​联发科技雷敏:5G带来无限可能,但只有用户体验到价值,才有意义

2019-07-18 10:33:04     来源: 通信世界网

7月17日,由工业和信息化部指导,IMT-2020(5G)推进组联合中国通信标准化协会共同主办的2019年(暨第七届)IMT-2020(5G)峰会在北京开幕。为期两天的峰会以“5G商用共赢未来”为主题,邀请工信部领导以及数十家国内外主流移动通信和行业应用单位专家500多人参加会议,集中探讨5G技术、标准、试验、产业等最新进展与趋势等最新进展与发展趋势。


会上,联发科技先进通信技术开发部副总监雷敏发表了演讲。


​联发科技雷敏:5G带来无限可能,但只有用户体验到价值,才有意义


以下为演讲全文:


谢谢马总的介绍!各位领导、各位嘉宾,大家好!我是来自联发科的雷敏,今天很高兴有这样机会参加IMT-2020的5G峰会,跟大家分享联发科的观点,我们会从芯片商的角度谈谈5G的基于以及对MODEM的挑战。


大家对5G三大场景已经非常熟悉了,随着5G牌照的发放,5G将首先商用eMBB场景,将给终端用户带来极致的互联网体验。


另一方面,具有超高能力的互联网网络讲于人工智能、大数据、云计算结合在一起,构建新一代的移动互联网网络。

​联发科技雷敏:5G带来无限可能,但只有用户体验到价值,才有意义

5G不仅在移动通信领域迈出了革命性的一步,也为各行各业创造出前所未有的一个商机。


在万物互联的5G时代,我们一直致力于开发出领先、极致、创新的产品,让每个人都能“用得着、付得起、买得到”5G新产品,这就是联发科的3A理念。我们先回顾一下联发科的5G研发之路,我们从标准、芯片开发等同步进行5G的研发。2014年启动了5G研究技术项目,同时在5G 3GPP进行研究,推动多个技术国际标准化,同时在技术领域也作为发起人。在研发早期我们通过原型机验证5G关键技术,2015年就完成了全球第一套39G Hz毫米波原型机。2016年在MWC展示了双连接和波束追踪等新技术,,2017年加入了IMT-2020推进组5G试验二阶段,和合作伙伴一起验证sub-6G Hz的峰值速率。随着R15标准的冻结,我们持续加大了研发力度,去年底推出了M70 5G MODEM,正在参加5G三阶段的测试,从实验室到外场到与设备厂商进行互联互通测试,希望通过完整的验证和IOT测试推动整个5G产业链的成熟。


今年5月份,我们推出了首款5G SOC,在演讲最后会为大家作一个详细介绍。


首先看一下最新的一个M70测试结果。首先是一致性测试,sub-6G协议、射频一致性测项还在逐步认证推出中,目前M70已经通过了已认证的一致性测项。吞吐率测试结果分别是在N41,N78两个频段上做测试,这两个频段分别采用5ms的单周期和2.5ms双周期帧结构,不同的上下行配比,理论上下行峰值吞吐率是1.68Gbps和1.46Gbps,实际测试中M70采用SRS天线轮发,基站调度下行4流,256 QAM。实际测试的结果接近了理论峰值。同时上行吞吐率可达185~270Mbps,远超4G上行吞吐率。


移动测试,车载移动,在独立组网、SA场景下,N78频段,当小区轻载时,切换成功率100%,业务保持的平均吞吐率达到下行617Mbps和上行163Mbps。这些结果来自不易,包括研发和测试人员的辛苦付出,也要感谢信通院专家的指导以及合作伙伴们的大力支持,这样才能在国考中交出一个圆满的答卷。


根据我们最新的测试结果以及早上王院给出的结果来看,5G的端到端整体成熟度也接近了商业需求,接下来根据用户的体验提升5G。


回到今天的主题,5G带来了无限的可能,但是同时对5G modem的设计也带来了很大的挑战。对于普通用户而言,前面提到了极致峰值速率固然让人欣喜,但是消费者终极是希望得到更好的用户体验,只有用户体验得到真正的改善,5G带来的网络提升才有价值,才有意义。


