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5G手機(jī)也能輕薄？高通：射頻模組使其變成可能

5G來了，5G手機(jī)還會遠(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)、商用部署等各項工作也進(jìn)入了沖刺階段，5G將會很快落地，而關(guān)于5G手機(jī)的討論也越來越多。5G手機(jī)什么時候才會商用？5G手機(jī)是否能像現(xiàn)在的智能手機(jī)一樣輕薄？作為目前全球最大的移動芯片廠商、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功能，支持緊湊封裝尺寸以適合于移動終端集成。
日前，高通產(chǎn)品市場高級總監(jiān)沈磊在接受C114采訪時表示，基于在無線通信領(lǐng)域的眾多積累，包括對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)品將大大簡化5G智能手機(jī)的設(shè)計流程，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，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化難題
不同于2G、3G和4G，5G將用來支持增強(qiáng)的移動寬帶（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)用場景。這就需要更大的帶寬、更短的時延和更高的速率。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，能實現(xiàn)高帶寬、高速率的毫米波在近年來變得越發(fā)熱門，毫米波指的是運行在24GHz或更高頻段的無線信號。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、散熱和輻射功率的監(jiān)管要求等。鑒于此，移動行業(yè)中很多人都認(rèn)為毫米波在移動終端和網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用是不切實際且不可實現(xiàn)的。
沈磊認(rèn)為，毫米波主要有三個致命短板：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，其中一個主要因素就是水分子對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。甚至有一種觀點認(rèn)為，考慮到這些物理特性，或許這些頻譜永遠(yuǎn)都不會被利用，或只能在相對簡單的應(yīng)用場景內(nèi)使用，如做固網(wǎng)接入和微波中繼。而高通過多年的投入和技術(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。毫米波天線將無線信號聚合成波束，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，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)對毫米波帶來的巨大挑戰(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的覆蓋范圍及可靠性。該系統(tǒng)包括集成式5G新空口無線電收發(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QTM052模組。這將支持OEM廠商不斷優(yōu)化其移動終端的工業(yè)設(shè)計，幫助其開發(fā)外形美觀且兼具毫米波5G新空口超高速率的移動終端，并支持這些終端最早于2019年上半年推出市場。
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)的四個邊立面上配備4個毫米波天線模組，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。
正是因為在無線通信領(lǐng)域的眾多積累，包括對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。
從芯片到射頻前端助力5G規(guī)模商用
近年來，射頻前端從幕后走到臺前。除了芯片，射頻前端也是一個高度集成的核心組件。同時射頻前端作為連接終端與移動網(wǎng)絡(luò)的載體，對用戶期望的移動體驗以及推動移動行業(yè)的未來發(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5G新空口的廣泛覆蓋將通過6GHz以下頻段實現(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參考信號（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終端制造商提供可行路徑，幫助其在移動終端中支持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，從各個方面大大簡化了手機(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)先國家和地區(qū)上市。現(xiàn)在時間短、任務(wù)重、難度也高，所以借助高通推出的面向移動終端的毫米波及6GHz以下射頻模組這些模組，可以加速和簡化5G手機(jī)上市的過程。
近年來，高通在射頻領(lǐng)域動作頻頻，并不斷強(qiáng)化自己的射頻技術(shù)。2014年收購Blacksand進(jìn)入PA市場，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，開始為5G時代射頻前端技術(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，在2018年1月舉行的高通技術(shù)峰會上，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訂單。在未來三年內(nèi)（2019年-2021年），四家手機(jī)廠商將采購價值總額不低于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)品的上市時間。這也是高通和其他的友商相比，領(lǐng)先和獨特的地方。沈磊稱。

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