Ni ọdun mẹwa sẹhin, awọn fonutologbolori ṣe atilẹyin fun awọn iṣedede diẹ nikan ti n ṣiṣẹ ni awọn ẹgbẹ igbohunsafẹfẹ GSM mẹrin, ati boya diẹ WCDMA tabi awọn iṣedede CDMA2000. Pẹlu awọn ẹgbẹ igbohunsafẹfẹ diẹ lati yan lati, iwọn kan ti iṣọkan agbaye ti ṣaṣeyọri pẹlu awọn foonu GSM “quad-band”, eyiti o lo awọn ẹgbẹ 850/900/1800/1900 MHz ati pe o le ṣee lo nibikibi ni agbaye (daradara, lẹwa Elo).
Eyi jẹ anfani nla fun awọn aririn ajo ati ṣẹda awọn ọrọ-aje nla ti iwọn fun awọn aṣelọpọ ẹrọ, ti o nilo lati tusilẹ awọn awoṣe diẹ (tabi boya ọkan kan) fun gbogbo ọja agbaye. Sare siwaju si oni, GSM maa wa ni imọ-ẹrọ iwọle alailowaya nikan ti o pese lilọ kiri agbaye. Nipa ọna, ti o ko ba mọ, GSM ti wa ni idinku diẹdiẹ.
Foonuiyara eyikeyi ti o yẹ fun orukọ gbọdọ ṣe atilẹyin 4G, 3G ati 2G wiwọle pẹlu awọn ibeere wiwo RF oriṣiriṣi ni awọn ofin ti bandiwidi, agbara gbigbe, ifamọ olugba ati ọpọlọpọ awọn aye miiran.
Ni afikun, nitori wiwa pipin ti iwoye agbaye, awọn iṣedede 4G bo nọmba nla ti awọn ẹgbẹ igbohunsafẹfẹ, nitorinaa awọn oniṣẹ le lo wọn lori awọn igbohunsafẹfẹ eyikeyi ti o wa ni agbegbe eyikeyi ti a fun - lọwọlọwọ awọn ẹgbẹ 50 lapapọ, gẹgẹ bi ọran pẹlu awọn iṣedede LTE1. “Foonu agbaye” tootọ gbọdọ ṣiṣẹ ni gbogbo awọn agbegbe wọnyi.
Iṣoro bọtini ti eyikeyi redio cellular gbọdọ yanju ni “ibaraẹnisọrọ duplex”. Nigba ti a ba sọrọ, a gbọ ni akoko kanna. Awọn ọna ẹrọ redio ni kutukutu lo titari-si-ọrọ (awọn kan tun ṣe), ṣugbọn nigba ti a ba sọrọ lori foonu, a nireti pe eniyan miiran yoo da wa duro. Awọn ẹrọ cellular ti iran akọkọ (analog) lo “awọn asẹ ile oloke meji” (tabi duplexers) lati gba ọna asopọ isalẹ laisi “iyalẹnu” nipa gbigbe ọna asopọ soke lori igbohunsafẹfẹ miiran.
Ṣiṣe awọn asẹ wọnyi kere ati din owo jẹ ipenija nla fun awọn aṣelọpọ foonu ni kutukutu. Nigbati GSM ti ṣe ifilọlẹ, a ṣe apẹrẹ ilana naa ki awọn transceivers le ṣiṣẹ ni “ipo duplex idaji”.
Eyi jẹ ọna onilàkaye pupọ lati yọkuro awọn olutọpa duplexers, ati pe o jẹ ifosiwewe pataki ni iranlọwọ GSM di idiyele kekere, imọ-ẹrọ akọkọ ti o lagbara lati jẹ gaba lori ile-iṣẹ naa (ati yiyipada ọna ti eniyan sọ ninu ilana naa).
Foonu pataki lati Andy Rubin, olupilẹṣẹ ẹrọ ẹrọ Android, ṣe ẹya awọn ẹya tuntun ti Asopọmọra pẹlu Bluetooth 5.0LE, orisirisi GSM/LTE ati eriali Wi-Fi ti o farapamọ sinu fireemu titanium kan.
