標(biāo)準(zhǔn)先行技術(shù)跟進(jìn) 2018年5G列車加速駛?cè)肷逃脮r(shí)代

　　NSA商用階段：射頻前端設(shè)計(jì)將面臨哪些挑戰(zhàn)?

　　由于在發(fā)展前期，NSA非獨(dú)立組網(wǎng)模式需要4G和5G共存，對(duì)射頻前端芯片設(shè)計(jì)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(nèi)部架構(gòu)、頻段的配置以及更多射頻指標(biāo)的考量，比如高帶寬、高調(diào)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(tǒng)設(shè)計(jì)的復(fù)雜度。

　　站在專業(yè)廠商的角度，陶鎮(zhèn)告訴記者：“由于非獨(dú)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(shù)據(jù)層面走的是5G NR，因此射頻前端就意味著必須要有一個(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(shè)計(jì)上是一個(gè)非常大的挑戰(zhàn)。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(duì)6GHz以內(nèi)的頻譜，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以內(nèi)也必須是100M帶寬，如果從PA的角度來(lái)說(shuō)，這個(gè)難度是相當(dāng)大的，現(xiàn)在的LTE單載波就要20M，如果做上行載波聚合中國(guó)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(nèi)的功率放大器的設(shè)計(jì)，但到了5G時(shí)代必須要涉及100M的帶寬，對(duì)于PA來(lái)說(shuō)會(huì)是非常大的挑戰(zhàn)。”

　　具體來(lái)講，陶鎮(zhèn)進(jìn)一步補(bǔ)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(dǎo)體來(lái)對(duì)這些新頻段做支持，尤其是PA的重新設(shè)計(jì)。因?yàn)閺腃DMA到WCDMA，最大的問(wèn)題就在于PA的設(shè)計(jì)，這三類制式的PA都屬于線性化設(shè)計(jì)，其中會(huì)考慮到很多線性指標(biāo)，而線性指標(biāo)最重要的因素來(lái)自于數(shù)的波形是什么樣的，所以5G定義了CP-OFDM，這樣一個(gè)信號(hào)波形相比標(biāo)準(zhǔn)的LTE最大的區(qū)別在于SCDMA很高，對(duì)PA來(lái)說(shuō)峰均比更高，PA需要更寬、更高的線性設(shè)計(jì)，這也是5G相比較于4G在設(shè)計(jì)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(guī)格的標(biāo)準(zhǔn)——SFT-S-OFDM，這是一個(gè)比LTE相對(duì)弱一點(diǎn)的標(biāo)準(zhǔn)，但可能因應(yīng)用場(chǎng)景不同而對(duì)于這樣的波形LTE也可以做到完美支持。其次，從信號(hào)的角度考慮，廠商在4G和5G信號(hào)的共存和互干擾方面也需要做到更好的設(shè)計(jì)，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(dāng)快。最后，從系統(tǒng)架構(gòu)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(guó)三大運(yùn)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(biāo)準(zhǔn)，因?yàn)?G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(tǒng)架構(gòu)層面會(huì)需要設(shè)計(jì)更多的天線分工器以及天線調(diào)諧的功能，怎么樣去做更好的天線分工，可能就需要有天線分工器、多工器等，未來(lái)在5G的前端架構(gòu)里面，除了PA、濾波器、LNA等傳統(tǒng)的射頻收發(fā)器件以外，廠商還需要更多的考慮前端的天線怎么分配，多工器如何支持更好的載波聚合，天線分工器可能就需要更多的跟手機(jī)廠家合作，因?yàn)樗麄儧Q定了手機(jī)里用哪幾根天線，每根天線支持什么樣的頻段。”

　　總之，5G商用時(shí)代正漸行漸近，面對(duì)全新且更復(fù)雜的技術(shù)和商業(yè)化標(biāo)準(zhǔn)，加之越來(lái)越多細(xì)分化的市場(chǎng)，未來(lái)應(yīng)用層面上也必將會(huì)暴露出更多新的問(wèn)題。面對(duì)5G更為龐大的系統(tǒng)架構(gòu)，無(wú)論是對(duì)芯片設(shè)計(jì)，技術(shù)方案還是對(duì)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?qū)崿F(xiàn)與產(chǎn)業(yè)鏈上下游各合作商之間在產(chǎn)品、應(yīng)用和市場(chǎng)化等多個(gè)層面上的無(wú)縫對(duì)接，成為當(dāng)下乃至未來(lái)幾年整個(gè)產(chǎn)業(yè)需要面對(duì)的關(guān)鍵難題。