5G进入下半场,2023旗舰手机连接新标准已定

原创 鲜枣课堂 2022-10-17 11:43

2022年6月,通信标准组织3GPP正式宣布了R17版本的冻结。


这是一个重要事件。它标志着5G竞赛正式进入了下半场,也就是5G-Advanced(5.5G)时代。


正如大家所见,自从2019年国内5G正式商用以来,这项最新的移动通信科技,取得了极为快速的发展。它的超高网速、极低时延和海量连接特性,不仅让手机用户的网络体验得到了显著的提升,还赋能了各个行业场景的数字化转型。



根据有关部门的数据,截至2022年8月,国内5G基站数量已经超过200万站,达到210.2万站。而5G套餐用户数方面,则达到9.7722亿户


毫无疑问,5G的上半场是成功的。那么,面对已经开启的下半场,我们作为消费者,不禁会问:5G是否还会有更多的技术创新出现?我们的手机体验,是否还有改进和提升的空间?


2022年10月12日,芯片大厂联发科举办了天玑旗舰技术沟通会。



在会上,来自联发科研发部门的几位一线技术专家,分享了天玑5G移动平台的最新技术进展和前沿趋势,包括移动光追、移动GPU增效方案、AI图像语义分割、5G新双通、Wi-Fi 7、高保真蓝牙音频、高精度导航等主题。


他们的分享非常精彩,详细描述了联发科对移动平台创新趋势的理解,也介绍了几项关键技术的最新动态,令人印象深刻。


接下来,小枣君就基于会上发布的内容,详细给大家说说,2023年5G旗舰手机的几项重要技术创新。


5G新双通


作为通信科普号,小枣君最关心的当然是以5G调制解调器为代表的通信能力提升。


自从手机开始支持5G后,从NSA到SA,从基带外挂到基带集成,从不支持载波聚合,到支持载波聚合,经历了不少波折。目前,经过多年的打磨,主流全网通手机的5G通信能力已经基本成熟,可以很好地支持用户体验。


但是,5G手机通信能力并没有达到完美。有一项能力,仍然存在瓶颈,那就是——双卡双通。


目前,主流手机处于基于5G的双卡双待单通阶段。也就是说,虽然我们是双5G,但如果其中一个卡正在使用数据流量时(例如玩游戏),另一个卡有电话拨入,就会导致数据业务中断。



这是一个痛点。针对这个痛点,联发科提出了5G新双通


一直以来,联发科都是双卡这个技术领域的引领者。全球第一家把双卡双待推向规模商用的芯片厂商,正是联发科。首发双5G双卡双待技术的,也是联发科。


联发科表示,双卡技术的发展是5G通信中非常重要的一环,而新双通能够完整体现双卡技术的价值。


5G新双通,到底是什么意思呢?


在5G早期阶段,行业曾经有一些双通方案的尝试。例如,直接在5G双卡双待的基础上,新增一套基带和一套射频,达成双通的体验。但是,这种方式的成本太高,而且,占用了更多的手机空间,增加了手机重量,对手机外观造成影响。所以,并不是合理的方案。


真正的双通,只能回到“一套硬件”的方案上。联发科投入了大量的研发资源,终于做到了通过软件架构改进,对射频资源进行动态分割,模拟出了两套射频系统的方式。


这种方式,相当于将一条车道的单车道,动态切割成两个双车道。两张卡,即便是在通话的过程中,也能各自使用各自的车道,与网络进行连接,实现“双通”。


联发科将其称为“全时双通”


后来,随着5G商用的深入,联发科发现,“全时双通”也存在困难点,并不能完美满足用户的需求。


5G的频段组合比4G复杂得多,对于某些频段组合,采用“全时双通”会存在射频资源功率功耗等问题。对于这些频段组合,就必须引入第二套解决方案,也就是说,下行继续采用刚才的动态双车道,而上行呢,采用按时间轮流的方式,分时使用。


这种混合式的方案,联发科将其称为“分时双通”