Laisi ani, awọn ẹkọ ti a kọ lati yanju awọn iṣoro imọ-ẹrọ ni a gbagbe ni iyara ni awọn ogun imọ-ẹrọ-oselu ti awọn ọjọ ibẹrẹ ti 3G, ati fọọmu ti o jẹ agbara lọwọlọwọ ti duplexing pipin igbohunsafẹfẹ (FDD) nilo duplexer fun ẹgbẹ FDD kọọkan ninu eyiti o ṣiṣẹ. Ko si iyemeji pe ariwo LTE wa pẹlu awọn idiyele idiyele ti nyara.
Nigba ti diẹ ninu awọn ẹgbẹ le lo Time Division Duplex, tabi TDD (nibiti redio yara yipada laarin gbigbe ati gbigba), diẹ ninu awọn ẹgbẹ wọnyi wa. Pupọ julọ awọn oniṣẹ (ayafi akọkọ awọn ti Esia) fẹran sakani FDD, eyiti eyiti o ju 30 lọ.
Ogún ti TDD ati FDD julọ.Oniranran, iṣoro ti idasilẹ awọn ẹgbẹ agbaye nitootọ, ati dide ti 5G pẹlu awọn ẹgbẹ diẹ sii jẹ ki iṣoro duplex paapaa nira sii. Awọn ọna ti o ni ileri labẹ iwadii pẹlu awọn apẹrẹ ti o da lori àlẹmọ tuntun ati agbara lati yọkuro kikọlu ara ẹni.
Awọn igbehin tun mu pẹlu o ni itumo ni ileri seese ti “fragmentless” ile oloke meji (tabi “ni-band full duplex”). Ni ọjọ iwaju ti awọn ibaraẹnisọrọ alagbeka 5G, a le ni lati ronu kii ṣe FDD ati TDD nikan, ṣugbọn tun rọ duplex ti o da lori awọn imọ-ẹrọ tuntun wọnyi.
Awọn oniwadi ni Ile-ẹkọ giga Aalborg ni Denmark ti ṣe agbekalẹ “Smart Antenna Front End” (SAFE) 2-3 faaji ti o nlo (wo apejuwe ni oju-iwe 18) awọn eriali lọtọ fun gbigbe ati gbigba ati ṣajọpọ awọn eriali wọnyi pẹlu (iṣẹ ṣiṣe kekere) ni apapọ pẹlu isọdi sisẹ lati ṣaṣeyọri gbigbe ti o fẹ ati ipinya gbigba.
Lakoko ti iṣẹ naa jẹ iwunilori, iwulo fun awọn eriali meji jẹ drawback nla. Bi awọn foonu ṣe di tinrin ati sleeker, aaye ti o wa fun awọn eriali n dinku ati kere si.
Awọn ẹrọ alagbeka tun nilo awọn eriali pupọ fun isọpọ aaye aye (MIMO). Awọn foonu alagbeka pẹlu faaji SAFE ati atilẹyin 2×2 MIMO nilo awọn eriali mẹrin nikan. Ni afikun, iwọn yiyi ti awọn asẹ ati awọn eriali wọnyi ni opin.
Nitorinaa awọn foonu alagbeka agbaye yoo tun nilo lati tun ṣe adaṣe wiwo wiwo yii lati bo gbogbo awọn igbohunsafefe igbohunsafẹfẹ LTE (450 MHz si 3600 MHz), eyiti yoo nilo awọn eriali diẹ sii, awọn olutẹtisi eriali ati awọn asẹ diẹ sii, eyiti o mu wa pada si awọn ibeere ibeere nigbagbogbo nipa olona-iye isẹ nitori pipo ti irinše.
Botilẹjẹpe awọn eriali diẹ sii ni a le fi sori ẹrọ ni tabulẹti tabi kọǹpútà alágbèéká, awọn ilọsiwaju siwaju ni isọdi-ara ati/tabi miniaturization nilo lati jẹ ki imọ-ẹrọ yii dara fun awọn fonutologbolori.
