Fahami teknologi hitam frekuensi radio 5G dalam satu artikel: kerumitannya menakutkan, setanding dengan jalur asas

Telefon bimbit, sebagai ciri standard dalam era Internet mudah alih, telah memasuki setiap kehidupan kita. Dengannya, kita boleh berbual, membeli-belah, menonton rancangan TV sesuka hati, dan menikmati kehidupan yang indah.

Oleh kerana telefon bimbit sangat penting, orang ramai memberi perhatian yang besar kepada perkembangan teknologi berkaitan. Setiap kali produk baharu dikeluarkan, media akan membuat laporan yang panjang lebar, dan juga akan terdapat perbincangan hangat di rangkaian sosial.

Walau bagaimanapun, perhatian orang ramai terhadap telefon bimbit sering tertumpu pada CPU, GPU, jalur asas, skrin dan kamera. Terdapat komponen istimewa yang sangat penting untuk telefon bimbit, tetapi hanya sedikit orang yang memberi perhatian kepadanya.

Bahagian yang mana satu? Ya, ia adalah protagonis artikel kita hari ini - frekuensi radio.

▉apakah frekuensi radio

Frekuensi radio, nama Inggerisnya ialah Frekuensi Radio, yang merupakan RF yang biasa digunakan. Secara literalnya, Frekuensi Radio bermaksud frekuensi radio. Isyarat frekuensi radio secara khusus merujuk kepada gelombang elektromagnet radio dengan julat frekuensi 300KHz~300GHz.

Seperti yang kita semua sedia maklum, sebab mengapa telefon bimbit boleh berkomunikasi dengan stesen pangkalan bergantung pada penghantaran dan penerimaan gelombang elektromagnet radio antara satu sama lain.

Satu siri litar, cip, komponen, dan sebagainya dalam telefon bimbit yang bertanggungjawab secara khusus untuk menghantar dan menerima gelombang elektromagnet radio secara kolektifnya dipanggil sistem frekuensi radio, atau "frekuensi radio" untuk pendek kata (sama di bawah).

Frekuensi radio dan jalur asas merupakan asas fungsi komunikasi telefon bimbit. Jika kita menganggap komunikasi antara telefon bimbit dan dunia luar sebagai "perkhidmatan ekspres", maka tanggungjawab jalur asas adalah untuk "membungkus/membongkar" data. Tanggungjawab frekuensi radio adalah untuk menghantar/menerima "pakej" melalui jalur frekuensi radio yang ditetapkan.

Gambarajah skematik: Jalur asas di sebelah kiri dan RF di sebelah kanan

Bagaimana rupa frekuensi radio? Gambar di bawah ialah susun atur hadapan dan belakang papan litar utama jenama telefon bimbit tertentu.

（图片来自ABI Research）

Dalam gambar, bahagian-bahagian yang dilingkari dengan warna kuning semuanya tergolong dalam frekuensi radio. Dapat dilihat bahawa komponen frekuensi radio menduduki sebahagian besar dalam struktur telefon bimbit.

Dari sudut pandangan seni bina, sistem frekuensi radio yang lengkap merangkumi tiga bahagian: penerima-terima frekuensi radio, bahagian hadapan frekuensi radio dan antena. Bahagian hadapan RF juga merangkumi pelbagai komponen seperti penguat kuasa, penjejak sampul surat, penguat hingar rendah, penapis, suis antena dan penala antena.

Seni bina RF

Fungsi setiap komponen bahagian hadapan RF tidak rumit. Contohnya, penguat adalah untuk menguatkan isyarat supaya isyarat boleh dihantar lebih jauh; penapis adalah untuk menghilangkan kekusutan dan menjadikan isyarat lebih "tulen"; suis antena digunakan untuk mengawal pembukaan dan penutupan antena; fungsi utama penala antena adalah untuk "bermain dengan" antena untuk mendapatkan kesan transceiver terbaik...

Sebilangan besar komponen frekuensi radio bekerjasama antara satu sama lain dan bekerjasama untuk melengkapkan "langkah terakhir" dan menghantar data yang dibungkus oleh jalur asas "biu~biu~biu~".

Jika reka bentuk frekuensi radio tidak munasabah dan prestasi komponen ketinggalan, ia akan secara langsung menjejaskan keupayaan penghantaran dan penerimaan isyarat tanpa wayar telefon bimbit, sekali gus menjejaskan keupayaan komunikasi telefon bimbit. Manifestasi khusus adalah isyarat tanpa wayar yang lemah, jarak komunikasi yang pendek, kelajuan rangkaian yang perlahan, dan sebagainya.

Dalam erti kata lain, jika keupayaan frekuensi radio telefon bimbit tidak baik, ia seperti kereta yang tidak mempunyai kuasa yang mencukupi. Tidak kira betapa canggihnya fungsi lain, ia tidak akan diterima oleh pengguna.

