1 多模多頻段終端實現所麵臨的挑戰

無線通信模塊由芯片平台
、射頻前端和天線3大部分構成。圖1為終端無線通信模塊的通用架構圖。其中
，芯片平台包括基帶芯片、射頻芯片以及電源管理芯片等，射頻前端包括SAW(Surface Acoustic Wave，聲表麵波)濾波器、雙工器(Duplexer)、低通濾波器(Low Pass Filter，LPF)、功放(Power Amplifier)
、開關(Switch)等器件。基帶芯片負責物理層算法及高層協議的處理
，涉及多模互操作實現
；射頻芯片負責射頻信號和基帶信號之間的相互轉換；SAW濾波器負責TDD係統接收通道的射頻信號濾波
，雙工器負責FDD係統的雙工切換以及接收/發送通道的射頻信號濾波；功放負責發射通道的射頻信號放大；開關負責接收通道和發射通道之間的相互轉換；天線負責射頻信號和電磁信號之間的互相轉換。

終端支持多模多頻段與基帶芯片
、射頻芯片、射頻前端、天線均有關。多模互操作實現主要影響基帶芯片，同時模式的增加對射頻芯片和功放也會產生影響
；多頻段實現主要依賴於射頻芯片

、射頻前端和天線。下麵就多模多頻段對終端產品實現各部分產生的影響進行詳細闡述。

1.1射頻前端

對於TDD係統而言，射頻前端主要由功放，SAW濾波器
，低通濾波器和開關等器件構成；而對於FDD係統來說，射頻前端主要由功放、雙工器和開關等器件構成。多頻段數量的增加將直接影響射頻前端濾波器件
、功放以及開關的數量增加，從而影響終端的集成度、體積和成本。

(1)射頻濾波器件

為了抑製外界幹擾信號對終端接收信號靈敏度的影響，同時抑製發射通路射頻信號的帶外幹擾，通常需要在TDD係統射頻前端的接收通道和發射通道上分別配置SAW濾波器和低通濾波器
，而對於FDD係統
，則需要配置雙工器來解決射頻前端接收通道和發射通道的濾波問題。由於濾波器件數量是隨著頻段數量增加而線性遞增的，且LTE係統采用的又是接收分集，所以在LTE上增加支持新的頻段會比在TD-SCDMA(或GSM)上增加支持相同數量的頻段對終端濾波器件數量影響更為明顯。如表2所示
，現有的TD-SCDMA/GSM終端支持6個頻段需要12個射頻前端濾波器件
，而TD-LTE/TD-SCDMA/GSM終端支持8個頻段則需要18個射頻前端濾波器件，較前者多支持2個頻段卻多增加了6個濾波器件。同時
，TD-LTE/FDD LTE/TD-SCDMA/GSM終端若支持11個頻段則需要24個(ge)射(she)頻(pin)前(qian)端(duan)濾(lv)波(bo)器(qi)件(jian)。如(ru)此(ci)數(shu)量(liang)眾(zhong)多(duo)的(de)濾(lv)波(bo)器(qi)件(jian)通(tong)常(chang)都(dou)是(shi)分(fen)立(li)器(qi)件(jian)，再(zai)加(jia)上(shang)外(wai)圍(wei)的(de)匹(pi)配(pei)電(dian)路(lu)
，無(wu)疑(yi)將(jiang)嚴(yan)重(zhong)影(ying)響(xiang)整(zheng)個(ge)終(zhong)端(duan)設(she)計(ji)的(de)集(ji)成(cheng)度(du)
，進(jin)而(er)導(dao)致(zhi)終(zhong)端(duan)在(zai)成(cheng)本(ben)、體積、市場競爭力等方麵麵臨嚴峻挑戰。

(2)功放

與濾波器件不同，功放不但和多頻段有關
，而且還受多模的影響。針對相同頻段的不同模式
，其功放架構也不盡相同；若(ruo)頻(pin)段(duan)和(he)模(mo)式(shi)需(xu)求(qiu)明(ming)確(que)
，可(ke)以(yi)在(zai)同(tong)一(yi)個(ge)功(gong)放(fang)的(de)相(xiang)同(tong)頻(pin)段(duan)上(shang)支(zhi)持(chi)多(duo)種(zhong)模(mo)式(shi)。多(duo)頻(pin)段(duan)的(de)引(yin)入(ru)會(hui)導(dao)致(zhi)功(gong)放(fang)器(qi)件(jian)數(shu)量(liang)的(de)增(zeng)加(jia)，受(shou)限(xian)於(yu)帶(dai)寬(kuan)和(he)效(xiao)率(lv)等(deng)指(zhi)標(biao)
，單(dan)個(ge)功(gong)放(fang)無(wu)法(fa)支(zhi)持(chi)從(cong)700MHz到2.6GHz，這意味著終端支持多模多頻段必須采用多個功放，由此會影響終端的成本

