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5G手機(jī)也能輕薄?高通:射頻模組使其變成可能

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5G來(lái)了,5G手機(jī)還會(huì)遠(yuǎn)嗎?隨著5G第一階段標(biāo)準(zhǔn)制定完成,有關(guān)5G標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、產(chǎn)品研發(fā)、商用部署等各項(xiàng)工作也進(jìn)入了沖刺階段,5G將會(huì)很快落地,而關(guān)于5G手機(jī)的討論也越來(lái)越多。5G手機(jī)什么時(shí)候才會(huì)商用?5G手機(jī)是否能像現(xiàn)在的智能手機(jī)一樣輕?。孔鳛槟壳叭蜃畲蟮囊苿?dòng)芯片廠商、5G領(lǐng)頭企業(yè)——高通給出了答案。
2018年7月23日,高通宣布推出全球首款面向智能手機(jī)和其他移動(dòng)終端的全集成5G新空口(5G NR)毫米波及6GHz以下射頻模組系列—QTM052毫米波天線模組系列和QPM56xx 6GHz以下射頻模組系列,堪稱5G進(jìn)程上又一里程碑事件。這兩個(gè)系列可與高通驍龍X50 5G調(diào)制解調(diào)器配合,共同提供從調(diào)制解調(diào)器到天線且跨頻段的多項(xiàng)功能,支持緊湊封裝尺寸以適合于移動(dòng)終端集成。
日前,高通產(chǎn)品市場(chǎng)高級(jí)總監(jiān)沈磊在接受C114采訪時(shí)表示,基于在無(wú)線通信領(lǐng)域的眾多積累,包括對(duì)5G標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)、產(chǎn)品等的標(biāo)準(zhǔn)和洞察,高通成功研制出5G毫米波及6GHz以下射頻模組系列,這些產(chǎn)品將大大簡(jiǎn)化5G智能手機(jī)的設(shè)計(jì)流程,加速5G終端產(chǎn)品的上市進(jìn)程。
沈磊透露,高通將助力OEM廠商在2019年上半年推出首批5G手機(jī)。屆時(shí),5G智能手機(jī)的下載速率可高達(dá)5Gbps,下載一部高清電影僅需要幾秒鐘。而借助于高通高度集成的射頻模組,5G手機(jī)能做到和現(xiàn)在的4G手機(jī)一樣輕薄。
將不可能變成可能 克服毫米波移動(dòng)化難題
不同于2G、3G和4G,5G將用來(lái)支持增強(qiáng)的移動(dòng)寬帶(eMBB)、具有高可靠性和超低延遲的通信(uRLLC)以及大規(guī)模機(jī)器間通信(mMTC)三大類主要應(yīng)用場(chǎng)景。這就需要更大的帶寬、更短的時(shí)延和更高的速率。要想達(dá)到上述愿景,5G頻率將涵蓋高、中、低頻段,即統(tǒng)籌考慮全頻段。
因此,能實(shí)現(xiàn)高帶寬、高速率的毫米波在近年來(lái)變得越發(fā)熱門,毫米波指的是運(yùn)行在24GHz或更高頻段的無(wú)線信號(hào)。但是要想使用毫米波還要面臨很多挑戰(zhàn),這些挑戰(zhàn)幾乎涵蓋終端工程的方方面面,包括材料、外形尺寸、工業(yè)設(shè)計(jì)、散熱和輻射功率的監(jiān)管要求等。鑒于此,移動(dòng)行業(yè)中很多人都認(rèn)為毫米波在移動(dòng)終端和網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用是不切實(shí)際且不可實(shí)現(xiàn)的。
沈磊認(rèn)為,毫米波主要有三個(gè)致命短板:第一是頻譜傳輸距離較短。第二是頻譜容被樓宇、人體等阻擋、反射和折射;第三是它們還受限于很多空間因素,其中一個(gè)主要因素就是水分子對(duì)于這些頻譜的吸收程度很高。
所以這些頻譜目前基本上還未被使用。甚至有一種觀點(diǎn)認(rèn)為,考慮到這些物理特性,或許這些頻譜永遠(yuǎn)都不會(huì)被利用,或只能在相對(duì)簡(jiǎn)單的應(yīng)用場(chǎng)景內(nèi)使用,如做固網(wǎng)接入和微波中繼。而高通過(guò)多年的投入和技術(shù)研發(fā),以及產(chǎn)品的積累,成功克服了這一難題。沈磊表示。
那么高通是怎么做到的呢?沈磊透露,這背后的幕后英雄就是波束成型。毫米波天線將無(wú)線信號(hào)聚合成波束,以提高覆蓋。即使是在非視距(LOS)的情況下,智能算法也可以引導(dǎo)波束沿著最優(yōu)路徑進(jìn)行連接。而手機(jī)內(nèi)的毫米波天線設(shè)計(jì),能在克服手以及其他物體阻擋造成的傳輸損耗。
高通QTM052毫米波天線模組可與驍龍X50 5G調(diào)制解調(diào)器協(xié)同工作并形成完整系統(tǒng),以應(yīng)對(duì)毫米波帶來(lái)的巨大挑戰(zhàn)。作為完整系統(tǒng),其可支持先進(jìn)的波束成形、波束導(dǎo)向和波束追蹤技術(shù),以顯著改善毫米波信號(hào)的覆蓋范圍及可靠性。該系統(tǒng)包括集成式5G新空口無(wú)線電收發(fā)器、電源管理IC、射頻前端組件和相控天線陣列,并可在26.5-29.5GHz(n257)以及完整的27.5-28.35GHz(n261)和37-40GHz(n260)毫米波頻段上支持高達(dá)800MHz的帶寬。
