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高通骁龙X55来了,5G还会远吗

更新时间:2019-02-26 09:27

科技行者 2月20日 北京消息(文/周雅):即将在巴塞罗那举行的MWC 2019(世界移动通信大会)前夕,高通正式宣布推出第二代5G新空口(5G NR)调制解调器——骁龙X55。这是一款真正意义上的5G芯片,官方资料也强调,骁龙X55旨在「帮助客户以全球规模快速打造5G终端」「将5G能力赋予广泛的终端类型」「加速全球5G部署」,实际上,这不是骁龙X55的首秀,此前高通的合作伙伴已经提前利用它完成了一些5G的设计和测试工作。而这次,高通专门举行了一场小型媒体沟通会,对这一5G芯片作出正式解读。

与4G相比,5G面临全新格局

在全球,5G势头强劲,今年更是5G发展的关键一年。业界达成共识,2020年将规模商用5G。据各国运营商所披露的信息,预计2019年上半年,美国和欧洲将推出5G业务,下半年,中国、日本、韩国、澳大利亚等国也将推出5G应用和服务。

据高通此前发布的《5G经济》报告显示,5G的整体经济效益将于2035年之前在全球实现,它将支持广泛的行业,能够产出价值高达12万亿美元的产品和服务;到2035年,仅5G价值链(OEM厂商、运营商、内容创作者、应用开发者和消费者)本身就能产生高达3.5万亿美元的总收入,同时创造2200万个工作岗位。

而高通产品市场高级总监沈磊提到,相比十年前的4G部署,5G部署面临着全新格局,包括规模、力度、速度等维度。

初期,超过20家全球主流运营商承诺部署和推出5G服务,超过20家全球领先的OEM厂商承诺发布5G终端,而在4G部署阶段,这个数字仅不超过5家。

此外,两代的技术难度也不可同日而语。当时4G的技术指标,是在10MHz的带宽上实现FDD网络部署,且支持40-50Mbps的数据传输速率即可。而5G需要同时支持FDD和TDD,频段数量呈爆炸式增长,其中包括很多6GHz以下的频段,比如:美国运营商T-Mobile在600MHz频段部署5G(比4G还要低的频段);中国移动获得了工信部发放的2.6GHz和4.9GHz试验频段进行5G部署;中国联通和中国电信获得工信部发放的3.5GHz频段进行部署;另有一些运营商,使用的是接近6GHz的频段。同时,5G通信也在高频频段进行。

还有,在非独立组网(NSA)模式下,5G和4G必须协同工作,目前这种双连接的频段组合数量可达成百上千个,这带来了很高的复杂性。随着核心网和接入网(RAN)的部署,以及基于基站和核心网设备的成熟快慢,5G在具体部署过程中还包括独立组网(SA)和非独立组网(NSA)等部署形式。

这就给像高通这样的芯片厂商带来难题,需要在复杂环境和高速移动环境中,为手机等移动终端提供高质量的通信;需要应对全球各个市场、各个公司以及各个运营商的不同需求,以提供兼容性的解决方案。

而早在上世纪90年代,高通就针对多项5G基础技术展开前瞻性研究,包括毫米波、MIMO、先进射频等。用高通式语言风格来说,“这就是高通的使命,从过去一直到未来都是如此。”正如高通市场营销副总裁侯明娟强调,高通扮演的角色,就是进行基础技术的研发,并与客户一起,为企业和消费者提供最好的产品和服务。

高通骁龙X55来了,5G还会远吗

高通骁龙X55来了,5G还会远吗

骁龙X55:一个完整5G解决方案养成记

骁龙X55的夺人眼球之处在于,它在5G时代的开创性。众所周知,4G及前几代无线通信技术绝大部分还是应用于手机这单一行业,而5G的一个重要愿景是,它可以让无线通信技术(包括调制解调器技术)拓展到更多行业,从而释放更多的生产力、催生新的商业模式、改造甚至重塑众多行业的面貌,让整个人类社会得到提升。

基于此,沈磊告诉科技行者,高通对骁龙X55在工艺、能力设计、尺寸、功耗等多个方面都做了充分考虑——骁龙X55的尺寸足够小,可集成于小型模组以及各种机器设备中,也可以集成到对移动性有严苛要求的设备和子系统里,除了可以很好地支持智能手机的发展外,还可以很好地应用于智能手机以外的广泛终端类型,包括各种移动/固定数据设备、汽车/物联网终端、笔记本电脑和平板电脑等计算终端,支持5G从手机拓展到人们生活的方方面面。

高通骁龙X55来了,5G还会远吗

为了适应5G时代的不同终端、场景和应用,骁龙X55同时也是一个百搭款(兼容性强):

高通骁龙X55来了,5G还会远吗

图:骁龙X55

  • 7纳米;

  • 多模(支持5G到2G的所有网络制式);

  • 支持5G新空口毫米波和6 GHz以下频谱频段;

  • 在5G模式下,其可实现最高7Gbps的下载速度和最高3Gbps的上传速度——是全球首款实现7Gbps速率的5G调制解调器,且支持Category 22 LTE带来最高达2.5 Gbps的下载速度;

  • 支持TDD和FDD运行模式。据沈磊介绍,第一波5G部署主要以TDD频段居多,但高通认为,从2019年底或2020年起,运营商将开始基于FDD频段的5G部署;