Oleh itu, apabila pengeluar telefon bimbit membangun dan mereka bentuk telefon bimbit, mereka biasanya berusaha keras untuk frekuensi radio, berulang kali mempertimbangkan dan menjalankan ujian dan pengesahan sebelum mereka berani melancarkan produk akhir.

▉Cabaran frekuensi radio 5G

Hari ini, kita memasuki era 5G dengan penuh semangat. Berbanding dengan 4G tradisional, adakah terdapat sebarang perubahan dalam sistem frekuensi radio 5G?

Jawapannya ya. Bukan sahaja terdapat perubahan, malah ia adalah perubahan yang besar.

Berbanding dengan 4G, 5G telah meningkatkan petunjuk prestasinya dengan ketara. Senario eMBB (jalur lebar mudah alih yang dipertingkatkan) 5G meningkatkan kelajuan telefon bimbit kepada tahap Gigabit atau 10 Gigabit, yang masing-masing 10 kali ganda/100 kali ganda kadar LTE awal (100Mbps).

2G/3G/4G, tambah 5G, tambah MIMO (teknologi berbilang antena), tambah dwi-SIM dwi-sedia, menggandakan bilangan antena dan jalur frekuensi yang disokong oleh telefon bimbit. Pada awal 4G, terdapat kurang daripada 20 kombinasi jalur frekuensi. Sebaliknya,5G mempunyai lebih daripada 10,000 kombinasi jalur frekuensi, kerumitannya amat menakutkan.

Pada masa yang sama, untuk memastikan pengguna bersedia menaik taraf (tāo) (qián), ketebalan dan berat telefon bimbit 5G tidak boleh ditingkatkan, penggunaan kuasa tidak boleh ditingkatkan, dan masa siap sedia tidak boleh dikurangkan.

Jika anda seorang pengeluar telefon bimbit, adakah anda akan menjadi gila?

Oleh itu, frekuensi radio telefon bimbit 5G mesti mencipta semula dirinya dan bersungguh-sungguh mencipta keajaiban dan inovasi.

Bagaimana untuk menyelesaikan masalah reka bentuk sistem frekuensi radio? Qualcomm mencadangkan idea makro dan secara langsung menyediakan "modem dan sistem frekuensi radio yang lengkap." Pemahaman umum bermaksud bahawa jalur asas, transceiver RF, bahagian hadapan RF, modul antena, rangka kerja perisian, dan sebagainya semuanya telah siap dan penyelesaian lengkap disediakan kepada pengilang.

Dalam erti kata lain, konsep mereka bentuk komponen terminal seperti telefon bimbit 5G mesti meninggalkan idea sebelumnya iaitu "membeli kuda di pasaran timur, pelana di pasaran barat, kekang di pasaran selatan, dan cemeti di pasaran utara" dan memberi tumpuan kepada komponen individu, dan sebaliknya menerima pakai penyelesaian peringkat sistem bersepadu "reka bentuk pakej".

Contohnya, pada masa lalu, Kilang A membuat jalur asas, Kilang B membuat RF, Kilang C membuat antena, dan kemudian Kilang D telefon bimbit memikirkan cara untuk mengintegrasikan dan menyambungkannya. Pada masa kini, pengeluar yang berkuasa membungkus dan mereka bentuk jalur asas, frekuensi radio dan antena, dan sebagainya secara langsung, dan kemudian menyerahkannya kepada pengeluar telefon bimbit, supaya ia boleh digunakan dengan cepat.

Integrasi peringkat sistem merupakan hasil yang tidak dapat dielakkan daripada peningkatan ketara dalam kerumitan jalur asas dan frekuensi radio 5G.

Ia seperti kereta api. Pada masa lalu, kelajuan gerabak kulit hijau adalah perlahan, dan gerabak serta bahagian hadapan gerabak boleh direka bentuk dan dikeluarkan secara berasingan, dan kemudian berjalan bersama. Walau bagaimanapun, dalam era kereta api berkelajuan tinggi, penunjuk kelajuan telah berganda. Jika ia terus direka bentuk dan dikeluarkan secara berasingan, gerabak dan lokomotif tidak dapat diselaraskan dengan mendalam. Bukan sahaja penunjuk kelajuan akan sukar dicapai, malah isu keselamatan juga mungkin timbul.

Oleh itu, EMU kereta api berkelajuan tinggi biasanya direka bentuk dan dikeluarkan secara seragam.

Dalam erti kata lain, dalam menghadapi penunjuk 5G yang keras yang dinyatakan di atas, adalah perlu untuk menjalankan reka bentuk keseluruhan jalur asas dan frekuensi radio dari perspektif integrasi peringkat sistem. Dengan cara ini, kedua-duanya dapat mencapai sinergi perisian dan perkakasan yang sempurna dan mencapai prestasi optimum (kadar daya pemprosesan, liputan, dll.).

