一个通信工程师眼中的华为麒麟

无名小足

前几天，中国移动终端公司发布了《中国移动终端质量报告》2016年第二期报告，在终端整机评测中，搭载麒麟芯片的多款手机获得排名第一。

作为一名通信工程师，兴趣点当然还是通信部分，所以本文主要对麒麟芯片在通信部分的表现发表一点愚见。

基带芯片很重要

首先我们要清楚，智能手机里的基带芯片非常重要。

手机里的基带芯片是手机里的通信模块，它主要负责和移动通信网络中的基站“搞基”，负责移动通信网络中无线信号的调制解调、编码解码等工作，相当于我们使用的Modem，对应我们基站中的基带处理单元（BBU）。你的手机支持什么网络制式（LTE、WCDMA、GSM等），支持什么频段等都由基带芯片来决定。

我们要用手机打电话、上网，首先要经过基带处理，基带处理后，在手机和基站（网络）间建立逻辑信道，然后，我们的语音、上网数据就通过这个逻辑信道发送给基站和网络，实现通信。

所以，你的手机通话质量的好坏、网速的快慢、信号的强弱都由这块基带芯片决定，不同的基带芯片则会导致手机信号出现云泥之别。

记得早年我们测试TD—SCDMA的时候，由于早期产业链不成熟，支持TD制式的基带芯片较少，我们发现不同厂家的基带芯片在通话质量、接通率、驻留时长等一系列网络指标上参差不齐。

毫不夸张的说，外观再漂亮的智能手机，如果没有好的基带芯片支持，也不过就是个花瓶，中看不中用。

手机的基带芯片藏在哪里呢？SoC。手机的“处理器”叫SoC（System on a Chip），SoC一般分为两块，BP(基带处理器)和AP(应用处理器)，BP指的就是基带芯片，而AP则包括CPU、GPU等。

比如，前两个月发布的麒麟960，就是一套A73+G71MP8+UFS2.1的SoC组合，这个SoC还集成了支持Cat12/Cat13的全网通基带。

可别看这个AP+BP的小小集成，这可是芯片领域里的技术挑战。这意味着集成度更高，在更小的芯片内要实现BP和AP功能，功耗的挑战非常大。以麒麟960为例，单芯片集成的晶体管数目超过了30亿个，其设计复杂度和设计挑战之大可想而知。

比如苹果的AP部分是自主设计的，但由于苹果在通信领域很少积累，并没有集成BP，而是采用一颗独立的Modem芯片来处理通信业务。

既然基带芯片这么重要，集成了BP的SoC的复杂度和功耗挑战也加大，那么华为麒麟表现到底怎么样？

这次《中国移动终端质量报告》中，专门对各种机型的通信能力进行了测试，这些能力包括：无线频段制式、天线性能、数据吞吐能力、通话质量等。

测试结果表明，搭载不同芯片的不同手机在通信能力上表现也是不同的。


由上图可知，在通信能力上，搭载麒麟960的Mate 9夺得了3000元以上机型冠军，荣耀畅玩6X也夺得了1000-2000元机型中的第一名。

在该质量报告的“旗舰芯片评测”部分，不同芯片在通话质量和吞吐率指标表现上也表现出了不同的性能。



由上图可知，在旗舰芯片评测部分，华为麒麟960在芯片吞吐量及语音质量表现上，各项指标荣列第一。

值得关注的是，麒麟960在信号好、中、差区域，吞吐率均最高。也就是说，无论你的手机在何种无线环境下，信号强弱，麒麟960的表现都是最好的。这侧面说明了麒麟960在信号解调、同步和抗干扰能力等方面保持了稳定的优势。

当然，这样的结果我们并不感到意外，毕竟，华为在通信领域深耕多年，底子深厚，拿下第一，实至名归。

但是，衡量手机核心芯片的综合能力，单凭通信部分的表现是不够的。正如我们刚才提到的，麒麟SoC集成度更高，设计挑战和功耗挑战更大。那么我们就从功耗说起吧。

谁偷走了你的电量？

关于手机耗电问题，我们还是从移动通信网络讲起（这是职业病，得治）。

为什么4G手机反而比2G手机更耗电呢？

众所周知，大屏幕、高清视频/游戏等都是手机耗电的元凶，但从通信网络角度讲，主要有三点原因：

1）手机里的多天线

现在的4G LTE网络都采用MIMO技术，这种技术需要多天线支持，通俗的讲，就是将手机信号分成多份从不同的天线发出，在接收端进行整合，从而提升网络速率和改善通话质量。

