高通驍龍X65調(diào)制解調(diào)器及射頻系統(tǒng)，將5G帶入萬(wàn)兆級(jí)10Gbps時(shí)代

第五代移動(dòng)通信技術(shù)(5th Generation Mobile Communication Technology，簡(jiǎn)稱(chēng)5G)是具有高速率、低時(shí)延和大連接特點(diǎn)的新一代寬帶移動(dòng)通信技術(shù)，5G通訊設(shè)施是實(shí)現(xiàn)人機(jī)物互聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施。

國(guó)際電信聯(lián)盟(ITU)定義了5G的三大類(lèi)應(yīng)用場(chǎng)景，即增強(qiáng)移動(dòng)寬帶(eMBB)、超高可靠低時(shí)延通信(uRLLC)和海量機(jī)器類(lèi)通信(mMTC)。增強(qiáng)移動(dòng)寬帶(eMBB)主要面向移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)流量爆炸式增長(zhǎng)，為移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)用戶提供更加極致的應(yīng)用體驗(yàn);超高可靠低時(shí)延通信(uRLLC)主要面向工業(yè)控制、遠(yuǎn)程醫(yī)療、自動(dòng)駕駛等對(duì)時(shí)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(jī)器類(lèi)通信(mMTC)主要面向智慧城市、智能家居、環(huán)境監(jiān)測(cè)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(chǎng)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(shí)延、大連接成為5G最突出的特征，用戶體驗(yàn)速率達(dá)1Gbps，時(shí)延低至1ms，用戶連接能力達(dá)100萬(wàn)連接/平方公里。

提到5G，許多人會(huì)馬上想到速度快這個(gè)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(wú)線通信，為什么能實(shí)現(xiàn)媲美光纖的速度?不少人會(huì)將原因歸結(jié)為通信標(biāo)準(zhǔn)的演進(jìn)，這固然沒(méi)錯(cuò)，但不夠深入和全面。實(shí)際上，5G、Wi-Fi 6/7速率能夠大幅提升是得益于整個(gè)通信系統(tǒng)的升級(jí)。這就好比為了提升通信性能擴(kuò)寬道路(引入新的頻譜)，將普通車(chē)道升級(jí)為高速路(增加新技術(shù))，用更多的車(chē)輛實(shí)現(xiàn)更高運(yùn)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(wú)線傳輸也能媲美有線傳輸?shù)姆€(wěn)定性以及高速率和低時(shí)延。

以普通消費(fèi)者最熟悉的智能手機(jī)來(lái)說(shuō)，要支持最新一代通信技術(shù)需要硬件系統(tǒng)的升級(jí)，包含被廣泛關(guān)注的調(diào)制解調(diào)器(我們常說(shuō)的基帶)，還有經(jīng)常被忽略的射頻前端以及天線。這聽(tīng)起會(huì)讓人興味索然，但實(shí)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(méi)有射頻前端，手機(jī)將無(wú)法工作，沒(méi)有先進(jìn)的射頻前端，手機(jī)也沒(méi)辦法實(shí)現(xiàn)全球通信。

本文，我們就聊一聊讓5G成為現(xiàn)實(shí)，讓W(xué)i-Fi 7速度倍增，但又容易被忽略的高價(jià)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(wú)線發(fā)送和接收的全部信號(hào)。

射頻前端在4G時(shí)代之前，和移動(dòng)通信一樣不算復(fù)雜，只需支持屈指可數(shù)的幾個(gè)不同的無(wú)線頻率，只需要少量的射頻元件和天線。4G的商用，讓移動(dòng)通信的射頻設(shè)計(jì)發(fā)生了根本性的變化。因?yàn)?G LTE要盡可能利用無(wú)線頻譜，高效使用離散的頻譜資源，改善無(wú)線連接及能。這就類(lèi)似于，要利用多車(chē)道容納更多車(chē)輛，并且要實(shí)現(xiàn)更高的運(yùn)輸效率。

為了實(shí)現(xiàn)4G的目標(biāo)，射頻前端的無(wú)線信令和傳輸架構(gòu)被重塑，并且增加了多項(xiàng)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(shí)也呈現(xiàn)出幾何級(jí)數(shù)式增長(zhǎng)。5G時(shí)代的來(lái)臨，加深了射頻設(shè)計(jì)的挑戰(zhàn)。4G早期，一臺(tái)移動(dòng)終端需要支持的頻段不到20個(gè)。無(wú)線頻譜作為稀缺資源，全球各地對(duì)于無(wú)線頻譜的分配各不相同，如今的5G時(shí)代，已經(jīng)有超過(guò)10000個(gè)頻段組合。

另外，為了實(shí)現(xiàn)5G高速率、低時(shí)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(guò)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(shí)現(xiàn)了最高7.5Gbps的下載速度和3Gbps的上傳速度，千兆級(jí)的速率及時(shí)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(wàn)兆級(jí)10Gbps時(shí)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(jì)面臨前所未有的復(fù)雜性挑戰(zhàn)，同時(shí)還有功耗和體積的限制條件。與5G類(lèi)似，無(wú)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(gè)Wi-Fi 7商用解決方案，能夠同時(shí)利用5GHz和6GHz頻段，高通1620專(zhuān)業(yè)聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)最高峰值無(wú)線容量達(dá)33.1Gbps。

高速度也會(huì)帶來(lái)新的商業(yè)機(jī)會(huì)。虛擬現(xiàn)實(shí)就可能借5G實(shí)現(xiàn)突破。今天的VR要想很好地實(shí)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(wú)法實(shí)現(xiàn)。5G的到來(lái)，會(huì)大大改善VR的體驗(yàn)，VR產(chǎn)業(yè)的大發(fā)展完全可期。

高速度還會(huì)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(shí)又需要高清晰的圖像傳輸，需要低延時(shí)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(gè)特點(diǎn)。人類(lèi)對(duì)于速度的追求是永無(wú)止境的，所以也永遠(yuǎn)沒(méi)有所謂的夠用，3G不夠用，4G不夠用，5G也會(huì)不夠用。人類(lèi)會(huì)一直追求用各種新技術(shù)來(lái)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(yàn)。