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中国移动通信有限公司研究院 2021 年 终端 芯片 新需求报告 中国移动研究院 终端芯片新需求报告 （ 2021 年版 ） 1 目 录 目 录 . 1 1. 前言 . 3 2. 5G 终端芯片产业进展 . 4 3. 面向消费终端的芯片特性需求 . 5 3.1. 终端切片 . 6 3.2. 终端节电 . 8 3.3. SON/MDT . 10 3.4. 测量增强 . 12 3.5. VoNR . 13 3.6. MIMO 增强 . 16 3.7. 高铁性能增强 . 18 3.8. 移动性增强 . 20 3.9. CA/DC/SUL . 21 3.10. 5G 定位 . 23 3.11. 终端高功率 . 24 3.12. 终端能力上报增强 . 25 4. 面向行业终端的芯片特性需求 . 25 4.1. URLLC/IIoT . 26 4.2. 灵活帧结构 . 32 4.3. NPN/CAG . 33 4.4. 二次认证及鉴权 . 35 4.5. 层二测量 . 35 4.6. 终端切片 . 36 中国移动研究院 终端芯片新需求报告 （ 2021 年版 ） 2 4.7. 终端节电 . 36 4.8. VoNR . 36 4.9. MIMO 增强 . 36 4.10. 载波聚合 和 SUL . 36 4.11. 5G 定位 . 36 4.12. 终端高功率 . 37 4.13. 终端能力上报增强 . 37 5. 总结与展望 . 37 参考文献 . 44 中国移动研究院 终端芯片新需求报告 （ 2021 年版 ） 3 1. 前言 新 一代移动通信技术 （ 5G）作为新 基 建 的核心， 正在逐步 渗透 到 人们 社会 生活的方方面面，为科技创新、经济发展和社会进步注入新活力，带来新 机遇。 2019 年是全球 5G 商用元年 ， 2019 年 6 月 我国 工信部发放 5G 商用牌照，全球 5G 发展全面进入商用部署阶段 ， 并在 2020 年迎来了 5G 加速发展的关键阶段。 5G 第一版 国际标准（ 3GPP NR R15 版本 ） 于 2018 年 9 月正式冻结 ， 可 满足 5G 愿景中 移动增强宽带、超高可靠低时延和海量连接的基础指标要求， 因而 成 为了当 前全球 5G 网络 部署的基础版本 。 但为了能够提供更高质量的服务，满足 与垂直 行业的深度融合， 5G 标准和技术还 在 进一步的 增强演进。 NR R16 版本 被 称为 5G 第二阶段， 在 R15 版本的基础上进行了全面增强， 包括对传统 eMBB 业 务 增强 和垂直行业 扩展 ， 该版本于 2020 年 6 月正式冻结， 即刻 成为业界广泛关 注和讨论的热点 。 本报告 旨在 从运营商角度， 着眼于 未来 1-2 年 面向消费类 （ ToC）和行业 类 （ ToB） 场景 发布 5G 终端 芯片 的新 功能 需求及 技术演进的 关键特性 ， 引导 5G 芯片及终端 技术持续 发展 。 本报告第二章主要介绍了 5G 芯片产业发展历程 及产 业现状，第三章着重介绍了面向 消费类市场智能终端芯片引入的新需求 ，第四章 重点介绍了面向垂直行业终端的芯片关键特性需求，最后进行总结与展望。 对于 本报告中提出的新需求和关键特性，后续会进行相应的芯片功能和性能评估，形 成完整闭环以持续推进 5G 芯片及终端产业成熟 ， 满足 5G 商用需求 。 本报告 主要针对 Sub-6GHz 频段，在 R15 基本功能要求基础上 重点 介绍面向 演进的新功能需求。 本文中使用“ 基本需求 ”、“ 增强需求 ”和“ 可选需求 ”等词汇来描 述需求等级，其中： “基本需求 ”是 指 面向 R16 版本商用 ， 终端芯片必须支持的功能； “增强需求 ”是指 面向 R16 版本商用 有重要作用，后续可能会使用 ， 推荐 终端芯片支持的功能； “可选 需求 ”是指 面向 R16 版本商用 未作硬性要求，终端芯片可选择提供 的功能。 中国移动研究院 终端芯片新需求报告 （ 2021 年版 ） 4 本报告由中国移动研究院撰写，得到了 华为 、 高通 、 联发科技 、 紫光展锐 、 海思、三星半导体 等行业领军企业的大力支持，在此表示感谢。 2. 5G 终端 芯片产业进展 在 5G 端到端产业链中，成熟的 5G 终端芯片是其中重要一环。