但是，这种技术是有牺牲的。

MIMO技术需要在手机里内置两根天线（或多根天线），而每一根天线都有自己的功率放大器，以前的2G手机只有一根天线，夸张一点说，这就好比一块电池同时要支持两台手机，所以耗电更厉害。

目前市场上多数智能机支持2*2 MIMO，也就是说手机有2根天线；而麒麟960支持4*4 MIMO，这相当于内置了4根天线，理论上耗电较高。

2）你的手机越来越忙

关掉手机屏幕，但你的手机并没有停下来，它们一直很忙。即使手机在屏幕关闭状态下，手机也要不断扫描来自基站的无线信号。移动通信技术发展到今天，从2G到4G，我们的网络是一个多种制式共存的网络，包括了GSM、WCDMA、TD-SCDMA、CDMA2000、LTE网络等，而每一种制式工作于不同的无线频段上，这就意味着，你的手机要在更多的无线频段上来回扫描。工作量大了，当然耗电也就大了。

这个原理应用到生活中一个例子是，当你手机充电的时候设置到飞行模式，你会发现充电特别快。这就是因为在飞行模式下，手机的发射和接收装置处于关闭状态，无需和基站“搞基”，只充不耗，所以充电就快了。

这也是华为麒麟基带芯片支持全网通的原因，只有全网通基带才可以支持各种不同制式的网络，当然也会牺牲耗电。

3）速率越高功耗越大

手机的上网速率越快，要求基带芯片的编解码、调制解调能力越高，计算处理越复杂，这也是要牺牲手机耗电量的。麒麟960支持支持四载波聚合（4CC CA），峰值下载速率高达600Mbps，上网速率更快，理论上功耗也更大。

综上，得出的结论是，手机上网速率越快、支持的网络制式越多、通话质量越好，相对来说，手机的耗电就越大。它们之间是矛盾的。

华为麒麟能不能解决这个矛盾？通信能力的提升会导致耗电更高吗？

在《中国移动终端质量报告》中的“终端整机评测”部分，有一个评测维度叫“产品易用性”，这里面就包括了功耗续航测试。


在产品易用性评测中，搭载麒麟960的华为Mate 9也获得了第一。

没有矛盾，没有短板。

但是，仅靠这样就得出芯片性能优秀的结论还是不够的，因为SoC集成了AP和BP，你可能会怀疑这不过是因为华为的通信底子厚，BP部分表现优异而已。

所以，我们得再看看AP部分的表现。

在中国移动《质量报告》的“旗舰芯片评测”部分，也包括了AP性能的评测。



在综合高负载场景，日常使用场景以及大型游戏场景，针对评测芯片AP性能的排名中，华为麒麟960表现也是格外优异。在用户使用场景能效比评测中，麒麟960能效比远低于其他芯片，表现出优越的低功耗能力和长续航能力。麒麟960在桌面和APP使用，网页加载，图片操作和大型游戏启动方面综合性能上也明显优于其他芯片。

在保证优秀的通信能力和AP性能体验下，手机续航还能做到最优，显然，这得益于麒麟960性能与功耗平衡的设计思路、领先的SoC架构以及微核协处理的协同。这就是为什么麒麟960能获得通信、AP、能效比第一的重要原因。

历史性的防伪基站

作为一名长期和伪基站作斗争的通信工程师，自然对华为麒麟芯片的防御伪基站功能非常感兴趣。

原谅我见识少，把防御伪基站策略写入芯片底层，我还是头一回见。

曾经看过一篇技术分析文章，里面讲，其实我们使用的智能手机里有两个操作系统，一个是我们熟悉的Android、ios；另一个是专门负责处理无线信号的系统，这个系统是固化在基带芯片里的，是厂家私有的、闭源的，除了厂家自己，外人无法了解。

但是，这个基带系统从90年代完成开发至今，几乎一直沿用90年代的设计原则——对来自基站的信号100%信任。当然，这个基站也包括了伪基站。

这是因为90年代还没有出现伪基站。

从这个角度讲，华为麒麟将防止伪基站策略写入基带芯片，是基带芯片发展史上的一次进步。

华为是怎么做到的呢？

我们先上一张图...

