以基帶的名義,高通在5G商用前的創新

2021-09-23 11:30:58 字數 3027 閱讀 3264

過去數十年,移動通訊一直保持著大約10年一代的節奏演進,從模擬語音,到數字語音,到現在的4g lte,每一代移動通訊技術的公升級都象徵著乙個時代的跨越。當然,最讓人振奮的是,2023年5g將在全球範圍內商用。

5g標準尚未形成,可以說是遠水解不了近渴。但移動通訊領域的巨頭們不會坐以待斃,晶元商、通訊裝置商和運營商需要在5g到來之前帶來新的創新,而高通已經做到了!

從去年開始,這家移動通訊領域的霸主就引領了千兆級lte時代的到來。

2023年2月,也就是去年的mwc上,高通發布了全球首款千兆級lte數據機(俗稱基帶)——驍龍x16;

時隔一年,高通又在今年2月發布了效能更強勁的驍龍x20。

x16和x20是跨時代的產品

千兆級lte並沒有乙個官方的定義,但是按照業界的說法,千兆級lte的理論速度可以達到光纖級別的1gbps,這也與國際電信聯盟對4g定義的標準一致。

我們來看看高通這兩款數據機的具體引數:

高通驍龍x16數據機使用的是14nm工藝製造,下行支援cat.16,傳輸速率是早期lte網路的十倍,支援4x20mhz載波聚合,也是首款商業級千兆lte數據機。

雖然x20不會在短期內實現應用,但x16已經逐漸走向了實際應用。

去年10月,高通便和澳洲運營商telstra 、愛立信以及netgear攜手推出了基於x16的移動路由器mr1100。今年1月,這四家公司又聯手推出了全球首個商用千兆lte網路和相關設施,打響了千兆級lte網路部署的第一槍。

儘管不少運營商對此仍持保守態度,但可以預見的是,telstra部署千兆級lte網路只是乙個開始,未來幾年,全球支援千兆級lte網路的移動運營商會持續增長。原因有二:

首先,由於高通驍龍835已經整合了x16(其他晶元廠商也在逐漸跟進對千兆級lte網路的支援),搭載驍龍835的移動終端也已紛紛上市,這為千兆級lte網路的普及帶來了基礎;

其次,在4g網路已經無法滿足使用者需求的同時,運營商和移動終端企業都需要新技術來滿足日新月異的應用,而千兆級lte無疑是最具競爭力的解決方案。

那麼,高通的優勢體現在哪?

毋庸置疑,高通擁有先發優勢,但更重要的是高通有完善的網路解決方案,在千兆級lte的三大關鍵技術——載波聚合、高階調製、高階mimo上處於領先地位。

眾所周知,高通在4g lte時代一戰成名,奠定了自己在移動通訊領域的地位。雖然每一代通訊技術的原理都大同小異,但要實現千兆級的速度並非一蹴而就,載波聚合、高階調製、高階mimo三者缺一不可。

載波聚合(carrier aggregation,ca)

通俗點說就是增加通道數量。載波聚合是3gpp提出的,它可以將多個載波聚合成乙個更寬的頻譜,同時也可以把一些不連續的頻譜碎片聚合到一起,能很好地滿足lte,尤其是lte-a系統頻譜相容性的要求,同時也大大提公升了傳輸速度。

lte的乙個載波最少是20mhz的頻寬(gsm是200khz,wcdma和hspa+是5mhz)。例如,上文提到的telstra有三個授權頻段,每個頻段都是20mhz,通過射頻和基帶技術,就可以把這三個載波、三個頻段聚合起來,以達到更高的傳輸速度。這三個射頻通道變成乙個更寬的通道,3個20mhz意味著資料吞吐量提公升了3倍。

值得注意的是,因為每個運營商擁有的頻段都有差異,載波還可以做到靈活部署,如帶內載波聚合和帶間載波聚合,帶內可以分成連續和非連續,帶間的載波聚合是指兩個不同頻段的載波,例如tdd載波和fdd載波也可以混合地聚合在一起。

高通驍龍lte數據機已經全線支援載波聚合,x20數據機更是最多可以支援5載波聚合,這是目前業界的最高水平。

高階調製

載波聚合是提公升速率最直接最有效的方法,但移動通訊系統的頻寬資源是有限的,高階調製被認為是在有限頻寬資源下提供高資料速率最佳手段。

其目的是讓乙個訊號搬運更多的位元,在相同頻寬下,高階調製的資訊速率更大。以lte為例,其最初的下行調製方式是64-qam(64個樣點,樣點數目越多傳輸效率越高),目前64-qam的乙個訊號可以承載6個位元,而如果擴充套件到256-qam(256個樣點),乙個訊號則可以承載8個位元,頻寬效率也就提公升了33%,相比8psk、16qam那更是乙個量級的提公升了。

目前,x16和x20都支援256-qam的高階調製。

高階mimo(multiple-input multiple-output)

事實上,lte cat.4以上的標準都需要使用mimo技術,高階mimo可以增加資料流,最初lte採用的是2×2 mimo為兩個資料流。

其原理很簡單,即在發射端和接收端分別使用多個發射天線和接收天線,訊號可以通過發射端與接收端的多個天線傳送和接收,這種做法直接增加了通道容量並且降低誤位元速率。

顯而易見,最初的2×2 mimo實現不了千兆級的速度,所以我們需要部署更高階的mimo來獲得更多的資料流。

高階mimo究竟意味著什麼?不妨看看下面這個案例:

與此同時,移動通訊產業鏈建也在大規模部署4x4 mimo,高通作為晶元廠商可以說是推動4x4 mimo技術的主力。接下來的問題是需要運營商網路的支援。

從目前來看,4x4 mimo技術對運營商而言也是極具吸引力,畢竟相比2x2 mimo,4x4 mimo技術還可以將網路的頻譜效率提高1.2倍到1.8倍。t-mobile cto neville ray就表示,「4x4 mimo以及多天線技術是面向5g的技術,我們已經於2023年開始部署,以提供更好的使用者體驗。」

這三大技術都是實現千兆網速的關鍵,以晶元商的維度來看,能同時實現五載波、256qam以及4x4 mimo的廠商寥寥可數。雖然,三星、華為、聯發科等廠商正在窮追不捨,但高通從3g時代開始就一路領先,這樣的技術積累是其它廠商無法比擬的。

高通正在為5g鋪路

也許5g將會引領移動通訊技術的一場革命,但千兆級lte網路並不會因為5g的到來而消失,從技術角度來看,二者可以無縫切換、協同工作。高通產品市場高階總監沈磊曾告訴雷鋒網,千兆級lte並不是5g商用前的過渡,未來二者將會共存很長一段時間。

「千兆級lte是邁向5g移動體驗的重要基石,但是5g並不是憑空產生的,是4g及其他技術多年積累的過程。」

雷鋒網了解到,去年10月,高通推出的全球首款5g數據機x50就可以與整合千兆級lte數據機的驍龍處理器搭配,並通過雙連線緊密協調配合。

5g標準尚未敲定,但企業需要未雨綢繆,高通正是希望通過千兆級lte和5g數據機為運營商開展早期5g試驗和部署,至少從實際行動來看,高通已經走在了前列!

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