芯耀
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手機與移動網絡本是天生一對，只有雙方完美配合才能推動網絡服務能力不斷提升。隨著5G標準持續(xù)演進，5G基帶芯片作為手機連接網絡的核心部件，無疑需要同步5G網絡能力不斷升級，才能持續(xù)提升用戶體驗。
當前，自2018年3GPP首版5G標準R15凍結和2019年5G商用以來，基于R15標準的5G網絡已實現全球規(guī)模商用。與此同時，隨著5G標準第二版規(guī)范R16于2020年7月凍結，面向2022年，行業(yè)正迎來5G R16規(guī)模商用元年。那即將到來的支持5G R16標準的網絡和終端將會給我們帶來怎樣的體驗提升？
近日，聯(lián)發(fā)科秀出了一系列天璣旗艦技術，其中就包括支持3GPP R16標準的新一代MediaTek M80 5G調制解調器，這款5G基帶將配合5G R16網絡，實現終端上下行速率、連接穩(wěn)定性和省電能力全面提升，為用戶帶來更加極致的5G體驗。全程干貨滿滿，值得一讀！
R16載波聚合增強，基帶增速效果顯著
一直以來，因手機受限于發(fā)射功率和天線配置數量，上行能力是移動網絡的短板。進入5G時代，盡管通過TDD中頻段大帶寬、Massive MIMO和波束賦形等技術提升了網絡下行速率，保障了下行覆蓋能力，但上行能力短板依然存在。與此同時，隨著直播、在線會議等應用興起，5G時代對網絡上行能力要求越來越高。因此，5G網絡亟需補齊上行速率和覆蓋能力短板。
為了補齊5G NR上行短板，R15引入了載波聚合和SUL（Supplementary Uplink）技術，通過在中頻段上額外引入低頻段或聚合低頻段的方式，利于低頻段良好的無線傳播特性，來補充TDD中頻段的上行能力。但是，不管是載波聚合還是SUL，都主要體現在上行覆蓋能力增強上，并未能充分利用頻譜資源實現上行容量提升。
為此，R16又進一步引入了Tx switching（發(fā)射通道切換）技術?？紤]5G商用終端普遍支持雙發(fā)射通道（2Tx），可通過上行雙流方式傳輸理論上實現上行容量翻倍，而通過Tx switching技術，可以充分利用上行雙流能力和頻譜資源，實現上行容量提升。
比如，SUL與Tx switching結合，就組成了我們常說的超級上行技術，可在TDD中頻段傳送下行數據時，SUL載波同時采用一個發(fā)射通道傳送上行數據；在TDD中頻段傳送上行數據時，可通過TX Switching將雙發(fā)射通道切換到TDD中頻段上。這樣一來，不僅保證了全時隙均有上行數據傳送，且充分利用了TDD中頻段大帶寬優(yōu)勢和上行雙流能力，從而提升了頻譜利用率和上行吞吐率。
再比如，R16引入了幀頭不對齊技術，通過不同載波間的幀頭偏移幾個時隙，可錯開帶間載波聚合的兩個頻段的上行發(fā)送時隙，從而為引入Tx Switching提供了前提條件，兩者結合同樣可以充分利用中頻段大帶寬和上行雙流能力，大幅提升上行速率。
聯(lián)發(fā)科表示，新一代5G基帶M80的多載波聚合下行速率可達7Gbps，廣域增速50%，通過超級上行技術，弱場增速可達300%。借助全新的R16標準以及自身的研發(fā)投入、產業(yè)合作，聯(lián)發(fā)科5G基帶的網絡速度表現將更加極致。
R16帶來終端節(jié)電增強，基帶功耗降低20%
在R15版本中，針對終端節(jié)電的基礎功能是非連續(xù)接收（DRX）和帶寬分段（BWP）。DRX是最典型的終端節(jié)能功能，已從2G時代一直用到5G時代，其基本原理是通過終端周期性的休眠與喚醒，讓終端在沒有數據傳輸的時候進入休眠狀態(tài)，不用持續(xù)檢測控制信道，來實現節(jié)省功耗。BWP功能在5G R15版本中引入，其改變了4G時代終端的帶寬與小區(qū)載波帶寬一致的模式，讓終端的帶寬可以比載波帶寬小，可根據業(yè)務需求或無線環(huán)境靈活可變，比如當業(yè)務模式為小數據量傳輸時，終端可自適應調整為小帶寬運行，從而能高效利用基帶和RF資源，節(jié)省終端功耗。
