Qorvo专家是如何看待智能手机的演变的？

的优势与包含多余频段带来的额外成本，而这些频段手机所有者可能不会使用。

图5：相对于板载匹配(b)，集成式前端模块(a)最多可减少 0.5dB的损耗

智能手机分级

随着智能手机在世界范围内持续激增，市场已经划分为不同等级：提供最高性能和支持全球频段的旗舰手机和提供良好性能并且主要设计用于国内使用、仅支持区域频段的中级手机。在消费者对价格比较敏感的亚洲和拉丁美洲等新兴市场，中级手机比较普遍。据Strategy Analytics统计，智能手机分级已被广泛接受。该公司预测，到2022年，中级手机将占手机营收总额的37%，2016年这一数据只有32%。然而，由于售价更高，高级手机将继续占据全球智能手机营收的主要份额。

这种市场分级可以从RF前端趋势中反映出来。高度集成的RF前端模块通常只出现在高级手机中；中级手机通常使用更分立的方案，如Qorvo的RF Flex，手机制造商能够通过仅集成当地频段所需的滤波器来灵活地降低元件成本。随着RF环境变得越来越复杂，中级手机中也有望用到更高水平的RF前端集成。市场分级还带来了许多其它趋势，如支持双SIM卡的中级手机。这让用户能够在前往其它国家和地区时使用不同的语音和数据服务，或者使用当地运营商的服务，尽可能减少每月花费。双SIM卡需要双收发器或使用时分复用技术的单个收发器。

未来的RF前端

今后几年，智能手机RF前端将继续演变并复杂化，以满足不断变化的需求。除了支持5G，智能手机还会充当快速激增的物联网设备和传感器的通信中心的角色，这需要在RF前端集成新的无线接口。

5G规范的开发目前主要关注三个高级用例，包括物联网：

增强型移动宽带，支持消费者使用视频和其它数据密集型 移动应用，这些应用需要低延迟和更快的数据速率; 

物联网应用的大规模机器类型通信; 

超可靠、低延迟通信，适合重视可靠性和性能的应用，如自动驾驶车辆。

5G规范预计包含两个主要阶段：阶段1(3GPP版本15)，预计到2018年底，将支持一小部分用例，包括增强型移动宽带，主要集中于6GHz以下的频率。目前，3.8和4.99GHz之间的频段尚在研究。由于4G LTE继续得到广泛应用，一个重要目标是，通过设计5G新型无线电(NR)，尽可能减小对4G频段的干扰，尽可能提高共存性。大体上，5G阶段1所需的RF前端技术可能类似于用于4G LTE的技术，经过改进可支持新的要求。

阶段1的主要挑战包括PA性能和增加的线性度，以支持用于提高数据密集型应用性能的新上行链路要求。其中包含更复杂的调制(如256-QAM)和可选的循环前缀正交频分多工 (CP-OFDM)。采用4×4 MIMO进一步提升数据吞吐量需要更高的集成度和更复杂的开关，而且将增加天线数量。体声波滤波器技术广泛应用于较高频率LTE频段，目前正在开发增强版以满足5G时代6GHz以下频率的滤波要求。

5G阶段2(3GPP版本16)预计到2019年底将包括剩余用例，集中于更高频率(28GHz和更高频率)。尽管这些规范目前只发展到阶段1的早期，但很明显，毫米波频率的通信将需要全新的天线阵列架构、波束赋形技术和精密算法，以弥补这些频率下的较大路径损耗。毫米波频率和4G LTE的共存将带来其它挑战。

业界正在摸索可调谐模拟滤波器，以减少RF前端的滤波器数量。但是，创建宽带可调谐模拟滤波器，满足现代智能手机的功率处理、插入损耗、隔离和共存需求，是极具挑战性的。CA的采用需要多个频段上的同时操作，其复杂性将使宽带可调谐滤波器更难以实现。

CMOS、SOI和SiGe等硅技术将继续扩展至用于控制、开关和放大的RF前端。尽管如此，GaAs仍可为PA带来性能优势，并且有可能保留主流PA处理技术。数字信号处理越来越普 及，可通过数字预失真(DPD)和ET等功能提升前端性能。

总结

越来越复杂的RF前端和不断提升的性能需要在高度集成的模块中混合许多不同的技术。随着智能手机步入下一个十年，供应商必须拥有广泛的设计能力，包括高级滤波和毫米波技术，才能获得成功。 

关于作者

Todd Gillenwater

Qorvo公司移动产品CTO兼工程部副总裁