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R16商用会给5G手机带来什么?联发科谈天玑旗舰技术之5G特性

时间:2021-10-23 作者:刘于苇 阅读:
联发科在日前举办的天玑旗舰技术媒体沟通会上,分享了包括支持3GPP R16标准的新一代5G调制解调器M80、高能效AI应用、移动端游戏前沿技术以及天玑5G开放架构等主题。本文将专注解析M80调制解调器产品特性,以及联发科对于未来独立组网(SA)和毫米波成为主流后的规划……
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如今5G已经正式进入大规模商用阶段,带有5G功能的智能手机也逐渐在全球范围内普及,但是5G标准并没有停下演进的脚步。3GPP 5G标准第二版规范 Release 16(5G R16)已于2020年7月正式冻结,新的5G R16标准大幅增强了用户体验,提供了更强的载波聚合(CA)能力、更低通信功耗、更佳的高铁场景体验以及更稳定的移动网络连接。

调研机构Counterpoint Research发布的最新报告显示,2021年第二季度,全球智能手机AP/SoC芯片出货量同比增长31%,同时5G手机出货量同比增长近四倍。伴随着5G商用的扩大,在智能手机处理器市场也发生了变化。

从2020年第三季度开始,联发科技(MediaTek)以31%的市占抢下全球智能手机芯片市占第一,并且在此后的2020Q4、2021Q1和Q2连续四个季度中保住王座,市占持续上升至破纪录的43%,占据近半壁江山。

业内人士分析认为,联发科的高速增长主要得益于其丰富的天玑系列5G芯片组合、稳定的供应链支持。尤其是在今年“缺芯”潮席卷全球的背景下,联发科看准台积电6nm工艺技术更成熟、生产良率更高的代工产能,推出的一系列新品在中高端智能手机上均有出色的表现,并有力带动了平均单价的提升。

为了让大家更了解基于天玑5G移动平台的多领域技术成果和发展趋势,2021年10月20日,联发科举办了天玑旗舰技术媒体沟通会,分享了包括支持3GPP R16标准的新一代5G调制解调器M80、高能效AI应用、移动端游戏前沿技术以及天玑5G开放架构等主题。

本文将专注解析M80调制解调器产品特性,以及联发科对于未来独立组网(SA)和毫米波成为主流后的规划。关于AI、游戏和开放架构请点击查看《电子工程专辑》另一篇报道:《手机游戏与AI将走向哪儿?谈谈联发科眼中的未来技术趋势》

R16商用和NSA向SA的转变

2020年7月23日,3GPP宣布 5G标准第二版规范 Release 16 冻结,这也标志着5G第一个演进版本标准完成。R16是3GPP史上第一个通过非面对面会议审议完成的技术标准,属于5G增强版本,主要研究内容为eMBB(增强移动带宽)功能增强、毫米波增强、uRLLC增强功能等,补足了另外两个三角的能力,即uRLLC和mMTC。

一年多来,整个5G产业也与时俱进,淘汰不合时宜的短期产品。例如5G手机有非独立组网(NSA)、独立组网(SA)双模之分,前者依然需要4G核心网,被视为过渡之选,但5G NSA不能连接到SA基站,会导致只支持NSA的5G单模手机不能通过5G上网。SA则是连接到5G核心网,因此只有5G SA网络功能更强大,才能提供最完整的5G体验,早期商用的NSA正逐步转向SA。

今年5月工信部副部长刘烈宏表示,新入网5G手机将默认开启5G SA功能,推进独立组网模式规模化应用。三大运营商此前已经开始要求默认开启SA功能,中移动要求从3月1日起,终端默认打开SA功能,不允许设置SA开关。

MediaTek无线通信系统发展部 运营商产品开发部 技术经理 岳希亮 在会上介绍到,联发科用先进通信技术持续推动5G商用加速发展,支持3GPP R16标准的新一代MediaTek M80 5G调制解调器不仅支持上下行载波聚合、超级上行等5G关键技术,MediaTek 5G UltraSave省电技术和双卡技术也将持续升级,并充分结合运营商的部署规划,赋能终端更加高速、稳定且节能的5G连接。

R16会为5G体验带来什么样改变?

  • 速率更快

载波聚合技术可以根据终端能力灵活选择多个载波,实现上下行传输速率的有效提升。作为5G eMBB的关键技术,载波技术在R16标准中得到了进一步增强。一方面,R16标准支持帧头不对齐结构,且帧边界偏差可放松到±2.5ms,同步部署要求降低,可提高现网多频点、多帧头共存背景下的载波聚合组合灵活度,有效拓展部署场景;另一方面,R16标准支持上行通道切换,可通过多种上行发射模式实现上行时分发送,最大化利用不同载波频点的上行性能,实现上行性能增强。

R16增强了双连接和载波聚合功能,包括通过更早的测量报告减少载波聚合和双连接的建立和激活时间,最小化小区建立和激活所需的信令开销和等待时间,快速恢复MCG链路,支持不同numerologies的载波聚合小区的跨载波调度等等。

今年下半年,国内三大运营商将大力推进超级上行,而联发科的超级上行技术已经在实验室和外场完成测试,并且在外场也进行了测试。下图展示的结果就是在超级上行下的测试结果,包括支持中国移动、中国广电、中国电信和中国联通的band组合,显示R16的测试结果比R15有大幅提升。

