Deh sal berê, smartphone bi gelemperî tenê çend standardên ku di çar bandên frekansa GSM de dixebitin piştgirî kirin, û dibe ku çend standardên WCDMA an CDMA2000. Digel çend bandên frekansê yên ku meriv jê hilbijêrin, astek yekrengiya gerdûnî bi têlefonên GSM yên "çar-band" ve hatî bidestxistin, ku bandên 850/900/1800/1900 MHz bikar tînin û dikarin li her deverê cîhanê werin bikar anîn (baş, pir zêde).
Ev ji bo rêwiyan feydeyek mezin e û aboriyên mezin ên pîvanê ji bo hilberînerên cîhazê diafirîne, yên ku tenê hewce ne ku çend modelan (an jî dibe ku tenê yek) ji bo tevahiya bazara gerdûnî azad bikin. Bi lez û bez heya îro, GSM teknolojiya gihîştina bêtêl tenê dimîne ku roaminga gerdûnî peyda dike. Bi awayê, heke we nizanibû, GSM hêdî hêdî ji holê radibe.
Pêdivî ye ku her smartphone ku hêjayî navê ye, gihîştina 4G, 3G û 2G bi hewceyên cûda yên navbeynkariya RF-ê re di warê bandfireh, hêza veguheztinê, hestiyariya wergir û gelek pîvanên din de piştgirî bike.
Wekî din, ji ber hebûna perçebûyî ya spektora gerdûnî, standardên 4G hejmareke mezin ji bandên frekansê vedigirin, ji ber vê yekê operator dikarin wan li her frekansên ku li her deverê peyda dibin bikar bînin - niha bi tevahî 50 band, wekî ku di standardên LTE1 de ye. Pêdivî ye ku "telefonek cîhanî" ya rastîn di van hemî hawîrdoran de bixebite.
Pirsgirêka sereke ya ku divê her radyoyek hucreyî çareser bike "ragihana duplex" e. Dema ku em dipeyivin, em di heman demê de guhdarî dikin. Pergalên radyoyê yên destpêkê push-to-axaftin bikar anîn (hinek hîn jî dikin), lê dema ku em bi têlefonê diaxivin, em li bendê ne ku kesê din me qut bike. Amûrên hucreyî yên nifşê yekem (analog) "fîlterên duplex" (an duplekser) bikar anîn da ku zencîreya jêrîn bistînin bêyî ku "hişmend" bibin bi veguheztina lînkek li ser frekansek cûda.
Çêkirina van parzûnan piçûktir û erzantir ji bo hilberînerên têlefonê yên destpêkê pirsgirêkek mezin bû. Dema ku GSM hate destnîşan kirin, protokol hate sêwirandin da ku transceivers di "moda nîv duplex" de bixebitin.
Ev rêgezek pir jîr bû ji bo rakirina duplekseran, û faktorek sereke bû ku ji GSM re bibe alîkar ku bibe teknolojiyek kêm-mesref, serwer ku karibe serdestiya pîşesaziyê bike (û awayê ragihandina mirovan di pêvajoyê de biguhezîne).
Telefona Essential ji Andy Rubin, dahênerê pergala xebitandinê ya Android-ê, taybetmendiyên pêwendiyê yên herî dawî di nav wan de Bluetooth 5.0LE, cûrbecûr GSM / LTE û antenna Wi-Fi ya ku di çarçoveyek titanium de veşartî vedihewîne.
Mixabin, dersên ku ji çareserkirina pirsgirêkên teknîkî hatin girtin, di şerên tekno-siyasî yên rojên destpêkê yên 3G de zû hatin jibîrkirin, û forma serdest a niha ya duplekskirina dabeşkirina frekansê (FDD) ji bo her band FDD ya ku tê de dixebite duplexerek hewce dike. Guman tune ku geşbûna LTE bi zêdebûna faktorên lêçûnê re tê.
Dema ku hin band dikarin Time Division Duplex, an TDD (ku radyo zû di navbera veguheztin û wergirtinê de diguhere) bikar bînin, ji van bandên hindiktir hene. Piraniya operatoran (ji bilî yên Asyayî) rêza FDD tercîh dikin, ku ji 30 zêdetir in.
