4G硝烟再起 主流4G基带全介绍

  • 来源:微型计算机
  • 关键字:4G,搭配,基带
  • 发布时间:2014-11-21 13:30

  如今的手机市场,4G网络正在逐渐替代3G成为主流用户的选择。在这种情况下,选择一款4G手机是用户首先关注的。不过除了手机产品外,选择一个更好的4G芯片方案也很重要。你知道市场上有哪些厂商能够提供4G的方案吗?这些不同的4G方案之间又有哪些差异呢?今天,本文就带你一起来了解一下4G基带中的内容。

  在移动计算时代,能制造处理器的厂商越来越多,毕竟只要购买ARM公版再加上小修改定制就能相对容易地获得一款SoC。但是搭配SoC的通讯部分就没有那么好办了,强悍如英特尔、英伟达,在基带上也是屡跌跟头,迟迟没有太好的产品推出。那么,基带就这么难做吗?基带是什么?

  一般来说,我们所说的基带,实际上是“Modulator Demodulator”调制解调器的简称,缩写为“Modem”。对通讯设备来说,基带和与之相配的收发器、天线搭配起来,可以将处理器传递过来的电信号经过调制解调器和收发器的调制、处理,再通过天线传输出去变成无线信号,或者将天线收到的无线信号经过处理转变为通讯设备可以识别的电路信号,再转化为数据。这个过程说起来比较简单,但实际上却非常复杂。

  历史上,从早期的GSM、CDMA等发展到3G、4G等新一代移动通讯标准中,诞生过多个信号模式和很多不同的频率段,作为目前最先进的4G基带,由于覆盖率问题,还需要向下兼容多个2G、3G模式才能真正在市场上销售。举例来说,一款4G基带,同时支持TDD LTE和FDD LTE的4G模式,但是也必须支持之前的3G和2G模式,要不然一旦没有了4G信号或者信号不好,消费者该如何使用?为了向下支持3G、2G和GSM等,还得加入大量这些老标准所使用的频段。因此对4G基带来说,才有了诸如“五模十三频”这样的说法。

  光支持这么多的频段难度就很高了,不但要考虑硬件集成的问题,还需要考虑各种信号干扰的问题。就算这些都没问题,真正的考验才来临:基带要想上市,必须通过中国、欧洲和美国三大市场的相关通讯标准机构的测试,这些测试一般都和正式使用场景挂钩,拥有各种复杂和实用化的内容,远远不是实验室那样简单验证就可以轻松通过的。因此,很多厂商不是慢在研发、就是慢在测试,往往出现最终AP处理器(不带基带的应用处理器)上市了,基带还遥遥无期。此外,除了基带外,收发器对信号的处理和整合也是很重要的,其中内容更为复杂,因此在这里本文暂时不讨论收发器以及基带和收发器搭配的问题,仅关注基带本身。

  从目前市场情况来看,高通作为通讯技术第一大厂,在基带上的实力毋庸置疑,妥妥的属于第一梯队。第二梯队成员就比较多了,诸如联发科、三星、英特尔、华为、展讯、中兴等厂商,都有资格站在第二梯队。相比第一梯队,第二梯队的厂商基带技术也比较全面,但要么上市时间受制于研发和测试速度会推后,要么初出茅庐尚待观察,总之存在一定的缺憾。第三梯队的厂商就比较悲剧了,比如英伟达,基带技术严重拖累了自己的移动大计,往往是强劲处理器上市了,相关基带还没影子,只能购买第三方厂商基带适配使用。其他还有大量国内的AP厂商,都只设计处理器,没有基带产业或者无技术实力投入基带产业,因此只能在小市场上分一杯羹。

  说了这么多,想必大家对基带已经有了初步了解了。那么,目前市场上支持4G的基带和处理器都有哪些呢?它们又属于哪些厂商呢?我们一起来一一梳理一下吧!

  高通—4G时代执牛耳者

  高通目前是全球在通讯领域技术最先进、专利最齐全也是规模最大的厂商。图为MDM8220基带,早期的很多3G智能手机上都可以看到它。iPhone5中使用的正是这颗MDM9615基带在4G时代,高通占据了极为明显的技术先机。首批上市的4G手机要么直接使用高通处理器搭配高通基带、要么使用了其他处理器额外搭配高通基带。这种现象直到三星、华为、联发科推出了自己的4G产品后才得已打破,不过高通依旧“垄断”了至少大半年的时间。毫不夸张的说,4G时代,高通凭借强大的基带技术,迅速占领了4G市场的领导地位。

  与高通处理器广为人知的“Snapdragon”不同的是,高通的独立基带“Gobi”却不为用户所熟悉,那么高通的独立基带又有哪些特点呢?

