從4G到5G，射頻前端架構(gòu)有何不同？

世界杯激戰(zhàn)正酣，2018世界移動(dòng)大會(huì)-上海也在此期間完美結(jié)束。由于緊隨5G SA標(biāo)準(zhǔn)制定完成，本屆MWCS就像是一場(chǎng)開幕式，產(chǎn)業(yè)鏈全面拉開了5G商用序幕。

在本屆MWCS大會(huì)上，中國(guó)聯(lián)通聯(lián)合上下游合作伙伴舉辦5G生態(tài)研討會(huì)，Qorvo應(yīng)邀出席，由Qorvo亞太區(qū)移動(dòng)事業(yè)部市場(chǎng)戰(zhàn)略高級(jí)經(jīng)理陶鎮(zhèn)為與會(huì)觀眾帶來了Qorvo對(duì)于5G時(shí)代構(gòu)建射頻器件的經(jīng)驗(yàn)分享。

Qorvo亞太區(qū)移動(dòng)事業(yè)部市場(chǎng)戰(zhàn)略高級(jí)經(jīng)理陶鎮(zhèn)在聯(lián)通5G生態(tài)研討會(huì)上發(fā)表演講

從4G到5G，射頻前端架構(gòu)有何不同？

據(jù)陶鎮(zhèn)介紹，從頻段角度考慮，5G時(shí)代除了主流頻段外，由于引進(jìn)了5G NR的標(biāo)準(zhǔn)，會(huì)有3.5GHz、4.8GHz等頻段出現(xiàn)，以及不斷重耕的LTE頻段，因此需要射頻前端器件能夠支持更多的頻段，或者原來4G頻譜的設(shè)備件必須要支持更高的5G標(biāo)準(zhǔn)。

對(duì)于工作模式而言，基于5G新空口的波形，相比4G有更大的峰均比，有可見的子載波間隔，以及可動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)的功率頻率范圍，這些都是5G射頻前端架構(gòu)以及器件設(shè)計(jì)上極大區(qū)別于傳統(tǒng)4G的地方。

再?gòu)?a target="_blank">信號(hào)傳輸角度考慮，5G要求更快速的傳輸速率，就需要更多的MIMO。在4G LTE時(shí)代，已經(jīng)做到了4×4的MIMO。到2019年，5G的4×4下行MIMO或是2×10的上行MIMO可能會(huì)成為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，屆時(shí)必須要支持四個(gè)下行鏈路的和兩個(gè)上行鏈路，這對(duì)射頻前端的設(shè)計(jì)也是一種挑戰(zhàn)。此外，由于現(xiàn)在有了SA和NSA兩種不同的組網(wǎng)方式，對(duì)射頻前端來說更多的挑戰(zhàn)也隨之而來。

如何設(shè)計(jì)一個(gè)典型的5G射頻前端架構(gòu)？

因此，在未來5G智能終端支持多模多頻段的終端里，一個(gè)典型的射頻前端架構(gòu)必須要涵蓋支持不同頻段的射頻前端模塊，如低頻（1GHz以內(nèi)）、中頻（2GHz以內(nèi)）、UHB超高頻（3.5GHz）以及N79頻段（4.4GHz-5.0GHz），根據(jù)這四個(gè)不同的頻段要有不同的射頻收發(fā)模塊，以及支持分級(jí)接收的接收模塊。

小tips

版本 15 NSA 規(guī)范整合了開始設(shè)計(jì) 5G 智能手機(jī)所需的眾多 5G 規(guī)范，包括新頻段、載波聚合 (CA) 組合以及關(guān)鍵的 RF 特性（如波形、調(diào)制和子載波間隔）。規(guī)范定義了兩個(gè)廣泛的頻譜范圍，即sub-6 GHz (FR1)和毫米波 (FR2)頻率。它們包括第一組新5G FR1 頻段（n77、n78 和 n79），將用于許多全球 5G 部署。從長(zhǎng)遠(yuǎn)角度看，許多 LTE 頻段已被指定用于重新分配為 5G 頻段，但只有一小部分有望在近期使用，包括 n41、n71、n28 和 n66。版本 15 規(guī)范還包括 600 多個(gè)新的 CA 組合。

5G FR1 頻段（n77、n78 和 n79）的新區(qū)域分配

“這種架構(gòu)性轉(zhuǎn)變會(huì)產(chǎn)生許多影響。其中一個(gè)最明顯且至關(guān)重要的影響就是天線調(diào)諧和天線轉(zhuǎn)換開關(guān)將變得更加重要?！碧真?zhèn)解釋道。當(dāng)今的智能手機(jī)已經(jīng)需要依賴天線調(diào)諧來提高輻射效率，但是天線調(diào)諧將在向 5G 的過渡過程中發(fā)揮更大的作用，同時(shí)通過使每根天線能夠高效地支持更寬的頻率范圍，幫助智能手機(jī)制造商將天線數(shù)量保持在可承受范圍內(nèi)。

如今雙工信號(hào)已經(jīng)很常見（例如，低頻段和中頻段 / 高頻段信號(hào)），但是 5G 使信號(hào)路由復(fù)雜性提升到一個(gè)全新水平。鑒于天線的最大數(shù)量開始趨向穩(wěn)定，超高頻段頻率和雙連接性上行鏈路要求將需要對(duì)信號(hào)路由至天線的方式做出實(shí)質(zhì)性改變。高性能天線轉(zhuǎn)換開關(guān)能夠最大化信號(hào)連接的數(shù)量，同時(shí)符合嚴(yán)格的 CA 抑制要求，并維持低插入損耗，因此將迅速取代簡(jiǎn)單的雙工器。

Qorvo是移動(dòng)天線調(diào)諧解決方案的行業(yè)領(lǐng)導(dǎo)者，擁有多種基于低損耗開關(guān)的孔徑和阻抗調(diào)諧產(chǎn)品，可提供卓越的導(dǎo)通電阻和關(guān)斷電容性能。未來，天線共享正逐漸成為滿足智能手機(jī)天線數(shù)量日益增加的重要手段。天線分工器利用不同頻段、不同功能性的組合，在未來5G的智能手機(jī)里使得單個(gè)天線可用于多種用途，從而減少了手機(jī)系統(tǒng)增加天線的需求，并在射頻前端的復(fù)雜性不斷增加時(shí)保持天線數(shù)量在可控范圍內(nèi)，并避免了性能下降。

“實(shí)際上，Qorvo作為一家射頻半導(dǎo)體公司，已經(jīng)在為未來5G終端的射頻前端系統(tǒng)架構(gòu)里的器件設(shè)計(jì)做好了充分準(zhǔn)備，積累了許多針對(duì)不同應(yīng)用的領(lǐng)先工藝，例如SAW/BAW濾波器、GaAs/GaN技術(shù)以及載波聚合和MIMO等等?！碧真?zhèn)展望到，“除此之外，Qorvo也會(huì)從系統(tǒng)架構(gòu)、標(biāo)準(zhǔn)化、軟硬件的層面全方位地支持我們的客戶，也希望與中國(guó)聯(lián)通在2019、2020年通力合作，促進(jìn)整個(gè)5G終端產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展?！?/p>