射频性能瓶颈下，得翼通信如何“用数字造射频”？

近年来，随着5G网络的推广、通信技术的革新，以及物联网、智能家居、消费电子等新兴市场的快速演进，各类智能终端设备广泛应用，为射频器件带来新的增长点。尤其是AI技术的兴起，推动计算能力从端侧向云端和边缘不断集中的趋势下，AI时代射频系统作为算力的入口，其性能将变得愈发重要。
 
随时随地实现多终端的网络连接，上网体验更畅、速度更快、范围更广等成为家庭娱乐和工业领域的基本诉求。
 
然而，在通信技术快速发展，消费者对网络连接质量日益重视的趋势下，射频技术的缓慢发展正在成为阻碍通信市场和消费终端发展的主要瓶颈之一。
 

• 射频性能瓶颈下，亟待新思路

 
众所周知，射频系统功放（PA）器件要追求性能，一般使用的都是GaAs或者GaN化合物。例如现在最新的iPhone手机里的射频PA都是GaAs材料，而二十多年前诺基亚的2G手机也是使用GaAs，可见射频行业发展之缓慢。
 
在射频器件的发展过程中，射频材料与性能需求的矛盾日益凸显。在通信设备中，由于物理材料和化学工艺的限制，射频器件只能依赖于工艺慢慢提高性能，面对通信系统的不断演进，射频领域依靠器件能力满足性能需求已经捉襟见肘。
 
再考虑到工艺材料发展缓慢，射频器件良率、量产等情况。可以预见，射频性能将会在未来成为网络的重要卡点。例如，如今数字基带芯片的极速吞吐能力越来越强大，Wi-Fi7处理能力已接近10Gbps，但射频主导的覆盖能力方面却是日益明显的卡顿和不稳定。
 
面对射频器件的问题与挑战，得翼通信CEO王子明认为，射频器件性能落后于用户需求10倍到几十倍，基于当前技术演进速度，射频器件技术落后用户需求5-10年。
 
因此，为了使用户拥有更好的网络体验，针对上述射频问题要实现突破，采用现有技术路径开展器件产品升级演进的思路挑战重重，射频性能需要在数量级上提高，行业需要新的思路来突破通信瓶颈。
 

 
“如何在射频领域做到更宽的带宽、更大的功率和更高的效率，打破这三个特性在物理上两两矛盾的限制，做到既要又要还要，解决上述的全球性难题。”成为得翼通信技术创新和产品研发的基本逻辑。
 
6月26日，在2024 MWC世界移动通信大会期间，得翼通信CEO王子明向半导体行业观察在内的媒体介绍了其“用数字造射频”的颠覆性创新技术，以及帮助用户攻克市场挑战的解决方案。
 

得翼通信CEO王子明接受媒体采访
 

• 得翼通信发布全球首款RPU芯片和解决方案

 
算力网络时代，射频性能供需矛盾持续扩大，单纯依靠材料和工艺不足以应对挑战，射频性能远远落后于通信发展需求。
 
对此，得翼通信推出全球首款RPU(Radio Processing Unit) 数字射频增强芯片和解决方案，提出“用数字造射频”的颠覆性技术创新，用性价比可承受的数字技术让射频性能提高至少10倍。
 
据王子明介绍，射频器件的性能可以通过数字补偿器件来影响，“用数字造射频”指的是通过在复杂的信号链中引入RPU数字射频增强处理器，将复杂的数字补偿技术小型化、轻量化来适应消费电子的特点，实现功放线性化，满足消费电子射频器件对大带宽、高效率、高功率三要素的要求，同时基于闭环的实时校准功能可以从整系统的角度提高抗老化、器件良率和一致性的挑战，以此来突破射频材料瓶颈，解放射频天花板性能，追求更高性能的设备。
 
据介绍，得翼通信本次发布的高性能高效率RPU方案包含DE1000和DE3000两个系列，面向Wi-Fi、5G和无人机等多个领域，提供芯片、模组和整机参考设计。
 

 
该方案不仅在系统架构方面实现创新，还能做到比传统高端元器件高10倍的性能，真正让用户获得对连接的无感知体验。
 
通过用数字补偿改善射频系统性能，RPU方案可以为这些应用带来明显价值：

• Wi-Fi路由器：家庭场景，200平米单台设备全屋高速穿墙覆盖；工业场景，确定性大覆盖抗干扰高速无线网络；
• 无人机应用：多机飞行无干扰，远距离高清图传速率高；
• 5G基站：射频接口、极简集成、性能卓越；

