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全球唯一5G手機8天線及12天線實用設計 MIMO量測系統實測【電信工程領域】
國立中山大學翁金輅教授及溫朝凱教授研發團隊領先全球成功開發可應用於5G手機的8天線及12天線設計,並透過MIMO(多輸入多輸出Multi-Input Multi-Output)量測系統進行實測,於12 x 8 MIMO操作下,傳輸速度於20MHz頻寬達到940 Mbps,其頻譜效率為目前4G手機的5倍以上,成功加速5G進程,可望確立手機多天線應用的可行性,加速手機開發製程並降低開發成本。

國立中山大學電機系教授翁金輅研發手機多天線設計,成功研發全球唯一手機8天線及12天線實用設計,翁金輅教授說明,手機天線主要功能為接受訊號,在相同外部訊號流量下,8天線設計等於開了八道閘門供訊號傳輸,而12天線設計等於開了十二道閘門供訊號傳輸,以下載一部900MB的電影為例,12天線手機在使用20 MHz頻寬下僅需不到1秒即可下載完成。

天線設計從傳統外露式到隱藏式,隨智慧型手機發展,天線設計挑戰難度日漸加高,目前手機保留2G、3G、4G功能,天線亦並存於手機中,翁金輅教授天線團隊將5G天線設計於手機螢幕側邊與邊框的狹窄區塊,有效利用機體空間,適用於大螢幕手機,並可兼顧外觀美感設計。傳統理論認為,兩個天線需間距0.5波長,才能明顯降低干擾,天線研發團隊打破理論,成功將兩個天線之最小間距壓縮在0.05波長內,未來可實際應用於智慧型手機內部。

傳統單天線設計訊號為單輸入單輸出系統(Single-Input Single-Output,SISO),運算較為簡單,多天線設計另一難度為運算複雜度,需要在訊號相互混雜的情況下,重新排列出正確訊號。中山大學通訊所溫朝凱教授進行MIMO量測系統建構,透過自行開發的軟體接收機,可直接處理來自LTE 12x8、8x8、8x4、4x4 MIMO下行鏈路的訊號,即時分析訊雜比、通道容量、吞吐量、錯誤率等系統效能,在訊號效能與處理速度中取得最佳平衡。

傳統手機開發流程耗時一至兩年,最後階段才導入天線設計,這樣的流程,將可能造成手機生產時程延長甚至完全失敗。中山大學翁金輅教授在研發手機多天線的同時,聯合中山大學通訊所溫朝凱教授進行MIMO量測系統建構,與量測儀器廠商台灣羅德史瓦茲成功展示手機多天線MIMO量測平台,也是目前唯一手機8天線及12天線在5G MIMO實務驗証上捷足先登的先例。未來透過此MIMO量測系統,可即時獲得重要的系統效能指標,在手機開發初期進行天線適用評估,降低開發風險;而在手機開發階段,也可透過實測提供設計建議,加速開發投資。
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