从芯片到射频前端 助力5G规模商用

5G来了，5G手机还会远吗？随着5G第一阶段标准制定完成，有关5G标准规范、产品研发、商用部署等各项工作也进入了冲刺阶段，5G将会很快落地，而关于5G手机的讨论也越来越多。5G手机什么时候才会商用？5G手机是否能像现在的智能手机一样轻薄？作为目前全球最大的移动芯片厂商、5G领头企业——高通给出了答案。

2018年7月23日，高通宣布推出全球首款面向智能手机和其他移动终端的全集成5G新空口（5G NR）毫米波及6GHz以下射频模组系列—QTM052毫米波天线模组系列和QPM56xx 6GHz以下射频模组系列，堪称5G进程上又一里程碑事件。这两个系列可与高通骁龙X50 5G调制解调器配合，共同提供从调制解调器到天线且跨频段的多项功能，支持紧凑封装尺寸以适合于移动终端集成。

日前，高通产品市场高级总监沈磊在接受C114采访时表示，基于在无线通信领域的众多积累，包括对5G标准、技术、产品等的标准和洞察，高通成功研制出5G毫米波及6GHz以下射频模组系列，这些产品将大大简化5G智能手机的设计流程，加速5G终端产品的上市进程。

沈磊透露，高通将助力OEM厂商在2019年上半年推出首批5G手机。届时，5G智能手机的下载速率可高达5Gbps，下载一部高清电影仅需要几秒钟。而借助于高通高度集成的射频模组，5G手机能做到和现在的4G手机一样轻薄。

将不可能变成可能 克服毫米波移动化难题

不同于2G、3G和4G，5G将用来支持增强的移动宽带（eMBB）、具有高可靠性和超低延迟的通信（uRLLC）以及大规模机器间通信（mMTC）三大类主要应用场景。这就需要更大的带宽、更短的时延和更高的速率。要想达到上述愿景，5G频率将涵盖高、中、低频段，即统筹考虑全频段。

因此，能实现高带宽、高速率的毫米波在近年来变得越发热门，毫米波指的是运行在24GHz或更高频段的无线信号。但是要想使用毫米波还要面临很多挑战，这些挑战几乎涵盖终端工程的方方面面，包括材料、外形尺寸、工业设计、散热和辐射功率的监管要求等。鉴于此，移动行业中很多人都认为毫米波在移动终端和网络中的应用是不切实际且不可实现的。

沈磊认为，毫米波主要有三个致命短板：第一是频谱传输距离较短。第二是频谱容被楼宇、人体等阻挡、反射和折射；第三是它们还受限于很多空间因素，其中一个主要因素就是水分子对于这些频谱的吸收程度很高。

“所以这些频谱目前基本上还未被使用。甚至有一种观点认为，考虑到这些物理特性，或许这些频谱永远都不会被利用，或只能在相对简单的应用场景内使用，如做固网接入和微波中继。而高通过多年的投入和技术研发，以及产品的积累，成功克服了这一难题。”沈磊表示。

那么高通是怎么做到的呢？沈磊透露，这背后的幕后英雄就是波束成型。毫米波天线将无线信号聚合成波束，以提高覆盖。即使是在非视距（LOS）的情况下，智能算法也可以引导波束沿着最优路径进行连接。而手机内的毫米波天线设计，能在克服手以及其他物体阻挡造成的传输损耗。

高通QTM052毫米波天线模组可与骁龙X50 5G调制解调器协同工作并形成完整系统，以应对毫米波带来的巨大挑战。作为完整系统，其可支持先进的波束成形、波束导向和波束追踪技术，以显著改善毫米波信号的覆盖范围及可靠性。该系统包括集成式5G新空口无线电收发器、电源管理IC、射频前端组件和相控天线阵列，并可在26.5-29.5GHz（n257）以及完整的27.5-28.35GHz（n261）和37-40GHz（n260）毫米波频段上支持高达800MHz的带宽。

