3GPP宣布R16標準凍結，模組設計面臨哪些難點呢？

R16標準在網絡能力擴展、潛力挖掘以及降低運營成本等方面，做出了諸多改進：包括對超可靠低延遲通信（uRLLC）的增強、對垂直行業(yè)和局域網服務的支持、蜂窩物聯(lián)網的支持與擴展、增強V2X車聯(lián)網（Vehicle to Everything）的支持、5G定位和定位服務、5G衛(wèi)星接入、無線和有線融合增強、增強網絡切片、支持無線NR-U免許可頻譜設計等。這些改進的提出，對行業(yè)從業(yè)者提出了諸多挑戰(zhàn)。下面，讓我們從模組的角度來看看吧。 

NR5G強制要求5G NR必須使用MIMO技術，也就是多輸入多輸出技術，包含上行MIMO和下行MIMO。要保證最好的上下行吞吐量，避免各MIMO支路間相互干擾，MIMO支路之間就需要滿足相應的隔離度要求。對于面積十分緊湊的模組而言，如何設計滿足要求的MIMO路隔離度，不僅要布局合理，天線的布局也需要合理，盡量避免MIMO支路天線靠的過近，尤其對發(fā)射的MIMO支路而言。

由于5G NR更靈活、帶寬更大、速率更高，NR終端設備比LTE更耗電。要滿足3GPP的功率， NR PA就需要更高的輸出功率，高輸出功率帶來的弊端就是功耗增加，從而導致整個模塊的熱量增加，而模塊體積很小，從而增加了散熱難度。如何優(yōu)化功耗也成為射頻設計的一大難點。同時，工業(yè)物聯(lián)網是5G的重點應用領域，其終端產品的使用場景大多要求嚴苛的工作溫度，這也對模塊的功耗及溫升設計提出了更高的要求。為了保證模組能長時間穩(wěn)定的工作需要嚴格控制模組的溫升，為此PCB設計時對發(fā)熱器件的布局規(guī)劃、走線時整板的電源和地回路的設計都需要做調整。需要對各頻段的功耗持續(xù)進行優(yōu)化以達到最優(yōu)，同時需要在模組四周做散熱措施。

5G大應用時代開啟，多種多樣無線通信系統(tǒng)在應用環(huán)境中疊加傳播。為了解決5G高頻傳輸的信號衰弱問題，大部分都要求通信系統(tǒng)具備更高的發(fā)射功率，因此5G基站會布的較4G基站密集得多，加劇了環(huán)境干擾。同時5G的N41/N77/N78/N79等主要頻段與WIFI 2.4G/5G的應用頻率非?？拷榇?，在5G模組的設計中，必須要盡可能考慮每一個工作頻段的抗干擾能力。首先是對于每一個接收通路中的可能存在干擾信號的抑制能力進行詳細的鏈路預算，嚴格選擇滿足設計要求的LPF和多工器配合，同時還必須阻斷干擾信號通過相鄰或者間隔較近的通路耦合路徑。還需要考慮模組大功率發(fā)射對傳輸環(huán)境產生的干擾強度，必須控制在一定范圍之內。

為了滿足工業(yè)互聯(lián)網終端豐富的通訊接口需求，5G模組設計了常用的多種接口包含USB3.1, PCIe3.0, SDIO3.0, RGMII2.0, (U)SIM card, digital audio(I2S or PCM), SPI, I2C, UART, ADC,GPIO等。模組接口多會導致外圍的功能增加，客戶的應用更復雜技術要求更高；同時對電路設計要求更高調試難度和工作量會增加很多。模塊接口多也會導致模塊的管腳數量增加對模塊的平整度、焊接能力、生產測試等都會增加難度。接口數量多，會導致單位面積內的PIN數量增加，PIN數多在生產或者客戶使用過程中被ESD，浪涌等損壞的概率會增大，因此在模塊設計的時候提出了更高的要求。