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5G手機也能輕薄？高通：射頻模組使其變成可能

5G來了，5G手機還會遠嗎？隨著5G第一階段標準制定完成，有關5G標準規范、產品研發、商用部署等各項工作也進入了沖刺階段，5G將會很快落地，而關于5G手機的討論也越來越多。5G手機什么時候才會商用？5G手機是否能像現在的智能手機一樣輕薄？作為目前全球最大的移動芯片廠商、5G領頭企業——高通給出了答案。
2018年7月23日，高通宣布推出全球首款面向智能手機和其他移動終端的全集成5G新空口（5G NR）毫米波及6GHz以下射頻模組系列—QTM052毫米波天線模組系列和QPM56xx 6GHz以下射頻模組系列，堪稱5G進程上又一里程碑事件。這兩個系列可與高通驍龍X50 5G調制解調器配合，共同提供從調制解調器到天線且跨頻段的多項功能，支持緊湊封裝尺寸以適合于移動終端集成。
日前，高通產品市場高級總監沈磊在接受C114采訪時表示，基于在無線通信領域的眾多積累，包括對5G標準、技術、產品等的標準和洞察，高通成功研制出5G毫米波及6GHz以下射頻模組系列，這些產品將大大簡化5G智能手機的設計流程，加速5G終端產品的上市進程。
沈磊透露，高通將助力OEM廠商在2019年上半年推出首批5G手機。屆時，5G智能手機的下載速率可高達5Gbps，下載一部高清電影僅需要幾秒鐘。而借助于高通高度集成的射頻模組，5G手機能做到和現在的4G手機一樣輕薄。
將不可能變成可能克服毫米波移動化難題
不同于2G、3G和4G，5G將用來支持增強的移動寬帶（eMBB）、具有高可靠性和超低延遲的通信（uRLLC）以及大規模機器間通信（mMTC）三大類主要應用場景。這就需要更大的帶寬、更短的時延和更高的速率。要想達到上述愿景，5G頻率將涵蓋高、中、低頻段，即統籌考慮全頻段。
因此，能實現高帶寬、高速率的毫米波在近年來變得越發熱門，毫米波指的是運行在24GHz或更高頻段的無線信號。但是要想使用毫米波還要面臨很多挑戰，這些挑戰幾乎涵蓋終端工程的方方面面，包括材料、外形尺寸、工業設計、散熱和輻射功率的監管要求等。鑒于此，移動行業中很多人都認為毫米波在移動終端和網絡中的應用是不切實際且不可實現的。
沈磊認為，毫米波主要有三個致命短板：第一是頻譜傳輸距離較短。第二是頻譜容被樓宇、人體等阻擋、反射和折射；第三是它們還受限于很多空間因素，其中一個主要因素就是水分子對于這些頻譜的吸收程度很高。
所以這些頻譜目前基本上還未被使用。甚至有一種觀點認為，考慮到這些物理特性，或許這些頻譜永遠都不會被利用，或只能在相對簡單的應用場景內使用，如做固網接入和微波中繼。而高通過多年的投入和技術研發，以及產品的積累，成功克服了這一難題。沈磊表示。
那么高通是怎么做到的呢？沈磊透露，這背后的幕后英雄就是波束成型。毫米波天線將無線信號聚合成波束，以提高覆蓋。即使是在非視距（LOS）的情況下，智能算法也可以引導波束沿著最優路徑進行連接。而手機內的毫米波天線設計，能在克服手以及其他物體阻擋造成的傳輸損耗。
高通QTM052毫米波天線模組可與驍龍X50 5G調制解調器協同工作并形成完整系統，以應對毫米波帶來的巨大挑戰。作為完整系統，其可支持先進的波束成形、波束導向和波束追蹤技術，以顯著改善毫米波信號的覆蓋范圍及可靠性。該系統包括集成式5G新空口無線電收發器、電源管理IC、射頻前端組件和相控天線陣列，并可在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800MHz的帶寬。
最重要的是，QTM052模組可將所有這些功能集成于緊湊的封裝尺寸中，其封裝面積可支持在一部智能手機中最多安裝4個QTM052模組。這將支持OEM廠商不斷優化其移動終端的工業設計，幫助其開發外形美觀且兼具毫米波5G新空口超高速率的移動終端，并支持這些終端最早于2019年上半年推出市場。
