LTE引入后多模多频段终端的挑战

此外，单射频芯片支持TD-LTE和FDD LTE不存在技术门槛，众多厂家已有相应产品问世。与基带芯片略有不同的是，在多模射频芯片增加对TD-SCDMA的支持难度相对较低。

3.3 射频前端

对于TDD系统而言，射频前端主要由功放，SAW滤波器，低通滤波器和开关等器件构成；而对于FDD系统来说，射频前端主要由功放、双工器和开关等器件构成。多频段数量的增加将直接影响射频前端滤波器件、功放以及开关的数量增加，从而影响终端的集成度、体积和成本。

(1)射频滤波器件

为了抑制外界干扰信号对终端接收信号灵敏度的影响，同时抑制发射通路射频信号的带外干扰，通常需要在TDD系统射频前端的接收通道和发射通道上分别配置SAW滤波器和低通滤波器，而对于FDD系统，则需要配置双工器来解决射频前端接收通道和发射通道的滤波问题。由于滤波器件数量是随着频段数量增加而线性递增的，且LTE系统采用的又是接收分集，所以在LTE上增加支持新的频段会比在TD-SCDMA(或GSM)上增加支持相同数量的频段对终端滤波器件数量影响更为明显。如表2所示，现有的TD-SCDMA/GSM终端支持6个频段需要12个射频前端滤波器件，而TD-LTE/TD-SCDMA/GSM终端支持8个频段则需要18个射频前端滤波器件，较前者多支持2个频段却多增加了6个滤波器件。同时，TD-LTE/FDD LTE/TD-SCDMA/GSM终端若支持11个频段则需要24个射频前端滤波器件。如此数量众多的滤波器件通常都是分立器件，再加上外围的匹配电路，无疑将严重影响整个终端设计的集成度，进而导致终端在成本、体积、市场竞争力等方面面临严峻挑战。

表2 多模多频段选择对滤波器件数量的影响

(2)功放

与滤波器件不同，功放不但和多频段有关，而且还受多模的影响。针对相同频段的不同模式，其功放架构也不尽相同；若频段和模式需求明确，可以在同一个功放的相同频段上支持多种模式。多频段的引入会导致功放器件数量的增加，受限于带宽和效率等指标，单个功放无法支持从700MHz到2.6GHz，这意味着终端支持多模多频段必须采用多个功放，由此会影响终端的成本、体积和市场竞争力。

(3)开关

开关的复杂度与射频前端发射通道和接收通道的数量密切相关。对于具有接收分集的移动通信系统而言，通常需要配置两套开关器件，其中一套用于控制主接收通道和发射通道的相互转换，另一套用于控制分集接收通道的相互转换。这意味着引入多个LTE频段后不但会增加开关的数量，还会增加每个开关的复杂度，终端将面临接收性能下降，PCB占板面积提升，成本增加的挑战。

综上所述，在基带芯片支持多模的前提下，引入TD-LTE后多模多频段终端产品实现面临的挑战主要来自射频芯片和射频前端。

4 多模多频段终端实现优化方案建议

为了提高多模多频段终端产品的接收性能、降低PCB占板面积和成本，建议采用基于独立接收通道的射频芯片架构结合射频前端模块化方案来优化多模多频段终端产品实现。图2是结合表1全球各制式主流部署频段需求给出了多模多频段终端产品优化实现方案架构图。

图2 多模多频段终端产品优化实现方案架构图

4.1 优化的射频芯片实现方案

由图2可以看出，为了确保射频接收性能，建议针对明确的多模多频段需求采用独立接收通道支持各个频段，避免在外围电路增加开关来匹配前端滤波器所引起的性能损耗。在射频芯片架构设计过程中，还需重点解决好如下问题：

(1)多种模式共频段的实现

建议采用一条接收通道支持多模，从而可以减小射频芯片的面积和成本。例如，若要求终端在WCDMA和FDD LTE上均支持Band1，则可以通过在覆盖Band1频段范围的接收通道上配置不同的信道选择滤波器参数等指标来实现对双模的支持。

(2)射频芯片架构的灵活性

建议从全球市场的角度整合LTE频谱分配以及运营商部署情况，在满足必选频段基于独立接收通道实现的基础上，扩大每条射频接收通道覆盖的频率范围，使得单个射频接收通道可以提供多种频段选择，以便快速适应多样化的市场需求，避免因反复流片而引起的成本增加和供货不及时。

4.2 优化的射频前端实现方案

多频段引入后，如果射频前端仍然采用分立器件方案进行产品实现，那么势必会造成终端产品的体积和成本增加。为此，建议采用模块化方案来优化射频前端实现。通常模块化方案的集成度越高，则PCB占板面积就会越小，但是成本方面的增减还与该类射频前端模块的市场需求量有关。因此，厂商可以根据自己的终端产品研发策略来定制不同集成度的射频前端模块。图2给出的是集成度较高的一种模块化实现方案，考虑到采用3个宽频功放就可以覆盖多频段的需求，所以此处未对分立的功放器件进行模块化，但终端厂商可视自身需求而定。考虑到频段数量对滤波器件和开关影响较大，所以将这些器件按照分集接收通道和主收/发通道集成为两个射频前端模块，将显著减小终端产品所面临的体积挑战。与此同时，随着市场规模的不断扩大，产品成本也会显著下降。

5 结束语

全球LTE频谱离散，为满足国际漫游需求，未来多模终端需支持更多的频段，这将导致射频前端器件堆积。本文结合产业实际能力，建议针对明确的多模多频段需求采用“基于独立接收通道的射频芯片架构结合射频前端模块化方案”来优化终端产品在实现过程中所面临的性能、体积和成本等问题。