全球首款5G手機發(fā)布，誰(shuí)是幕后英雄？

　　本月初，Motorola在芝加哥本部發(fā)布了全新的模塊化產(chǎn)品Moto Z3，一同亮相的還有5G Moto Mods模塊，兩者結合后，真正令5G手機成為現實(shí)。

　　Moto Z3延續了之前輕薄化的設計，側邊指紋識別。采用6英寸18：9 Super AMOLED 2K分辨率屏幕，搭載驍龍835移動(dòng)平臺，4GB RAM+64GB ROM，后置雙1200萬(wàn)像素攝像頭，前置800萬(wàn)像素攝像頭，運行Android 8.1系統， 后續將第一時(shí)間跟進(jìn)Android 9.0，電池容量為3000mAh。

　　相比于平庸的Moto Z3，這次發(fā)布的更多亮點(diǎn)還是聚焦于5G Moto Mods模塊。據悉，這款模塊將集成驍龍X50 5G Modem和高通新近推出的QTM052毫米波天線(xiàn)模組等組件，并有獨立的2000mAh電池做續航保障。Moto Z3自身僅支持當前的3G/4G網(wǎng)絡(luò )，但通過(guò)結合5G模塊，就可以在明年上半年支持Verizon的5G毫米波網(wǎng)絡(luò )，從此搭上5G的快車(chē)。

　　5G的重要性不用多說(shuō)，與今天的4G相比，5G的速率提升可不只是多了1個(gè)G。但你是否好奇，5G手機如此極限的網(wǎng)速是如何煉成的，這背后究竟是怎樣的技術(shù)做支撐?我們今天就來(lái)仔細聊一聊這個(gè)事情。

　　追求更快網(wǎng)速，毫米波是關(guān)鍵

　　從原理上講，無(wú)線(xiàn)傳輸增加傳輸速率大體上有兩種方法，其一是增加頻譜利用率，其二是增加頻譜帶寬。相較而言，第一種方案對于信道環(huán)境更為敏感，在收發(fā)兩端都需要更為復雜的電路來(lái)糾正，由此對功耗提出了很大的挑戰，仍需要持續研究?jì)?yōu)化。而增加頻譜帶寬這種方式簡(jiǎn)單直接，成為了5G提速的重要選擇。

　　但問(wèn)題也隨之而來(lái)，目前常用的5GHz以下的頻段已經(jīng)非常擁擠，到哪里去找新的頻譜資源呢?業(yè)界不約而同地將目光轉向毫米波。

　　毫米波顧名思義，是指波長(cháng)在毫米數量級的電磁波，其頻率大約在30GHz～300GHz之間。業(yè)界認為，28GHz頻段和60GHz頻段是最有希望使用在5G的兩個(gè)頻段，其中28GHz頻段的可用頻譜帶寬可達1GHz， 相比于當前4G網(wǎng)絡(luò )只有100MHz的可用頻譜帶寬，毫米波足足有著(zhù)10倍的提升，反映到傳輸速率則是千兆級的改變。

　　但與其他高頻譜資源一樣，毫米波有著(zhù)先天性的不足：在空氣中衰減較大，易受天氣環(huán)境影響(易被葉子和雨水吸收)，且繞射能力較弱，這也就意味著(zhù)，毫米波的傳輸距離將大幅縮短，覆蓋能力大幅減弱，如果遇到天氣下雨，信號表現將很不穩定。因此想要利用毫米波，必須要想辦法克服其在衰減、繞射上的不足。

　　于是，波束成形技術(shù)進(jìn)入了我們的視野，成為毫米波中最為核心的技術(shù)。這項技術(shù)利用多個(gè)天線(xiàn)陣列分別發(fā)射信號，不同的天線(xiàn)間的信號互相干涉影響(有些抵消、有些增強)，可以把信號聚合成波束并集中在一個(gè)方向發(fā)射，相比于過(guò)去的全方向發(fā)射更有指向性，能量更為集中，有效緩解了由毫米波衰減帶來(lái)的覆蓋問(wèn)題。

　　但波束的強指向性也帶來(lái)了新的問(wèn)題：如果終端在通訊中移動(dòng)，波束按照原先的方向發(fā)射就無(wú)法準確傳遞給對方。因此波束必須要通過(guò)波束導向技術(shù)不斷調整，指向傳輸對象的方向，同時(shí)引入波束追蹤技術(shù)，從而智能追蹤傳輸對象，更準確控制波束的發(fā)射方向，即使對方是非可視、移動(dòng)的狀態(tài)，波束依然可以準確傳遞，保證毫米波通訊的可靠性。

　　可以說(shuō)，波束成形、波束導向和波束追蹤技術(shù)是業(yè)界馴服毫米波用于移動(dòng)通信的三大利器，但要在巴掌大的手機中集成這三種技術(shù)，這對于手機的設計和制造而言并非易事。

　　模組化設計對5G手機至關(guān)重要

　　上文提到，毫米波所需的波束成形技術(shù)需要使用大量天線(xiàn)組成天線(xiàn)陣列，但手機越做越薄，如何容得下這么多天線(xiàn)?此外，波束導向和波束追蹤需要智能地追蹤傳輸對象的方向并一直調整波束方向，這就需要手機上所有的射頻組件還有modem的密切配合，怎么做到射頻組件的無(wú)縫配合?兩個(gè)問(wèn)題都指向了同一個(gè)答案——模塊化的射頻設計。

　　今年7月，高通宣布推出全球首款面向智能手機和其他移動(dòng)終端的全集成5G毫米波及6GHz以下射頻模組，分別為QTM052毫米波天線(xiàn)模組和QPM 56xx 6Hz以下射頻模組。尤其需要注意的是，QTM052面向的正是毫米波應用場(chǎng)景，解決了運用毫米波的諸多技術(shù)和設計挑戰，令毫米波在移動(dòng)終端和網(wǎng)絡(luò )中的應用成為可能。作為業(yè)內首款5G毫米波模組，它可以支持我們之前介紹的波束成形、波束導向和波束追蹤技術(shù)。

　　這兩款模組配合既有的驍龍X50 5G modem，形成了“從modem到射頻前端”的完整解決方案，而高通也是目前唯一一家可以提供如此完整方案的通訊廠(chǎng)商。做個(gè)形象的比喻，如果modem是手機通訊的大腦，那么射頻前端就是通訊中的一切感官，射頻不能正常工作，你的手機無(wú)異于”瞎子聾子”，聽(tīng)不到別人的信息，更做不出及時(shí)的反饋。因此，這種從從modem到射頻的解決方案可以強化modem與射頻之間的默契配合，從而提供更優(yōu)質(zhì)的通信信號。