Ile oloke meji ti o ni iwọntunwọnsi itanna ti lo lati awọn ọjọ ibẹrẹ ti telephony wireline17. Ninu eto tẹlifoonu, gbohungbohun ati ohun afetigbọ gbọdọ wa ni asopọ si laini tẹlifoonu, ṣugbọn o ya sọtọ si ara wọn ki ohun olumulo ti ara rẹ ma ba deti ifihan agbara ohun afetigbọ ti nwọle ti ko lagbara. Eyi waye nipa lilo awọn oluyipada arabara ṣaaju dide ti awọn foonu itanna.
Circuit duplex ti o han ni nọmba ti o wa ni isalẹ nlo resistor ti iye kanna lati baamu ikọlu ti laini gbigbe ki lọwọlọwọ lati inu gbohungbohun pin bi o ti n wọ inu oluyipada ati ṣiṣan ni awọn ọna idakeji nipasẹ okun akọkọ. Awọn ṣiṣan oofa naa ti paarẹ ni imunadoko ati pe ko si lọwọlọwọ ti o fa sinu okun keji, nitorinaa okun keji ti ya sọtọ si gbohungbohun.
Sibẹsibẹ, ifihan agbara lati gbohungbohun tun lọ si laini foonu (botilẹjẹpe pẹlu pipadanu diẹ), ati ifihan ti nwọle lori laini foonu tun lọ si agbọrọsọ (tun pẹlu pipadanu diẹ), gbigba ibaraẹnisọrọ ọna meji lori laini foonu kanna. . . Irin waya.
Duplexer iwọntunwọnsi redio jẹ iru si duplexer tẹlifoonu, ṣugbọn dipo gbohungbohun, foonu, ati waya tẹlifoonu, atagba, olugba, ati eriali ni a lo, ni atele, bi o ṣe han ni Nọmba B.
Ọna kẹta lati ya atagba kuro lati ọdọ olugba ni lati yọkuro kikọlu ara ẹni (SI), nitorinaa yọkuro ifihan agbara ti a firanṣẹ lati ami ifihan ti o gba. A ti lo awọn imuposi jamming ni radar ati igbohunsafefe fun ewadun.
Fun apẹẹrẹ, ni ibẹrẹ awọn ọdun 1980, Plessy ṣe idagbasoke ati ṣe tita ọja ti o da lori isanpada SI kan ti a pe ni “Groundsat” lati faagun iwọn idaji-duplex awọn nẹtiwọọki awọn ibaraẹnisọrọ ologun FM analog4-5.
Eto naa n ṣiṣẹ bi olutun-ikanni-ikanni kan ti o ni kikun-ni kikun, ti o gbooro si ibiti o munadoko ti awọn redio idaji-meji ti a lo jakejado agbegbe iṣẹ.
Awọn anfani aipẹ ti wa ni idinku kikọlu ara ẹni, nipataki nitori aṣa si awọn ibaraẹnisọrọ kukuru kukuru (cellular ati Wi-Fi), eyiti o jẹ ki iṣoro ti idinku SI ni iṣakoso diẹ sii nitori agbara gbigbe kekere ati gbigba agbara giga fun lilo olumulo. . Wiwọle Alailowaya ati Awọn ohun elo Backhaul 6-8.
Apple's iPhone (pẹlu iranlọwọ lati Qualcomm) ni ijiyan ni alailowaya ti o dara julọ ni agbaye ati awọn agbara LTE, atilẹyin awọn ẹgbẹ LTE 16 lori chirún kan. Eyi tumọ si pe awọn SKU meji nikan nilo lati ṣe agbejade lati bo awọn ọja GSM ati CDMA.
Ninu awọn ohun elo ile oloke meji laisi pinpin kikọlu, didi kikọlu ara ẹni le mu iṣẹ ṣiṣe spekitiriumu pọ si nipa gbigba ọna asopọ oke ati isalẹ lati pin awọn orisun spekitiriumu kanna9,10. Awọn imuposi kikọlu ara ẹni tun le ṣee lo lati ṣẹda awọn duplexers aṣa fun FDD.