、體積和市場競爭力。

(3)開關

開(kai)關(guan)的(de)複(fu)雜(za)度(du)與(yu)射(she)頻(pin)前(qian)端(duan)發(fa)射(she)通(tong)道(dao)和(he)接(jie)收(shou)通(tong)道(dao)的(de)數(shu)量(liang)密(mi)切(qie)相(xiang)關(guan)。對(dui)於(yu)具(ju)有(you)接(jie)收(shou)分(fen)集(ji)的(de)移(yi)動(dong)通(tong)信(xin)係(xi)統(tong)而(er)言(yan)，通(tong)常(chang)需(xu)要(yao)配(pei)置(zhi)兩(liang)套(tao)開(kai)關(guan)器(qi)件(jian)，其(qi)中(zhong)一(yi)套(tao)用(yong)於(yu)控(kong)製(zhi)主(zhu)接(jie)收(shou)通(tong)道(dao)和(he)發(fa)射(she)通(tong)道(dao)的(de)相(xiang)互(hu)轉(zhuan)換(huan)
，另(ling)一(yi)套(tao)用(yong)於(yu)控(kong)製(zhi)分(fen)集(ji)接(jie)收(shou)通(tong)道(dao)的(de)相(xiang)互(hu)轉(zhuan)換(huan)。這(zhe)意(yi)味(wei)著(zhe)引(yin)入(ru)多(duo)個(ge)LTE頻段後不但會增加開關的數量，還會增加每個開關的複雜度
，終端將麵臨接收性能下降，PCB占板麵積提升，成本增加的挑戰。

綜上所述，在基帶芯片支持多模的前提下，引入TD-LTE後多模多頻段終端產品實現麵臨的挑戰主要來自射頻芯片和射頻前端。

1.2 基帶芯片

zhongduanzhichiduomoguanjianzaiyujidaixinpian。tongchang，moshizengjiaduijidaixinpianchengbenlveyoutisheng，danshipinduanzengjiaduijidaixinpiandemianjihechengbenjihuwuyingxiang，jinxuyaojinxingruanjianshengji。

由於TD-LTE和FDD LTE在標準協議層麵存在約10%的差異(差異來自雙工方式，主要在物理層)
，TD-LTE和FDD LTE共基帶芯片沒有技術門檻和難度。目前，所有LTE芯片廠家都已經或將支持TD-LTE與FDD LTE共基帶芯片，隻不過不同廠家的市場定位不同
，同時針對標準協議的芯片實現架構存在差異，所以實現TD-LTE和FDD LTE雙模融合的過程和進度有所區別。

目前
，基帶芯片廠商支持多模的主要挑戰在於對TD-SCDMA模式的支持。與TD-SCDMA芯片產業支持力度相比
，TD-LTE芯片產業鏈更加壯大
，包括傳統的TD-SCDMA芯片廠商、傳統的FDD LTE芯片廠商、傳統的WiMAX廠商以及國內新興的芯片廠商。但是，具備TD-SCDMA研發經驗的廠商在整個TD-LTE芯片產業鏈中占比有限。考慮到基帶芯片的成本對終端整個無線通信模塊成本影響最大
，為提升中國移動TD-LTE/TD-SCDMA/GSM多模終端產品的市場競爭力，後續應加快整合TD-LTE和TD-SCDMA產業的優勢資源
，推動更多的TD-LTE芯片廠家盡快推出含TD-SCDMA多模基帶芯片產品，擴大產業規模，降低基帶芯片成本。

