5G技術(shù)擁有比4G超過(guò)1,000倍的數(shù)據(jù)流量處理能力，勢(shì)必將為無(wú)線通信開(kāi)啟全新時(shí)代。這項(xiàng)技術(shù)不僅可提供更豐富又無(wú)處不在的沉浸式多媒體體驗(yàn)，還將改變工業(yè)和汽車(chē)應(yīng)用的通訊和控制方式。

自駕車(chē)革命已經(jīng)準(zhǔn)備好使用5G作為其支柱。通過(guò)搭配全新類(lèi)型的物聯(lián)網(wǎng)(IoT)設(shè)備，使用分布式無(wú)線感應(yīng)和共享人工智能(AI)，自駕車(chē)產(chǎn)業(yè)已開(kāi)始駕馭5G的力量。5G無(wú)線技術(shù)的真正潛力遠(yuǎn)超我們的想象。其應(yīng)用范圍沒(méi)有極限。在5G無(wú)邊能力的背后潛藏著無(wú)線科技的復(fù)雜功能，而MIPI RF前端控制接口(MIPI RFFE)規(guī)格是關(guān)鍵推動(dòng)力(圖1)。

圖1、5G手機(jī)射頻前端設(shè)計(jì)

對(duì)5G而言，幾乎沒(méi)有什么比RF前端(RFFE)控制基礎(chǔ)架構(gòu)更為重要。任何影片數(shù)據(jù)、任何應(yīng)用程序數(shù)據(jù)(基本上以無(wú)線方式傳輸或接收的任何內(nèi)容皆然)都仰賴(lài)RFFE來(lái)控制RF前端模塊(FEM)或子系統(tǒng)，包含所有功率放大器、天線調(diào)諧器、濾波器、低噪聲放大器(LNA)、交換器等等，這些子系統(tǒng)均鏈接至調(diào)制解調(diào)器基頻和/或射頻集成電路(RFIC)收發(fā)機(jī)。

MIPI RFFE自2010年推出以來(lái)，已逐步取代了好幾代通常為點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的專(zhuān)有獨(dú)立前端組件接口，從而簡(jiǎn)化了日益復(fù)雜的RF前端設(shè)計(jì)、配置和整合。MIPI RF前端控制工作組在研發(fā)已于2020年5月推出的3.0版界面時(shí)，刻意將通訊協(xié)議簡(jiǎn)化和優(yōu)化，并高度專(zhuān)注于讓制造商能在不斷發(fā)展的5G時(shí)代中充分發(fā)揮現(xiàn)實(shí)世界里的機(jī)會(huì)。

觸發(fā)器是關(guān)鍵

5G將帶來(lái)涉及上行和下行通訊的RF頻帶數(shù)量的爆炸性成長(zhǎng)，并相應(yīng)縮小RF封包間的子載波間距(SCS)。另一項(xiàng)不斷發(fā)展的需求，則是要縮短在各頻段和頻段組合間切換的延遲時(shí)間。傳統(tǒng)上RFFE主要是部署在手機(jī)中，但隨著5G的推出，無(wú)線通信的控制需求也擴(kuò)展到汽車(chē)、物聯(lián)網(wǎng)和其他使用案例上，這也影響了現(xiàn)況。有鑒于此，開(kāi)發(fā)MIPI RFFE v3.0的目的在于讓使用案例不僅局限于行動(dòng)設(shè)備，并針對(duì)當(dāng)今3GPP 5G標(biāo)準(zhǔn)中定義的更高計(jì)時(shí)精準(zhǔn)度和更短延遲時(shí)間，滿(mǎn)足一些前所未有的需求。

為了因應(yīng)5G的需求，在更短時(shí)間內(nèi)完成動(dòng)態(tài)配置更改，最新推出的v3.0為接口的觸發(fā)器提供了多項(xiàng)增強(qiáng)措施。各種觸發(fā)器可用于讓RF子系統(tǒng)能夠在極嚴(yán)時(shí)間控制下配置多部RF設(shè)備，以及在一部從屬設(shè)備內(nèi)或跨多部設(shè)備間同步緩存器設(shè)定變更：