  • 支持独立(SA)和非独立(NSA)网络部署。

  • 支持5G/4G频谱共享。这一点,在5G部署初期尤为重要,因为从3G到4G,频谱资源正变得越来越宝贵,这一趋势不断加剧,到5G时代更是如此。在5G初期,相当一部分频谱资源是从4G频段重耕过去的,所以在特定的时间和区域中,一些频段需要既服务于4G终端,同时也服务于5G终端。为应对由此带来的复杂度,同时提升5G部署的灵活度,骁龙X55所支持的5G/4G频谱共享技术,有利于运营商在特定蜂窝小区和特定时间段内,在同一频谱上支持5G和LTE两种终端,同时还可避免干扰问题。因此在频谱过渡期间,这一功能可显著提升运营商网络部署的灵活度。

  • 全维度MIMO。在这一技术的支持下,小区的天线阵列除了水平方向外,还可以在垂直方向进行波束成形和波束导向,从而提升整个空间的覆盖和效率。

也就是说,骁龙X55几乎支持全球所有国家/地区、所有频段制式和各种频段组合的部署。沈磊透露,目前,骁龙X55正在向客户出样,采用骁龙X55的商用终端预计于2019年年底推出。

当然,在整个通信链路中,除了调制解调器之外,还有很多器件,包括射频收发器和滤波器、开关和功率放大器(PA)等射频前端、天线等。尤其在5G毫米波部署中,需要在终端上支持大量天线。沈磊说,“如此复杂的通信链路,如果采用由不同厂商开发的元器件,整个终端的集成、测试和优化过程将会非常漫长,成本也会非常高。”

鉴于此,高通提供的是一个完整的5G多模解决方案,覆盖从毫米波到6GHz以下频段,包括:调制解调器(骁龙X55),毫米波天线模组(QTM525),还有在射频链路上集成了多摸射频收发器和双频GNSS、5G功率放大器模组(PA)、5G包络追踪解决方案(Envelope Tracking,ET)、5G新空口自适应天线调谐解决方案。

高通骁龙X55来了,5G还会远吗

QTM525,是与骁龙X50相配套的毫米波天线模组QTM052的升级版。与上一代相比,QTM525支持更多毫米波频段(28GHz,39GHz,26GHz);此外QTM525尺寸更小,小于8毫米,这和当前最轻薄的4G手机厚度基本持平,且集成了收发器、前端和天线阵列,这一设计的好处显而易见,由于目前手机主张轻薄,如果毫米波天线模组做得很薄,就可以为手机的其他器件(包括升降摄像头、可折叠屏幕和屏下指纹识别)和电池留出更多空间,更便于终端厂商产品设计。

高通骁龙X55来了,5G还会远吗

图:与骁龙X55相配套的毫米波天线模组QTM525

那么,为什么要在射频链路上提供完整的器件?因为在6GHz以下频段,由于频率较低,和传统的4G频段接近,所以其射频架构和射频链路基本与已有的4G手机类似,因此,高通把6GHz以下频段的收发器和前端器件做了整合,且预先完成了这些器件的集成、测试和优化工作,这样一来,手机制造商就不用在终端设计上花费大量时间,从而提升了产品的研发、生产和优化效率,并且兼顾产品的轻薄外形和良好性能,加快产品的上市时间。

上述所说6GHz以下频段的器件中,高通此次发布了两款新品。一款是QET6100,是高通针对5G重新设计的一款包络追踪解决方案。QET6100支持100MHz上行链路大带宽,也支持256-QAM的调制方式。此外出于对6GHz以下频段性能的考虑,这款产品还支持更高的发射功率,如HPUE Power Class 2,同时支持上行链路MIMO。

高通骁龙X55来了,5G还会远吗

高通骁龙X55来了,5G还会远吗

另一款新品是,配套X55的天线调谐解决方案QAT3555。众所周知,手机通常内设很多天线,原因是需要支持很多频段,一个天线一般工作在一个频段附近,工作点只有很窄的频段,因此天线性能很大程度上与天线的尺寸呈一个XYZ公式的比例,想要把天线性能做的很好,天线就要做大,而天线做大,又多,会让手机变得非常厚重,因此给手机设计带来了很大挑战,如果挤压手机的其他空间,比如把电池做小,又会直接影响到手机续航。这就意味着,频段的复杂直接导致天线设计的复杂。一个较好的解决方案就是,让天线变成动态可适应,天线相同的一个XYZ空间,提高它的性能,或者让一个相同的天线可以覆盖更宽更多的频段,这是高通一直致力于解决的问题。

从4G开始,高通就一直努力将天线调谐解决方案加入到整体芯片中。在骁龙X55这一代产品,高通进一步提升了天线调谐解决方案。通过QAT3555,天线性能实现提升,天线尺寸降低,天线适应性增高,因此终端的厚度、尺寸都能得到改善,也意味着手机有更多的空间可以放电池,有更好的能力来抵抗外部环境的变化,并且为手机用户提供更一致的数据和云服务。这在中高端手机以及对性能和尺寸有高度要求的手机上,会发挥重大作用。

值得一提的是,骁龙X55的上一代产品骁龙X50,自2016年推出以来,对整个行业以及对5G测试、认证、商用进程的影响力有目共睹。据沈磊介绍,目前,全球绝大多数主流设备供应商的互操作测试,绝大部分运营商的实验室和现网测试,以及绝大多数OEM厂商的5G终端产品开发都是基于这款芯片完成的,已有超过30款采用高通5G芯片的终端产品(包括智能手机和其他终端)正在开发当中,或将于2019年亮相。

据高通方面透露,MWC 2019,高通展区安排了一系列现场演示,包括一些5G手机或5G终端的真正工作状态,以及其在传输速率、响应、时延以及终端形态、散热、功耗和AI计算能力等各方面的表现。

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