对于普通用户来说,更关心的是5G信号质量好不好,能否保持通常连接。其次关心的是手机有没有电,因为在当今4G时代,4G手机基本上就是一天一充电,重度用户基本上会携带快充电源线或者充电宝不离手,手机续航能力是用户体验的一个重要指标。


用户体验还有一个重点是应用案例的开发,需要开发出一些应用场景满足不同的需求。从2G、3G、4G的发展历程来看,都是先有通信技术革命性的变化,才衍生出有某个杀手级的应用,所以这个方面我们并不是特别担心。

​联发科技雷敏:5G带来无限可能,但只有用户体验到价值,才有意义

今天我们会集中讨论一下上行覆盖和手机功耗两个方面的挑战,以及联发科的解决方案。


首先是上行覆盖,是业界非常关注的问题,对于终端来说,因为终端的发射功率是受限的,TDD频率上行覆盖更是一个短板,因为允许发的时机是受限的,5G大部分的中高频段都是TDD频段。我们以NSA来看,还进一步面临终端上行发射功率需要在LTE/NR之间做共享的问题,通常有两种功率共享方案,一个是SUO,一种是DPS。SUO顾名思义,在一个时间只会在一个RAT上发上行,但是该方案导致每个RAT的上行时机减少。DPS是动态功率共享,UE即使移动到小区边缘,仍然能够维持两个上行链路,在保证LTE上行覆盖的基础上,最大化了NR上行吞吐率,我们的系统仿真结果表明DPS比SUO平均有28%的上行的改善。


在3GPP的标准当中,对于上行控制信道PUCCH并没有定义任何发送分集方案,但是我们可以通过两个天线可以实现预编码发送分集的,这样的发送分集方案对于基站是透明的,并不会增加基站额外处理复杂度,系统仿真结果也表明,这种预编码方案能够提高27%到60%的一个覆盖改善,同时对于提升HARQ和CSI feedback)稳定性也有帮助。


最直接的上行覆盖解决方案就是提升发送功率,也就HPUE,采用功率等级2,26dBm最大发射功率,直接提升上行覆盖,改善上行容量。在系统仿真中,我们做了N41 Uma的一个仿真,3dB power gain等效于增加了40%的覆盖范围,同时上行的吞吐率也有25%的一个改善。


接下来看一下功耗问题。其实NR的终端功耗问题是非常严重的,首先NR支持更大的带宽、更高的速率和更低的延迟,这都需要modem的处理速度更快,clock rate更高,都无疑会带来更多的功耗。初步分析表明,sub-6G 5G modem的功耗会是4G的modem的2到3倍。5G modem很可能会出现散热问题,业界普遍认为5G modem已经成为继CPU/GPU后新的手机发热源头。


另一方面,从手机的整体设计来看,由于要向下整体兼容,同时要支持2G、3G、4G,同时支持5G的NSA和SA,更多的天线,包括RF前端器件,这些无疑都会挤压手机的一个电池空间。超强的手机续航能力对普通用户来说是刚需,但是对芯片厂商和手机厂商是一个痛点。


这边先以4G用户的一个DOU切入一下看看有什么样的解决方案,一个用户手机一天80%以上的时间都处于非数据传输时间,这个非数据传输包括待机或者是仅有控制信道但是没有调度的数据业务的场景。


这些非数据传输所占的功耗大概是整个modem功耗的60%。其实这些非数据传输并不需要开一个100M Hz的大带宽,如果有一个动态的带宽切换方案,这将对于功耗改善有巨大的帮助。


先来看一下3GPP标准上是怎么定义动态带宽切换的,在R15引入了BWP,就是带宽分段的节电方案,就是希望动态调整终端带宽,在保持传输性能同时最大化节电的效果,让终端的电池真正做到物尽其用。


