基于AI技术的高性能调制解调器

采用AI技术的高性能调制解调器

在上一篇文章中，我们了解了针对深度学习算法进行优化的处理器——NPU。今天，继续向大家介绍采用AI技术，可以使通信更畅通的高性能调制解调器（modem）。  

用户连接网络的方式，从上世纪九十年代的拨号上网，到用设备的“猫”或数字用户线（DSL）或电缆等有线方式，再到利用蜂窝网络和Wi-Fi（无线网络通信技术）等无线方式，“调制解调器（modem）”一词涵盖以上所有类型。   但在今天移动互联网时代，当我们谈论调制解调器时，往往指的是支持LTE（Long Term Evolution，长期由3G演进出来的一种网络制式）和5G（第五代移动通信技术）无线通信的蜂窝调制解调器。    

在智能手机中，终端调制解调器通过与基站交换信号，实现拨打电话、发送和接收数据的功能。我们之所以能在任何地方拨打电话、观看流畅的视频，都要归功于高性能蜂窝调制解调器。如今，全新的蜂窝调制解调器能支持从2G到5G的技术。

蜂窝调制解调器最初应用于1G，那时只能通过模拟通信拨打电话。2G时代引入了数字通信*，使短信服务（SMS）等附加功能成为可能。3G为移动宽带*奠定了基础，手机开始拥有上网功能，4G则开启了真正的移动互联网时代，我们得以拥有流畅、高清的视频观看体验。   2019年，5G被投入商用，如今5G的速度已达到10Gbps，除智能手机外，低延迟和超连接5G技术正部署在除了移动设备以外的其他场景应用中。

▲ 不同世代移动通信特点比较

 

随着LTE时代的到来，数据传输速度显著提升，现在的手机能提供几乎和电脑一样的功能。早在2000年之前，三星就尝试开发自己的调制解调器，2007年，三星开始开发支持LTE网络制式的调制解调器，在掌握2G、3G技术后，三星于2009年成功实现LTE调制解调器的商用化。

▲ 调制解调器和基站的通信过程

2012年，三星Galaxy S系列智能手机首次搭载了三星的LTE调制解调器。2019年，三星开发出集成5G的Exynos SoC（System on Chip，系统级芯片），这是一款融合了5G通信的调制解调器和移动AP（Access Point，无线访问节点）的芯片。Exynos通过将两种不同功能的芯片合二为一，不仅提高了能效，还通过减少组件占用面积，使得制造商可以简化智能手机设计。

目前，Exynos的5G*调制解调器不仅支持sub-6GHz频段，还支持28GHz和39GHz等极高频段（mmWave，即“毫米波”）。正因如此，sub-6GHz扩大了服务覆盖范围，在基站附近，通过毫米波可以实现超高速通信。

如今，三星已成为全球5G调制解调器设计企业之一。

“   副总裁Jungwon Lee表示： 开发调制解调器的过程很复杂，它必须支持5G等新技术，并同时兼容3G、LTE等已商业化的技术。并且由于需要巨大的资源和人力投入，在全球有能力独立开发调制解调器的芯片企业屈指可数。从算法开发到芯片设计、软件开发和现场测试，这个领域需要很长时间进行深耕。   ”    

三星在全球各地进行现场测试，以尽可能提升服务覆盖率，并尝试多种方式改进基带信号处理方法，包括使用人工智能（AI）技术来提高传输速度。2021年，三星成功开发出一个利用AI算法的调制解调器，虽然它尚未商业化。       “   Jungwon Lee介绍道： 采用AI技术的调制解调器可以通过将干扰信号最小化，或将AI处理器的能效最大化来增强性能。   ”

“  除5G外，三星还积极致力于6G技术的开发。

Jungwon Lee说：

目前，我们不仅专注于开发5G调制解调器和5G-Advanced*调制解调器，还与三星研究院合作，进行6G调制解调器技术研究，为即将到来的6G时代做准备。6G调制解调器有望实现1Tbps级别的速度，支持包括卫星通信在内的各种通信网络，除了智能手机，它还将广泛应用于汽车、物联网和AR/VR等领域。

为了给6G时代铺路，我们必须能够提供各种频段的支持，包括太赫兹（THz）频段、至少数百天线的多天线支持、先进的AI技术和通信网络信号效率技术。短期内，三星会不断扩大5G业务，同时力争在6G时代初占有一席之地。

”三星的目标是为Android开发最好的调制解调器。

“   当被问及为何如此专注于调制解调器时，Jungwon Lee表示：

三星是一家大型全球化企业，拥有出色的调制解调器技术，作为开发团队的一员，我感到很自豪。于我而言，能看到所学的理论知识，在产品中得到实际的应用，这十分有趣。现在，随时随地进行流畅地电话沟通和高速上网，已成为大家生活必不可少的组成部分。正是调制解调器让大家体验了到这种便捷，开发团队会继续积极地进行这方面的开发，发挥应有的作用。

在下一篇文章中，我们将向大家介绍三星半导体构建互联互通，运行快速流畅的网络环境的过程。

*数字通信：一种将模拟信号转换成数字信号传输给对方，再转换回人类可以识别的模拟信号的方法。与模拟通信相比，数字通信质量高、容量大。

*移动宽带：一种为智能手机、平板电脑等移动设备提供高速多媒体互联网服务的技术。

*新无线电（NR）：第5代移动通信技术，由sub-6 GHz和mmWave（毫米波，24-100 GHz的高频段）组成。毫米波虽然具有超高速、超低延迟和超连接性等优点，但也有衍射差的缺点。

*电气和电子工程师协会（IEEE）：它是一家美国的电气和电子工程师协会，也是全球最大的技术组织。

*5G-Advanced技术是5G的扩充与增强，是5G与6G的过渡版本。

编辑：黄飞