面向 5G 商 用，从 2017 年至今， 5G 终端芯片研发先后经历了 终端原型机 、基带芯片、 SoC 芯片三个 发展 阶段，产品成熟度不断提升，满足 5G 商用过程中对于系统验证、 网络部署、产品研发等的需求。 2017 年，高通、联发科技、展讯、英特尔等芯片厂商研发了基于 FPGA 的 5G 终端 原型机 ，包括：基带、射频芯片、射频前端、天线等模块，支持 3GPP 标准定义的新空口层 1 架构 ，实现新型信道编码、高阶调制方案、低延迟 帧结构 等 NR 特性，并能够达到单用户 1Gbps 以上的传输速率，支持 5G 端到端关键技 术验证和系统验证，为后续 5G 芯片及终端研发奠定了良好的理论基础。 2018 年第四季度起，终端芯片厂商陆续发布了 5G 终端 Modem 芯片，支持 3GPP R15 协议版本的 5G 通信能力。其中，除 2018 年推出的两款 Modem 芯片 仅支持 5G 非独立组网模式外，从 2019 年起至今推出的所有 Modem 芯片（包括： 华为 Balong 5000、联发科技 Helio M70、紫光展锐春藤 510、高通 X55/X60）全 部支持 5G 非独立组网和 5G 独立组网两 种模式，有力保障了 5G 终端在多样网 络部署环境下的应用灵活性。 2019 年 9 月起 至今 ，终端芯片厂商陆续推出了 SoC 芯片。这类芯片在 Modem 芯片基础上集成 AP（应用处理器），通过提升芯片硬件集成度（目前多数采用 7nm 工艺），达到降低终端功耗和成本的目的，提升 5G 用户体验，可以更好地 满足 5G 终端商用需要。 截至 2021 年 1 月 ，终端芯片厂商已推出 SoC 芯片 近 20 款， 如图 2-1， 包括：高通骁龙 765/765G、 690、 888，华为麒麟 990/820/985， 联发科技天玑 1000/1000L/1000+、 800/820、 720、 1200/1100，紫光展锐虎贲 T7520， 三星 E980/E990/E880 和 E1080，目前已有大量基于 SoC 芯片的 5G 终端产品上 市。 中国移动研究院 终端芯片新需求报告 （ 2021 年版 ） 5 图 2-1 5G 终端芯片产品路标 以上芯片产品中，包含海思、 联发科技 、高通、三星、展锐在内的主流芯片 厂家参与了中国移动组织的实验室和多城市外场规模试验，有效验证了 5G 芯片 SA 和 NSA 的功能 与 性能。在基本功能方面，所有芯片对接入、移动性、互操作、 语音回落到 EPS 功能支持情况 良 好， VoNR 功能已有 四 款芯片 参与 测试，部分芯 片仍需进一步测试验证 。 在关键特性方面，所有芯片均已支持 Power Class 2、 上 行双发 、上行 type 0 非连续调度 ；在吞吐量性能方面， n41 频段外场下行峰值 速 率 最高可达到 1.8Gbps，上行峰值 速率 最高可达到 240Mbps， n79 频段外场 2.5ms 双周期 -7D3U 帧结构下行峰值 速率 最高可达到 1.55Gbps，上行峰值 速率 最高可 达到 370-375Mbps， 2.5ms单周期 -1D3U帧结构下行峰值 速率 最高可达到 730Mbps， 上行峰值 速率 最高可达到 739Mbps，不同芯片的外场峰值 速率 存在一定差异。 目前 ， 芯片已经 可以 支持 5G 终 端实现 R15 多项 基本 功能， 包括 ： 2.6GHz、 4.9GHz、 700MHz 等 5G 主力 频段 ，支持 SA/NSA 双模 、 两发四收、 上行高功率、 上 /下行 256QAM、 灵活帧结构、 终端节电等 5G 关键特性， 部分芯片 具备了支持 上 /下行 2CC 载波聚合的处理能力。 3. 面向 消费 终端 的芯片 特性 需求 当前我国 5G 网络建设进入关键时期，面向消费类的 5G 智能终端成为了首 批发力的商用终端。 从 2019 年 9 月起，各终端厂商陆续推出了基于 SoC 芯片架 构 的第二代商用终端。 2021 年 1 月， 国内市场 5G 手机出货量 2727.8 万部，占 同期手机出货量的 68%；上市新机型 23 款，占同期手机上市新机型数量的 中国移动研究院 终端芯片新需求报告 （ 2021 年版 ） 6 57.5%1。 随着各品牌不同款式的 5G 终端 的陆续 发布并 上市 ， 消费类 智能 终端成 为 5G 生态链中表现最积极的环节之一。 