看不懂不要紧，我只是想告诉你，这是通信工程师们在对网络信令进行分析，以识别和定位伪基站。

华为是全球最大的通信设备商，自然在打击伪基站上有任何芯片厂家都无法企及的实战经验，能够综合全球案例，将防止伪基站策略写入芯片，相当于在基带芯片上多加了一层认证。从此，基带芯片不再傻乎乎的什么内容都相信了。

最后说说该《质量报告》中的“VoLTE视频评测”部分。在终端视频MOS得分、手机音视频同步性能、手机接通时延等评测中，搭载麒麟的手机也是表现优异，其中Mate 9、P9 Plus在2000元以上价位段手机中分列一二名。



我们说VoLTE是4G网络上的VoIP，但它具备运营商级的QoS（服务质量），优于VoIP。VoLTE的优势是，能带给用户高清语音、超快接通、高清视频电话、边通话边高速上网等体验。

但是，手机要更好的支持VoLTE，不仅要对基带处理器进行微调，还要支持高分辨率、音频带宽编码，否则手机解码不出高清视频和语音。

麒麟芯片能获得如此高的成绩，除了高性能的处理能力外，其语音技术还升级为悦音2.0，与上一代VoLTE技术相比，带宽、采样率均提升100%，带来更高清的通话体验。同时，还引入智能语音增强技术SPLC，根据用户语音进行动态智能补偿，去除50%的语音断续及杂音，提升语音通话体验。

简单总结一下，芯片就是智能手机的“大脑”，无论打电话、上网，还是拍照、玩游戏等，手机上的所有应用都要经过它处理。一颗芯片是决定手机能否为用户带来极致体验的关键。然而，打造一颗芯片犹如在指尖上造一座城，其背后的团队如果没有一颗匠人之心是绝对不可能完成的。今天，华为麒麟能取得如此优异的成绩，确实值得喝彩，为之骄傲。

非法用户

通信技术你问我答 (积分兑奖)

这是一篇宣传稿

adolf

打广告就打吧，还打的这么长。

破碎的季节

海军无处不在。

xtyd110

支持国货！

月夜太美怪我咯

然而，我还是买了骁龙820.。

gzmino

真恶心
我就认死高通最好

华为是做通信的，所以做出来的手机信号最好，这推论就是骗傻子的。
人家苹果的工程师，拿着高通基带，难道就做不出好手机？苹果的工程师是二流的？

上校ming

我是爱国脑残粉！我就支持华为。

yuxivv321

看到 菊花 肯定想到水军

上校ming

千里骑毛驴 发表于 2017-1-5 17:33
什么都跟爱国扯上关系，那么爱国干嘛不去机场揍那些去日本扫货的

科学无国界，每个科学家都有自己的国界！我讨厌一个人，还要买他的产品么？

云雾山茶

怎么一说华为就有些人急的跳脚？

247898628

怎么不写点或者转发点高通820 821的评测啊，我对高通芯片比较感兴趣，低功耗，高速度，最重要机子价格低！华为还是算了把！

lyszy6

光扯cpu跟基带有个卵子用，买个东西回来放ppt？

lovebugzhang

gzmino 发表于 2017-1-5 16:37
真恶心
我就认死高通最好

高通只是基带做得好，CPU设计并不拔尖。事实上早几年前的高通CPU以高频低能著称，但奈何高通买基带送CPU，所以还是比较受手机厂商的欢迎，兼容性较好，得以走上良性循环之路。

深圳普通用户

呸

mm456

作为一个通信工程师，你已经把华为吹上天了！！！作为一个消费者我可以说华为是我用过最烂的一台手机！！

figHx

华为的软文，鉴定完毕

憨态可掬

上面不服气，拿出水平用数据说话吧。否则就是无意义乱喷