1.3 射頻芯片

新的模式和頻段的引入對射頻芯片均會產生影響。眾所周知，射頻芯片架構包括接收通道和發射通道兩大部分。對於現有的GSM和TD-SCDMA模(mo)式(shi)而(er)言(yan)
，終(zhong)端(duan)增(zeng)加(jia)支(zhi)持(chi)一(yi)個(ge)頻(pin)段(duan)，則(ze)其(qi)射(she)頻(pin)芯(xin)片(pian)相(xiang)應(ying)地(di)增(zeng)加(jia)一(yi)條(tiao)接(jie)收(shou)通(tong)道(dao)
，但(dan)是(shi)否(fou)需(xu)要(yao)新(xin)增(zeng)一(yi)條(tiao)發(fa)射(she)通(tong)道(dao)則(ze)視(shi)新(xin)增(zeng)頻(pin)段(duan)與(yu)原(yuan)有(you)頻(pin)段(duan)間(jian)隔(ge)關(guan)係(xi)而(er)定(ding)。對(dui)於(yu)具(ju)有(you)接(jie)收(shou)分(fen)集(ji)的(de)移(yi)動(dong)通(tong)信(xin)係(xi)統(tong)而(er)言(yan)，其(qi)射(she)頻(pin)接(jie)收(shou)通(tong)道(dao)的(de)數(shu)量(liang)是(shi)射(she)頻(pin)發(fa)射(she)通(tong)道(dao)數(shu)量(liang)的(de)兩(liang)倍(bei)。這(zhe)意(yi)味(wei)著(zhe)終(zhong)端(duan)支(zhi)持(chi)的(de)LTE頻段數量越多，則其射頻芯片接收通道數量將會顯著增加。例如
，若新增M個GSM或TD-SCDMA模式的頻段，則射頻芯片接收通道數量會增加M條
；若新增M個TD-LTE或FDD LTE模式的頻段，則射頻芯片接收通道數量會增加2M條。LTE頻譜相對於2G/3G較為零散，為通過FDD LTE實現國際漫遊，終端需支持較多的頻段，這將導致射頻芯片麵臨成本和體積增加的挑戰。

為減小芯片麵積、jiangdixinpianchengben
，keyizaishepinxinpiandeyigejieshoutongdaozhichixianglindeduogepinduanheduozhongmoshi。dangzhongduanxuyaozhichizheyigejieshoutongdaobaohandeduogepinduanshi
，xuyaozaishepinqianduanzengjiakaiguanqijianlaishipeiduogepinduanduiyingdejieshouSAW濾lv波bo器qi或huo雙shuang工gong器qi
，這zhe將jiang導dao致zhi射she頻pin前qian端duan的de體ti積ji和he成cheng本ben提ti升sheng，同tong時shi開kai關guan的de引yin入ru還hai會hui降jiang低di接jie收shou通tong道dao的de射she頻pin性xing能neng。因yin此ci，如ru何he平ping衡heng射she頻pin芯xin片pian和he射she頻pin前qian端duan在zai體ti積ji、成本上的矛盾，將關係到整個終端的體積和成本。

此外，單射頻芯片支持TD-LTE和FDD LTE不存在技術門檻
，眾多廠家已有相應產品問世。與基帶芯片略有不同的是，在多模射頻芯片增加對TD-SCDMA的支持難度相對較低。

下頁內容：多模多頻段終端實現優化方案建議
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2 多模多頻段終端實現優化方案建議

為了提高多模多頻段終端產品的接收性能、降低PCB占板麵積和成本，建議采用基於獨立接收通道的射頻芯片架構結合射頻前端模塊化方案來優化多模多頻段終端產品實現。圖2是結合表1全球各製式主流部署頻段需求給出了多模多頻段終端產品優化實現方案架構圖。

2.1 優化的射頻芯片實現方案

由圖2可(ke)以(yi)看(kan)出(chu)，為(wei)了(le)確(que)保(bao)射(she)頻(pin)接(jie)收(shou)性(xing)能(neng)，建(jian)議(yi)針(zhen)對(dui)明(ming)確(que)的(de)多(duo)模(mo)多(duo)頻(pin)段(duan)需(xu)求(qiu)采(cai)用(yong)獨(du)立(li)接(jie)收(shou)通(tong)道(dao)支(zhi)持(chi)各(ge)個(ge)頻(pin)段(duan)

，避(bi)免(mian)在(zai)外(wai)圍(wei)電(dian)路(lu)增(zeng)加(jia)開(kai)關(guan)來(lai)匹(pi)配(pei)前(qian)端(duan)濾(lv)波(bo)器(qi)所(suo)引(yin)起(qi)的(de)性(xing)能(neng)損(sun)耗(hao)。在(zai)射(she)頻(pin)芯(xin)片(pian)架(jia)構(gou)設(she)計(ji)過(guo)程(cheng)中(zhong)

，還(hai)需(xu)重(zhong)點(dian)解(jie)決(jue)好(hao)如(ru)下(xia)問(wen)題(ti)：

(1)多種模式共頻段的實現

建議采用一條接收通道支持多模，從而可以減小射頻芯片的麵積和成本。例如，若要求終端在WCDMA和FDD LTE上均支持Band1，則可以通過在覆蓋Band1頻段範圍的接收通道上配置不同的信道選擇濾波器參數等指標來實現對雙模的支持。

