简化LTE的复杂性：第一个可重构的射频前端

LTE器件市场正在迅速增长，而且，它对射频前端（RFFE）性能的要求是前所未有的。ABI研究公司预测，在2014年，LTE订购量将达到3.752亿，在2015年，将增加60%，上升到5.889亿。该公司的研究简报"明天的互联世界：2014和2015年预测中也指出，LTE和其他连接器件功能的增强，将推动"全球一年的4G移动网络数据流量在2014年增加一倍以上，达到12.4艾字节。越来越多的频段加上载波聚合的实施，支持数据量增长的需求，但是，与先前各代的移动无线比较，这极大地增大了射频前端的复杂程度。保守地说，即将出现的射频前端系统中，射频前端的可能状态的数量（参见图1）将增加5000倍以上。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越来越多，把这些相乘起来，便得到射频前端复杂程度增大5000倍的结果。由于射频前端如此复杂，现在，产业界需要真正的可重构射频前端。

困难重重：一个全球通的用SKU射频前端包含收发器输出和天线之间的所有元件。传统上，它一直是由众多不同厂商，在迥然不同的技术混合使用的基础上，独立设计的一组产品。移动数据的需求推动着频段的大量增加，以及LTE和载波聚合这些先进的技术，在此之前，这是可以接受的解决方案。今天，市场的要求更多，但是，OEM厂商受到现有射频前端技术的限制，不能提供一个可以在全球所有地区使用的参考设计──只需要一个全球通用的SKU的设计。

我们来看看苹果公司最近推出的iPhone 5S，它里面有5个SKU ，以适应不同区域的需要。我们的研究表明，这些器件之间唯一明显的区别是射频前端包含的东西。在最近，我们与行业中领先的分析公司一起讨论。我们的讨论证实了这些研究结果。参加讨论的领先公司是Gartner公司，IHS iSuppli公司和Strategy Analytics公司。假如有一项技术可以供苹果公司使用，推出一种iPhone，它用一个SKU就能满足全球的需要，试想一下，在设计、验证、制造以及供应商管理和存货管理等方面，能省下多少成本。使用现有的CMOS射频开关和天线调谐器加上GaAs功率放大器（PA ）的混合型射频前端，不可能提高芯片的集成程度。现在，射频前端的复杂程度呈指数般地上升，集成是关键。一些公司试图通过开发复杂的多芯片模块，逐渐地作出改进，来解决这个问题，但是在技术上受到了限制。只有真正的可重构射频前端能够做到一个SKU，全球通用，而且，只有整个系统使用CMOS技术，才有可能实现可重构的射频前端。

CMOS的优点

二十五年来，Peregrine半导体和它的创办人一直在射频SOI领域领先，并且有一个愿景，这就是在CMOS的基础上，做出一个集成射频前端。CMOS设计的好处包括，有很多CMOS工厂，工艺控制十分严格，能够把各种功能集成在一块硅片上，其中包括调谐功能和控制功能。Peregrine半导体公司的ltraCMOS ® 10技术平台在2013年10月问世，它使用130纳米的RF-SOI技术，把射频应用的性能提高了一倍──它的Ron* Coff是有竞争力的解决方案的一半（见图2 ）。

Peregrine半导体的UltraCMOS®Global 1系统

UltraCMOS10平台在性能和设计两方面都有很大提高，Peregrine半导体公司充份发挥它的长处，做出来第一个可重构的射频前端系统，它能够做到一个SKU，全球通用。这个射频前端称作UltraCMOS Global 1，它可以扩展，通过低损耗的开关和调谐之间的高度隔离，可以很容易做到支持数量更多的频段，从而解决互操作问题，并以数字控制的方式，适应所有的模式和频段，最重要的是，功率放大器的性能和GaAs功放相当。

Peregrine半导体的UltraCMOS®Global 1系统（见图3）包含：• 3路、多模式、多频段功率放大器• 功放后面的开关• 天线开关• 天线调谐器• 支持包络跟踪• 通用的射频前端MIPI接口

行业中第一个达到GaAs功放性能的CMOS功放

在以前，没有一家厂商能够提供性能和GaAs功率放大器相当的CMOS功率放大器，这样，在LTE领域，CMOS功放不会有竞争。在这个领域，在性能方面的任何下降，都是不可以接受的。UltraCMOS®Global 1系统把Peregrine的成熟的、最好的射频开关和调谐器与第一个CMOS功率放大器紧密无间地整合在一起，达到GaAs功率放大器的性能。性能达到这个水平的功放，不需要增强包络跟踪，也不需增大数字预失真，在比较CMOS功放和GaAs功放的性能时，往往用这种方法。

图4说明，窄频带功放的PAE（功率增加效率）性能指标的比较，这里使用WCDMA（语音）波形，相邻信道泄漏比（ACLR）为-38 dBc。在这些条件下，UltraCMOS Global 1功放的性能已接近P