欢迎访问
得翼通信:“用数字造射频”,用RPU重新定义射频
2024-07-02 来源:电子发烧友
1264

关键词: RPU 射频

电子发烧友网报道(文/吴子鹏)“传统射频器件性能的‘天花板’是由射频材料和晶圆厂决定的,得翼通信RPU (Radio Processing Unit) 射频增强处理器发布之后,射频器件的性能变成由数字补偿器件来决定,数字补偿器件捅破了射频材料的‘天花板’。”得翼通信创始人、CEO王子明博士在讲述得翼通信创业背景和产品定位时说。

undefined

得翼通信创始人、CEO王子明博士


在上海世界移动通信大会(MWC上海)期间,得翼通信发布了全球首款RPU,面向Wi-Fi、5G和无人机等多个领域,以“用数字造射频”的颠覆性创新理念,重构移动通信射频系统新范式。

undefined

得翼通信RPU芯片


网络成为改善用户体验的瓶颈

当前,以智能手机为代表的移动终端,在计算性能上已经出现很大的冗余,消费者对于处理器性能提升不再敏感,不过网络卡顿依然在困扰着用户。以家居场景为例,路由器老化或者用户距离路由器距离稍远,网络卡顿的感觉就会非常明显。

在王子明看来,网络成为提升用户体验的掣肘,一个重要原因是射频器件发展速度慢,用户很难通过增加投入来获得更好的射频性能,目前智能手机和路由器上已经在使用世界上最好的射频材料。“得翼通信和射频器件大厂看待和定义问题的角度是不一样的,我们认为射频器件性能已经落后用户真实需求5-10年的时间。”如下图所示,这是得翼通信的创业理念,在没有RPU的加持下,目前的射频性能远远落后于真实的通信需求,成为算力网络时代最大的瓶颈。

undefined

得翼通信的市场逻辑


生活中,Wi-Fi是我们常用的一种通信网络,今年初Wi-Fi联盟正式宣布Wi-Fi 7认证计划,带动更多公司推出支持Wi-Fi 7标准的设备。Wi-Fi 7将频段从2.4GHz-5.8GHz扩展到6GHz,支持高达320MHz通道带宽,传输速率可以达到最大30Gbps。单纯从数据来看,Wi-Fi 7的出现是让人非常兴奋的,然而即便Wi-Fi 7引入MLO和4096-QAM等技术来避免网速降低、卡顿、掉线等情况,但高频Wi-Fi穿透性差易衰减依然还是会让用户感受到Wi-Fi 7的“局限性”。

对于Wi-Fi路由器辐射范围逐渐缩小这个问题,王子明指出,射频指标就是大带宽需要大功率,同时希望系统省电,然而这三个指标是两两矛盾的。因此,在路由器上输出带宽越来越宽,有效覆盖面积就会越来越小,Wi-Fi 6在最高网速上的覆盖范围只有Wi-Fi 5的一半,Wi-Fi 7在最高网速上的覆盖范围也只有Wi-Fi 6的一半。“最好的网络是让用户忘记网络的存在,不再关心是Wi-Fi 6还是Wi-Fi 7。”

传统射频器件是模拟器件,如果只是通过改善射频器件性能来提升网络体验,是线性化的,并且成本非常高昂。“如果一个射频器件的辐射范围不够,是否可以通过两个射频器件来增大功率呢?这个投入产出比是很低的,当前射频器件主要依靠砷化镓、氮化镓材料堆料来提升性能,功率、带宽和功耗三大指标均由射频材料来决定,因此需要更多的冗余设计才能够让系统稳定工作,大概2倍的成本投入可能带来35%的性能提升。打一个比方:把再多的马车连在一起也得不到一列火车。”王子明称,“得翼通信的RPU所实现的功能类似于眼镜。射频发射时部分指标由数字芯片来实现,剩余指标追求射频材料的极限,以此来保证射频性能一直高水平输出。”

undefined

数字实现射频更具成本优势


得翼通信用“Space X”理念打造的RPU

从器件性能来说,得翼通信的RPU和目前宏基站中数字预失真(DPD)芯片的原理是一样的。不过,宏基站中DPD芯片的价值是非常昂贵的,“得翼通信要做的就是将具有这样功能的芯片以消费电子的成本实现,让路由器和无人机等应用也可以用。”

从宏基站到消费电子,前向预失真技术需要面对四个方面的挑战:
·小型化和成本的要求;
·环境对射频的影响,对算法的极致要求;
·更高的带宽、更高的调制,对线性化的要求;
·即插即用支持产品设计,完整的射频系统要求。

得翼通信RPU芯片采用先进的AI架构和数模混合预失真补偿算法。王子明介绍称,“在我们的RPU芯片中采用了非常多的AI知识和架构,这是一个能够实现闭环控制的AI架构,里面有一个纯物理的射频器件的反模型,针对射频信号受到的温度、环境、老化等多方面的干扰,我们的AI架构可以进行实时的训练,模型中有一个反向的训练系统永远都在工作,以此来更新我们的物理反模型,模型的反应是微秒级的,能够实时应对环境的变化。”

在下图所示的demo演示中,采用得翼通信RPU的射频通信板被人体触摸,整个射频周边的电阻、电容都已经被人体干扰,不过此时所有的失真都由得翼通信RPU芯片在前向去导入相反失真量,最终输出的信号水平并没有下降,信道依然非常干净。

undefined

得翼通信RPU的demo演示


对于普通消费者而言,得翼通信RPU带来的最明显的改善是路由器穿墙和有效覆盖能力的增强。王子明表示,“目前市面上最好的路由器在输出最高网速的时候是几十毫瓦的功率,到很低网速至少输出500毫瓦功率,此时能够连接但没有网络。借助得翼通信RPU芯片,在500毫瓦的时候也能够满速,让信号不失真,解决目前Wi-Fi使用场景中的痛点问题。”数据指出,目前90%以上的室内流量通过Wi-Fi网络承载,但是其中有82%的用户体验不满意,主要是连接不顺畅、网络卡顿和信号不稳定。Wi-Fi 7的到来只是提升了峰值速度,并没有改善Wi-Fi的覆盖面积问题。

根据得翼通信的实际测试,传统路由器增加RPU后比网上买的高端千元路由器信号强度还高10倍,可以实现单台200平米全屋覆盖,并且无死角、无带外干扰,降低网络拥堵,使得设备安装和维护的成本更低。

针对RPU芯片的性价比优势,王子明解释说,“这个性价比实现的过程就像埃隆·马斯克的SpaceX公司造火箭一样,在芯片实现的整个过程去降低成本。同时,我们的RPU芯片并不是纯数字的芯片,而是一个数字模拟射频混合芯片,里面搭载大量复杂算法。所以,这个芯片的实现难点并不是某一个点,而是整个系统性工程,无法通过修改优化传统芯片来实现。”

目前,得翼通信提供从IP到芯片,再到模组和系统的完整的参考设计。

结语

正如王子明所言,RPU的加入一定会增加通信射频方案的成本。不过得翼通信定义的射频问题并不是成本,而是当前的射频性能远远达不到用户的需求。因此,对于得翼通信来说,教育市场是非常关键的,相信随着搭载得翼通信RPU芯片的方案逐步进入市场,用户对于射频性能的接受度将逐渐改变,体验的差距会帮助得翼通信培育市场需求。




Baidu
map