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5G手机即将到来,不可不知的技术英雄

第一部5G手机什么时候能到来?

从目前5G技术的推进速度来看,已经远远超出了我们的想象,从2019年的小范围试商用,到2020年的全面商用,5G技术已经是迫在眉睫的事情。

而我们第一个接触5G技术的应用一定是智能手机,对于绝大多数用户来说,5G手机更是不太遥远的事情。苹果,三星,华为都不断的提出对于5G手机的畅想和技术。

而对于先进技术的追求,不论是哪一个企业,哪一个国家都不甘落后的。但是,智能手机和手机厂商真的准备好迎接5G技术的到来了吗?

先进技术的部署,必须要有技术解决方案的支持,对于任何一种技术都是如此,5G也不例外。

“在5G技术厂商当中,原型方面能够提供完整解决方案的厂商,就不能不提到Qorvo。”Qorvo移动产品战略市场部亚太区高级经理陶镇在接受采访时表示。

5G带来的多方面挑战

为什么说5G的部署离不开Qorvo提供的完整解决方案呢?

那就需要首先解释下当我们将5G技术进行应用的时候,必须面对的诸多挑战,只有能够解决这些挑战的解决方案,才能够推进5G的部署。

在陶镇看来,5G的出现并不仅仅是简单的传输速度的叠加问题,同时也提出了许多新的要求。

相比于以往的 2G、3G、4G,5G绝对不是简答的算术问题,在4G的基础上增加一点,就是所谓的5G技术,这不仅听起来荒谬,更是不符合科技发展的想法。

为了实现在通讯速率和容量上的升级,5G主要做了以下三大技术的改变:一是使用了更多的通讯频段,二是使用了 Massive MIMO技术,三是使用了载波聚合技术。

首先,在通讯频段方面,到 2020 年,5G 应用支持的频段数量将实现翻番,新增 50 个以上通信频段,全球 2G/3G/4G/5G 网络合计支持的频段将达到 91 个以上。

从表面上,频段的增加仅仅只是数量在增加。但是,对于技术人员来说,这种看似简单的问题,在增加的过程中,面对的挑战反而越难。

陶镇强调,“随着频段不断增多,不仅滤波器设计的难度会大幅增加,需要采用的滤波器数量也会是目前的数倍之多。”

其次,作为 LTE 及未来 5G 的关键技术之一,MIMO 技术使得通讯的速率和容量实现成倍增长。

这种能够在多个通信标准中延续下来的技术,自有其存在的必要,也更显其存在的重要性。

在Qorvo看来,4G系统中,虽然MIMO技术已经得以广泛应用,但是适用于LTE的标准,如果非要拿来生搬硬套到5G技术中,也许说不上完全不能用,至少总有那么一些不协调的感觉,偶尔拖拖后退,也是有可能的。

所以陶镇认为,面对5G在传输速率和系统容量等方面的性能挑战,天线数目的进一步增加仍将是MIMO技术演进的重要方向。

最后,由于载波聚合技术将数个窄频段合成一个宽频段,在实现传输速率大幅提升的同时,也大大增加了对射频器件性能的要求以及射频系统的复杂度。简单来说,这就相当于将几小桶水放大一个大的水缸里。小的水桶,用什么材质都可以,压力不大,想破也不容易。大的水缸,水压大,材质差一点,就支撑不住。

“针对多通信频段, MIMO 多天线技术以及载波聚合技术所带来的种种问题,Qorvo凭借多年来的研发技术不仅给出了自己的看法,也推出了相应的解决方案。”陶镇表示。

通讯频段:不同国家不同选择

为了服务于不同地区的不同客户和手机厂商,全球各地的运营商在对本国的5G频谱进行投资的时候都会根据实际情况进行有倾向性的选择。

而Qorvo作为一个解决方案提供商,想要满足于服务于不同电信运营商,跟准确的说是满足各国地区智能手机的需求,也必须做到因地制宜的提供解决方案。

因此,Qorvo 依照频谱和移动或固定无线接入两种特性,将网络容量的这种扩张分成两类:从短期看,在 2.6 Ghz 至 6 Ghz 之间运行的手机基站 (4.5G) 升级将通过额外的通道带宽,提升客户体验;从长期看,真正的 5G 毫米波固定式无线接入将推动并大幅提升固定用户的带宽。

准确来说,Qorvo 将5G初期阶段运营商对于通信频段的选择归为两类:

其一是低频频段。这一部分目前选择的国家有中国和日本。据了解日本研发的是4.5GHz前后的低频率5G网络,这种低频信号的特点是覆盖范围广,适合建筑物较多的场所。而中国提倡中低频段的应用,主要是6GHz以下的中低频段。而在中国移动等国内运营商看来,5G的频谱应该是高中低频段结合,而不仅仅是高频段,只有通过这种组合方式才能够更好的服务于手机。

另一部分美国和韩国则研发的是基于28GHz左右高频的5G网络。其中,美国更加偏向于毫米波技术的选择。为了利用毫米波来实现5G网络,研究人员必须开发新的技术、算法和通信协议,因为毫米波信道的基本性质与当前的蜂窝模式截然不同,并且是相对未知的。