弹性的架构设计,使得联发科可以支持100种以上的频段组合,能够应对国内外的多种复杂场景。


根据实测数据,采用联发科的“新双通”解决方案,在一卡通话的情况下,另外一张卡的上网速率可以高达500Mbps。一卡通话,一卡游戏,时延也可以低至50ms。


这是非常不错的双通体验,完美满足绝大部分的用户需求。



值得一提的是,配合联发科独有的UltraSave省电技术,可以实现网速和功耗的平衡,不用担心“5G新双通”增加对电量的压力。


Wi-Fi 7


接下来,我们再看看Wi-Fi通信能力方面。


今年上半年以来,关于Wi-Fi 7的新闻越来越多,吸引了行业及消费者的广泛关注。


事实上,目前主流的Wi-Fi 6技术,自从2019年正式发布,至今也只刚过去了三年。由此可以看出,Wi-Fi技术的更新迭代,明显加快了速度。


作为移动通信网络的重要补充,Wi-Fi被广泛应用于笔记本电脑、手机、平板电脑及智能家居等领域,给用户带来了极大的便利。在早期手机数据业务流量价格较高、信号覆盖较不完整的情况下,Wi-Fi可以有效降低网络使用成本,弥补蜂窝网络覆盖缺陷。



时至今日,移动通信网络已非常发达,但人们仍然对Wi-Fi存在强烈需求。它与家庭光纤宽带技术相搭配,共同组成F5G技术路线,是行业重要的发展方向。


对于用户来说,Wi-Fi网络的痛点,主要集中在两个方面,一是速率,二是稳定性。


在技术沟通会上,联发科详细介绍了Wi-Fi 7的技术特性,以及其带来的全访问用户体验提升。


联发科认为,Wi-Fi 7带来的技术提升包括三个方面,分别是吞吐率的提升时延的改善,以及网络资源的有效管理。换言之,就是更快、更稳、更高效。


吞吐率方面,Wi-Fi 7采用了4K-QAM这样的更高阶调制,使得调制符号可以承载12bit的数据量,相比Wi-Fi 6的最高调制方式(1K QAM,调制符号承载10bit),可以获得20%的速率提升。


除了调制方式升级外,在频率带宽上面,Wi-Fi 7开放到了320MHz,相对Wi-Fi 6的160MHz带宽,实现了2倍的吞吐。


Wi-Fi 7还有一个特有的技术,类似蜂窝移动通信中的载波聚合技术,名字叫MLO(Multi-Link Operation,多链路操作)。这个技术可以同时让2.4G、5G、6G频段的通道叠加使用,进一步提升吞吐率。


联发科认为,上述三项技术相叠加,Wi-Fi 7相较于Wi-Fi 6应该可以达到2.7倍吞吐率的提升。



再来看看时延方面


刚才提到的MLO技术,除了提升吞吐率之外,还有助于改进时延。


它可以同时侦测2.4G、5G、6G频段,判断哪个频段是相对无干扰的,然后优先使用,以此达到降低时延或掉包率的目的。


根据联发科的实测数据,采用Wi-Fi 7 MLO技术的情况下,相对于只使用单频段的Wi-Fi连接,时延能够下降80%,达到20-30ms。如下图所示。



对于手游来说,这个时延下降带来的体验是非常明显的。用户不会感知到卡顿,游戏会感觉更加流畅。


在网络资源管理方面,联发科介绍了MRU(Multiple Resource Unit)这个技术。


MRU是一种信道管理调度技术。为了方便理解,联发科举了一个例子进行说明:


在一个四车道的高速公路上,如果第二个车道发生事故(频段出现干扰或拥塞),交警为了排除事故,可能将第三和第四个车道同时关闭。这样的话,就会导致整个高速公路的通行能力,下降四分之三。



而采用MRU技术之后,当第二个车道发生事故,交警只需要关闭第二个车道,第三和第四个车道继续开放。这样一来,高速公路的通行能力只下降了四分之一。


前后两种情况相对比,网络效率提升了3倍,可以显著改善用户体验。


总的看来,Wi-Fi 7相比Wi-Fi 6的提升是非常显著的,我们有理由对它产生更大的期待。



它所带来的超高速率、超低时延、超大容量网络体验,将继续与5G完美搭配,激活更多的C端和B端业务场景,推动消费者的数字生活品质升级,以及行业数字化应用的落地。


在媒体问答环节,联发科表示,联发科在Wi-Fi 7领域的布局,包括IP开发和产品开发上面,处于业界相对领先的地位。用户应该可以很快看到,联发科发布支持Wi-Fi 7的产品(包括手机端和路由端)。


