爆發(fā)性應用增長(cháng)催生5G，兩大關(guān)鍵技術(shù)讓夢(mèng)想照進(jìn)現實(shí)

把握趨勢，才能掌控未來(lái)。全球移動(dòng)通信的未來(lái)，當屬5G。不久前CES 2016（美國消費電子展）上，愛(ài)立信展示了一臺5G終端原型機，實(shí)時(shí)下載速率顯示可達3Gbps，時(shí)延小于1ms。5G似乎于我們已不再是那么遙遠，然而關(guān)于5G的最重要的兩個(gè)標準即工作頻率及調制解調方式卻還沒(méi)有真正出爐，無(wú)疑5G技術(shù)發(fā)展之路依然存在很多挑戰。

作為全球移動(dòng)、基礎設施和國防領(lǐng)域可擴展及動(dòng)態(tài)射頻解決方案的新領(lǐng)導者，Qorvo公司一直積極參與到5G新標準的制定以及相關(guān)射頻技術(shù)的前沿開(kāi)發(fā)中。近日該公司移動(dòng)產(chǎn)品市場(chǎng)戰略部亞太區經(jīng)理陶鎮和Qorvo基礎設施和國防產(chǎn)品大客戶(hù)銷(xiāo)售經(jīng)理萬(wàn)文豪分別在易維訊（EEVIA）主辦的“第五屆ICT產(chǎn)業(yè)和技術(shù)趨勢展望論壇”深圳站和北京站的活動(dòng)中，就此與約百余位中國技術(shù)媒體朋友和工程師分享了專(zhuān)業(yè)的射頻半導體公司對5G時(shí)代的技術(shù)趨勢的觀(guān)察，以及5G應用將帶來(lái)的新挑戰和技術(shù)應對之道。

Qorvo移動(dòng)產(chǎn)品市場(chǎng)戰略部亞太區經(jīng)理陶鎮在深圳站做關(guān)于Pre-5G發(fā)展趨勢的主題分享

Pre-5G時(shí)代，移動(dòng)數據爆發(fā)性增長(cháng)帶來(lái)挑戰

業(yè)界知名的庫伯定律（Cooper’ s Law）認為，頻譜效率（給定的無(wú)線(xiàn)電頻譜中所包含的最大信息量）每30個(gè)月就要翻一番。這一預測，與摩爾定律一樣神奇，大致吻合了無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)發(fā)展的歷史和現狀。Cisco在2015年提供的一組預測數據也印證了類(lèi)似的預測，整個(gè)移動(dòng)數據的發(fā)展非?？?，從2014年2.5EB到2019年24.3EB。未來(lái)5年到10年無(wú)線(xiàn)數據通信將是一個(gè)大爆發(fā)的過(guò)程。

移動(dòng)數據增長(cháng)趨勢預測圖（Source: Cisco VNI Mobile, 2015）

“按照業(yè)界的預測數據，數據量年度復合增長(cháng)率是57%，設備增長(cháng)率約99%，到2019年上網(wǎng)的設備將達到100億部左右。這么多產(chǎn)品設備的接入，高帶寬是非常重要的指標，5G將要求在每平方公里的網(wǎng)絡(luò )能夠連接100萬(wàn)臺設備?！碧真傊赋?，“從網(wǎng)絡(luò )建設規劃而言必須達到1000倍容量的增長(cháng)?！笔聦?shí)上，帶寬只是一個(gè)方面，低時(shí)延同樣重要，特別是像前景非?？春玫能?chē)聯(lián)網(wǎng)等應用，當前網(wǎng)絡(luò )過(guò)長(cháng)的時(shí)延難以支持，低于1ms的時(shí)延標準非常重要，而這也是5G必須要完成的一個(gè)目標。

“對移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)用戶(hù)而言，未來(lái)5G的目標是達到類(lèi)似光纖網(wǎng)速的用戶(hù)體驗。而對于物聯(lián)網(wǎng)，5G系統則會(huì )支持更廣泛的場(chǎng)景應用，如交通、醫療、農業(yè)、金融、建筑、電網(wǎng)、環(huán)境保護等?！碧真偨榻B道。不過(guò)，低功耗的萬(wàn)物互聯(lián)，高可靠性、低延時(shí)的智能駕駛，超高速的上網(wǎng)體驗等對射頻前端技術(shù)提出更高的要求。

Qorvo國防產(chǎn)品大客戶(hù)銷(xiāo)售經(jīng)理萬(wàn)文豪在北京站做5G前瞻主題演講

兩大核心技術(shù)，讓5G從夢(mèng)想走入現實(shí)

眾所周知，增加調制解調制式的復雜度是加快上行和下行速率行之有效的方法。從傳統的2G GSM開(kāi)始，到3G的BPSK和QPSK，4G的16QAM和64QAM，制式都越來(lái)越復雜。另外一種更為直接的方法就是增加系統傳輸帶寬其中載波聚合技術(shù)獲得普遍的采納。“今年商用的還是兩載波的載波聚合，到了明年后年可能有三載波或者四載波甚至五載波，載波數量越多可以提供更快的上行和下行速率?！比f(wàn)文豪指出。