面向后续 5G 技术演进， 消费类智能终端依然面临更高的传输速率、更低的 终端功耗、更优的业务体验等多维度的增强需求。 目前，终端芯片厂商已经开始 规划并研发基于 3GPP R16 协议版本的 5G 终端芯片产品，预计 R16 新特性的技 术 验证 在 2021 年 Q2 会 陆续 展开， 2021 年下半年 多家 芯片 厂商 将陆续 推出商用 产品， 2021 年 Q4 起 R16 版本智能终端将上市 。 本章节主要 介绍 中国移动重点 推动的面向 消费 终端的芯片新特性需求 ， 文 中 所述 R16 技术要求需支持 2020 年 9 月及以上版本。 3.1. 终端切片 网络切片技术作为 5G 区别于 4G 的新技术之一， 以其可以满足不同业务需 求的网络特点，被认为是满足 5G 多样化业务需求的关键。 随着网络切片技术的 引入，运营商将能够为不同用户提供不同功能特点的网络能力，为不同业务需求 的用户提供“专属”的网络，保障优质化的服务水平，满足差异化的业务需求。 网络切片是一种端到端的流程，而在网络切片发展过程中， 终端作为切片服 务的入口和起点，切片特性的引入对终端自身的业务应用、操作系统、通信芯片 等方面也带来广泛而显著的影响。针对 5G 智能终端的芯片特性需求如下： NSSAI 相关功能要求 NSSAI 是用于选择和使用切片服务的标识信息，也是贯穿切片端到端流程的 连接纽带 。 5G 智能终端采用 S-NSSAI 来标识切片服务使用者所将占用的传输网、 无线网和核心网等网络资源。 因此 ， 终端首先需要支持 对 来自 于网络侧的 NSSAIs （包括 Configured NSSAI/Allowed NSSAI/Rejected NSSAI）信息进行接收 、 存储 和更新 ；并在后续与网络进行交互的 RRC、 NAS 信令消息中携带网络切片的标 识（ S-NSSAI）并传递给网络 ，用 以建立切片连接及 PDN 会话 。 对于切片的系统间互操作，当 5G 终端通过 4G 网络 接入并建立 PDN 连接时， 终端应支持从 PCO 中读取每个会话对应的 S-NSSAI 信息 。 需求等级 ： 基本需求 中国移动研究院 终端芯片新需求报告 （ 2021 年版 ） 7 图 3-1 端到端流程中的 S-NSSAI 标识 URSP 相关功能要求 URSP 是对终端进行切片配置与管理的核心规则。 URSP 在切片订购开通过 程中生成，在切片业务流程中作用于终端，用于指导终端根据业务特征 TD 将业 务数据放到相应的切片上承载。 3GPP 规范 中 定义了 URSP 用于描述来自业务应用的业务流与切片的关联关 系。 因此 ， 终端需要支持 由网络下发 URSP 配置规则的接收、保存和更新 ；并 根 据 URSP 规则，提供业务应用的 Traffic Description（ APPID、 IP3 元组 、 FQDN、 DNN、 ConnectionCapability）等业务属性信息 ；再 将选取的 Traffic Descriptor 与 对应的 S-NSSAI 进行映射绑定 。 需求等级 ：基本需求 中国移动研究院 终端芯片新需求报告 （ 2021 年版 ） 8 图 3-2 终端 URSP 的接收与配置 Traffic Descriptor 相关功能要求 Traffic Descriptor（简称 TD）是实现切片服务多样化、定制化的关键属性 。 TD 为使用者提供了 不同业务颗粒度， 可 根据多样化的业务需求，灵活选择合适 的 TD。 因此 ， 终端应具备获取业务应用的 APPID、 IP3 元组 、 FQDN、 DNN、 ConnectionCapability 等 Traffic Descriptor 属性的能力，其中对于 DNN，终端应 能够具备对定制化 DNN 参数的设置、传递和使用。 需求等级 ：基本需求 图 3-3 TD 特征示例 3.2. 终端节电 续航能力是 5G 终端的一个关键性能指标，相比 4G，大带宽、多天线、双 连接等特性对 5G 终端功耗带来很大的挑战。目前，中国移动已全网开启 C-DRX、 BWP 等节电特性，部分终端的架构从商用初期的拼片方案向 SoC 芯片过渡，主 流芯片工艺也从 7nm 提升至 5nm。根据评估结果分析， 5G 终端续航可基本满足 用户使用一天的需求， 5G 终端功耗较商用初期已有大幅改善。