一种小尺寸智能化5G模组

技术领域

本发明涉及5G模组技术领域，更具体地说，涉及一种小尺寸智能化5G模组。

背景技术

随着各个行业对5G模组需求量越来越大，应用场景日益丰富，要求5G模组的尺寸越来越小，同时接口更加丰富和提供更加便捷化的开发平台；

现用的技术方案大部分采用通用一体化硬件架构，即数据处理单元、射频、天线、电源管理和接口等部分全部集成为一个模块单元，这样的设计方案存在的局限是硬件架构扩展性差，设计复杂度较大，而且模组的整体尺寸难以精简，应用场景受限，特别是电路走线工作存在一定风险，比如需要增加或修改某个接口的小需求，需要对整个模组电路进行整体修改，造成修改复杂度增加。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种小尺寸智能化5G模组。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

构造一种小尺寸智能化5G模组，其中，包括5G模组电路板，所述5G模组电路板上设置有两层电路设计构架；两层所述电路设计构架，其中一层设置有核心单元，另一层设置有通用型单元；所述核心单元包括基带单元和/或射频单元；所述通用型单元包括电源管理、天线单元、接口中一种或多种。

本发明所述的小尺寸智能化5G模组，其中，所述5G模组电路板的四周设计有多个PIN引脚，所述5G模组电路板的中部设计有多个接地引脚。

本发明所述的小尺寸智能化5G模组，其中，所述小尺寸智能化5G模组还包括5G模组软件系统，所述5G模组软件系统包括应用层、算法层、AP层、协议层和Firmware驱动层。

本发明所述的小尺寸智能化5G模组，其中，所述应用层、所述算法层、所述AP层、所述协议层和所述Firmware驱动层中一层或多层提供开发接口供二次开发调用以及对外指令接口供用户进行调试诊断。

本发明所述的小尺寸智能化5G模组，其中，所述应用层、所述算法层、所述AP层、所述协议层和所述Firmware驱动层中一层或多层提供面向IOT多任务运行架构、FOTA/OTA远程升级开发接口和动态功能接口功能。

本发明所述的小尺寸智能化5G模组，其中，所述应用层面向5G各个垂直行业进行应用功能开发的功能单元，包括CPE、车载、视频、笔记本电脑中一种或多种行业软件功能。

本发明所述的小尺寸智能化5G模组，其中，所述算法层针对5G的行业应用进行核心算法实现，包括针对模组低功耗运行的节能算法、5G车联网、自动驾驶的V2X算法、5G新零售行业的人脸识别支付算法、4K/8K视频传输编解码的视频压缩算法、5G CPE实现超大用户接入和快速路由的基于云架构的路由算法中一种或多种。

本发明所述的小尺寸智能化5G模组，其中，所述AP层负责模组实现软件基础功能实现，包括AT指令、文件管理和调试诊断中一种或多种基础功能，实现在Windows、Linux、Android三种操作系统的内核中兼容运行。

本发明所述的小尺寸智能化5G模组，其中，所述协议层负责实现各个协议栈实现和优化，包括3G/4G/5G通信协议栈优化、实现SNMP网管、SSL/TLS和IPSEC加密协议栈中一种或多种的功能实现。

本发明所述的小尺寸智能化5G模组，其中，所述Firmware驱动层负责驱动模块中各个芯片和接口单元在操作系统内核中运行起来。

本发明的有益效果在于：本方案采用创新性的两层电路设计架构，将对无线数据进行处理的基带单元和射频数据处理的射频单元作为核心部分进行高度集成化设计，将数据接口、电源管理和天线部分单独进行设计，采用RISC精简化开放性的硬件设计框架，将射频电路与电源管理电路进行隔离开来，采用物理完全分层设计，彻底解决电路间信号干扰的情况，同时也将模组的尺寸大幅减少，与业界大部分5G模组尺寸相比，减少了近30％的表面积，大幅降低PCB成本，具备良好延展性和二次开发便利性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，下面描述中的附图仅仅是本发明的部分实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图：

图1是本发明较佳实施例的小尺寸智能化5G模组两层电路设计原理框图；

图2是本发明较佳实施例的小尺寸智能化5G模组核心单元电路图；

图3是本发明较佳实施例的小尺寸智能化5G模组通用型单元电路图；

图4是本发明较佳实施例的小尺寸智能化5G模组电路板引脚设计示意图；

图5是本发明较佳实施例的小尺寸智能化5G模组软件系统构架原理框图。

具体实施方式

为了使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明的部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。

本发明较佳实施例的小尺寸智能化5G模组，如图1所示，同时参阅图2-图5，包括5G模组电路板1，5G模组电路板1上设置有两层电路设计构架；两层电路设计构架，其中一层设置有核心单元10，另一层设置有通用型单元11；核心单元10包括基带单元和/或射频单元；通用型单元11包括电源管理、天线单元、接口中一种或多种；

