高通驍龍X60:新技術準備好了,5G部署自將「如期而至」

科技行者 發佈 2020-02-21T12:41:23+00:00

雖說一年一次重要技術升級,已經是高通基帶晶片的慣例,但此次發布依然引起了業界不小的轟動。全頻段、全制式儘管5G是有史以來標準最為統一的技術標準,但是受到運行頻段、基礎設施等問題的限制,加上歷史、經濟、政策等原因,全球各地運營商的訴求各不相同——sub-6GHz,毫米波,獨立組網,

文/周雅

2020年2月18日晚間,高通發布第三代5G數據機及射頻系統——驍龍X60。雖說一年一次重要技術升級,已經是高通基帶晶片的慣例,但此次發布依然引起了業界不小的轟動。

作為高通的第三代「5G解決方案」,驍龍X60的技術亮眼程度自然是全方位的:

  • 工藝製程上——它是「全球第一塊5納米製程的5G晶片」;
  • 頻段支持上——是「首次支持5G毫米波和6GHz以下聚合」;
  • 功效性能上——能效更高,體積更小,功耗更低。

如果用一句話總結則是,全新的載波聚合技術,能靈活支持5G與4G之間的複雜又混亂的大量頻譜,方便運營商靈活部署5G,讓終端網絡釋放最大潛能。

全頻段、全制式

儘管5G是有史以來標準最為統一的技術標準,但是受到運行頻段、基礎設施(基站部署)等問題的限制,加上歷史、經濟、政策等原因,全球各地運營商的訴求各不相同——sub-6GHz,毫米波,獨立組網(SA),非獨立組網(NSA)……一時間,5G部署頗有些「亂花迷人眼」。

可正如羅素說「參差多態方是幸福本源」,5G頻段千姿百態是事實。既然4G時代,產業界已經打破傳統範式,頻段部署頗為靈活多樣,5G部署的「初心」,就更要在所有可能的頻譜里部署。

知易行難,在不同的國家,從頻譜資源上看,可供5G使用的資源可謂高低不一。

全球5G主要有兩大可部署的頻譜,一個是6GHz以下頻段(sub-6GHz),頻率範圍450MHz~6.0GHz;另一個是毫米波頻段,頻率範圍24.25GHz~52.6GHz。

基礎物理學告訴我們,波長越長,則相鄰波峰或波谷之間的距離越長,也就是說,此波的周期越長,頻率就越低。由此我們可知,毫米波頻段,頻譜越高,它的頻寬就越寬,頻譜資源越多,能承載的數據量也就越大,但是,隨著頻譜增高,它的傳輸性能及覆蓋能力會有一定的下降;Sub-6頻段則相反,頻譜越低,它的頻寬降低,數據率也有所降低,它的傳輸性能及覆蓋能力會有所提升。

高低頻譜也各有場景。先說毫米波,數據率非常高,如果部署,可以對一些熱點地區做重點覆蓋;而sub-6頻段,覆蓋性較好,可以覆蓋大面積國土範圍。

頻譜有高低,制式也各有千秋。由於長久以來的歷史演變, FDD(頻分雙工)和TDD(時分雙工)等多制式也同時存在。對於FDD,是指手機信號的收發通過兩個子頻段完成,這兩個頻段是錯開的,因此可以同時接收和發射信號;對於TDD,是指手機信號的收發通過一個頻段完成,因此信號的接收和發射不能同時進行,收發時間相互錯開。

具體來說,這是因為各國和各地的歷史背景和頻段部署不同所致,FDD和TDD的使用情況也不同。Sub-6頻段範圍內的頻段越低,FDD的頻段越多,反之則TDD比較多;如果在毫米波頻段,則基本都是TDD。

截至2020年初,美國、中國、歐洲、韓國和澳大利亞,主要部署的是圍繞6GHz以下頻段的NSA模式;同時,美國已經率先部署毫米波。

2020年,NSA的6GHz以下TDD會在包括日本、拉丁美洲、東南亞等地區部署;毫米波也會在歐洲一些國家(俄羅斯、義大利的一部分)、日本、韓國部署。

從頻段,到制式,再到具體的牌照發放,全球5G網絡的部署,在Sub-6、毫米波、FDD、TDD等各種組合之下,產生了成千上萬種頻段組合,而這些頻段組合之間難以互相覆蓋,當5G網絡傳輸時,數據往往只能在同一組合的頻段里擁堵著,讓我們面對頻寬,一時不知如何著手。

從高通的角度看,載波聚合技術,正是為這個場景應運而生的技術,能夠為運營商的5G部署提供最高的靈活性。

圖:毫米波、Sub-6 與 4G LTE 的波段覆蓋示意圖。圖片來源/高通

驍龍X60也正是為此而來,它做到了:

  • 首次支持5G毫米波-6GHz以下聚合
  • 支持5G TDD-FDD 6GHz以下頻段載波聚合
  • 支持5G FDD-FDD載波聚合
  • 支持5G TDD-TDD載波聚合