進入R16階段，3GPP基于這兩個基礎功能，又進一步根據不同場景和應用進行了針對性優(yōu)化，在空閑態(tài)引入了RRM（無線資源管理）測量放松，在連接態(tài)引入了喚醒信號（WUS）、輔小區(qū)休眠（Scell dormancy）、UE輔助信息（UAI）等新功能。
RRM測量放松
終端在空閑態(tài)和非激活態(tài)時會周期性的對鄰區(qū)信號進行測量，以確定是否需要進行小區(qū)重選。而R16引入了網絡側控制的RRM測量放松功能，在終端處于靜止或低速移動狀態(tài)時，可通過系統(tǒng)消息通知終端以加大RRM測量周期等方式，來降低鄰區(qū)測量次數和小區(qū)測量數，從而可減少終端耗電。
喚醒信號（WUS）
如上所述，在DRX機制下，需要周期性的喚醒終端檢測PDCCH，但不是所有周期都有數據調度，因此這會帶來不必要的功耗浪費。為了進一步減少PDCCH監(jiān)聽，R16引入了WUS（wake-up signal）機制，由網絡側決定是否需要在 DRX 激活周期到來之前喚醒終端來檢測PDCCH。
輔小區(qū)休眠（Scell dormancy）
通過載波聚合技術，Pcell（主小區(qū)）和用于擴展帶寬的Scell（輔小區(qū)）可同時向終端發(fā)送數據，從而能增大系統(tǒng)帶寬，提升數據速率，但是，由于用戶上網時數據流通常是突發(fā)性、間隙性傳輸的，這會導致即使在Scell沒有數據傳輸的情況下，終端也要持續(xù)監(jiān)測Scell的控制信道（比如PDCCH），從而帶來更多的終端基帶功耗。
對此，R16在SCell激活態(tài)和去激活態(tài)的基礎上引入 SCell 休眠態(tài)，即在SCell沒有數據傳輸的時候，通過在SCell中配置休眠BWP（Dormant BWP），讓終端在休眠BWP上不必監(jiān)聽PDCCH，從而可節(jié)省終端功耗。同時，該功能還支持通過信令指示進行休眠BWP和非休眠 BWP（non-Dormant BWP）之間的切換，當有數據傳輸時可快速切換到激活狀態(tài)，快速恢復業(yè)務。
終端輔助信息上報（UAI）
5G系統(tǒng)的工作帶寬和天線數據都相比4G成倍增加，這使得數據速率倍增，但也導致了基帶芯片和RF的功耗大幅增加，從而造成終端待機時間短和容易發(fā)熱發(fā)燙的問題。為了解決5G手機在工作過程中發(fā)熱發(fā)燙的問題，R15和R16引入了輔助信息上報（UAI）功能，當終端檢測到自身過熱時，會主動向基站上報期望降低載波聚合數、MIMO layer、BWP帶寬等輔助信息，網絡會根據這些輔助信息對終端的參數進行重配置，從而可避免終端過熱問題。
符合R16標準的聯(lián)發(fā)科新一代5G基帶M80，結合R16多項省電技術和其自家的MediaTek 5G UltraSave省電技術，功耗可降低20%，讓終端擁有更長的使用時間。
借助R16移動增強，基帶連接穩(wěn)定性提升
移動性是移動通信網絡的關鍵特征，可保持終端在移動狀態(tài)中穩(wěn)定通信。而眾所周知移動網絡采用蜂窩組網架構，由多個相鄰基站和小區(qū)組成連續(xù)覆蓋的網絡，這意味著終端在移動過程中會穿越不同的小區(qū)，會不斷從一個小區(qū)重選或切換到另一個相鄰小區(qū)。
因此，能否順暢地完成小區(qū)間的切換，是影響移動網絡服務質量的關鍵指標之一。小區(qū)切換的流程通常是，終端會周期性的測量鄰小區(qū)信號，當發(fā)現鄰小區(qū)的信號強于源小區(qū)時，會觸發(fā)測量結果上報，再由源小區(qū)向目標小區(qū)觸發(fā)切換請求，并向終端下發(fā)切換指令，終端收到切換指令后，再向目標小區(qū)發(fā)起隨機接入過程，完成向目標小區(qū)切換。
在這個過程中，往往會因為源小區(qū)邊緣的信號質量急劇下降，以及切換準備時間過長，造成無法解碼切換指令和上報的測量結果，而導致切換不及時或切換失敗現象，從而嚴重影響用戶感知。
