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随着中国时代的到来本文讨论叻其中的一个重要的发展方向:窄带物联网应用 (CatM/)。从射频器件的角度本文分析了市场的前景、新的机遇和挑战还有目前的解决方案。新嘚CatM和NB-网络中对于终端的要求在发生变化,应用于该设备的射频前端器件也有新的发展要求新的射频前端需要在支持超宽带工作,并且保证低成本的情况下满足更大范围的工作电压和工作温度,同时达到3GPP规定的射频性能标准本文从市场前景、频谱需求、空中接口、物悝层结构和器件设计方向的角度,阐述了射频前端器件的机遇和挑战

许多人相信,2019年会是中国5G的元年伴随着5G大幕拉开,特别是对于智能手机来说新的应用和新需求,刺激着射频前端市场涌现出很多新名词比如,MIMOHPUE,NSASA,PAMiD等等射频前端需要更高整合度,从而支持更加复杂的频段和通信标准

在手机市场追求更快更强的同时,有另外一个市场就是窄带物联网 (CatM /NB-IoT)它在另外一个维度满足市场需求,比如更低功耗更长待机时间和更低的成本。

图1:5G的使命和任务

5G不仅仅意味着高速的数据连接同时还会支持海量的IoT应用和低时延高可靠性的場景。今天我们谈谈海量连接中窄带互联的部分。

中国的三大运营商一直在加大 CatM /NB-IoT网络的部署到目前为止,中国移动拥有52万个基站中國联通有33万个,中国电信有41万个(根据网络公开信息整理)巨大的投入背后,有着巨大的利益驱动CatM /NB-IoT是基于蜂窝网的广域网接入标准,電信运营商掌握着NB-IoT的网络服务和号码资源期待在万物互联的世界里面扮演重要的角色。

NB-IoT目前主要的应用场景列举如下:

l 智能基础设施:智能路灯,智能井盖智能充电,智能停车

我们观察到在下面领域,出现了迅速的增长:

l 电动自行车监控和管理

l 智能表计(水表/气表/电表)

另外目前有一些基于NB-IoT的新的应用,也引起市场极大的兴趣

l 智能停车服务:集成了云服务大数据平台,现场交通和停车位信息搜集通过手机的电子支付,能实现方便的无人值守停车

l 智能穿戴市场:得益于低功耗,NB-IoT终端能够实现超长待机通过运营商的广域網连接,定位数据和健康数据能自动上传到企业云的个人帐号中摆脱了传统局域网或者需要连接手机同步数据的束缚。这一点非常适合給老人和小孩的无人看护或者出门定位服务管理员通过划定电子安全区域,智能穿戴设备出了安全区后报警信息会自动传到云端和管悝员。

基于蜂窝网的万物互联是一项有前景的新技术它在一个安全的平台上面,具备远距离低成本和支持各种通信带宽的特点。这个噺的平台能够建设在已有的LTE网络上,从而满足新的市场和应用的需求

从射频前端供应商的角度,我们看到了一些新的市场需求

l 新的垂直市场。在已有的蜂窝网需求的基础上新的低成本和低功耗的解决方案,将会用到新的市场应用当中

l 多种连接标准会同时共存。产品形态会表现为从简单的低功耗和单频段无线单元一直到复杂的LTE和5G New Ro的全球蜂窝网解决方案。

l 多样的应用场景和需求复杂多样的最终用戶市场还有应用,会带来需求和产品的多样化其中包括室内的应用和户外的一些极端温度和高可靠性要求的场景。

图3:各种通信标准和哆应用场景

多样的最终市场、应用还有使用环境需要优化组合的射频技术来支持。预测在2021年在“百亿”IoT连接设备中,70%的主体是低功耗嘚家庭/办公应用

QORVO作为领先的射频解决方案提供商,从家用到高性能全球广域蜂窝网能够提供优化的射频解决方案。

图4:中低速场景丅的各种应用

CatM/NB是3GPP所接纳的标准通过利用现有的4G网络,来满足新市场和应用的需求通过减少系统的复杂性,应用于Cat-M/NB的产品能够来满足低荿本和低功耗海量的需求

全球应用于窄带物联网通信的频率,分布在中低频范围射频前端的设计者需要在宽带匹配、谐波抑制、超低功耗还有低成本方面选择最优化的设计方案。

我们以NB-IoT上行信号为例来说明物理层结构

l 频域:支持两种带宽,分别是官方网站

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