年6月,3GPP R17版本正式冻结,标志着5G第一阶段的技术研究基本完成。接下来,5G将迈入以R18、R19、R20为代表的第二阶段,开启后半段的征程。

这个后半段,3GPP将其定义为5G-Advanced阶段

回顾过去几年的5G发展,速度是极快的。短短不到四年的时间,全球范围内就建设了超过240张5G商用网络,服务了超过10亿用户。

5G网络的飞速建设,不仅大幅提升了用户的移动互联网体验,更是助力了各行各业的数字化转型,推动了数字经济的发展。

那么,到了5G-Advanced时代,5G又将带来哪些新的技术创新呢?它可以续写前半段的成功故事吗?

2023年2月15日,高通正式推出了全球首个5G Advanced-ready调制解调器及射频系统——骁龙X75。所谓“5G Advanced-ready”,意味着它不仅支持去年已冻结的R17特性,也可以扩展兼容明年即将发布的R18中的特性。

俗话说,网络体验看终端,终端能力看芯片。从骁龙X75的身上,我们完全可以窥见5G-Advanced时代移动通信技术的最新特性和能力。

根据高通提供的信息,骁龙X75引入了全新架构、全新软件套件和多项全球首创特性,在网络覆盖、时延、能效和移动性等方面有了更大突破。其主要特性包括:增强的载波聚合、高阶的调制方式、融合的射频收发器、升级的AI硬件加速、极致的节电特性、全新的软件套件、卫星双向消息通信、第二代高通DSDA等等。

接下来,小枣君就逐一给大家解读。

█ 载波聚合增强,挖掘频谱的每一丝潜力

5G-Advanced时代,终端的连接速率必须达到下行10Gbps以上。

在当前技术水平下,单位频谱资源的速率已经接近极限。想要实现更高的速率,就必须在频谱扩展上做文章。

骁龙X75延续了对Sub-6GHz频段和毫米波频段的全面支持。准确来说,它支持从600MHz至41GHz的全球5G频段,其中包括从600MHz到7GHz的Sub-6GHz频段,以及从24GHz至41GHz的毫米波频段,范围极其庞大。

为了提升实际用户体验中的峰值速率,骁龙X75采用了更强的载波聚合(CA,Carrier Aggregation)技术。

载波聚合技术由LTE-Advanced时代引入,通过不同频段的无线信道资源,用以提升速率,并减少延迟。我们可以把它理解为水管绑定。不同的信道是不同的水管,载波聚合就是将不同的水管“绑在一起”,打造一个更粗的水管,达到大通量(高速率)的效果。

“水管绑定技术”

载波聚合看似简单,但实现起来非常复杂。它涉及到同频段的连续/非连续频带载波聚合、相同带宽/不同带宽频带载波聚合、跨频段载波聚合等诸多情况,非常考验基带射频系统对频谱资源的管理调度能力。

面向Sub-6GHz频段,骁龙X75全球首次支持下行五载波聚合。也就是说,可以把5个不同频段的载波,聚合在一起,形成一个大通道。 

面向毫米波频段,骁龙X75更是支持十单载波聚合,把频谱资源丰富的优势发挥到了极致。

我们再看看上行。

最近这些年,大上行业务的崛起势头明显。例如现在非常火热的视频直播业务,高清摄像头视频回传,远程巡检质检,还有3D建模数据回传等。这些业务对上行带宽和传输速率有很高的要求,传统5G无法很好地满足需求。

所以,在5G-Advanced时代,将上行速率标准确定在1Gbps以上。

为了达到这个要求,骁龙X75全球首发引入了针对Sub-6GHz频段的FDD+FDD上行载波聚合,以及FDD上行MIMO。

FDD+FDD上行载波聚合,就是将FDD频段和FDD频段的频带进行聚合。

而FDD上行MIMO,就是FDD上行多天线技术(多收多发)。以往的FDD MIMO主要是指下行,现在高通全球首次实现了对Sub-6GHz频段FDD上行MIMO的支持,基于频分的上行多天线(2发),增加上行通道,提升上行速率。

 高阶调制方式,持续提升数据吞吐

面向Sub-6GHz和毫米波频段,骁龙X75支持更高阶的调制方式。在Sub-6GHz频段,X75支持1024QAM。在毫米波频段,X75支持基于十载波的256QAM。

QAM是Quadrature Amplitude Modulation,正交幅度调制。简单来说,就是让单个信号码元可以承载更多信息量(数据量)的技术。256QAM,单个调制符号可以承载8bit。1K QAM,单个调制符号可以承载10bit,增加了25%。

