5G更近一步高通推出全球首款全集成5G射頻模組

本刊記者|刁興玲

高通產(chǎn)品市場(chǎng)高級(jí)總監(jiān) 沈磊

當(dāng)前5G已成業(yè)界熱議話題，業(yè)界各方紛紛發(fā)力。GSA最新發(fā)布的全球各地運(yùn)營(yíng)商5G策略，更是將2020年這一5G商用時(shí)間點(diǎn)拉近至2019年。

5G商用不僅意味著技術(shù)的成熟，網(wǎng)絡(luò)的普及，更意味著終端和應(yīng)用也要具備商用能力。而高通一直是全球5G領(lǐng)域的領(lǐng)頭羊，為推動(dòng)5G不懈努力。近日，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新空口毫米波及6GHz以下射頻模組——高通QTM052毫米波天線模組系列和高通QPM56xx 6GHz以下射頻模組系列，成為5G發(fā)展進(jìn)程中的重要里程碑之一。

成為重要里程碑加速5G商用進(jìn)程

高通推出的QTM052毫米波天線模組系列和QPM56xx 6GHz以下射頻模組系列之所以能成為5G進(jìn)程的重要里程碑之一，在于5G時(shí)代不僅需要5G網(wǎng)絡(luò)、5G設(shè)備還需要5G終端的支持。而在5G手機(jī)中，除了需要芯片還需要射頻天線等模組收發(fā)信號(hào)實(shí)現(xiàn)5G數(shù)據(jù)傳輸。射頻模組系統(tǒng)研發(fā)十分復(fù)雜，射頻模組設(shè)計(jì)也十分困難，很多研發(fā)實(shí)力不雄厚的公司做起來需要很長(zhǎng)時(shí)間。

“高通充分考慮到5G需要的新技術(shù)，如信道探測(cè)參考信號(hào)（SRS）切換、MIMO等技術(shù)的難度，將其集成在模組里，幫助OEM廠商把5G射頻和天線側(cè)的難度消化掉?！备咄óa(chǎn)品市場(chǎng)高級(jí)總監(jiān)沈磊如是說。

這樣一來，OEM廠商就不用自己再花費(fèi)大量時(shí)間研發(fā)，只需要把高通推出的面向移動(dòng)終端的毫米波及6GHz以下射頻模組集成到終端里就可以了。這樣，OEM廠商就可以把精力主要放在他們更為擅長(zhǎng)的5G手機(jī)本身的設(shè)計(jì)和5G應(yīng)用、用戶體驗(yàn)的研發(fā)上，大大加速和簡(jiǎn)化5G終端上市的過程。

突破技術(shù)瓶頸推出支持毫米波的5G射頻模組

眾所周知，無線通信的數(shù)據(jù)要想傳輸需要頻譜作為載體，而當(dāng)前無線通信中的大多數(shù)優(yōu)質(zhì)頻譜資源已被2G/3G/4G占用了，重耕還需要很長(zhǎng)時(shí)間。而且在國外，獲得優(yōu)質(zhì)頻譜資源需要拍賣，一段窄窄的頻譜就需要運(yùn)營(yíng)商花費(fèi)上億的資金來購買。

此外，在4G時(shí)代，一個(gè)載波可以實(shí)現(xiàn)100Mbit/s的傳輸速率，如果通過載波聚合、多天線等新技術(shù)最多可以達(dá)到1～2Gbit/s。5G時(shí)代可以利用的傳統(tǒng)頻譜資源已經(jīng)很少了，而且更關(guān)鍵的是5G還需要支持更高的網(wǎng)絡(luò)速率，有很多未來應(yīng)用的需要傳輸速率達(dá)到5Gbit/s、10Gbit/s甚至更高的水平。如此高的速率就需要更多的頻譜資源支持。目前6GHz以下的頻譜資源大多數(shù)已經(jīng)被占用，因此只能在毫米波這個(gè)區(qū)域?qū)ふ铱捎妙l譜，以支持5G業(yè)務(wù)應(yīng)用中極高速率傳輸和超大帶寬的需求。目前5G的毫米波研究也已經(jīng)成為了業(yè)界研發(fā)的焦點(diǎn)。近日，F(xiàn)uTURE推進(jìn)委員會(huì)5G微波毫米波技術(shù)特別工作組發(fā)布了《5G毫米波頻譜規(guī)劃建議白皮書》，再次引發(fā)了業(yè)界對(duì)毫米波的關(guān)注。

提到毫米波，其先天不足，存在覆蓋范圍小、容易衰減、容易被遮擋等弊端。由于面臨諸多技術(shù)和設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)，毫米波信號(hào)迄今仍未被應(yīng)用于移動(dòng)無線通信之中。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。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。

毫米波傳輸信息是十分困難的，但高通這家以創(chuàng)新發(fā)明為基因的公司一直在讓很多看起來不可能的事成為可能。高通通過多年的投入和技術(shù)研發(fā)以及產(chǎn)品積累，通過定向發(fā)射、多天線形成相控天線陣列等技術(shù)解決毫米波傳輸性能差的問題，成功推出了支持毫米波的5G射頻模組。一直以來，高通對(duì)研發(fā)十分重視，截至目前，高通累計(jì)研發(fā)投入已達(dá)520億美元。

高通推出支持毫米波的5G射頻模組可在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，這些頻段正是業(yè)界普遍認(rèn)為未來5G將在毫米波選擇的頻段。

與驍龍X50調(diào)制解調(diào)器配合形成完整系統(tǒng)

