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5G新空口下商用部署加速,Qorvo专家最新产业应用观点揭秘

章鹰 2018-05-15 11:35 次阅读

在近日由深圳市易维讯信息咨询有限公司主办的第七届“趋势·创新·共赢”年度中国ICT媒体产业论坛暨2018产业和技术展望研讨会上,作为业界领先的方案提供商,Qorvo亚太区移动事业部市场战略高级经理陶镇也发出了积极的信号,并现场解读了在第一个5G国际标准完成后全球运营商5G网络战略布局的趋势,以及新时代智能手机设计将面临的一系列全新挑战。

拓展5G生态,三大场景催生应用落地

在陶镇看来,3GPP在继续推进5G标准化制定上明确了三个重要的方向,包括:完善5G新空口非独立组网规范,利用现有LTE核心网实现5G商用部署;加速制定基于下一代核心网的5G新空口独立组网(SA,Standalone)标准;为5G在3GPP Release-16及未来版本中的演进工作做好准备,以进一步扩展5G生态系统。

同时,3GPP技术规范机构也为5G定义了eMBB(增强移动宽带)、uRLLC(高可靠性、低时延应用)与mMTC(5G时代的万物互联)三大场景。eMBB主要是对速率的提升,要求单个5G基站至少能够支持20Gbps的下行速率以及10Gbps的上行速率,应对4K/8K超高清视频、VR/AR等大流量应用;mMTC则是基于5G新标准的IoT,它将对真正海量的用户提供支持并保障远超目前体量的数以亿计设备安全接入网络;而高可靠性、低时延通信uRLLC要求了5G时延必须低于1ms,以应对未来无人驾驶、智慧工厂等新兴应用的需求。

目前,部分领域(例如美国固定无线接入设备(FMA)场景下的毫米波应用)的eMBB服务商用对整个行业来说是一个巨大的进步,但相较5G技术的巨大潜力而言,不过也只是冰山一角。3GPP已经开始着手为5G在3GPP Release-16及未来版本中的演进工作做好准备,正如LTE自从在3GPP Release-8中推出以来,不断演进融合了众多全新特性和用例,5G新空口也将不断演进和拓展。

部署5G网络,不同架构的选择与运营商启动思路的pk

毋庸置疑,中国三大运营商在中国5G发展中扮演了至关重要的角色,它们在5G上的节奏基本上决定了整个中国5G的步伐。幸运的是与2G、3G、4G时代相比,我国在5G时代的布局并不晚于其他国家。据陶镇预估,从2019年下半年到2020年,全球运营商都希望有更多基于3GPP Release-15版本的5G商用,2020年到2021年真正实现5G大规模商用。如何引入5G网络,并且兼顾与4G的融合,最后实现长远的5G网络的目标架构,不同运营商则有着不同的启动思路。

基于NSA架构的5G载波仅承载用户数据,其控制信令仍通过4G网络传输,其部署可被视为在现有4G网络上增加新型载波进行扩容。运营商可根据业务需求确定升级站点和区域,不一定需要完整的连片覆盖。同时由于5G载波与4G载波间的业务连续性有较强保证。在5G网络覆盖尚不完善的情况下,NSA架构有利于保证用户的良好体验且有利于运营商以较低风险,快速推出基于5G的移动宽带业务。因此目前绝大多数运营商采用NSA架构开展5G网络建设。

然而重用现有4G系统的核心网与控制面,NSA架构将无法充分发挥5G系统低时延的技术特点,也无法通过网络切片实现对多样化业务需求的灵活支持。此外4G核心网已经承载了大量4G现网用户,难以在短期内进行全面的虚拟化改造,而网络切片、全面虚拟化以及对多样业务的灵活支持都是运营商对5G系统的强烈期待。因此,只有基于独立组网架构的5G系统才能真正实现5G的技术承诺,并为移动通信产业界创造出新的发展机会。也正因为如此,3GPP才在去年年底NSA架构的5G新空口标准完成后,马不停蹄的制定SA架构的5G标准,预计于今年年中正式完成。“中国移动与中国电信作为全球唯二跳过NSA直接采用SA架构布局5G网络的运营商,不同于全球其他运营商的启动思路,亦表现了科技强国的国家使命。”陶镇解释道。

