ISP是什么,

2024-05-2320:48:05综合资讯0

众所周知,智能手机的体验取决于其搭载的 SoC 移动平台,后者是由 CPU、GPU、ISP、NPU 和 Modem(基带)等组件构成。

如果问到谁在影响一款智能手机上网时的速率、延迟和稳定性?相信很多朋友的答案都是基带。

基带并非影响网络性能的唯一因素,射频模块与天线组合,也是让手机畅快上网的幕后功臣。

理论上,完整的射频模块包含“射频 + 天线”,但为了便于理解,我们将其拆分为两个部分。如果你对手机的天线设计感兴趣,可参考《5G手机靠基带还不够!天线设计也得做手术!》这篇文章。在本文中,我们将目光聚焦于射频模块。

先从华为手机说起。

去年,华为推出了一系列新款 4G 手机,包括 Mate 40 4G、Mate X2 4G 和 nova 8i(搭载骁龙 662)等,与 5G 版本相比价格便宜了不少。

麒麟 9000 集成巴龙 5000 基带

看到此处,估计不少朋友会产生一个疑问——麒麟 9000 的一大特色是集成 5G 基带,理论上应当原生地支持 5G,那么搭载它的新手机为何仅支持 4G 呢?难道把 5G 基带给“阉割”了?

再来看一个奇怪的现象。

目前市售的热门 5G SoC 中,除了骁龙 865/骁龙 870 需要外挂骁龙 X55 基带以外,其他芯片几乎都直接集成了 5G 基带。

问题又来了,都是搭载同一颗 SoC 的智能手机,为什么有些型号的速率更快且更稳定,而有些型号的网络体验却非常糟糕呢?

难道同款基带还有强弱之分?

手机 5G 网络的“快递部”

一款手机要想激活 5G 网络,不仅需要 5G 基带,还需要 5G 射频模块和配套的 5G 天线模块,而它们也刚好可以组成一个“快递部门”。

其中,基带扮演的角色是快递站点的“打包/拆包”,负责将模拟信号通过 AD 数模转换电路,完成采样、量化、编码,变成数字信号(可以理解为把声音、画面变成 0 和 1);射频模块扮演的角色是快递包裹的分拣,将基带送过来的数字信号进行调制,例如滤波、放大、解调和解码等;天线模块则负责将调制后的信号发送出去,就好比快递员,只是收件人为运营商建设的基站。

需要注意的是,上述的快递流程是可逆的。

例如,作为收件人的基站也能选择发件,经由天线这个快递员接收后,经过射频模块的分拣,最终再由基带将打包的数字信号还原成模拟信号,把无数个 0、1 重新变回声音和画面被用户感知。

易被忽略的射频模块

5G 射频模块的关键词是“模块”,它并非一颗芯片,而是一批芯片和元件的集合。

通常情况下,当我们看到手机的拆机图片后,最为关心的通常是 PCB 主板上醒目的 CPU(SoC)、内存、闪存、基带和电源管理等主要芯片。

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尽管华为在基带芯片开发和性能方面已达业内领先水准,但该公司在射频模块领域仍旧依赖于其他供应商。受众所周知的原因影响,华为部分供应链受到制约,导致其在5G相关射频芯片缺失,华为手机在2021年恢复4G服务也就不足为奇了。

射频模块的基本组成

射频的全称为Radio Frequency,也就是我们常说的“RF”,在手机领域中,射频是一种具备远距离传输高频电磁波的能力的模块。

一般来说,<strong完整的射频模块包括三个部分,分别是射频收发器、射频前端和天线。其中,射频前端又包含功率放大器、包络追踪器、低噪声放大器、滤波器、天线开关、天线调谐器等多个元件。

射频模块的工作原理十分复杂,由于篇幅限制,我们在此不再展开详述。

简单来说,基带芯片发送出频率甚低的信号,射频模块的主要任务是将此信号进行调制,将其调制到特定频率,例如,GSM模式调制到900MHz频段、4G LTE模式调制到1.9GHz频段,或5G模式调制到3.5GHz频段等。尽管信号频率提高了,但由于功率较小,需要使用功率放大器以获得足够的射频功率,然后送至天线,再经过程滤波器的干扰杂波消除,最终通过天线振子发射出去。

射频模块中的其他元件也各负其责,例如,射频天线开关用于控制天线的启用与关闭,而天线调谐器则可通过“调整”天线,获得最佳的收发效果。同配置智能手机之间之所以会出现4G/5G信号强弱有别的情况,正由于射频模块(包括天线)的布局设计以及相关芯片元件的实际性能有所差异,如果手机厂商在这方面压缩成本,往往会导致支持频段少、穿墙能力差、容易出现丢包、延迟、断网和卡顿等问题。

高通的“交钥匙”模式

在2G手机时代,联发科依靠“交钥匙”模式(联发科提供完整的芯片和配套系统以及软件的整合,原始设备制造商仅需微调手机外观和系统界面,再委托代工厂生产即可直接上市) 横扫千军,并因此荣膺“山寨机之父”的美誉。在5G手机时代,高通的射频系统也走上了“交钥匙”的道路。

前文 упоминалось, 5G 射频模块长期以来由 Broadcom、Skywork、Qorvo、AVAGO、muRata 等厂商垄断,除了购买高通骁龙、联发科天玑等 SoC 及配套(或整合其中)的基带以外,手机厂商还需要向第三方采购大量射频收发器和射频前端芯片,再结合复杂的天线矩阵,才能实现完整的 3G/4G/5G 网络功能。

A 厂负责基带制造、B 厂负责射频制造、C 厂负责天线制造,最后再由手机制造商 D 厂完成最终的整合和对接,这种分散的过程过于复杂,充满了不确定性,要实现不同厂商芯片之间的完美协同极为困难。

高通凭借其在基带芯片领域的技术和专利优势,已成为全球最大的基带芯片供应商,全球几乎所有 Android 手机厂商都有采用高通骁龙移动平台和骁龙基带芯片。与此高通还为射频前端提供端到端的解决方案,包括功率放大器、滤波器、射频收发器和天线调谐器,这意味着整个系统从基带到天线都可以使用高通的元件构建。

与分散式5G模块相比,高通的集成式5G模块还有助于缩减系统的最终尺寸,减少对手机空间的占用。这些具有“血缘关系”的芯片矩阵可以实现更深层次的优化整合,带来诸如宽带包络追踪(ET)、AI辅助信号增强技术、多载波优化、去耦调谐、多SIM卡增强并发等技术和功能。

我们不妨参考一下三星美国Verizon版三星Galaxy Note 20 5G UW的拆机图片,该产品从基带到天线的众多元件,包括几个功率放大器(如QPM5625)、包络追踪器(1个QET6100和2个QET5100模块等)和分级模块,全部来自高通。为了实现对毫米波的支持,该产品还内置2个高通最新的QTM535毫米波天线模组,后者在极紧凑的尺寸中集成了天线、射频前端和收发器等部件。

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