Mîrateya spektora TDD û FDD, dijwariya azadkirina bandên bi rastî gerdûnî, û hatina 5G ya bi bandên bêtir, pirsgirêka duplex hîn tevlihevtir dike. Rêbazên sozdar ên ku di bin lêpirsînê de ne sêwiranên nû-bingeha parzûnê û şiyana ji holê rakirina xwe-destwerdanê vedihewîne.
Ya paşîn jî bi xwe re îhtîmala hindek sozdar a dupleksa "bêperçe" (an "dupleksa tije ya nav-band") tîne. Di dahatûya danûstendinên mobîl 5G de, dibe ku em ne tenê FDD û TDD, lê di heman demê de dupleksa maqûl jî li ser bingeha van teknolojiyên nû bifikirin.
Lekolînwanên Zanîngeha Aalborg li Danîmarka mîmariya "Eniya Antenna Zêrîn" (SAFE)2-3 pêş xistine ku (li nîgarê li ser rûpela 18 binêre) antên ji bo veguheztin û wergirtinê ji hev cuda bikar tîne û van antên bi (performansa kêm) re bi hev re bi xwerû re dike yek. fîlterkirin ji bo bidestxistina veguheztin û veqetandina wergirtina xwestinê.
Dema ku performansa berbiçav e, hewcedariya du antenan kêmasiyek mezin e. Her ku têlefon tenik û ziravtir dibin, cîhê ku ji bo antenan peyda dibe piçûktir û piçûktir dibe.
Amûrên mobîl jî ji bo piralîkirina cîhê (MIMO) gelek antên hewce dikin. Têlefonên desta yên bi mîmariya SAFE û piştgiriya 2×2 MIMO tenê çar antên hewce dikin. Digel vê yekê, rêza ahengê ya van parzûn û antên sînorkirî ye.
Ji ber vê yekê têlefonên desta yên gerdûnî jî dê hewce bikin ku vê mîmariya navbeynkariyê dubare bikin da ku hemî bandên frekansa LTE (450 MHz heya 3600 MHz) veşêrin, ku dê bêtir antenan, bêtir tunerên antenna û bêtir fîlteran hewce bike, ku me vedigerîne pirsên pir caran têne pirsîn li ser operasyona pir-band ji ber dubarekirina pêkhateyên.
Her çend bêtir antên dikarin di tabletek an laptopê de werin saz kirin jî, ji bo ku ev teknolojiyê ji bo têlefonên têlefonê maqûl bibe, pêşkeftinên din di xweşkirin û/an piçûksazkirinê de hewce ne.
Dupleksa hevseng a elektrîkî ji rojên destpêkê yên têlefoniya têl17 ve hatî bikar anîn. Di pergalek têlefonê de, pêdivî ye ku mîkrofon û guh bi xeta têlefonê ve werin girêdan, lê ji hev qut bibin da ku dengê xwe yê bikarhêner sînyala bihîstwerî ya qelstir ker neke. Berî hatina têlefonên elektronîkî ev bi karanîna transformatorên hîbrîd hate bidestxistin.
Dora dupleksê ya ku di jimareya jêrîn de tê xuyang kirin bergiriyek bi heman nirxê bikar tîne da ku bi impedansê ya xeta veguheztinê re li hev bike da ku herika ji mîkrofonê dema ku dikeve nav transformatorê perçe bibe û di rêyên berevajî de di berika seretayî de diherike. Pêlên magnetîkî bi bandor têne betal kirin û di kulika duyemîn de herikînek çênabe, ji ber vê yekê kulika duyemîn ji mîkrofonê tê veqetandin.
Lêbelê, sînyala ji mîkrofonê hîn jî diçe xeta têlefonê (tevî ku hin windahiyek hebe), û sînyala tê ya li ser xeta têlefonê hîn jî diçe axaftvan (di heman demê de bi hin windabûnê re), rê dide danûstendina du-alî li ser heman xeta têlefonê. . . Metal wire.
Duplekserek hevseng a radyoyê dişibihe dupleksera têlefonê, lê li şûna mîkrofon, destan û têlê têlefonê, bi rêzê veguhezek, wergir û antena têne bikar anîn, wekî ku di Figure B de tê xuyang kirin.
