近年来，随着移动互联网和智能终端的飞速发展，移动数据流量呈爆炸式增长，人们对大数据量通讯及高速数据传输的需求也越来越高。应运而生的移动大数据时代对于移动通信网络提出了更高的要求，通信标准向LTE-Advanced、5G演进，不断涌现载波聚合、LTE-Hi、智能天线等新兴技术。与此同时，随着物联网的应用，工业控制、智能安防等领域对无线通信的需求也显著增加，这对蜂窝基站、小型蜂窝、无线回程、点对点通信系统等无线基础设施提出新的要求，该类设备将会向高集成度、高灵活性、可扩展、高效率、低功耗方向发展。
微波射频网近日专访了射频半导体、高频材料、测试与测量、通信设备等领域的多家厂商的市场或技术专家，分享了下一代无线基础设备的创新技术方案。
新一代射频功率器件 提升通信系统效率
“4G通信的迅猛发展, 尤其是国内三家运营商4G网络的建设计划, 给微波和射频产业带来一个巨大的机遇，同时也是对整个供应链产能的一个挑战。”恩智浦半导体（NXP）无线通讯及射频业务大中华区区域高级市场经理潘璠表示，“大规模的网络规划和建设推动通信业不断发展,变化和创新。对高效率的追求，对低成本的要求，也同时驱动新一代的高性能方案不断推出以及新材料研发的完善与商业化。”
潘璠介绍道，面对爆发式的器件需求给器件产业链所带来的巨大压力，目前恩智浦也正在积极投入扩充产能和优化生产效率。
针对下一代基站类无线基础设施，无论是针对高功率射频应用的LDMOS和GaN，还是针对小信号需求的SiGe和BiCMOS， 恩智浦都能够提供非常丰富的全系列的射频解决方案。为满足LTE、LTE-Advanced 和5G通信网络的需求，恩智浦正积极开发新一代的LDMOS和GaN射频功率器件。据介绍，作为恩智浦最新一代的LDMOS产品, 第九代LDMOS的研发与验证工作正在有条不紊的进行, 有望今年Q2发布, 它将能够将功放效率提升到一个新的高度, 竖起新的行业标杆。在2014年，恩智浦还将着手开发面向移动通信/基站应用的GaN，侧重于针对移动通信的带宽优化和系统要求的GaN器件，以及更高性价比的设计。
同时，恩智浦还在开发使用GaN开关晶体管的数字功率放大器，可提供比线性放大器更高的效率。这些开关模式功率放大器（SMPA）可用于多频带而无需更改任何硬件，并且将成为推动未来“终极”基站发展的关键因素，潘璠强调。
飞思卡尔半导体（Freescale）中国区射频资深应用经理狄松指出，“随着移动数据业务需求的提高，消费者期待着更快数据下载率的下一代无线基础设施产品，这意味着基站产品需要支持跨频段甚至多频段和较宽的信号带宽；同时无线运营商在组网中也需要一定形式的混合组网以满足广覆盖（大功率基站形式）和深度覆盖（小功率基站（Small Cell或者Femto Cell等）等。
狄松表示，对于下行链路中核心的功率放大器件来说，也必须能够满足支持较宽的信号带宽和跨频段的射频带宽。飞思卡尔在几年前就推出了基于本公司增强射频带宽专利技术的产品MRF8P20140W，并成功大批量应用于中国移动的TD-SCDMA和TD-LTE的双频（F+A）基站配置中。
对于大功率方案来说，功率放大器件既需要较高的综合射频性能（包括高效率，高功率，易于宽带信号校正等）和高可靠性，也需要有竞争力的成本等要求。对于小功率基站来说，受限于整个系统的小面积要求：高效率，低成本集成的多级和双路RFIC产品（包括LDMOS和GaAs技术等）将会被广泛应用于小功率基站产品中。
近年来随着飞思卡尔的AirFast多个频段不同功率的产品组合推出（700MHz~2700MHz），RF性能得到显著提高，在业内处于领先地位，得到无线产品的研发客户一致好评。2014年飞思卡尔将会发布全系列的第二代Airfast产品，效率会更好，带宽会更宽。狄松称，除了提供以LDMOS为管芯的功率器件以外，飞思卡尔RF事业部还对GaAs的小功率MMIC也进行了重点投入，新的功放模块有助于客户完成Femto以及其他小功率无线覆盖的高集成、低成本的解决方案。狄松还表示，飞思卡尔近期即将推出射频数字前端（DFE）产品，新产品将为无线通信客户提供整体的有竞争力的下行链路解决方案。