为了持续提升用 户体验，提升 5G 终端功耗性能， R16 在网络侧引入了终端节能信号、跨时隙调 度、不同 BWP 最大 MIMO 层数限制等特性，相关特性 需求 如下： 中国移动研究院 终端芯片新需求报告 （ 2021 年版 ） 9 终端节能信号指示 连接态终端需要在每个 DRX 周期内唤醒检测 PDCCH，但不是所有 DRX 周 期都有数据调度， PDCCH 检测会带来额外能耗。 R16 节能信号指示 可以通知 终 端是否在下一个 DRX 周期开启 on duration timer（检测 PDCCH）。 R15 终端只能 在 DRX 激活期内进行 CSI 测量上报。 R16 引入了 DRX 节能信号后，同时引入 了 CSI 测量上报与节能信号解耦，终端在 DRX 非激活期也可以 CSI 测量上报 ， 保证基站可以在每个 DRX 周期都获得终端的 CSI 测量上报结果，维持链路性能 和频谱效率。 需求等级 ：基本需求 跨时隙调度 下行传 输可分解为 PDCCH 接收、 PDCCH 解调、 PDSCH 接收， 其中， k0 是 PDCCH 下行调度到 PDSCH 数据发送的间隔时间。 跨时隙调度主要节省无数 据传输子帧的 PDCCH 解调部分的功耗。 R16 引入动态跨时隙调度指示，网络侧 通过调度 DCI 指示终端应用的最小 PDSCH/PUSCH 调度时隙。根据业务模型的 不同，可取得 13% - 28 %的空口节能增益，对连续传输的数据业务无节能增益。 适用于时延非敏感的 UE，有明显增益的典型场景是类似于 Wechat/QQ 这类 稀疏 小包 业务。 需求等级 ：基本需求 Dormant BWP 在 CA 场景下， Scell 的业务量要比 Pcell 更加稀疏， DRX 节能信号仅可以配 置在 Pcell 上， Scell 无法实现 DRX 唤醒功能， R16 引入 dormant DL BWP，终端 在该状态下无需检测 PDCCH，仅需要做一些测量操作以维持链路性能，可以最 大程度降低 Scell 的能耗。 需求等级 ：基本需求 不同 BWP 最大 MIMO 层数限制 R15 在所有 BWP 上配置相同的最大下行 MIMO 流数，终端根据小区级别的 最大 MIMO 流数实现接收天线配置（接收天线数 =MIMO 流数）。小区中心点的 中国移动研究院 终端芯片新需求报告 （ 2021 年版 ） 10 终端在接收小包业务时， 2Rx 的性能相比于 4Rx 的性能差别不大，但是可以节省 一半的射频能耗开销。 R16 通过在每个 BWP 配置不同的下行最大 MIMO 流数， 基站通过 BWP 切换实现终端的下行最大 MIMO 流数调整。根据不同的业务模型， 可取得 3%-30%的空口节能增益。 需求等级 ：增强需求 UE 辅助信息上报 UE 辅助信息上报是一种准确有效的让基站获取终端需求的方法，终端可以 根据自身需求上报辅助信息。 R15 中主要引入过热保护， UE 希望网络通过降低 CC 数、最大带宽和最大 MIMO layer 等来规避过热； R16 引入了 UE 期望的 RRC 状态、 DRX、 MIMO layer 等 UE 节能特性的期望参数，基站根据这些辅助信息 对终端的参数进行重配置。 需求等级 ：增强需求 RRM 测量放松 R16 引入了网络侧控制的空闲态 /非激活态终端的邻区 RRM 测量放松，针对 低移动性、非小区边缘用户两种场景，网络侧通过系统消息通知终端 RRM 测量 放松的触发条件，终端在满足触发条件下进行邻小区的测量放松。 需求等级 ：可选 需求 终端节能特性在商用过程中仍有一些协同问题需要解决， 3GPP 标准也在推 出更多的终端节能特性，希望芯片和终端厂家针对网络已引入策略做好终端功耗 优化工作，预计在 2021 年 Q3 可以进行针对 R16 终端节能特性的评估验证，持 续提升 5G 终端功耗性能，为用户提供体验更好的 5G 服务。 3.3. SON/MDT 相比 4G， 5G 新需求、新场景和新特性对 5G 网络的部署和运营维护带来了 前所未有的挑战 ， 运营商和网络厂商急需更加自动化和智能化的手段来降低 5G 网络的部署和运维成本，提升用户体验。 3GPP 定义了 SON（自组织网络） /MDT （最小化路测）技术，网络能够自动、自主进行智能化操作，最小化对人工的依 赖，通过智能化的网络自配置与自优化方案，降低网络运维成本，提升网络性能 中国移动研究院 终端芯片新需求报告 （ 2021 年版 ） 11 和用户体验。 