千兆級LTE是什么都不知道 你還怎么用5G

　　今年10月，高通和澳洲運營(yíng)商Telstra 、愛(ài)立信以及NETGEAR共同推出了基于首款千兆級LTE調制解調器驍龍X16的移動(dòng)路由器MR1100，根據高通的計劃，下一代驍龍835也將集成該驍龍X16。顧名思義，千兆級LTE的理論速度可以達到光纖級別的1Gbps，與國際電信聯(lián)盟對4G定義的標準一致，業(yè)界稱(chēng)之為LTE-A。雖然千兆級LTE無(wú)法和5G幾個(gè)Gbps的速度相提并論，但高通產(chǎn)品市場(chǎng)高級總監沈磊認為，前者是實(shí)現5G商用的第一步，而且未來(lái)還會(huì )和5G共存很長(cháng)一段時(shí)間。

　　每一代通信技術(shù)的原理都大同小異，而千兆級LTE之所以能達到第一代LTE十倍的速度，主要得益于三個(gè)關(guān)鍵技術(shù)：載波聚合、高階調制、更高階的MIMO。

　　載波聚合——增加信道數量

　　在無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )中，提高傳輸速率最簡(jiǎn)單的方法之一就是增加傳輸帶寬。每一代移動(dòng)通信的升級，載波帶寬都在持續提升，LTE的一個(gè)載波最少是20MHz的帶寬(而GSM是200KHz，WCDMA和HSPA+是5MHz)。那在這一基礎上如何進(jìn)一步提升傳輸速度呢?在LTE到LTE-A演進(jìn)的過(guò)程中，3GPP提出了載波聚合技術(shù)，即將多個(gè)載波聚合成更高的帶寬，理論上LTE-A系統中可以實(shí)現2-5個(gè)LTE成員載波(ComponentCarrier，CC)的聚合。

　　沈磊用澳洲運營(yíng)商Telstra舉了個(gè)例子，“Telstra有三個(gè)授權頻段，每個(gè)頻段都是20MHz，通過(guò)射頻和基帶技術(shù)，就可以把這三個(gè)載波、三個(gè)頻段聚合起來(lái)，以達到更高的傳輸速度。”

　　三載波聚合后的速度怎么算?

　　通俗點(diǎn)理解就是，三個(gè)射頻信道變成一個(gè)更寬的信道，3個(gè)20MHz實(shí)際上就相當于60MHz，數據吞吐量提升了3倍。另外，因為2×2MIMO每個(gè)載波有2個(gè)數據流，三載波條件下就有6個(gè)數據流，以64-QAM的調制方式已知75Mbps的速度來(lái)算，三載波聚合后的6個(gè)數據流就相當于75Mbps×6=450Mbps。

　　當然，這種部署的方式并不是固定的。每個(gè)運營(yíng)商擁有的頻段都有差異，所以三個(gè)載波事實(shí)上可以靈活部署，可以是連續的，也可以是離散的。例如，一個(gè)700MHz，一個(gè)900MHz，一個(gè)1.8GHz可以聚合;TDD載波和FDD載波也可以混合地聚合在一起。

　　高階調制——增加傳輸信號比特數

　　載波聚合是提升速率最直接最有效的方法，但移動(dòng)通信系統的帶寬資源是有限的，而高階調制就是利用有限帶寬資源提供高數據速率一種的手段。

　　高階調制方式是一種復雜的調制方式，例如提高收發(fā)器的復雜程度可以讓一個(gè)信號搬運更多的比特。LTE最初的下行調制方式是64-QAM，這也是和2G、3G相比升級的地方。眾所周知，目前64-QAM(64個(gè)樣點(diǎn)，樣點(diǎn)數目越多傳輸效率越高)的一個(gè)信號可以承載6個(gè)比特，而如果擴展到256-QAM(256個(gè)樣點(diǎn))，一個(gè)信號則可以承載8個(gè)比特，帶寬效率直接提升了33%。

　　再來(lái)算下256-QAM帶來(lái)的速度，一個(gè)數據流就從64-QAM的75Mbps提升33%，最后結果就是100Mbps。上面提到，三載波聚合有6個(gè)流，現在通過(guò)256-QAM調制一個(gè)數據流上有100Mbps，所以通過(guò)三載波聚合和高階調制后，可以達到600Mbps的傳輸速度。

　　高階MIMO——增加數據流

　　LTE Cat.4以上的標準都需要采用MIMO(Multiple-Input Multiple-Output)技術(shù)，即在發(fā)射端和接收端分別使用多個(gè)發(fā)射天線(xiàn)和接收天線(xiàn)，這使信號通過(guò)發(fā)射端與接收端的多個(gè)天線(xiàn)傳送和接收，這大大增大了信道容量。最初LTE采用的是2×2 MIMO，有兩個(gè)數據流。

　　但2×2依然達不到千兆級的速度，通過(guò)部署更高階的MIMO，也就是更多的天線(xiàn)、更多的收發(fā)鏈路，來(lái)獲得更多的數據流也是提升傳輸速度的方式之一。

　　以Telstra的部署為例，它是在兩個(gè)載波上部署了4×4，剩下的一個(gè)載波采用的依然是2×2。所以，使用4x4MIMIO技術(shù)之后，一個(gè)載波上的數據流數量從2個(gè)變成了4個(gè)。這種部署下的三載波，兩個(gè)載波4x4MIMO，和一個(gè)載波2x2MIMO，總共就是4+4+2=10個(gè)數據流。

　　綜上所述，加上三載波聚合和256-QAM調制的支持，一個(gè)數據流可以達到100Mbps，而10個(gè)數據流就相當于100Mbps×10=1Gbps。

　　當然，數據流也不是能無(wú)線(xiàn)增加的，沈磊表示，目前高通X16調制解調器的射頻部分、基帶部分、處理部分做到10個(gè)數據流已經(jīng)是極限狀態(tài)，未來(lái)會(huì )朝著(zhù)12甚至是15個(gè)數據流的方向發(fā)展。

　　除此之外，LTE的最低配置是兩個(gè)天線(xiàn)，也就是2x2MIMO，例如現在的手機一般都是兩個(gè)天線(xiàn)，在兩個(gè)對角的位置或者上下各一個(gè)。但兩個(gè)天線(xiàn)對手機設計已經(jīng)有很高的門(mén)檻，因為手機要越來(lái)越薄，而電池、很多應用處理器還有相機模組越來(lái)越大，所以留給天線(xiàn)的空間越來(lái)越小，單個(gè)天線(xiàn)的性能實(shí)際是在降低的，如果要部署4個(gè)天線(xiàn)對手機廠(chǎng)商來(lái)說(shuō)是個(gè)挑戰。目前，只有面向北美T-Mobile的三星Galaxy S7/S7 Edge以及Sony Xperia XZ實(shí)現了4天線(xiàn)設計。

　　雖然千兆級LTE還存在技術(shù)挑戰，但至少就目前而言，它已經(jīng)是比5G更靠譜的技術(shù)，不是嗎?