5G到來之前 我們先聊聊千兆級LTE是什麼

2025-03-22 19:53:25

　　今年10月，高通和澳洲運營商Telstra 、愛立信以及NETGEAR共同推出了基於首款千兆級LTE數據機驍龍X16的移動路由器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，與國際電信聯盟對4G定義的標準一致，業界稱之為LTE-A。雖然千兆級LTE無法和5G幾個Gbps的速度相提並論，但高通產品市場高級總監沈磊認為，前者是實現5G商用的第一步，而且未來還會和5G共存很長一段時間。

　　每一代通信技術的原理都大同小異，而千兆級LTE之所以能達到第一代LTE十倍的速度，主要得益於三個關鍵技術：載波聚合、高階調製、更高階的MIMO。

　　載波聚合——增加信道數量

　　在無線網絡中，提高傳輸速率最簡單的方法之一就是增加傳輸帶寬。每一代移動通信的升級，載波帶寬都在持續提升，LTE的一個載波最少是20MHz的帶寬(而GSM是200KHz，WCDMA和HSPA+是5MHz)。那在這一基礎上如何進一步提升傳輸速度呢?在LTE到LTE-A演進的過程中，3GPP提出了載波聚合技術，即將多個載波聚合成更高的帶寬，理論上LTE-A系統中可以實現2-5個LTE成員載波(ComponentCarrier，CC)的聚合。

　　沈磊用澳洲運營商Telstra舉了個例子，「Telstra有三個授權頻段，每個頻段都是20MHz，通過射頻和基帶技術，就可以把這三個載波、三個頻段聚合起來，以達到更高的傳輸速度。」

　　三載波聚合後的速度怎麼算?

　　通俗點理解就是，三個射頻信道變成一個更寬的信道，3個20MHz實際上就相當於60MHz，數據吞吐量提升了3倍。另外，因為2×2MIMO每個載波有2個數據流，三載波條件下就有6個數據流，以64-QAM的調製方式已知75Mbps的速度來算，三載波聚合後的6個數據流就相當於75Mbps×6=450Mbps。

　　當然，這種部署的方式並不是固定的。每個運營商擁有的頻段都有差異，所以三個載波事實上可以靈活部署，可以是連續的，也可以是離散的。

　　例如，一個700MHz，一個900MHz，一個1.8GHz可以聚合;TDD載波和FDD載波也可以混合地聚合在一起。

　　高階調製——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，但移動通信系統的帶寬資源是有限的，而高階調製就是利用有限帶寬資源提供高數據速率一種的手段。

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

　　再來算下256-QAM帶來的速度，一個數據流就從64-QAM的75Mbps提升33%，最後結果就是100Mbps。上面提到，三載波聚合有6個流，現在通過256-QAM調製一個數據流上有100Mbps，所以通過三載波聚合和高階調製後，可以達到600Mbps的傳輸速度。

　　高階MIMO——增加數據流

　　LTE Cat.4以上的標準都需要採用MIMO(Multiple-Input Multiple-Output)技術，即在發射端和接收端分別使用多個發射天線和接收天線，這使信號通過發射端與接收端的多個天線傳送和接收，這大大增大了信道容量。最初LTE採用的是2×2 MIMO，有兩個數據流。

　　但2×2依然達不到千兆級的速度，通過部署更高階的MIMO，也就是更多的天線、更多的收發鏈路，來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，它是在兩個載波上部署了4×4，剩下的一個載波採用的依然是2×2。所以，使用4x4MIMIO技術之後，一個載波上的數據流數量從2個變成了4個。這種部署下的三載波，兩個載波4x4MIMO，和一個載波2x2MIMO，總共就是4+4+2=10個數據流。

　　綜上所述，加上三載波聚合和256-QAM調製的支持，一個數據流可以達到100Mbps，而10個數據流就相當於100Mbps×10=1Gbps。

　　當然，數據流也不是能無線增加的，沈磊表示，目前高通X16數據機的射頻部分、基帶部分、處理部分做到10個數據流已經是極限狀態，未來會朝著12甚至是15個數據流的方向發展。

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

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