专利解密—vivo双模5G技术

双模5G是指支持混合组网（NSA）和独立组网（SA）两种5G组网方式。本专利中终端的射频电路可以通过两个收发通道同时发射上行信号，增强终端发射上行信号的能力，提升终端的上行数据传输性能。另外，终端可根据所处的NSA网或SA网灵活选择上行信号发射方式，进一步增强其发射上行信号的能力以及上行数据传输性能。

11月7日，vivo联合三星在京举办的媒体沟通会上，正式展示双方联合研发的双模5G AI芯片Exynos 980，并于12月推出率先配备双模5G AI芯片Exyons 980的vivo X30系列，这意味着双模5G手机很快将进入普及阶段。
 
据悉，Exynos 980，是vivo深度联合三星开发的双模5G AI芯片，是首批支持双模5G的量产SoC（系统级芯片）之一，支持混合组网（NSA）和独立组网（SA）两种5G组网方式，并且实现了将5G基带集成到SoC当中，答复减少了对布板面积的占用，使得手机内部空间得以更有效的利用。
 
一直以来，缺少能够同时支持独立组网（SA）和混合组网（NSA）制式的双模基带芯片是行业的一大痛点。人们在使用终端的过程中，对于终端的性能以及功能等要求也变得越来越高，尤其是终端的高速率数据传输能力。但是，目前终端在工作过程中，由于其工作频段内的网络无法同时兼顾5G的高数据速率以及LTE的广域覆盖的要求，会影响终端发射上行信号的能力，从而降低终端的上行数据传输性能。为解决这个通信领域的技术问题，vivo申请了一种射频电路、终端及信号发射控制方法（申请号为CN108768434A）的发明专利。以下对该专利的技术原理进行解析，看看5G双模具体在该专利中是如何运作的。
 
在5G技术中，为解决上行广域覆盖以及高数据传输的问题，提出了两个解决方案：
 
方案一中，网络架构采用非独立(Non-StandAlone，NSA)架构，即通过LTE和5G双连接的机制，数据面经由LTE通路和5G通路以满足高速率需求，而5G网络的控制面经由LTE通路，以保证上行的覆盖性能；
 
方案二中，网络架构采用独立(StandAlone，SA)架构，即5G网络的控制面和数据面都经由5G通路，另外引入了上行2×2多入多出(Multi In Multi Out，MIMO)机制。
 
为了进一步提升终端上行广域覆盖以及高数据传输的能力，可以通过上图中的射频电路，实现终端同时支持上述两种架构。

参见上图的射频电路，具体如下：
 
切换开关306与第一天线310之间，串联接入一LTE/5G功率放大器307、一LTE/5G射频滤波器308以及一LTE/5G收发切换开关309，使切换开关306与第一天线310之间构成第一收发通道；
 
切换开关306与第二天线311之间，串联接入一LTE/5G功率放大器307、一LTE/5G射频滤波器308以及一LTE/5G收发切换开关309，使切换开关306与第二天线311之间构成第二收发通道；
 
切换开关306可以采用上图改进的双刀双掷开关，即切换开关306包括信号端子A1、信号端子A2、信号端子A3、信号端子A4以及两个连接臂；
 
另外，LTE调制解调器302与第一收发通道中的LTE/5G收发切换开关309连接，构成接收和处理NSA网络架构下网络控制信号的NSA接收通路；以及，5G调制解调器与第二收发通道中的LTE/5G收发切换开关309连接，构成接收和处理SA网络架构下网络控制信号的SA接收通路。
 
其中，上述射频电路的工作过程如下：
 
终端在待机状态（即未进行信号收发的 状态）下，监听网络侧设备下发的信令；
 
若监听到网络侧设备下发的信令，基带处理器301解调接收的信号，判断当前网络为NSA架构网络或者SA架构网络；
 
在当前网络为NSA架构网络的情况下，基带处理器301对射频电路中的其他部件进行以下控制操作：
 
控制LTE调制解调器302和5G调制解调器304开启，以分别生成LTE频段的调制信号和5G频段的调制信号；
 
控制LTE射频收发机303和5G射频收发机305开启，以分别对LTE频段的调制信号和5G频段的调制信号进行上变频处理，分别构成LTE频段的上行信号和5G频段的上行信号；
 
控制切换单元306中的连接臂将信号端子A1和信号端子A3连接，以及信号端子A2和信号端子A4连接，使得LTE频段的上行信号经过第一收发通道发射，和5G频段的上行信号经过第二收发通道发射；或者，将信号端子A1和信号端子A4连接，以及信号端子A2和信号端子A3连接，使得LTE频段的上行信号经过第二收发通道发射，和5G频段的上行信号经过第一收发通道发射；
 
控制LTE/5G功率放大器307工作于LTE、5G模式，对LTE、5G功率放大器307所在收发通道的上行信号进行功率放大；
 
控制LTE/5G收发切换开关309工作在上行信号发射模式，使LTE/5G收发切换开关309从其在收发通道的天线发射出去。
 
而在当前网络为SA架构网络的情况下，基带处理器301可以控制射频电路射频电路中的其他部件进行如下操作：
 
控制5G调制解调器304开启，以生成5G频段的调制信号，同时控制LTE调制解调器302关闭，以节省终端的电能；
 
控制LTE调制解调器302，以对5G频段的调制信号进行上变频处理，构成5G频段的上行信号，同时控制LTE射频收发机303关闭，以节省终端的电能；
 
控制切换单元306中的连接臂将信号端子A2和信号端子A3连接，以及信号端子A2和信号端子A4连接，使得5G频段的上行信号经过第一收发通道和第二收发通道发射；
 
控制LTE/5G功率放大器307和控制LTE/5G收发切换开关309的工作过程同上，此处不赘述。
 
这样，在当前网络为NSA架构网络的情况下，终端可以实现LTE频段和5G频段双连接下，通过两路收发通道同时发射上行信号的功能；而在当前网络为SA架构网络的情况下，终端可以实现5G频段下，通过两路收发通道同时发射上行信号的功能，提升终端的数据传输功能。
 
该专利中上述技术方案所产生的技术效果是，射频电路可以通过第一收发通道和第二收发通道同时发射上行信号，增强终端发射上行信号的能力，提升终端的上行数据传输性能。另外，终端还可以根据其所处的当前网络，在第一收发通道和第二收发通道同时发送上行信号时，通过相同频段或者不同频段发射信号，即在NSA网络时，通过第一收发通道和第二收发通道分别在第一频段和第二频段上发射上行信号，可以实现增强终端发射上行信号的能力；而在SA网络时，通过第一收发通道和第二收发通道在第一频段或者第二频段上发射上行信号，使终端可以灵活选择上行信号发射方式，进一步增强其发射上行信号的能力以及上行数据传输性能。
 
以上是对该专利的技术解析，支持双模5G的Exyons 980，让双模5G手机芯片又多了一个新的选择。需要特别指出的是，调制解调器5G射频方案是由vivo主导设计，其带来了更好的5G信号体验。此外，Exyons 980是继苹果之后，业内又一个终端厂商与芯片厂商联合开发的成功样本。由于vivo的加入，Exynos 980的整体进度整整提前了2-3个月。5G的产业周期得以缩短，换机潮或将因此提速。