在 SON/MDT 技术中 ， 对终端有较强需求、依赖于终端 测量 上报的 功能主要是自动邻区关系优化 功能 、 最小化路测 功能和层二测量的上行数据包发 送时延功能 。 ANR 功能 自动邻区关系优化 （ ANR）是 3GPP R15 版本定义的功能 ，指网络侧借助 UE 对周围邻区 PCI 和 CGI（小区唯一标识）的测量和上报功能，可以自动完成 邻区关系表的配置和优化，包含相邻小区的自动添加和删除。同时，如果某小区 与目标小区建立邻区关系后，还可以帮助该小区所属基站与相邻小区基站建立 X2/Xn 逻辑接口。 ANR 可解决现网中邻区规划工作量大，易出现人工邻区漏配 情况等问题。 终端需支 持 SA 组网下的 ANR 功能 ，在 5G SA 网络下上报 5G、 4G 邻区 ID。 需求等级 ：基本 需求 MDT 功能 最小化路测（ MDT）技术是 3GPP R16 版本引入的功能 ，主要通过移动终端 上报测量报告或者基站侧收集测量结果的方式来获取网络优化所需要的相关参 数，以达到降低运营商网络优化和维护成本的目的。 （ 1） Immediate MDT/连接态 MDT： UE 处于连接态时进行测量和上报 。 需求等级 ：基本 需求 （ 2） Logged MDT/空闲态 MDT： UE 处于空闲态时进行测量并将数据存储 在本地，进入连接态时上报空闲态采集的数据。 需求等级 ： 基本 需求 （ 3）异常事件上报： RLF Report/无线链路失败报告功能，当 UE 发生无线 链路失败（ RLF）时，进行相关测量数据采集和记录，并可以包含随机接入失败 相关信息， UE 成功接入网络时把采集的 RLF 信息进行上报； RCEF Report /RRC 连接建立失败报告功能，是指当 UE 发生 RRC 连接建立失败时，进行数据采集 记录和记录， UE 成功接入网络时把采集的记录进行上报。 需求等级 ：基本 需求 中国移动研究院 终端芯片新需求报告 （ 2021 年版 ） 12 （ 4）终端需 支持 GPS 等位置信息功 能支持能力的上报及相应位置信息的上 报。 需求等级 ：基本 需求 层二测量的上行数据包发送时延功能 基于核心网 QoS 监控 （ QoS monitoring）需求， 推荐 终端 支持网络触发测量 UL PDCP Packet Average Delay by UE 的配置 、 测量 及 结果 上报，用于获取 高层 数据包到达 PDCP 层到终端得到 传输该数据包 UL grant 的时延 。 需求等级 ：增强 需求 移动鲁棒性优化（ MRO） 在移动网络中，切换参数不合理设置会造成终端切换时机不当，直接影响系 统性能及用户体验，最严重可导致用户掉话。 MRO 功能主要通过对异常切换场 景检测和移动性参数的优化，减少异常切换，达到提高切换成功率和网络性能的 目的。 MRO 功能需要终端支持无线链路失败报告（ RLF Report）的上报。 需求等级：增强需求 随机接入优化（ RACH 优化） 随机接入优化（ RACH 优化）是对 RACH 参数进行优化，一方面通过对随 机接入资源、功率参数的合理分配和优化，提高随机接入的成功率；另一方面， 减小随机接入的冲突概率缩短用户接入延迟，提高用户体验。 RACH 优化功能需 要终端支持随机接入报告（ RACH report）的上报。 需求等级：增强需求 2020 年下半年已有 2 家芯片支持 了 SA ANR 功能 ，并与两家网络完成实验 室互通测试，预计 2021 年将开展外场试点，并且将有更多芯片支持 SA ANR 功 能。 我们后续将以高优先级来推进 MDT 的落地，同时也希望产业能够尽早的支 持 MDT 功能，从而支撑网络自优化和智能化的各类应用，打造良好生态。预计 2021 年 Q3 R16 版本终端芯片将陆续支持 MDT 功能。 3.4. 测量增强 3GPP R16 版本引入多项终端测量相关的增强功能 ， 通过缩短测量时延 ，减 中国移动研究院 终端芯片新需求报告 （ 2021 年版 ） 13 少资源开销、 提升用户业务 体验 ， 以及 新增测量量上报 ，更准确地反馈信道质量 用于 网络优化 ， 提升网络运维效率 。 基于 CSI-RS 的 RRM L3 测量 5G 系统 定义 的 CSI-RS 参考信号 ， 可以 更全面 反映数据 信道状态 信息、实现 波束级别的移动性测量 。 3GPP R15 中已对 CSI-RS 的 L1 测量内容进行了规定， 在 R16 协议版本中更新了 CSI-RS 具体的测量指标要求。