科技行者原創(chuàng )報道
作者：周雅
即將在巴塞羅那舉行的MWC 2019（世界移動(dòng)通信大會(huì )）前夕，高通正式宣布推出第二代5G新空口（5G NR）調制解調器——驍龍X55。這是一款真正意義上的5G芯片，官方資料也強調，驍龍X55旨在「幫助客戶(hù)以全球規?？焖俅蛟?G終端」「將5G能力賦予廣泛的終端類(lèi)型」「加速全球5G部署」，實(shí)際上，這不是驍龍X55的首秀，此前高通的合作伙伴已經(jīng)提前利用它完成了一些5G的設計和測試工作。而這次，高通專(zhuān)門(mén)舉行了一場(chǎng)小型媒體溝通會(huì )，對這一5G芯片作出正式解讀。
與4G相比，5G面臨全新格局
在全球，5G勢頭強勁，今年更是5G發(fā)展的關(guān)鍵一年。業(yè)界達成共識，2020年將規模商用5G。據各國運營(yíng)商所披露的信息，預計2019年上半年，美國和歐洲將推出5G業(yè)務(wù)，下半年，中國、日本、韓國、澳大利亞等國也將推出5G應用和服務(wù)。
據高通此前發(fā)布的《5G經(jīng)濟》報告顯示，5G的整體經(jīng)濟效益將于2035年之前在全球實(shí)現，它將支持廣泛的行業(yè)，能夠產(chǎn)出價(jià)值高達12萬(wàn)億美元的產(chǎn)品和服務(wù)；到2035年，僅5G價(jià)值鏈（OEM廠(chǎng)商、運營(yíng)商、內容創(chuàng )作者、應用開(kāi)發(fā)者和消費者）本身就能產(chǎn)生高達3.5萬(wàn)億美元的總收入，同時(shí)創(chuàng )造2200萬(wàn)個(gè)工作崗位。
而高通產(chǎn)品市場(chǎng)高級總監沈磊提到，相比十年前的4G部署，5G部署面臨著(zhù)全新格局，包括規模、力度、速度等維度。
初期，超過(guò)20家全球主流運營(yíng)商承諾部署和推出5G服務(wù)，超過(guò)20家全球領(lǐng)先的OEM廠(chǎng)商承諾發(fā)布5G終端，而在4G部署階段，這個(gè)數字僅不超過(guò)5家。
此外，兩代的技術(shù)難度也不可同日而語(yǔ)。當時(shí)4G的技術(shù)指標，是在10MHz的帶寬上實(shí)現FDD網(wǎng)絡(luò )部署，且支持40-50Mbps的數據傳輸速率即可。而5G需要同時(shí)支持FDD和TDD，頻段數量呈爆炸式增長(cháng)，其中包括很多6GHz以下的頻段，比如：美國運營(yíng)商T-Mobile在600MHz頻段部署5G（比4G還要低的頻段）；中國移動(dòng)獲得了工信部發(fā)放的2.6GHz和4.9GHz試驗頻段進(jìn)行5G部署；中國聯(lián)通和中國電信獲得工信部發(fā)放的3.5GHz頻段進(jìn)行部署；另有一些運營(yíng)商，使用的是接近6GHz的頻段。同時(shí)，5G通信也在高頻頻段進(jìn)行。
還有，在非獨立組網(wǎng)（NSA）模式下，5G和4G必須協(xié)同工作，目前這種雙連接的頻段組合數量可達成百上千個(gè)，這帶來(lái)了很高的復雜性。隨著(zhù)核心網(wǎng)和接入網(wǎng)（RAN）的部署，以及基于基站和核心網(wǎng)設備的成熟快慢，5G在具體部署過(guò)程中還包括獨立組網(wǎng)（SA）和非獨立組網(wǎng)（NSA）等部署形式。
這就給像高通這樣的芯片廠(chǎng)商帶來(lái)難題，需要在復雜環(huán)境和高速移動(dòng)環(huán)境中，為手機等移動(dòng)終端提供高質(zhì)量的通信；需要應對全球各個(gè)市場(chǎng)、各個(gè)公司以及各個(gè)運營(yíng)商的不同需求，以提供兼容性的解決方案。
而早在上世紀90年代，高通就針對多項5G基礎技術(shù)展開(kāi)前瞻性研究，包括毫米波、MIMO、先進(jìn)射頻等。用高通式語(yǔ)言風(fēng)格來(lái)說(shuō)，“這就是高通的使命，從過(guò)去一直到未來(lái)都是如此?！闭绺咄ㄊ袌?chǎng)營(yíng)銷(xiāo)副總裁侯明娟強調，高通扮演的角色，就是進(jìn)行基礎技術(shù)的研發(fā)，并與客戶(hù)一起，為企業(yè)和消費者提供最好的產(chǎn)品和服務(wù)。
驍龍X55：一個(gè)完整5G解決方案養成記
