手機與行動網路本是天生一對，只有雙方完美配合才能推動網路服務能力不斷提升。隨著5G標準持續演進，5G基帶晶片作為手機連線網路的核心部件，無疑需要同步5G網路能力不斷升級，才能持續提升使用者體驗。
當前，自2018年3GPP首版5G標準R15凍結和2019年5G商用以來，基於R15標準的5G網路已實現全球規模商用。與此同時，隨著5G標準第二版規範R16於2020年7月凍結，面向2022年，行業正迎來5G R16規模商用元年。那即將到來的支援5G R16標準的網路和終端將會給我們帶來怎樣的體驗提升？
近日，聯發科秀出了一系列天璣旗艦技術，其中就包括支援3GPP R16標準的新一代MediaTek M80 5G調變解調器，這款5G基帶將配合5G R16網路，實現終端上下行速率、連線穩定性和省電能力全面提升，為使用者帶來更加極致的5G體驗。全程乾貨滿滿，值得一讀！
R16載波聚合增強，基帶增速效果顯著
一直以來，因手機受限於發射功率和天線配置數量，上行能力是行動網路的短板。進入5G時代，儘管透過TDD中頻段大頻寬、Massive MIMO和波束賦形等技術提升了網路下行速率，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、線上會議等應用興起，5G時代對網路上行能力要求越來越高。因此，5G網路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，透過在中頻段上額外引入低頻段或聚合低頻段的方式，利於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，並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（發射通道切換）技術。考慮5G商用終端普遍支援雙發射通道（2Tx），可透過上行雙流方式傳輸理論上實現上行容量翻倍，而透過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中頻段傳送下行資料時，SUL載波同時採用一個發射通道傳送上行資料；在TDD中頻段傳送上行資料時，可透過TX Switching將雙發射通道切換到TDD中頻段上。這樣一來，不僅保證了全時隙均有上行資料傳送，且充分利用了TDD中頻段大頻寬優勢和上行雙流能力，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，透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傳送時隙，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頻寬和上行雙流能力，大幅提升上行速率。
聯發科表示，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%，透過超級上行技術，弱場增速可達300%。藉助全新的R16標準以及自身的研發投入、產業合作，聯發科5G基帶的網路速度表現將更加極致。
R16帶來終端節電增強，基帶功耗降低20%
在R15版本中，針對終端節電的基礎功能是非連續接收（DRX）和頻寬分段（BWP）。DRX是最典型的終端節能功能，已從2G時代一直用到5G時代，其基本原理是透過終端週期性的休眠與喚醒，讓終端在沒有資料傳輸的時候進入休眠狀態，不用持續檢測控制通道，來實現節省功耗。BWP功能在5G R15版本中引入，其改變了4G時代終端的頻寬與小區載波頻寬一致的模式，讓終端的頻寬可以比載波頻寬小，可根據業務需求或無線環境靈活可變，比如當業務模式為小資料量傳輸時，終端可自適應調整為小頻寬執行，從而能高效利用基帶和RF資源，節省終端功耗。
進入R16階段，3GPP基於這兩個基礎功能，又進一步根據不同場景和應用進行了針對性最佳化，在空閒態引入了RRM（無線資源管理）測量放鬆，在連線態引入了喚醒訊號（WUS）、輔小區休眠（Scell dormancy）、UE輔助資訊（UAI）等新功能。
RRM測量放鬆
終端在空閒態和非啟用態時會週期性的對鄰區訊號進行測量，以確定是否需要進行小區重選。而R16引入了網路側控制的RRM測量放鬆功能，在終端處於靜止或低速移動狀態時，可透過系統訊息通知終端以加大RRM測量週期等方式，來降低鄰區測量次數和小區測量數，從而可減少終端耗電。
喚醒訊號（WUS）
如上所述，在DRX機制下，需要週期性的喚醒終端檢測PDCCH，但不是所有周期都有資料排程，因此這會帶來不必要的功耗浪費。為了進一步減少PDCCH監聽，R16引入了WUS（wake-up signal）機制，由網路側決定是否需要在 DRX 啟用週期到來之前喚醒終端來檢測PDCCH。
輔小區休眠（Scell dormancy）
透過載波聚合技術，Pcell（主小區）和用於擴充套件頻寬的Scell（輔小區）可同時向終端傳送資料，從而能增大系統頻寬，提升資料速率，但是，由於使用者上網時資料流通常是突發性、間隙性傳輸的，這會導致即使在Scell沒有資料傳輸的情況下，終端也要持續監測Scell的控制通道（比如PDCCH），從而帶來更多的終端基帶功耗。
對此，R16在SCell啟用態和去啟用態的基礎上引入 SCell 休眠態，即在SCell沒有資料傳輸的時候，透過在SCell中配置休眠BWP（Dormant BWP），讓終端在休眠BWP上不必監聽PDCCH，從而可節省終端功耗。同時，該功能還支援透過信令指示進行休眠BWP和非休眠 BWP（non-Dormant BWP）之間的切換，當有資料傳輸時可快速切換到啟用狀態，快速恢復業務。
