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高通骁龙X70细节公布,5G调制解调器进入AI时代

时间:2022-03-01 15:40:24 作者:邵乐峰 阅读:
在前四代5G调制解调器及射频系统骁龙X50/X55/X60/X65基础之上,高通日前在MWC2022上正式推出第5代5G调制解调器到天线解决方案骁龙X70,预计采用X70的商用移动终端将在2022年晚些时候面市。
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根据高通技术公司业务拓展高级总监南明凯博士的分享,尽管受到疫情的影响,但5G在全球加速部署的趋势并未停止。数据显示,目前,全球已有200家运营商推出了5G商用服务,超过285家运营商正在投资部署5G。预计从2020年到2025年,5G智能手机的出货量将超过50亿部。

神奇的AI能力

在X70正式登场之前,先简单回顾一下前四代骁龙5G调制解调器的核心特点:

  • X50,2017年推出,10nm工艺制造,支持6GHz以下及毫米波、NSA、TDD和多SIM卡。
  • X55,2019年推出,7nm工艺制造,支持5G PowerSave、Smart Transmit、宽带包络追踪以及Signal Boost等诸多先进技术,具备高达7.5Gbp的峰值速率。
  • X60,2020年推出,5nm工艺制造,支持毫米波和6GHz以下的FDD和TDD频段,能够实现最高达7.5Gbps/3Gbps的下载/上传速度。
  • X65,2021年推出,4nm工艺制造,是全球首个支持10Gbps 5G速率和首个符合3GPP Release 16规范的调制解调器及射频系统。

而骁龙X70的最大亮点,则在于首次在调制解调器及射频系统中引入AI处理器,利用AI能力实现突破性的5G性能,包括10Gbps 5G下载速度、低时延、卓越的网络覆盖和能效,主要体现在以下四个方面:

一是AI辅助信道状态反馈和动态优化。在整个通信系统中,终端会实时探测信道状态并上报给基站,根据终端汇报的信道状态,基站在下行调度时会及时地为终端选择更合适的调制方式、更好的时频资源等。通过AI的加持,信道状态的预测和反馈将更加精准,基站也能够更好地进行动态优化,从而帮助提升吞吐量和其它关键的性能指标。 

南明凯博士介绍称,通过仿真数据可以发现,在突发数据流量情境中,也就是持续时间很短的剧烈突发流量情境中,AI辅助的信道状态反馈和优化能够针对小区边缘、小区中段和小区中央分别实现20%、16%和24%的下行吞吐量提升;在另一种典型数据流量情境中,在AI加持下,小区边缘获得的下行吞吐量增益达到了26%,在小区中段获得的下行吞吐量增益达12%,这些都是非常可观的提升。

二是全球首个AI辅助毫米波波束管理。毫米波采用天线阵列进行信号发射和接收,同时毫米波非常易与波束赋形技术相结合。在毫米波波束管理中引入AI技术,能够更智能地对不确定的环境进行排查和预测,从而帮助优化毫米波波束聚焦和方向,实现更高的传输效率、更出色的网络覆盖和链路稳健性。 

仿真测试结果显示,相比无AI支持的用户终端(UE)发射,有AI支持的发射在整体网络覆盖方面实现了28%的提升。

三是AI辅助网络选择。在实际部署中,运营商面临的网络环境十分复杂,尤其是中国运营商,拥有5G/4G/3G/2G多种工作频率以及不同的网络制式,而复杂的网络环境会影响网络的灵活性和安全性。通过AI加持,可以对网络模式做智能识别和监测,这样就能预测和规避某些掉线或有风险的连接状态,从而实现更出色的移动性和链路稳健性,在减少卡顿的同时提高用户体验。 

四是AI辅助自适应天线调谐。这项技术主要应用于射频前端,通过AI技术智能侦测用户握持终端的手部位置,并实时动态调谐天线,从而支持更高的传输速度和能效,以及更广的网络覆盖范围。

优质的5G网络,绝不止于快

下行链路方面,骁龙X70支持高达10Gbps的峰值速率,支持下行四载波聚合,即指完全基于Sub-6GHz频段的4个载波,比如两个FDD载波加两个TDD载波;而在毫米波频段,骁龙X70则可以支持高达8个载波的聚合。

