如何用可重构射频前端简化LTE设计复杂性

射频前端包含收发器输出和天线之间的元器件。传统上，它是由众多厂商在不同技术混合使用的基础上独立设计的一组产品。但随着移动数据推动频段的大量增加，以及LTE和载波聚合这些先进技术的发展，传统解决方案已经不能很好地满足市场需求。

　　在LTE市场中，基于频段、不同的调制方案、功率放大器模式、天线调谐状态和下行链路载波的数量相乘估算，射频前端的复杂度将增大5,000倍。因此，业界需要真正的可重构射频前端，来满足可配置、可调谐的需求。

　　一个全球通用的SKU(Stock Keeping Unit)设计将具有更大的灵活性，并能显著降低成本。以苹果公司的IPhone 5S为例，Peregrine半导体与Gartner、IHS iSuppli和Strategy Analytics等行业领先的分析公司经研究后发现，iPhone 5S中含有5个SKU，以适应全球不同区域的需要。研究表明，这些器件之间最明显的区别就是射频前端的不同。试想一下，如果有一项技术可供苹果公司使用，一个SKU就能满足全球需要，那么，在设计、验证、制造以及供应商管理和存货管理等方面，将可节省巨大的成本支出。

　　可重构射频前端系统的实现

　　Peregrine的UltraCMOS Global 1是一种易于使用的可重构射频前端系统(图1)。它采用单一平台设计，适用于所有模式和频段，隔离性能好，解决了互操作问题，实现了一个SKU能够在全球所有地区运作。该系统能够扩展支持更多的频段，开关损耗小，可调谐。它集成了业界首个LTE CMOS功率放大器(PA)，可以达到砷化镓(GaAs)功率放大器的性能。UltraCMOS Global 1功率放大器提供宽频带功放通道，支持中国的TDD-LTE技术网络。

图1：UltraCMOS Global 1系统图。

　　Peregrine市场总监Duncan Pilgrim表示，这样高水平的可重构能力主要得益于Peregrine的UltraCMOS 10技术平台。它采用了先进的CMOS工艺，利用射频SOI基片，比起同类的解决方案，在性能方面提高了50%。

　　UltraCMOS Global 1对于整个无线生态系统是有利的：平台提供商和原始设备制造商(OEM)可以建立一个单一的平台设计来面向全球市场，从而加快产品上市时间;消费者可以得到更长的电池寿命、更好的接收效果、更快的数据传输速率和更广阔的漫游范围;最后，使用更高性能的射频前端可以扩大覆盖范围并减少掉线，无线运营商可以降低其在网络上的资本投入。

　　采用首个LTE CMOS功率放大器

　　在射频SOI领域处于领先地位的Peregrine一直致力于在CMOS基础上实现一个集成射频前端。Peregrine亚太区及日本总经理赖炫州表示，这样做的最大的好处就是，它的高度可重构性赋予射频工程师极大的灵活性。从简单的偏置控制到整个射频调谐，可以有不同程度的可重构性。

　　UltraCMOS Global 1采用业界首个LTE CMOS功率放大器，它的性能与领先的砷化镓功率放大器相同。在相邻信道泄漏比(ACLR)为-38dBc的情况下，使用WCDMA(语音)波形，UltraCMOS Global 1功放的PAE(功率附加效率)性能接近50%。这个性能与领先的GaAs功放的性能处于同一个水平，超过其他CMOS功放十个百分点，这表示效率提高了33%(图2)。此外，对于LTE波形，在不同资源块分配的情况下，UltraCMOS Global 1功放的PAE性能与GaAs功放相当。达到这个水平性能，并不需要增强包络跟踪，也不需要数字预失真，而CMOS功放与砷化镓功放在进行性能对比测试时，往往要加强包络跟踪，并使用数字预失真。
如何用可重构射频前端简化LTE设计复杂性

图2：UltraCMOS Global 1功放达到GaAs功放水平，比现有CMOS功放效率提升33%。

　　据了解，Peregrine已经为市场提供了超过20亿个开关和调谐器，而UltraCMOS Global 1功放的诞生具有重要意义，它成为完成可重构射频前端所需的最后一个元件。UltraCMOS Global1射频前端系统的平台整合将在2014年完成，并将在2015年后期投入大批量生产。