6G技術競賽加劇，射頻設計的複雜性成為產業發展的挑戰。行動電信業者需在提升網路速度與靈活性的同時，降低成本和能耗。
6G技術競賽愈演愈烈，但與此同時，射頻設計不斷提升的複雜性正成為一個可能阻礙或延緩產業發展的挑戰。如今，行動電信業者面臨著雙重壓力：既要打造更快速、更靈活的網路，又要降低成本和能耗。共用基礎設施和不斷擴張的頻段需求正在重塑產業格局，要求射頻系統在有限資源下支援更多功能。
複雜性為何激增
從5G邁向6G，不僅是速度的提升，更在於對射頻單元設計能力提出了更高要求。目前行動通訊業者管理的頻段數量不斷增加，涵蓋sub-6 GHz及更高頻段。電信業者為大型基地台、小型基地台和分散式天線系統(Distributed Antenna System, DAS)部署射頻資源，而這些部署通常建置於共享基礎設施環境，多家電信業者共用同一套硬體。這種基礎設施共用的趨勢提升了效率，但也因將多個頻段合併到單一射頻單元，為射頻設計帶來了額外的複雜性。
傳統上，研發一款新型射頻裝置需要18到24個月。隨著頻段數量和配置組合的激增，此一週期正被進一步拉長。對於供應商而言，這表示研發成本上升、產品上市週期拉長；對於電信業者而言，表示網路部署節奏放緩、投資回收時間拉長。隨著系統複雜性逐漸成為瓶頸，產業極需一個具體可行的解決方案。
6G射頻設計挑戰升高
電信業者和供應商必須重新思考射頻設計，以滿足未來6G時代的需求。為此需具備以下能力：
- 簡化設計：整合難題長期拖慢開發進程，因此簡化相關流程非常重要。
- 縮短研發週期：競爭日趨激烈，電信業者也準備更新網路，快速推向市場已成為競爭關鍵。
- 彈性和可程式化性：射頻必須支援多種頻段、配置和應用，無需為每種變體更換新硬體。
- 通用射頻：單一小訊號平台需能支援從大型基地台到DAS的多元應用，以減少對多種核心射頻設計的需求。
- 能源效率：降低功耗不再是一種選擇，而是關乎永續發展和成本控制的硬性要求。
- 安全內建：零信任環境和安全引導是必須滿足的產業標準。
- 更多元化的供應鏈生態和O-RAN：開放架構是擴大供應商生態和促進創新的關鍵。
- 因應未來：隨著6G時代來臨，射頻系統必須能支援更複雜的需求，包括AI驅動的特性和先進的網路感知能力。
合作與創新是關鍵
要滿足這些需求，僅靠小幅度或漸進式改進是不夠的，電信業者、供應商和半導體企業必須密切合作。Open RAN架構顯示，產業正朝著更彈性且更多元化的方向發展。透過全網路統一的標準介面，O-RAN使電信業者能夠從更豐富的生態中獲得射頻裝置，進一步擴大網路中射頻單元的選擇彈性。
在5G領域，許多企業的合作已升級為多電信業者RAN(MORAN)模式：基礎設施共用，同時每家電信業者保持獨立的頻譜。成效相當顯著：兩家公司報告皆指出，相較於獨立建網，資本支出降低30%到35%，營運成本節省25%到30%。更重要的是，這種模式讓5G覆蓋超過75%的人口，加速了新一代網路的普及[1-2]。
元件級別的創新同樣重要。AI驅動的數位預失真(Digital Predistortion, DPD)和被動互調(Passive Intermodulation, PIM)抵消等特性，正促進射頻裝置在多個頻段發揮最佳效能。但是這些特性可能會增加複雜性和能耗，除非實現智慧整合。
Samana整合架構解析
ADI的Samana晶片顯示，整合式設計有助於降低系統複雜度，同時兼顧既有功能需求。Samana將收發器、數位前端處理功能和網路連接整合到單一元件中，進而無需FPGA這種通常會消耗30W到40W功率的額外運算元件。這種整合不僅降低了功耗和成本，還透過簡化電路板佈局和網路整合降低設計負擔，同時消除了往往會延緩開發的時序挑戰。
除了整合，Samana還透過引入零信任和MACSec等安全特性來強化安全性，並透過提升能源效率來協助電信業者降低營運支出和成本、簡化維運，同時縮短客戶產品上市週期。儘管Samana並非市場上唯一可行的選擇，但其反映出目前產業對高整合度射頻架構的需求趨勢：降低複雜性的同時，提升彈性與可擴充性。
為6G做好準備
隨著產業向6G邁進，複雜性將持續攀升。支援多頻段、多電信業者的射頻技術將成為常態，AI驅動的特性對於優化性能和網路容量將非常重要。與此同時，永續發展目標將要求降低能耗，而安全方面的要求只會越來越嚴格。
供應商和電信業者必須找到以更少資源支援更多功能的辦法，研發出設計更簡化、生產效率更高、部署更容易的射頻裝置。為此必須採用既具有彈性、又不會增加複雜性的架構。此外，從一開始就應重視節能與安全，以支援全球永續發展目標。
簡化設計成關鍵
在提升彈性的同時降低複雜性，是行動通訊產業極需落實的策略重點。簡化設計過程能夠加速部署、降低成本，並推動進一步創新。彈性、可程式化的射頻可促進電信業者迅速適應不斷變化的頻譜和服務需求。在5G向6G演進的過程中，這些能力將成為關鍵能力之一。
以ADI的Samana為代表的解決方案顯示，當整合能力與創新思維融合時，技術效益將更容易發揮。然而，行動網路的未來還取決於協作、創造力和對簡單性的持續追求。在複雜性成為新常態的背景下，簡化設計將可能成為未來射頻架構的重要方向。
(本文由ADI提供)
參考資料
- “Managed Service Model for a MORAN Shared Network”，Omnitele。
- “Operators View Cost Saving and Coverage as the Two Main Drivers for Network Sharing”，Analysys Mason，2023年5月。