驍龍X55的奪人眼球之處在于，它在5G時(shí)代的開(kāi)創(chuàng )性。眾所周知，4G及前幾代無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)絕大部分還是應用于手機這單一行業(yè)，而5G的一個(gè)重要愿景是，它可以讓無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)（包括調制解調器技術(shù)）拓展到更多行業(yè)，從而釋放更多的生產(chǎn)力、催生新的商業(yè)模式、改造甚至重塑眾多行業(yè)的面貌，讓整個(gè)人類(lèi)社會(huì )得到提升。
基于此，沈磊告訴科技行者，高通對驍龍X55在工藝、能力設計、尺寸、功耗等多個(gè)方面都做了充分考慮——驍龍X55的尺寸足夠小，可集成于小型模組以及各種機器設備中，也可以集成到對移動(dòng)性有嚴苛要求的設備和子系統里，除了可以很好地支持智能手機的發(fā)展外，還可以很好地應用于智能手機以外的廣泛終端類(lèi)型，包括各種移動(dòng)/固定數據設備、汽車(chē)/物聯(lián)網(wǎng)終端、筆記本電腦和平板電腦等計算終端，支持5G從手機拓展到人們生活的方方面面。
為了適應5G時(shí)代的不同終端、場(chǎng)景和應用，驍龍X55同時(shí)也是一個(gè)百搭款（兼容性強）：
圖：驍龍X55
7納米；
多模（支持5G到2G的所有網(wǎng)絡(luò )制式）；
支持5G新空口毫米波和6 GHz以下頻譜頻段；
在5G模式下，其可實(shí)現最高7Gbps的下載速度和最高3Gbps的上傳速度——是全球首款實(shí)現7Gbps速率的5G調制解調器，且支持Category 22 LTE帶來(lái)最高達2.5 Gbps的下載速度；
支持TDD和FDD運行模式。據沈磊介紹，第一波5G部署主要以TDD頻段居多，但高通認為，從2019年底或2020年起，運營(yíng)商將開(kāi)始基于FDD頻段的5G部署；
支持獨立（SA）和非獨立（NSA）網(wǎng)絡(luò )部署。
支持5G/4G頻譜共享。這一點(diǎn)，在5G部署初期尤為重要，因為從3G到4G，頻譜資源正變得越來(lái)越寶貴，這一趨勢不斷加劇，到5G時(shí)代更是如此。在5G初期，相當一部分頻譜資源是從4G頻段重耕過(guò)去的，所以在特定的時(shí)間和區域中，一些頻段需要既服務(wù)于4G終端，同時(shí)也服務(wù)于5G終端。為應對由此帶來(lái)的復雜度，同時(shí)提升5G部署的靈活度，驍龍X55所支持的5G/4G頻譜共享技術(shù)，有利于運營(yíng)商在特定蜂窩小區和特定時(shí)間段內，在同一頻譜上支持5G和LTE兩種終端，同時(shí)還可避免干擾問(wèn)題。因此在頻譜過(guò)渡期間，這一功能可顯著(zhù)提升運營(yíng)商網(wǎng)絡(luò )部署的靈活度。
全維度MIMO。在這一技術(shù)的支持下，小區的天線(xiàn)陣列除了水平方向外，還可以在垂直方向進(jìn)行波束成形和波束導向，從而提升整個(gè)空間的覆蓋和效率。
也就是說(shuō)，驍龍X55幾乎支持全球所有國家/地區、所有頻段制式和各種頻段組合的部署。沈磊透露，目前，驍龍X55正在向客戶(hù)出樣，采用驍龍X55的商用終端預計于2019年年底推出。
當然，在整個(gè)通信鏈路中，除了調制解調器之外，還有很多器件，包括射頻收發(fā)器和濾波器、開(kāi)關(guān)和功率放大器（PA）等射頻前端、天線(xiàn)等。尤其在5G毫米波部署中，需要在終端上支持大量天線(xiàn)。沈磊說(shuō)，“如此復雜的通信鏈路，如果采用由不同廠(chǎng)商開(kāi)發(fā)的元器件，整個(gè)終端的集成、測試和優(yōu)化過(guò)程將會(huì )非常漫長(cháng)，成本也會(huì )非常高?！?/span>
鑒于此，高通提供的是一個(gè)完整的5G多模解決方案，覆蓋從毫米波到6GHz以下頻段，包括：調制解調器（驍龍X55），毫米波天線(xiàn)模組（QTM525），還有在射頻鏈路上集成了多摸射頻收發(fā)器和雙頻GNSS、5G功率放大器模組（PA）、5G包絡(luò )追蹤解決方案（Envelope Tracking，ET）、5G新空口自適應天線(xiàn)調諧解決方案。
