为什么 5G 芯片那么看重 Sub-6GHz 频段,不应该是毫米波吗?

其实未必,主要是看芯片厂商是怎么布局的。以5G波段为例,目前主要分为两个技术方向,分别是 Sub-6GHz 以及高频毫米波(mmWave)。其中Sub-6GHz就是利用6GHz以下的带宽资源来发展5G。

考虑到频段越高可提供更快速和优质的网络服务(例如3G使用频段是2GHz以下,4G使用的频段大多是700MHz-2.6GHz之间),所以高频毫米波自然有其优势,但由于毫米波的波长基本上只有1至10毫米,不仅覆盖距离短,而且在传输的过程中信号衰耗大,非常容易受阻挡等。此前在高通5G展示中显示,只需要用手挡在信号发射器与手机模型中,就能够让毫米波的传输速度直线下降,这显然对产业推进5G基础建设落地存在一些困难。

反观Sub-6GHz频段,由于传输距离长、蜂巢覆盖范围较广,因此相对于高频的毫米波而言,其对基站数量的需求也会相对较少。同时Sub-6GHz频段所使用的技术可以沿用4G时期开始发展的技术,例如使用一个物理设备就可以提供多种网络制式,不但可以大大减少基站的连线,还可以降低基站的总重量,再加上Sub-6GHz频段相关的射频组件产业链也相对成熟, 因此5G网络的竞争实际上初期是围绕着Sub-6GHz的博弈。

高通/联发科/海思的5G芯片区别

目前在5G智能手机领域,高通、海思、联发科等厂商都已经实现对5G NR的支持,但是在4G向5G的过度期,初期势必会存在2/3/4/5G共存的问题, 因此5G架构中的非独立组网(NSA)实际上是产业链当下猛攻的方向,而Sub-6GHz频段作为非独立组网的关键之一也因此备受关注。

从目前面世“准商用”的5G芯片分别有高通骁龙X50/X55、联发科Helio M70、华为巴龙(Balong)5000、三星Exynos 5100(较为非主流)、intel XMM 8160(基本上只供iPhone)等,虽然这几个之间各有差异,但从近期公布的5G“跑分数据”我们即可窥其一二。

日前的MWC2019上,这几大IC厂商的5G基带都在sub-6GHz模拟环境下的实测数据也出炉,例如高通骁龙X50实际下行速率为2.35Gbps(下载速度约每秒300M)、巴龙5000为3.2Gbps(下载速度约每秒400M),Helio M70为4.2Gbps(下載速度约每秒540M),三星exynos 5100则未有实际成绩,不过参考其最高2Gbps的下载速率,实际数值应该在每秒250M左右,这场5G网速之战,联发科竟然意外拔得头筹,华为保持稳定水准,而高通几乎惨遭垫底,背后的原因其实也很有意思。

虽然实测的数值各有差异,但实际上这几款基带的“起点”其实都很接近。以高通和联发科为例,二者官方都宣称其5G基带的下行速率理论值能达到4.7Gbps,而华为自主的巴龙5000理论上下行速率也可以达到4.6Gbps,所以单纯从硬件层面来说三者都是合格的5G基带。不过从实际数值来看,高通骁龙X50的实际下行速率不到理论值的一半,远远落后于海思与联发科,实际上也暴露出高通在5G上的早期策略失衡。

高通早期打算做毫米波,后期变成Sub-6GHz

目前高通、海思、联发科、三星等几家具备自主5G芯片能力的厂商均支持5G非独立组网标准和Sub-6GHz频段,但有所不同的则是高通似乎更属意于高频毫米波方案,例如骁龙X50 5G基带最初就是在28GHz频段上设计运行,虽然此后已经调整方案来新增对Sub-6GHz频段的支持,但目前高通的重心仍锁定在高频毫米波领域。而运营商在面对5G建设初期,选择支持Sub-6GHz才是5G网络的基石,而针对5G手机信号而言,能稳定支持Sub-6GHz频段的才是5G阶段最好的选择。所以从技术实用角度来看,目前海思与联发科的5G方案其实是略胜于高通。

另外目前看来,高通骁龙X50较大的问题有三方面。首先是工艺的落后,28纳米制程工艺在如今看来并不够主流,而且势必会面临功耗的加剧,相比于海思、联发科等处于劣势已然是不争的事实。其次是骁龙X50采用的是外挂式设计(与骁龙855搭配成5G解决方案),并非一体式封装,因此在5G网络下不停的数据交换容易导致信号受影响或是反过来影响信号接收质量,因而出现断流、耗电发热等问题。

当然最关键的则是骁龙X50在性能上的不足,这款5G基带目前仅支持非独立组网(NSA),且是一款5G单模解决方案,需要与4G LTE基带搭配使用来实现多模多频,网络切换和信号传输的稳定性再次受到质疑。当然还有一个小插曲则是,虽然骁龙X50同样支持sub-6GHz低频方案,但实际上该芯片早在2016年就定版,其设计之初的侧重点在高频毫米波(mmWave)方案,并不是为了5G初期大规模推广的sub-6GHz打造,因此在5G模拟环境的实测中不如人意也在情理之中。

既然如此为何高通要发布骁龙X50,从目前来看这很可能是一款“营销型”的过渡产品。当下距离5G市场的真正成熟还有一段时间,5G基站、5G通信这些硬件设备未真正完成部署,且后续还需要进行持续优化,因此首批5G手机很可能会面临先天网络环境不足的基本问题,即便厂商大力推行独立组网与高频毫米波部署,但Sub-6GHz频段仍是5G初期的主流频段,因此高通初期已然有些激进。

不过从近期的动作来看,高通显然自身也意识到骁龙X50 5G基带的不足,目前也已经推出了新一代骁龙X55基带,相比于X50有了全面提升,并且预计将在2019年底出货,而且定位中端的骁龙7系列很可能也会用整合式基带。不过如此一来骁龙X50的产品生命周期势必将进一步缩短,但无论如何高通其实也是看到sub-6GHz的重要性。

至于你说的毫米波,肯定是会推进,不过从目前的建设程度来看,独立组网估计要等到2022-2025年才能完全成熟了,初期的5G芯片主要还是以Sub-6GHz的5G信号为主,外加4G LTE为辅,至于3G很可能会退网,最后则保留一定的2G信号。

来源:知乎 www.zhihu.com

作者:公子希

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