5G手機(jī)要來了!誰是下一個諾基亞?

責(zé)任編輯:zsheng

2018-06-25 20:56:56

摘自:智通財(cái)經(jīng)網(wǎng)

本文來自微信公眾號“網(wǎng)優(yōu)雇傭軍”。

“4300萬個模擬手機(jī)用戶,這個市場錯不了。”在1G向2G過渡時期,摩托羅拉一位高管在面對數(shù)字化威脅時毫不在意。

“我們并沒有做錯什么,但不知道為什么,我們輸了。”在3G向4G過渡時期,諾基亞手機(jī)未能把握智能機(jī)時代機(jī)遇而衰落,前諾基亞CEO在公司并入微軟的記者會上說了這句話。

 

5G手機(jī)要來了!誰是下一個諾基亞?

 

你還記得“手機(jī)中的戰(zhàn)斗機(jī)”嗎?當(dāng)年這廣告詞牛逼到趙本山拿到春晚。

波導(dǎo)曾多次榮登國產(chǎn)手機(jī)銷售冠軍。可惜,隨著聯(lián)發(fā)科推出其著名的Turn-Key解決方案后,“踏平”了手機(jī)行業(yè)的門檻,而堅(jiān)持做“手機(jī)中的戰(zhàn)斗機(jī)”的波導(dǎo)為保持其技術(shù)優(yōu)勢,選擇堅(jiān)持與德州儀器合作,拒絕了聯(lián)發(fā)科的解決方案。

隨后,“戰(zhàn)斗機(jī)”在“山寨機(jī)”的浪潮中被淹沒。

2018年6月,3GPP 5G NR獨(dú)立組網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)完成,標(biāo)志著移動產(chǎn)業(yè)進(jìn)入一個全新的時代——5G時代。

5G來了!5G手機(jī)也要來了!

不久前,《2018年愛立信移動報(bào)告》發(fā)布,報(bào)告里“5G設(shè)備展望”部分引入注目…

 

5G手機(jī)要來了!誰是下一個諾基亞?

 

報(bào)告指出,首批支持5G中頻段的商用智能手機(jī)預(yù)計(jì)將于2019年初推出,而支持5G高頻段(毫米波頻段)的商用智能手機(jī)預(yù)計(jì)于2019年中期推出。

眾所周知,現(xiàn)有的4G手機(jī)支持GSM/WCDMA/LTE等制式共計(jì)20多個頻段,而5G NR支持從450MHz到52.6GHz更廣泛的頻段范圍,5G手機(jī)不但要支持現(xiàn)有LTE頻段,還要支持頻率更高、范圍更廣的5G頻段,這為5G手機(jī)設(shè)計(jì)提出了新的挑戰(zhàn)。

5G頻段分為小于6GHz和毫米波兩大頻段范圍,兩大頻段范圍面對不同的挑戰(zhàn)。

一,對于小于6GHz頻段,射頻前端是塊難啃的骨頭。

對于6GHz以下頻段,5G手機(jī)估計(jì)會沿用4G基本設(shè)計(jì)構(gòu)架,但射頻前端是一大挑戰(zhàn)。

所謂射頻前端(RFFE:Radio Frequency Front End),位于Transceiver和天線之間,包括濾波器、功率放大器、低噪聲放大器、雙工器、射頻開關(guān)等,其性能直接影響手機(jī)信號強(qiáng)度、通話質(zhì)量、連接可靠性、連接速度和功耗等。

最早的手機(jī)射頻前端非常簡單,一根天線連接一個雙工器、功率放大器和低噪聲放大器就搞定。但隨著手機(jī)支持的頻段越來越多,每一個頻段都需要獨(dú)立的雙工器、功率放大器和低噪聲放大器,導(dǎo)致了射頻前端越來越復(fù)雜,在集成難度、成本和性能上均面臨越來越大的挑戰(zhàn)。

比如,一部手機(jī)若支持20個頻段,就需要20個雙工器(40個濾波器),如果這部手機(jī)支持4*4MIMO,也就是配置4根天線,濾波器的數(shù)量可達(dá)160個。

總之,進(jìn)入5G時代,早期5G部署采用與4G混合組網(wǎng)的方式,新引入的5G頻段、載波聚合、MIMO、雙連接等技術(shù)意味著要想在智能手機(jī)狹小的空間里實(shí)現(xiàn)高性能、低成本射頻功能,對射頻元器件、新材料工藝和集成設(shè)計(jì)提出了更高的要求,射頻前端整體設(shè)計(jì)將面臨更加嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。

二,對于毫米波頻段,5G手機(jī)設(shè)計(jì)面臨新挑戰(zhàn)。

先說為什么5G手機(jī)需支持毫米波頻段?