上行链路增强方面,骁龙X70支持高达3.5Gbps的峰值速率以及上行载波聚合,特别是跨FDD和TDD频段的上行载波聚合。考虑到上行速率的提升相对下行来说更加困难,所以实现数千兆级上行速率是相当不错的成绩。

“跨FDD和TDD频段的上行载波聚合是一项非常有价值的特性,也是目前国内国外运营商都比较感兴趣、积极推动部署的技术。”南明凯表示,为了支持3.5Gbps的峰值速率,高通在骁龙X70中采用了上行载波聚合、基于载波聚合的上行发射切换,以及支持100MHz的包络追踪技术。

包络追踪技术历来是高通的优势领域,据悉,骁龙X70的包络追踪技术不仅支持100MHz载波带宽,还支持LTE窄带20MHz,相当灵活。

而基于载波聚合的上行发射切换,是一项标准化技术创新。简单而言,由于基于TDD模式的发射信号在时域上不是连续的,为了获得连续的发射,可以使用FDD的发射作为补充,以便在时域上获得连续发射的效果,从而最大化利用手机发射功率,大幅增强小区边缘的网络覆盖,显著提升小区中央的峰值速率。 

此外,骁龙X70中还搭载了高通5G超低时延套件,其中包括多项标准化和非标准化技术,尤其是在非标部分有着高通独特的创新。 

为运营商带来极致的灵活性,是骁龙X70在设计中另一项着重思考的内容。

南明凯解释说,调制解调器和射频系统的应用需要多厂商之间的互联互通,这是高度标准化的领域,也就意味着在主要技术创新方面需要行业引导、沿着统一轨道进行创新:首先3GPP进行预研,经过多方讨论,形成行业标准,整个产业再按照标准规定的目标和路线筛选特性,根据运营商的需求去做规划。

因此,在整个特性规划的时间点和引入节奏上,行业要特别考虑运营商的网络部署计划。每家运营商的网络部署要求都不同,在地域和频谱资源上有区别,有打造竞争优势的需求,也有成本控制的需求。从高通的角度来说,必须要能够满足不同地区、不同发展阶段的运营商的布网需求,所以高通进行了相应的创新,尤其是推出了软硬件结合的可升级架构,支持在硬件部署之后仍然可以根据不同运营商的需求进行软件升级支持新特性,包括:

1. 毫米波独立组网(SA),这是骁龙X70上首次商用的技术。5G布网初期,多数运营商选择非独立组网(NSA)模式,5G基站锚定于4G,并沿用4G核心网,但SA是不需要4G核心网。例如毫米波单独组网(mmWave-only)就不需要和Sub- 6GHz频段搭配组网,只使用毫米波频谱便可单独组网。这样,如果新兴运营商和垂直行业服务提供商只有毫米波频谱资源,也可以利用毫米波独立组网,实现快速部署。 

2. 多SIM卡技术。该技术最早在中国市场有需求,现在已成为世界多地的标准化特性。骁龙X70支持包括双卡双待(DSDS)和双卡双通(DSDA)在内的全球多SIM卡功能,支持主卡和副卡独立通信。例如,副卡进行语音通话时,主卡可以继续上网;使用主卡打游戏时,副卡接收短信和来电也不会造成主卡游戏的卡顿。 

3. 全面的频谱聚合功能,包括NR-DC和EN-DC。其中,NR-DC是一项5G双连接技术,可以支持运营商将毫米波和Sub-6GHz频段的大量频谱资源聚合起来使用,既能提升连接速率和效率,又能保证连接稳定性。EN-DC是基于NSA模式,利用LTE和5G做双连接。 

4. 支持全球毫米波频段和Sub-6GHz频段,覆盖从600MHz到6GHz 的Sub-6GHz频谱,以及从24GHz到41GHz的毫米波频谱。

5. 可升级架构。骁龙X70和X65都支持可升级架构,能够加速3GPP Relese 16特性的商用。

此外,为了减少终端芯片功耗,高通还在能效层面进行了多项优化。例如通过引入第3代高通5G PowerSave,将骁龙X70的能效提升60%;QET7100宽带包络追踪器支持5G频段100MHz带宽的包络追踪,能够节省发射功率;AI辅助自适应天线调谐技术,增强了无线系统的匹配性,使用同样能量可以实现更高的信噪比,发射同样数据只需要更低的发射功率。

责编:Lefeng.shao
邵乐峰
ASPENCORE 中国区首席分析师。
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