  独立基带:高通拥有齐全的规格和型号

  高通的独立基带虽然有自己的“Gobi”Logo,但是在产品型号上却采用了“MDM+数字”的方式。其中MDM就是“Modem”的缩写。目前高通宣称已经拥有三代4G基带,分别是3G+/4G、4G LTE、4G LTE Adv。

  首先来看最早的3G+/4G。这一代基带和相关的处理器目前已经没有高端产品使用了,基带芯片的代表型号是MDM8225和MDM8220,优势在于支持HSPA+。其实严格来说,HSPA+技术并非是4G,但是一些地区在宣传上称其为“准4G”,而高通的产品资料中也将其列为“3G+/4G”,可以看做是3G向4G过渡的一代产品。高通的HSPA+系列基带中最强的型号是MDM8225,支持Release 9 HSPA+,最大下载速度可达84Mbps(4G的基础产品Cat.3的速度最大可达100Mbps,考虑到网络差异,其实HSPA+实际体验并不会比入门级4G有太大差距。)之前部分韩国、日本等地的手机都宣称自己支持了HSPA+技术,也和高通的这款基带密不可分。

  接下来就是之前炒得很火的4G LTE基带了。这系列产品比较主流的有四款,分别是MDM9615、MDM9600、MDM9215和MDM9200,它们在4G支持上都支持LTE TDD、LTE FDD规格,不过最大只能支持到Cat.3,速度最高只有100Mbps。其中MDM9615和MDM9600两款被称为“世界模”基带,因为这两款基带除了CDMA2000制式不能使用外,其余的4G、3G、2G制式都可以做到“一网打尽”,尤其是还支持国内比较常见的TD-SCDMA制式。其中,MDM9615支持语音通话功能,在手机上比较多见,比如苹果支持4G的iPhone 5使用的就是这颗基带芯片。安卓方面,当年大量的骁龙800 APQ8064手机都搭配了MSM9615基带。

  最后则是最新的一代基带,支持4G LTE Adv。根据高通描述,LTE Adv的技术难度目前在于载波聚合技术,这项技术的目的是将一些不连续的平铺碎片聚合在一起,实现更宽的频谱的同时还能很好的达到兼容性和高速度的要求,继续细分的话,多载波聚合的实现方式又大致可以分为连续载波聚合和非连续载波聚合,后者也叫频谱聚合,技术非常复杂。

  在4 GLTE Adv的支持上,高通推出了MDM9X25和MDM9X35两代产品。

  先来看MDM9X25,它的具体产品分别是MDM9625和MDM9225。MDM9625是目前支持制式最齐全的基带之一,它整合了高达七种不同的通讯模式:包括LTE TDD、LTE FDD、WCDMA/HSPA+、CDMA1x、EV-DORev.B、TD-SCDMA和EDGE/GSM,厂商只要使用这款基带芯片搭配相应的天线制造手机,在全球任何一个地区都可以使用,真正做到了“世界模”。MDM9225和MDM9625的差别在于前者不支持CMDA2000。速度方面,MDM9X25代次的产品都最高只能支持到LTE规格的Cat.4,也就是最大速度150Mbps。目前最新一代的苹果iPhone 6使用的也是MDM9625基带。

  说起目前全球性能最好、工艺最先进、支持频段最多的基带,那MDM9X35系列肯定位列其中。相比之前的MDM9X25系列,MDM9X35更像是之前产品的深度升级版本。MDM9X35是全球首款采用20nm工艺制造的产品,通讯模式上也支持现有所有制式,包括LTE TDD、LTE FDD、WCDMA/HSPA+、CDMA1x、EV-DORev.B、TD-SCDMA和EDGE/GSM。速度方面LTE规格支持到最高Cat.6,速度达到了最大300Mbps,成为目前速度最快的基带芯片之一。

  至此,高通4G时代的独立基带产品和型号就介绍完了,而除了这些基带以外,我们也不能忘记看高通的整合基带处理器。

  处理器整合基带:高通也很齐全

  除了独立基带外,高通作为目前的SoC大厂,在销售整合了处理器、基带以及其他功能模块的SoC上也占据了市场主流地位。首先来看最快的支持4G LTE Adv Cat.6规格的产品。这系列产品属于目前高通最顶级的SoC。其中包含了骁龙810、骁龙808和骁龙805三款,这三款SoC中都集成了支持LTE TDD、LTE FDD、WCDMA/HSPA+、CDMA1x、EV-DORev.B、TD-SCDMA和EDGE/GSM的基带芯片,其4G速度最高可支持Cat.6,也就是300Mbps。当然,这也是因为高通将MDM9X35基带的主要部分和SoC其他部分整体设计在了一起,打造出了目前通讯功能最强大、技术最先进的SoC。