終端輔助資訊上報（UAI）
5G系統的工作頻寬和天線資料都相比4G成倍增加，這使得資料速率倍增，但也導致了基帶晶片和RF的功耗大幅增加，從而造成終端待機時間短和容易發熱發燙的問題。為了解決5G手機在工作過程中發熱發燙的問題，R15和R16引入了輔助資訊上報（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頻寬等輔助資訊，網路會根據這些輔助資訊對終端的引數進行重配置，從而可避免終端過熱問題。
符合R16標準的聯發科新一代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。
藉助R16移動增強，基帶連線穩定性提升
移動性是行動通訊網路的關鍵特徵，可保持終端在移動狀態中穩定通訊。而眾所周知行動網路採用蜂窩組網架構，由多個相鄰基站和小區組成連續覆蓋的網路，這意味著終端在移動過程中會穿越不同的小區，會不斷從一個小區重選或切換到另一個相鄰小區。
因此，能否順暢地完成小區間的切換，是影響行動網路服務質量的關鍵指標之一。小區切換的流程通常是，終端會週期性的測量鄰小區訊號，當發現鄰小區的訊號強於源小區時，會觸發測量結果上報，再由源小區向目標小區觸發切換請求，並向終端下發切換指令，終端收到切換指令後，再向目標小區發起隨機接入過程，完成向目標小區切換。
在這個過程中，往往會因為源小區邊緣的訊號質量急劇下降，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，從而嚴重影響使用者感知。
對此，R16引入了移動性增強功能，其透過配置較小的門限提前觸發測量結果上報，並預先將切換指令下發給終端，讓終端在切換條件滿足時，可以直接向目標小區發起切換，從而避免了以上提到的因訊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。
移動性作為行動網路的關鍵特徵，可以為行人和車載使用者在移動過程提供連續穩定的通訊服務，但隨著社會快速發展，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引入了高鐵效能增強。聯發科M80基帶支援高鐵增強和移動增強，帶來更穩定的連網表現。
為了讓高鐵車廂裡的使用者也能享受到高質量的網路服務，運營商會在高鐵沿線部署5G高鐵專網，並針對高速移動場景對波束管理、參考訊號設定、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，即透過廣播或RRC重配訊息下發高速標識給終端，讓終端可以判別高鐵場景，優先駐留在高鐵專網上，從而能保持高鐵場景下業務的連續性，提升使用者連線體驗。
從R15到R16，持續引領5G modem
回顧5G晶片發展歷程，在2019年5G R15商用早期，各大晶片廠商相繼推出了5G基帶晶片產品，經歷了從第一代僅支援NSA組網的外掛式5G modem到第二代支援NSA/SA雙模的外掛式5G modem的發展過程。而聯發科首次正式釋出的5G modem M70，不僅一出來就支援SoC整合方案，而且率先支援雙5G（SA+SA）、雙VoNR和雙載波聚合，在當時實現了業界突破，被譽為是聯發科在5G時代的超車之作。
發展到今天，基於M70的天璣5G移動晶片已廣泛應用於5G手機，其不僅推動了全球5G規模商用，而且以領先的效能獲得了市場的認可，比如，在中國移動釋出的《2021年智慧硬體質量報告》中，搭載M70的天璣1200是唯一一個在5G效能和功耗效能方面均取得了5星滿分成績的移動晶片。
如今，面向5G R16網路即將商用，聯發科正再次延續行業領先的優勢，率先推出了支援R16標準的新一代5G基帶M80，其不僅支援如上所述的更強的載波聚合能力、更低通訊功耗、更佳的高鐵場景體驗以及更穩定的行動網路連線，更值得一提的是，為了前瞻性的配合運營商網路建設步伐，聯發科已與中國移動、中國電信、中國聯通、中興通訊、愛立信、Keysight等運營商、裝置商和儀表商完成了多種功能測試，驗證了M80的出色效能，為運營商規模商用R16做好了充分準備。
比如，不久前，中國移動聯合聯發科完成了基於搭載M80 5G調變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%；廈門電信攜手聯發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；中國聯通攜手中興通訊和聯發科完成了基於“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，小區邊緣的上行速率提升3倍。
從R15到R16，聯發科每一次都能敏銳把握運營商網路部署節奏和市場需求，推出業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佈局。正如聯發科所說，5G發展是一個技術持續演進的過程，手機終端要與時俱進，才能跟上網路發展節奏。在未來的5G演進之路上，聯發科將繼續引領業界，推動5G網路和市場不斷向前發展，為數字經濟發展打下堅實的基礎。隨著下一代天璣旗艦晶片的釋出，我們或將有機會體驗新一代5G基帶M80帶來的暢快5G體驗。
