標準先行技術(shù)跟進(jìn) 2018年5G列車(chē)加速駛入商用時(shí)代

　　NSA商用階段：射頻前端設計將面臨哪些挑戰?

　　由于在發(fā)展前期，NSA非獨立組網(wǎng)模式需要4G和5G共存，對射頻前端芯片設計也會(huì )提出更多新的要求，比如需要做更多高度集成化，其中包括芯片內部架構、頻段的配置以及更多射頻指標的考量，比如高帶寬、高調制特性以及更好的EVM等要求，無(wú)疑進(jìn)一步增加了整個(gè)系統設計的復雜度。

　　站在專(zhuān)業(yè)廠(chǎng)商的角度，陶鎮告訴記者：“由于非獨立組網(wǎng)主要依靠LTE作為核心網(wǎng)，所有的語(yǔ)音通信層面、控制層都是LTE，而數據層面走的是5G NR，因此射頻前端就意味著(zhù)必須要有一個(gè)LTE的通道，無(wú)論是哪個(gè)頻段，還必須要有一個(gè)5G的通道同時(shí)上下行工作，由于其中會(huì )有一些互相干擾的問(wèn)題，因此在設計上是一個(gè)非常大的挑戰。另外，5G相比較4G，在頻段上也會(huì )有更多的不同，LTE帶寬最高20M，而到了5G最多就會(huì )是100M，尤其是這100M還是針對6GHz以?xún)鹊念l譜，到了毫米波階段最高會(huì )是400M的帶寬，也就是說(shuō)單信道必須得支持到400M。而且，在毫米波的時(shí)候，6GHz以?xún)纫脖仨毷?00M帶寬，如果從PA的角度來(lái)說(shuō)，這個(gè)難度是相當大的，現在的LTE單載波就要20M，如果做上行載波聚合中國移動(dòng)最多也就3個(gè)載波，即60M帶寬的上行載波聚合，所以在LTE時(shí)代我們看到最多的就是60M帶寬內的功率放大器的設計，但到了5G時(shí)代必須要涉及100M的帶寬，對于PA來(lái)說(shuō)會(huì )是非常大的挑戰。”

　　具體來(lái)講，陶鎮進(jìn)一步補充道：“首先，由于5G時(shí)代，帶寬和子載波間距都變寬了，會(huì )需要更多的頻譜，因此就需要更多新的射頻半導體來(lái)對這些新頻段做支持，尤其是PA的重新設計。因為從CDMA到WCDMA，最大的問(wèn)題就在于PA的設計，這三類(lèi)制式的PA都屬于線(xiàn)性化設計，其中會(huì )考慮到很多線(xiàn)性指標，而線(xiàn)性指標最重要的因素來(lái)自于數的波形是什么樣的，所以5G定義了CP-OFDM，這樣一個(gè)信號波形相比標準的LTE最大的區別在于SCDMA很高，對PA來(lái)說(shuō)峰均比更高，PA需要更寬、更高的線(xiàn)性設計，這也是5G相比較于4G在設計射頻前端器件上提高性能的關(guān)鍵點(diǎn)。除了CP-OFDM外，3GPP還有一個(gè)降規格的標準——SFT-S-OFDM，這是一個(gè)比LTE相對弱一點(diǎn)的標準，但可能因應用場(chǎng)景不同而對于這樣的波形LTE也可以做到完美支持。其次，從信號的角度考慮，廠(chǎng)商在4G和5G信號的共存和互干擾方面也需要做到更好的設計，同時(shí)需要更快的開(kāi)關(guān)切換速度，雖然目前eMBB場(chǎng)景不需要低時(shí)延，但是在未來(lái)5G的第三個(gè)場(chǎng)景則需要開(kāi)關(guān)切換速度相當快。最后，從系統架構的角度來(lái)看，由于5G需要更快的速率，相比4G來(lái)說(shuō)會(huì )有更多的MIMO，在4G LTE時(shí)代已經(jīng)提到了4個(gè)下行鏈路，叫4×4的MIMO，2019年中國三大運營(yíng)商可能都會(huì )要求做到4×4的MIMO，但仍然是基于LTE的。而在5G時(shí)代4×4下行MIMO或上行2×10的MIMO可能會(huì )成為標準，因為5G必須要支持四個(gè)下行鏈路和兩個(gè)上行鏈路，因此在系統架構層面會(huì )需要設計更多的天線(xiàn)分工器以及天線(xiàn)調諧的功能，怎么樣去做更好的天線(xiàn)分工，可能就需要有天線(xiàn)分工器、多工器等，未來(lái)在5G的前端架構里面，除了PA、濾波器、LNA等傳統的射頻收發(fā)器件以外，廠(chǎng)商還需要更多的考慮前端的天線(xiàn)怎么分配，多工器如何支持更好的載波聚合，天線(xiàn)分工器可能就需要更多的跟手機廠(chǎng)家合作，因為他們決定了手機里用哪幾根天線(xiàn)，每根天線(xiàn)支持什么樣的頻段。”

　　總之，5G商用時(shí)代正漸行漸近，面對全新且更復雜的技術(shù)和商業(yè)化標準，加之越來(lái)越多細分化的市場(chǎng)，未來(lái)應用層面上也必將會(huì )暴露出更多新的問(wèn)題。面對5G更為龐大的系統架構，無(wú)論是對芯片設計，技術(shù)方案還是對終端產(chǎn)品開(kāi)發(fā)商來(lái)說(shuō)，未來(lái)如何在即保證自身產(chǎn)品性能又經(jīng)得起市場(chǎng)推敲的同時(shí)，還能夠實(shí)現與產(chǎn)業(yè)鏈上下游各合作商之間在產(chǎn)品、應用和市場(chǎng)化等多個(gè)層面上的無(wú)縫對接，成為當下乃至未來(lái)幾年整個(gè)產(chǎn)業(yè)需要面對的關(guān)鍵難題。