高精度导航


5G从R15发展到R17,既有对现有网络能力的不断增强,也有对更多5G场景应用的探索。


高精度导航,就是3GPP一直在着力推进的一个重点业务场景。


众所周知,我们传统的主流定位手段,是基于GNSS(Global Navigation Satellite System)系统的卫星导航定位。通过接收卫星信号,结合地图等App应用,手机终端可以实现定位和导航功能。对于广大用户来说,这个功能的使用率极高,几乎是出行必不可少的工具。



但是使用过这类导航定位应用的读者都知道,单纯基于GNSS系统的定位其实在准确率上存在不小的问题。


晴朗天气及开阔环境下,GNSS定位的准确率还比较高。但是,如果遇到阴雨天气,或者进入树林、隧道、地下停车场等环境,定位的准确率就会大幅下降。


针对这个痛点,联发科提出了名为MPE的解决方案。


MPE的全称叫做MEMS-sensor Positioning Engine,MEMS(微机电系统)传感器定位引擎。



这是一种微机电传感器和GNSS技术相融合的技术。在室外GNSS定位时,会先定位一个校准值。通过校准值,把手机内MPE的传感器(例如加速器、陀螺仪、磁力计等)都校准好。


校准完毕之后,当手机终端进入隧道等无卫星信号的区域,就可以借助微机电传感器,持续向用户提供稳定的导航输出定位点。


如果是直线行进,加速器和陀螺仪就会知道目前的轨迹是往前的。如果有大幅度的转弯,磁力计就会进行感知,然后提供导航定位点。


MPE的定位精度可以达到5米。随着时间推移,磁力计等传感器无法校准的时候,会自动将定位功能切换到传统的NLP(Network Location Provider),也就是借助Wi-Fi进行三角定位。这种定位的精度会更低。


在实际场景测试中,采用不同的姿势切换,在一个正方形的轨迹进行绕圈,2023旗舰明显比2022旗舰表现出色,可以将场景定位误差减小到10米以内(GNSS在这种场景定位误差是12米左右)。在隧道或地下车库场景,2022旗舰进地下道大概是9秒就没办法定位了,而2023旗舰可以坚持60秒以上。



对于驾驶员来说,这样的定位精度提升,以及定位有效时长的增加,毫无疑问是非常有帮助的,会显著减少驾驶员对方向迷失的焦虑。


联发科表示,2023年旗舰手机的一个重要技术趋势,就是实现对北斗三代的支持。北斗三代有一个新的卫星格式——B2b,可以提供高精度导航,精度达到厘米级。


联发科还提到了欧洲的伽利略定位系统E5b,其优点就是在可以在高维度让用户达到初次定位。初始定位是指:手机平常要省电,不开启GNSS。当你需要定位服务,启动APP,可以实现快速定位,缩短等待时间。


对最新GNSS技术和卫星格式的支持,是2023年旗舰手机的基本需求。


结语


联发科技术沟通会上发布的技术信息很多,可谓干货满满。限于篇幅,小枣君就先重点介绍这么多。


近年来,在vivo、OPPO、小米、华为等厂商你来我往的较量下,手机市场的竞争可以说是日趋激烈。激烈竞争的直接结果,就是手机性能的不断提升,以及大量创新技术的出现与应用。


手机是消费者接入网络最重要的工具之一。在新的终端形态出现之前,人们对手机的性能和功能需求是无止境的。作为手机的心脏,手机SoC芯片的能力,直接决定了手机的能力,以及手机的市场竞争力。


作为芯片领域的顶流厂商,联发科近些年来在芯片技术上可以说是突飞猛进。他们推出的天玑系列SoC,从天玑1000(2019年11月发布)到顶级旗舰天玑9000(2021年12月发布)和天玑9000+(2022年6月发布),凭借极佳的性能表现,赢得了用户的认可,实现了品牌全位逆袭。



如今,天玑系列SoC,已经跻身行业顶级旗舰SoC芯片的行列。


联发科在技术沟通会上所介绍的前沿技术,会在2023年旗舰手机中得以应用。随着2022即将进入尾声,即将发布的下一代天玑旗舰芯片能否再次奉上惊喜,让我们拭目以待。



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