通常來說,我們說的載波聚合是指同時使用多個子載波傳輸數據。驍龍X60所支持的sub-6G FDD/TDD載波聚合的實際含義是,可以聚合使用這些頻段(sub-6G FDD/TDD)中的載波,從而達到更快的傳輸速率(頻段更多了)和更大的覆蓋範圍(來自於低頻段電磁波高覆蓋特性)。這裡,X60實現了帶外、不連續、不同復用制式(FDD/TDD)的載波聚合。

由此可見,驍龍X60的載波聚合能力,也將讓5G部署受益。一來,運營商能夠增加網絡容量,擴大覆蓋範圍,提高識別率;其次,運營商能靈活地根據實際可用的頻譜,優化網絡的特性,極大地提高其峰值吞吐量——相信這是未來幾年,實現對全球寶貴和複雜的5G頻譜進行充分利用,推動5G在全球進一步部署的重要基礎。再考慮到藉助動態頻譜共享(DSS,Dynamic Spectrum Sharing),運營商還能夠在LTE低頻部署5G服務,相信全球運營商的5G部署,將可更加心無旁騖。

因此,高通很自信——採用搭載驍龍X60的智慧型手機,運營商可以靈活地選擇頻段(毫米波、6GHz以下頻段,包含低頻段)組合,頻段類型(5G FDD和TDD)以及部署模式(SA和NSA),以實現高速低時延網絡覆蓋的最佳組合。

新工藝、新特性

從時間節點上看,一年一新品,是高通的「正常節奏」,而細數高通曆代之作,無一不是踩准了5G未來之勢。5G伊始,驍龍X50的誕生,引領首批5G終端如期而至,助力5G元年部署超越4G元年;一年前,驍龍X55的問世,又指引5G終端走向完美,加速5G商用。每一次技術的發布,就推動產業邁過一個山頭。

與X50、X55一樣,高通再次強調,X60提供的是一個端到端的解決方案。

對於晶片解決方案而言,技術設計和工藝製程是硬幣的兩面。在工藝製程上,這是首個5納米5G基帶。

晶片需要以納米級別的極細微工藝,愈小的製程工藝,一方面,晶片的體積能做到越小,從而為手機設計騰出空間;另一方面也能帶來愈佳的能效,讓手機網速更快,功耗更低。5納米製程,是目前晶片生產的最新,且最尖端製程,目前只有台積電(TSMC)、三星(Samsung)等少數晶圓廠能生產。

在技術上,除了前文所述的——首個支持5G毫米波與Sub-6GHz聚合,以及首個支持5G Sub-6GHz頻段FDD與TDD載波聚合的平台,還有更多亮點可供呈現。

據官方數據,驍龍X60可實現最高達7.5Gbps的下行速率,3Gbps的上行速率,而實現這一能力的關鍵,就在於載波聚合能力(載波聚合對於運營商的優勢已在上文提及)。

值得一提的是,X60其實還有不少亮眼的黑科技。包括Voice-over-NR(VoNR) 技術,全新的Qualcomm ultraSAW濾波器技術,以及第三代毫米波天線模組QTM35。

說到Voice-over-NR(VoNR)。眾所周知,手機不僅要傳輸數據,也要能接聽電話、撥打電話,而目前全球所有5G手機的語音通話功能,都是依靠4G VoLTE,大部分新建網絡(如4G網絡建設初期),手機打電話是會切換到3G/2G網絡,業界稱之為「回落」,因此有時候會出現通話過程無法連網的情況。但隨著5G部署的擴展和技術的成熟,從2020年起,5G網絡架構將從NSA向SA演進,當SA部署完成後,整個網絡里的各個網元基本上都是支持5G的,沒有網絡結構可以支撐4G業務,就沒有所謂的「回落」情況了,所以必須採用5G來支撐語音通話,也就是說,支持VoNR就成了5G手機必備的特性。

而第三代毫米波天線模組QTM535更是手機方案設計者的好夥伴。隨著手機外形越來越輕薄,全面屏,可摺疊等各種手機設計出現,對手機的ID和結構設計提出了更高的要求,要求支持毫米波的手機外形更加輕薄。QTM535就能很好地支持這樣的手機設計,與前一代產品相比,它尺寸更小,性能更優,且「已經能支持客戶做出厚度僅為8毫米的5G毫米波手機。」

ultraSAW技術也可謂無線技術組合的又一突破式創新。該技術能夠實現將手機發射和接收的無線電信號從不同頻段中分離出來。以及能夠實現將插入損耗提升整整1分貝(dB),在2.7GHz以下頻段範圍內可以提供比與之競爭的體聲波(BAW)濾波器更高的性能。官方介紹稱,ultraSAW技術可支持OEM廠商在5G和4G多模移動終端中以更低成本實現更高能效的射頻路徑。

圖:高性能濾波器技術增強了射頻前端產品組合,包括模組和分離式濾波器。

官方稱,驍龍X60預計將於2020年第一季度進行出樣,搭載驍龍X60的5G智慧型手機預計將於2021年初推出。言下之意,明年初的5G旗艦機可以提前做好準備了。

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