近年來，隨著移動互聯網和智能終端的飛速發展，移動數據流量呈爆炸式增長，人們對大數據量通訊及高速數據傳輸的需求也越來越高。應運而生的移動大數據時代對于移動通信網絡提出了更高的要求，通信標準向LTE-Advanced、5G演進，不斷涌現載波聚合、LTE-Hi、智能天線等新興技術。與此同時，隨著物聯網的應用，工業控制、智能安防等領域對無線通信的需求也顯著增加，這對蜂窩基站、小型蜂窩、無線回程、點對點通信系統等無線基礎設施提出新的要求，該類設備將會向高集成度、高靈活性、可擴展、高效率、低功耗方向發展。

微波射頻網近日專訪了射頻半導體、高頻材料、測試與測量、通信設備等領域的多家廠商的市場或技術專家，分享了下一代無線基礎設備的創新技術方案。

新一代射頻功率器件 提升通信系統效率

“4G通信的迅猛發展, 尤其是國內三家運營商4G網絡的建設計劃, 給微波和射頻產業帶來一個巨大的機遇，同時也是對整個供應鏈產能的一個挑戰。”恩智浦半導體（NXP）無線通訊及射頻業務大中華區區域高級市場經理潘璠表示，“大規模的網絡規劃和建設推動通信業不斷發展,變化和創新。對高效率的追求，對低成本的要求，也同時驅動新一代的高性能方案不斷推出以及新材料研發的完善與商業化。”

潘璠介紹道，面對爆發式的器件需求給器件產業鏈所帶來的巨大壓力，目前恩智浦也正在積極投入擴充產能和優化生產效率。

針對下一代基站類無線基礎設施，無論是針對高功率射頻應用的LDMOS和GaN，還是針對小信號需求的SiGe和BiCMOS， 恩智浦都能夠提供非常豐富的全系列的射頻解決方案。為滿足LTE、LTE-Advanced 和5G通信網絡的需求，恩智浦正積極開發新一代的LDMOS和GaN射頻功率器件。據介紹，作為恩智浦最新一代的LDMOS產品, 第九代LDMOS的研發與驗證工作正在有條不紊的進行, 有望今年Q2發布, 它將能夠將功放效率提升到一個新的高度, 豎起新的行業標桿。在2014年，恩智浦還將著手開發面向移動通信/基站應用的GaN，側重于針對移動通信的帶寬優化和系統要求的GaN器件，以及更高性價比的設計。

同時，恩智浦還在開發使用GaN開關晶體管的數字功率放大器，可提供比線性放大器更高的效率。這些開關模式功率放大器（SMPA）可用于多頻帶而無需更改任何硬件，并且將成為推動未來“終極”基站發展的關鍵因素，潘璠強調。

飛思卡爾半導體（Freescale）中國區射頻資深應用經理狄松指出，“隨著移動數據業務需求的提高，消費者期待著更快數據下載率的下一代無線基礎設施產品，這意味著基站產品需要支持跨頻段甚至多頻段和較寬的信號帶寬；同時無線運營商在組網中也需要一定形式的混合組網以滿足廣覆蓋（大功率基站形式）和深度覆蓋（小功率基站（Small Cell或者Femto Cell等）等。

狄松表示，對于下行鏈路中核心的功率放大器件來說，也必須能夠滿足支持較寬的信號帶寬和跨頻段的射頻帶寬。飛思卡爾在幾年前就推出了基于本公司增強射頻帶寬專利技術的產品MRF8P20140W，并成功大批量應用于中國移動的TD-SCDMA和TD-LTE的雙頻（F+A）基站配置中。

對于大功率方案來說，功率放大器件既需要較高的綜合射頻性能（包括高效率，高功率，易于寬帶信號校正等）和高可靠性，也需要有競爭力的成本等要求。對于小功率基站來說，受限于整個系統的小面積要求：高效率，低成本集成的多級和雙路RFIC產品（包括LDMOS和GaAs技術等）將會被廣泛應用于小功率基站產品中。

近年來隨著飛思卡爾的AirFast多個頻段不同功率的產品組合推出（700MHz~2700MHz），RF性能得到顯著提高，在業內處于領先地位，得到無線產品的研發客戶一致好評。2014年飛思卡爾將會發布全系列的第二代Airfast產品，效率會更好，帶寬會更寬。狄松稱，除了提供以LDMOS為管芯的功率器件以外，飛思卡爾RF事業部還對GaAs的小功率MMIC也進行了重點投入，新的功放模塊有助于客戶完成Femto以及其他小功率無線覆蓋的高集成、低成本的解決方案。狄松還表示，飛思卡爾近期即將推出射頻數字前端（DFE）產品，新產品將為無線通信客戶提供整體的有競爭力的下行鏈路解決方案。

