行业应用方案 | 5G通信设备、基站与场景

Ansys 行业应用方案连载（3） | 5G通信设备、基站与场景

广义上，所有移动体间通过无线电波进行实时连接的通信都属于移动通信，通常每隔10年，移动通信领域就会发生巨大变化。5G，即第五代移动通信技术，是最新一代蜂窝移动通信技术，也是继4G（LTE-A、WiMax）、3G（UMTS、LTE）和2G（GSM）系统之后的延伸。为实现5G的高数据速率、低延迟、节能、降低成本、提高系统容量和大规模设备连接等要求，5G系统有必要采用新型的网络架构，引入大规模MIMO技术、同时同频全双工、CA技术。从目前的异构网络发展趋势来看，5G网络将会是一个高密度新型分布式协作与自组织组网，各个异构系统之间采用无线资源联合调配技术实现资源高效利用，以提升系统性能。

这样的新型网络架构及其相应的关键技术，给设计带来了极大的挑战。建立5G系统新型网络架构下的仿真平台，对关键技术进行评估，对新方案进行验证，是快速迭代和推出产品的基础。Ansys 5G仿真解决方案能够让设备、网络和数据中心设计的复杂性得以简化，实现设计的快速迭代和优化，提升产品的性能和效率。

Ansys 5G仿真解决方案以HFSS为基础，在Ansys Electronic Desktop平台中提供了电磁、半导体、电子散热和结构分析工具，可以实现精确模拟 5G 电磁场和相关问题。该解决方案可以灵活部署在企业部署的高性能计算平台，让设计师的设计工作更加高效。

5G接入网（基站）在5G网络的投资占比超过一半以上，是5G网络建设的绝对重点，也是最大挑战之一。mMIMO/Beamforming等关键技术都需要通过仿真技术进行设计和优化。

• 天线设计（阵列天线）

• 无源器件设计（滤波器/双工器/连接器）

• 有源器件设计（功放/低噪放）

• 基站天线系统仿真（场路协同）

• 基站芯片/封装/系统设计

• 高速PCB SI/PI设计

• 基站设备电磁兼容分析

• 热分析（天线/无源器件/有源器件/基站设备）

• 结构分析（强度/震动/风载）

• 基站设备电-热-结构多物理场分析

• 基站多天线共址分析

• 基站天线复杂电磁环境场景分析

• 系统链路预算分析

5G承载网负责5G网络的数据传输，以光通信为主，涉及的光芯片和光模块都对设计有着极高的要求。

• 光通信芯片/封装/系统设计

• 光模块SI/PI设计

• 高速连接器设计

• 电磁兼容分析

• 系统散热设计与优化

• 电-热-结构多物理场分析

5G核心网是5G网络实现不同场景切片的关键，涉及大量的数据中心和人工智能技术，此场景下的热分析和电磁兼容分析是保证稳定可靠的关键。

• 数据处理芯片/封装/系统设计

• 数据中心高速PCB SI/PI分析

• 电磁兼容分析

• 系统散热设计与优化

Ansys 5G解决方案，覆盖了从芯片设计到3D-IC到PCB仿真到自动驾驶再到城市级场景分析的跨纬度仿真方案，也包含了电磁，结构，流体，光学，半导体，系统等多物理域解决方案，实现了真正的多物理全场景的5G解决方案。

• 为5G芯片研发提供系统级芯片 (SoC) 解决方案

• 独有的阵列天线仿真技术，结合场路协同仿真，实现5G mMIMO设计的快速和精准设计

• 仿真工具能模拟天线到天线耦合和环境对信号传播的影响

• 为5G设备提供了多物理场仿真平台，基于真实工况提升产品的可靠性

Ansys 5G解决方案，给客户带来了高精度的电磁，结构，流体，半导体等各物理域的高精度仿真工具，让5G产品的设计和研发更为高效，同时，基于统一Ansys平台下的从nm级到km级的多物理域仿真，极大地缩减了数据传递带来的流程复杂化和精度损失。

大规模阵列天线

射频器件

天线系统仿真

SI/PI 分析

芯片寄生参数提取

电磁热双向耦合分析

结构可靠性分析

RFI分析

场景分析