终端需满足 CSI-RS RRM L3 服务小区的测量 要求 ， 并规定 支持至少 32 个 CSI-RS 端口的测量 。该功能的 引入，既解决了 SSB 无法灵活反馈网络负荷的问题，同时，相较于 CSI-RS L1 测量， CSI-RS L3 测量 还 可 以 提高系统稳定性、减少空口开销 。终端 通过对 CSI-RSRP、 CSI-RSRQ、 CSI-SINR 等指标的测量上报， 可以更加准确有效地反 馈信道质量，实现基于 RRM 测量 的要求 。 需求等级 ：基本需求 新增 NR Gap pattern 3GPP R16 扩展 了 gap pattern， 支持 终端测量持续时长 （ gap 时长） 为 3ms， 测量周期可以是 40ms 或 80ms， 有助于 降低终端测量开销，降低网络侧处理复杂 度 。 需求等级 ：基本需求 异频 no gap 增强 3GPP R15 定义在 测量异频邻区时 需配置测量 GAP，在此期间服务小区无法 进行业务传输，存在业务中断 的 问题 。 R16 协议引入了 SSB 异频测量增强 ，即 待测量 SSB 位置与服务小区不同，但均位于终端激活 BWP 内时，无需 为终端 配 置测量 GAP。同时， R16 协议还引入了 无 GAP 异频测量增强 ，如果 终端上报支 持该能力， 则 在测量异频时，基站不配置测量 GAP，依然 可以 保持服务小区传 输数据 。 异频 no gap 测量 可以降低和避免因测量 GAP 引起的 终端 业务中断问题 。 需求等级 ： 增强需求 3.5. VoNR 语音业务是 5G 不可或缺的基本业务能力，多数运营商 SA 初期语音方案采 中国移动研究院 终端芯片新需求报告 （ 2021 年版 ） 14 用从 5G 回落到 4G 网络的方案（ EPS Fallback），但伴随而来会有接续时延的 增加 、 通话时数据业务无法驻留 5G 网络 、 流程碰撞概率增加带来业务受损等问 题，因此随着 5G 站点覆盖范围逐步扩大实现连续覆盖，以及终端 /产业链成熟后 语音方案要逐步从 EPS Fallbak 演进到采用 VoNR 提供 5G 语音，作为 SA 阶段语 音的目标建设方案。 VoNR 语音方案 基于 5G 网络提供语音 业务， 终端驻留 5G 时 语音业务和数 据业务都承载在 5G 网络 ， 当终端移动到非 5G 覆盖区 时 VoNR 业务 切换为 VoLTE 业务 ， 由 LTE 网络为其服务 。 图 3-4 VoNR 语音 方案 VoNR 语音通话业务 芯片 支持在 5G 承载建立语音业务（ VoNR），并可 通过终端能力指示区分 EPS Fallback 和 VoNR 能力，以及 VoNR 与 VoLTE 之间 的语音通话切换 。 5G 语音终 端应支持 AMR-NB、 AMR-WB、 EVS 音频编解码， 包括： AMR-NB 的 12.2kbps、 10.2kbps、 7.95kbps、 7.40kbps、 6.70kbps、 5.90kbps、 5.15kbps、 4.75kbps 八种编 解码类型， AMR-WB 的 23.85kbps、 23.05kbps、 19.85kbps、 18.25kbps、 15.85kbps、 14.25kbps、 12.65 kbps、 8.85kbps、 6.6kbps 九种编解码类型，和 EVS 13.2kbps、 24.4kbps 两种编解码类型。 需求等级：基本需求 ViNR 视频通话 业务 芯片 支持在 5G 承载建立视频业务（ ViNR） ，并支持 ViNR 与 ViLTE 之间 的 5G NR L TE L TE E PC 5G Cor e IM S Cor e V o L TE Vo NR V o IP Vo IP 切 换 切换请求 N 2 6 基于覆盖的切换 中国移动研究院 终端芯片新需求报告 （ 2021 年版 ） 15 视频通话切换 。 5G 语音终端应支持 H.264、 H.265 视频编解码，包括 3GPP R13 TS 26.114 的 5.2.2 节中的规范的 ITU-T H.264 CHP 级别 3.1 或支持 H.265 Main Profile, Main Tier, 级别 3.1。 