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从骁龙X50到X70,在清晰的5G“演进史”中读懂高通

时间:2022-03-21 12:52:00 作者:邵乐峰 阅读:
从X50到X70,在不到6年的时间里,高通连续推出5代5G调制解调器产品与方案,在持续提升全球5G性能标杆的同时,也彰显了高通作为行业领导者的地位。
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5G最重要的贡献是把物理世界、数字世界和虚拟世界连接起来,并推动这三个世界更好地融合,而作为5G领域最具风向标性质的解决方案之一,高通骁龙5G调制解调器与射频系统就扮演着这样的关键角色——从X50到X70,在不到6年的时间里,高通连续推出5代5G调制解调器产品与方案,在持续提升全球5G性能标杆的同时,也彰显了高通作为行业领导者的地位。

5G愿景是要有的,万一实现了呢

高通5G调制解调器系列冠以“骁龙”之名,自然从一开始就是为移动性而生的。以骁龙X50的发布为起点,5G不再仅仅是一场关于蜂窝系统未来和作用的讨论、愿景和集思广益,而是领跑业界的、真正的5G产品。

  • X50

尽管从2019年开始全球才陆续开始启动5G商用,但其实早在2016年10月,高通就发布了公司首款,也是全球首款商用5G调制解调器——骁龙X50,公司上下都对此感到兴奋,将其视作是“一座非凡的里程碑”。

在随后的2017年10月,高通宣布基于骁龙X50成功实现了全球首个5G数据连接,虽然1.24Gbps的传输速率以现在的标准衡量并不起眼,但千兆级的下载速率为大量早期5G部署和外场测试提供了重要的技术支撑,将5G新空口商用的时间表提前了一年,是5G商用的奠基石。

至此,骁龙X50开始在移动通信领域声名鹊起,全球多家移动运营商纷纷选择X50进行5G新空口移动试验,多家OEM厂商也在2019年推出的移动终端中选择了X50,消费者也通过高通第一次和5G建立起了亲密连接。

  • X55

2019年是5G元年,在5G发展历程中具有重大转折意义,对中国来说更是如此。2019年6月6日,工信部向中国电信、中国移动、中国联通、中国广电正式发放5G商用牌照,标志着全球5G发展的里程碑事件——中国5G时代正式开启。

也正是在那年,高通推出了第2代,也是当时全球最先进的商用调制解调器到天线5G解决方案X55,采用7nm工艺制造,支持100MHz宽带包络追踪和Sub-6GHz 5G自适应天线调谐等诸多先进技术,具备高达7Gbps的峰值下载速率,支持所有关键地区和主要频段,包括毫米波以及Sub-6GHz频段,支持TDD和FDD运行模式。此外,它还支持非独立(NSA)和独立(SA)组网模式、动态频谱共享等,而这些特性在5G部署初期都尤为重要。 

高通对X50和X55在定义方面其实是存在差别的:前者是5G调制解调器,而后者是调制解调器到天线5G解决方案。这说明,面对5G,OEM厂商面临一系列艰巨的设计挑战,要满足覆盖2G到5G的多模需求以及持续增加的频段组合带来了前所未有的复杂性,只有提供从调制解调器到天线的完整解决方案,才能帮助终端厂商通过外形时尚的终端为消费者带来出色的数据传输速率、网络覆盖、通话质量和全天电池续航。

  • X60

在X55基础上,2020年,高通推出了采用5nm工艺制造的骁龙X60,这是全球首款支持毫米波和Sub-6GHz聚合的5G调制解调器及射频系统,能够实现最高达7.5Gbps的下载速度和最高达3Gbps的上传速度。 

此外,除了支持5G FDD-FDD和TDD-TDD载波聚合以及动态频谱共享(DSS)之外,骁龙X60还包含全球首个Sub-6GHz频段5G FDD-TDD载波聚合解决方案。与不支持载波聚合的解决方案相比,独立组网模式下的Sub-6GHz频段的载波聚合能够实现5G独立组网峰值速率翻倍。

