5G调制解调器在其它领域的应用开发

当我们谈论 5G 无线时，我们往往会想到智能手机和 5G 可以提供的高速宽带。但智能手机只是 5G 的众多用例之一。

除了提高性能外，5G 还提供其他功能，例如低延迟、低功耗、强大的安全性和网络切片。这意味着它对于广泛的应用来说是一项有吸引力的威廉希尔官方网站 ，包括物联网 （IoT）、可穿戴设备、虚拟现实 （VR）/增强现实 （AR） 耳机和虚拟世界、监控、医疗保健、工业、汽车和还有很多。

事实上，预计到 2026 年，工业机器对机器 （M2M） 应用将占 5G 非手机数量的 70%，尤其是在中国。爱立信移动报告预测，2027年将有 55 亿蜂窝物联网连接，高于 2021 年的 19 亿。

图 1：5G 应用。

对于这些其他应用，它们中的大多数都需要能够在足够的性能、低延迟（URLLC - 参见图 1）和低功耗之间提供平衡的嵌入式无线产品。它们通常不需要5G增强的移动宽带能力的高速；也许只是从传感器或边缘设备发送小数据包。任何特定的应用程序都有自己的一组要求，这意味着需要灵活地在每种情况下提供优化的解决方案。

过去，蜂窝宽带无法为其中许多用例提供正确的解决方案，因为可用的产品耗电过多且不够紧凑。相反，首选威廉希尔官方网站 通常是 Wi-Fi 或蓝牙——它们仍然可以作为蜂窝网络的替代品，但不能提供 5G 的所有功能和性能，或连接到公共网络的能力。

这将随着 5G 缩减能力 （RedCap） 的发展而改变。也称为 NR-Lite，新的 5G RedCap 标准对于非手机应用将非常重要。它提供与 LTE Cat 相当的性能。4，大约 85 Mbps（对于单天线/层模式），同时提供改进的延迟和其他 5G 功能，例如定位（个人跟踪器中的巨大消费者潜力）、mmWave 和免许可频谱以及网络切片。RedCap 可以使用比“标准”5G 更简单的解决方案，同时降低功耗，从而实现低成本的 5G 部署。RedCap 承诺将基带集成到片上系统 （SoC） 中，具有成本效益的射频集成电路集成，并支持真正的半双工操作模式。

表 1：RedCap 与传统蜂窝威廉希尔官方网站 的比较。

RedCap 预计将广泛用于工业传感器、监控摄像头（用于智能城市和家庭安全）和可穿戴设备等用例中。其规格将在 5G Release 17 中最终确定，预计将于 2022 年完成。首批 RedCap 模块可能会在 2023 年末或 2024 年上市，RedCap 将在本十年后半期开始获得可观的市场份额。

开发要求

一旦半导体公司和 OEM 确定 5G 是适合他们的威廉希尔官方网站 ，他们就需要采购或开发合适的组件。具体来说，5G调制解调器是整个系统的重要组成部分，它极大地影响着所设计的5G设备的性能、成本和功耗。

5G 调制解调器可作为现有供应商（如高通）的现成部件提供。然而，这些调制解调器芯片可能相对昂贵，并且没有很好的集成到 SoC 中的路径来降低成本。

相反，OEM 可能希望在内部开发特定于应用的 5G 调制解调器。除了保持低成本（许多对价格敏感的应用程序所必需的）外，这将使他们能够针对自己的特定要求优化 5G 调制解调器。通过创建自己的 5G 调制解调器，公司可以准确地选择他们想要在性能、功耗和延迟之间妥协的地方。OEM 还可以将 5G 基带集成到连接 SoC 中。

随着外形尺寸越来越小，特别是对于物联网，实现紧凑的解决方案也很重要。一个有吸引力的答案是使用来自一个或多个供应商的具有知识产权 （IP） 的 SoC 集成到一个单芯片解决方案中——与标准现成 5G 芯片所需的多芯片解决方案相比。

这一切都很好，但开发 5G 调制解调器是一项艰巨而复杂的任务。过去，公司可以从数字信号处理器 （DSP） 内核开始，然后主要在软件中实现调制解调器。如今，这还不够好——这种方法的功耗太高，无法用于大多数用例。为了提供足够高的效率，您需要进行许多优化，并在专用硬件加速器中加速许多基带操作，这对于大多数产品设计团队来说可能是一项艰巨的任务。

灵活的平台方法

到目前为止，我们已经研究了 5G 调制解调器的两个选项。首先，购买专用调制解调器芯片不仅成本高昂且不灵活，还可能意味着您依赖外部供应商的路线图——从而使长期规划变得困难，并增加了对您的设计产生负面影响的变更风险。或者，您可以将大量资源用于内部开发，但这将对上市时间产生重大影响并增加风险。

第三种方式：使用灵活的硬件和软件平台，可以集成到您自己的 SoC 中。这种方法的主要优势之一——例如 CEVA 的 PentaG2，一个结合了 DSP 和加速器用于基带处理的完整 IP 平台——是灵活性。除了能够以经济高效的方式设计高性能且低功耗的调制解调器外，这一点也很重要，因为所涉及的某些威廉希尔官方网站 （例如 RedCap）尚未完全标准化。这意味着任何解决方案都可能需要重新设计以满足 3GPP 规范的未来变化，因此硬件/软件分区以及使用可配置和灵活的硬件加速器至关重要。

借助基于 IP 的灵活平台，公司还可以引入自己的专有算法和 IP 在 SoC 上运行，例如信道估计、前向纠错或高级均衡。这可以作为平台提供的主要 IP 块的补充，或者替换一个或多个平台的标准加速器。

所需的修改量取决于应用程序。例如，AR/VR 耳机需要提供极低的延迟和卓越的服务质量，才能保持良好的用户体验——而 5G 是唯一能够满足这些要求的威廉希尔官方网站 。作为便携式消费设备，大多数 AR/VR 产品的成本和功耗也可能受到严格限制。为了满足所有这些相互冲突的需求，设计团队可能不得不在其产品中广泛定制 5G 调制解调器。

总而言之，要开发 5G 调制解调器，迄今为止的两个主要选择是从调制解调器供应商处购买现成的芯片，或在内部进行开发。两者都有缺点：5G 调制解调器芯片可能很昂贵，而且您无法优化它们的设计。或者，假设您甚至可以雇用足够多的合适人选，自己做所有事情可能会很慢、昂贵且有风险。

然而，灵活的硬件/软件平台可以显着降低半导体公司和 OEM 寻求自己处理 5G 调制解调器设计的进入壁垒，无论是针对物联网等新市场开放，还是仅仅针对 5G 手机。通过这种平台方法，设计人员可以将他们的 5G 调制解调器集成到 SoC 中，并且通过正确的平台，这可以实现可扩展性和灵活性，从而针对特定要求优化 5G 设计。

— Nir ​​Shapira 是 CEVA 移动宽带业务部门的业务发展总监。