决胜5G智能手机时代,Qorvo做足准备迎接射频设计新挑战

除了运营商在积极部署5G网络外,行业与消费者同样渴望得到更快速率、更大通信容量以及更智能的移动终端。放眼全球,各个国家陆陆续续发布的5G频段规划,为崭新的通信时代开了一个好头,5G智能手机市场的厮杀虽然还未展开,但手机设计上的的技术角逐已经开始。

射频前端传统器件

射频前端(RFFE)是移动电话的射频收发器和天线之间的功能区域,主要由功率放大器(PAs)、低噪声放大器(LNAs)、开关、双工器、滤波器和其他被动设备组成。一个设计合理的RFFE对于当前在手机性能、功能和工业设计方面的创新至关重要。而随着通信技术每一代的进步,射频前端的复杂性也在不断增加。频谱的增加、带宽的提高、波形的演进对传统的射频前端器件设计带来了诸多挑战。此外,随着业界采用新的Power Class 2标准,将天线处的输出功率增加至26dBm,以克服高频频率下更大的电波传播损耗,提高功率输出变得愈发重要。增加PA的输出功率,同时保持线性,最大限度地减少电流消耗并避免散热问题是提高射频前端性能的关键。

Qorvo采用专有的HBT5 GaAs工艺,提供了业界领先的线性功率输出和功率附加效率(PAE,power added efficiency),还显著提高了设备的平均寿命。Qorvo第五代RF Flex射频前端模块产品组合可实现业界领先的功率输出和线性度,并且在低、中、高频段内提供超低插入损耗。因此最大程度地提高了性能裕量,有助于智能手机制造商满足带内上行CA(carrier aggregation,载波聚合)和带间下行CA的严格要求,也支持所有主要的4G基带。智能手机制造商还可以对第5代RF Flex产品组合进行个性化定制,针对区域覆盖范围添加Qorvo SAW/BAW滤波器。

天线调谐与分工

从智能手机系统架构上来看,5G需求更高的数据速率,需要更多的天线,以使用多种方式来提供,包括多频带载波聚合、4x4LTE MIMO与Wi-Fi MIMO,天线的典型数量也将从2-4增加到4-6,甚至可能更多,但天线可用空间在缩小。另外,随着600MHz频段的增加,频谱范围不断扩大,高频段的频率在3GHz以上即将投入使用,天线调谐与天线分工器变得越来越重要。

智能手机可能使用多天线的天线调谐解决方案,包括两种方法:孔径调谐(Aperture tuning)对于优化多频段天线效率以及补偿环境影响尤为重要;阻抗调谐(Impedance tuning)通过降低由于阻抗不匹配而从天线反射的功率来增加总辐射功率。Qorvo是移动天线调谐解决方案的行业领导者,拥有多种基于低损耗开关的孔径和阻抗调谐产品,可提供卓越的导通电阻和关断电容性能。未来,天线共享正逐渐成为满足智能手机天线数量日益增加的重要手段。天线分工器利用不同频段、不同功能性的组合,在未来5G的智能手机里使得单个天线可用于多种用途,从而减少了手机系统增加天线的需求,并在射频前端的复杂性不断增加时保持天线数量在可控范围内,并避免了性能下降。

加速5G商用,Qorvo的芯态度

随着5G商业化的逐步临近,现已形成的初步共识认为5G标准下现有的移动通信、物联网通信标准将进行统一,因此未来在统一标准下射频前端芯片产品的应用领域会被进一步放大。Qorvo作为全球领先的创新RF解决方案提供商,一直以来致力于为智能手机、基础设施和航天国防领域提供核心技术及射频解决方案,在5G射频前端市场更是积累了许多核心技术。

去年,Qorvo发布了业界首个Sub-6GHz 5G射频前端模块QM19000,高度集成的高性能QM19000可实现高线性度、超低延迟和极高吞吐量,率先满足或超越未来5G应用的开发需求,让产业链更好的完成标准化的制定。

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