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手机与移动网络本是天生一对，只有双方完美配合才能推动网络服务能力不断提升。随着5G标准持续演进，5G基带芯片作为手机连接网络的核心部件，无疑需要同步5G网络能力不断升级，才能持续提升用户体验。
当前，自2018年3GPP首版5G标准R15冻结和2019年5G商用以来，基于R15标准的5G网络已实现全球规模商用。与此同时，随着5G标准第二版规范R16于2020年7月冻结，面向2022年，行业正迎来5G R16规模商用元年。那即将到来的支持5G R16标准的网络和终端将会给我们带来怎样的体验提升？
近日，联发科秀出了一系列天玑旗舰技术，其中就包括支持3GPP R16标准的新一代MediaTek M80 5G调制解调器，这款5G基带将配合5G R16网络，实现终端上下行速率、连接稳定性和省电能力全面提升，为用户带来更加极致的5G体验。全程干货满满，值得一读！
R16载波聚合增强，基带增速效果显著
一直以来，因手机受限于发射功率和天线配置数量，上行能力是移动网络的短板。进入5G时代，尽管通过TDD中频段大带宽、Massive MIMO和波束赋形等技术提升了网络下行速率，保障了下行覆盖能力，但上行能力短板依然存在。与此同时，随着直播、在线会议等应用兴起，5G时代对网络上行能力要求越来越高。因此，5G网络亟需补齐上行速率和覆盖能力短板。
为了补齐5G NR上行短板，R15引入了载波聚合和SUL（Supplementary Uplink）技术，通过在中频段上额外引入低频段或聚合低频段的方式，利于低频段良好的无线传播特性，来补充TDD中频段的上行能力。但是，不管是载波聚合还是SUL，都主要体现在上行覆盖能力增强上，并未能充分利用频谱资源实现上行容量提升。
为此，R16又进一步引入了Tx switching（发射通道切换）技术。考虑5G商用终端普遍支持双发射通道（2Tx），可通过上行双流方式传输理论上实现上行容量翻倍，而通过Tx switching技术，可以充分利用上行双流能力和频谱资源，实现上行容量提升。
比如，SUL与Tx switching结合，就组成了我们常说的超级上行技术，可在TDD中频段传送下行数据时，SUL载波同时采用一个发射通道传送上行数据；在TDD中频段传送上行数据时，可通过TX Switching将双发射通道切换到TDD中频段上。这样一来，不仅保证了全时隙均有上行数据传送，且充分利用了TDD中频段大带宽优势和上行双流能力，从而提升了频谱利用率和上行吞吐率。
再比如，R16引入了帧头不对齐技术，通过不同载波间的帧头偏移几个时隙，可错开带间载波聚合的两个频段的上行发送时隙，从而为引入Tx Switching提供了前提条件，两者结合同样可以充分利用中频段大带宽和上行双流能力，大幅提升上行速率。
联发科表示，新一代5G基带M80的多载波聚合下行速率可达7Gbps，广域增速50%，通过超级上行技术，弱场增速可达300%。借助全新的R16标准以及自身的研发投入、产业合作，联发科5G基带的网络速度表现将更加极致。
R16带来终端节电增强，基带功耗降低20%
在R15版本中，针对终端节电的基础功能是非连续接收（DRX）和带宽分段（BWP）。DRX是最典型的终端节能功能，已从2G时代一直用到5G时代，其基本原理是通过终端周期性的休眠与唤醒，让终端在没有数据传输的时候进入休眠状态，不用持续检测控制信道，来实现节省功耗。BWP功能在5G R15版本中引入，其改变了4G时代终端的带宽与小区载波带宽一致的模式，让终端的带宽可以比载波带宽小，可根据业务需求或无线环境灵活可变，比如当业务模式为小数据量传输时，终端可自适应调整为小带宽运行，从而能高效利用基带和RF资源，节省终端功耗。
进入R16阶段，3GPP基于这两个基础功能，又进一步根据不同场景和应用进行了针对性优化，在空闲态引入了RRM（无线资源管理）测量放松，在连接态引入了唤醒信号（WUS）、辅小区休眠（Scell dormancy）、UE辅助信息（UAI）等新功能。
RRM测量放松
终端在空闲态和非激活态时会周期性的对邻区信号进行测量，以确定是否需要进行小区重选。而R16引入了网络侧控制的RRM测量放松功能，在终端处于静止或低速移动状态时，可通过系统消息通知终端以加大RRM测量周期等方式，来降低邻区测量次数和小区测量数，从而可减少终端耗电。
唤醒信号（WUS）
如上所述，在DRX机制下，需要周期性的唤醒终端检测PDCCH，但不是所有周期都有数据调度，因此这会带来不必要的功耗浪费。为了进一步减少PDCCH监听，R16引入了WUS（wake-up signal）机制，由网络侧决定是否需要在 DRX 激活周期到来之前唤醒终端来检测PDCCH。
辅小区休眠（Scell dormancy）
通过载波聚合技术，Pcell（主小区）和用于扩展带宽的Scell（辅小区）可同时向终端发送数据，从而能增大系统带宽，提升数据速率，但是，由于用户上网时数据流通常是突发性、间隙性传输的，这会导致即使在Scell没有数据传输的情况下，终端也要持续监测Scell的控制信道（比如PDCCH），从而带来更多的终端基带功耗。
对此，R16在SCell激活态和去激活态的基础上引入 SCell 休眠态，即在SCell没有数据传输的时候，通过在SCell中配置休眠BWP（Dormant BWP），让终端在休眠BWP上不必监听PDCCH，从而可节省终端功耗。同时，该功能还支持通过信令指示进行休眠BWP和非休眠 BWP（non-Dormant BWP）之间的切换，当有数据传输时可快速切换到激活状态，快速恢复业务。