载波聚合能力在高通的设计理念中始终占据着非常重要的位置。因为虽然不同国家5G的演进路径不太一样,但“殊途同归”,未来5G网络的架构将呈现出比较统一的情况,就是借助高频段毫米波支持重点地区的高速率传输,利用5G中低频段、尤其是低频段和FDD频段进行全国范围的覆盖。这意味着,通过Sub-6GHz、毫米波的各种载波聚合的组合,运营商能够最大程度地利用频谱资源,提升网络容量及覆盖,用户的体验也更加完善。

  • X65

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。截至2021年2月高通发布X65时,全球已有140家运营商在59个国家及地区推出了5G商用网络,412家运营商在131个国家及地区进行了5G投资。从终端的角度来看,当时已经有335款5G终端商用上市,相比2020年9月增加了51%。其中,233款5G智能手机已经商用,相比2020年9月增加了55%。

采用4nm工艺制造的X65,被高通方面称之为,“自从首个调制解调器及射频系统商用以来,高通在5G解决方案上的最大飞跃。”因为X65创新性的实现了三个业内首次:首次实现10Gbps 5G传输速率、采用全球首创AI天线调谐技术、以及首个符合3GPP Release 16规范的调制解调器及射频系统。

10Gbps毫无疑问是无线通信史上的标杆!5G终端的连接速率也因此首次迈入了“万兆级”时代,丝毫不逊色于有线连接,目前消费级的所有超大带宽应用都将获得支持。

现在回看起来,X65中采用的AI天线调谐技术,既是全球首创,也是高通将AI研发成果引入移动射频系统的第一步,为后续发布的产品跑步进入AI时代积累了宝贵的经验。例如,与前代技术相比,通过AI实现对手部握持终端侦测准确率30%的提升。这一提升可以带来增强的天线调谐功能,从而提高数据传输速度,改善覆盖范围,延长电池续航。

而为了加速5G在PC、始终连接的PC(ACPC)、笔记本电脑、CPE、XR、游戏以及其他移动宽带(MBB)终端设备中的普及,高通还推出了骁龙X65和X62 5G M.2参考设计。该参考设计专为即插即用的M.2产品形态而设计,能够帮助OEM厂商快速推出高性能的5G产品。

5G调制解调器进入AI时代

进入2022年,高通依旧保持了每年发布一代调制解调器及射频系统的传统,主角也换成了X70。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。

但速度并不是骁龙X70的最大亮点,X70最引人关注之处在于首次在调制解调器及射频系统中引入了高通5G AI套件,全方位利用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。

从X65中“牛刀小试”的AI天线调谐技术,到X70中AI套件的全方位加持,表明高通在5G调制解调器及射频系统中使用AI技术的能力有了质的飞跃。骁龙X70通过AI技术为下一代5G性能带来增强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。 

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,特别是拥有5G/4G/3G/2G多种工作频率以及不同的网络制式的中国运营商,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。

为了给运营商提供极致的灵活性,骁龙X70上另一个领先技术特性是毫米波独立组网(SA)。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。

结语

高通公司总裁兼首席执行官安蒙曾在2021投资者大会上指出,过去,高通的潜在市场规模是150亿美元,包括MSM和MDM芯片出货,以及技术许可业务。如今,高通的潜在市场规模已增长至1000亿美元,主要得益于新增的旗舰级和高端Android终端、射频前端(RFFE)和汽车业务。而未来,随着智能网联边缘的扩展、云业务和元宇宙的兴起,高通的潜在市场规模将扩大到7000亿美元。也就是说,高通面对的目标市场规模将在未来十年增长7倍以上。

“在智能互联的世界里,高通正处于千行百业的技术交汇点。”安蒙表示,未来,高通将始终贯彻“统一的技术路线图”,充分利用自身在AI、摄像头、图形、处理和连接等领域的领导力,为几乎每类边缘侧终端提供终端侧智能、高性能低功耗系统和一切无线组件,从耳塞、手机到智能网联汽车,推动数字化转型,推动业务多元化,扩大潜在市场规模。

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邵乐峰
ASPENCORE 中国区首席分析师。
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