  其次是支持4G LTE Adv Cat.4的SoC产品。这系列产品包括了骁龙800、骁龙801、骁龙615、骁龙610、骁龙410、骁龙400、骁龙210等几款产品。它们在基带模式上和更高端的诸如骁龙805等产品基本相同,但是只能支持到4G LTE Adv Cat.4,也就是150Mbps,对应的基带正是前文介绍过的MDM9X25系列。

  因此,从整合处理器的层面上看,高通的4G处理器已经覆盖了低、中、高所有层面,可以说无论你想设计一款怎样的4G手机,都能在高通这里得到有效的芯片方案。

  4G市场大混战—其他厂商奋力追赶

  通过前面的介绍,我们可以发现高通在通讯技术上的优势非常巨大,尤其是技术研发速度。要知道早在4G规范还没有商业化之前,高通就表示自己已经完成了产品的研发并随时可以商业化,相比起来其他厂商那时还基本都在“打酱油”。当4G规范推出很久后甚至直到今年年底,其他厂商支持4G的产品才开始逐渐上市,但是产品型号依旧不多。换句话来说,高通几乎攫取了4G时代早期绝大部分通讯基带的市场和利润。直到目前为止,其他厂商在4G基带上的产品依旧不多,一般都只有一到两款,相比高通多达三代、并且相当齐全的产品配置和强大的技术规范,其他厂商可能还需要很长一段时间才能追上高通的脚步。下面我们就来了解一下这些厂商目前在4G基带方面的情况。

  MTK—4G市场竞争者

  MTK(联发科)也是移动市场的“老人”了,早在功能机时代,联发科曾经创造了功能机产业的辉煌。进入了4G时代后,联发科也依靠自己强悍的技术实力,推出了相关4G通讯产品。在独立基带方面,MTK推出了型号为MT6290的4G基带芯片。这款基带支持的模式有LTE TDD、LTE FDD、WCDMA/HSPA+、TD-SCDMA、EDGE/GSM五模。虽然比不上高通号称“世界模”的“七模”强大,但是在绝大部分地区也已经能够满足用户需求了。速度方面,MT6290支持最高4G LTE Adv Cat.4,速度为150Mbps。除了MT6290外,MTK还推出了与之相配的射频芯片MT6169,手机厂商可以选择MTK的整套方案以降低研发难度和提高产品兼容性。

  除此之外,联发科还推出了两款集成了4G基带的SoC产品。分别是目前大热的MT6595和即将上市的MT6732。其中前者已经被用在诸如魅族MX4这样的产品上,后者则还需等待一段时间。这两款SoC芯片的基带支持规格都和MT6290如出一辙,也都是支持LTE FDD、LTE TDD、WCDMA(DC-HSUPA)、TDSCDMA、GSM/EDGE五模,最大速度也是LTE Adv Cat.4的150Mbps。

  联发科目前在4G基带和规格上暂时没有新的消息传出,不过据称联发科还在准备支持LTE Adv Cat.6的产品,但是发布时间未知。因此,就目前来看,联发科的4G基带产品依旧延续了其传统,更偏重性价比。

  华为—4G基带国内最强

  华为作为目前国内规模最大、最先进的通讯技术厂商,在基带研发上投资了多年,拥有比较丰厚的技术积淀。从3G时代开始,华为就在基带产品上有了自己的规划和品牌—华为“霸龙Balong”基带,而其4G产品依旧延续了这个称号。由于华为官方对基带产品信息给出的资料非常少,因此本文无法给出太多详细的信息。目前已知华为发布的多款基带产品,其中支持4G的型号分别是霸龙700、霸龙710、霸龙720三款。其中霸龙700是业内首款支持LTE TDD基带,规格不详。2012年华为又发布了霸龙710,明确支持LTE FDD、LTE TDD、WCDMA(DC-HSUPA)和GSM/EDGE,不过对TD-SCDMA的支持不是很清楚,这颗芯片在LTE方面支持Cat.4,最大速度为150Mbps。在2014年中,华为又宣布自家第三代LTE基带芯片霸龙720研发成功,全面支持LTE FDD、LTE TDD、WCDMA(DC-HSUPA)、TD-SCDMA和GSM/EDGE,最大速度达到了LTE Adv Cat.6的300Mbps,这也是全球首个商业化的LTE Adv Cat.6基带产品。而目前市场上炙手可热的4G手机—华为荣耀6就使用了这一基带,在我们的相关测试中,其4G速度远远超过了采用Cat.4的iPhone 6。

  华为目前将精力都放在了全国产的AP处理器和基带融合的SoC芯片上,推出了麒麟910、麒麟920、麒麟925、麒麟928等多款支持4G通讯的SoC芯片,是罕有的掌握了从芯片到产品全产业链技术的国内企业。华为通过在SoC产品上的技术突破,迅速缩小了国内企业在基带、SoC设计等技术上和世界顶尖水平差距,甚至部分指标还有反超,成为国内同类技术最先进的厂商。可以说,在4G方面,华为非常有望和高通竞争,并迅速迈向世界。

