如果特定的 5G 频段不可用,则设备可以切换到其他低、中、高频段,并且可以使用载波聚合同时利用频段组合。 5G 电话和网络还利用了多天线 (MIMO) 的优势,与 4G LTE 相比,应用更短时间和高效频率接入电波,即使在许多用户的情况下,也能实现每个用户更高的数据速率和更好的用户体验。
2.6 低于 6 GHz 频段中最快的 5G 手机
即使没有毫米波,5G 速度也远超 4G。 在英国,在对低于 6 Ghz 频段智能手机的 Ookla 测试中,5G 的平均下载数据速率几乎是 4G-LTE 的 6 倍。 见图表 7。
该图表基于 Ookla® 对 Speed Test Intelligence® 数据的分析,比较了顶级提供商使用 2020 年第 1 季度部署的中频段 (MB) 的结果并由高通公布点击此处查看。 Ookla 将样本量不足的手机排除在统计显著性之外,因此,一些在 2020 年初发布的较新手机并未纳入调查结果。
所有测试中速度最快的 5G 手机都使用了高通骁龙调制解调器及射频系统。 这意味着这些手机不仅使用了高通的蜂窝无线电芯片组,而且还采用了高通的射频前端组件:
通过提供从天线到处理器的完整蜂窝无线电,高通可以将无线电不同部件的功能设计紧密结合起来,以此将调制解调器优化为一个系统。 例如,这能够利用闭环算法来控制天线调谐和功率放大器,执行校准,并实时优化无线电性能。
射频前端产品供应商 Skyworks、Qorvo、Broadcom 和 Murata 拥有丰富的经验,并为智能手机提供低成本、高性能的射频前端组件,但高通早已在前两代 5G 智能手机的射频前端领域中取得了显著成功。 高通为图表 8 中列出的手机提供所有或几乎所有的射频组件。
5G、4G LTE 在英国低于 6 GHz 频段的下载速度
支持 5G 所需的无线电功能给智能手机原始设备制造商带来了巨大的挑战,最重要的是需要在真正的全球设备中支持 50 多个频段。 5G 设备中使用的无线电功能包括 5G/4G E-UTRAN NR 双连接 (EN-DC)、跨大量可能频带组合的载波聚合、DSS(动态频谱共享)、下行链路多天线技术(通常有四个天线)、上行链路多天线技术(通常有两个天线)、动态天线调谐、波束形成(毫米波中)和封包追踪等等。 这些无线电功能需要更多的射频前端元件和非常复杂的信号路由。
需要复杂的射频前端支持 5G 设备无线电功能意味着:
更长的设计周期和上市时间。
射频前端信号损耗导致更高的功耗。
更多的库存单位,即独特的射频前端设计以支持全球运营商所使用的频段。
更高的开发、设计、采购和库存成本。
随着对射频前端的需求从 2G 增加到 3G 和 4G,供应商的应对方案是改进性能、缩小组件尺寸及将功能元件集成到模块中。 这导致了行业整合,因为供应商必须使用先进的封装技术开发出一流的功率放大器、开关、滤波器、电源管理和数字控制元件,并将其组合成模块。 许多供应商缺乏相应资源跟上模块开发的步伐,在过去大约 20 年的时间里,其已退出市场或被收购。