從4G到5G,射頻前端架構有何不同?

2021-01-08 電子發燒友
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從4G到5G，射頻前端架構有何不同？

李倩 發表於 2018-07-06 09:40:24

世界盃激戰正酣，2018世界移動大會-上海也在此期間完美結束。由於緊隨5G SA標準制定完成，本屆MWCS就像是一場開幕式，產業鏈全面拉開了5G商用序幕。

在本屆MWCS大會上，中國聯通聯合上下遊合作夥伴舉辦5G生態研討會，Qorvo應邀出席，由Qorvo亞太區移動事業部市場戰略高級經理陶鎮為與會觀眾帶來了Qorvo對於5G時代構建射頻器件的經驗分享。

Qorvo亞太區移動事業部市場戰略高級經理陶鎮在聯通5G生態研討會上發表演講

從4G到5G，射頻前端架構有何不同？

據陶鎮介紹，從頻段角度考慮，5G時代除了主流頻段外，由於引進了5G NR的標準，會有3.5GHz、4.8GHz等頻段出現，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頻譜的設備件必須要支持更高的5G標準。

對於工作模式而言，基於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，以及可動態調節的功率頻率範圍，這些都是5G射頻前端架構以及器件設計上極大區別於傳統4G的地方。

再從信號傳輸角度考慮，5G要求更快速的傳輸速率，就需要更多的MIMO。在4G LTE時代，已經做到了4×4的MIMO。到2019年，5G的4×4下行MIMO或是2×10的上行MIMO可能會成為一個標準，屆時必須要支持四個下行鏈路的和兩個上行鏈路，這對射頻前端的設計也是一種挑戰。此外，由於現在有了SA和NSA兩種不同的組網方式，對射頻前端來說更多的挑戰也隨之而來。

如何設計一個典型的5G射頻前端架構？

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

小tips

版本 15 NSA 規範整合了開始設計 5G 智慧型手機所需的眾多 5G 規範，包括新頻段、載波聚合 (CA) 組合以及關鍵的 RF 特性（如波形、調製和子載波間隔）。規範定義了兩個廣泛的頻譜範圍，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），將用於許多全球 5G 部署。從長遠角度看，許多 LTE 頻段已被指定用於重新分配為 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 規範還包括 600 多個新的 CA 組合。

5G FR1 頻段（n77、n78 和 n79）的新區域分配

「這種架構性轉變會產生許多影響。其中一個最明顯且至關重要的影響就是天線調諧和天線轉換開關將變得更加重要。」陶鎮解釋道。當今的智慧型手機已經需要依賴天線調諧來提高輻射效率，但是天線調諧將在向 5G 的過渡過程中發揮更大的作用，同時通過使每根天線能夠高效地支持更寬的頻率範圍，幫助智慧型手機製造商將天線數量保持在可承受範圍內。

如今雙工信號已經很常見（例如，低頻段和中頻段 / 高頻段信號），但是  5G 使信號路由複雜性提升到一個全新水平。鑑於天線的最大數量開始趨向穩定，超高頻段頻率和雙連接性上行鏈路要求將需要對信號路由至天線的方式做出實質性改變。高性能天線轉換開關能夠最大化信號連接的數量，同時符合嚴格的 CA 抑制要求，並維持低插入損耗，因此將迅速取代簡單的雙工器。

Qorvo是移動天線調諧解決方案的行業領導者，擁有多種基於低損耗開關的孔徑和阻抗調諧產品，可提供卓越的導通電阻和關斷電容性能。未來，天線共享正逐漸成為滿足智慧型手機天線數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的智慧型手機裡使得單個天線可用於多種用途，從而減少了手機系統增加天線的需求，並在射頻前端的複雜性不斷增加時保持天線數量在可控範圍內，並避免了性能下降。

「實際上，Qorvo作為一家射頻半導體公司，已經在為未來5G終端的射頻前端系統架構裡的器件設計做好了充分準備，積累了許多針對不同應用的領先工藝，例如SAW/BAW濾波器、GaAs/GaN技術以及載波聚合和MIMO等等。」陶鎮展望到，「除此之外，Qorvo也會從系統架構、標準化、軟硬體的層面全方位地支持我們的客戶，也希望與中國聯通在2019、2020年通力合作，促進整個5G終端產業鏈的發展。」

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