5G手機可用了嗎？

前言：5G與千兆級LTE紛至沓來，相輔相成的同時又各有側重。那么，二者各有什么特點，又有什么區別呢？本文帶你解析一二。

飛象網訊（趙志偉/文）所謂千兆級LTE，是指在理論上速度可以達到光纖級別的1Gbps（125MB/s），而日常實際使用中也能做到平均速度100Mbps以上。與國際電信聯盟對4G定義的標準一致，業界稱之為LTE-A。那么它到底是運用了什么技術，如何運作的呢？

三項技術助推速率升級

千兆級LTE之所以能達到第一代LTE十倍的速度，主要得益于三個關鍵技術：載波聚合、高階調制、更高階的MIMO。

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。

當三個射頻信道變成一個更寬的信道，三個20MHz就相當于60MHz，那么數據吞吐量便提升了3倍。另外，因為2×2MIMO每個載波有兩個數據流，三載波條件下就有六個數據流，以64-QAM的調制方式已知75Mbps的速度來算，三載波聚合后的6個數據流就相當于75Mbps×6=450Mbps。

當然，運營商擁有的頻段不同，部署上也有差異，所以三個載波可以靈活部署，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。

再來看高階調制，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，而高階調制就是利用有限帶寬資源提供高數據速率一種的手段。

高階調制方式是一種復雜的調制方式，例如提高收發器的復雜程度可以讓一個信號搬運更多的比特。LTE最初的下行調制方式是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%。

至于更高階的MIMO，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，大大增大信道容量。最初LTE采用的是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。

2016年2月，高通發布了移動行業首款千兆級LTE調制解調器驍龍X16 LTE調制解調器(modem)。2017年2月21日，高通推出了第二代千兆級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 。這是首款商用發布的、能實現最高達1.2 Gbps的LTE Category 18下載速度的千兆級LTE芯片組，在多個方面實現了業內首創。

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

5G呢？

5G也稱第五代移動通信技術，外語縮寫:5G。5G速率是4G的100倍，實際使用至少是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，而這些優點主要體現在毫米波、小基站、Massive MIMO、全雙工以及波束成形這五大技術上。

2013年5月13日，韓國三星電子有限公司宣布，已成功開發第5代移動通信技術（5G）的核心技術，預計于2020年開始推向商業化。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技術研發試驗”啟動會。2017年2月9日，國際通信標準組織3GPP宣布了“5G”的官方Logo。中國三大通信運營商于2018年邁出5G商用第一步，并力爭在2020年實現5G的大規模商用。

2017年11月15日，工信部發布《關于第五代移動通信系統使用3300-3600MHz和4800-5000MHz頻段相關事宜的通知》，確定5G中頻頻譜。12月21日，5G NR首發版本正式凍結并發布。

2018年2月23日，在世界移動通信大會(MWC)召開前夕，沃達豐和華為宣布，兩公司在西班牙合作采用非獨立的3GPP 5G新無線標準和Sub6 GHz頻段完成了全球首個5G通話測試。沃達豐稱，這次測試使用了測試網絡和測試設備執行4G至5G雙重連接的實時數據呼叫。這一連接開始于4G，之后在5G網絡上建立了數據連接。沃達豐方面還稱，工程師同時使用相同的方法成功測試了實時高清視頻通話。華為方面表示，這次測試結果表明基于3GPP標準的5G技術已經成熟。

二者有何不同？

5G和千兆LTE的問題在于各公司和運營商一直在使用這些術語來描述不同的事情。

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，以實現更高的速度。一些主要的主題與更快的速度結合在一起。可匯聚在一起的載波數量的增加，更大的MIMO以及對更廣泛的頻譜共享技術的支持。向5G非獨立（新無線電）規范的轉變旨在通過在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據的載波數量來提高速度。就速度而言，引入LTE-Advanced Pro和5G新型無線電可讓我們超越1 Gbps的障礙。但是，在這個階段值得一提的是，用戶峰值數據速率將遠低于這些理論最大值。

第一批5G網絡將繼續使用熟悉的LTE錨點，通過新的毫米波和新頻段的專用5G頻譜擴大千兆位LTE可實現的功能。換句話說，第一個5G網絡將通過開放用于移動數據的新頻段，將這一長期運行的匯聚理念提升到新的層次。

5G實際上如何工作？是向新的毫米波和其他高頻頻段的轉變。從千兆LTE中分離出5G，但交換機并非簡單的壯舉，這些高頻率很容易被墻壁甚至手擋住。即使智能手機也足以阻止非常高的頻率數據到達天線。5G智能手機天線需要重新設計，以便他們能夠處理更加挑剔的頻率。無線電頻率前端也必須進行調整以迎合這些頻段，這需要進行一些較低級別的產品重新設計。這是在用波束成形和其他相關技術推出5G毫米波發射機時遇到的問題之一。

而千兆LTE更容易投入產品，因為它基于現有的通用無線電技術。

除了智能手機級蜂窩寬帶，千兆LTE和5G新無線電還為新興用例提供了一系列新的通信技術和協議。 LTE Direct，LTE Broadcast和C-V2X旨在實現設備到設備的連接，而無需穿越大型網絡。此外，還支持使用eMTC和窄帶物聯網技術的物聯網技術，適用于從智能家居到無人機的各種應用。

千兆比特LTE更容易實現，因為天線陣列設計與現在使用的非常相似，并且功率消耗保持大部分不變。使用千兆比特LTE，智能手機設計和外形因素可能保持不變，而5G智能手機則需要一些顯著的大改觀。這是因為實際速度取決于人當前區域的可用頻譜類型，例如毫米波天線或LAA小型蜂窩式集線器，以及手機中的支持技術。因此，擁有5G手機并不能保證比千兆LTE的速度更快。

5G調制解調器可能比千兆LTE更快，但真實世界移動用例的速度可能會非常相似。

此外，實用性也是一個重要因素。5G技術不僅需要在網絡硬件方面進行重新設計，還需要在設備中進行重新設計。新的調制解調器前端無線電設計將非常昂貴且棘手，以適應現有的移動外形因素。相比之下，千兆比特LTE易于實現，主要是擴展現有的網絡LTE和Wi-Fi頻段。

這并不是否認5G作為移動網絡的重要發展。除了更快的速度，更高的帶寬和更低的延遲，5G將在物聯網，汽車和連接行業中革新使用案例，并在5G后端改變現有LTE核心時實現新的更高效的服務。然而，至少在2019年前，第一批5G網絡將不會落地，調制解調器和使用它們RF前端實施的智能手機可能會更遠。

在可預見的未來，LTE仍將為所有全球移動網絡提供支持。首批5G非獨立網絡實際上只會增加現有網絡的頻譜，換言之，頻譜更高。

正如外媒所指，“如果您正在考慮購買新款智能手機，請不要支持5G型號。與千兆LTE網絡兼容的任何手機在未來的幾年內或多或少都會成為未來的證明。”