深度揭秘：業(yè)界首創(chuàng)的5G AI基帶，到底有啥用？

2022年伊始，5G手機(jī)芯片的技術(shù)創(chuàng)新又有了新動向。

在不久前結(jié)束的MWC2022巴展上，高通發(fā)布了最新的5G調(diào)制解調(diào)器及射頻系統(tǒng)——驍龍 X70。

眾所周知，調(diào)制解調(diào)器及射頻系統(tǒng)也就是我們常說的手機(jī)基帶系統(tǒng)。作為手機(jī)SoC芯片的重要組成部分，基帶的技術(shù)性能，直接決定了手機(jī)的網(wǎng)絡(luò)通信能力。

正因為如此，每次有新的基帶發(fā)布，總能引起行業(yè)的密切關(guān)注。這次也不例外。

這款全新基帶系統(tǒng)，有什么特別之處呢？ 根據(jù)官方發(fā)布的資料，驍龍X70采用4納米工藝，最高支持10Gbps的下行速度，以及3.5Gbps的上行速度。同時，它是目前全球唯一一款能夠支持從600MHz到41GHz全部5G商用頻段的基帶芯片。

接下來的一句話，讓人眼前一亮：驍龍X70是全球首款內(nèi)置了AI處理器的基帶芯片。

這些年，AI技術(shù)發(fā)展迅速，逐漸成為了人們關(guān)注的焦點。在包括通信在內(nèi)的很多領(lǐng)域，都已經(jīng)有了它的身影。以手機(jī)為例，智能手機(jī)都集成了AI芯片。不過，此前的AI能力主要集中在應(yīng)用處理器（AP）之中，包括作為獨立AI芯片的NPU（神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處理器），以及集成AI能力的CPU、GPU等等硬件及其支持的一系列軟件算法。

而驍龍X70這次首發(fā)的內(nèi)置AI處理器，最大的不同之處在于，它是專門配備給基帶（BP）和射頻服務(wù)的AI處理器。

換言之，X70的AI處理器，專門負(fù)責(zé)基帶連接部分的AI處理，用于提升手機(jī)的5G連接速度、鏈路穩(wěn)健性和能效，降低時延，改善用戶體驗。

那么，AI應(yīng)用于5G真的有那么神奇嗎？它的工作原理究竟是怎樣的？我們不妨根據(jù)資料，深入研究一下。

█ 5G AI處理器的應(yīng)用場景

我們逐一來看這個5G AI處理器的應(yīng)用場景。

首先，我們看看AI輔助信道狀態(tài)反饋和動態(tài)優(yōu)化。手機(jī)在正常的使用過程中，其實一直在和基站“互動”。也就是說，手機(jī)在不停地探測無線信道的狀態(tài)，并將狀態(tài)上報給基站。

基站這邊呢，根據(jù)手機(jī)終端匯報的信道狀態(tài)，在下行調(diào)度時，及時地為終端選擇更合適的調(diào)制方式、更好的時頻資源等，讓手機(jī)獲得最合適的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。

如果終端上報的互動狀態(tài)信息過于保守，那么，網(wǎng)絡(luò)就會“降級”，限制了性能的發(fā)揮。如果終端上報的信息過于激進(jìn)，又會導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)“超限”，造成資源的“溢出”浪費。

所以，終端如何與網(wǎng)絡(luò)互動，并實時將信道狀態(tài)準(zhǔn)確上報，非常重要。

引入AI處理器之后，可以明顯幫助提升反饋的實時性和準(zhǔn)確性。

在AI的幫助下，終端可以在傳統(tǒng)算法之外，基于大數(shù)據(jù)的統(tǒng)計訓(xùn)練模型，上報更能準(zhǔn)確匹配當(dāng)前無線信道情況的CSI（信道狀態(tài)信息）。也就是說，終端的感知能力更強(qiáng)，信道反饋更加精準(zhǔn)。這樣一來，基站就能更好地進(jìn)行動態(tài)優(yōu)化，幫助手機(jī)終端提升吞吐量和其它關(guān)鍵的性能指標(biāo)。

仿真測試的結(jié)果顯示，在突發(fā)數(shù)據(jù)流量情境中（也就是持續(xù)時間很短的劇烈突發(fā)流量情境中），AI輔助的信道狀態(tài)反饋和動態(tài)優(yōu)化能夠針對小區(qū)邊緣、小區(qū)中段和小區(qū)中央分別實現(xiàn)20%、16%和24%的下行吞吐量提升。

在典型數(shù)據(jù)流量情境中，借助AI的幫助，小區(qū)邊緣、小區(qū)中段獲得的下行吞吐量增益分別為26%和12%，同樣效果顯著。

再來看看AI輔助毫米波波束管理。

Massive MIMO（增強(qiáng)天線陣列），是5G最重要的技術(shù)創(chuàng)新之一。它的工作原理，就是通過多個天線振子組成的陣列，產(chǎn)生多個波束，然后結(jié)合波束賦形技術(shù)，對手機(jī)終端進(jìn)行信號“跟蹤”，增強(qiáng)信號質(zhì)量。

波束跟蹤

5G毫米波，頻率高，波長短，覆蓋能力弱于Sub-6GHz。因此，它的波束跟蹤管理，需要做得更好，這顯然加大了技術(shù)難度。

手機(jī)終端在移動的過程中，毫米波波束需要時刻緊跟，進(jìn)行聚焦，增強(qiáng)手機(jī)的信號。這對波束的運算和跟蹤能力，提出了很高的要求。

這個時候，在手機(jī)的基帶和射頻系統(tǒng)中引入AI，能夠有效提升波束跟蹤的效率。在提升信噪比的同時，降低發(fā)射功率，從而提高能效。

我們可以借用雷達(dá)技術(shù)來理解它。

基站就是雷達(dá)，手機(jī)終端是天上的飛機(jī)。這些飛機(jī)都是本方的飛機(jī)。為了更好地跟蹤飛機(jī)的位置，我們需要雷達(dá)有很強(qiáng)的性能。

