NSA商用階段：射頻前端設計將面臨哪些挑戰(zhàn)?

　　由于在發(fā)展前期，NSA非獨立組網模式需要4G和5G共存，對射頻前端芯片設計也會提出更多新的要求，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，無疑進一步增加了整個系統(tǒng)設計的復雜度。

　　站在專業(yè)廠商的角度，陶鎮(zhèn)告訴記者：“由于非獨立組網主要依靠LTE作為核心網，所有的語音通信層面、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必須要有一個LTE的通道，無論是哪個頻段，還必須要有一個5G的通道同時上下行工作，由于其中會有一些互相干擾的問題，因此在設計上是一個非常大的挑戰(zhàn)。另外，5G相比較4G，在頻段上也會有更多的不同，LTE帶寬最高20M，而到了5G最多就會是100M，尤其是這100M還是針對6GHz以內的頻譜，到了毫米波階段最高會是400M的帶寬，也就是說單信道必須得支持到400M。而且，在毫米波的時候，6GHz以內也必須是100M帶寬，如果從PA的角度來說，這個難度是相當大的，現(xiàn)在的LTE單載波就要20M，如果做上行載波聚合中國移動最多也就3個載波，即60M帶寬的上行載波聚合，所以在LTE時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時代必須要涉及100M的帶寬，對于PA來說會是非常大的挑戰(zhàn)。”

　　具體來講，陶鎮(zhèn)進一步補充道：“首先，由于5G時代，帶寬和子載波間距都變寬了，會需要更多的頻譜，因此就需要更多新的射頻半導體來對這些新頻段做支持，尤其是PA的重新設計。因為從CDMA到WCDMA，最大的問題就在于PA的設計，這三類制式的PA都屬于線性化設計，其中會考慮到很多線性指標，而線性指標最重要的因素來自于數的波形是什么樣的，所以5G定義了CP-OFDM，這樣一個信號波形相比標準的LTE最大的區(qū)別在于SCDMA很高，對PA來說峰均比更高，PA需要更寬、更高的線性設計，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鍵點。除了CP-OFDM外，3GPP還有一個降規(guī)格的標準——SFT-S-OFDM，這是一個比LTE相對弱一點的標準，但可能因應用場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，同時需要更快的開關切換速度，雖然目前eMBB場景不需要低時延，但是在未來5G的第三個場景則需要開關切換速度相當快。最后，從系統(tǒng)架構的角度來看，由于5G需要更快的速率，相比4G來說會有更多的MIMO，在4G LTE時代已經提到了4個下行鏈路，叫4×4的MIMO，2019年中國三大運營商可能都會要求做到4×4的MIMO，但仍然是基于LTE的。而在5G時代4×4下行MIMO或上行2×10的MIMO可能會成為標準，因為5G必須要支持四個下行鏈路和兩個上行鏈路，因此在系統(tǒng)架構層面會需要設計更多的天線分工器以及天線調諧的功能，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，未來在5G的前端架構里面，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廠家合作，因為他們決定了手機里用哪幾根天線，每根天線支持什么樣的頻段。”

　　總之，5G商用時代正漸行漸近，面對全新且更復雜的技術和商業(yè)化標準，加之越來越多細分化的市場，未來應用層面上也必將會暴露出更多新的問題。面對5G更為龐大的系統(tǒng)架構，無論是對芯片設計，技術方案還是對終端產品開發(fā)商來說，未來如何在即保證自身產品性能又經得起市場推敲的同時，還能夠實現(xiàn)與產業(yè)鏈上下游各合作商之間在產品、應用和市場化等多個層面上的無縫對接，成為當下乃至未來幾年整個產業(yè)需要面對的關鍵難題。