据联发科介绍,M80 5G基带在Sub 6G频段下3CC 300MHz三载波下网速可达7Gbps,广域增强了50%,SuperUL超级上行功能在弱场下增强了300%。

本次技术验证中国移动采用基于2.6GHz和4.9GHz的基站设备,搭载基于R16芯片的测试终端,开展了基于R16标准的帧头不对齐载波聚合、上行通道切换等关键技术的性能验证,实现上行速率超过480Mbps,下行速率超过3.1Gbps,均逼近理论峰值。

  • 待机更长

由于5G NR更灵活、带宽更大、速率更高,NR终端设备比LTE更耗电。在节能方面,R16引入了一些新的节能功能,比如Wakeup singal,增强跨时隙调度,自适应MIMO层数量,UE省电辅助信息等。UE的整个功耗可以分为AP侧和BP侧,5G技术主要体现在Modem层面,所以联发科在Modem层面对节电做了增强。

在针对特殊场景,比如即时消息在发QQ信息、发微信等连接情况下,采用R16技术引入WUS信号,可在基带里提升20%的功耗增益;在FTP一类视频业务场景下,如果引入R16的辅小区休眠技术(Scell dormancy),也可以在基带端有20%左右的增益。

  • 高铁体验更好

5G网速虽快,却也有可能追不上的东西,那就是中国高铁的速度。目前,广大乘客还无法在运行的高铁上使用5G网络。这是因为高铁在快速前进中,手机需要不停地进行小区切换。

而R16的移动增强可以在快速切换时保证切换和数据连接的稳定性,让信号保持畅通。据联发科介绍,M80基带针对高铁等移动环境做了增强,500公里时速下依然稳定联网。现在的高铁时速普遍在300-350公里左右,中国南车研制的试验列车时速已经超过了600公里/小时,而运营中的京沪高铁最高时速也已经超过400公里/小时。

除了高铁模式,联发科的地铁模式除了UE增强,也在网络上做了分布式的网络部署,让覆盖更好。

  • 连接更稳定

在传统4G网络和5G R15版本中,移动终端从源小区切换到目标小区时,移动终端会在短时间内无法发送或接收数据。具体的讲,移动终端与目标小区建立连接之前通常会释放与源小区的连接,这会导致网络与移动终端之间存在约几十毫秒内的中断。

同时,在NR高频段波束赋形中,由于需进行波束扫描,可能会导致切换中断时间比LTE更长,且可能导致更多的无线链路故障,从而降低可靠性。

这是个大问题,5G智能制造、车联网、电网配网自动化等场景要求时延不过几毫秒,且对可靠性要求苛刻。

为了减少切换中断时间和提高鲁棒性,R16采用了Dual Active Protocol Stack (DAPS)技术对NR的移动性进行了增强,其允许移动终端在切换时始终保持与源小区连接,直到与目标小区开始进行收发数据为止。也就是说,在切换过程这段极短的时间里,移动终端同时从源小区和目标小区接收和发送数据。

M80毫米波Ready

5G正在朝着毫米波方向演进,其特性是高频段、大带宽、低时延,网络难以覆盖也不容易折射,所以基站要足够密集才能满足毫米波的覆盖需求。但同时毫米波有灵活的波束控制、波束跟踪技术,可以动态跟踪行动中的终端,这样又弥补了毫米波覆盖较短、容易受遮挡的短板。

据介绍,联发科很早就投入了毫米波技术的开发,最新的M80基带已在今年2月份发布,支持毫米波,技术水平对标骁龙X60,网速上行速率3.67Gbps,下行速率7.67Gbos,不出意外将搭配联发科4nm工艺的天玑2000处理器首发。

MediaTek无线通信事业部 产品行销副总监 粘宇村表示,“我们达成了业界首个Sub-6跟毫米波的双连接,并且与设备厂商进行了相关的实验。毫米波技术大带宽跟低时延的特性在特殊场景有使用意义,比较适合在可控的场域布局,例如垂直行业。”

回顾联发科上一代主流的R15 5G基带M70,这也是联发科第一款集成式的几代产品,实现了双载波聚合,在此之前无论NSA单模还是双模5G基带都采用的是外挂式,并且无载波聚合。在今年8月中国移动发布的《中国移动2021年智能硬件质量报告(第一期)》中,对高通骁龙888、联发科技天玑1200、三星Exynos1080三款最新的5G SoC芯片,分别从吞吐量性能、语音通话性能、功耗性能三个维度进行了评测,结果天玑在5G性能和功耗两项上获得了满分。

粘宇村表示,“MediaTek通过前瞻布局和技术积累,已与全球主流运营商合作,携手网络设备厂商、终端厂商等产业链伙伴,全力推动5G技术商用进程,用先进的5G应用和体验促进行业的持续高速发展。”

联发科在天玑器件的AI、游戏技术和开放架构更详细的说明,可查看本刊带来的另一篇报道:《手机游戏与AI将走向哪儿?谈谈联发科眼中的未来技术趋势》

责编:Luffy Liu

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刘于苇
电子工程专辑(EETimes China)副主分析师。
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