Rêyek sêyemîn a veqetandina veguhezerê ji wergir ev e ku meriv xwe-destwerdanê (SI) ji holê rake, bi vî rengî îşaretek hatî veguheztin ji îşareta wergirtî kêm bike. Teknîkên jamming bi dehsalan di radar û weşanê de têne bikar anîn.
Mînakî, di destpêka salên 1980-an de, Plessy hilberek-based tezmînata SI-ya bi navê "Groundsat" pêşxist û kir kirrûbirra ku ji torên ragihandinê yên leşkerî yên nîv-duplex FM-ya analog 4-5 dirêj bike.
Pergal wekî dubarekerek yek-kanalek tije-duplex tevdigere, rêza bandorker a radyoyên nîv-duplex ên ku li seranserê qada xebatê têne bikar anîn dirêj dike.
Di van demên dawî de eleqe di tepisandina xwe-destwerdanê de heye, nemaze ji ber meyla berbi ragihandinên kurt-range (hucreyî û Wi-Fi), ku pirsgirêka tepeserkirina SI-ê ji ber hêza veguheztinê kêmtir û wergirtina hêza bilindtir ji bo karanîna xerîdar hêsantir dike. . Gihîştina Wireless û Serlêdanên Backhaul 6-8.
IPhone ya Apple (bi alîkariya Qualcomm) bê guman xwedan kapasîteyên bêtêl û LTE yên çêtirîn ên cîhanê ye, ku li ser yek çîpê 16 bandên LTE piştgirî dike. Ev tê vê wateyê ku tenê du SKU hewce ne ku werin hilberandin da ku bazarên GSM û CDMA veşêrin.
Di serîlêdanên duplex de bêyî parvekirina destwerdanê, tepeserkirina xwe-destwerdanê dikare karbidestiya spektrê çêtir bike bi rê vekirina girêdana jorîn û xwarê ku heman çavkaniyên spektrîkê parve bikin9,10. Teknîkên tepeserkirina xwe-destwerdanê jî dikarin ji bo afirandina duplekserên xwerû yên ji bo FDD-ê werin bikar anîn.
Betalkirin bixwe bi gelemperî ji çend qonaxan pêk tê. Tora rêberî ya di navbera antenna û transceiver de asta yekem a veqetandinê di navbera îşaretên hatine şandin û wergirtin de peyda dike. Ya duyemîn, pêvajoyek îşareta analog û dîjîtal a zêde tê bikar anîn da ku di îşareta wergirtî de dengek hundurîn a mayî ji holê rabike. Di qonaxa yekem de dibe ku antenna veqetandî (wek SAFE), veguherînerek hîbrîd (li jêr tê diyar kirin) bikar bîne;
Pirsgirêka antênên veqetandî jixwe hatiye vegotin. Circulator bi gelemperî teng in ji ber ku ew di krîstalê de rezonansa ferromagnetic bikar tînin. Ev teknolojiya hîbrîd, an îzolekirina hevseng a Elektrîkî (EBI), teknolojiyek sozdar e ku dikare li ser çîpek bibandor be û bi potansiyel were yek kirin.
Wekî ku di jimareya jêrîn de tê xuyang kirin, sêwirana dawiya antenna aqilmend du antenên guncandî yên teng bikar tîne, yek ji bo veguheztinê û yek ji bo wergirtinê, û cotek fîlterên dupleks ên bi performansa kêmtir, lê guhezbar bikar tîne. Antenên ferdî ne tenê bi bihayê windabûna belavbûna di navbera wan de hin îzolasyonek pasîf peyda dikin, lê di heman demê de xwedan firehiya tavilê ya tixûbdar (lê guhezbar) jî heye.
Antenna veguheztinê tenê di band frekansa veguheztinê de bi bandor dixebite, û antenna wergir tenê di band frekansa wergirtinê de bi bandor dixebite. Di vê rewşê de, antenna bixwe jî wekî parzûnek tevdigere: emeliyetên Tx yên derveyî bandê ji hêla antenna veguhêz ve têne qels kirin, û xwe-destwerdana di band Tx de ji hêla antenna wergirtinê ve kêm dibe.