比如终端在接入和待机的时候,都尽可能待在窄的带宽上,连接态需要适应不同的流量甚至业务类型配置不同的终端带宽。联发科技在3GPP中作为BWP一个重要的贡献者,我们目前持续跟3GPP其他公司推R16的一些新的省电方向,包括在CDRX下power saving signal/channel设计,以及R17会把省电从终端侧拓展到网络侧,希望通过大家的共同努力,让5G通讯系统更加绿色节电。


这里以一个视频业务为例,看一下BWP的节电效果。如果传输的是一个4K高清视频,对于LTE来说带宽窄,容量小,需要更多时间传递大包的视频数据。NR拥有大带宽了,可以在短时间内传输完大数据包,但是传输完之后,如果终端仍然维持在大带宽下监听PDCCH信道,无疑仍会消耗不少电量。而BWP可以及时动态灵活调整终端带宽,极致情况下可以让终端带宽适配到流量上去。系统仿真结果表明NR搭配BWP上能量效率上有明显的优势,比100M带宽的NR节省节省50%以上的能耗。


对于R15这样一个几个重要的节电特性BWP,我们的芯片已经完全能够支持了,业界也越来越重视终端的功耗,不管是国标还是运营商的终端白皮书里面,BWP都被视为了必选。


整个低功耗的落地是需要各方面共同努力的,除了R15 BWP的引入之外,连接态下非连续接收CDRX,也是一种改善终端功耗的方案,通过设置合理的CDRX周期,on-duration,inactivity timer,TRS等参数,在没有数据的情况下,可以通过关闭UE的接收链路,降低功耗。CDRX搭配上BWP可以进一步改善终端的一个续航。


这里我们也进一步推荐跨时隙调度的参数配置,一台手机大多数情况下只有PDCCH(,并没有对应调度的数据业务,在这个情况下,如果第N个时隙持续的数据业务没有被N-1时隙的PDCCH调度,那么终端在接收完第N个时隙的PDCCH后即可关断RF,就可以直接进入休眠状态,3GPP标准完全支持跨时隙调度,只是把K0配置为1即可。我们的系统仿真结果表明在PDCCH only场景下,采用跨时隙调度能够提供20%以上的节电效果,而此时引入的空口延迟在30kHz的子载波下,比非跨时隙调度仅增加0.5ms,这在eMBB场景是完全可以接受的。


如果下行做高速接收,上行一直采用峰值速率发送,终端可能面临过热问题,严重情况下,终端不得不直接断链关机重启,R15中已经提供了一种过热解法,UE可以通过RRC信令上报能力降低,网络响应这个请求,降低UE能力,链路仍然可以维持下去。


所有这些终端节电的解法都有赖于端到端的一个支持,我们希望和业界伙伴一起推动省电方案的落地,从源头上改善手机的一个续航能力。


接下来跟大家分享一下联发科技最新的5G SOC的单芯片的消息,SOC单芯片在整个移动生态体系中扮演着重要的角色,运营商伙伴一直强调5G商业化的标志是规模化的发展,其中终端规模化是关键,面向终端的规模普及,终端单芯片是一个终极的一个解决方案。


联发科技在过去十余年一直致力于系统单芯片的开发,这款最新的5G单芯片采用了7纳米的制程,高性能低功耗率先采用了A77和G77,搭配最新的APU3.0,搭载M70 modem,前面提到的上行覆盖和低功耗方案已经内置其中。这款SOC拥有优异的架构,强大的影像功能和AI性能,搭配超高速5G,会给用户带来很好的使用体验。


这款SOC今年Q3向主要客户送样,首批搭载5G SOC的终端预计是明年一季度上市,联发科技会加速5G芯片的上市,加速5G商业的成熟。


面对5G生态的加速,我们希望用5G新技术积极与产业界紧密合作,持续推动5G的技术的普及,共创5G未来,谢谢大家!


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