Tekniken bakom Gigabit LTE

Bara namnet berättar grunderna. Gigabit LTE är en mobil bredbandsstandard där den teoretiska maximala nedladdningshastigheten når en hastighet av en gigabit data per sekund. Det är 1 000 Mbits/sek, tillräckligt snabbt för att ladda ner en film på 1 GB på åtta sekunder.

Det är väldigt, väldigt snabbt, mycket snabbare än något hembredband som för närvarande är tillgängligt för konsumenter i Storbritannien. Faktum är att 1 000 Mbits/sek överträffar skrivhastigheten på vissa hårddiskar! Även efter att ha övervägt hur verkligheten i ett överbelastat nätverk kommer att äta bort vid denna hastighet, ser vi fortfarande på att internet på din telefon är snabbare än för de flesta hembredbandstjänster, med genomsnittliga användarhastigheter som ofta överstiger 100 till 200 Mbits/sek.

Vad gör Gigabit LTE möjligt?

Gigabit LTE låter som en framtidsteknik, men hårdvaran som gör det möjligt är redan här. Qualcomm® Snapdragon™ Gigabit LTE-modemet kan leverera dessa hastigheter, och du hittar det i flera telefoner, inklusive Sony Xperia XZ Premium.

Gigabit LTE möjliggörs inte av en enda teknik som på magiskt sätt låser upp denna hastighet, utan en hel rad förbättrade standarder som fungerar tillsammans. Köpare kanske vet när deras nya telefoner bytte från 3G till 4G, men få känner till den tysta innovationen i bakgrunden som har sett mobilt internet hårdvara snabbare år för år.

Det är förståeligt, eftersom jargongen för mobilt internet kan verka ogenomtränglig. Vi kommer att bryta ner varje Gigabit-aktiverande standard för att ta tänderna ur terminologin. Det finns fyra huvudfaktorer att undersöka. Redo?

Se relaterade 

"Oändlig" telefonlagring tack vare Gigabit LTE

Resan till Gigabit LTE

Vad är Gigabit LTE?

CA (operatörsaggregation)

Den trådlösa kommunikation som behövs för LTE, och allt mobilt internet, sker över specifika frekvensband. Du kan tänka på dessa som olika delar av frekvensratten på en FM-radio, om du är gammal nog att komma ihåg när folk fortfarande använde sådana saker.

Tre band används för närvarande för 4G i Storbritannien, 800MHz, 1800MHz och 2600MHz. Telefonnät bjuder till regeringen för exklusiv användning av delar av dessa band för sina 4G-nätverk, och slutar med "block" av det trådlösa spektrumet över vilka de kan överföra sina tjänster.

EE, till exempel, använder två 5MHz breda block i 800MHz-bandet och två 45MHz-block i 1800MHz-bandet för sin 4G.

Operatörsaggregation låter en telefon ta emot data på flera band eller block samtidigt. Det är som en datamotorväg. Transportörsaggregation lägger till körfält på motorvägen, låter mer trafik passera och hjälper till att undvika köer. Och du slutar med snabbare, mer tillförlitliga nedladdningar.

Aggregation är en viktig del av LTE Advanced, en term som används för att omfatta dessa snabbare teknologier, även om de flesta fortfarande tänker på det som enkelt "4G" eller "LTE".

Vodafone och EE har använt aggregering med dubbla operatörer i Storbritannien sedan 2014. EE lanserade den första trippeloperatörsaggregationen i slutet av 2016, och den har spridits över brittiska hotspots sedan dess.

Qualcomm Snapdragon Gigabit LTE-modemet stöder redan 4x bäraraggregation, så det är väl rustat för att utnyttja denna pusselbit på bästa sätt.

4×4 MIMO

Även om 4×4 MIMO kan låta skrämmande, är det en av de enklaste delarna av LTE Advanced att förstå. Det betyder att en telefon har fyra antenner snarare än de vanliga två.