Ifagile funrararẹ nigbagbogbo ni awọn ipele pupọ. Nẹtiwọọki itọsọna laarin eriali ati transceiver n pese ipele akọkọ ti iyapa laarin awọn ifihan agbara ti a firanṣẹ ati ti gba. Ni ẹẹkeji, afọwọṣe afikun ati sisẹ ifihan agbara oni-nọmba ni a lo lati yọkuro eyikeyi ariwo inu inu ninu ifihan agbara ti o gba. Ipele akọkọ le lo eriali lọtọ (bii ni SAFE), oluyipada arabara kan (ti a ṣe apejuwe rẹ ni isalẹ);
Iṣoro ti awọn eriali silori ti ti ṣapejuwe tẹlẹ. Circulators wa ni ojo melo narrowband nitori won lo ferromagnetic resonance ni gara. Imọ-ẹrọ arabara yii, tabi Iyasọtọ Iwontunwonsi Itanna (EBI), jẹ imọ-ẹrọ ti o ni ileri ti o le jẹ àsopọmọBurọọdubandi ati pe o le ṣepọ lori chirún kan.
Gẹgẹbi o ti han ninu nọmba ti o wa ni isalẹ, apẹrẹ ipari iwaju eriali ti o gbọngbọn lo awọn eriali ti o ni ihamọ meji, ọkan fun gbigbe ati ọkan fun gbigba, ati bata ti iṣẹ-kekere ṣugbọn awọn asẹ ile oloke meji tunable. Awọn eriali kọọkan kii ṣe pese diẹ ninu ipinya palolo nikan ni idiyele ti ipadanu soju laarin wọn, ṣugbọn tun ni opin (ṣugbọn tunable) bandiwidi lẹsẹkẹsẹ.
Eriali gbigbe n ṣiṣẹ ni imunadoko nikan ni ẹgbẹ igbohunsafẹfẹ atagba, ati eriali gbigba n ṣiṣẹ ni imunadoko nikan ni ẹgbẹ igbohunsafẹfẹ gbigba. Ni ọran yii, eriali funrararẹ tun n ṣiṣẹ bi àlẹmọ: awọn itujade Tx ti ita-jade jẹ idinku nipasẹ eriali ti ntan, ati kikọlu ara ẹni ninu ẹgbẹ Tx jẹ idinku nipasẹ eriali gbigba.
Nitorinaa, faaji naa nilo eriali lati jẹ afọwọṣe, eyiti o waye nipasẹ lilo nẹtiwọọki ti n ṣatunṣe eriali. Pipadanu ifibọ ti ko le yago fun wa ninu nẹtiwọọki iṣatunṣe eriali. Sibẹsibẹ, awọn ilọsiwaju aipẹ ni MEMS18 tunable capacitors ti ni ilọsiwaju didara awọn ẹrọ wọnyi, nitorinaa idinku awọn adanu. Pipadanu ifibọ Rx jẹ isunmọ 3 dB, eyiti o jẹ afiwera si awọn adanu lapapọ ti duplexer SAW ati yipada.
Ipinya ti o da lori eriali lẹhinna ni afikun nipasẹ àlẹmọ tunable, tun da lori awọn agbara agbara tunable MEM3, lati ṣaṣeyọri ipinya 25 dB lati eriali ati ipinya 25 dB lati àlẹmọ. Awọn apẹrẹ ti ṣe afihan pe eyi le ṣee ṣe.
Ọpọlọpọ awọn ẹgbẹ iwadii ni ile-ẹkọ giga ati ile-iṣẹ n ṣawari lori lilo awọn arabara fun titẹ sita meji11-16. Awọn ero wọnyi palolo kuro ni SI nipa gbigba gbigbe nigbakanna ati gbigba lati inu eriali kan, ṣugbọn ipinya atagba ati olugba. Wọn jẹ àsopọmọBurọọdubandi ni iseda ati pe o le ṣe imuse lori-chip, ṣiṣe wọn ni aṣayan ti o wuyi fun duplexing igbohunsafẹfẹ ni awọn ẹrọ alagbeka.