最重要的是，QTM052模组可将所有这些功能集成于紧凑的封装尺寸中，其封装面积可支持在一部智能手机中最多安装4个QTM052模组。这将支持OEM厂商不断优化其移动终端的工业设计，帮助其开发外形美观且兼具毫米波5G新空口超高速率的移动终端，并支持这些终端最早于2019年上半年推出市场。

“高通此次推出的5G毫米波射频模组尺寸非常小，可以在空间和成本允许的情况下，在手机的四个边立面上配备4个毫米波天线模组，以配合5G调制解调器芯片。这些毫米波天线模组都会连接到骁龙X50 5G调制解调器上，并集成从调制解调器往后的所有射频链路芯片上的功能，包括收发器、射频前端、天线等。”沈磊表示。

正是因为在无线通信领域的众多积累，包括对5G标准、技术、产品等的标准和洞察，高通才有能力和实力成功研制出这些产品。沈磊强调，与Skyworks、Qorvo等射频巨头相比，高通拥有自己的调制解调器，这是相比第三方射频元器件厂商的核心差异化优势。

从芯片到射频前端 助力5G规模商用

近年来，射频前端从幕后走到台前。除了芯片，射频前端也是一个高度集成的核心组件。同时射频前端作为连接终端与移动网络的载体，对用户期望的移动体验以及推动移动行业的未来发展至关重要。

射频领域玩家众多，但是相比于在单一领域进行布局，高通的整合射频前端解决方案更受青睐。高通此次推出的配合5G芯片组X50 5G调制解调器的射频模组，既支持毫米波天线模组，又支持6GHz以下射频前端模组。

毫米波适用于在密集城市区域和拥挤的室内环境中提供5G覆盖，同时5G新空口的广泛覆盖将通过6GHz以下频段实现。鉴于此，QPM56xx射频模组系列（包括QPM5650、QPM5651、QDM5650和QDM5652）可帮助搭载骁龙X505G调制解调器的智能手机在6GHz以下频段支持5G新空口。

QPM5650和QPM5651包括集成式5G新空口功率放大器（PA）/低噪声放大器（LNA）/开关以及滤波子系统。QDM5650和QDM5652包括集成式5G新空口低噪声放大器/开关以及滤波子系统，以支持分集和MIMO技术。上述四款模组均支持集成式信道探测参考信号（SRS）切换以提供更优的大规模MIMO应用，并支持3.3-4.2GHz（n77）、3.3-3.8GHz（n78）和4.4-5.0GHz（n79）6GHz以下频段。这些6GHz以下射频模组为移动终端制造商提供可行路径，帮助其在移动终端中支持5G新空口大规模MIMO技术。

据悉，目前QTM052毫米波天线模组系列和QPM56xx 6GHz以下射频模组系列正在向客户出样。

“高通推出的这些集成化的模组，从各个方面大大简化了手机厂商的工作，并且加速手机上市的进程。大家都期望2019年，5G手机就能在一些领先国家和地区上市。现在时间短、任务重、难度也高，所以借助高通推出的面向移动终端的毫米波及6GHz以下射频模组这些模组，可以加速和简化5G手机上市的过程。”

近年来，高通在射频领域动作频频，并不断强化自己的射频技术。2014年收购Blacksand进入PA市场，2016年同日本电子元器件厂商TDK联合组建合资公司进入滤波器市场，开始为5G时代射频前端技术提前布局。2017年2月，高通推出了全新的射频前端解决方案RF360，提供了从调制解调器到天线的完整解决方案。

与此同时，在2018年1月举行的高通技术峰会上，高通与小米、vivo、OPPO、联想四家手机厂商签订了射频前端解决方案跨年度采购订单。在未来三年内（2019年-2021年），四家手机厂商将采购价值总额不低于20亿美元的射频前端部件，这也为高通发展射频业务提供了良好的助力和窗口。

“高通对手机OEM厂商的需求有着很深刻的了解，因此高通能够针对客户需求，能做出这种模组化产品，降低他们的研发难度，缩短其产品的上市时间。这也是高通和其他的友商相比，领先和独特的地方。”沈磊称。