5G三大場景 對射頻前端器件的挑戰

2017年12月,3GPP批准了Release 15 5G NR 非獨立組網標準(NSA)。獨立組網標準(SA)將於2018年6月完成。2018年全球運營商將啟動5G試商用，預計兩年後正式開始大規模商用。

3GPP技術規範機構為5G定義了eMBB(增強移動寬頻)、URLLC(低時延高可靠)、mMTC(海量大連接)三大場景，無論是非獨立組網，還是獨立組網標準，實現5G對於射頻前端器件的要求更高。在日前舉行的第七屆EEVIA年度中國ICT媒體論壇暨2018產業和技術展望研討會上，Qorvo亞太區移動事業部市場戰略高級經理陶鎮對三大場景及智能手機射頻前端的未來改變進行分析。

Qorvo亞太區移動事業部市場戰略高級經理陶鎮

一，增強型移動寬頻

智能手機以及基礎設施邁入5G面臨很多挑戰，陶鎮表示，手機若要實現對3G,4G，5G的兼容，包括濾波器、開關、功率放大器以及整個前端模塊，都會有額外的新器件產生。5G頻段的需求將催生區別於傳統4G的射頻半導體器件。除了新的定義成5G的頻段以外，還有到2020年之後對4G頻譜的重耕，這就需要在現有的4G射頻半導體基礎上同時支持5G-NR的標準。從移動寬頻的角度來說，5G智能手機將採用更多射頻半導體器件。

基礎設施建設更多的關注點在毫米波領域，目前美國走在全球5G毫米波最前沿，美國今年將發布毫米波商用，中國可能還需3-5年的時間。基礎建設的場景叫做固定無線接入設備FWA，它並不是傳統意義上移動終端手機的應用場景，所以在美國基於毫米波的5G並沒有有任何移動制式的手機或者數據類器件，而都是一個固定接入設備，對於FWA固定接入設備產生了新的基礎設施需求。

例如，光纖入戶時光纜埋在地下與樓宇連接，現在毫米波FWA可以不用有線方式，而使用毫米波設備解決，是一個固定接入設備，且電源供電。

二，萬物互聯

它將是基於5G新標準的IoT，不是現在基於4G標準的NB-IOT或者EMTC制式的IoT，這樣的標準無論從基礎設施還是移動終端的角度，都會有新的射頻器件產生。

三，低延時高可靠性

未來的比如自動駕駛，ARVR應用都將在5G基礎上獲得新的發展。

無論是走獨立組網還是走非獨立組網，2018年所有國家運營商開始試商用，2020年下半年或者2021年之後才開始大規模的商用。具體時間表為：

2018年-2019年上半年基於去年12月份完成的NSA第一版標準，以及今年6月份將完成的第一版SA標準，今年所有的運營商都會基於以上標準試商用運行。中國移動、中國電信是全球兩家走獨立組網路線的運營商，其餘運營商規划走非獨立組網。

2019年下半年-2020年基於3GPP第15個版本開始有限商用，可能在某些國家會有大規模商用，包括中國三家運營商目標在2019年下半年、2020年初正式商用。

2020年到2021年5G大規模商用，所有支持5G的獨立組網以及非獨立組網的終端網路將於2020年完成商用。

陶鎮分析，NSA的好處在於核心網、接入網基於4G-LTE，只需要數據內容層面做5G的基站部署，SA則需要全部重新投入，包括核心網、接入網、數據鏈網都是基於5G-NR。

以中國、日本、韓國、美國這四個5G部署主要國家來看，中國目前在6GHz以內有兩個頻段，一個是3.3GHz到3.6GHz，300MHz帶寬，另一個是4.8 GHz到5GHz，200MHz帶寬，日本和韓國使用3.5GHz和4.8GHz兩個頻段。美國則採用28GHz毫米波頻段。

5G對射頻器件的挑戰在於，一是帶寬的增加，LTE帶寬最高20兆，5G帶寬最高達到100兆，這還是針對6GHZ以內的頻譜，毫米波將高達400兆帶寬。現在的LTE單載波20兆，做上行載波聚合中國移動最多為3個載波，即60兆帶寬的上行載波聚合。在LTE時代對應60兆帶寬的功率放大器設計，但是到了5G時代需要設計100兆帶寬，對PA來說是非常大的挑戰。

第二個是波形， PA設計考慮很多線性指標，線性指標最重要的因素來自於數的波形，5G定義了CP-OFDM。這個信號波形相比較標準的LTE，它的SCDMA很高，峰均比更高。總之PA需要更寬、更高的線性設計，這也是5G相比較於4G設計射頻器件最重要的提高性能的地方。除了CP-OFDM，3GPP還有一個降規格的標準，SFT-S-OFDM，比LTE相對弱一點，可能應用場景不一樣。

5G需要更快的速率，更多的MIMO，在4G LTE時代已經提到4個下行鏈路，叫4×4的MIMO，2019年可能中國三大運營商都要求4×4MIMO，這是基於LTE的。在5G的4×4下行MIMO或者是上行2×10的MIMO可能會成為一個標準。

未來真正的基於支持5G手機的架構中，必須同時支持5G並向下支持4G、3G，以及額外的互聯性頻段，比如GPS、wifi等的共組性問題，這也將需要更多的天線分工器以及天線調諧的功能。

在5G的前端架構裡面，除了PA,濾波器，LNA等傳統的射頻收發器件以外，更多的是前端天線的分配問題，多工器如何支持更好的載波聚合，天線分工器可能需要與手機廠家合作，他們決定手機里用哪幾根天線，每根天線支持的頻段等等。

5G智能手機中，天線分工器將是佔比相當大的設備器件。除此以外，天線越來越多，若要一根天線覆蓋更寬的範圍，未來在5G時代天線調諧技術相比較4G時代會更重要。

Qorvo從2017年開始開發第一款基於5G NR新標準的射頻前端模塊，這個模塊包含功率放大器、開關、帶通濾波器，低噪放等器件，陶鎮表示，這個模塊並不是真正商用化的產品，而是為了推動3GPP標準化的制定，讓產業鏈更好的定義5G。緊密跟隨5G商用進程，Qorvo將致力於推出同時支持非獨立組網以及獨立組網的手機射頻解決方案。

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