高性能射頻板材  減少部件電路尺寸

“4G網絡可以帶來更高的帶寬和頻譜利用率，同時，對于材料卻帶來了一些新的挑戰。”羅杰斯先進線路板材料事業部亞洲區市場發展經理楊熹表示，“寬帶寬要求電路設計時考慮更多細節，例如，更低插損、更多PA模塊，以及單板上更小的布局面積；越大輸出功率產生的熱耗就越多，因此我們需要更好的散熱以及更大的面積來散熱；4G的發展趨向于一個‘整合’。例如，功放跟天線有很多需要整合在一起的設計，比如小基站設計、有源天線設計等。速度的提升對回傳的要求提高了，因此就需要用到更高頻率以追求更大帶寬。”

楊熹進一步介紹道，基于以上因素的考量，羅杰斯針對4G市場，分別推出了相應的產品。

4G天線市場要求天線材料具備優良的無源互調（PIM）性能，以及剛性、輕質地和低成本的特點。羅杰斯RO4700JXR™系列天線產品具有優秀的機械和電氣性能，質地很輕，可以進行多層板壓合（彌補了多層板天線的空白），同時降低了PIM值，可應用于基站、RFID和其他天線設計。比如用于基站的天線設計、用于微基站的天線的功放集成設計、在AAS上面功放的天線集成設計，以及其他需要用到功放的天線、多層板天線和復雜天線系統。

4G PA市場將朝著更高功率、更緊湊型電路設計和更好穩定性的趨勢發展。羅杰斯RO4360G2™層壓板具有6.15介電常數（DK）值，高DK可以有效降低電路板尺寸。在功放小型化和天線小型化的應用上，RO4360G2都非常有價值。

一站式測試方案  簡化下一代無線通信測試

羅德與施瓦茨公司（R&S）業務發展工程師馬磊表示，“工信部去年底發放4G牌照，2014年有望成為中國無線通信市場爆發式增長的一年，即將引爆4G移動寬帶新時代，各大運營商將大規模的建設LTE網絡，對整個移動通信產業鏈帶來可觀的經濟效益。無論是運營商還是芯片、終端、系統設備、認證測試等產業鏈各個環節都將從融合的LTE時代中找到新的機會。”

馬磊指出，LTE-A能大大提高無線通信系統的峰值數據速率、峰值譜效率、小區平均譜效率以及小區邊界用戶性能，LTE和LTE-A系統成為未來幾年內無線通信發展的主流。另外，包絡跟蹤技術在移動通信領域中的作用將越來越突出，同時也對測試測量技術提出了新的挑戰和機遇，目前針對這些新技術，R&S具有業界領先的解決方案。

針對LTE基站整機射頻測試，R&S提供全系列射頻和基帶測試儀器、MIMO和信道衰落模擬器，可以全面測試基站的射頻性能，覆蓋基站的研發、認證和生產階段；針對基站協議、互操作性和性能測試，R&S公司提供對基站的全面測試，并且測試方案被很多LTE基站客戶所采用。

R&S公司的頻譜儀或信號分析儀可以完成3GPP規范定義的TD-LTE全部發射機測試指標，并能滿足測試TD-LTE測試關斷功率和開關時間時對儀器動態范圍極苛刻的要求；對于TD-LTE系統基站接收機測試，R&S公司的矢量信號發生器SMW獨具雙通道設計理念，只需單表就能完成接收機測試，給測試帶來很大的方便。

美國國家儀器有限公司（NI）射頻與無線通信市場開發經理姚遠表示，“無線通信技術的迅猛發展，為我們普通消費者提供了更加優質的移動數據接入體驗，一個被稱為移動大數據時代已經悄然來臨。”

從技術角度來看，LTE、WiMax等新興通信標準為了能夠提供更寬廣的數據帶寬，不得不在更高的頻段上尋找資源。姚遠指出，更高的頻段意味著在空間和時間上更高的信號損耗，與此同時更大量的數據吞吐服務需要比傳統的語音業務更高的載波噪聲比。這就意味著移動運營商們若想全面覆蓋4G網絡就需要大大增加移動基站的密度，且不論基站本身的成本，在寸土寸金的城市或者一些地理環境較復雜的地區，增加基站數量變得很難實行。無線射頻遠端網絡（Remote Radio Head, RRH）可以很好的應對這一挑戰，通過將基站的基帶處理和射頻端相分離，再用光纖將其連接，一方面可以讓射頻端和天線距離更近，另一方面光纖信號又可以極大的避免信號的損耗。相關預測顯示，RRH將在未來迎來爆發式的增長。

