從 20 個頻段 100Mbps 邁向萬種頻段組合的 10Gbps 紀元,高通以第四代 5G 平台 Snapdragon X65 闡述 4G 至 5G 挑戰與未來發展

2021.02.09 08:30PM
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高通自 2018 宣布 Snapdragon X50 正式投入商用 5G 技術已經邁入 3 年,而全球營運商的 5G 商用進展也將自初期建設進入下一個階段,除了技術較成熟的 Sub-6GHz 外,北美營運商也預估在今年導入 mmWave ,高通雖在 2020 年手機晶片出貨量被連發科超越,但若單就 5G 晶片則仍顯著領先,畢竟作為通訊技術先驅者也意味著在新技術更為成熟,高通也在今日藉公布第四代 5G 數據平台 Snapdragon X65 之際,一口氣公開 6 集的 #WhatsNextIn5G 影片,講述高通最新的 5G 技術進展與未來展望,癮科技也簡單彙整這 6 集的重點內容,協助讀者快速理解。

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▲ Snapdragon X65 為高通新一代 5G 數據平台,可支援 Sub-6GHz 與 mmWave 載波聚合

高通此次宣布旗下第四世代的 Snapdragon X65 數據技術,這也是高通最新一代的 5G 頂級平台,同樣也具備第四代 5G mmWave 解決方案,提供 mmWave 與 Sub 6Ghz 的載波聚合,搭配具備出色覆蓋範圍支援的 QTM545 mmWave 天線,相較競爭對手今年才首度宣布下半年要導入 mmWave 技術商用,高通率先投入 mmWave 技術不僅顯示高通 5G 技術的高度成熟與前瞻,也為消費者帶來更好的 5G 體驗。同時為了技術普及,高通也同時發表具有相同世代技術的 Snapdragon X62 數據機射頻系統,可支援行動寬頻外也適用固定無線接取(無線固網)應用。

 

通訊產業邁入 4G LTE 時代,以 20 個頻段提供 100Mbps 下載速度,有著不遜於固網的傳輸表現,象徵通訊產業邁入行動寬頻世代,而在 10 年一個階段的通訊技術版本革新,包括通訊傳輸技術提升,多頻段的載波聚合進一步提升行動網路速度,藉由萬種頻段組合, 高通最新的 Snapdragon X65 5G 數據平台更能達到驚人的 10Gbps 下載,但也意味技術難度越來越高。

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▲ Snapdragon X65 是完整的先進 5G 解決方案平台,高度整合為客戶省卻複雜的測試與驗證 

另一方面, 5G 不僅只做為行動寬頻技術,也是物聯網的新里程碑,透過行動網路自點對點連接進入 IP 網路,以及在通訊業界與物聯網產業的攜手合作, 5G 也具備多種面向的應用,例如著重低延遲的物聯網溝通、工業自動化技術與智慧城市應用,或是透過相較固網的纜線容易佈署的特性,做為系統設置不易的區域的最後一哩寬頻網路,皆是 5G 技術帶來的變革。

高通作為 5G 通訊技術最重要的基礎,莫過於射頻前端技術,但卻也是最容易被忽視的環節,因為射頻前端技術過往會被認為技術門檻過高,或者是不太重要,然而透過多個無線電頻率元件構成,作為數據機與天線之間橋樑的射頻前端,卻辦也處理與管理所有無線訊號收發的關鍵角色,射頻前端的好壞絕對是影響通訊體驗的重點,尤其目前 5G 技術更仰賴先進的射頻前端技術。

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▲  5G 固網能夠解決傳統有線網路在特定區域架設不易的問題

相較 10 年前的 4G 技術僅需支援 20 個頻段, 5G 技術不僅使用的頻段自 Sub-6GHz 到 mmWave ,更由於載波聚合的原因需要媒合多個頻段同時接取的組合,以目前全球營運商提供的 5G 頻段可組合出超過萬種;高通為了實現全球頻段,解決複雜的 5G 技術問題,領先競爭對手提供自數據機到射頻的全方位解決方案,建構一套自元件、特性、功能的系統,使設備商能夠藉由高度整合的方案減少整合與測試的時間,專注於產品特色與工業設計,加速產品推出時程。

