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“新基建”首推5G基站,选对RF方案快速入局

时间:2020-03-31 作者:刘于苇 阅读:
最近“新基建”这个词火了,以5G基建、特高压、城际高速铁路和城市轨道交通、新能源汽车充电桩、大数据中心、人工智能、工业互联网等七大领域为代表。如果说新基建是智能时代下的“基础建设”,那么其中“5G建设”就是基础中的基础。5G基站是5G建设工程的第一步,其中射频前端设计是5G设备的核心,如何选好RF方案,解决5G设备面临的尺寸、成本和功耗三座大山?
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最近“新基建”这个词火了,但它其实早在2018年10月的中央经济工作会议上就被提出过,它是“新型基础设施建设”的简称,以5G基建、特高压、城际高速铁路和城市轨道交通、新能源汽车充电桩、大数据中心、人工智能、工业互联网等七大领域为代表,本质上是信息数字化的基础设施。wqKEETC-电子工程专辑

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5G为何领跑“新基建”?

3月23日,中国电子信息产业发展研究院(赛迪)发布的《“新基建”发展白皮书》预计,到2025年,“新基建”直接投资将达10万亿元左右,带动投资累积或超17万亿元。wqKEETC-电子工程专辑

如果说新基建是智能时代下的“基础建设”,那么其中“5G建设”就是基础中的基础。wqKEETC-电子工程专辑

因为5G能够传输更大规模数据,联接更大规模设备,并且速度更快,时延更低,为信息通信技术基础设施提供更高效的联接能力,是人工智能、大数据中心等其他“新基建”领域的信息联接平台。wqKEETC-电子工程专辑

而且5G产业链涵盖广泛,5G基站基建将带动多类型终端及人工智能、虚拟现实、高清视频等行业应用市场规模快速上升,预计2025年带动5G全产业链相关投资预计累计超5万亿元。wqKEETC-电子工程专辑

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(来源:赛迪《“新基建”发展白皮书》,部分新基建建设内容及目标)wqKEETC-电子工程专辑

在“加快5G商用步伐”等政策的推动下,从各级政府到相关企业都做出了迅速响应,5G基站的建设工程就是第一步。wqKEETC-电子工程专辑

3月6日,在工业和信息化部近日召开的加快5G发展专题会上,工业和信息化部副部长陈肇雄指出,5G作为支撑经济社会数字化、网络化、智能化转型的关键新型基础设施,在稳投资、促消费、助升级、培植经济发展新动能等方面潜力巨大。wqKEETC-电子工程专辑

《“新基建”发展白皮书》指出,5G基站方面,根据目前4G基站建设数量及考虑5G基站覆盖能力,预计到2025年,我国5G基站建设数量约为500万座,按照移动5G基站招投标成本50万/座,5G基站直接投资将达2.5万亿元。wqKEETC-电子工程专辑

5G设备的尺寸、成本和功耗三座大山

要说5G基站建设中最困难的部分,就是如何又快又好的造出这么多5G设备,5G射频前端设计又是一台5G设备技术的核心。wqKEETC-电子工程专辑

5G技术采用大规模MIMO带来的空间功率合成,虽然能充分利用射频能量,实现定点化服务,却也带来了很多痛点。例如大规模MIMO带来了天线密度的提升,随之而来的问题是尺寸、成本、功耗也跟着提升,按照《白皮书》提到的基站建设数量,带来的资金投入、占地面积和总耗电量都会十分可怕,什么样的方案能解决这些痛点?wqKEETC-电子工程专辑

《电子工程专辑》采访了全球最大RF和无线通讯器件分销商睿查森电子(Richardson RFPD)的市场总监李国君(Grayson Li)先生,他认为“随着技术的发展,这些问题正逐步得到解决。”wqKEETC-电子工程专辑