Ji ber vê yekê, mîmarî hewce dike ku antenna were guheztin, ku ev yek bi karanîna tora tunekirina antenna tête bidestxistin. Di torgilokek ahenga antenna de hin windabûna têketina neçarî heye. Lêbelê, pêşkeftinên vê dawiyê yên di kapasîteyên guhezbar ên MEMS18 de qalîteya van amûran bi girîngî çêtir kiriye, bi vî rengî windahiyan kêm dike. Wendakirina têketina Rx bi qasî 3 dB ye, ku bi tevahî windahiyên duplekser û guhêrbar SAW re tê berhev kirin.
Dûv re îzolekirina antenna-based ji hêla parzûnek guhezbar ve tê tije kirin, di heman demê de li ser bingeha kondensatorên guhezbar MEM3 jî tê temam kirin, da ku 25 dB îzolasyon ji antenna û 25 dB ji parzûnê veqetîne. Prototîp destnîşan kir ku ev dikare were bidestxistin.
Gelek komên lêkolînê yên li akademî û pîşesaziyê li karanîna hîbrîdên ji bo çapkirina duplex 11-16 digerin. Van nexşeyan bi pasîf SI ji holê radikin û rê didin veguheztin û wergirtina hevdemî ji yek antennayekê, lê veguhezker û wergir veqetînin. Ew di xwezayê de berfereh in û dikarin li ser-çîpê bêne bicîh kirin, ku wan ji bo duplekskirina frekansê di cîhazên mobîl de vebijarkek balkêş dike.
Pêşveçûnên vê dawîyê destnîşan kirin ku transceivers FDD ku EBI bikar tînin dikarin ji CMOS (Semiconductor Oksîdê Metal Pêvekdar) bi windakirina têketinê, jimareya deng, xêziya wergir, û taybetmendiyên tepisandina astengkirinê yên ku ji bo sepanên hucreyî guncan in têne çêkirin11,12,13. Lêbelê, wekî gelek mînakên di wêjeya akademîk û zanistî de destnîşan dikin, tixûbek bingehîn heye ku bandorê li îzolekirina duplex dike.
Hêza antenna radyoyê ne sabît e, lê bi frekansa xebitandinê (ji ber rezonansa antenna) û demê (ji ber danûstendina bi hawîrdorek guhezbar) re diguhere. Ev tê vê wateyê ku pêdivî ye ku impedansa hevsengiyê ji bo şopandina guheztinên impedansê biguncîne, û berfê veqetandinê ji ber guheztinên di qada frekansê de 13 sînordar e (binihêre Figure 1).
Xebata me li Zanîngeha Bristol li ser vekolîn û çareserkirina van tixûbên performansê ye da ku destnîşan bike ku îzolasyona şandin / wergirtina pêdivî û rêwerz dikare di dozên karanîna cîhana rastîn de were bidestxistin.
Ji bo derbaskirina guheztinên impedansê yên antenayê (ya ku bi giranî bandorê li îzolasyonê dike), algorîtmaya meya adapteyî di wextê rast de impedansa antenayê dişopîne, û ceribandinê destnîşan kiriye ku performans dikare di cûrbecûr hawîrdorên dînamîkî de were domandin, di nav de danûstendina bi destê bikarhêner û rê û rêhesinê ya bilez. gerrîn.
Wekî din, ji bo ku lihevhatina antenna tixûbdar a di qada frekansê de derbas bibe, bi vî rengî firehiya bandê û îzolasyona giştî zêde bike, em duplekserek hevseng a elektrîkî bi tepisandina SI-ya çalak a zêde re li hev dikin, veguhezkerek duyemîn bikar tînin da ku îşaretek tepisandinê hilberînin da ku bêtir xwe-destwerdanê bitepisînin. (binêre Xiflteya 2).
Encamên ji testa me teşwîqkar in: Gava ku bi EBD re were hev kirin, teknolojiya çalak dikare veguheztin û wergirtina veqetandinê bi girîngî baştir bike, wekî ku di Figure 3 de tê xuyang kirin.
