[4G+5G专题-138]: 终端 - 射频+基带SOC芯片

Posted 2022-02-27 文火冰糖的硅基工坊

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目录

第1章 概述

第2章 射频芯片RFIC

2.1 概述

2.2 载波聚合及分类

2.3 载波聚合对RFIC的挑战

2.3 SUL对RFIC的挑战

第3章 基带芯片

3.1 基带性功能概述

3.2 基带芯片市场

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第1章 概述

在终端中，为了降低体积，通常射频芯片与基带芯片由同一个厂家SOC芯片提供，同时SOC芯片还会集成应用处理器ARM芯片。

基带芯片通常是DSP或FPGA, 只完成L1的功能.

应用处理器通常是ARM芯片，完成L2/L3/以及应用程序的功能 。

第2章 射频芯片RFIC

2.1 概述

这意味终端芯片可以具备2T8R的能力，每个通路100M或200M, 下行就可以达到8*200=1.6G带宽的能力。

2.2 载波聚合及分类

根据载波之间的连续性区分

（1）频段Band内相邻载波之间的聚合

这种载波聚合, 基站只需要使用相同的射频单元RFIC，把20M带宽扩展成40M或更大的载波带宽即可以。

手机端也只需要支持一个Band硬件。

手机端也只需要支持一个Band硬件，把多个载波，整合成一个更大带宽的载波，一起收发电磁波信号。

（2）频段Band内不相邻载波之间的聚合

这种载波聚合, 基站只需要使用相同的射频单元RFIC，把20M带宽扩展成40M或更大的载波带宽，不同的载波之间，中间是有空隙的。

手机端也只需要支持一个Band硬件，把多个载波，整合成一个更大带宽的载波，一起收发电磁波信号。

（3）不同频段Band之间的载波聚合

这种情况比较复杂，基站需要提供多个不同Band的RFIC。

对于基站，多Band的支持是常见的配置。

然而，对于手机就不常见了，手机需要多个Band的硬件电路，即多组RFIC， 无疑提供了手机终端的硬件成本。

每个Band是独立收发电磁波信号的。

2.3 载波聚合对RFIC的挑战

单个RFCI通常最大可以支持8个下行通道：4*4 MIMO * 2CC = > 8通道， 此时2CC使用不同的RFIC通道，也可以使用相同的RFIC通道，只要两个载波的频谱是错开即可。

单个RFCI通常最大可以支持2个上行通道：如果单通道支持200M, 2载波则可以实现400M的带宽。

如果单通道支持100M， 2载波就可以实现200M的带宽。

但如果需要支持3CC*100M = 300M或3CC * 200M = 600M的载波聚合的话，单个RFIC的带宽就不够用了， 需要多个RFIC并行设计，在支持更大带宽的载波聚合。并行硬件叠加是增加系统容量的常见方法 。

2.3 SUL对RFIC的挑战

SUL，supplimentary uplink，简单翻译过来为补充上行的意思。

在38.101 Table 5.2-1中，将部分Band定义为SUL, 这段低频段频谱只用于上下发送。

CA可以提升速率，SUL（Supplementary Ullink）也可以提升速率，而且还能增强上行覆盖。

由于5G高载频率以及手机发送功率的限制，5G是上行受限系统，在上行覆盖不佳的区域，可以借助低频覆盖好的优势，在TDD模式下，发送上行时隙时, 使用SUL频段进行业务传输。

在上图中，信号覆盖良好的区域，上下行都使用高频段接收和发送数据，而上行覆盖受限的区域，由于基站的发射功率比较大，因此手机可以使用高频段接受信号，而上行是手机发送信号，手机发射功率有限，因此，可以使用低频段发送上行数据，这就是SUL，这有点类似FDD的工作方式。

那么TDD又如何支持这种方式呢？ TDD是通过载波聚合CA的方式来支持的。

在上图中，C-Band是一个载波，SUL的频段是另一个载波，基站和终端，通过把这两个载波聚合到一起，看成一个小区来实现的，因此SUL是带间载波聚合。

这种方式，需要终端支持两个独立分离的Band，一个是C-Band，一个是SUL Band。

为了降低终端的硬件成本和功耗，终端的带间的载波聚合与基站的带间载波聚合的实现方式不同，终端采用分时复用的方式复用同一个硬件电路，当然这种SUL载波聚合的实现方式，主要不是解决上行速度问题，主要是解决上行覆盖问题。

第3章 基带芯片

3.1 基带性功能概述

（1）控制面

在控制面，终端除了实现传统的无线空口协议栈L1/L2/3外，还需要实现NAS协议栈。

NAS协议主要是与核心网通信，实现主机的注册等信令控制。

（2）数据面

数据面多了一个SDAP协议, 少了一个RRC协议, 数据面的整体协议如下：

3.2 基带芯片市场

相对于射频芯片和射频前端芯片，市场上有大量的基带SOC芯片，华为、紫光、三星、高通、联发科都有相应的SOC芯片，国内的厂家也能够提供相应的芯片设计和软件实现方案，华为领先全球5G, 核心技术也就是在基带芯片和相应的软件实现。

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