與Q T M 0 5 2毫米波天線模組同步推出的還有6GH z以下射頻模組系列——QPM56xx。其包括4個(gè)產(chǎn)品——QPM5650、QPM5651、QDM5650和QDM5652。QPM56xx射頻模組系列可以配合驍龍X50 5G調(diào)制解調(diào)器和5G芯片組，幫助手機(jī)廠商針對(duì)6GHz以下頻段進(jìn)行手機(jī)設(shè)計(jì)。

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，而5G新空口的廣泛覆蓋將通過6GHz以下頻段實(shí)現(xiàn)。QPM56xx射頻模組系列支持3.3～4.2GHz（n77）、3.3～3.8GHz（n78）和4.4～5.0GHz（n79）等6GHz以下頻段，均是當(dāng)前業(yè)界探討的熱門頻段。

各個(gè)國家和地區(qū)會(huì)根據(jù)歷史和頻譜資源情況來進(jìn)行毫米波和6GHz以下頻譜部署。比如北美可能會(huì)首先在毫米波頻段進(jìn)行5G部署，中國、歐洲、日本、韓國、澳大利亞等成為使用6GHz以下頻段第一波5G手機(jī)比較熱門的國家和地區(qū)。這些射頻前端的模組配合高通驍龍X50調(diào)制解調(diào)器和收發(fā)器，可以很容易地幫助手機(jī)廠商針對(duì)這些市場(chǎng)進(jìn)行手機(jī)設(shè)計(jì)。

這兩個(gè)射頻模組系列可與高通驍龍X50 5G調(diào)制解調(diào)器配合，形成完整系統(tǒng)，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，并支持緊湊封裝尺寸以適合移動(dòng)終端集成。

模塊化設(shè)計(jì)成就指尖上的模組

當(dāng)前手機(jī)內(nèi)部的天線空間不斷受到電路板、屏幕、攝像頭、電池等不同組件的擠壓，留給天線的空間越來越有限，天線的性能也受到影響。要解決這些問題，模組化的解決方案必不可少。此外，如果用離散的器件來實(shí)現(xiàn)，可能需要上百個(gè)不同的器件，絕大部分的手機(jī)廠商還沒有具備實(shí)現(xiàn)和優(yōu)化離散式器件的能力，而高通已經(jīng)提前把這些器件整合好了。

值得一提的是，高通推出的射頻模組尺寸十分小，可謂是指尖上的模組。模組尺寸小對(duì)手機(jī)廠商也是很大吸引力，可以很容易集成到手機(jī)中，這樣OEM廠商制造出來的手機(jī)就能盡量保持外觀、厚度與現(xiàn)在的4G手機(jī)接近。

談到高通在5G射頻模組領(lǐng)域有哪些優(yōu)勢(shì)時(shí)，沈磊表示：“首先，高通在無線通信領(lǐng)域的積累很多，對(duì)5G標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)、產(chǎn)品了解深入；其次，在器件以及半導(dǎo)體工藝和能力上，高通可以自己制造芯片和調(diào)制解調(diào)器、收發(fā)器等，技術(shù)實(shí)力十分雄厚；再次，模組的設(shè)計(jì)和天線的設(shè)計(jì)有高度相關(guān)性，高通有做模組和天線的能力，從基帶到收發(fā)器、前端、天線，所有的東西全部都設(shè)計(jì)好并集成到一個(gè)小小的模組中；最后，高通對(duì)手機(jī)OEM廠商的需求有很深刻的了解，對(duì)整個(gè)手機(jī)設(shè)計(jì)的流程、研發(fā)生產(chǎn)的工序等也了解頗深?！?/p>

明年此時(shí)，5G手機(jī)將面市

目前全球已有20家OEM廠商正努力基于高通驍龍X50調(diào)制解調(diào)器開展5G終端的研發(fā)。而早在今年1月，高通便同小米、vivo、OPPO、聯(lián)想等四家手機(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)，四家手機(jī)廠商將采購價(jià)值總額不低于20億美元的射頻前端部件。同時(shí)Google、HTC、LG、三星和索尼等也與高通在未來射頻前端業(yè)務(wù)方面簽署了合作協(xié)議。高通推出的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。OEM廠商已經(jīng)拿到樣片并已經(jīng)進(jìn)入研發(fā)階段，初期反映也非常好。

讀者也許會(huì)有疑問，高通的5G調(diào)制解調(diào)器X50把6GHz以下的頻段和毫米波頻段集成到一個(gè)調(diào)制解調(diào)器中。那么，這次，高通為何推出2款射頻模組，一款支持毫米波，另一款支持6GHz以下頻段？

沈磊解釋道：“這是由射頻模組的物理特性決定的。6GHz以下的射頻鏈路架構(gòu)和毫米波的射頻鏈路架構(gòu)是完全不同的，所以我們要分成兩套來做。我相信未來會(huì)出現(xiàn)5G全模手機(jī)的需求，而高通也會(huì)做下一步的整合并提供相應(yīng)的先進(jìn)方案?！?/p>

其實(shí)高通既有6GHz以下的射頻模組也有毫米波的射頻模組，存在另外一個(gè)顯著優(yōu)勢(shì)。這樣可以讓手機(jī)廠商自主選擇，適應(yīng)不同區(qū)域不同運(yùn)營(yíng)商的不同頻段，比如賣到中國的手機(jī)就優(yōu)先選6GHz以下的5G射頻模組，賣到美國的手機(jī)就優(yōu)先選毫米波的5G射頻模組，這樣手機(jī)廠商就可以很快地做出5G手機(jī)，加速5G商用。

“目前來看，最快今年底或者明年初，第一波支持6GHz以下和毫米波頻段的終端設(shè)備可以面世，到明年下半年會(huì)有更多的產(chǎn)品面世，大概到明年此時(shí)，大家將可以見到5G手機(jī)了?！鄙蚶谕嘎丁?/p>