高性能射频板材 减少部件电路尺寸
“4G网络可以带来更高的带宽和频谱利用率，同时，对于材料却带来了一些新的挑战。”罗杰斯先进线路板材料事业部亚洲区市场发展经理杨熹表示，“宽带宽要求电路设计时考虑更多细节，例如，更低插损、更多PA模块，以及单板上更小的布局面积；越大输出功率产生的热耗就越多，因此我们需要更好的散热以及更大的面积来散热；4G的发展趋向于一个‘整合’。例如，功放跟天线有很多需要整合在一起的设计，比如小基站设计、有源天线设计等。速度的提升对回传的要求提高了，因此就需要用到更高频率以追求更大带宽。”
杨熹进一步介绍道，基于以上因素的考量，罗杰斯针对4G市场，分别推出了相应的产品。
4G天线市场要求天线材料具备优良的无源互调（PIM）性能，以及刚性、轻质地和低成本的特点。罗杰斯RO4700JXR™系列天线产品具有优秀的机械和电气性能，质地很轻，可以进行多层板压合（弥补了多层板天线的空白），同时降低了PIM值，可应用于基站、RFID和其他天线设计。比如用于基站的天线设计、用于微基站的天线的功放集成设计、在AAS上面功放的天线集成设计，以及其他需要用到功放的天线、多层板天线和复杂天线系统。
4G PA市场将朝着更高功率、更紧凑型电路设计和更好稳定性的趋势发展。罗杰斯RO4360G2™层压板具有6.15介电常数（DK）值，高DK可以有效降低电路板尺寸。在功放小型化和天线小型化的应用上，RO4360G2都非常有价值。
一站式测试方案 简化下一代无线通信测试
罗德与施瓦茨公司（R&S）业务发展工程师马磊表示，“工信部去年底发放4G牌照，2014年有望成为中国无线通信市场爆发式增长的一年，即将引爆4G移动宽带新时代，各大运营商将大规模的建设LTE网络，对整个移动通信产业链带来可观的经济效益。无论是运营商还是芯片、终端、系统设备、认证测试等产业链各个环节都将从融合的LTE时代中找到新的机会。”
马磊指出，LTE-A能大大提高无线通信系统的峰值数据速率、峰值谱效率、小区平均谱效率以及小区边界用户性能，LTE和LTE-A系统成为未来几年内无线通信发展的主流。另外，包络跟踪技术在移动通信领域中的作用将越来越突出，同时也对测试测量技术提出了新的挑战和机遇，目前针对这些新技术，R&S具有业界领先的解决方案。
针对LTE基站整机射频测试，R&S提供全系列射频和基带测试仪器、MIMO和信道衰落模拟器，可以全面测试基站的射频性能，覆盖基站的研发、认证和生产阶段；针对基站协议、互操作性和性能测试，R&S公司提供对基站的全面测试，并且测试方案被很多LTE基站客户所采用。
R&S公司的频谱仪或信号分析仪可以完成3GPP规范定义的TD-LTE全部发射机测试指标，并能满足测试TD-LTE测试关断功率和开关时间时对仪器动态范围极苛刻的要求；对于TD-LTE系统基站接收机测试，R&S公司的矢量信号发生器SMW独具双通道设计理念，只需单表就能完成接收机测试，给测试带来很大的方便。
美国国家仪器有限公司（NI）射频与无线通信市场开发经理姚远表示，“无线通信技术的迅猛发展，为我们普通消费者提供了更加优质的移动数据接入体验，一个被称为移动大数据时代已经悄然来临。”
从技术角度来看，LTE、WiMax等新兴通信标准为了能够提供更宽广的数据带宽，不得不在更高的频段上寻找资源。姚远指出，更高的频段意味着在空间和时间上更高的信号损耗，与此同时更大量的数据吞吐服务需要比传统的语音业务更高的载波噪声比。这就意味着移动运营商们若想全面覆盖4G网络就需要大大增加移动基站的密度，且不论基站本身的成本，在寸土寸金的城市或者一些地理环境较复杂的地区，增加基站数量变得很难实行。无线射频远端网络（Remote Radio Head, RRH）可以很好的应对这一挑战，通过将基站的基带处理和射频端相分离，再用光纤将其连接，一方面可以让射频端和天线距离更近，另一方面光纤信号又可以极大的避免信号的损耗。相关预测显示，RRH将在未来迎来爆发式的增长。