需求等级 ：增强 需求 5G RAN 特性 （ 1）头压缩 VoIP 业务是基于 IP 网络传输的语音业务，包头开销占整个数据包的比例较 大，为了节省传输资源，业界提出了一种 IP 包头压缩方法 RoHC，该功能可 降低包头开销。经过 RoHC 压缩后，开销占比降为 12.5% 18.8%，对语音业务 信道覆盖和容量有明显增益。 需求等级 ：基本 需求 （ 2） C-DRX UE 进入 连接 态后 ，在没有 进行 上下行数据 传输时 ， UE 仍然一直监听 PDCCH， 对终端功耗有较大影响 。 开启 C-DRX， UE 在 连接态时 周期性监听 PDCCH， 达 到省电的目的 。 C-DRX 功能不仅适用于数据业务，对 VoNR 语音业务也同样适 用。由于 VoNR 语音包的实时性要求较高，网络一般会区分于数据业务，配置一 套不同的 C-DRX 参数 。 需求等级 ：基本 需求 （ 3） Slot aggregation 受限于终端的发射功率，当用户在小区边缘时可能发射功率不足，丢包率增 加，造成过多的 HARQ 重传，导致延迟增加影响用户体验。使用 slot aggregation， 两个连续子帧中的立刻重传，能增大传输成功率， 提高接收成功率。 需求等级 ：增强 需求 （ 4） SPS 半持续调度 基站 的 半持续调度，即 终端申请一次资源后，在之后的一段时间内分配给该 用户。 由于 IP 语音数据包比较小 、 包的大小比较固定 、 到达间隔比较固定，有 严格时延要求的特点，因此适合使用半持续调度传输。 中国移动研究院 终端芯片新需求报告 （ 2021 年版 ） 16 需求等级 ：增强 需求 目前， 五 家芯片均已支持 VoNR 功能 ，其中 较多芯片已在 2020 年与若干网 络完成了实验室互通测试和外场测试验证 ，预计 在 2021 年将全面开展面向商用 的测试验证 。 3.6. MIMO 增强 相较于 3GPP R15 标准定义 NR MIMO 要求的基本功能及协议流程， R16 阶 段重点增强了波束管理和 CSI 反馈，支持多个传输点（ multi-TRP）到单个 UE 的传输，以及多个 UE 天线在上行链路的全功率传输和降低 PAPR，这些增强功 能可提升速率，提升边缘覆盖，减少开销和提升链路可靠性。 上行满功率发送 在 R16 阶段，针对上行两天线非相干发送的终端，定义新的 UE capability 和新的码本以及 Tx mode，其中 Mode 1（配置新码本）和 Mode 2（修改功率控 制和端口资源配置）这两种传输方案，可以使得上行双发的终端在小区边缘可以 上行满功率（ 26dBm）发送，相比 R15 部分终端 因协议限制采用 23dBm 单发情 况 可提升上行覆盖 23dB。该功能主要影响上行双发终端的软件修改，能够保证 上行双发终端满功率发射上行信号，保证覆盖，是 R16 阶段终端必选支持的关 键技术之一。 需求等级 ：基本需求 图 3-5 上行满功率发送 方案 Low PAPR DMRS 在 R15 阶段， DMRS 符号的 PAPR 高于 PUSCH 符号，终端 PA 会进行限幅 中国移动研究院 终端芯片新需求报告 （ 2021 年版 ） 17 处理，导致 UE 的传输功率降低，影响上行发射功率，影响网络覆盖和边缘速率。 3GPP R16 引入 Low PAPR DMRS 特性，重点解决上行传输时 DMRS 峰均比高的 问题 ， 通过引入低 PAPR 序列用于生成 UL 新的 DMRS 序列、 SRS 和 PUCCH 格 式 0 和 1 调制符号， 预期可以降低 DMRS 符号的 PAPR 约 14dB。 需求等级 ：基本需求 图 3-6 Low PAPR DMRS 方案 Multi-Beam R15的 路损 参考信号配置都是基于 RRC信令，比如以 SSB为 路损 参考信号 ， 会导致切换波束后的 PL 不匹配，并且 SSB 测量的 RSRP 对于 网络指标的规划 也 存在不准确的问题。 R16 协议版本 通过 MAC CE 更新 PUSCH 和 SRS 的 路损 参 考信号 ，采用 RRC 配置 +MAC-CE 激活 /更新机制，在开环功控时有利于 UE 更 好评估链路质量，避免频繁 RRC 重新配置和冗余信令，降低时延，提高效率。 对于 PUSCH，可以通过 MAC-CE 消息激活对应于 SRI 域取值的路径损耗参考信 号。在非周期和半持续性 SRS 资源集，可通过 RRC 信令配置多个路径损耗参考 信号，用 MAC-CE 来激活其中的一个。 