高通此次推出的5G毫米波射頻模組尺寸非常小，可以在空間和成本允許的情況下，在手機的四個邊立面上配備4個毫米波天線模組，以配合5G調制解調器芯片。這些毫米波天線模組都會連接到驍龍X50 5G調制解調器上，并集成從調制解調器往后的所有射頻鏈路芯片上的功能，包括收發器、射頻前端、天線等。沈磊表示。
正是因為在無線通信領域的眾多積累，包括對5G標準、技術、產品等的標準和洞察，高通才有能力和實力成功研制出這些產品。沈磊強調，與Skyworks、Qorvo等射頻巨頭相比，高通擁有自己的調制解調器，這是相比第三方射頻元器件廠商的核心差異化優勢。
從芯片到射頻前端助力5G規模商用
近年來，射頻前端從幕后走到臺前。除了芯片，射頻前端也是一個高度集成的核心組件。同時射頻前端作為連接終端與移動網絡的載體，對用戶期望的移動體驗以及推動移動行業的未來發展至關重要。
射頻領域玩家眾多，但是相比于在單一領域進行布局，高通的整合射頻前端解決方案更受青睞。高通此次推出的配合5G芯片組X50 5G調制解調器的射頻模組，既支持毫米波天線模組，又支持6GHz以下射頻前端模組。
毫米波適用于在密集城市區域和擁擠的室內環境中提供5G覆蓋，同時5G新空口的廣泛覆蓋將通過6GHz以下頻段實現。鑒于此，QPM56xx射頻模組系列（包括QPM5650、QPM5651、QDM5650和QDM5652）可幫助搭載驍龍X505G調制解調器的智能手機在6GHz以下頻段支持5G新空口。
QPM5650和QPM5651包括集成式5G新空口功率放大器（PA）/低噪聲放大器（LNA）/開關以及濾波子系統。QDM5650和QDM5652包括集成式5G新空口低噪聲放大器/開關以及濾波子系統，以支持分集和MIMO技術。上述四款模組均支持集成式信道探測參考信號（SRS）切換以提供更優的大規模MIMO應用，并支持3.3-4.2GHz（n77）、3.3-3.8GHz（n78）和4.4-5.0GHz（n79）6GHz以下頻段。這些6GHz以下射頻模組為移動終端制造商提供可行路徑，幫助其在移動終端中支持5G新空口大規模MIMO技術。
據悉，目前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。
高通推出的這些集成化的模組，從各個方面大大簡化了手機廠商的工作，并且加速手機上市的進程。大家都期望2019年，5G手機就能在一些領先國家和地區上市。現在時間短、任務重、難度也高，所以借助高通推出的面向移動終端的毫米波及6GHz以下射頻模組這些模組，可以加速和簡化5G手機上市的過程。
近年來，高通在射頻領域動作頻頻，并不斷強化自己的射頻技術。2014年收購Blacksand進入PA市場，2016年同日本電子元器件廠商TDK聯合組建合資公司進入濾波器市場，開始為5G時代射頻前端技術提前布局。2017年2月，高通推出了全新的射頻前端解決方案RF360，提供了從調制解調器到天線的完整解決方案。
與此同時，在2018年1月舉行的高通技術峰會上，高通與小米、vivo、OPPO、聯想四家手機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（2019年-2021年），四家手機廠商將采購價值總額不低于20億美元的射頻前端部件，這也為高通發展射頻業務提供了良好的助力和窗口。
高通對手機OEM廠商的需求有著很深刻的了解，因此高通能夠針對客戶需求，能做出這種模組化產品，降低他們的研發難度，縮短其產品的上市時間。這也是高通和其他的友商相比，領先和獨特的地方。沈磊稱。

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