基于AI技術(shù)的高性能調(diào)制解調(diào)器

采用AI技術(shù)的高性能調(diào)制解調(diào)器

在上一篇文章中，我們了解了針對(duì)深度學(xué)習(xí)算法進(jìn)行優(yōu)化的處理器——NPU。今天，繼續(xù)向大家介紹采用AI技術(shù)，可以使通信更暢通的高性能調(diào)制解調(diào)器（modem）。 ?

用戶連接網(wǎng)絡(luò)的方式，從上世紀(jì)九十年代的撥號(hào)上網(wǎng)，到用設(shè)備的“貓”或數(shù)字用戶線（DSL）或電纜等有線方式，再到利用蜂窩網(wǎng)絡(luò)和Wi-Fi（無線網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)）等無線方式，“調(diào)制解調(diào)器（modem）”一詞涵蓋以上所有類型。 ? 但在今天移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，當(dāng)我們談?wù)撜{(diào)制解調(diào)器時(shí)，往往指的是支持LTE（Long Term Evolution，長(zhǎng)期由3G演進(jìn)出來的一種網(wǎng)絡(luò)制式）和5G（第五代移動(dòng)通信技術(shù)）無線通信的蜂窩調(diào)制解調(diào)器。 ? ?

在智能手機(jī)中，終端調(diào)制解調(diào)器通過與基站交換信號(hào)，實(shí)現(xiàn)撥打電話、發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的功能。我們之所以能在任何地方撥打電話、觀看流暢的視頻，都要?dú)w功于高性能蜂窩調(diào)制解調(diào)器。如今，全新的蜂窩調(diào)制解調(diào)器能支持從2G到5G的技術(shù)。

蜂窩調(diào)制解調(diào)器最初應(yīng)用于1G，那時(shí)只能通過模擬通信撥打電話。2G時(shí)代引入了數(shù)字通信*，使短信服務(wù)（SMS）等附加功能成為可能。3G為移動(dòng)寬帶*奠定了基礎(chǔ)，手機(jī)開始擁有上網(wǎng)功能，4G則開啟了真正的移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，我們得以擁有流暢、高清的視頻觀看體驗(yàn)。 ? 2019年，5G被投入商用，如今5G的速度已達(dá)到10Gbps，除智能手機(jī)外，低延遲和超連接5G技術(shù)正部署在除了移動(dòng)設(shè)備以外的其他場(chǎng)景應(yīng)用中。

▲?不同世代移動(dòng)通信特點(diǎn)比較

?

隨著LTE時(shí)代的到來，數(shù)據(jù)傳輸速度顯著提升，現(xiàn)在的手機(jī)能提供幾乎和電腦一樣的功能。早在2000年之前，三星就嘗試開發(fā)自己的調(diào)制解調(diào)器，2007年，三星開始開發(fā)支持LTE網(wǎng)絡(luò)制式的調(diào)制解調(diào)器，在掌握2G、3G技術(shù)后，三星于2009年成功實(shí)現(xiàn)LTE調(diào)制解調(diào)器的商用化。

▲?調(diào)制解調(diào)器和基站的通信過程

2012年，三星Galaxy S系列智能手機(jī)首次搭載了三星的LTE調(diào)制解調(diào)器。2019年，三星開發(fā)出集成5G的Exynos SoC（System on Chip，系統(tǒng)級(jí)芯片），這是一款融合了5G通信的調(diào)制解調(diào)器和移動(dòng)AP（Access Point，無線訪問節(jié)點(diǎn)）的芯片。Exynos通過將兩種不同功能的芯片合二為一，不僅提高了能效，還通過減少組件占用面積，使得制造商可以簡(jiǎn)化智能手機(jī)設(shè)計(jì)。

目前，Exynos的5G*調(diào)制解調(diào)器不僅支持sub-6GHz頻段，還支持28GHz和39GHz等極高頻段（mmWave，即“毫米波”）。正因如此，sub-6GHz擴(kuò)大了服務(wù)覆蓋范圍，在基站附近，通過毫米波可以實(shí)現(xiàn)超高速通信。

如今，三星已成為全球5G調(diào)制解調(diào)器設(shè)計(jì)企業(yè)之一。

“ ? 副總裁Jungwon Lee表示： 開發(fā)調(diào)制解調(diào)器的過程很復(fù)雜，它必須支持5G等新技術(shù)，并同時(shí)兼容3G、LTE等已商業(yè)化的技術(shù)。并且由于需要巨大的資源和人力投入，在全球有能力獨(dú)立開發(fā)調(diào)制解調(diào)器的芯片企業(yè)屈指可數(shù)。從算法開發(fā)到芯片設(shè)計(jì)、軟件開發(fā)和現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，這個(gè)領(lǐng)域需要很長(zhǎng)時(shí)間進(jìn)行深耕。 ? ” ? ?