Selain mencapai penunjuk, reka bentuk bersepadu juga membantu mengurangkan saiz akhir sistem dan mengurangkan ruang yang diduduki oleh telefon bimbit. Untuk penggunaan kuasa sistem dan kawalan pelesapan haba, reka bentuk bersepadu juga mempunyai kelebihan yang jelas.

Akhir sekali, penyediaan penyelesaian integrasi peringkat sistem dapat mengurangkan kesukaran reka bentuk pengeluar telefon bimbit, membolehkan mereka melancarkan produk dengan lebih pantas dan merebut pasaran.

▉Teknologi hitam frekuensi radio 5G

Mari kita lihat dengan lebih dekat teknologi hitam radio 5G bersepadu peringkat sistem yang menarik.

Pertama sekali, teknologi hitam pertama ialah pengesanan sampul surat jalur lebar.

Semasa saya memperkenalkan seni bina frekuensi radio sebelum ini, terdapat penjejak kuasa di dalamnya. Penjejak kuasa digunakan dengan penguat kuasa.

Penguat kuasa ialah komponen teras frekuensi radio. Ia seperti pembesar suara, yang menukarkan bunyi kecil (isyarat) kepada bunyi yang kuat (isyarat).

Jika anda ingin meniup trompet, anda pasti perlu bekerja keras (bekalan kuasa). Fungsi pengesan kuasa adalah untuk mengawal keamatan (kuasa) peniupan hon.

Kaedah peniupan tradisional ialah kaedah APT, iaitu pengesanan kuasa purata. Dalam tempoh masa tertentu, daya peniupan kekal malar.

Dan teknologi pengesanan sampul jalur lebar (ET) membolehkan kawalan kuasa yang tepat. Dalam erti kata lain, jalur asas (modem) boleh mengawal penjejak sampul dalam frekuensi radio mengikut perubahan dalam isyarat, sekali gus mengawal kuasa penghantaran isyarat tanpa wayar dengan tepat.

Penggunaan kuasa yang dibazirkan untuk penjejakan sampul surat adalah jauh lebih rendah daripada penjejakan kuasa purata tradisional.

(Imej daripada Qualcomm)

Dengan cara ini, kekuatan fizikal (tenaga) dapat dijimatkan dengan banyak, penggunaan kuasa frekuensi radio dapat dikurangkan, dan masa siap sedia telefon bimbit dapat ditingkatkan.

Kawalan kuasa penghantaran yang tepat membantu telefon bimbit memperoleh kecekapan penghantaran isyarat terbaik, sekali gus memperoleh kualiti saluran yang lebih baik. Semasa proses "komunikasi dua hala" antara telefon bimbit dan stesen pangkalan, apabila telefon bimbit memperoleh kualiti saluran yang lebih baik, stesen pangkalan boleh menyokong telefon bimbit untuk mencapai perkhidmatan pautan naik dan turun yang lebih baik, seperti menyokong 2×2 MIMO, dan kelajuan rangkaian menjadi lebih lancar. Di samping itu, kualiti saluran yang lebih baik juga mewujudkan keadaan untuk pihak stesen pangkalan memperuntukkan kaedah modulasi peringkat tinggi (seperti 256QAM) kepada telefon bimbit, yang boleh meningkatkan daya pemprosesan telefon bimbit dan menyokong perkhidmatan penghantaran data yang lebih pantas dan lebih baik.

Beberapa generasi modem Snapdragon 5G dan penjejak sampul jalur lebar bersepadu sistem RF yang sebelum ini dikeluarkan oleh Qualcomm telah pun menerima pakai teknologi di atas. Penjejak sampul jalur lebar terkininya, QET7100, mempunyai peningkatan kecekapan tenaga sebanyak 30% berbanding produk paling canggih yang kini disediakan oleh pengeluar lain di pasaran.

Teknologi hitam kedua yang kami perkenalkan ialah teknologi peningkatan isyarat berbantukan AI.

Teknologi ini merupakan teknologi baharu terbaharu yang dikeluarkan dalam modem 5G Snapdragon X65 dan sistem frekuensi radio yang baru dilancarkan pada bulan Februari. Ia juga merupakan kali pertama dalam industri teknologi AI terkini diperkenalkan ke dalam sistem frekuensi radio telefon bimbit untuk meningkatkan isyarat.

Teras teknologi peningkatan isyarat berbantukan AI adalah untuk memperkenalkan teknologi AI ke dalam sistem penalaan antena. Terdapat dua kaedah penalaan antena, satu ialah padanan impedans dan yang satu lagi ialah penalaan apertur.

