引入LTE对多模多频终端带来的挑战

射频芯片架构包括接收通道和发射通道两大部分。对于现有的GSM和TD-SCDMA模式而言，终端增加支持一个频段，则其射频芯片相应地增加一条接收通道，但是否需要新增一条发射通道则视新增频段与原有频段间隔关系而定。对于具有接收分集的移动通信系统而言，其射频接收通道的数量是射频发射通道数量的两倍。这意味着终端支持的LTE频段数量越多，则其射频芯片接收通道数量将会显著增加。例如，若新增M个GSM或TD-SCDMA模式的频段，则射频芯片接收通道数量会增加M条；若新增M个TD-LTE或FDD LTE模式的频段，则射频芯片接收通道数量会增加2M条。LTE频谱相对于2G/3G较为零散，为通过FDD LTE实现国际漫游，终端需支持较多的频段，这将导致射频芯片面临成本和体积增加的挑战。

为减小芯片面积、降低芯片成本，可以在射频芯片的一个接收通道支持相邻的多个频段和多种模式。当终端需要支持这一个接收通道包含的多个频段时，需要在射频前端增加开关器件来适配多个频段对应的接收SAW滤波器或双工器，这将导致射频前端的体积和成本提升，同时开关的引入还会降低接收通道的射频性能。因此，如何平衡射频芯片和射频前端在体积、成本上的矛盾，将关系到整个终端的体积和成本。

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。

2.3 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。

3 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

3.1 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：

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