飛象網(wǎng)訊（趙志偉/文）所謂千兆級(jí)LTE，是指在理論上速度可以達(dá)到光纖級(jí)別的1Gbps（125MB/s），而日常實(shí)際使用中也能做到平均速度100Mbps以上。與國(guó)際電信聯(lián)盟對(duì)4G定義的標(biāo)準(zhǔn)一致，業(yè)界稱之為L(zhǎng)TE-A。那么它到底是運(yùn)用了什么技術(shù)，如何運(yùn)作的呢？

三項(xiàng)技術(shù)助推速率升級(jí)

千兆級(jí)LTE之所以能達(dá)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(diào)制、更高階的MIMO。

在無(wú)線網(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(jí)，載波帶寬都在持續(xù)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(chǔ)上如何進(jìn)一步提升傳輸速度呢？在LTE到LTE-A演進(jìn)的過程中，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(tǒng)中可以實(shí)現(xiàn)2-5個(gè)LTE成員載波（ComponentCarrier，CC）的聚合。

當(dāng)三個(gè)射頻信道變成一個(gè)更寬的信道，三個(gè)20MHz就相當(dāng)于60MHz，那么數(shù)據(jù)吞吐量便提升了3倍。另外，因?yàn)?×2MIMO每個(gè)載波有兩個(gè)數(shù)據(jù)流，三載波條件下就有六個(gè)數(shù)據(jù)流，以64-QAM的調(diào)制方式已知75Mbps的速度來算，三載波聚合后的6個(gè)數(shù)據(jù)流就相當(dāng)于75Mbps×6=450Mbps。

當(dāng)然，運(yùn)營(yíng)商擁有的頻段不同，部署上也有差異，所以三個(gè)載波可以靈活部署，可以是連續(xù)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。

再來看高階調(diào)制，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(tǒng)的帶寬資源是有限的，而高階調(diào)制就是利用有限帶寬資源提供高數(shù)據(jù)速率一種的手段。

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

至于更高階的MIMO，即在發(fā)射端和接收端分別使用多個(gè)發(fā)射天線和接收天線，這使信號(hào)通過發(fā)射端與接收端的多個(gè)天線傳送和接收，大大增大信道容量。最初LTE采用的是2×2 MIMO，有兩個(gè)數(shù)據(jù)流。

但2×2依然達(dá)不到千兆級(jí)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(fā)鏈路，來獲得更多的數(shù)據(jù)流也是提升傳輸速度的方式之一。

2016年2月，高通發(fā)布了移動(dòng)行業(yè)首款千兆級(jí)LTE調(diào)制解調(diào)器驍龍X16 LTE調(diào)制解調(diào)器(modem)。2017年2月21日，高通推出了第二代千兆級(jí)LTE解決方案—— 基于10納米FinFET制程工藝打造的驍龍X20 LTE芯片組。這是首款商用發(fā)布的、能實(shí)現(xiàn)最高達(dá)1.2 Gbps的LTE Category 18下載速度的千兆級(jí)LTE芯片組，在多個(gè)方面實(shí)現(xiàn)了業(yè)內(nèi)首創(chuàng)。

除此之外，千兆級(jí)LTE在終端也有落地，在2017Snapdragon Summit(高通)峰會(huì)上華碩推出了全球首款千兆LTE筆記本電腦NovaGo。

5G呢？

5G也稱第五代移動(dòng)通信技術(shù)，外語(yǔ)縮寫:5G。5G速率是4G的100倍，實(shí)際使用至少是10倍。和4G相比，5G的提升是全方位的，按照3GPP的定義，5G具備高性能、低延遲與高容量特性，而這些優(yōu)點(diǎn)主要體現(xiàn)在毫米波、小基站、Massive MIMO、全雙工以及波束成形這五大技術(shù)上。

2013年5月13日，韓國(guó)三星電子有限公司宣布，已成功開發(fā)第5代移動(dòng)通信技術(shù)（5G）的核心技術(shù)，預(yù)計(jì)于2020年開始推向商業(yè)化。2015年5月29日，酷派首提5G新概念：終端基站化。2016年1月7日，工信部召開“5G技術(shù)研發(fā)試驗(yàn)”啟動(dòng)會(huì)。2017年2月9日，國(guó)際通信標(biāo)準(zhǔn)組織3GPP宣布了“5G”的官方Logo。中國(guó)三大通信運(yùn)營(yíng)商于2018年邁出5G商用第一步，并力爭(zhēng)在2020年實(shí)現(xiàn)5G的大規(guī)模商用。

2017年11月15日，工信部發(fā)布《關(guān)于第五代移動(dòng)通信系統(tǒng)使用3300-3600MHz和4800-5000MHz頻段相關(guān)事宜的通知》，確定5G中頻頻譜。12月21日，5G NR首發(fā)版本正式凍結(jié)并發(fā)布。

2018年2月23日，在世界移動(dòng)通信大會(huì)(MWC)召開前夕，沃達(dá)豐和華為宣布，兩公司在西班牙合作采用非獨(dú)立的3GPP 5G新無(wú)線標(biāo)準(zhǔn)和Sub6 GHz頻段完成了全球首個(gè)5G通話測(cè)試。沃達(dá)豐稱，這次測(cè)試使用了測(cè)試網(wǎng)絡(luò)和測(cè)試設(shè)備執(zhí)行4G至5G雙重連接的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)呼叫。這一連接開始于4G，之后在5G網(wǎng)絡(luò)上建立了數(shù)據(jù)連接。沃達(dá)豐方面還稱，工程師同時(shí)使用相同的方法成功測(cè)試了實(shí)時(shí)高清視頻通話。華為方面表示，這次測(cè)試結(jié)果表明基于3GPP標(biāo)準(zhǔn)的5G技術(shù)已經(jīng)成熟。