本方案采用创新性的两层电路设计架构，将对无线数据进行处理的基带单元和射频数据处理的射频单元作为核心部分进行高度集成化设计，将数据接口、电源管理和天线部分单独进行设计，采用RISC精简化开放性的硬件设计框架，将射频电路与电源管理电路进行隔离开来，采用物理完全分层设计，彻底解决电路间信号干扰的情况，同时也将模组的尺寸大幅减少，与业界大部分5G模组尺寸相比，减少了近30％的表面积，大幅降低PCB成本，具备良好延展性和二次开发便利性；

应用本申请方案的5G通信模组，尺寸达到30*34*2.3mm，几乎是业界最小的5G模组，集成了3G/4G/5G频段，满足sub 6GHz频谱，NSA和SA组网模式和4*4MIMO等领先功能；

本申请一种可选的5G模组的核心模块实施方式如图2所示，左边是基带BB模块，右边是射频RF模块；基带BB设计中包括modem、DSP处理器、A7处理器、RAM/ROM管理模块、控制信号模块和接口等部件；RF射频设计包括Transceiver、PA和LNA等核心部件，提供4*4MINO接收通道和2天线轮发的发射通道设计。

优选的，5G模组电路板的四周设计有多个PIN引脚，5G模组电路板的中部设计有多个接地引脚；本方案在模组封装设计中采用创新性设计，采用LGA兼LCC融合方案，在模组四周设计了数十个pin引脚，模组中间设计为接地，在设计模组尺寸超小的同时，提供了众多信号引脚，满足绝大部份应用场景的5G功能需求；一种可选的具体实施方式如图4所示，在底部pin定义中，提供了202个pin脚，模组中间部分是接地部分，模组周边采用创新式pin脚设计，提供RGMII、SDIO、GPIO、USB、Mini-PCIE、SIM等丰富接口信号pin设计，同时针对RJ45和WIFI外部接口提供了创新式的pin脚进行对接，提供信号对接和电源管理接口设计。

优选的，小尺寸智能化5G模组还包括5G模组软件系统，5G模组软件系统包括应用层、算法层、AP层、协议层和Firmware驱动层；

针对于现用模组的软件架构基本采用全栈式协议层一体化模式，包含功能应用层、算法层、AP层、协议层和Firmware驱动层；目前模组全栈式软件设计架构针对二次功能开发方面存在较大局限性，由于没有提供平台化API接口和软件协议栈多层结构隔离，面向行业客户提出的快速定制化功能开发需求，需要从软件应用层到驱动都可能进行修改，开发复杂度增加；

本解决方案在软件架构方面，创新性设计了具有良好拓展性的五层软件开发层架构、远程升级开放性接口、动态功能加载和面向IOT多任务运行架构等具有行业领先性的解决方案，满足车载、CPE和POS等Android系统行业应用应用场景的功能需求。

优选的，应用层、算法层、AP层、协议层和Firmware驱动层中一层或多层提供开发接口供二次开发调用以及对外指令接口供用户进行调试诊断；优选的，应用层、算法层、AP层、协议层和Firmware驱动层中一层或多层提供面向IOT多任务运行架构、FOTA/OTA远程升级开发接口和动态功能接口功能；

应用层、算法层、AP层、协议层和Firmware驱动层，每层均可设计提供API函数接口和AT指令供二次开发使用，其中BSP和Firmware层与Android系统kernel存在接口，与此同时提供面向IOT多任务运行架构和FOTA/OTA远程升级开发接口和动态功能接口等创新性功能，给客户在使用本方案的产品带来良好二次开发便利性，同时让本解决方案产品具有良好健壮性和高性能。

优选的，应用层面向5G各个垂直行业进行应用功能开发的功能单元，包括CPE、车载、视频、笔记本电脑中一种或多种行业软件功能。

优选的，算法层针对5G的行业应用进行核心算法实现，包括针对模组低功耗运行的节能算法、5G车联网、自动驾驶的V2X算法、5G新零售行业的人脸识别支付算法、4K/8K视频传输编解码的视频压缩算法、5G CPE实现超大用户接入和快速路由的基于云架构的路由算法中一种或多种。

优选的，AP层负责模组实现软件基础功能实现，包括AT指令、文件管理和调试诊断中一种或多种基础功能，实现在Windows、Linux、Android三种操作系统的内核中兼容运行。

优选的，协议层负责实现各个协议栈实现和优化，包括3G/4G/5G通信协议栈优化、实现SNMP网管、SSL/TLS和IPSEC加密协议栈中一种或多种的功能实现。

优选的，Firmware驱动层负责驱动模块中各个芯片和接口单元在操作系统内核中运行起来。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。