從技術(shù)上講,提升手機(jī)上網(wǎng)速率無非四大技術(shù):無線頻率帶寬、QAM調(diào)制方式、載波聚合和MIMO技術(shù)。

對于4G手機(jī),理論上講,若支持最大5CC載波聚合(LTE最大信道帶寬為20MHz,5CC載波聚合即100MHz帶寬)、256QAM調(diào)制方式和4×4 MIMO技術(shù),最大下載速率可接近2Gbps。

不過,這只是4G手機(jī)速率的理論極限,在實(shí)際設(shè)計(jì)中,支持更高階的調(diào)制方式和更多的載波聚合,意味著更耗電,需要更復(fù)雜、更高性能的射頻和基帶電路;更高階的MIMO技術(shù),即支持更多的天線,則意味著面臨天線的物理尺寸、隔離度和輻射效率的限制。

可5G的KPI是支持10-20Gbps的峰值速率,顯然這是4G手機(jī)無法完成的任務(wù)。

因此,5G手機(jī)需要支持毫米波頻段,原因主要有兩點(diǎn):

首先,毫米波頻段支持更寬的帶寬,5G NR在毫米波頻段的最大單信道帶寬為400MHz,遠(yuǎn)大于4G LTE的20MHz,更寬的、連續(xù)的頻率帶寬可大幅提升5G速率。

其次,毫米波頻段意味著天線尺寸大幅減小,可實(shí)現(xiàn)波束賦形(beamforming)和多天線空間復(fù)用技術(shù),利于智能手機(jī)小型化、輕薄化的外觀設(shè)計(jì)。

相較于小于6GHz頻段,高頻段毫米波的傳播損耗更高,覆蓋距離更近,信號穿墻能力弱,還受氧氣、濕度、霧和雨的影響,鑒于此,為提升信號覆蓋,需在基站和手機(jī)兩端采用多天線和波束賦形技術(shù)。

問題來了,毫米波波束賦形面臨的最大問題是——人體阻擋衰減。

簡單的說,我們的手握住手機(jī),放在耳邊打電話,都會阻擋毫米波波束信號。

為此,根據(jù)一份IEEE的技術(shù)報(bào)告,為了支持毫米波波束賦形,5G手機(jī)需引入多個波束賦形模塊(5G Beamforming Module),并將這些波束賦形模塊分布式設(shè)計(jì)于手機(jī)后殼。

 

5G手機(jī)要來了!誰是下一個諾基亞?

 

▲5G手機(jī)系統(tǒng)基本構(gòu)架圖(新引入波束賦形模塊,波束賦形模塊內(nèi)包含多天線單元組成的相控陣)

 

5G手機(jī)要來了!誰是下一個諾基亞?

 

▲多個波束賦形模塊分布于5G手機(jī)后殼周圍

為何要這樣設(shè)計(jì)呢?

就是為了避免人體阻擋衰減。

研究表明,我們握手機(jī)的姿勢主要有以下四種:

每一種姿勢都可能對毫米波波束造成阻擋,但是,如果手機(jī)周圍分布多個波束賦形模塊,那就意味著,我們不管采用怎樣的姿勢握手機(jī),總會有兩個波束不會被阻擋。比如,第①種握姿,波束賦形模塊1和2不會受阻擋。

這是一種以“數(shù)量”換“質(zhì)量”的設(shè)計(jì)方案,以克服人體阻擋衰減。

同時,這種設(shè)計(jì)方式還有可獲得更高的空間復(fù)用增益、利于散熱等優(yōu)點(diǎn)。

值得一提的是,這種設(shè)計(jì)方式可能意味著傳統(tǒng)SIM卡卡槽消失,取而代之的直接焊接入電路板的eSIM卡。

因?yàn)橐谑謾C(jī)后殼周圍安裝多個波束賦形模塊,這種設(shè)計(jì)方式也可能導(dǎo)致早期支持5G毫米波的手機(jī)(或原型機(jī))較為笨重,樣子較丑。

前幾天,有媒體爆料稱摩托羅拉將為其Moto Play Z3智能手機(jī)配了一個5G通信模塊。

如上圖,這個5G通信模塊就像是一個手機(jī)蓋子,背后印有5G logo,網(wǎng)友普遍吐槽這“蓋子”太丑。

由于沒有更多的關(guān)于該5G通信模塊的信息,不知道該5G通信模塊是否支持毫米波,但有業(yè)內(nèi)人士猜測,這個“蓋子”可能就是采用分布式波束賦形模塊設(shè)計(jì)。

所以看起來有點(diǎn)笨重,有點(diǎn)丑。

回顧歷史,移動產(chǎn)業(yè)每次更新?lián)Q代,都會引發(fā)終端領(lǐng)域的設(shè)計(jì)變革,也會引發(fā)行業(yè)重新洗牌。

過去,我們談?wù)摰氖悄ν辛_拉、諾基亞和黑莓,今天登上舞臺的是蘋果、華為和三星等,正所謂你方唱罷我登場,各領(lǐng)風(fēng)騷三兩年。

5G手機(jī)要來了,首先在設(shè)計(jì)上將面臨前所未有的挑戰(zhàn)和變革,競爭異常激烈的手機(jī)行業(yè)的城頭是否會再次變換大王旗?誰會是下一個摩托羅拉?誰會是下一個諾基亞?

鏈接已復(fù)制,快去分享吧

企業(yè)網(wǎng)版權(quán)所有?2010-2024 京ICP備09108050號-6京公網(wǎng)安備 11010502049343號