  英特尔—4G技术并不晚

  英特尔在PC市场上呼风唤雨,但是在移动市场上却一直不是很如意。在4G规范推出后,英特尔的基带产品虽然发布得很早,但遗憾的是没人用。英特尔旗下首款4G基带XMM7160早在2013年就已经发布,其支持的规格也很先进,包含了LTE FDD、WCDMA/HSPA+、EDGE/GSM三模,尤其是速度最大支持4G LTE Adv Cat.4,在当时来说,这也算很不错的产品了。不过这款4G基带直到2013年的中后期,才开始在一些平板中配置,而且由于其不支持LTE TDD,无法进入国内销售。到了2014年,英特尔发布了全新的基带产品,并改进支持了更多的模式。英特尔目前有两个4G基带型号,分别是XMM7262和XMM7260。这两者的基本规格都是相同的,只是前者据称针对中国市场的网络情况做出了调优。这款基带支持LTE TDD、LTE FDD、WCDMA/HSPA+、TD-SCDMA、TD-HSPA、EDGE/GSM五模网络,最大速度可以支持4G LTE Adv Cat.6,也就是300Mbps,算是目前相当先进的4G基带了。

  可以说,英特尔这一次在XMM726X家族上投入的资源非常多,但最终是否能成功,还是要就看市场上的表现。特别是在平板方面,今年英特尔x86平板迅速井喷,如果英特尔能够把握住机会,在平板上迅速普及4G,对于英特尔在移动领域的发展必然有很大的帮助。

  三星—4G基带姗姗来迟

  三星手机在移动市场特别是手机领域上可是响当当的巨头,可是在基带技术层面上,显然还不够强悍。三星的首款4G基带直到2014年中期才开始崭露头角。全新的三星4G基带型号为Exynos Modem 300,它支持的规格和联发科MT6290完全一样,都是五模LTE FDD、LTE TDD、WCDMA(DCHSUPA)、TD-SCDMA和GSM/EDGE,其最大速度也是LTE Adv Cat.4的150Mbps。可以说,考虑到其技术规格以及研发出的时间,就目前来说这款基带很难让人看好。除了基带外,三星还打算在接下来推出融合基带的SoC产品。不过目前还没有详细的消息,只有等到明年的世界通讯大会上才能看到。

  其他厂商—挑战者永不停歇

  当然了,除了我们上述介绍的这些相比起来比较重要的厂商之外,还有一些不能忽视的厂商也推出了或者正在研发4G基带产品:

  英伟达:英伟达曾经在2012年就宣布将推出新款基带icera500,这款基带属于“软基带”,因此可以通过软件升级从而一定幅度地提升性能。目前最新的消息是icera500支持LTE FDD、LTE TDD、WCDMA(DC-HSUPA)、TD-SCDMA和GSM/EDGE五模规格,其最大速度可达LTE Adv Cat.4的150Mbps。不过受制于技术成熟度还有商业化测试等原因,这款产品一直没有在市场上大规模出现。

  展讯:展讯在2014年初曾推出过一款单模的LTE基带,型号是SC9610,不过严格来说其应该只是展示意义更浓,并且支持规格显然也不够全面,无法商用化。而在今年8月,展讯推出了新一代多模LTE基带——SC9620,同时其可以搭配展讯自家的SoC,可为厂商提供一套完整的4G智能手机Turnkey解决方案。SC9620支持Cat.4,最大下行速率可达150Mbps,并支持LTE TDD、TD-SCDMA与EDGE/GSM三模规格。目前该方案已被联想、酷派等国内手机品牌采用。此外,支持五模制式的展讯4G解决方案也即将于今年年底上市。

  中兴:中兴目前也推出了一款4G基带产品,型号是迅龙7510,具体规格支持LTE FDD、LTE TDD、TD-SCDMA和GSM/EDGE四模,而恰恰缺少了全球用户最多的WCDMA制式。看来中兴这款产品瞄准的是国内移动用户升级4G所用。目前中兴宣布这款基带已经出货超过500万片。

  一家独大,但不缺乏竞争

  从上文的介绍来看,在4G时代,高通一家独大已经基本成型,高通推出的产品技术最先进、规格最齐全、搭配的AP处理器也最为强悍,市场竞争力自然最强。当然,最重要是其推出的时间最快,并拥有专利,可谓占据了“天时”。不过其他厂商也不是完全没有机会,诸如MTK、华为、英特尔等厂商,还是在如此强劲的竞争中依靠自己独特的优势崭露头角。总的来说,随着4G技术快速普及,想杀入这个圈子的厂商还有很多,而随着竞争越来越激烈,即使一时难以撼动高通的霸主地位,但也至少为消费者增加了更多的选择,也为整个行业带来了进步。

  文 李实

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