 
RPU方案的推出，也意味着得翼通信致力于用数字造射频，重构移动通信射频系统新范式的目标取得新进展，通过采用先进的AI架构和数模混合预失真补偿算法，显著提升射频器件线性度、增强信号发射功率、提高射频系统发射效率等。
 

 

• 将宏基站技术引入消费终端

 
针对RPU核心的预失真补偿技术，王子明以眼镜为例形象比喻道：功率放大器就像是一个“视力不佳”的设备，在放大信号的过程中会产生失真，如同光线没有正确聚焦一样，看的越远就越不清楚。预失真技术就像是为功率放大器量身定做的“眼镜”，通过在信号进入功率放大器之前对其进行预处理，提前添加一定量的反向失真（因此被称为“预失真”），通过负负得正的原理，以抵消功率放大器在放大过程中产生的非线性失真。最终，眼睛不好靠眼镜来精准调节，随着环境条件的变化，眼睛的视力是不断变化的，因此眼镜度数也得快速调整（被称为收敛）。
 
这种数字预失真技术通常应用于宏基站中，通过类似的射频补偿芯片和射频器件在一起做，射频器件只需要负责输出很高的功率，然后靠射频补偿器把失真拉回来，合在一起就能输出很干净且输出功率很高的信号，同时也可以降低功耗。
 
尤其是随着当前电子设备功率的增加，信号处理所需的计算复杂度也会提高，这通常会导致解决方案能耗增大，这也是该技术原本在宏基站中才能应用的主要原因。
 
如今随着RPU方案的推出，得翼通过基于AI的算法重构，实现高速计算的同时系统性降低能耗，解决了计算复杂度与能耗成本之间的矛盾。
 
与此同时，也把仅用在宏基站领域的芯片率先扩展到了消费电子领域。得翼通信的射频补偿芯片既可以给宏基站客户使用，也可以给路由器、无人机等客户使用，既做到宏基站级别的补偿性能，也能做到消费电子级别的成本。
 
以Wi-Fi路由器为例，相较于传统组网方案的Wi-Fi路由器，单台路由器+RPU方案无线高速覆盖范围扩大10倍，单台实现200平米全屋覆盖，可以实现1台顶3台传统路由器的覆盖能力。同时，该创新方案还具有无死角、抗干扰能力强、降低网络拥堵、远端不掉线等优势，这进一步使得设备装维成本低、易布放、无需埋线、无安装门槛。
 
可以看到，在帮助客户解决技术痛点的同时，得翼通信的方案还能降低产品部署成本，助力消费电子从0到1实现新突破。
 

2024MWC上海得翼通信展位
 
从行业现状来看，当前有射频厂商表示其Wi-Fi7基带芯片里面也自带数字预失真DPD功能，支持非线性FEM。那么得翼通信研发的RPU和其他厂商基带内部自带DPD方案有什么区别呢？
 
王子明对此表示，RPU包含的不止预失真技术，除此之外还包含了数字削峰、滤波器、IQ矫正、功放保护等一众数字处理功能，同时还支持模拟输入、模拟输出，不会被基带协议限制，核心功能是负责射频链路和FEM的一系列补偿和线性化。
 
其次，得翼通信的焦点在于在尽可能小的芯片面积下实现极致的预失真矫正能力，代表着时下射频矫正能力的天花板；另外，RPU芯片支持模拟信号输入、模拟信号输出，可以跟基带芯片解耦。方案商和整机厂商可以根据需求来选择是否使用外挂RPU的方式来增强射频功率，或者使用哪种基带芯片配合。就像电脑用户可以选择外挂GPU显卡一样。
 
综合这几点因素可以看到，不同厂家对于射频系统需要解决的问题的定位不同，因此采取的技术方案自然也存在差别。
 

• 得翼通信，引领“用数字造射频”之路

 
据透露，得翼通信正在与运营商市场、企业级路由器等头部合作进行产品导入，预计在今年年底量产发货。
 
对于未来产品的迭代目标和方面，王子明表示，一方面是计划将产品应用到手机或更小的设备中去；另一方面，我们会把它做得更便宜，更小型化，以及增加天线数量，推出不同版本，把成本不断降低。
 
“同时我们也会在路由器端做一些接收增强的工作，通过一些接收补偿的办法，让路由器也能听得更远，旨在更能适应未来应用趋势和需求。”王子明补充道。
 
得翼通信选择了这条“用数字造射频”的崭新之路。
 
在这条新道路上，面对市场上已有的技术和解决方案，新进入市场的创新产品需要克服既有利益格局和市场接受度的挑战。在技术革新与市场需求的双重驱动下，我们期待得翼通信能够走的更快一些。