Ansys 行業應用方案連載（3） | 5G通信設備、基站與場景

廣義上，所有移動體間通過無線電波進行實時連接的通信都屬于移動通信，通常每隔10年，移動通信領域就會發生巨大變化。5G，即第五代移動通信技術，是最新一代蜂窩移動通信技術，也是繼4G（LTE-A、WiMax）、3G（UMTS、LTE）和2G（GSM）系統之后的延伸。為實現5G的高數據速率、低延遲、節能、降低成本、提高系統容量和大規模設備連接等要求，5G系統有必要采用新型的網絡架構，引入大規模MIMO技術、同時同頻全雙工、CA技術。從目前的異構網絡發展趨勢來看，5G網絡將會是一個高密度新型分布式協作與自組織組網，各個異構系統之間采用無線資源聯合調配技術實現資源高效利用，以提升系統性能。

這樣的新型網絡架構及其相應的關鍵技術，給設計帶來了極大的挑戰。建立5G系統新型網絡架構下的仿真平臺，對關鍵技術進行評估，對新方案進行驗證，是快速迭代和推出產品的基礎。Ansys 5G仿真解決方案能夠讓設備、網絡和數據中心設計的復雜性得以簡化，實現設計的快速迭代和優化，提升產品的性能和效率。

Ansys 5G仿真解決方案以HFSS為基礎，在Ansys Electronic Desktop平臺中提供了電磁、半導體、電子散熱和結構分析工具，可以實現精確模擬 5G 電磁場和相關問題。該解決方案可以靈活部署在企業部署的高性能計算平臺，讓設計師的設計工作更加高效。

5G接入網（基站）在5G網絡的投資占比超過一半以上，是5G網絡建設的絕對重點，也是最大挑戰之一。mMIMO/Beamforming等關鍵技術都需要通過仿真技術進行設計和優化。

• 天線設計（陣列天線）

• 無源器件設計（濾波器/雙工器/連接器）

• 有源器件設計（功放/低噪放）

• 基站天線系統仿真（場路協同）

• 基站芯片/封裝/系統設計

• 高速PCB SI/PI設計

• 基站設備電磁兼容分析

• 熱分析（天線/無源器件/有源器件/基站設備）

• 結構分析（強度/震動/風載）

• 基站設備電-熱-結構多物理場分析

• 基站多天線共址分析

• 基站天線復雜電磁環境場景分析

• 系統鏈路預算分析

5G承載網負責5G網絡的數據傳輸，以光通信為主，涉及的光芯片和光模塊都對設計有著極高的要求。

• 光通信芯片/封裝/系統設計

• 光模塊SI/PI設計

• 高速連接器設計

• 電磁兼容分析

• 系統散熱設計與優化

• 電-熱-結構多物理場分析

5G核心網是5G網絡實現不同場景切片的關鍵，涉及大量的數據中心和人工智能技術，此場景下的熱分析和電磁兼容分析是保證穩定可靠的關鍵。

• 數據處理芯片/封裝/系統設計

• 數據中心高速PCB SI/PI分析

• 電磁兼容分析

• 系統散熱設計與優化

Ansys 5G解決方案，覆蓋了從芯片設計到3D-IC到PCB仿真到自動駕駛再到城市級場景分析的跨緯度仿真方案，也包含了電磁，結構，流體，光學，半導體，系統等多物理域解決方案，實現了真正的多物理全場景的5G解決方案。

• 為5G芯片研發提供系統級芯片 (SoC) 解決方案

• 獨有的陣列天線仿真技術，結合場路協同仿真，實現5G mMIMO設計的快速和精準設計

• 仿真工具能模擬天線到天線耦合和環境對信號傳播的影響

• 為5G設備提供了多物理場仿真平臺，基于真實工況提升產品的可靠性

Ansys 5G解決方案，給客戶帶來了高精度的電磁，結構，流體，半導體等各物理域的高精度仿真工具，讓5G產品的設計和研發更為高效，同時，基于統一Ansys平臺下的從nm級到km級的多物理域仿真，極大地縮減了數據傳遞帶來的流程復雜化和精度損失。

大規模陣列天線

射頻器件

天線系統仿真

SI/PI 分析

芯片寄生參數提取

電磁熱雙向耦合分析

結構可靠性分析

RFI分析

場景分析