最重要的是,QTM052模組可將所有這些功能集成于緊湊的封裝尺寸中,其封裝面積可支持在一部智能手機(jī)中最多安裝4個(gè)QTM052模組。這將支持OEM廠商不斷優(yōu)化其移動(dòng)終端的工業(yè)設(shè)計(jì),幫助其開(kāi)發(fā)外形美觀且兼具毫米波5G新空口超高速率的移動(dòng)終端,并支持這些終端最早于2019年上半年推出市場(chǎng)。
高通此次推出的5G毫米波射頻模組尺寸非常小,可以在空間和成本允許的情況下,在手機(jī)的四個(gè)邊立面上配備4個(gè)毫米波天線模組,以配合5G調(diào)制解調(diào)器芯片。這些毫米波天線模組都會(huì)連接到驍龍X50 5G調(diào)制解調(diào)器上,并集成從調(diào)制解調(diào)器往后的所有射頻鏈路芯片上的功能,包括收發(fā)器、射頻前端、天線等。沈磊表示。
正是因?yàn)樵跓o(wú)線通信領(lǐng)域的眾多積累,包括對(duì)5G標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)、產(chǎn)品等的標(biāo)準(zhǔn)和洞察,高通才有能力和實(shí)力成功研制出這些產(chǎn)品。沈磊強(qiáng)調(diào),與Skyworks、Qorvo等射頻巨頭相比,高通擁有自己的調(diào)制解調(diào)器,這是相比第三方射頻元器件廠商的核心差異化優(yōu)勢(shì)。
從芯片到射頻前端 助力5G規(guī)模商用
近年來(lái),射頻前端從幕后走到臺(tái)前。除了芯片,射頻前端也是一個(gè)高度集成的核心組件。同時(shí)射頻前端作為連接終端與移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的載體,對(duì)用戶期望的移動(dòng)體驗(yàn)以及推動(dòng)移動(dòng)行業(yè)的未來(lái)發(fā)展至關(guān)重要。
射頻領(lǐng)域玩家眾多,但是相比于在單一領(lǐng)域進(jìn)行布局,高通的整合射頻前端解決方案更受青睞。高通此次推出的配合5G芯片組X50 5G調(diào)制解調(diào)器的射頻模組,既支持毫米波天線模組,又支持6GHz以下射頻前端模組。
毫米波適用于在密集城市區(qū)域和擁擠的室內(nèi)環(huán)境中提供5G覆蓋,同時(shí)5G新空口的廣泛覆蓋將通過(guò)6GHz以下頻段實(shí)現(xiàn)。鑒于此,QPM56xx射頻模組系列(包括QPM5650、QPM5651、QDM5650和QDM5652)可幫助搭載驍龍X505G調(diào)制解調(diào)器的智能手機(jī)在6GHz以下頻段支持5G新空口。
QPM5650和QPM5651包括集成式5G新空口功率放大器(PA)/低噪聲放大器(LNA)/開(kāi)關(guān)以及濾波子系統(tǒng)。QDM5650和QDM5652包括集成式5G新空口低噪聲放大器/開(kāi)關(guān)以及濾波子系統(tǒng),以支持分集和MIMO技術(shù)。上述四款模組均支持集成式信道探測(cè)參考信號(hào)(SRS)切換以提供更優(yōu)的大規(guī)模MIMO應(yīng)用,并支持3.3-4.2GHz(n77)、3.3-3.8GHz(n78)和4.4-5.0GHz(n79)6GHz以下頻段。這些6GHz以下射頻模組為移動(dòng)終端制造商提供可行路徑,幫助其在移動(dòng)終端中支持5G新空口大規(guī)模MIMO技術(shù)。
據(jù)悉,目前QTM052毫米波天線模組系列和QPM56xx 6GHz以下射頻模組系列正在向客戶出樣。
高通推出的這些集成化的模組,從各個(gè)方面大大簡(jiǎn)化了手機(jī)廠商的工作,并且加速手機(jī)上市的進(jìn)程。大家都期望2019年,5G手機(jī)就能在一些領(lǐng)先國(guó)家和地區(qū)上市?,F(xiàn)在時(shí)間短、任務(wù)重、難度也高,所以借助高通推出的面向移動(dòng)終端的毫米波及6GHz以下射頻模組這些模組,可以加速和簡(jiǎn)化5G手機(jī)上市的過(guò)程。
近年來(lái),高通在射頻領(lǐng)域動(dòng)作頻頻,并不斷強(qiáng)化自己的射頻技術(shù)。2014年收購(gòu)Blacksand進(jìn)入PA市場(chǎng),2016年同日本電子元器件廠商TDK聯(lián)合組建合資公司進(jìn)入濾波器市場(chǎng),開(kāi)始為5G時(shí)代射頻前端技術(shù)提前布局。2017年2月,高通推出了全新的射頻前端解決方案RF360,提供了從調(diào)制解調(diào)器到天線的完整解決方案。
與此同時(shí),在2018年1月舉行的高通技術(shù)峰會(huì)上,高通與小米、vivo、OPPO、聯(lián)想四家手機(jī)廠商簽訂了射頻前端解決方案跨年度采購(gòu)訂單。在未來(lái)三年內(nèi)(2019年-2021年),四家手機(jī)廠商將采購(gòu)價(jià)值總額不低于20億美元的射頻前端部件,這也為高通發(fā)展射頻業(yè)務(wù)提供了良好的助力和窗口。
高通對(duì)手機(jī)OEM廠商的需求有著很深刻的了解,因此高通能夠針對(duì)客戶需求,能做出這種模組化產(chǎn)品,降低他們的研發(fā)難度,縮短其產(chǎn)品的上市時(shí)間。這也是高通和其他的友商相比,領(lǐng)先和獨(dú)特的地方。沈磊稱。

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