Awọn ilọsiwaju aipẹ ti fihan pe awọn transceivers FDD ti nlo EBI le ṣe iṣelọpọ lati CMOS (Complementary Metal Oxide Semikondokito) pẹlu pipadanu ifibọ, eeya ariwo, laini olugba, ati awọn abuda idinku ti o dara fun awọn ohun elo cellular11,12,13. Bibẹẹkọ, gẹgẹ bi awọn apẹẹrẹ lọpọlọpọ ninu eto-ẹkọ ati awọn iwe imọ-jinlẹ ṣe afihan, aropin ipilẹ kan wa ti o kan ipinya meji-meji.
Imudani ti eriali redio ko wa titi, ṣugbọn yatọ pẹlu igbohunsafẹfẹ iṣẹ (nitori resonance eriali) ati akoko (nitori ibaraenisepo pẹlu agbegbe iyipada). Eyi tumọ si pe ikọlu iwọntunwọnsi gbọdọ ṣe deede si awọn iyipada ikọlu orin, ati bandiwidi decoupling ti ni opin nitori awọn ayipada ninu agbegbe igbohunsafẹfẹ13 (wo Nọmba 1).
Iṣẹ wa ni Ile-ẹkọ giga ti Bristol ti wa ni idojukọ lori ṣiṣewadii ati sisọ awọn idiwọn iṣẹ ṣiṣe wọnyi lati ṣafihan pe fifiranṣẹ ti a beere / gbigba ipinya ati iṣelọpọ le ṣee ṣe ni awọn ọran lilo gidi-aye.
Lati bori awọn iyipada ikọlu eriali (eyiti o ni ipa ipinya to lagbara), algorithm adaṣe wa tọpa ikọlu eriali ni akoko gidi, ati idanwo ti fihan pe iṣẹ le ṣe itọju ni ọpọlọpọ awọn agbegbe ti o ni agbara, pẹlu ibaraenisepo ọwọ olumulo ati opopona iyara giga ati ọkọ oju-irin. ajo.
Ni afikun, lati bori ibaramu eriali ti o lopin ni agbegbe igbohunsafẹfẹ, nitorinaa jijẹ bandiwidi ati ipinya gbogbogbo, a ṣajọpọ duplexer iwọntunwọnsi elekitiriki pẹlu afikun tiipa SI ti nṣiṣe lọwọ, ni lilo atagba keji lati ṣe ifihan ifihan idinku lati dinku kikọlu ara-ẹni siwaju. (wo aworan 2).
Awọn abajade lati ibusun idanwo wa jẹ iwuri: nigba ti a ba ni idapo pẹlu EBD, imọ-ẹrọ ti nṣiṣe lọwọ le mu ilọsiwaju pọ si ni pataki ati gba ipinya, bi o ṣe han ni Nọmba 3.
Iṣeto ile-itọka ikẹhin wa nlo awọn paati ẹrọ alagbeka ti ko ni idiyele (awọn ampilifaya agbara foonu alagbeka ati awọn eriali), ti o jẹ ki o jẹ aṣoju ti awọn imuse foonu alagbeka. Pẹlupẹlu, awọn wiwọn wa fihan pe iru ijusile kikọlu ara ẹni-ipele meji le pese ipinya meji-meji ti o nilo ni awọn ẹgbẹ igbohunsafẹfẹ oke ati isalẹ, paapaa nigba lilo idiyele kekere, ohun elo-ti owo.
Agbara ifihan ẹrọ cellular gba ni ibiti o pọju gbọdọ jẹ awọn aṣẹ 12 ti titobi ju agbara ifihan lọ ti o ntan lọ. Ni Time Division Duplex (TDD), awọn ile oloke meji Circuit jẹ nìkan a yipada ti o so eriali si awọn Atagba tabi olugba, ki duplexer ni TDD ni a rọrun yipada. Ni FDD, atagba ati olugba nṣiṣẹ nigbakanna, ati duplexer nlo awọn asẹ lati ya sọtọ olugba kuro ni ifihan agbara atagba.