據預測，到2018年手機載波聚合份額會(huì )很大?，F在中國三大運營(yíng)商在規劃下行三載波，可能2017年會(huì )正式商用三載波，到2018年還有四載波的計劃，目前最大值的規劃是五載波。然而，不同運營(yíng)商對載波聚合的不同需求對射頻前端的要求變化相當大。據悉，目前要單獨給中國移動(dòng)設計載波聚合的手機，或者單獨給中國聯(lián)通、中國電信設計載波聚合的手機，射頻前端具有很大的差別。

5G將帶來(lái)的關(guān)鍵改變：數據速率10Gbps;延時(shí)1mS;

連接密度1百萬(wàn)/平方公里；容量擴大1000倍

“同時(shí)，MassiveMIMO也是LTE演進(jìn)和5G公認的關(guān)鍵技術(shù)之一，該技術(shù)可大幅提升頻譜效率，幫助運營(yíng)商最大限度利用已有站址和頻譜資源，顯著(zhù)改善無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )的覆蓋和容量?！比f(wàn)文豪表示。Massive MIMO采用有源天線(xiàn)陣列技術(shù)，結合創(chuàng )新的導頻信號設計和用戶(hù)信道高精度估計算法，能夠形成極精確的用戶(hù)級超窄波束，將能量定向投放到用戶(hù)位置，可以顯著(zhù)改善網(wǎng)絡(luò )的覆蓋能力，降低無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )能耗，特別是在中高頻段組網(wǎng)的情況下尤為明顯。

載波聚合與MassivieMIMO的必要性催生了對射頻前端設計更加復雜的需求?！耙话闱闆r下，2G只需非常簡(jiǎn)單的發(fā)射模塊，3G需要有3G的功率放大器，4G要求更多濾波器和雙工器載波器，載波聚合則需要有與前端配合的多工器，上行載波器的功率放大器又必須重新設計來(lái)滿(mǎn)足線(xiàn)性化的要求?！比f(wàn)文豪指出。

隨著(zhù)制式的復雜程度越來(lái)越高，射頻前端集成化的解決方案愈加受人青睞。專(zhuān)業(yè)機構預計未來(lái)射頻前端集成化份額將越來(lái)越高，其余的例如分立式的解決方案占比將不再明顯?！叭绾渭蛇@些不同頻段和制式的射頻前端器件是業(yè)界一直在研究的重要課題。目前有兩種方案：一種架構是沿著(zhù)信號鏈路的集成，即功率放大器加頻段分割的開(kāi)關(guān)，以及不同頻段的濾波器組成的主動(dòng)+被動(dòng)+開(kāi)關(guān)的集成化模塊，主要適用于中高端手機；另外一種是融合架構，將不同頻率的數個(gè)功率放大器集成，適用于中低端手機，目前主要的2G、3G手機均有3-5個(gè)功率放大器集成在一個(gè)模塊里?！碧真偨榻B道。

應對5G通信射頻挑戰，Qorvo有“獨門(mén)秘訣”

5G無(wú)線(xiàn)通信前端將用到幾十甚至上百個(gè)通道，要求網(wǎng)絡(luò )設備或者器件供應商能夠提供全集成化的解決方案，這大大增加產(chǎn)品設計的復雜度，無(wú)論對器件解決方案還是設備解決方案提供商都提出了很大技術(shù)挑戰?！暗珜orvo而言這種技術(shù)挑戰反而是機會(huì )，因為Qorvo的技術(shù)優(yōu)勢更容易實(shí)現集成化、小型化，而且我們生產(chǎn)工藝技術(shù)能確保在小小的器件或模塊封裝中實(shí)現最佳射頻性能條件下的集成?！碧真偙硎?，“我們的解決方案能提供很高的效率，因為如果你的效率不支持，那你的設備是沒(méi)辦法成為真正的產(chǎn)品?！?/span>

針對3G、4G以及Pre-5G及5G通信技術(shù)，Qorvo的氮化鎵Roadmap

“而且，我們還有一個(gè)非常重要先進(jìn)的技術(shù)——氮化鎵技術(shù)，這是我們整個(gè)Qorvo在面對未來(lái)5G包括現在4G以及過(guò)去的2G、3G做一些技術(shù)儲備?！?/span>萬(wàn)文豪強調道。據介紹，要在一個(gè)小小的機器里面容納64個(gè)或者128個(gè)射頻通道必須要求功放具有非常高的效率，同時(shí)也要有非常好的線(xiàn)性，這正是氮化鎵作為功率器件的最大優(yōu)勢。

“氮化鎵技術(shù)是目前的主流方向，Qorvo在氮化鎵上發(fā)展非常早，是目前業(yè)界唯一一家提供全工藝的氮化鎵產(chǎn)品提供商?！?/span>萬(wàn)文豪指出，“2016年我們將主要重點(diǎn)放在4G應用，更側重在大功率功放并實(shí)現更高的線(xiàn)性效率，在接下來(lái)兩年我們重點(diǎn)將推出針對Pre-5G的一系列產(chǎn)品?！睋?，Qorvo作為業(yè)界唯一一家具備GaN全工藝生產(chǎn)能力的廠(chǎng)商，能提供從QGaN50到QGaN09，從20伏、28伏、36伏、48伏到65伏所有電壓的產(chǎn)品線(xiàn)。