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手機與移動網(wǎng)絡(luò)本是天生一對，只有雙方完美配合才能推動網(wǎng)絡(luò)服務(wù)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(wǎng)絡(luò)的核心部件，無疑需要同步5G網(wǎng)絡(luò)能力不斷升級，才能持續(xù)提升用戶體驗。
當(dāng)前，自2018年3GPP首版5G標準R15凍結(jié)和2019年5G商用以來，基于R15標準的5G網(wǎng)絡(luò)已實現(xiàn)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(jié)，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(wǎng)絡(luò)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(shù)，其中就包括支持3GPP R16標準的新一代MediaTek M80 5G調(diào)制解調(diào)器，這款5G基帶將配合5G R16網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)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(shù)量，上行能力是移動網(wǎng)絡(luò)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(shù)提升了網(wǎng)絡(luò)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(yīng)用興起，5G時代對網(wǎng)絡(luò)上行能力要求越來越高。因此，5G網(wǎng)絡(luò)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(shù)，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(xiàn)在上行覆蓋能力增強上，并未能充分利用頻譜資源實現(xiàn)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(shù)?？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(xiàn)上行容量翻倍，而通過Tx switching技術(shù)，可以充分利用上行雙流能力和頻譜資源，實現(xiàn)上行容量提升。
比如，SUL與Tx switching結(jié)合，就組成了我們常說的超級上行技術(shù)，可在TDD中頻段傳送下行數(shù)據(jù)時，SUL載波同時采用一個發(fā)射通道傳送上行數(shù)據(jù)；在TDD中頻段傳送上行數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)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(shù)，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(jié)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(shù)，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(chǎn)業(yè)合作，聯(lián)發(fā)科5G基帶的網(wǎng)絡(luò)速度表現(xiàn)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(chǔ)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(shù)據(jù)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(xiàn)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(jù)業(yè)務(wù)需求或無線環(huán)境靈活可變，比如當(dāng)業(yè)務(wù)模式為小數(shù)據(jù)量傳輸時，終端可自適應(yīng)調(diào)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(chǔ)功能，又進一步根據(jù)不同場景和應(yīng)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(wǎng)絡(luò)側(cè)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(shù)和小區(qū)測量數(shù)，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(shù)據(jù)調(diào)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(wǎng)絡(luò)側(cè)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(shù)，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(shù)據(jù)，從而能增大系統(tǒng)帶寬，提升數(shù)據(jù)速率，但是，由于用戶上網(wǎng)時數(shù)據(jù)流通常是突發(fā)性、間隙性傳輸?shù)?，這會導(dǎo)致即使在Scell沒有數(shù)據(jù)傳輸?shù)那闆r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(chǔ)上引入 SCell 休眠態(tài)，即在SCell沒有數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r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(dāng)有數(shù)據(jù)傳輸時可快速切換到激活狀態(tài)，快速恢復(fù)業(yè)務(wù)。
終端輔助信息上報（UAI）
5G系統(tǒng)的工作帶寬和天線數(shù)據(jù)都相比4G成倍增加，這使得數(shù)據(jù)速率倍增，但也導(dǎo)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(dāng)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(shù)、MIMO layer、BWP帶寬等輔助信息，網(wǎng)絡(luò)會根據(jù)這些輔助信息對終端的參數(shù)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(jié)合R16多項省電技術(shù)和其自家的MediaTek 5G UltraSave省電技術(shù)，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(wǎng)絡(luò)的關(guān)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(wǎng)絡(luò)采用蜂窩組網(wǎng)架構(gòu)，由多個相鄰基站和小區(qū)組成連續(xù)覆蓋的網(wǎng)絡(luò)，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(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量的關(guān)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(dāng)發(fā)現(xiàn)鄰小區(qū)的信號強于源小區(qū)時，會觸發(fā)測量結(jié)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(zhì)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(jié)果，而導(dǎo)致切換不及時或切換失敗現(xiàn)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(jié)果上報，并預(yù)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(zhì)量急劇下降而導(dǎo)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(wǎng)絡(luò)的關(guān)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(wù)，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(yīng)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(wǎng)表現(xiàn)。
為了讓高鐵車廂里的用戶也能享受到高質(zhì)量的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，運營商會在高鐵沿線部署5G高鐵專網(wǎng)，并針對高速移動場景對波束管理、參考信號設(shè)置、頻偏糾正、解調(diào)增強等進行專門設(shè)計。但5G高鐵專網(wǎng)與5G公網(wǎng)通常同頻組網(wǎng)，高鐵終端可能會重選到5G公網(wǎng)而導(dǎo)致接入失敗等現(xiàn)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(wǎng)上，從而能保持高鐵場景下業(yè)務(wù)的連續(xù)性，提升用戶連接體驗。
從R15到R16，持續(xù)引領(lǐng)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(chǎn)品，經(jīng)歷了從第一代僅支持NSA組網(wǎng)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(dāng)時實現(xiàn)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(yīng)用于5G手機，其不僅推動了全球5G規(guī)模商用，而且以領(lǐng)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(zhì)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(wǎng)絡(luò)即將商用，聯(lián)發(fā)科正再次延續(xù)行業(yè)領(lǐng)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(wǎng)絡(luò)連接，更值得一提的是，為了前瞻性的配合運營商網(wǎng)絡(luò)建設(shè)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(shè)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(diào)制解調(diào)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(xiàn)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(xiàn)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(wǎng)絡(luò)部署節(jié)奏和市場需求，推出業(yè)界領(lǐng)先的產(chǎn)品和解決方案，毫無疑問體現(xiàn)了其深厚的技術(shù)積累和前瞻性的產(chǎn)品布局。正如聯(lián)發(fā)科所說，5G發(fā)展是一個技術(shù)持續(xù)演進的過程，手機終端要與時俱進，才能跟上網(wǎng)絡(luò)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(lǐng)業(yè)界，推動5G網(wǎng)絡(luò)和市場不斷向前發(fā)展，為數(shù)字經(jīng)濟發(fā)展打下堅實的基礎(chǔ)。隨著下一代天璣旗艦芯片的發(fā)布，我們或?qū)⒂袡C會體驗新一代5G基帶M80帶來的暢快5G體驗。
