Lte(千兆LTE技术深度分析)

2016年2月，高通在骁龙发布X16千兆LTE调制解调器，拉开了移动互联网千兆LTE时代的序幕。今年年初，澳大利亚正式商用了全球首个千兆级LTE网络，标志着该技术进入实用阶段。随着世界各地运营商加快千兆级LTE网络的测试和部署，我们将很快迎来新一代移动互联网技术在全球的普及。

什么是千兆LTE？

图1:从LTE到千兆LTE的演进

要了解千兆LTE技术，首先要熟悉LTE技术的概念。LTE，全称长期演进(long-term evolution)，由3gpp(3rd Generation partnership project，第三代合作伙伴计划)制定，与UMTS(universal mobile telecom munications system，通用移动电信系统长期演进方案)技术标准相关，也称为4G(第四代)技术，是3G技术的继承者。与3G通信技术相比，4G最大的演进是数据传输带宽大幅提升，从10Mbps提升到100Mbps。4G网络在全球的广泛普及，极大地推动了移动互联网产业的发展。

随着4G网络建设的基本完成，通信行业将目光投向了新一代通信技术，以进一步提高网络带宽，降低网络时延，扩大服务范围。在这样的需求下，4G LTE标准的主要贡献者高通推出了千兆级LTE标准，也称为LTE A-Pro。

与4G LTE相比，千兆LTE是前者的技术升级，仍然属于4G通信技术的范畴，但也是5G(第五代移动通信)技术的基石。千兆LTE最大的特点是通信带宽从100Mbps提升到了1Gbps甚至更高，达到了高速光纤宽带的水平。

速度提升10倍！千兆LTE如何实现Gbps超高带宽？

作为LTE技术的升级方案，运营商迁移到千兆级LTE网络的工作并不多，实用技术的关键是用户端的调制解调器技术升级。2016年高通发布的骁龙X16 LTE调制解调器是业界首款支持千兆级LTE技术的调制解调器，也是首款商用千兆级调制解调器。2017年初发布的骁龙835移动平台集成了骁龙X16 LTE调制解调器，标志着千兆级LTE技术在用户端正式投入实践。

接下来以骁龙X16 LTE调制解调器为例，介绍千兆LTE技术的关键特性和实现原理，即高级载波聚合、高阶调制、高级MIMO、增强频带接入和超低时延。

1.高级载波聚合

图2:高级载波聚合-高达5个20MHZ载波

所谓载波，就是通信网络中用来传输数据的频谱资源。比如基站和终端使用700-710MHZ的频段传输数据，这是一个10MHZ的载波。显然，传输数据的频谱越宽，带宽就越高。

然而，可用于远距离通信的频谱资源有限，再加上抗干扰能力、功耗、发热等因素，可用于网络通信的频谱不多且分散。在4G网络中，常见的载波频谱宽度只有20MHZ，短期内难以大幅提升。

为了实现更高的数据传输带宽，高通创新性地引入了载波聚合的概念。所谓载波聚合，就是利用多个分散的载波同时传输数据，使总频谱宽度大大增加，从而显著增加带宽的方案。在千兆LTE标准中，最多可以同时使用5个20MHZ载波进行数据下行，总带宽高达100MHZ。

骁龙的X16 LTE调制解调器支持四载波聚合传输，而今年发布的骁龙X20 LTE调制解调器支持五载波聚合。载波聚合不仅大大提高了数据传输的效率，还明显增强了数据传输的稳定性。即使多个载波中的一个或两个受到干扰，传输中断或带宽也不会明显降低，用户体验更好。此外，载波聚合充分利用了碎片化的频谱资源，不需要运营商进行大规模的技术升级(不需要扩展每个载波的带宽)，也降低了千兆级LTE网络的部署成本。

然而，实现载波聚合技术存在一些困难。当数据在多个载波上传输时，调制解调器需要很高的处理速度来实时分发数据包，以保证数据流均匀地分配到每个载波上。当载波干扰，有效带宽降低时，调制解调器需要快速响应，以降低该载波的负载。当不同载波的数据传输到调制解调器时，调制解调器应该准确地组合数据以避免错误。当多个载波同时工作时，对调制解调器的功耗和抗干扰能力的压力要大得多。

高通在开发千兆LTE调制解调器时，为解决上述问题付出了巨大努力。骁龙X16 LTE调制解调器基于先进的14nm工艺制造，核心数据处理性能远超其他产品，抗干扰性能更好。因此，在实现4载波聚合的同时，骁龙X16 LTE调制解调器具有更低的功耗、更好的稳定性和优异的性能。

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