三星在全球各地進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，以盡可能提升服務(wù)覆蓋率，并嘗試多種方式改進(jìn)基帶信號(hào)處理方法，包括使用人工智能（AI）技術(shù)來提高傳輸速度。2021年，三星成功開發(fā)出一個(gè)利用AI算法的調(diào)制解調(diào)器，雖然它尚未商業(yè)化。 ? ? ? “ ? Jungwon Lee介紹道： 采用AI技術(shù)的調(diào)制解調(diào)器可以通過將干擾信號(hào)最小化，或?qū)I處理器的能效最大化來增強(qiáng)性能。 ? ”

“??除5G外，三星還積極致力于6G技術(shù)的開發(fā)。

Jungwon Lee說：

目前，我們不僅專注于開發(fā)5G調(diào)制解調(diào)器和5G-Advanced*調(diào)制解調(diào)器，還與三星研究院合作，進(jìn)行6G調(diào)制解調(diào)器技術(shù)研究，為即將到來的6G時(shí)代做準(zhǔn)備。6G調(diào)制解調(diào)器有望實(shí)現(xiàn)1Tbps級(jí)別的速度，支持包括衛(wèi)星通信在內(nèi)的各種通信網(wǎng)絡(luò)，除了智能手機(jī)，它還將廣泛應(yīng)用于汽車、物聯(lián)網(wǎng)和AR/VR等領(lǐng)域。

為了給6G時(shí)代鋪路，我們必須能夠提供各種頻段的支持，包括太赫茲（THz）頻段、至少數(shù)百天線的多天線支持、先進(jìn)的AI技術(shù)和通信網(wǎng)絡(luò)信號(hào)效率技術(shù)。短期內(nèi)，三星會(huì)不斷擴(kuò)大5G業(yè)務(wù)，同時(shí)力爭(zhēng)在6G時(shí)代初占有一席之地。

”三星的目標(biāo)是為Android開發(fā)最好的調(diào)制解調(diào)器。

“ ? 當(dāng)被問及為何如此專注于調(diào)制解調(diào)器時(shí)，Jungwon Lee表示：

三星是一家大型全球化企業(yè)，擁有出色的調(diào)制解調(diào)器技術(shù)，作為開發(fā)團(tuán)隊(duì)的一員，我感到很自豪。于我而言，能看到所學(xué)的理論知識(shí)，在產(chǎn)品中得到實(shí)際的應(yīng)用，這十分有趣?，F(xiàn)在，隨時(shí)隨地進(jìn)行流暢地電話溝通和高速上網(wǎng)，已成為大家生活必不可少的組成部分。正是調(diào)制解調(diào)器讓大家體驗(yàn)了到這種便捷，開發(fā)團(tuán)隊(duì)會(huì)繼續(xù)積極地進(jìn)行這方面的開發(fā)，發(fā)揮應(yīng)有的作用。

在下一篇文章中，我們將向大家介紹三星半導(dǎo)體構(gòu)建互聯(lián)互通，運(yùn)行快速流暢的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的過程。

*數(shù)字通信：一種將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)傳輸給對(duì)方，再轉(zhuǎn)換回人類可以識(shí)別的模擬信號(hào)的方法。與模擬通信相比，數(shù)字通信質(zhì)量高、容量大。

*移動(dòng)寬帶：一種為智能手機(jī)、平板電腦等移動(dòng)設(shè)備提供高速多媒體互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)的技術(shù)。

*新無線電（NR）：第5代移動(dòng)通信技術(shù)，由sub-6 GHz和mmWave（毫米波，24-100 GHz的高頻段）組成。毫米波雖然具有超高速、超低延遲和超連接性等優(yōu)點(diǎn)，但也有衍射差的缺點(diǎn)。

*電氣和電子工程師協(xié)會(huì)（IEEE）：它是一家美國(guó)的電氣和電子工程師協(xié)會(huì)，也是全球最大的技術(shù)組織。

*5G-Advanced技術(shù)是5G的擴(kuò)充與增強(qiáng)，是5G與6G的過渡版本。

編輯：黃飛

?