如果飛機(jī)引入了AI的幫助，就能夠更智能、更迅速地對不確定的環(huán)境進(jìn)行排查和預(yù)測，及時將情況反饋給雷達(dá)。雷達(dá)在輔助下，進(jìn)行波束調(diào)整和聚焦，緊緊地盯住飛機(jī)。

驍龍X70集成的5G AI處理器的第三個典型應(yīng)用場景，是網(wǎng)絡(luò)選擇。

大家都知道，我們國內(nèi)每個運營商擁有多種網(wǎng)絡(luò)制式，每種制式又有多個工作頻段。

對于手機(jī)來說，如何判斷和選擇最合適的網(wǎng)絡(luò)制式和頻段，是個非常棘手的問題。

舉個例子來說，當(dāng)你處于一個演唱會或大型比賽的環(huán)境，現(xiàn)場人數(shù)眾多，5G網(wǎng)絡(luò)非常擁堵，而4G網(wǎng)絡(luò)反而比較流暢。這時，如果你的手機(jī)終端選擇了5G，那么，可能會網(wǎng)絡(luò)速率低下，甚至掉線。而如果選擇了4G，速率反而快，體驗也好很多。

那么，手機(jī)終端該如何判斷選擇4G還是5G呢？

答案就是反復(fù)測量。也就是說，為了選擇當(dāng)前最好的網(wǎng)絡(luò)，手機(jī)終端會不斷地進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)的測量，并進(jìn)行擇優(yōu)選擇。
大家應(yīng)該看出來了，測量效率的高低，對手機(jī)終端性能影響很大。低效的測量過程，不僅會增加能量損耗（加速耗電），還會降低服務(wù)穩(wěn)定性。

于是乎，高通的技術(shù)專家們就想到了AI。

通過AI和大數(shù)據(jù)的加持，終端可以基于場景，在不同的網(wǎng)絡(luò)制式之間進(jìn)行選擇。終端還可以基于獲得的業(yè)務(wù)質(zhì)量，在同制式不同頻段基站之間，進(jìn)行選擇。

AI對所有的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)進(jìn)行智能識別和監(jiān)測，從而預(yù)測和規(guī)避掉有問題、有風(fēng)險的網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)更出色的移動性和鏈路穩(wěn)健性，在減少卡頓的同時，提高用戶體驗。

最后一個要介紹的AI輔助案例，是自適應(yīng)天線調(diào)諧。

眾所周知，在我們的手機(jī)里，內(nèi)置了很多根天線。不同的天線，處于不同的位置。然而，我們在使用手機(jī)時，也存在不同的手勢握姿。這樣一來，就存在手部對天線的干擾問題。

不同的握持方式

為了對抗干擾，就需要讓手機(jī)射頻系統(tǒng)對天線進(jìn)行調(diào)諧。傳統(tǒng)的方式，是根據(jù)當(dāng)前使用的應(yīng)用（App）以及陀螺儀狀態(tài)，判斷握持方式，形成經(jīng)驗，生成一些調(diào)諧模式。

而引入AI后，可以智能偵測用戶握持終端的手部位置，并實時動態(tài)調(diào)諧天線，從而實現(xiàn)更高的傳輸速度，更低的能耗，以及更穩(wěn)的網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量。

█ 結(jié)語

以上介紹的，是驍龍X70基帶內(nèi)置AI處理器的四大應(yīng)用場景。

大家應(yīng)該也看出來了，5G AI處理器的特點，是利用強(qiáng)大的AI能力；它所擅長的，是復(fù)雜的資源調(diào)度，以及對動態(tài)變化條件的實時計算和反饋。

當(dāng)觸發(fā)條件出現(xiàn)高速變化時，為了更好地感知變化，就需要AI的算力支撐。在AI算力的加持下，才有可能算出最準(zhǔn)確的結(jié)果。而準(zhǔn)確的結(jié)果，會應(yīng)用到系統(tǒng)的反饋中，從而提升運算的效率，最終改善用戶5G連接體驗。

這是一次革命性的技術(shù)創(chuàng)新，也揭示了基帶系統(tǒng)的未來發(fā)展趨勢。

2022年，是5G R16全面落地的一年。根據(jù)最新的統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，全球已有200家運營商推出了5G商用服務(wù)，還有超過285家運營商正在投資部署5G；預(yù)計從2020年到2025年，5G智能手機(jī)的出貨量將超過50億。

想要讓這幾十億5G手機(jī)終端充分享受5G帶來的完美網(wǎng)絡(luò)體驗，想要更多的運營商和用戶完全認(rèn)可5G的價值和魅力，我們必須從通信網(wǎng)絡(luò)的各個維度進(jìn)行性能挖潛和技術(shù)變革。在進(jìn)一步提升吞吐量的同時，我們需要持續(xù)優(yōu)化傳輸效率，提升頻譜利用率并節(jié)省發(fā)射功耗。

毫無疑問，智能化是實現(xiàn)上述目標(biāo)最有效的途徑。

集成AI處理器的高通驍龍X70基帶，給手機(jī)終端基帶系統(tǒng)的未來發(fā)展指明了方向。相信未來，其它廠商也會跟進(jìn)，推出相應(yīng)的智能化基帶。

“5G+AI”，在移動通信領(lǐng)域大有可為。讓我們拭目以待吧！