lte5g是什麼(我們先聊聊千兆級LTE是什麼)
2023-08-22 08:09:15 1
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MIMO(Multiple-Input Multiple-Output),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,但就目前而言,它至少是比5G更靠譜的技術,不是嗎?
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