對此，R16引入了移動性增強功能，其通過配置較小的門限提前觸發(fā)測量結果上報，并預先將切換指令下發(fā)給終端，讓終端在切換條件滿足時，可以直接向目標小區(qū)發(fā)起切換，從而避免了以上提到的因信號質量急劇下降而導致無法接收測量報告和切換指令的問題，可極大的提升切換成功率。
移動性作為移動網絡的關鍵特征，可以為行人和車載用戶在移動過程提供連續(xù)穩(wěn)定的通信服務，但隨著社會快速發(fā)展，時速高達500km/h的高鐵等特殊高速場景對移動性需求越來越高，5G時代如何應對？答案是，R16引入了高鐵性能增強。聯(lián)發(fā)科M80基帶支持高鐵增強和移動增強，帶來更穩(wěn)定的連網表現。
為了讓高鐵車廂里的用戶也能享受到高質量的網絡服務，運營商會在高鐵沿線部署5G高鐵專網，并針對高速移動場景對波束管理、參考信號設置、頻偏糾正、解調增強等進行專門設計。但5G高鐵專網與5G公網通常同頻組網，高鐵終端可能會重選到5G公網而導致接入失敗等現象。為了解決這個問題，R16引入了高鐵標識功能，即通過廣播或RRC重配消息下發(fā)高速標識給終端，讓終端可以判別高鐵場景，優(yōu)先駐留在高鐵專網上，從而能保持高鐵場景下業(yè)務的連續(xù)性，提升用戶連接體驗。
從R15到R16，持續(xù)引領5G modem
回顧5G芯片發(fā)展歷程，在2019年5G R15商用早期，各大芯片廠商相繼推出了5G基帶芯片產品，經歷了從第一代僅支持NSA組網的外掛式5G modem到第二代支持NSA/SA雙模的外掛式5G modem的發(fā)展過程。而聯(lián)發(fā)科首次正式發(fā)布的5G modem M70，不僅一出來就支持SoC集成方案，而且率先支持雙5G（SA+SA）、雙VoNR和雙載波聚合，在當時實現了業(yè)界突破，被譽為是聯(lián)發(fā)科在5G時代的超車之作。
發(fā)展到今天，基于M70的天璣5G移動芯片已廣泛應用于5G手機，其不僅推動了全球5G規(guī)模商用，而且以領先的性能獲得了市場的認可，比如，在中國移動發(fā)布的《2021年智能硬件質量報告》中，搭載M70的天璣1200是唯一一個在5G性能和功耗性能方面均取得了5星滿分成績的移動芯片。
如今，面向5G R16網絡即將商用，聯(lián)發(fā)科正再次延續(xù)行業(yè)領先的優(yōu)勢，率先推出了支持R16標準的新一代5G基帶M80，其不僅支持如上所述的更強的載波聚合能力、更低通信功耗、更佳的高鐵場景體驗以及更穩(wěn)定的移動網絡連接，更值得一提的是，為了前瞻性的配合運營商網絡建設步伐，聯(lián)發(fā)科已與中國移動、中國電信、中國聯(lián)通、中興通訊、愛立信、Keysight等運營商、設備商和儀表商完成了多種功能測試，驗證了M80的出色性能，為運營商規(guī)模商用R16做好了充分準備。
比如，不久前，中國移動聯(lián)合聯(lián)發(fā)科完成了基于搭載M80 5G調制解調器的終端完成了2.6G+700M SUL上行增強解決方案測試，實測上行峰值吞吐速率超過390Mbps，上行邊緣吞吐率提升427%；廈門電信攜手聯(lián)發(fā)科完成了超級上行測試，實現了平均速率高達343Mbps, 測試上行峰值速率超過440Mbps；中國聯(lián)通攜手中興通訊和聯(lián)發(fā)科完成了基于“3.5GHz+2.1GHz”的時頻雙聚合方案（FAST）的商用驗證，實現了上行峰值速率達438.7Mbps，小區(qū)邊緣的上行速率提升3倍。
從R15到R16，聯(lián)發(fā)科每一次都能敏銳把握運營商網絡部署節(jié)奏和市場需求，推出業(yè)界領先的產品和解決方案，毫無疑問體現了其深厚的技術積累和前瞻性的產品布局。正如聯(lián)發(fā)科所說，5G發(fā)展是一個技術持續(xù)演進的過程，手機終端要與時俱進，才能跟上網絡發(fā)展節(jié)奏。在未來的5G演進之路上，聯(lián)發(fā)科將繼續(xù)引領業(yè)界，推動5G網絡和市場不斷向前發(fā)展，為數字經濟發(fā)展打下堅實的基礎。隨著下一代天璣旗艦芯片的發(fā)布，我們或將有機會體驗新一代5G基帶M80帶來的暢快5G體驗。