QTM525，是與驍龍X50相配套的毫米波天線(xiàn)模組QTM052的升級版。與上一代相比，QTM525支持更多毫米波頻段（28GHz，39GHz，26GHz）；此外QTM525尺寸更小，小于8毫米，這和當前最輕薄的4G手機厚度基本持平，且集成了收發(fā)器、前端和天線(xiàn)陣列，這一設計的好處顯而易見(jiàn)，由于目前手機主張輕薄，如果毫米波天線(xiàn)模組做得很薄，就可以為手機的其他器件（包括升降攝像頭、可折疊屏幕和屏下指紋識別）和電池留出更多空間，更便于終端廠(chǎng)商產(chǎn)品設計。
圖：與驍龍X55相配套的毫米波天線(xiàn)模組QTM525
那么，為什么要在射頻鏈路上提供完整的器件？因為在6GHz以下頻段，由于頻率較低，和傳統的4G頻段接近，所以其射頻架構和射頻鏈路基本與已有的4G手機類(lèi)似，因此，高通把6GHz以下頻段的收發(fā)器和前端器件做了整合，且預先完成了這些器件的集成、測試和優(yōu)化工作，這樣一來(lái)，手機制造商就不用在終端設計上花費大量時(shí)間，從而提升了產(chǎn)品的研發(fā)、生產(chǎn)和優(yōu)化效率，并且兼顧產(chǎn)品的輕薄外形和良好性能，加快產(chǎn)品的上市時(shí)間。
上述所說(shuō)6GHz以下頻段的器件中，高通此次發(fā)布了兩款新品。一款是QET6100，是高通針對5G重新設計的一款包絡(luò )追蹤解決方案。QET6100支持100MHz上行鏈路大帶寬，也支持256-QAM的調制方式。此外出于對6GHz以下頻段性能的考慮，這款產(chǎn)品還支持更高的發(fā)射功率，如HPUE Power Class 2，同時(shí)支持上行鏈路MIMO。
另一款新品是，配套X55的天線(xiàn)調諧解決方案QAT3555。眾所周知，手機通常內設很多天線(xiàn)，原因是需要支持很多頻段，一個(gè)天線(xiàn)一般工作在一個(gè)頻段附近，工作點(diǎn)只有很窄的頻段，因此天線(xiàn)性能很大程度上與天線(xiàn)的尺寸呈一個(gè)XYZ公式的比例，想要把天線(xiàn)性能做的很好，天線(xiàn)就要做大，而天線(xiàn)做大，又多，會(huì )讓手機變得非常厚重，因此給手機設計帶來(lái)了很大挑戰，如果擠壓手機的其他空間，比如把電池做小，又會(huì )直接影響到手機續航。這就意味著(zhù)，頻段的復雜直接導致天線(xiàn)設計的復雜。一個(gè)較好的解決方案就是，讓天線(xiàn)變成動(dòng)態(tài)可適應，天線(xiàn)相同的一個(gè)XYZ空間，提高它的性能，或者讓一個(gè)相同的天線(xiàn)可以覆蓋更寬更多的頻段，這是高通一直致力于解決的問(wèn)題。
從4G開(kāi)始，高通就一直努力將天線(xiàn)調諧解決方案加入到整體芯片中。在驍龍X55這一代產(chǎn)品，高通進(jìn)一步提升了天線(xiàn)調諧解決方案。通過(guò)QAT3555，天線(xiàn)性能實(shí)現提升，天線(xiàn)尺寸降低，天線(xiàn)適應性增高，因此終端的厚度、尺寸都能得到改善，也意味著(zhù)手機有更多的空間可以放電池，有更好的能力來(lái)抵抗外部環(huán)境的變化，并且為手機用戶(hù)提供更一致的數據和云服務(wù)。這在中高端手機以及對性能和尺寸有高度要求的手機上，會(huì )發(fā)揮重大作用。
值得一提的是，驍龍X55的上一代產(chǎn)品驍龍X50，自2016年推出以來(lái)，對整個(gè)行業(yè)以及對5G測試、認證、商用進(jìn)程的影響力有目共睹。據沈磊介紹，目前，全球絕大多數主流設備供應商的互操作測試，絕大部分運營(yíng)商的實(shí)驗室和現網(wǎng)測試，以及絕大多數OEM廠(chǎng)商的5G終端產(chǎn)品開(kāi)發(fā)都是基于這款芯片完成的，已有超過(guò)30款采用高通5G芯片的終端產(chǎn)品（包括智能手機和其他終端）正在開(kāi)發(fā)當中，或將于2019年亮相。
據高通方面透露，MWC 2019，高通展區安排了一系列現場(chǎng)演示，包括一些5G手機或5G終端的真正工作狀態(tài)，以及其在傳輸速率、響應、時(shí)延以及終端形態(tài)、散熱、功耗和AI計算能力等各方面的表現。
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