NI一直引领着无线通信行业中测试测量相关技术的创新。特别针对下一代无线基础设施的产品，诸如上文提到的RRH与飞蜂窝（femtocell）测试，NI具有完整、有效的测试方案。姚远介绍说，针对基站测试，NI的测试方案可以覆盖多种无线通信标准，并且通过灵活配置模块化硬件，可以针对CPRI，ORI等基站数字通信协议进行测试。另一方面，NI还提供专业的测试管理软件，结合高性能的射频开关，可以方便的将系统升级到多个待测设备（DUT）的并行测试。毫无疑问，相比于竞争对手，这种“一站式，一拖多”的测试方案，具有灵活又兼具高性价比等特点。
载波聚合、LTE-Hi 两大关键新技术
随着无线通信的飞速发展，无线频谱资源显得越发紧张。相比2G、3G技术，LTE的一个巨大优势就是可以在不同的频段灵活部署，但运营商要面对频谱的过于分散、利用率偏低的问题。为了解决这个问题，载波聚合技术应运而生。
华为的技术专家表示，载波聚合技术是LTE-Advanced R10标准中的代表性技术，通过将多个LTE成员载波聚合起来形成更大的带宽，实现上下行峰值速率、上下行边缘速率成倍的提高，同时实现小区容量的成倍提高。该技术可以给频谱资源较丰富的TDD运营商带来更强的TD-LTE网络传输能力。该专家指出，未来，载波聚合将发挥两方面重要作用：一方面是为用户提供高速带宽解决方案，随着移动终端和移动数据应用的大屏化、高清化、3D化的发展趋势，用户对移动数据带宽的需求与日俱增，通过载波聚合可为用户提供最高1Gbps以上的下行接入带宽，满足未来用户对高速数据带宽的需求。从另一方面来看，在运营商连续频谱资源紧缺的情况下，载波聚合的整合多段不连续带宽和多种制式的能力，在应对日益严重无线频谱的“碎片化”也将取得重要作用。
诺基亚网络专家表示，载波聚合不但提高了频谱的利用率，还能大大提高网络容量，帮助运营商有效应对数据流量的迅猛增长的挑战，简化网络运营，并在未来的LTE网络中，为用户带来出色的GB级个性化数据体验。在LTE建网初期，首先要解决网络覆盖问题，对于主要解决容量问题的载波聚合技术需求并不急迫；在LTE网络发展得中期，LTE用户逐渐增加，可以考虑在D频段内部开启20MHz+20Mhz的带内载波聚合，将单用户速率提高到300Mbps。在LTE网络发展的成熟阶段，可以考虑F频段和D频段的频段间的载波聚合，进一步提高用户峰值速率到1Gbps以上。但是考虑到不同时隙配比、不同基站、不同厂家之间的载波聚合尚未在3GPP规范中确定，F频段和D频段的载波聚合具体实现场景还要根据实际网络部署情况而定。
LTE-Hi的则是LTE-Advanced R12标准中最大的亮点，是一种高频段、大容量、小覆盖的室内／热点宽带接入的解决方案。为SmallCell的增强版本，是移动通信网向移动宽带网方向的一系列新技术方案汇总。其主要针对热点和室内应用(Hotspot and Indoor)场景研究，目标是应用高频段(Higher frequency)，具有高带宽(High bandwidth)、高性能(Higher performance)的特点。目前，LTE-Hi的一些技术点已经写入R12中，主要从提高频谱效率，提高运营效率，增强移动性和结构优化几个方面进行了技术改进。
大唐移动专家表示，LTE-Hi的部分技术会随着LTE SmallCell产业的发展逐步应用到产品中，并可能会形成公网应用、本地接入应用等针对不同应用场景的产品。LTE-Hi的部署还需要一段比较长的时间，需要UE和网络支持能力匹配。目前，我国还处于4G发展初期，先要解决R9/R10功能的LTE SmallCell部署问题，通过这个部署，带动LTE数据流量的爆发增长，发现核心网的业务承载能力遇到瓶颈，会推动LIPA技术的应用。
华为专家还表示，LTE-Hi的目的在于满足更高的空口容量的需求，以及和宏网更好的协同。目前3GPP标准化组织正在对Small cell的增强做标准化工作，标准化内容主要是引入更高阶调制，小区自适应开关和快速小区发现，站间空口同步，以及宏站/小站多流聚合等。
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