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。