4G LTE的系統架構如圖1(a)所示，一般為外差式(Heterodyne)架構，所謂外差式(Heterodyne)架構是指多次的升、降頻。傳送端是先將處理好的數位信號經數位類比轉換器(Digital-to-Analog Converter，DAC)轉換為類比信號後，經過濾波器塑形後(Shaping)，經混頻器(Mixer)升頻至較高的中頻(Intermediate Frequency，IF)，經過濾波器將不要的部分濾掉，再升頻至射頻(Radio Frequency，RF) ，濾波後，從功率放大器，再次頻段選擇濾波後，經天線發射出去。接收端則是將經天線、頻段選擇濾波器、低雜訊放大器(Low Noise Amplifier，LNA)接收到的信號，經混頻器(Mixer)降頻至中頻(Intermediate frequency，IF)，經過濾波器將不要的鏡像(Image)部分濾掉，再降頻至基頻，經通道濾波器(Channel Select Filter)選擇對應的將通道，經類比數位轉換器(Analog-to-Digital Converter; ADC)轉換為數位信號後，進行數位信號處理。功率放大器(PA)與低雜訊放大器(LNA)等射頻前端一般以外加方式整合，且為提供足夠涵蓋幾十公里的涵蓋範圍，此功率放大器(PA)與低雜訊放大器(LNA)會以三五族(如砷化鎵(GaAs)、氮化鎵(GaN))製程設計，以提供較大輸出功率與較低雜訊係數(Noise Figure，NF)。天線部分則是透過連接器連接外部天線。
手機部分一般是採用全方向性(Omnidirectional)天線設計，輻射場型為向四面八方輻射(如圖1(b)所示)，基站部分的天線則多採用區塊化設計，以提高頻譜使用效率。
(a)
(b)
圖1. 4G 系統方塊與天線
5G毫米波的系統架構如圖2所示，為達到較佳的動態範圍(Dynamic Range)與性能，一般也是採用外差式架構。較佳的動態範圍是因為接收端多次降頻，有較多級分散的放大增益可調整，因此可同時涵蓋的更大的接收信號強度與更低的雜訊基底(Noise Floor)，來達到更小的接收信號敏感度(Sensitivity)。更大的接收信號強度系統上對應的就是可以容許用戶端更接近基地台，更低的雜訊基底系統上對應的就是可以能夠接收距離基地台更遠的用戶端較弱的信號，也就是可涵蓋較大的涵蓋範圍。而更大的涵蓋範圍，相對的對於傳送端也需要設計有較大輸出等效全方向輻射功率(EIRP)才能在傳送端同樣滿足覆蓋需求。較佳的性能是因為不會如直接轉換架構(Direct Conversion)因為載波洩漏(Carrier Leakage)或傳送反射，在接收端基頻產生不好處理的直流電壓偏置(DC Offset)問題，或是低中頻架構(Low IF)在混頻器混頻後所產生與主要信號通道非常靠近而難以濾除的鏡像抑制(Image Rejection)問題。同時外差式架構有較多地方需要設計濾波器，可以透過這些濾波器以整體堆疊的特性作設計，來加強將各種非理想信號濾得更乾淨的整體設計考量。
圖2. 5G毫米波系統方塊
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