“新基建”首推5G基站，选对RF方案快速入局

shuszhao

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。

                               
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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。
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。
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。
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。

                               
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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）

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。
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。
《“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。

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射频前端设计是一台5G设备技术的核心。由大规模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？
《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。”
李国君从三个方面分别进行了解释：

[li]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；[/li][li]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；[/li][li]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）；[/li]

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。

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。
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）。
“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。
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。
李国君也分享了一些对于国内5G基站市场的看法。

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.
“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。”
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。
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。

                               
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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。

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