手机信号的那些黑科技。
编者按:本文来自微信公众号“ZEALER”(ID:zealertech),作者:ZEALER,36氪经授权发布。
当我们说一款手机信号好或者不好的时候,经常只看基带。但其实这是一个误区。智能手机信号的好坏,实际上受到一系列因素的综合影响。
首先是基带。它负责将手机的文本、语音、图片等数字信号,转换成可以在空中传播的模拟信号,这是信息万里长征的第一步。
但是,基带转换好的信号,通常是极其微弱的。如果我们直接把这个信号发射到空中,那就是石沉大海。所以,我们还需要放大它。
信号的放大需要功率放大器,类似于这个常见的扩音器。
打开开关,它就能把微弱的声音放大。但问题是,有时候我们只需要 60 分贝的声音,有时候只需要 20 分贝,扩音器却直接给我们扩出来 100 分贝。在手机里,如果也这么干,续航是一定要崩的。
所以,我们需要增加一个动态调节旋钮,调节喇叭播放音量大小所需要的电量,需要声音大,那么就多供电,声音小就少供电。在手机里,类似的器件,叫包络追踪器。
目前常用的信号包络追踪技术有两种。第一种是平均功率追踪,根据某一段时间内的平均信号强度,来给出相匹配的供电量。这样,红色部分的虚耗电量,就省下来了。
但是,既然叫平均,就意味着还有浪费。为了把黄色部分电量也压榨出来,工程师们又研究出了另一种“包络追踪”技术,可以根据信号的强弱,实时、动态地调节功率,非常精准,更加省电。
完成信号放大后,射频还需要与天线“接上头”,才能最终发射出去。而其中一个工作,就是两者间的阻抗匹配。
如果我们把射频和天线比作两根水管,信号(水)要从左边的管道,流向右边管道,而且越快越好。最理想的情况,两根管子直径(阻)一样粗,而且位置(抗)完全对准,这个时候,所有的水(信号)都可以畅通无阻地流出去。
但实际情况往往没有这么理想。人手握持、周边电磁干扰等,都会让右边水管的直径突然变粗或变细,或改变位置。
这时候,一部分水(信号)会直接“倒灌”回左边水管(射频),根本没有流到右边水管(天线);另一部分水(信号)会流失,导致最终流到右边水管(天线)的水量(信号强度)变小。
因此,射频厂商会在研发期间做大量模拟人手持握、手机充电等不同场景的测试,帮助射频提前预知可能遇到的阻碍,从而更好更快地和天线“接头”,保证两条“水管”能够准确对接。
但问题是,人的手有大有小,每个人习惯握持的位置和力度也有无数种排列组合。实验室可以模拟出几种典型场景,但无法对所有的可能性进行精细调整。
遇事不决,量子力学;灵敏不增,人工智能。今年 2 月发布的高通骁龙 X65 引入了 AI 辅助信号增强技术。利用 AI 训练模型和大数据分析,侦测用户握持终端的不同场景,并实时动态调谐天线,将情境感知准确性提高了 30%。
这相当于在两根水管间接入软管,无论水管的直径和位置如何变化,中间的软管都能保证水(信号)能顺利从左边水管流到右边水管。
手机通信是一个系统工程,无论是包络追踪,还是 AI 辅助信号增强等新技术,都需要基带、射频前端、天线等各个部分紧密协作。
在以往,这些元器件往往来源于不同的供应商,就像几个缺乏指挥的士兵,大家各自为战,很难做到完美协作。
这也就是为什么,从前几代产品开始,高通的策略就调整为提供基带、射频、天线等一体化的解决方案,也就是骁龙 5G 调制解调器及射频系统。
采用高集成度的解决方案,可以让各组件之间配合更紧密,让手机尺寸更小,续航更久,也拥有更好的信号表现。