NI一直引領著無線通信行業中測試測量相關技術的創新。特別針對下一代無線基礎設施的產品，諸如上文提到的RRH與飛蜂窩（femtocell）測試，NI具有完整、有效的測試方案。姚遠介紹說，針對基站測試，NI的測試方案可以覆蓋多種無線通信標準，并且通過靈活配置模塊化硬件，可以針對CPRI，ORI等基站數字通信協議進行測試。另一方面，NI還提供專業的測試管理軟件，結合高性能的射頻開關，可以方便的將系統升級到多個待測設備（DUT）的并行測試。毫無疑問，相比于競爭對手，這種“一站式，一拖多”的測試方案，具有靈活又兼具高性價比等特點。

載波聚合、LTE-Hi 兩大關鍵新技術

隨著無線通信的飛速發展，無線頻譜資源顯得越發緊張。相比2G、3G技術，LTE的一個巨大優勢就是可以在不同的頻段靈活部署，但運營商要面對頻譜的過于分散、利用率偏低的問題。為了解決這個問題，載波聚合技術應運而生。

華為的技術專家表示，載波聚合技術是LTE-Advanced R10標準中的代表性技術，通過將多個LTE成員載波聚合起來形成更大的帶寬，實現上下行峰值速率、上下行邊緣速率成倍的提高，同時實現小區容量的成倍提高。該技術可以給頻譜資源較豐富的TDD運營商帶來更強的TD-LTE網絡傳輸能力。該專家指出，未來，載波聚合將發揮兩方面重要作用：一方面是為用戶提供高速帶寬解決方案，隨著移動終端和移動數據應用的大屏化、高清化、3D化的發展趨勢，用戶對移動數據帶寬的需求與日俱增，通過載波聚合可為用戶提供最高1Gbps以上的下行接入帶寬，滿足未來用戶對高速數據帶寬的需求。從另一方面來看，在運營商連續頻譜資源緊缺的情況下，載波聚合的整合多段不連續帶寬和多種制式的能力，在應對日益嚴重無線頻譜的“碎片化”也將取得重要作用。

諾基亞網絡專家表示，載波聚合不但提高了頻譜的利用率，還能大大提高網絡容量，幫助運營商有效應對數據流量的迅猛增長的挑戰，簡化網絡運營，并在未來的LTE網絡中，為用戶帶來出色的GB級個性化數據體驗。在LTE建網初期，首先要解決網絡覆蓋問題，對于主要解決容量問題的載波聚合技術需求并不急迫；在LTE網絡發展得中期，LTE用戶逐漸增加，可以考慮在D頻段內部開啟20MHz+20Mhz的帶內載波聚合，將單用戶速率提高到300Mbps。在LTE網絡發展的成熟階段，可以考慮F頻段和D頻段的頻段間的載波聚合，進一步提高用戶峰值速率到1Gbps以上。但是考慮到不同時隙配比、不同基站、不同廠家之間的載波聚合尚未在3GPP規范中確定，F頻段和D頻段的載波聚合具體實現場景還要根據實際網絡部署情況而定。

LTE-Hi的則是LTE-Advanced R12標準中最大的亮點，是一種高頻段、大容量、小覆蓋的室內／熱點寬帶接入的解決方案。為SmallCell的增強版本，是移動通信網向移動寬帶網方向的一系列新技術方案匯總。其主要針對熱點和室內應用(Hotspot and Indoor)場景研究，目標是應用高頻段(Higher frequency)，具有高帶寬(High bandwidth)、高性能(Higher performance)的特點。目前，LTE-Hi的一些技術點已經寫入R12中，主要從提高頻譜效率，提高運營效率，增強移動性和結構優化幾個方面進行了技術改進。

大唐移動專家表示，LTE-Hi的部分技術會隨著LTE SmallCell產業的發展逐步應用到產品中，并可能會形成公網應用、本地接入應用等針對不同應用場景的產品。LTE-Hi的部署還需要一段比較長的時間，需要UE和網絡支持能力匹配。目前，我國還處于4G發展初期，先要解決R9/R10功能的LTE SmallCell部署問題，通過這個部署，帶動LTE數據流量的爆發增長，發現核心網的業務承載能力遇到瓶頸，會推動LIPA技術的應用。

華為專家還表示，LTE-Hi的目的在于滿足更高的空口容量的需求，以及和宏網更好的協同。目前3GPP標準化組織正在對Small cell的增強做標準化工作，標準化內容主要是引入更高階調制，小區自適應開關和快速小區發現，站間空口同步，以及宏站/小站多流聚合等。

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