? 定時(shí)觸發(fā)器(Timed Trigger)：

可為無(wú)數(shù)使用中的載波聚合組態(tài)提供更嚴(yán)格的同步時(shí)間控制(圖2)。

圖2、定時(shí)觸發(fā)器操作概覽

? 可映射觸發(fā)器(Mappable Trigger)：

讓多項(xiàng)控制功能可重新映像至特定的延伸觸發(fā)器(圖3)。

圖3、可映像觸發(fā)器應(yīng)用范例

? 延伸觸發(fā)器(Extended Trigger)

增加RF控制系統(tǒng)中可用的獨(dú)特觸發(fā)器的數(shù)量。延伸觸發(fā)器的數(shù)量在RFFE v3.0中有所增加，帶來(lái)比以往更加復(fù)雜的無(wú)線電基礎(chǔ)架構(gòu)。

觸發(fā)器會(huì)交互作用，為5G不斷擴(kuò)展的所有頻帶范圍快速設(shè)定并靈活地重新設(shè)定RF前端。舉例而言，對(duì)于連續(xù)(Back-to-back)觸發(fā)器操作，MIPI RFFE v3.0將計(jì)時(shí)精準(zhǔn)度改善了20倍。如此一來(lái)，新版規(guī)格的設(shè)計(jì)目的便在于提升通量效率，減少封包延遲和錯(cuò)誤，協(xié)助確保5G設(shè)備能夠在關(guān)鍵顧客和商業(yè)功能的核心提供高效能RF功能。

此外，有了v3.0帶來(lái)的靈活度，設(shè)計(jì)系統(tǒng)時(shí)也能減少RF面板上的RFFE總線數(shù)量。接口的可映像觸發(fā)器會(huì)啟動(dòng)動(dòng)態(tài)重新映像，以觸發(fā)作業(yè)來(lái)處理隨著逐步增加的潛在RF頻帶數(shù)量而增加的上行和下行載波聚合組數(shù)量。頻道已經(jīng)過(guò)優(yōu)化，提升了設(shè)備的使用率。另外，所有控制皆集中在單一總線內(nèi)，插腳便被保留在主要基頻收發(fā)機(jī)上。由于需要協(xié)調(diào)的不同RFFE總線數(shù)量變少，軟件因此也可能獲得簡(jiǎn)化，進(jìn)而全面節(jié)省成本。

實(shí)際標(biāo)準(zhǔn)

5G的實(shí)踐是個(gè)過(guò)程，現(xiàn)今仍?xún)H在非常早期的階段。MIPI RFFE v3.0推出的功能，目的在于讓RF系統(tǒng)設(shè)計(jì)師能夠把握5G帶來(lái)的第一個(gè)主要效益，也就是6GHz以下網(wǎng)絡(luò)頻段的頻率范圍1(FR1)。v3.0讓人們能夠快速、靈活、半自動(dòng)化和全面地控制多種獨(dú)立RFFE子系統(tǒng)，為主流RF市場(chǎng)提供了所需功能，推動(dòng)當(dāng)今5G部署的蓬勃發(fā)展。

v3.0也兼容于先前的RFFE版本，因此系統(tǒng)設(shè)計(jì)師無(wú)需更改MIPI RFFE之物理層。

這是一項(xiàng)關(guān)鍵特色，因?yàn)镽FFE規(guī)格廣受仰賴(lài)，市場(chǎng)上早有一個(gè)龐大的采用者和設(shè)備生態(tài)系。RFFE確實(shí)已成為RF產(chǎn)業(yè)的明確主力。回顧2008年，MIPI RF前端控制工作組開(kāi)始研發(fā)工作時(shí)，各設(shè)備仍使用多種方法來(lái)管理前端。然多虧過(guò)去十年將MIPI RFFE作為中心實(shí)際標(biāo)準(zhǔn)，RF技術(shù)再也不是一盤(pán)散沙。 工作組會(huì)持續(xù)努力增加新功能，讓用戶(hù)社群脫穎而出，收獲益處。事實(shí)上，下一代RFFE規(guī)格已開(kāi)始研發(fā)，以支持極具時(shí)效性的RF前端控制需求，配合5G的大規(guī)模多輸入多輸出(MIMO)、在毫米波(24.25GHz至56GHz)頻段中運(yùn)行的5G新無(wú)線電(NR)頻率范圍2(FR2)以及全球正在進(jìn)行的下一階段5G部署，做好充足準(zhǔn)備。

(本文作者為MIPI RFFE工作組主席和副主席)