為了處理 5G 透過更廣的無線電頻譜進行數千兆位元的數據傳輸量的耗能與發熱問題,傳統的平均功率追蹤技術已經不敷 5G 複雜且高速的網路環境;高通有鑑於此,早於 5G 之前就推出"寬頻封包追蹤技術",透過此技術針對 5G 設備進行訊號傳輸的能耗進行管理,降低非必要時的能耗,除了能提升設備續航力表現以外,也能將電利用於增強網速與提高網路覆蓋率。

高通在最新的 Snapdragon X65 導入第七代寬頻封包追蹤技術,相較以往的能源效率提升達 30% ,同時 Snapdragon X65 還支援全新的 100MHz 5G 頻寬,並且追蹤器也能支援 LTE 技術與非高通射頻元件,使設備商於元件選擇更有彈性,同時透過單一追蹤器可支援多個 5G 與 4G 功率放大器,亦能節省主機板容納追蹤器的空間,使線路更為精簡。

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▲高通宣布基於 Snapdragon X65 的第二代 5G 無線固網解決方案

此外,高通為了進一步實現更有效的能源管理與管理設備上的多天線,高通還在數據機系統導入 AI 技術,應用在天線調校技術上,藉由 AI 進行消費者握持設備位置的預測,進行天線的動態調整,藉此降低設備斷訊、提升網路速度與增加訊號覆蓋。

除了行動通訊,高通認為透過 5G 提供無線固網將是未來提升全球網路覆蓋與使用體驗的關鍵,因為光纖固網雖然理論上能夠為全球人口帶來網路連接體驗,但基礎建設的成本與佈建骨幹網路仍受到人口用戶需求、特定地形建設不易的限制,使用有線技術為全球用戶建設最後一哩仍有一定的限制。高通在 2019 年發表第一待高通 5G 固網接取平台後,已獲得全球 30 家 OEM 採用,而在今年將與電信業者與技術公司合作,實現透過 5G mmWave 的固定接取方式實現長達 7 公里的覆蓋範圍,能作為非人口密集區或不易建設基礎建設的區域的最後一哩解決方案。

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▲ QTM547 mmWave 天線模組使 mmWave 技術得以應用在高速無線固網

高通在今年也宣布以 Snapdragon X65 作為基礎的第二代高通 5G 固網無線平台,搭配高通 QTM547 長距離 mmWave 模組、 8 個接收 Sub 6GHz 的接收天線以及可動態旋轉 mmWave 天線的高通 Dynamic Antena Steering 技術,並支援 mmWave 與 Sub 6GHz 頻段聚合提升網速與使用彈性,透過 QTM547 模組使原本認為不具長距離傳輸的 mmWave 得以提供大覆蓋範圍,同時藉由 8 個 Sub-6GHz 接收天線處理微小與衰減後的訊號,使固定無線網路接取設備能夠在離基地台遙遠的情況下獲得穩定的網路連線。

雖然不少業界人士常以通訊專利的霸王揶揄註冊許多通訊技術專利的高通,但也別忘了高通的專利也是建立在高通積極投入未來通訊技術發展之上,在許多廠商仍等待技術成熟之際,高通早在黎明期就已投入技術研究與開發,面對接下來的 10 年,高通也將持續投入技術創新;高通也透露幾項預計於今年 6 月 MWC 大會公布的重要研究成果。

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▲持續關注未來趨勢投入創新,是高通在行動通訊業界得以持續領先的關鍵

高通預計公布大規模多重輸出輸入的全雙工通訊技術,此技術能使同一個寬頻在同時間進行資料接收與傳輸,高通當前也在總部加州聖地牙哥透過多細胞空中傳輸測試網路以子頻段打造辦雙工通訊原型,進行多工服務的彈性與改善延遲、提升覆蓋率。

針對 mmWave 頻段,高通也將率先使用智慧訊號延伸器,做為強化端對端系統穩定與覆蓋範圍的手段,並透過全功能整合式接取與環船技術提高毫米波效能;另以 3Gpp 的 Release 17 作為基礎的 NR-Light ,使如工業感測器等更多層級與種類的設備可使用 mmWave 技術,藉此實現單一平台能盡量連接周圍所有設備的 5G 最終願景。

高通預估, 6G 技術將於 2030 前後實現,雖然目前還無法確認屆時哪項技術將會成為 6G 的骨幹,也還未知除了速率提升外的下一步創新是甚麼,不過高通也強調不會缺席任何一世代的通訊革新並及早投入新技術研究。