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lte（千兆級LTE技術(shù)深度解析）

2016年2月，美國高通公司發(fā)布了驍龍X16千兆級LTE調(diào)制解調(diào)器，拉開了移動互聯(lián)網(wǎng)千兆級LTE時(shí)代的序幕。今年初，澳大利亞正式商用全球第一張千兆級LTE網(wǎng)絡(luò)，標(biāo)志著這一技術(shù)步入實(shí)用階段。隨著各國運(yùn)營商紛紛加快千兆級LTE網(wǎng)絡(luò)的測試和部署進(jìn)程，很快我們就會在全球迎來新一代移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的普及。

什么是千兆級LTE？

圖1：從LTE到千兆級LTE的演進(jìn)歷程

要了解千兆級LTE技術(shù)，首先我們要熟悉一下LTE技術(shù)的概念。LTE，全稱長期演進(jìn)（Long Time Evolution），是由3GPP（The 3rd Generation Patnership Project，第三代合作伙伴計(jì)劃）組織制定的，關(guān)于UMTS（Universal Mobile Telecommunications System，通用移動通信系統(tǒng)）技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的長期進(jìn)化方案，又稱4G（4th Generation，第四代移動通信）技術(shù)，是3G技術(shù)的后繼者。與3G通信技術(shù)相比，4G的最大進(jìn)化就是數(shù)據(jù)傳輸帶寬大幅提升，由10Mbps級別提升到了100Mbps級別。4G網(wǎng)絡(luò)在全球的廣泛普及，|極大推動了移動互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)的發(fā)展。

隨著4G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)基本完畢，通信行業(yè)又將目光轉(zhuǎn)向了新一代通信技術(shù)，以進(jìn)一步提升網(wǎng)絡(luò)帶寬、降低網(wǎng)絡(luò)延遲、擴(kuò)大服務(wù)范圍。在這樣的需求下，4G LTE標(biāo)準(zhǔn)的主要貢獻(xiàn)者美國高通公司，又主導(dǎo)推動了千兆級LTE標(biāo)準(zhǔn)，又稱LTE A-Pro。

與4G LTE相比，千兆級LTE是前者的技術(shù)升級，仍屬于4G通信技術(shù)的范疇，但也是通向5G（第五代移動通信）技術(shù)的基石。千兆級LTE的最大特性，就是通信帶寬從100Mbps提升到了1Gbps甚至更高，達(dá)到了高速光纖寬帶的水平。

速度提升10倍！千兆級LTE如何實(shí)現(xiàn)Gbps超高帶寬

作為LTE技術(shù)的升級方案，運(yùn)營商遷移到千兆級LTE網(wǎng)絡(luò)需要做的工作不是太多，技術(shù)實(shí)用化的關(guān)鍵是用戶端的調(diào)制解調(diào)器技術(shù)升級。高通公司在2016年發(fā)布的驍龍X16 LTE調(diào)制解調(diào)器是業(yè)內(nèi)第一顆支持千兆級LTE技術(shù)的調(diào)制解調(diào)器，同樣也是首款商用的千兆級調(diào)制解調(diào)器。2017年初發(fā)布的驍龍835移動平臺就集成了驍龍X16 LTE調(diào)制解調(diào)器，標(biāo)志著千兆級LTE技術(shù)在用戶端正式實(shí)用化。

接下來，我們就以驍龍X16 LTE調(diào)制解調(diào)器為例，介紹千兆級LTE技術(shù)的關(guān)鍵特性和實(shí)現(xiàn)原理，它們分別是高級載波聚合、高階調(diào)制、高級MIMO、增強(qiáng)頻段接入和超低延遲。

高級載波聚合

圖2：高級載波聚合——最多5個(gè)20MHZ載波

所謂載波，就是通信網(wǎng)絡(luò)中用來傳輸數(shù)據(jù)的頻譜資源。例如，基站與終端使用一個(gè)700-710MHZ的頻段來傳輸數(shù)據(jù)，這就是一個(gè)10MHZ的載波。顯然，傳輸數(shù)據(jù)的頻譜越寬，帶寬也就越高。

但是可用于長距離通信的頻譜資源是有限的，加上抗干擾能力、功耗發(fā)熱等因素，網(wǎng)絡(luò)通信可用的頻譜并不多，且較為分散。在4G網(wǎng)絡(luò)中，常用的載波頻譜寬度只有20MHZ，這一數(shù)字短期是很難大幅提升的。

為了實(shí)現(xiàn)更高的數(shù)據(jù)傳輸帶寬，高通公司創(chuàng)新地引入了載波聚合這一概念。所謂載波聚合，就是同時(shí)利用多個(gè)分散的載波傳輸數(shù)據(jù)，使得總頻譜寬度大幅提升，從而顯著提升帶寬的方案。在千兆級LTE標(biāo)準(zhǔn)中，最多可以同時(shí)使用5個(gè)20MHZ的載波進(jìn)行數(shù)據(jù)下傳，總帶寬最高100MHZ。

驍龍X16 LTE調(diào)制解調(diào)器支持4個(gè)載波聚合傳輸，而今年發(fā)布的驍龍X20 LTE調(diào)制解調(diào)器則更是支持5個(gè)載波聚合。載波聚合不僅大幅提升了數(shù)據(jù)傳輸效率，還明顯增強(qiáng)了數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性。多個(gè)載波即便有一兩個(gè)受到干擾也不會導(dǎo)致傳輸中斷或帶寬明顯下降，用戶體驗(yàn)更出色。此外，載波聚合充分利用了碎片化的頻譜資源，無需運(yùn)營商進(jìn)行大規(guī)模技術(shù)升級（不用去擴(kuò)大每個(gè)載波的帶寬），也降低了千兆級LTE網(wǎng)絡(luò)的部署成本。

然而，載波聚合技術(shù)實(shí)現(xiàn)起來也有一些困難。將數(shù)據(jù)分散在多個(gè)載波上傳輸，調(diào)制解調(diào)器就需要很高的處理速度來實(shí)時(shí)分配數(shù)據(jù)包，確保數(shù)據(jù)流平均分配到每個(gè)載波上；當(dāng)某個(gè)載波出現(xiàn)干擾，有效帶寬降低時(shí)，調(diào)制解調(diào)器還需要迅速響應(yīng)，減少這一載波的負(fù)載；不同載波的數(shù)據(jù)傳輸?shù)秸{(diào)制解調(diào)器端時(shí)，調(diào)制解調(diào)器要精確地對數(shù)據(jù)進(jìn)行合并，避免出錯(cuò)；多個(gè)載波同時(shí)工作，對調(diào)制解調(diào)器的功耗、抗干擾能力的壓力也要大得多。

高通在研發(fā)千兆級LTE調(diào)制解調(diào)器時(shí)，付出了大量努力來解決上述問題。驍龍X16 LTE調(diào)制解調(diào)器基于先進(jìn)的14nm工藝制造，核心數(shù)據(jù)處理性能遠(yuǎn)超其它產(chǎn)品，抗干擾性能也更勝一籌。結(jié)果，實(shí)現(xiàn)4載波聚合的同時(shí)，驍龍X16 LTE調(diào)制解調(diào)器的功耗水平更低，穩(wěn)定性更好，表現(xiàn)非常出色。

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