Mari kita lihat padanan impedans terlebih dahulu.

Padanan impedans yang dipanggil boleh difahami sebagai sejenis kerja "paip air".

Sambungan antara komponen sistem RF dan antena adalah seperti sambungan antara dua paip air. Apabila impedans adalah konsisten, kedudukannya sepadan dengan sempurna. Pada masa ini, aliran air adalah yang terbesar dan kecekapan isyarat adalah yang tertinggi. Jika impedans komponen beralih, paip air akan bengkok, aliran air akan menjadi kecil, dan sebahagian daripada aliran air akan dibazirkan.

Terdapat banyak sebab untuk perubahan impedans, seperti sentuhan tangan, memasang talian data, memasang sarung telefon bimbit, dan sebagainya. Malah gerak isyarat memegang yang berbeza (tangan kiri, tangan kanan, satu tangan, dua tangan) akan membawa impedans yang berbeza.

Kaedah pemadanan impedans tradisional adalah untuk menguji pelbagai punca perubahan impedans di makmal untuk mencari nilai ciri antena, dan kemudian mengawal komponen frekuensi radio melalui modem untuk melaraskan impedans supaya paip penerima air sejajar dengan paip bekalan air sebanyak mungkin.

Teknologi peningkatan isyarat berbantukan AI memperkenalkan algoritma AI untuk menjalankan analisis data raya dan pembelajaran mesin pada nilai ciri antena disebabkan oleh pelbagai perubahan impedans untuk mencapai pelarasan impedans pintar dan mencapai kesan padanan yang paling sempurna.

Secara terus terang, ia seperti memasang hos punggung antara paip bekalan air dan paip penerima air untuk mengelakkan aliran air daripada dibazirkan sebanyak mungkin.

Peningkatan isyarat berbantukan AI adalah bersamaan dengan hos dok antara frekuensi radio dan antena

Penalaan apertur agak mudah, hanya laraskan panjang elektrik antena.

Dari perspektif radiologi, panjang antena yang sempurna ialah satu perempat daripada panjang gelombang. Telefon bimbit hari ini, disebabkan oleh Netcom penuh, dwi-SIM dwi-sedia dan sebab-sebab lain, frekuensi kerja sistem komunikasi mudah alih berubah secara dinamik. Contohnya, kadangkala ia berfungsi pada 2.6GHz dan kadangkala ia berfungsi pada 3.5GHz.

Jika frekuensi operasi berubah, ini bermakna panjang gelombang optimum juga berubah. Oleh itu, perlu melaraskan apertur antena, melaraskan panjang antena, dan memanjangkan puncak gelombang untuk mencapai kesan terbaik.

Secara keseluruhannya, fungsi utama teknologi penalaan antena berdasarkan padanan impedans dan penalaan apertur adalah untuk mengatasi kesan persekitaran luaran pada isyarat antena, melaraskan isyarat secara dinamik, dan meningkatkan pengalaman pengguna.

Menurut pengesahan sebenar, dengan teknologi peningkatan isyarat berbantukan AI, ketepatan kesedaran situasi sistem boleh ditingkatkan sebanyak 30%, yang boleh mengurangkan kadar panggilan terputus dengan ketara dan meningkatkan kelajuan, liputan dan hayat bateri.

▉Kesimpulan

Terdapat banyak teknologi hitam inovatif untuk sistem frekuensi radio 5G, seperti pengoptimuman berbilang pembawa, penalaan nyahgandingan, keserentakan dipertingkatkan berbilang kad SIM, dan sebagainya. Teknologi hitam ini semuanya adalah hasil inovasi teknologi. Ia meringkaskan kebijaksanaan jurutera dan meletakkan asas untuk pelancaran terminal 5G yang lancar.

Frekuensi radio 5G hari ini bukan lagi sebagai tambahan kepada jalur asas, tetapi komponen telefon bimbit penting yang boleh berada pada kedudukan yang setara dengan jalur asas dan saling melengkapi antara satu sama lain.

Dengan pendalaman berterusan pembinaan rangkaian 5G, selain komunikasi telefon bimbit, semakin banyak senario aplikasi industri menegak 5G telah mula wujud. Bentuk terminal 5G akan menjadi pelbagai, dan ujian yang lebih besar akan diletakkan di hadapan bahagian hadapan frekuensi radio 5G.

Apakah helah baharu yang akan digunakan oleh frekuensi radio 5G menjelang masa itu? Sama-sama kita tunggu dan lihat!

Artikel ini berasal dari "Dunia Kejuruteraan Elektronik", jika terdapat sebarang pelanggaran atau isu lain, sila hubungi kami untuk memadamkannya.Sokong perlindungan hak harta intelek, sila nyatakan sumber asal dan pengarang semasa mencetak semula.