(2)射頻芯片架構的靈活性

建議從全球市場的角度整合LTE頻(pin)譜(pu)分(fen)配(pei)以(yi)及(ji)運(yun)營(ying)商(shang)部(bu)署(shu)情(qing)況(kuang)，在(zai)滿(man)足(zu)必(bi)選(xuan)頻(pin)段(duan)基(ji)於(yu)獨(du)立(li)接(jie)收(shou)通(tong)道(dao)實(shi)現(xian)的(de)基(ji)礎(chu)上(shang)，擴(kuo)大(da)每(mei)條(tiao)射(she)頻(pin)接(jie)收(shou)通(tong)道(dao)覆(fu)蓋(gai)的(de)頻(pin)率(lv)範(fan)圍(wei)，使(shi)得(de)單(dan)個(ge)射(she)頻(pin)接(jie)收(shou)通(tong)道(dao)可(ke)以(yi)提(ti)供(gong)多(duo)種(zhong)頻(pin)段(duan)選(xuan)擇(ze)，以(yi)便(bian)快(kuai)速(su)適(shi)應(ying)多(duo)樣(yang)化(hua)的(de)市(shi)場(chang)需(xu)求(qiu)，避(bi)免(mian)因(yin)反(fan)複(fu)流(liu)片(pian)而(er)引(yin)起(qi)的(de)成(cheng)本(ben)增(zeng)加(jia)和(he)供(gong)貨(huo)不(bu)及(ji)時(shi)。

2.2 優化的射頻前端實現方案

多(duo)頻(pin)段(duan)引(yin)入(ru)後(hou)，如(ru)果(guo)射(she)頻(pin)前(qian)端(duan)仍(reng)然(ran)采(cai)用(yong)分(fen)立(li)器(qi)件(jian)方(fang)案(an)進(jin)行(xing)產(chan)品(pin)實(shi)現(xian)
，那(na)麼(me)勢(shi)必(bi)會(hui)造(zao)成(cheng)終(zhong)端(duan)產(chan)品(pin)的(de)體(ti)積(ji)和(he)成(cheng)本(ben)增(zeng)加(jia)。為(wei)此(ci)
，建(jian)議(yi)采(cai)用(yong)模(mo)塊(kuai)化(hua)方(fang)案(an)來(lai)優(you)化(hua)射(she)頻(pin)前(qian)端(duan)實(shi)現(xian)。通(tong)常(chang)模(mo)塊(kuai)化(hua)方(fang)案(an)的(de)集(ji)成(cheng)度(du)越(yue)高(gao)，則(ze)PCB占(zhan)板(ban)麵(mian)積(ji)就(jiu)會(hui)越(yue)小(xiao)，但(dan)是(shi)成(cheng)本(ben)方(fang)麵(mian)的(de)增(zeng)減(jian)還(hai)與(yu)該(gai)類(lei)射(she)頻(pin)前(qian)端(duan)模(mo)塊(kuai)的(de)市(shi)場(chang)需(xu)求(qiu)量(liang)有(you)關(guan)。因(yin)此(ci)

，廠(chang)商(shang)可(ke)以(yi)根(gen)據(ju)自(zi)己(ji)的(de)終(zhong)端(duan)產(chan)品(pin)研(yan)發(fa)策(ce)略(lve)來(lai)定(ding)製(zhi)不(bu)同(tong)集(ji)成(cheng)度(du)的(de)射(she)頻(pin)前(qian)端(duan)模(mo)塊(kuai)。圖(tu)2給出的是集成度較高的一種模塊化實現方案

，考慮到采用3個ge寬kuan頻pin功gong放fang就jiu可ke以yi覆fu蓋gai多duo頻pin段duan的de需xu求qiu，所suo以yi此ci處chu未wei對dui分fen立li的de功gong放fang器qi件jian進jin行xing模mo塊kuai化hua，但dan終zhong端duan廠chang商shang可ke視shi自zi身shen需xu求qiu而er定ding。考kao慮lv到dao頻pin段duan數shu量liang對dui濾lv波bo器qi件jian和he開kai關guan影ying響xiang較jiao大da
，所suo以yi將jiang這zhe些xie器qi件jian按an照zhao分fen集ji接jie收shou通tong道dao和he主zhu收shou/fatongdaojichengweilianggeshepinqianduanmokuai，jiangxianzhujianxiaozhongduanchanpinsuomianlindetijitiaozhan。yucitongshi
，suizheshichangguimodebuduankuoda，chanpinchengbenyehuixianzhuxiajiang。

本文結合LTE引入後的多模多頻段需求，深入分析了多模多頻段終端在產品實現上所麵臨的性能、體積、成本等一係列挑戰，建議針對明確的多模多頻段需求采用“基於獨立接收通道的射頻芯片架構結合射頻前端模塊化方案”來優化終端產品在實現過程中所麵臨的性能
、體積和成本等問題。