高通驍龍X65調(diào)制解調(diào)器及射頻系統(tǒng)，將5G帶入萬兆級10Gbps時代

第五代移動通信技術(shù)(5th Generation Mobile Communication Technology，簡稱5G)是具有高速率、低時延和大連接特點的新一代寬帶移動通信技術(shù)，5G通訊設(shè)施是實現(xiàn)人機物互聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施。

國際電信聯(lián)盟(ITU)定義了5G的三大類應(yīng)用場景，即增強移動寬帶(eMBB)、超高可靠低時延通信(uRLLC)和海量機器類通信(mMTC)。增強移動寬帶(eMBB)主要面向移動互聯(lián)網(wǎng)流量爆炸式增長，為移動互聯(lián)網(wǎng)用戶提供更加極致的應(yīng)用體驗;超高可靠低時延通信(uRLLC)主要面向工業(yè)控制、遠(yuǎn)程醫(yī)療、自動駕駛等對時延和可靠性具有極高要求的垂直行業(yè)應(yīng)用需求;海量機器類通信(mMTC)主要面向智慧城市、智能家居、環(huán)境監(jiān)測等以傳感和數(shù)據(jù)采集為目標(biāo)的應(yīng)用需求。

為滿足5G多樣化的應(yīng)用場景需求，5G的關(guān)鍵性能指標(biāo)更加多元化。ITU定義了5G八大關(guān)鍵性能指標(biāo)，其中高速率、低時延、大連接成為5G最突出的特征，用戶體驗速率達(dá)1Gbps，時延低至1ms，用戶連接能力達(dá)100萬連接/平方公里。

提到5G，許多人會馬上想到速度快這個關(guān)鍵特性。但你是否知道，5G以及Wi-Fi 6E、Wi-Fi 7這些最新一代的無線通信，為什么能實現(xiàn)媲美光纖的速度?不少人會將原因歸結(jié)為通信標(biāo)準(zhǔn)的演進，這固然沒錯，但不夠深入和全面。實際上，5G、Wi-Fi 6/7速率能夠大幅提升是得益于整個通信系統(tǒng)的升級。這就好比為了提升通信性能擴寬道路(引入新的頻譜)，將普通車道升級為高速路(增加新技術(shù))，用更多的車輛實現(xiàn)更高運輸效率(盡可能利用更多頻率、更高效率提升通信性能)，最終讓無線傳輸也能媲美有線傳輸?shù)姆€(wěn)定性以及高速率和低時延。

以普通消費者最熟悉的智能手機來說，要支持最新一代通信技術(shù)需要硬件系統(tǒng)的升級，包含被廣泛關(guān)注的調(diào)制解調(diào)器(我們常說的基帶)，還有經(jīng)常被忽略的射頻前端以及天線。這聽起會讓人興味索然，但實際上從調(diào)制解調(diào)器到天線的通信系統(tǒng)至關(guān)重要。如果沒有射頻前端，手機將無法工作，沒有先進的射頻前端，手機也沒辦法實現(xiàn)全球通信。

本文，我們就聊一聊讓5G成為現(xiàn)實，讓W(xué)i-Fi 7速度倍增，但又容易被忽略的高價值射頻前端(RFFE)。5G、Wi-Fi 7速度倍增，射頻前端是被忽略的功臣，什么是射頻前端?射頻前端就是調(diào)制解調(diào)器和終端天線間的一套射頻組件，影響并管理無線發(fā)送和接收的全部信號。

射頻前端在4G時代之前，和移動通信一樣不算復(fù)雜，只需支持屈指可數(shù)的幾個不同的無線頻率，只需要少量的射頻元件和天線。4G的商用，讓移動通信的射頻設(shè)計發(fā)生了根本性的變化。因為4G LTE要盡可能利用無線頻譜，高效使用離散的頻譜資源，改善無線連接及能。這就類似于，要利用多車道容納更多車輛，并且要實現(xiàn)更高的運輸效率。

為了實現(xiàn)4G的目標(biāo)，射頻前端的無線信令和傳輸架構(gòu)被重塑，并且增加了多項功能，比如載波聚合、高階調(diào)制以及多入多出(MIMO)天線，射頻前端的復(fù)雜性同時也呈現(xiàn)出幾何級數(shù)式增長。5G時代的來臨，加深了射頻設(shè)計的挑戰(zhàn)。4G早期，一臺移動終端需要支持的頻段不到20個。無線頻譜作為稀缺資源，全球各地對于無線頻譜的分配各不相同，如今的5G時代，已經(jīng)有超過10000個頻段組合。

另外，為了實現(xiàn)5G高速率、低時延的目標(biāo)，5G引入了毫米波頻段(24GHz以上頻譜)，這是5G能夠?qū)崿F(xiàn)峰值速率超過7Gbps，媲美光纖通信的關(guān)鍵。2020年2月，高通發(fā)布的驍龍X60 5G調(diào)制解調(diào)器，正是搭配高通射頻及毫米波天線模組，實現(xiàn)了最高7.5Gbps的下載速度和3Gbps的上傳速度，千兆級的速率及時延堪比光纖。一年后的高通驍龍X65調(diào)制解調(diào)器及射頻系統(tǒng)，又將5G帶入萬兆級10Gbps時代。

5G更多的頻段組合，以及諸多新技術(shù)的引入，都讓5G射頻前端的設(shè)計面臨前所未有的復(fù)雜性挑戰(zhàn)，同時還有功耗和體積的限制條件。與5G類似，無線局域網(wǎng)和Wi-Fi的復(fù)雜性也不斷增加，Wi-Fi 6E的頻率已經(jīng)提升至6GHz，高通今年發(fā)布的全球首個Wi-Fi 7商用解決方案，能夠同時利用5GHz和6GHz頻段，高通1620專業(yè)聯(lián)網(wǎng)平臺最高峰值無線容量達(dá)33.1Gbps。

高速度也會帶來新的商業(yè)機會。虛擬現(xiàn)實就可能借5G實現(xiàn)突破。今天的VR要想很好地實現(xiàn)高清傳輸，需要150Mbps以上的寬帶，這在大部分網(wǎng)絡(luò)中都無法實現(xiàn)。5G的到來，會大大改善VR的體驗，VR產(chǎn)業(yè)的大發(fā)展完全可期。

高速度還會支持遠(yuǎn)程醫(yī)療、遠(yuǎn)程教育等從概念轉(zhuǎn)向?qū)嶋H應(yīng)用。遠(yuǎn)程醫(yī)療可行的基礎(chǔ)就是低成本，同時又需要高清晰的圖像傳輸，需要低延時的操作，這些都要以高速度的網(wǎng)絡(luò)作為基礎(chǔ)。高速度是5G不同于4G最顯著的一個特點。人類對于速度的追求是永無止境的，所以也永遠(yuǎn)沒有所謂的夠用，3G不夠用，4G不夠用，5G也會不夠用。人類會一直追求用各種新技術(shù)來支持更大的帶寬、更高的速度，并在此基礎(chǔ)上支持更多的服務(wù)，讓傳統(tǒng)的業(yè)務(wù)和服務(wù)有更好的體驗。