高阶QAM的算法难度更大,对芯片元器件的要求更高。当然,它也对信道质量的要求也更高。对于毫米波频段来,256QAM更为合适。

█ 融合射频收发器,带来诸多终端设计优势

5G基带和射频系统需要同时支持Sub-6GHz和毫米波频段,这就会带来一个问题,那就是两种频段会需要两套单独的射频收发器,增加对终端空间的占用。现在的移动终端都要求轻薄、小体积,对这个问题是难以容忍的。

骁龙X75,独具创新地将毫米波以及Sub-6GHz频段支持功能融入到同一个射频收发器里。

这种技术革新带来的优势非常明显:

首先,这能够帮助OEM厂商简化其设计接口。包括面向射频前端以及毫米波模组的设计,都会变得更简单。降低开发门槛,帮助快速推出产品。

其次,它减少了25%的PCB面积,有利于前面提到的产品小型化。

第三,这种做法能够降低高达20%的功耗(即使在不使用毫米波模组的情况,也可以实现20%功耗降低)。在终端待机时间极为敏感的现在,这个功耗节约会大幅提升产品竞争力。

第四,对于终端厂商来说,工程物料清单(eBOM)将降低高达40%,进一步减少成本。

█ AI强化升级,赋能平台能力增长

最近ChatGPT爆火,刺激了行业内外对AI的关注。其实,包括终端在内的通信行业各个领域,都已经在AI方面有所应用。

去年,高通推出骁龙X70时,业界首次在调制解调器及射频系统中引入了5G+AI处理器。

今年,在骁龙X75上,采用了第二代高通5G AI处理器,使其成为首个采用专用硬件张量加速器的调制解调器及射频系统。

第二代高通5G AI处理器的AI性能提升至第一代的2.5倍以上,同时引入了第二代高通5G AI套件,具备AI赋能的全新优化特性,实现更高的连接速度、移动性、链路稳健性和定位精度以及更广的网络覆盖。

我们可以具体看看,AI在X75上到底能做些什么。

其实,主要是两个事情。

第一,增强GNSS定位(GNSS就是全球导航卫星系统)。

导航定位是现在移动终端的刚需,使用率非常高。在传统定位精度上,结合第二代高通5G AI处理器的帮助,骁龙X75能够带来高达50%的定位追踪精度提升。尤其是在人流密集的城市峡谷环境、停车场或者周围有很多建筑物遮挡的环境,定位精度提升明显。

第二,辅助毫米波波束管理。

毫米波波束管理是5G时代的一个重大挑战。5G基站都是大规模天线阵列,波束数量极多。毫米波的话,波束更窄,跟踪用户终端更困难。

增强之后的第二代高通5G AI处理器,能够融合从调制解调器及射频和传感器所获得的所有信息,从而实现更好的毫米波波束处理性能,带来高达25%的接收功率提升,以提高毫米波链路的稳健性。


█ 卫星双向消息通信,六家厂商宣布采用


这几年,卫星通信的关注度很高。除了星链之外,华为和苹果等厂商也都纷纷推出了相关的应用。

今年1月,高通发布了全球首个基于卫星的、为旗舰智能手机提供双向消息通信的解决方案——Snapdragon Satellite。这个方案基于Iridium卫星星座系统的支持,可以双向发送信息(而不仅仅局限于求救信息),实用性更强,更具商业价值。

骁龙X75包含了对Snapdragon Satellite技术的支持。

在不久前的MWC2023世界移动通信大会上,高通正式宣布与荣耀、Motorola、Nothing、OPPO、vivo、小米等全球领先的智能手机制造商合作,支持厂商们利用Snapdragon Satellite开发具备卫星通信功能的智能手机新品。

█ 第二代高通DSDA,真正的双卡双通

最后一个要介绍的特性,是第二代高通DSDA。

DSDA是Dual SIM Dual Active,双卡双通。第二代高通DSDA,准确来说,是基于双卡的双5G双通。两张卡可以同时激活5G网络,且可以同时使用5G/4G双数据连接。

这一功能将围绕厂商和运营商的场景需求予以实现,对提升用户连接体验有很大的帮助。厂商可以在此基础上,发挥创造出更多更新的应用,满足用户不同场景的需求。

█ 结语

骁龙X75的新特性其实还有很多,例如高通先进调制解调器及射频软件套件、第四代高通5G PowerSave和高通射频能效套件、第四代高通Smart Transmit,等等。限于篇幅,小枣君也就不一一介绍了。

作为5G手机及终端的重要基础部件,调制解调器及射频系统直接决定了手机的通信能力,以及用户的使用体验。骁龙X75引入了如此之多的新特性,性能大幅增强,就是为了让5G-Advanced时代的用户体验更为极致,为了让5G能够更好地服务于垂直行业的应用落地,更加贴合场景需求。

目前,骁龙X75正在出样,商用终端预计将于2023年下半年发布。让我们再耐心一些,半年之后,一起见证5G-Advanced的技术实力吧!



—— 全文完 ——


作者 鲜枣课堂

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