45、5G调制解调器设计挑战深度剖析

5G调制解调器设计挑战深度剖析

1. 5G系统架构选项与调制解调器挑战概述

为应对不同过渡阶段的各类部署场景，定义了五种系统架构选项。从调制解调器的角度来看，支持这些架构变体的主要挑战在于LTE和NR功能的共享，最终实现集成。在片上系统（SoC）中同时实现LTE和NR调制解调器时，需要在性能和成本效益之间进行权衡。

2. 双连接与调制解调器架构

在五种系统架构中，选项3（即EN - DC）深受移动运营商青睐。它借助现有的LTE网络提供全面覆盖的移动性，同时利用新部署的NR网络实现超高速数据传输。而且，该选项无需部署新的核心网络，既能加快5G服务的可用性，也有助于推动其普及。

不过，从用户设备（UE）的角度而言，需要同时运行两种无线电技术，这给UE设计，尤其是调制解调器架构带来了新的挑战。UE有两种实现方式：
- 独立硬件模块 ：配备完全分离但相互协调的LTE和NR硬件模块，分别独立处理与LTE和NR基站的数据收发。然而，这种方式会导致硬件成本过高，例如芯片面积增大。
- 硬件共享 ：采用资源池机制，根据LTE/NR在任何给定时间的需求动态分配硬件和计算能力。网络的配置消息可实现动态分配。5G规范中引入了UE按LTE/NR频段组合向网络报告其硬件能力的功能。例如，考虑到天线布局，UE在低频段可声明较低的多输入多输出（MIMO）能力。硬件共享虽然能有效降低硬件成本，但会显著增加设计复杂度，进而推高硬件成本。因此，需要在硬件共享和设计复杂度之间进行权衡。

在EN - DC网络中，LTE和NR基站独立进行调度决策。若两个基站同时允许上行传输，由于UE