李国君从三个方面分别进行了解释:wqKEETC-电子工程专辑

  1. 尺寸问题:由于5G提倡的是空间功率合成,所以单元数增多,如64通道,32通道,但同时单个单元的功率等级将降低,所以可以采用集成化的方法来减小尺寸。现在我们已经在此道路上迈出了很大的步伐,实现了射频接收前端的模块化,以及收发信电路的模块化,不久的将来整个射频电路模块化也会实现。到那个时候,整个射频电路将由2-3个芯片拼接而成,极大地减少射频单元的尺寸;
  2. 成本问题:首先,由于5G十分巨大的市场潜力,可以预计原材料成本将迅速下降,特别是中国企业的不断加入,将会加速该进程。其次,随着数字处理芯片处理能力的提高,许多原来需要射频电路的地方将会被集成。同时,得益于数字处理芯片的功能扩展,对于射频电路的要求也将会降低,最终实现成本的降低;
  3. 功耗问题:对于射频功放电路,可以采用Doherty技术降低了其能耗,也可以采用定制化的数字处理芯片来替代通用芯片,实现降低功耗。同时,还可以采用数字处理技术来降低模拟电路功耗,特别是功放电路的功耗(如DPD技术,包络跟踪技术等);

如上所述,采用集成模块的优点除了能减小体积,由于射频电路的高度集成化,还可以减少人工设计、调试的工作量,降低了人力成本,提高了可靠性,加快从研发到市场的时间。而且,电路集成化特别适合大批量生产。wqKEETC-电子工程专辑

Sub-6GHz和毫米波方案设计的不同点

随着5G技术向毫米波频段的发展,带来了信号带宽的增加,能够传输更大量的信息。在Sub-6GHz和毫米波的5G设备的设计上,也有不同的注意点。wqKEETC-电子工程专辑

李国君认为,从射频角度来看,其电路设计基本原理是相通的,但对于毫米波电路的设计,由于频率的升高,需要我们更多地关注其电磁场效应(分布参数效应,腔体效应等)。wqKEETC-电子工程专辑

“特别要注意电路间匹配问题,其设计难度将比Sub-6GHz频段加大,必须谨慎对待。同时,随着频率的提高,对射频芯片供应商的设计能力将是很大的考验,对于设计厂家来说,选择可靠的芯片供应商将放在首要位置。”他说到。wqKEETC-电子工程专辑

作为一个以技术创新和提供解决方案为主营的分销商,睿查森电子在国内经营分销业务20多年,积累了丰富的客户资源和行业知名度,5G到来,正好凸显了其拥有多家不同供应商方案的优势,能够帮助客户找到最合适的解决方案。wqKEETC-电子工程专辑

李国君也分享了一些对于国内5G基站市场的看法。wqKEETC-电子工程专辑

运营商力推5G小站白盒化

就5G基站来说,有室外和室内两个场景。室外的5G设备主要是宏站 (Marcocell),而室内覆盖小站(Smallcell)将成为主流.wqKEETC-电子工程专辑

“4G时代,运营商的室内覆盖基本采用传统有源或无源DAS、CPE以及中兴的QCELL和华为的LampSite。” 李国君说到,“由于5G的应用场景设计为超高速率传输、超高可靠低时延、巨量物联, 因此传统的有源或无源DAS将不能很好满足。另外考虑到方便安装,灵活设置,5G小站将是首选的室内网络覆盖形式。”wqKEETC-电子工程专辑

据介绍,得益于5G 3GPP的8片架构,全球O-RAN联盟的迅速壮大。5G小站白盒化的第三方雨后春笋般出现,5G小站的成本将会迅速降低,对运营商建网的巨量投资压力是绝对暖心的、利好的,也是运营商极力推进和倡导的。wqKEETC-电子工程专辑

在射频芯片授权方面,睿查森电子代理了一系列先进的原厂产品,比如ADI公司推出的4T4R高集成,自带DPD的射频收发器ADRV902X。李国君介绍到,他们投入了一系列资源来设计5G小站的参考方案,该方案支持国内运营商的所有频率和带宽。目前方案设计进展顺利,计划在5月份推出,给行业内的客户提供完整的软硬件参考,客户可以据此方案修改和优化,以便迅速推出自己的品牌产品。wqKEETC-电子工程专辑

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“这里必须要介绍ADI公司近期推出的新一代收发器ADRV902X。” 李国君表示,作为ADI公司最新第四代射频收发器,ADRV902X在通讯行业内占有绝对的技术优势及市场份额。它支持4T4R,接收器带宽200MHz,具有业内最小封装,超低功耗,同时支持TDD和FDD等优势,“未来将成为5G通信行业的不二选择。”他说到。wqKEETC-电子工程专辑

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刘于苇
电子工程专辑(EETimes China)副主分析师。
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