千兆LTE--4G数据传输与速率分析（七）

iyangxin

通信行业最大的事莫过于西班牙巴塞罗那通信展了，大佬们齐聚一堂，共商行业发展大计；各公司竭尽所能，力求突出亮点，致力于“生命不息，提速不止”的小编成功被一部中兴手机刷了屏。

嗯，就是下面这货，从外观上看，应该是还处于研发阶段的样机，套着结结实实的黑盒子，虽然丑了点，不过能耐大啊。中兴称之为Gigabit Phone，就是“千兆速率手机”的意思，也就是说，该手机速率能达到1Gbps，是目前4G手机下载速率的6倍多，是4G+手机下载速率的3倍多。从图上看，该机器下行速率可达到978Mbps。

那么1Gbps是什么鬼？怎么能达到这个级别？听小编一一道来。

提高手机速率有三板斧：载波聚合、高阶调制、多流传输，这三板斧的花式组合就得到不同速率。不同速率的手机又对应不同的终端等级，即UE Cat（关注公众号Wisdom365回复“数据流程”查看更多介绍）。要计算速率，就得先说配置，任何不谈配置就算速率的行为都是耍流氓。FDD LTE网络下达到1Gbps速率和TD-LTE网络下达到1Gbps速率采用的方法是不同的。

LTE FDD通往1Gbps速率之路

现在市面上中低端的手机大部分都是Cat 4，下载速率最大150Mbps，为了达到150Mbps，网络必须为一个用户配置20MHz带宽的载波，最高调制方式64QAM，下行双流传输，即：一个载波20MHz + 64QAM + 双流 = 150Mbps，以此为起点，我们踏上1Gbps之路：

• 把调制方式从64QAM提高为256QAM，速率提升1/3，则： 一个载波20MHz + 256QAM + 双流 = 200Mbps；
• 把下行双流提升至下行四流，速率提升1倍，则：一个载波20MHz + 256QAM + 四流 = 400Mbps。
  

这是一个载波能达到的最大速率了，可距离1Gbps还远着呢，哈哈，速率不够，载波来凑：

• 第一个载波20MHz + 256QAM + 四流 = 400Mbps；
• 第二个载波20MHz + 256QAM + 四流 = 400Mbps；
• 第三个载波20MHz + 256QAM + 双流 = 200Mbps；
  

这样，三个载波的速率叠加400Mbps+400Mbps+200Mbps正好是1Gbps，也就是说：使用三载波聚合、每个载波都采用256QAM、其中两个采用下行四流，另外一个载波采用双流（三个载波共10流），则在LTE FDD网络下就可以达到下行1Gbps的速率，此时终端对应UE Cat 16（参考3GPP TS 36.306或关注微信公众号Wisdom365后台回复“数据流程”查看UE Cat详细内容）。

TD-LTE通往1Gbps速率之路

采用和LTE FDD相同的配置，TD-LTE的速率要小于LTE FDD，也就是说，同样使用三载波聚合、每个载波都采用256QAM、其中两个载波采用下行四流，另外一个载波采用双流（三个载波共10流），在LTE FDD网络下可以达到下行1Gbps，在TD-LTE网络下却达不到1Gbps，大约是700Mbps左右吧。这是由于TD-LTE本身“上下行共同一个载波”的技术特点决定的。这一点也常被不明真相的群众拿来诟病，说TD-LTE速率比LTE FDD差太远，天生残废；但这也正是TD-LTE的优势，比LTE FDD节省一半的频谱资源。技术本无好坏，就看用在哪里了。

TD-LTE速率到底能达到多少？

按照一个载波20MHz（上行和下行共用20MHz），上行和下行子帧配比1：3（10个子帧中2个上行子帧，6个下行子帧，2个特殊子帧）的配置，这也是目前某动的现网配置。TD-LTE下行速率 = LTE FDD下行速率 * 下行子帧数/总子帧数 =LTE FDD下行速率* (6/10 ~ 8/10)，最小值为LTE FDD下行速率* 6/10（特殊子帧不用来传数据）；最大值为LTE FDD下行速率* 8/10（两个特殊子帧全部用来传下行数据）。

上面提到在LTE FDD网络，一部Cat 4手机：一个载波20MHz + 64QAM + 双流 = 150Mbp；那么对于TD-LTE：一个载波20MHz + 64QAM + 双流 = 150Mbp*（6/10 ~ 8/10）= 90Mbps ~ 120Mbps，实际约110Mbps；

• 把调制方式从64QAM提高为256QAM，速率提升1/3，则：一个载波20MHz + 256QAM + 双流 ~ 150Mbps；
• 把下行双流提升至下行四流，速率提升1倍，则：一个载波20MHz + 256QAM + 四流 ~ 300Mbps
  

