vivo崔献:5G手机愿景与挑战

责任编辑:王德清 2018.06.21 14:24 来源:通信世界全媒体

通信世界网消息(CWW)6月21日,2018年(暨第六届)IMT-2020(5G)峰会在深圳召开,向国内外业界集中发布我国最新5G研究和试验成果。vivo手机研发部射频总监崔献在峰会现场做了题为《5G手机的愿景与挑战》的主题演讲。

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以下为演讲全文:

非常高兴有机会参加这个论坛,从2G、3G、4G,一路走来,回顾过去手机行业发生了天翻地覆的变化,从黑白屏到全面屏,摄像头从10万象素到百万像素。更快的速率,更大的通信容量,更智能的终端,这些需求驱动了下一代5G技术的快速发展。全球的运营商和设备商都在积极的赛跑,为5G技术的落地贡献自己的力量。

5G SA独立组网标准冻结,意味着5G标准化工作迈过了重大的里程碑,开启了新时代。我们共聚一堂一起探讨未来5G的发展,一起积极的拥抱5G,共创未来。今天主要给大家讲三个部分,分别是5G手机的愿景,5G手机的挑战,vivo在5G方面的规划。

5G手机的愿景,回头看移动通信的网络经历了30多年的发展,从1G到当前的4G,已经成为全球覆盖最广的网络。移动通信跟互联网的结合,爆发出巨大的能量,极大的改变了日常的生活。5G具有更高的传输速率,更低的网络时延,更大的通信网络。移动通信的应用领域相信将进一步不断的拓宽。5G将实现随时随地人与人,人与物的连接,极大的改善人们的生活质量,提高社会的运行效率。

5G的三大运营场景,包括增强宽带的互联网,物联网,低时延、高可靠性场景。应用场景VR/AR,可穿戴设备,海量的智能仪表等等。在这三大应用场景中最基础和最重要的是增强移动宽带互联网场景。相较于其他类型的终端,手机有最大的用户群,到2025年假设全口人口有70亿的量级,手机安全80%的渗透率计算,有50亿的手机用户,这是非常巨大的市场,我们坚信5G各种形态的终端,手机依然是最有前景的。vivo也将一如既往的聚焦手机,将手机产品做到极致,为消费者提供更好的服务。

回顾手机的发展历程,我们发现消费者需求的变化,以中国市场为例,90年代大哥大手机形态,满足少数阶层通信的需求。2000年随着手机价格与通信价格的下降,手机成为大众消费品逐渐普及开。2010年伴随着移动互联网的浪潮,智能手机代替普通手机逐渐普及开,现在手机成为生活中不可或缺的一部分,如果一周没有用手机好像与世隔绝了。潜移默化中手机已经成为了生活中非常重要的伴侣。

到了5G时代手机形态会发生哪些变化呢?5G的手机将具备哪些新的功能?谁将主导或定义手机的变化呢?我们认为在5G时代,5G与人工智能的深度融合将成为5G时代手机的趋势,定义为智慧手机。5G赋予手机更加的通信能力,人工智能赋予它更强大的能力。带给用户更强大的功能跟更贴心的体验。

除去现有的通信、多媒体和互联网应用的基本功能之外,5G将成为三个中心,我们认为它将成为智慧的感知中心、智慧的控制中心、智慧的服务中心。智慧感知的角度,随着传感器技术进步,以及通过连接物联网获得泛在感知的能力,使手机成为智慧的感知中心,可以更好的感知周边的环境和应用场景,为手机的智能大脑提供更多的数据信息。智慧控制,结合手机的超高计算处理能力以及5G强大的通信连接能力,让5G手机有望成为更多的智能家居、设备仪器、车载的控制中心。智慧感知,更多的感知和处理能力,5G手机将为消费者提供更加智慧化的服务。

从软件系统层面,我们认为5G手机将有非常开放的系统,以人工智能为核心的5G手机将在语音识别、语义识别,图象处理,深度学习等方面获得突破,借助5G网络的大带宽以及更快的通信能力,手机的终端与云端实现更紧密的融合。云端的人工智能和手机端的人工智能结合,将极大的提升手机的人工智能。

为了实现智慧手机这个功能的愿景,最重要的是解决计算能力的问题,单个的手机并不足以支撑复杂的计算,需要云大脑、手机大脑、边缘大脑之间的协作共同完成,手机解决本地快速需求,靠云解决场景的需求,而边缘则可以解决较快速的社区化的需求,这个架构中,云和端都是终端公司的范畴,但是边缘大脑,以及如何在MEC放开放智慧运算能力,为所有公司提供智慧大脑的服务,需要终端上、设备商以及运营商共同的研究。在5G智慧手机架构中,5G承载了所有的数据传输,需要敏捷和准确,大带宽、低时延和可靠,有了5G系统支撑,手机才能从单机系统发展到大智慧。

