UniTRx芯片组：4G智能天线的幕后英雄

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业界翘首以待的4G牌照终于发放了。工信部为三大运营商均颁发了TD-LTE制式的4G牌照。具体频段分配为：中国移动获得1880-1900MHz、2320-2370MHz、2575-2635MHz，中国联通获得2300-2320MHz、2555-2575MHz，中国电信获得2370-2390MHz、2635-2655MHz.据悉，不久的将来，联通、电信还将获颁FDD-LTE许可。
       
        从最初的调频无线电话，到如今的智能手机或平板电脑，每一次移动设备的更新换代都催生了用户对移动网络的更高要求。从最初的通话、短信、彩信，再到今天拥有三亿痴迷用户的微信、视频播放，日益复杂的应用一次次挑战着移动网络的极限。据艾媒咨询在《2013中国移动互联网发展报告》中指出，2013年上半年中国手机网民规模已经突破5亿大关，2013年年底这一数据将达到5.7亿。预计2014年第一季度，中国手机网民规模将超过整体PC网民规模。4G网络正是在如此爆炸式增长的业务需求下应运而生。
       
        为了应对未来移动数据指数级别的增长，对运营商而言，提高自己的网络容量势在必行。实施的途径则有几种：一是提高频谱的效率，即在每MHz上承载更多数位——这是LTE部署的最终动因；二是获取更多的频谱使用权——但频谱的资源总是有限，已经成为无线通信中最宝贵的资源；三是增加基站中无线收发设备的部署，如中国移动的8个接受器和8个发射器的部署即是为了在小区边缘提供更好的网络覆盖。
       
        从设备商的角度而言，也有几种方式来帮助提升网络容量。第一种是超级宏，即提高放大器的功率使信号传输的距离更远。此外，还需要增加MIMO，即收发设备来保证小区边缘的覆盖。进一步考虑到用户分布的不均衡，在机场或大型公众场所等人员密集的热点地区还需要低功率的无线电设备来加强覆盖。可见，设备商需要高密度、低功耗、单一设计的无线电设备，既可用于宏基站、小区边缘、热点区域等，也能适用于宽广的频带与多种制式。
       
        遗憾的是，尽管移动业务量飞速增长，在过去20年间，无线电收发信息的设计却停滞不前，一直沿袭了固有的模拟方案，扩展性很差（见图1）。图中可见，该模块中有两个接受器和两个发射器，由多个分立的小器件组成。该设计的局限在于其固定的物理尺寸及功耗预算。举例来说，如果想将它升级为LTE技术所需的8T8R的设计，则需要在原有空间置入四倍的收发信息。此外，该设计是针对某个特定频段，如果要改换频段，则需要全面改变设计。
       
       
       
        图1：收发器的传统分立式设计
       
        显然，传统的收发器设计很难有效解决多频段的问题。在此次4G频段划分中，中国移动无疑拔得头筹，共获得130M频段，中国电信及中国联通分别获得40M.在如此宽广的频谱规划下，可在多频段内运行的高集成无线芯片组对于TDD-LTE成为了必需，能支持D频段100MHz的超宽频多载波技术无疑将在迫在眉睫的4G部署中获得青睐。
       
        PMC公司在通信领域辛勤耕耘多年，在以往的移动通信发展中，无论是GSM网络、2G、3G网络，还是当前的4G TDD-LTE部署中都提供了相关的芯片方案。过去数年间，基于如上所述的种种考量，PMC着力打造了一款用于无线基站的UniTRx芯片组，针对性地解决了过往基站中无线收发的一系列难题。
       
        UniTRx芯片组以CMOS方式实现，显著降低了功耗，并大大提升了元器件的密度。该芯片组能支持从400MHz一直到4GHz的频率范围，因此提供了一个平台式的解决方案，可以支撑多个协议，通过简单的编程，就可以让这个芯片组支持包括GSM、TDD-LTE、FDD-LTE等多种模式。此外，PMC公司还提供相关的软硬件参考设计，从而减轻设备商的研发负担。（如图2所示）
       
       
       
        图2：UniTRx设计思想
       
        通过对比证实，UniTRx芯片组最多可以替代14个分立器件，能帮助客户减少54%的功耗及53%的主板空间。多组件整合可减少空间，提高系统可靠性，同时降低无线装置的散热设计难度。该芯片组可应用于多种频率范围和多标准，使设计人员能够建立广泛适用的平台，大大降低开发成本和时间。PMC公司副总裁兼宽带无线产品事业部总经理孙崇德表示：“除了能耗和空间优势以外，UniTRX芯片组内置了集成处理器，可通过软件配置和监控无线电发送以及接收的路径。这些功能帮助设备供货商可以采用通用的平台来开发出不同的产品系列。”
       
       
       
        图3：UniTRx与传统方案对比
       
        4G时代的来临代表中国的三大运营商真正的进入全业务运营时代，这意味着消费者将享受更便捷，更优质的信息通信服务。专家预测，4G通信的周期将在未来20年持续影响通信消费的行为模式，因此运营商在部署4G技术时将更谨慎评估相关方案。无线射频领域专业性高，关系着频谱资源的有效利用，随着中国移动TDD-LTE大规模实验网的推进，智能有源天线方案被大量采用，应用于其中的芯片方案正持续发挥其关键作用。