5G给移动设备射频前端带来的挑战

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在Qorvo看来,2019年将会是中国市场的5G元年。
 
但和以往的网络制式不一样,5G的目标是想用同样的标准去满足eMBB(enhanced MobileBroadband)增强移动宽带、mMTC(massive Machine Type Communications)大规模物联网和URLLC(Ultra-Reliable and Low Latency Communications)高可靠低时延等场景的需求,这就给技术方面带来了更多新要求。
 
来到移动设备方面,也需要迎接来自不同频段、不同组网方式等改变带来的新挑战。
 
2019年4月3日,在北京国家会议中心举办的第七届电子设计创新大会(EDI CON China 2019)期间,来自Qorvo的手机事业部高级销售经理David Zhao在论坛上发表了题为《5G射频挑战》的演讲,讲述了5G时代移动设备面临的挑战以及Qorvo为之提供的解决方案。
 
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手机事业部高级销售经理David Zhao
 
5G的关键词:高带宽
 
David Zhao在会上指出,与4G相比,5G的一大明显提升就在于速度。以eMBB为例,按照设想,这个场景下的速度可做到20Gbps。
 
但在目前基于R15标准的5G网络下,相同带宽内的速率收益其实做不到那么高,这就不够动力驱动整个行业去拥抱5G。
 
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5G的三大应用场景
 
从下图可以看到,在FR1频率下,5CC的LTE网络可以做到的最大下行速率是1.96Gbps,但5G网络的速度也只做到2.34Gbps,提升比例仅有19%。
 
但如果在FR2频率下,5G的速度则会有明显的提升,这就证明了带宽提升的重要性。
 
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不同频率下的4G和5G速度对比
 
从David Zhao的介绍我们得知,为了实现带宽提升,5G芯片供应商在芯片组中加入了对8CC NR CA的支持,运营商也从频段方面寻找更多的帮助,如n 41、n77和n 78频段就成为了很多国家的关注点。
 
尤其是n78,在David Zhao看来,这将是全球的漫游频段,那就意味着所有的手机都需要对这个频段支持。
 
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N78频段是全球5G的追逐
 
5G另一方面的不同在于运营商在SA和NSA上的不同选择。
 
因为5G网络本身的特点,运营商在5G NR的早期阶段可以选择SA或者NSA的组网模式。
 
“如果选择SA,那么就是控制信道和数据信道走得都是5G,这样对终端设置来说,是非常简便的,但对运营商来说,则需要在核心网建设上面投入巨额的资金。
 
如果运营商选择NSA组网,那就意味着控制信道还是走之前的LTE网络,而数据走5G,这就给相关的供应商带来更大的挑战”,David Zhao说。
 
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SA和NSA制式对比
 
5G手机的挑战:射频
 
归根到底,无论是在基站端还是设备终端,5G给供应商带来的挑战都首先体现在射频方面,因为这是设备“上”网的关键出入口。从David Zhao的介绍我们得知,即将到来的5G手机将会面临多方面的挑战
 
1、更多频段的支持:因为从大家熟悉的b 41变成n 41,n77和n78,这就需要对更多频段的支持;
2、不同的调制方向:因为5G专注于高速连接,所以在调制方面会有新的变化,对功耗方面也有更多的要求。比如在4G时代,大家比较关注ACPR。但到了5G时代,则更需要专注于EVM(一般小于1.5%);
3、信号路由的选择:选择4G anchor+5G数据连接,还是直接走5G,这会带来不同的挑战。
4、开关速度的变化:这方面虽然没有太多的变化,但SRS也会带来新的挑战。
 
其他如n77/n78/n79等新频段的引入,也会对射频前端形态产生影响,推动前端模组改变,满足新频段和新调谐方式等的要求。
 
这就给射频相关的滤波器、PA,甚至是电源管理和成本方面提出新考验,而这正是深耕射频多年的Qorvo所擅长的。David Zhao强调。
 
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5G给手持设备带来的挑战
 
David Zhao进一步指出,Qorvo从2G时代开始就一直聚焦在射频领域研究,公司除了能提供PA、滤波器等一系列元器件以外,在对系统方面的理解力也是其他很多厂商所不具备的。
 
Qorvo也做好了准备,与手机厂商一起,用丰富的经验和技术储备帮助他们把5G设备快速推向市场,Qorvo现在也与不少厂商建立了合作。
 
“Qorvo希望能与国内厂商在射频领域建立起一个更开放的生态系统,把大家拉进来,共同取得更大的进步”,David Zhao补充说。
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