在3G中损失了1/3,并在4G世界中消失了。
    • 摩托罗拉是模拟前2G时代的王者,其次是Oki。
    • 在从2G转向3G顶峰(2012年)的过程中,摩托罗拉失去了其全球手机五分之四的市场份额。
    • 三星抓住了向3G过渡的机会,其份额增加了一倍,并成为全球领先者,并扩张成为号称“首个拥有科技的”品牌。
    • 中国厂商闯入全球4G舞台,华为凭实力飙升至全球第二。

Strategy Analytics:5G的到来会使智能手机市场重新洗牌吗?

Strategy Analytics已经确定了争夺5G的两个主要厂商群体:适应的本地玩家和全球规模扩张的寻求者。 Strategy Analytics咨询总监Chris Ambrosio指出,“像夏普、中兴这样的适应本地的市场玩家以及近期的索尼已经整合了成本基础和更小的本地化市场。 这些厂商需要更加灵活地推销自己的品牌,并将功能和技术联系起来,以推动本地品牌价值。 能够将技术和功能选择与移动运营商需求相结合对于生存至关重要,但如果有效管理SG&A成本则可以获得利润。

Strategy Analytics咨询总监Cliff Raskind补充说:“第二类是全球规模扩张的寻求者。 像小米,vivo和OPPO这样的参与者通过在市场中建立销售,营销和分销资源,并扩大其在国内或国内市场的业务到8000万台以上,同时建立了利润中心。 小米现金充足,同时在中国、印度和欧洲拥有强大的影响力,它将很快将在美洲与各种智能设备品牌展开激烈竞争。 中国以外激进的营销和一流的消费者洞察将对小米至关重要。|

Strategy Analytics新兴设备技术研究总监Ken Hyers评论说,“智能手机厂商面临着向5G和新的可折叠,可卷曲设计的复杂过渡,与此同时,消费者也越来越不愿意花费800到1000美元进行增量改进。如果没有健全的知识产权组合,基于技术优势的竞争将极具挑战性也会非常短暂的存在。 5G代表了新厂商出现的机会,以及长期以来行业竞争者重塑自我的机会,同时当前的市场领导者也面临着重启的的竞争。”

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