5G射频前端面临全新严峻挑战 NI助力Skyworks加速产品上市

北京时间2018年6月14日，3GPP正式批准5G NR独立组网（SA）功能冻结。这不仅使5G NR具备了独立部署的能力，也带来全新的端到端新架构，同时也意味着5G正式可以进入到商用阶段。与此同时，5G标准也给终端发展带来了新的研发挑战，其中对射频前端的设计需求将变得更为复杂和严苛。

美国国家仪器公司（NI）近日宣布与Skyworks Solutions公司合作，对使用Sky5（Skyworks自主研发的统一平台）开发的产品进行测试，从而实现革命性的5G应用。两家公司在6月25日在上海举办的GTI Workshop上共同展示了Skyworks支持HPUE的5G NR收发前端模块。

“我们向Skyworks提供了5GPXI测试平台，帮助他们进行最新的Skyworks5 PA（功率放大器）测试。5G PA现在是业界的热点，特别是高功率。通过我们NI的PXI平台，能够帮厂商很快进行实验室验证，达到一些关键指标测量数据的验证，并符合行业标准。在未来5G芯片量产的时候，NI可以提供实验室验证到量产测试的一个完整解决方案。”NI自动化测试市场副总裁Luke Schreier在GTI Workshop期间接受C114中国通信网采访时表示。

行业发展加速 射频前端面临全新挑战

作为全球前三大射频器件供应商，Skyworks公司每年大约60%-70%的收入来自于手机终端，包括苹果、三星和国内主要手机厂商在内均为其合作伙伴。而Skyworks所做器件主要集中在平台transceiver和天线之间，其中包括PA、射频开关、和滤波器等。

Skyworks移动营销高级总监Kevin Walsh在当天活动上告诉我们，对于5G射频而言，它并非是完全取代4G，而是在4G的基础上叠加一些5G器件。“因此对客户来说，板件面积会成一个很大的问题。我们的5G射频器件解决方案已经全部涵盖了从PA到滤波器到射频开关等，直接以模块进行提供。”当天展示的SKY78250器件，涵盖了n77/n79这些最有可能被广泛商用的频段，但由于频段更高，所以覆盖要比传统的LTE网络差，“因此我们的功率需要做得更高——我们已经做到了26dBm以上，从而以高功率来补偿覆盖比LTE差的问题，并且我们已经支持高达200 MHz的带宽。”

市场研究公司ABI的深度报告《决战下一代手机 射频前端一体化设计至关重要》中曾提到，随着整个行业向5G迈进，射频前端的设计将变得更为复杂。而由于射频前端日益复杂，射频前端架构及组件的供应商等企业都在积极寻求最优良的和具有成本效益的管理与解决方案。因此，能提供射频前端标准模块以及端到端解决方案的供应商的出现对手机OEM厂商而言犹如久旱逢甘霖，可大大加快他们的射频前端设计流程和手机上市时间。

在Skyworks实现5G射频器件这些关键性能指标的过程中，NI 5G RFIC测试方案发挥了重要的作用。

图：NI自动化测试市场副总裁Luke Schreier（右）与Skyworks移动营销高级总监Kevin Walsh（左）

NI帮助Skyworks 5G NR射频前端产品快速上市

实际上，NI从2010年就开始通过“射频领先用户计划”的项目与业界领先客户进行5G相关的原型化研究，可谓在5G研究方面走得非常领先和靠前。“我们非常喜欢一些新想法，也尽力帮助把这些新想法实现。无论是在3GPP的标准协议里面，还是真正地落地到整个生态系统里面去。利用NI的平台灵活性，可以很快地去更改相关软件来支持客户，包括像Skyworks这样的半导体客户，我们能够帮助客户的5G产品实现快速上市。”Luke Schreier告诉我们。

谈及与NI的合作，Skyworks也强调了NI以软件为中心的平台所具备的灵活性对其的重要帮助。“Kevin Walsh表示，在5G射频方面最大的一个困难在于，协议涵盖的部分更新很快，同时客户的需求又往往仅专注在某些方面，也就是说“我们的东西希望做到很宽、很大的一个覆盖，但是客户需求部分可能比较小。所以我们会去适应客户和他们的这些需求，自动去做适应”。

而“NI有很强的测试能力，他们一直在帮助我们快速地去做测试，既能够去做很宽的特性测试，同时又能够专注某些客户的特定要求。这样我们就可以在短时间内知道，我们整个系统的性能是什么，然后继续往前走。”

C114在“2018年IMT-2020（5G）峰会”上了解到，中国移动“5G终端先行者计划”正在稳步推进，将于2018年11月的中国移动合作伙伴大会上，推出首批5G通用模组，并于2019年MWC发布首批5G行业终端。作为中移动“5G终端先行者计划”参与企业之一，对于Skyworks来说，5G射频模组的快速上市可谓非常关键。

图：Skyworks与NI在GTI Workshop上的联合展示

NI策略的根本在于灵活性 同一平台支持各种最新标准

在谈到最近冻结的5G SA标准时，Luke Schreier强调，NI 5G RFIC测试方案同时支持NSA和SA，能够帮助整个产业快速适应市场现状。“总的来说，如果用一个词来形容我们的策略，NI就是灵活，从而可以给客户提供不同的选项。NI有一个非常开放性的架构，去实现不同的测试项目，去帮助客户的产品快速上市。”他表示。

Skyworks也一再表示，“测试设备灵活度非常高是我们选择NI进行合作的最主要原因”。考虑到Skyworks现在所做的5G射频器件并非是一个真正量产的器件，而是处于比较初期的阶段，因此常常会不断地要去调适器件的性能，而此时NI测试平台的灵活性就成了最有利的一个优点。

我们了解到，Skyworks所用的NI 5G RFIC测试方案是一个符合3GPP标准的sub-6GHz NR参考测试方案，其关键特性包括支持802.11、2G、3G、4G、和5G NR等，同时1GHz带宽的VST矢量信号收发仪器可以满足5G大带宽的要求，并且其搭载的最新软件能够支持5G NR新波形OFDMA及DFT-s-OFDM，这样一个平台能够实现从实验室特性分析到量产测试的一步到位，缩短上市时间。

Luke Schreier表示，NI的测试平台不止在软件方面具备灵活性，在硬件方面也是如此。上述解决方案中，除了支持sub-6GHz频段外，在硬件上通过增加板卡就可以实现不同频段的功能来支持毫米波频段。而在NI的毫米波设备中，也可以用不同的模块去实现频段功能的扩展。“值得注意的是，在毫米波频段，由于天线会变得非常短，所以一般都是集成在芯片上面。对此我们会采用OTA这样的测试方法，所以我们在OTA这方面也与合作伙伴进行了合作。”