二者有何不同？

5G和千兆LTE的問題在于各公司和運(yùn)營(yíng)商一直在使用這些術(shù)語(yǔ)來描述不同的事情。

從上表可以看出，5G這些版本逐漸增加，引入了額外的功能和硬件支持，以實(shí)現(xiàn)更高的速度。一些主要的主題與更快的速度結(jié)合在一起。可匯聚在一起的載波數(shù)量的增加，更大的MIMO以及對(duì)更廣泛的頻譜共享技術(shù)的支持。向5G非獨(dú)立（新無(wú)線電）規(guī)范的轉(zhuǎn)變旨在通過在6 GHz以下的毫米波頻率中增加更多的頻譜和載波來進(jìn)一步提升速度。

5G和千兆比特LTE都旨在通過增加可用頻率范圍和傳輸數(shù)據(jù)的載波數(shù)量來提高速度。就速度而言，引入LTE-Advanced Pro和5G新型無(wú)線電可讓我們超越1 Gbps的障礙。但是，在這個(gè)階段值得一提的是，用戶峰值數(shù)據(jù)速率將遠(yuǎn)低于這些理論最大值。

第一批5G網(wǎng)絡(luò)將繼續(xù)使用熟悉的LTE錨點(diǎn)，通過新的毫米波和新頻段的專用5G頻譜擴(kuò)大千兆位LTE可實(shí)現(xiàn)的功能。換句話說，第一個(gè)5G網(wǎng)絡(luò)將通過開放用于移動(dòng)數(shù)據(jù)的新頻段，將這一長(zhǎng)期運(yùn)行的匯聚理念提升到新的層次。

5G實(shí)際上如何工作？是向新的毫米波和其他高頻頻段的轉(zhuǎn)變。從千兆LTE中分離出5G，但交換機(jī)并非簡(jiǎn)單的壯舉，這些高頻率很容易被墻壁甚至手擋住。即使智能手機(jī)也足以阻止非常高的頻率數(shù)據(jù)到達(dá)天線。5G智能手機(jī)天線需要重新設(shè)計(jì)，以便他們能夠處理更加挑剔的頻率。無(wú)線電頻率前端也必須進(jìn)行調(diào)整以迎合這些頻段，這需要進(jìn)行一些較低級(jí)別的產(chǎn)品重新設(shè)計(jì)。這是在用波束成形和其他相關(guān)技術(shù)推出5G毫米波發(fā)射機(jī)時(shí)遇到的問題之一。

而千兆LTE更容易投入產(chǎn)品，因?yàn)樗诂F(xiàn)有的通用無(wú)線電技術(shù)。

除了智能手機(jī)級(jí)蜂窩寬帶，千兆LTE和5G新無(wú)線電還為新興用例提供了一系列新的通信技術(shù)和協(xié)議。 LTE Direct，LTE Broadcast和C-V2X旨在實(shí)現(xiàn)設(shè)備到設(shè)備的連接，而無(wú)需穿越大型網(wǎng)絡(luò)。此外，還支持使用eMTC和窄帶物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，適用于從智能家居到無(wú)人機(jī)的各種應(yīng)用。

千兆比特LTE更容易實(shí)現(xiàn)，因?yàn)樘炀€陣列設(shè)計(jì)與現(xiàn)在使用的非常相似，并且功率消耗保持大部分不變。使用千兆比特LTE，智能手機(jī)設(shè)計(jì)和外形因素可能保持不變，而5G智能手機(jī)則需要一些顯著的大改觀。這是因?yàn)閷?shí)際速度取決于人當(dāng)前區(qū)域的可用頻譜類型，例如毫米波天線或LAA小型蜂窩式集線器，以及手機(jī)中的支持技術(shù)。因此，擁有5G手機(jī)并不能保證比千兆LTE的速度更快。

5G調(diào)制解調(diào)器可能比千兆LTE更快，但真實(shí)世界移動(dòng)用例的速度可能會(huì)非常相似。

此外，實(shí)用性也是一個(gè)重要因素。5G技術(shù)不僅需要在網(wǎng)絡(luò)硬件方面進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，還需要在設(shè)備中進(jìn)行重新設(shè)計(jì)。新的調(diào)制解調(diào)器前端無(wú)線電設(shè)計(jì)將非常昂貴且棘手，以適應(yīng)現(xiàn)有的移動(dòng)外形因素。相比之下，千兆比特LTE易于實(shí)現(xiàn)，主要是擴(kuò)展現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)LTE和Wi-Fi頻段。

這并不是否認(rèn)5G作為移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的重要發(fā)展。除了更快的速度，更高的帶寬和更低的延遲，5G將在物聯(lián)網(wǎng)，汽車和連接行業(yè)中革新使用案例，并在5G后端改變現(xiàn)有LTE核心時(shí)實(shí)現(xiàn)新的更高效的服務(wù)。然而，至少在2019年前，第一批5G網(wǎng)絡(luò)將不會(huì)落地，調(diào)制解調(diào)器和使用它們RF前端實(shí)施的智能手機(jī)可能會(huì)更遠(yuǎn)。

在可預(yù)見的未來，LTE仍將為所有全球移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)提供支持。首批5G非獨(dú)立網(wǎng)絡(luò)實(shí)際上只會(huì)增加現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的頻譜，換言之，頻譜更高。

正如外媒所指，“如果您正在考慮購(gòu)買新款智能手機(jī)，請(qǐng)不要支持5G型號(hào)。與千兆LTE網(wǎng)絡(luò)兼容的任何手機(jī)在未來的幾年內(nèi)或多或少都會(huì)成為未來的證明。”

分享到：