5G手机带来的挑战,面向5G手机,我们vivo已经启动了关键技术的预研,下面的分享会涉及到我们碰到的技术问题和相关的思路。5G的相关特性,将给5G手机终端带来新的挑战。其性能直接决定了手机可以直接支持,以及接受信号的强度,稳定性以及发射功率等指标。5G对于射频的方案和关键器件,滤波器、开关等等会产生直接的影响和要求。射频器件需要做到最小化的损耗,以帮助提升效率,延长整机的电池续航时间。具体到各个类型的器件来讲,功放需要在3.5G和4.8G的高效率的PA的输出,降低谐波跟交调的分量,PA从开到关的过度跟响应时间也需要达到低时延。从开关需要较低的切换时间,高功率承受力。由于5G的MIMO和SA的需求,更多复杂的开关类型被用到。在非常宽的平台下实现较小的纹波特性。5G的新特性,对于关键的射频的影响有非常大,需要提前规划,予以重视。

射频的总体架构方面,5G手机将同时支持2G、3G、4G和5G多频的情况,意味着方案的复杂度和成本比传统的4G手机增加,根据运营商的需求和部署情况,5G手机可能存在多种发射、干扰的组合需要解决。

5G手机要考虑到5G本身与wifi、蓝牙之间的共存,有很明显的集中化跟模组化的趋势,减少方案的整体面积和提升性能。5G手机用到4G的架构也会发生变化,将来要满足运营商5G NR成功发到4G频段的需求,以及SUL的需求。总体来讲,5G手机的射频架构的复杂度会更高,多发和共存方面要求相关的架构合理的平衡,性能、成本和面积等因素。

5G MIMO相关的性能需求,对天线设计产生较大的挑战,4路上行跟8路下行的挑战。在越来越薄的手机外形,还有逐渐增大的电池容量,以及全面屏趋势,对于天线所能获得到的空间都会产生直接的限制。引入5G之后,加之天线的数目比4G手机进一步增加,意味着2G、3G、4G、wifi、蓝牙等各个天线需要根据相互的频段关系做合理的共享和重用以节约空间。意味着天线效率隔离度,包括相关系数,还有共存方面的性能都会更加的挑战。天线调谐的逻辑配制既要考虑4G的频段,也要考虑5G的频段,各自共用的情况,还要考虑到同时工作的情况。

5G手机需要在很有限的空间内实现比之前的4G手机更多频段天线的设计,并且达到最佳的性能,实属不易,需要更多的创新。5G手机要考虑到天线SRS探测,手机天线的切换机制需要与发射天线分集有比较好的兼容,让用户在使用的时候,即使出现天线被遮挡的状态下仍然比较智能的选择更好的天线进行发射。

5G终端在信号完整性、电流功耗等方面也会带来新的挑战, 5G手机可能会用到非常高速的数据总线,比如说达到8BPS。5G手机较多的游戏场景,会导致CPU的重载,以及电流和功耗性能需要深入研究。对于5G射频来说,如果输出功率更大,效率基本保持持平,意味着会散发更多的热量。

5G手机中预计会有更多的器件和天线,对结构上的设计存在很大的条件,包括新封装和新工艺的产生也会带来影响,需要进一步研究。从PCB的角度,随着频段的升高,选择合适的PCB材质,低损耗系数,尽量实现改善,包括要考虑更小尺寸的天线,更紧凑的设计规则。

给大家分享一下vivo 5G方面的规划,在5G领域,2016年在北京成立了5G研发中心,全面参与5G核心技术标准化研究。2017年vivo成为3GPP技术贡献最大的终端公司之一,去年vivo启动了5G手机关键技术的研究。今年将继续5G手机关键技术的研究,在5G商用之前做好技术准备,在2020年实现5G智慧手机商用。随着5G的到来,未来5G手机市场在全球范围内将带动新的一轮促进手机的发展,将会带来万亿级的终端市场,万亿级的直接消费市场。5G产业的良好发展需要政府、运营商、设备商、软硬件服务商,以及手机终端商协同努力,共同紧密合作。让我们在国家和政府的支持与引导之下,抓住机遇,一起携手,排除万难,共同迎接5G时代的到来。谢谢大家!

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