Sazkirina meya paşîn a laboratîfê hêmanên cîhaza desta ya kêm-mesref (hêzker û antenên têlefonên desta) bikar tîne, ku ew nûnertiya pêkanînên têlefonên desta dike. Digel vê yekê, pîvandinên me destnîşan dikin ku ev celeb redkirina xwe-destwerdana du-qonaxê dikare di bandên frekansa uplink û dakêşanê de veqetandina dupleksa hewce peyda bike, tewra dema ku amûrên kêm-mesref, pola bazirganî bikar bînin.
Hêza sînyala ku amûrek hucreyî di rêza xweya herî zêde de distîne divê 12 rêzik ji hêza sînyala ku ew dişîne kêmtir be. Di Time Division Duplex (TDD) de, çerxa dupleksê bi tenê veguhezek e ku antenna bi veguhezker an wergir ve girêdide, ji ber vê yekê duplekser di TDD de guhezek hêsan e. Di FDD de, veguhêz û wergir bi hevdemî dixebitin, û duplekser parzûnan bikar tîne da ku wergir ji sînyala bihêz a veguhezerê veqetîne.
Dupleksera di dawiya pêşiyê ya FDD-ya şaneyê de>~50 dB veqetandinê di bandê jorîn de peyda dike da ku pêşî li bargiraniya wergir bi sînyalên Tx bigire, û>~ 50 dB veqetandinê di bendika dakêşanê de ji bo pêşîgirtina li veguheztina derveyî bandê. Kêmkirin hestiyariya wergirê. Di band Rx de, windahiyên di rêyên veguheztin û wergirtinê de hindik in.
Van hewcedariyên kêm-winda, îzolasyonek bilind, ku frekans tenê ji sedî çend ji hev têne veqetandin, pêdivî bi parzûna bilind-Q heye, ku heya nuha tenê bi karanîna amûrên pêla dengî ya rûvî (SAW) an pêla dengî ya laş (BAW) dikare were bidestxistin.
Digel ku teknolojî pêşkeftina xwe didomîne, digel pêşkeftinên ku bi piranî ji ber hejmareke mezin a cîhazên hewce ne, operasyona pir-band tê wateya parzûnek duplex a ji-çîpê ya veqetandî ji bo her bandê, wekî ku di Figure A de tê xuyang kirin. Hemî guheztin û rêwer jî fonksiyonên din zêde dikin bi cezayên performansê û bazirganiyê.
Têlefonên gerdûnî yên erzan ên ku li ser bingeha teknolojiya heyî têne çêkirin pir dijwar in. Mîmariya radyoyê ya encam dê pir mezin, winda û biha be. Hilberîner neçar in ku gelek guhertoyên hilberan biafirînin ji bo berhevokên cihêreng ên bandên ku li herêmên cihê hewce ne, ku geroka gerdûnî ya LTE ya bêsînor dijwar dike. Aboriyên pîvanê yên ku bûne sedema serdestiya GSM-ê her ku diçe dijwartir dibin.
Zêdebûna daxwaziya ji bo karûbarên mobîl bi leza daneya bilind rê li ber belavkirina torên mobîl 4G li ser 50 bandên frekansê girtiye, digel ku 5G bi tevahî hatî destnîşan kirin û bi berfirehî belav dibe. Ji ber tevliheviya navgîniya RF-ê, ne gengaz e ku meriv van hemîyan di yek amûrek bi karanîna teknolojiyên-based Parzûna heyî de veşêre, ji ber vê yekê pêvekên RF-ya xwerû û vesazkirî hewce ne.
Bi îdeal, nêzîkatiyek nû ji bo çareserkirina pirsgirêka dupleksê hewce ye, dibe ku li ser bingeha fîlterên guhezbar an tepeserkirina xwe-destwerdanê, an hindek ji her duyan jî bingeh were girtin.
Digel ku me hîn ne xwediyê nêzîkatiyek yekane ye ku gelek daxwazên lêçûn, mezinahî, performans û karîgeriyê bi cih bîne, dibe ku perçeyên puzzle di nav çend salan de werin ba hev û di berîka we de bin.
Teknolojiyên wekî EBD bi tepisandina SI-yê re dikarin îhtîmala karanîna heman frekansê di her du rêgezan de bi hevdemî vekin, ku dikare bi girîngî karîgeriya spektralê baştir bike.
Dema şandinê: Sep-24-2024