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据DIGITIMES Research称,半导体创新是部署6G通讯的关键

Whoscored中文官网 | 编译自 DigiTimes ASIA


由于通信技术的快速发展,6G的商业化预计将在2030年发生,标志着创新周期的大幅缩短。


国际电信联盟(ITU)于1980年启动了3G的标准化进程,随后经过18年的发展,1998年在日本部署了第一波3G网络。同样,4G的标准化始于2000年,12年后在美国开始部署。


相比之下,国际电联在2013年开始制定5G标准,韩国、美国和中国等国家在2019年和2020年之间开始提供5G服务。DIGITIMES Research分析师Ashley Huang表示,与3G和4G的时间表相比,5G从标准化到部署和商用的时间大大缩短到7-8年。


随着第三代合作伙伴计划(3GPP)将在2024年开始研究6G,并争取在2027-2028年发布6G标准(第22版),预计第一波6G网络部署和商业供应将在2029-2030年左右开始。


到2030年,全球移动用户数量预计将达到94.9亿,复合年增长率(CAGR)为1.4%。市场将达到饱和状态,导致增长放缓。在这些用户中,65.9%将利用5G,27.7%将依赖4G,剩下的6.3%将代表2G和3G技术的用户。


与5G相比,6G将需要在各种网络传输参数方面表现出卓越的性能,同时还要应对降低功耗和提高能源效率的挑战。非地面网络(NTN)的整合以及通过卫星利用更高频率的亚太赫兹和自由空间光学(FSO)通信是6G的显著特征之一。


由于部署了大规模多输入多输出(MIMO)技术,和增加了支持的频段数量,6G的功率要求预计将大大高于前几代。


功率放大器(PA)、数字信号处理器(DSP)和射频集成电路(RFIC)是导致配备大规模天线阵列的无线电单元(RU)能耗上升的主要因素。在这些组件中,功率放大器消耗了大部分的能量,占55%,而DSP和RFIC分别占26%和16%。因此,根据DIGITIMES研究,提高PA的效率是降低整体功耗的首要任务。


研究人员目前正在探索几种实现能源效率的方法,如在空闲或低流量时期实施省电措施。其中一种方法是大规模MIMO静音,即在低负荷条件下停用某些天线,以减少PA的功耗。另一种技术是微型不连续传输(micro-DTX),它允许特定的模拟组件在没有数据传输要求时进入睡眠模式。


目前也正在努力提高功率放大器的效率。虽然在4G和5G中采用正交频分复用(OFDM)技术提高了频谱利用效率,但它导致了更高的峰值-平均功率比(PAPR),这可能导致更高的误差矢量幅度(EVM)或增加相邻通道泄漏率(ACLR)。因此,功率放大器会以较低的功率水平运行,以避免高PAPR,从而降低其整体效率。


6G部署的另一个挑战来自于太赫兹(THz)的使用。


虽然可用频谱资源的稀缺性和6G对更宽的带宽的需求使得有必要利用更高的频率范围,包括太赫兹,但太赫兹频率面临着与毫米波类似的挑战,如有限的覆盖范围,增加的功耗,以及对雨或雾等环境因素的易感性。


据Huang说,研究人员目前正在探索天线设计,使用磷化铟(InP)或硅锗(SiGe)等材料,并开发新型数字信号处理器(DSP)以减轻这些频率范围内的传输损失。


可重新配置的智能表面(RIS)也已成为一种有希望的解决方案。RIS涉及使用大量嵌入在同一平面的无源反射元件,并通过软件控制来操纵无线信号的电磁特性。这使得基站和终端设备之间可以使用毫米波和亚太赫兹波进行精确连接,克服了与较高频段相关的有限覆盖范围。

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