得翼通信：“用数字造射频”，用RPU重新定义射频

 

电子发烧友网报道（文/吴子鹏）“传统射频器件性能的‘天花板’是由射频材料和晶圆厂决定的，得翼通信RPU (Radio Processing Unit) 射频增强处理器发布之后，射频器件的性能变成由数字补偿器件来决定，数字补偿器件捅破了射频材料的‘天花板’。”得翼通信创始人、CEO王子明博士在讲述得翼通信创业背景和产品定位时说。
 

得翼通信创始人、CEO王子明博士

 
在上海世界移动通信大会（MWC上海）期间，得翼通信发布了全球首款RPU，面向Wi-Fi、5G和无人机等多个领域，以“用数字造射频”的颠覆性创新理念，重构移动通信射频系统新范式。
 

得翼通信RPU芯片

 

网络成为改善用户体验的瓶颈

当前，以智能手机为代表的移动终端，在计算性能上已经出现很大的冗余，消费者对于处理器性能提升不再敏感，不过网络卡顿依然在困扰着用户。以家居场景为例，路由器老化或者用户距离路由器距离稍远，网络卡顿的感觉就会非常明显。
 
在王子明看来，网络成为提升用户体验的掣肘，一个重要原因是射频器件发展速度慢，用户很难通过增加投入来获得更好的射频性能，目前智能手机和路由器上已经在使用世界上最好的射频材料。“得翼通信和射频器件大厂看待和定义问题的角度是不一样的，我们认为射频器件性能已经落后用户真实需求5-10年的时间。”如下图所示，这是得翼通信的创业理念，在没有RPU的加持下，目前的射频性能远远落后于真实的通信需求，成为算力网络时代最大的瓶颈。
 

得翼通信的市场逻辑

 
生活中，Wi-Fi是我们常用的一种通信网络，今年初Wi-Fi联盟正式宣布Wi-Fi 7认证计划，带动更多公司推出支持Wi-Fi 7标准的设备。Wi-Fi 7将频段从2.4GHz-5.8GHz扩展到6GHz，支持高达320MHz通道带宽，传输速率可以达到最大30Gbps。单纯从数据来看，Wi-Fi 7的出现是让人非常兴奋的，然而即便Wi-Fi 7引入MLO和4096-QAM等技术来避免网速降低、卡顿、掉线等情况，但高频Wi-Fi穿透性差易衰减依然还是会让用户感受到Wi-Fi 7的“局限性”。
 
对于Wi-Fi路由器辐射范围逐渐缩小这个问题，王子明指出，射频指标就是大带宽需要大功率，同时希望系统省电，然而这三个指标是两两矛盾的。因此，在路由器上输出带宽越来越宽，有效覆盖面积就会越来越小，Wi-Fi 6在最高网速上的覆盖范围只有Wi-Fi 5的一半，Wi-Fi 7在最高网速上的覆盖范围也只有Wi-Fi 6的一半。“最好的网络是让用户忘记网络的存在，不再关心是Wi-Fi 6还是Wi-Fi 7。”
 
传统射频器件是模拟器件，如果只是通过改善射频器件性能来提升网络体验，是线性化的，并且成本非常高昂。“如果一个射频器件的辐射范围不够，是否可以通过两个射频器件来增大功率呢？这个投入产出比是很低的，当前射频器件主要依靠砷化镓、氮化镓材料堆料来提升性能，功率、带宽和功耗三大指标均由射频材料来决定，因此需要更多的冗余设计才能够让系统稳定工作，大概2倍的成本投入可能带来35%的性能提升。打一个比方：把再多的马车连在一起也得不到一列火车。”王子明称，“得翼通信的RPU所实现的功能类似于眼镜。射频发射时部分指标由数字芯片来实现，剩余指标追求射频材料的极限，以此来保证射频性能一直高水平输出。”
 

数字实现射频更具成本优势

 

得翼通信用“Space X”理念打造的RPU

从器件性能来说，得翼通信的RPU和目前宏基站中数字预失真（DPD）芯片的原理是一样的。不过，宏基站中DPD芯片的价值是非常昂贵的，“得翼通信要做的就是将具有这样功能的芯片以消费电子的成本实现，让路由器和无人机等应用也可以用。”
 
从宏基站到消费电子，前向预失真技术需要面对四个方面的挑战：
·小型化和成本的要求；
·环境对射频的影响，对算法的极致要求；
·更高的带宽、更高的调制，对线性化的要求；
·即插即用支持产品设计，完整的射频系统要求。
 
得翼通信RPU芯片采用先进的AI架构和数模混合预失真补偿算法。王子明介绍称，“在我们的RPU芯片中采用了非常多的AI知识和架构，这是一个能够实现闭环控制的AI架构，里面有一个纯物理的射频器件的反模型，针对射频信号受到的温度、环境、老化等多方面的干扰，我们的AI架构可以进行实时的训练，模型中有一个反向的训练系统永远都在工作，以此来更新我们的物理反模型，模型的反应是微秒级的，能够实时应对环境的变化。”
 
在下图所示的demo演示中，采用得翼通信RPU的射频通信板被人体触摸，整个射频周边的电阻、电容都已经被人体干扰，不过此时所有的失真都由得翼通信RPU芯片在前向去导入相反失真量，最终输出的信号水平并没有下降，信道依然非常干净。
 

得翼通信RPU的demo演示

 
对于普通消费者而言，得翼通信RPU带来的最明显的改善是路由器穿墙和有效覆盖能力的增强。王子明表示，“目前市面上最好的路由器在输出最高网速的时候是几十毫瓦的功率，到很低网速至少输出500毫瓦功率，此时能够连接但没有网络。借助得翼通信RPU芯片，在500毫瓦的时候也能够满速，让信号不失真，解决目前Wi-Fi使用场景中的痛点问题。”数据指出，目前90%以上的室内流量通过Wi-Fi网络承载，但是其中有82%的用户体验不满意，主要是连接不顺畅、网络卡顿和信号不稳定。Wi-Fi 7的到来只是提升了峰值速度，并没有改善Wi-Fi的覆盖面积问题。
 
根据得翼通信的实际测试，传统路由器增加RPU后比网上买的高端千元路由器信号强度还高10倍，可以实现单台200平米全屋覆盖，并且无死角、无带外干扰，降低网络拥堵，使得设备安装和维护的成本更低。
 
针对RPU芯片的性价比优势，王子明解释说，“这个性价比实现的过程就像埃隆·马斯克的SpaceX公司造火箭一样，在芯片实现的整个过程去降低成本。同时，我们的RPU芯片并不是纯数字的芯片，而是一个数字模拟射频混合芯片，里面搭载大量复杂算法。所以，这个芯片的实现难点并不是某一个点，而是整个系统性工程，无法通过修改优化传统芯片来实现。”
 
目前，得翼通信提供从IP到芯片，再到模组和系统的完整的参考设计。
 

结语

正如王子明所言，RPU的加入一定会增加通信射频方案的成本。不过得翼通信定义的射频问题并不是成本，而是当前的射频性能远远达不到用户的需求。因此，对于得翼通信来说，教育市场是非常关键的，相信随着搭载得翼通信RPU芯片的方案逐步进入市场，用户对于射频性能的接受度将逐渐改变，体验的差距会帮助得翼通信培育市场需求。