如果采用LTE FDD达到1Gbps相同的配置（三载波聚合、每个载波256QAM、其中两载波下行四流，一个载波下行双流），对于TD-LTE：

• 第一个载波20MHz + 256QAM + 四流 ~ 300Mbps；
• 第二个载波20MHz + 256QAM + 四流 ~ 300Mbps；
• 第三个载波20MHz + 256QAM + 双流 ~ 150Mbps；
  

三个载波速率叠加是750Mbps，也就是对于UE Cat16的手机，在LTE FDD可以达到1Gbps，在TD-LTE可以达到750Mbps。



TD-LTE想要达到1Gbps怎么破呢？

既然三个载波不够，那就继续用载波来凑：

• 第一个载波20MHz + 256QAM + 四流 ~ 300Mbps；
• 第二个载波20MHz + 256QAM + 四流 ~ 300Mbps；
• 第三个载波20MHz + 256QAM + 四流 ~ 300Mbps；
• 第四个载波20MHz + 256QAM + 双流 ~ 150Mbps；
  

如此，四个载波速率叠加300Mbps+300Mbps+300Mbps+150Mbps = 1050Mbps，成功get千兆速率！当然，这个时候终端就不是Cat16了，而是Cat 19（关注微信公众号Wisdom365后台回复"数据流程"查看Cat介绍）。


总结下：

对于LTE FDD：采用下行三载波聚合，每个载波256QAM，其中两个载波下行四流，另外一个载波下行双流**（三个载波共10流）**，可以达到下行1Gbps的速率，对应终端为UE Cat16；这也正是此次巴展上中兴的手机能力。

对于TD-LTE：采用下行四载波聚合，每个载波256QAM，其中三个载波下行四流，另外一个载波下行双流**（三个载波共14流）**，可以达到下行1Gbps的速率，对应终端为UE Cat19。

不管是LTE FDD还是TD-LTE，通往1Gbps之路都需要下行四流，也就是大家说的4*4 MIMO，而4*4 MIMO还涉及到采用什么传输方式（TM），不同TM得到的速率也不一样。我们上述的计算是按照TM3算出的速率最大值，采用其它TM，速率还要低些。

揭开1Gbps的神秘面纱，小编忍不住要点评点评Gigabit Phone~

1、对普通消费者而言，1Gbps然并卵，宣传和噱头之意大于实用之意。

Alice:买一个Gigabit Phone，是不是就可以享受1Gbps下载速率了？
Bob：你想多了。。。
Bob：所谓一个巴掌拍不响，想要1Gbps的速率，除了手机支持，还需要网络支持，还需要网络将所有无线资源都分给一个用户，显然这在现网中是不可能的。
Alice:就算是不到1Gbps，是不是也比非Gigabit Phone下载速度快？那怕是一点点？
Bob：理论上讲是这样的，但也许快的时候并不多...
Bob：第一，实现1Gbps的这些技术组合（下行三载波、下行256QAM、下行四流），网络不一定支持。
Bob：第二，就算网络支持，也不可能全国都支持。你揣个手机到处走，你走过的地方所覆盖的网络不一都支持。
Bob：第三，就算全国的网络都支持，倘若你只是刷刷朋友圈、买买漂亮衣服、看看小视频，估计也不会感觉到飞一般的下载速率。在线看个高清、超高清电影，也许能感受到，不过这得多土豪呀。

2、虽然1Gbps对于消费者可能没有明显的体验提升,但宣传点和卖点同样重要。

在手机竞争越来越激烈，同质化越来越严重的今天，通信能力提升俨然已经成了一个新的卖点。也许Gigabit Phone对于中兴手机目前情况不会有改善，但至少中兴已经占领了这个认知，必然还会有第二个、第三个厂商推出Gigabit Phone，就看中兴守不守得住了。这个时候，消费者需不需要1Gbps也许倒成次要的了。毕竟对于消费者而言，有比无好，多比少好。

另外，不仅仅是手机需要卖点，运营商的网络也需要卖点。就在2016年岁末到2017年初，澳大利亚运营商Telstra宣布推出全球首个商用千兆级LTE(Gigabit LTE)网络；美国运营商AT&T联合爱立信、Qualcomm联合进行千兆级LTE演示；T-Mobile US宣布完成Gigabit LTE实验室测试，并扬言2017年将部署全美最快的LTE网络。


3、Gigabit Phone只是前奏，5G风来了。

纵观整个巴展，5G大红大紫。Gigabit Phone也是中兴作为其5G端到端解决方案的半边天而推出的，突出其5G终端的能力，重点是5G，其次是Gigabit。这也是中兴硬要把LTE中的Gigabit说成pre5G的原因吧，虽有哗众取宠之嫌，却也不失祖述有自之新。但有一点是无可置辩的，5G的风来了~~