终端辅助信息上报（UAI）
5G系统的工作带宽和天线数据都相比4G成倍增加，这使得数据速率倍增，但也导致了基带芯片和RF的功耗大幅增加，从而造成终端待机时间短和容易发热发烫的问题。为了解决5G手机在工作过程中发热发烫的问题，R15和R16引入了辅助信息上报（UAI）功能，当终端检测到自身过热时，会主动向基站上报期望降低载波聚合数、MIMO layer、BWP带宽等辅助信息，网络会根据这些辅助信息对终端的参数进行重配置，从而可避免终端过热问题。
符合R16标准的联发科新一代5G基带M80，结合R16多项省电技术和其自家的MediaTek 5G UltraSave省电技术，功耗可降低20%，让终端拥有更长的使用时间。
借助R16移动增强，基带连接稳定性提升
移动性是移动通信网络的关键特征，可保持终端在移动状态中稳定通信。而众所周知移动网络采用蜂窝组网架构，由多个相邻基站和小区组成连续覆盖的网络，这意味着终端在移动过程中会穿越不同的小区，会不断从一个小区重选或切换到另一个相邻小区。
因此，能否顺畅地完成小区间的切换，是影响移动网络服务质量的关键指标之一。小区切换的流程通常是，终端会周期性的测量邻小区信号，当发现邻小区的信号强于源小区时，会触发测量结果上报，再由源小区向目标小区触发切换请求，并向终端下发切换指令，终端收到切换指令后，再向目标小区发起随机接入过程，完成向目标小区切换。
在这个过程中，往往会因为源小区边缘的信号质量急剧下降，以及切换准备时间过长，造成无法解码切换指令和上报的测量结果，而导致切换不及时或切换失败现象，从而严重影响用户感知。
对此，R16引入了移动性增强功能，其通过配置较小的门限提前触发测量结果上报，并预先将切换指令下发给终端，让终端在切换条件满足时，可以直接向目标小区发起切换，从而避免了以上提到的因信号质量急剧下降而导致无法接收测量报告和切换指令的问题，可极大的提升切换成功率。
移动性作为移动网络的关键特征，可以为行人和车载用户在移动过程提供连续稳定的通信服务，但随着社会快速发展，时速高达500km/h的高铁等特殊高速场景对移动性需求越来越高，5G时代如何应对？答案是，R16引入了高铁性能增强。联发科M80基带支持高铁增强和移动增强，带来更稳定的连网表现。
为了让高铁车厢里的用户也能享受到高质量的网络服务，运营商会在高铁沿线部署5G高铁专网，并针对高速移动场景对波束管理、参考信号设置、频偏纠正、解调增强等进行专门设计。但5G高铁专网与5G公网通常同频组网，高铁终端可能会重选到5G公网而导致接入失败等现象。为了解决这个问题，R16引入了高铁标识功能，即通过广播或RRC重配消息下发高速标识给终端，让终端可以判别高铁场景，优先驻留在高铁专网上，从而能保持高铁场景下业务的连续性，提升用户连接体验。
从R15到R16，持续引领5G modem
回顾5G芯片发展历程，在2019年5G R15商用早期，各大芯片厂商相继推出了5G基带芯片产品，经历了从第一代仅支持NSA组网的外挂式5G modem到第二代支持NSA/SA双模的外挂式5G modem的发展过程。而联发科首次正式发布的5G modem M70，不仅一出来就支持SoC集成方案，而且率先支持双5G（SA+SA）、双VoNR和双载波聚合，在当时实现了业界突破，被誉为是联发科在5G时代的超车之作。
发展到今天，基于M70的天玑5G移动芯片已广泛应用于5G手机，其不仅推动了全球5G规模商用，而且以领先的性能获得了市场的认可，比如，在中国移动发布的《2021年智能硬件质量报告》中，搭载M70的天玑1200是唯一一个在5G性能和功耗性能方面均取得了5星满分成绩的移动芯片。
如今，面向5G R16网络即将商用，联发科正再次延续行业领先的优势，率先推出了支持R16标准的新一代5G基带M80，其不仅支持如上所述的更强的载波聚合能力、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，更值得一提的是，为了前瞻性的配合运营商网络建设步伐，联发科已与中国移动、中国电信、中国联通、中兴通讯、爱立信、Keysight等运营商、设备商和仪表商完成了多种功能测试，验证了M80的出色性能，为运营商规模商用R16做好了充分准备。
比如，不久前，中国移动联合联发科完成了基于搭载M80 5G调制解调器的终端完成了2.6G+700M SUL上行增强解决方案测试，实测上行峰值吞吐速率超过390Mbps，上行边缘吞吐率提升427%；厦门电信携手联发科完成了超级上行测试，实现了平均速率高达343Mbps, 测试上行峰值速率超过440Mbps；中国联通携手中兴通讯和联发科完成了基于“3.5GHz+2.1GHz”的时频双聚合方案（FAST）的商用验证，实现了上行峰值速率达438.7Mbps，小区边缘的上行速率提升3倍。
从R15到R16，联发科每一次都能敏锐把握运营商网络部署节奏和市场需求，推出业界领先的产品和解决方案，毫无疑问体现了其深厚的技术积累和前瞻性的产品布局。正如联发科所说，5G发展是一个技术持续演进的过程，手机终端要与时俱进，才能跟上网络发展节奏。在未来的5G演进之路上，联发科将继续引领业界，推动5G网络和市场不断向前发展，为数字经济发展打下坚实的基础。随着下一代天玑旗舰芯片的发布，我们或将有机会体验新一代5G基带M80带来的畅快5G体验。