但是,无论是中国日本目前正在研究的中低频段,还是韩国的高频频段,以及美国主攻的毫米波频段,都是5G技术早起部署阶段的一种选择,而手机厂商在与运营商,技术厂商沟通之后,才会统一确定需要的技术标准,确定解决方案。

陶镇表示,这些频段最主要的是用于早起的5G网络的部署,但是在今后的成熟解决,尤其是随着5G应用场景逐渐成熟,应用趋于多样化,高中低频段兼备是未来的发展方向。

Massive MIMO技术的标准配置

Massive MIMO(大规模天线)技术是4.5G/5G的关键技术之一。

为提升通讯速率,预计到 2020 年,MIMO 64x8 将成为标准配置,即基站端采用 64 根天线,移动终端采用 8 根天线的配置模式。但是,事实上,LTE网络已经使用了2×2和4×4 MIMO的天线,一些TDD LTE网络甚至使用了8×8 MIMO。

只是目前市场上多数手机仅仅支持 MIMO 2x2 技术,如若采用 MIMO 64x8 技术,基站天线的配置数量需要增长 31 倍,手机天线数量需要增长 3 倍。

大规模MIMO对于网络的容量和覆盖方面都有显著提升。在不增加频谱资源的情况下,大规模天线阵列使系统和终端之间能够同时传输更多的数据流。换而言之,同样的20MHz频谱资源,使用64个独立的天线路径比使用4个天线路径能更快速地传输更多的数据。

可以说,MIMO 技术的应用普及不仅为天线行业带来巨大增量市场,也将为基站和终端天线带来快速增长的行业机会。

陶镇认为,Massive MIMO已经成为非常主流、成熟的技术,可以通过相位控制、幅度控制等,提升频谱效率。传统基站最多可以达到128个通道,每个通道都需要很多RF射频器件,对Qorvo而言将会出现大量需求。

载波聚合技术需要解决的问题

所谓载波聚合技术,就是将数个窄频段合成一个宽频段,实现传输速率的大幅提升。

但是,随着而来的问题是,载波聚合有带内的载波聚合,带内又分成连续和非连续,连续的是这两个载波是紧靠在一块的,非连续的是中间有隔断,并不是连续的载波。

带间的载波聚合是指两个不同频段的载波,这得根据不同运营商所应用的频谱来采用不同的载波聚合的方式,对射频前端的设计要求差异也很大。

陶镇指出,“例如中国市场的三家运营商,中国移动以TDD(时分双工)载波聚合为主,中国电信和中国联通则是FDD(频分双工)的载波聚合,在设计手机时要考虑到这种差异。”

据预计,2018年将有70%智能手机支持载波聚合,正是因为有这样载波聚合的需求,给用户提供数据的链接速度,就衍生了对射频前端更加复杂的需求,而集成化模块方式是解决这样需求的最好方案。

全力支持5G技术发展

一直以来,Qorvo都在全力支持5G技术的发展,目前已经和全球领先的通信基础设施供应商和运营商在共同研发进行5G相关的实验。在与运营商和移动终端厂商接触的过程中,Qorvo提供了集成功率放大器,开关,PA,滤波器以及高性能 GaN 产品、高性能 BAW 产品等多个方面的不同种类的产品,协助运营商和移动终端厂商在5G技术的研发和部署工作。

其独特的优势能够为通信基础设施和智能手机应用提供不断扩展的RF解决方案组合。

可以说,之前提到的韩国,日本,美国,以及中国运营商的研发进程,Qorvo都凭借着自己在5G技术方面技术方面积累的技术和专利优势,起到了不可或缺的作用。

此外,Qorvo是业内排名第一的光传输元件提供商,也是全球五大基站OEM供应商之一,世界各地的无线基站、手机里面都有Qorvo的芯片。

去年,Qorvo还发布了业界首个 Sub-6 GHz 5G 射频前端模块 QM19000,高度集成的高性能 QM19000 可实现高线性度、超低延迟和极高吞吐量,以满足或超越未来 5G 应用的开发需求。

在刚刚结束的2018世界移动通信大会(MWC)上,Qorvo 5G RF 前端 (RFFE) 荣获 GTI 2018 年“移动技术创新突破奖”。 该产品一直都是全球运营商和生态系统合作伙伴进行 5G 测试和演示的关键要素。

同时,陶镇先生作为5G和IoT RFFE领域的领导者,因为积极推动5G和IoT射频器件的研发、产业化和商业化,为“GTI 5G射频器件研究报告”做出了重要贡献,也荣获了2018 GTI 荣誉奖。

“Qorvo凭借行业领先的产品和技术组合来应对超高、高、中以及低蜂窝频段的需求。通过与全球领先芯片组供应商密切合作,我们开发并推出了业界首款支持5G的RF前端。”作为 5G 和 IoT RFFE 领域的领导者,陶镇先生积极推动 5G 和 IoT 射频器件的研发、产业化和商业化,为“GTI 5G射频器件研究报告”做出了重要贡献。

5G:连接未来的时代

5G 时代将是万物互连的时代、是智慧网络的时代、是连接未来的时代。

Qorvo作为3GPP代表协助制定5G标准,将与全球领先的无线基础设施制造商、网络运营商、芯片组供应商和智能手机制造商密切合作,为5G发展之路奠定基础。

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