Duplexer ni opin iwaju FDD cellular n pese> ~ 50 dB ipinya ni ẹgbẹ oke lati ṣe idiwọ gbigba apọju olugba pẹlu awọn ifihan agbara Tx, ati> ~ 50 dB ipinya ni ẹgbẹ isale lati ṣe idiwọ gbigbe jade-ti-band. Dinku ifamọ olugba. Ninu ẹgbẹ Rx, awọn adanu ninu gbigbe ati gbigba awọn ọna jẹ iwonba.
Pipadanu-kekere wọnyi, awọn ibeere ipinya giga, nibiti awọn igbohunsafẹfẹ ti yapa nipasẹ iwọn diẹ, nilo sisẹ giga-Q, eyiti o le ṣee ṣe nikan ni lilo igbi akositiki dada (SAW) tabi awọn ẹrọ igbi akositiki ara (BAW).
Lakoko ti imọ-ẹrọ tẹsiwaju lati dagbasoke, pẹlu awọn ilọsiwaju ni pataki nitori nọmba nla ti awọn ẹrọ ti o nilo, iṣiṣẹ pupọ-band tumọ si àlẹmọ duplex pa chip lọtọ fun ẹgbẹ kọọkan, bi o ti han ni Nọmba A. Gbogbo awọn iyipada ati awọn olulana tun ṣafikun iṣẹ ṣiṣe afikun pẹlu awọn ifiyaje iṣẹ ati awọn iṣowo.
Awọn foonu agbaye ti ifarada ti o da lori imọ-ẹrọ lọwọlọwọ nira pupọ lati ṣe iṣelọpọ. Abajade faaji redio yoo tobi pupọ, pipadanu ati gbowolori. Awọn aṣelọpọ ni lati ṣẹda awọn iyatọ ọja lọpọlọpọ fun awọn akojọpọ oriṣiriṣi ti awọn ẹgbẹ ti o nilo ni awọn agbegbe oriṣiriṣi, ṣiṣe lilọ kiri LTE ailopin agbaye nira. Awọn ọrọ-aje ti iwọn ti o yori si agbara GSM n di pupọ sii nira lati ṣaṣeyọri.
Ibeere ti o pọ si fun awọn iṣẹ alagbeka iyara data giga ti yori si imuṣiṣẹ ti awọn nẹtiwọọki alagbeka 4G kọja awọn ẹgbẹ igbohunsafẹfẹ 50, pẹlu paapaa awọn ẹgbẹ diẹ sii lati wa bi 5G ti ni asọye ni kikun ati gbe lọ kaakiri. Nitori idiju ti wiwo RF, ko ṣee ṣe lati bo gbogbo eyi ni ẹrọ ẹyọkan nipa lilo awọn imọ-ẹrọ ti o da lori àlẹmọ lọwọlọwọ, nitorinaa isọdi ati awọn iyika RF atunto nilo.
Bi o ṣe yẹ, ọna tuntun lati yanju iṣoro ile-ilọpo meji ni a nilo, boya da lori awọn asẹ afọwọṣe tabi didi kikọlu ara ẹni, tabi diẹ ninu apapọ awọn mejeeji.
Lakoko ti a ko ti ni ọna kan ti o pade ọpọlọpọ awọn ibeere ti idiyele, iwọn, iṣẹ ṣiṣe ati ṣiṣe, boya awọn ege ti adojuru yoo wa papọ ati wa ninu apo rẹ ni awọn ọdun diẹ.
Awọn imọ-ẹrọ bii EBD pẹlu idinku SI le ṣii aye ti lilo igbohunsafẹfẹ kanna ni awọn itọnisọna mejeeji nigbakanna, eyiti o le mu imudara iwoye pọ si ni pataki.
Akoko ifiweranṣẹ: Oṣu Kẹsan-24-2024