需求等级 ：增强需求 TypeII 码本 增强 在 R16 阶段， TypeII 码本 扩展 至最高 4 层传输（ 3-4 流扩展， MU MIMO）， 并 引入 新的 空频压缩码本 （ 1-2 流， MU MIMO）方案 ， 与 R15 CSI-RS Type II 性能相同 的前提下 可以大幅 减少 开销 并提升 性能 。 需求等级 ：增强需求 中国移动研究院 终端芯片新需求报告 （ 2021 年版 ） 18 Multi-TRP Multi-TRP 功能，可以允许每个 TRP 采用不同的 DCI 调度不同的传输块， 利用不同 TRP 的空间信道差异来提升用户数据速率，适用于 eMBB 场景；也可 以允许不同 TRP 传输一个 DCI 调度的同一个传输块，利用空分、时分、频分等 方式提升数据可靠性，适用于 eMBB 和 URLLC 场景。 需求等级 ： 增强 需求 图 3-7 Multi-TRP 方案 示意图 R16 阶段 MIMO 增强特性，可以对 R15 阶段起到极大地补充作用，解决了 R15 阶段遗留的问题，进一步提高了终端效率 及 用户体验。计划于 2021 年 Q3 升级 MIMO 增强的高优先级特性，并启动实验室互通和外场测试。 3.7. 高铁 性能增强 高铁场景是 5G 终端的一个重要应用场景，运营商在所有高铁沿线均部署了 5G 设备为高铁用户提供 5G 服务 。 相比 4G， 5G 新特性大带宽、更复杂的参考 信号、上行双发对 5G 高铁终端提出很多挑战，通过 5G 终端高铁场景的测试， 发现高铁终端存在性能低、掉话、切换失败等问题严重影响用户感知 。 为了 进一 步提升 5G 高铁用户感知 需求 ，如下特性 需要终端考虑支持 ： 中国移动研究院 终端芯片新需求报告 （ 2021 年版 ） 19 R16 高铁标识 5G 公网与 5G 高铁专网同频组网，高铁终端在空闲态状态会重选到非高铁 专网，在高速的情况下，终端会出现接入失败等现象， R16 标准引入专用的 高铁 标识 可以支撑终端对高铁场景的判别， 提升终端在高铁场景下的解调性能 。 需求等级 ： 基本 需求 图 3-8 R16 高铁标识 R16 高铁 500km/h 下的 性能 指标要求 现网 中， 上海磁悬浮列车的时速高于 350km/h 的速度，最快接近 500km/h， 该线路也部署了 5G 覆盖，满足高铁列车用户体验，因此对终端有对 500km/h 下 的 性能 指标要求 。 需求等级 ： 增强 需求 高铁终端 TRS 的提前测量 目前 5G 高铁网络侧的部署是 DPS 方案，该方案的特点是同一小区下，存在 多个 RRH，每个 RRH 下配置不同的 TRS 配置 。 然而每个 RRH 的覆盖范围较小， 在高铁场景下 RRH 的切换数量较多，每次 RRH 切换都会变更 TRS 配置，严重 影响 5G 高铁用户性能。 通过测试验证发现，终端提前测量小区内所有的 TRS 配置，网络侧下发 TRS 配置切换的时候，可以大幅提升用户体验 。 需求等级 ： 增强 需求 中国移动研究院 终端芯片新需求报告 （ 2021 年版 ） 20 图 3-9 高铁网络部署 方案 对于高铁场景终端芯片增强特性可以在 2021 年 Q4 安排真实测试，网络侧 可以给予支持。 3.8. 移动性增强 为降低切换失败率、增强可靠性， 3GPP 在 R16 阶段引入了移动性增强，主 要功能包含条件切换（ Conditional Handover， CHO）以及双协议栈切换（ Dual Active Protocol Handover， DAPS HO）。 条件切换 条件切换 指的是当切换条件满足时由终端执行切换 。 基站根据 UE 所处位置 的覆盖情况，预先配置若干 小区作为 UE 切换的目标小区 ； UE 执行测量， 检测 到切换触发条件满足时直接向目标小区发起接入，完成条件切换 。 条件切换能够 避免 在终端和源基站进行信令交互、以 及源 基站和目标基站进行信令交互的时间 内，由于无线链路状态变化导致的 UE 切换失败的情况发生 ，提高切换成功率。 该功能 适用于高速场景，节省传统切换 “事件触发 -MR 上报 -切换命令 ”的时间 ， 属于 R16 版本芯片高优先级引入的新需求。 需求等级 ：基本需求 双协议栈切换 双协议栈切换 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。 即 在切换过程这段极短的时间里