Dessa fyra antenner kommunicerar med fyra motsvarande sändarantenner på celltornet, vilket fördubblar de tillgängliga kommunikationsströmmarna. Detta är inte bara en viktig del av att få tillräckligt med dataströmning för att nå Gigabit-klasshastigheter, 4×4 MIMO kan också användas för att öka prestanda i områden som ännu inte uppgraderats med Gigabit LTE-infrastruktur.

I grund och botten har telefonen fler "öron" med vilka den kan lyssna efter mobilsignal, vilket är extremt praktiskt i ett område med dålig signal. Även städer som London har svarta fläckar, särskilt inomhus.

256-QAM

Hittills har vi tittat på hur Gigabit LTE-tekniker lägger till fler "pipes" av data mellan din nätverksleverantör och din telefon. 256-QAM är det som göder upp dessa rör och låter dem överföra mer data med samma kil av spektrum.

QAM står för Quadrature Amplitude Modulation och relaterar till komplexiteten i språket som används för att skicka LTE-data. För att helt förstå det måste du gräva ganska djupt i beteendet hos bärvågor.

För att spara på ansträngningen och undvika att låta som ett kapitel ur en ingenjörstext på examensnivå är det lite som att använda 256-QAM som att behärska ett gigantiskt ordförråd som är 33 % större än andras. Genom att känna till fler termer kan du förmedla komplicerade idéer med färre ord, var och en kan ge större betydelse. Stora ord är inte bara till för att visa upp sig.

För lite mer detaljer, ju högre QAM-siffra, desto fler variationer av amplitud och fas kan det finnas i signalen. Det är detta som gör "språket" mer komplicerat.

Snapdragon Gigabit LTE-modemet använder 256-QAM för nedladdningar och nivån under, 64 QAM, för uppladdningar.

LTE i olicensierat spektrum

En av de senaste LTE-utvecklingarna är LTE-U, och dess nära motsvarighet, LAA, som försöker hantera ett av mobilt internets stora problem, att det bara finns så mycket trådlöst spektrum att leka med. U för LTE-U står för olicensierad, vilket betyder att det är mobilt internet som levereras över det gratis för alla trådlösa 5 GHz-bandet snarare än de band som leverantörer har "köpt" för exklusiv 3G/4G-användning.

Det hjälper till att ta bort belastningen på de dedikerade 4G-banden, som är både extremt begränsade och extremt dyra att få tag på. Totalt betalades 2,3 miljarder pund för enbart delar av det brittiska 800MHz-bandet redan 2013.

Det vanliga problemet med att använda 5GHz-bandet är att det är vad 802.11ac Wi-Fi-hembredbandsroutrar och Wi-Fi-hotspots använder, så det kan trampa på deras signaler.

Qualcomm har dock kommit med ett svar. Det finns flera sätt att få LTE att fungera i olicensierat spektrum, och LAA (Licensed Assisted Access) är ett av de viktigaste. Med LAA används det olicensierade spektrumet för att stärka signalen i det normala licensierade bandet, med samma bärvågsaggregationsprincip som vi diskuterade ovan. Den implementerar något som kallas LBT för att se till att den inte trycker över befintligt Wi-Fi och trampar på det.

LBT står för Listen Before Talk, och den letar efter tydliga 5GHz-kanaler för att undvika överbelastning. Qualcomm kallar denna del av sin "rättvisa samexistens" praxis, och det är ett viktigt steg för att undvika ett LTE kontra Wi-Fi inbördeskrig.

Vad kommer härnäst?

Snapdragon Gigabit LTE-modemet är modemet du hittar i dagens topptelefoner. Qualcomm lutar sig dock inte tillbaka på sina lagrar.

Nästa Snapdragon Gigabit LTE-modem har redan tillkännagivits, vilket ger utrymme för 5x bäraraggregation för att öka den maximala nedladdningsbandbredden till 1,2 Gbits/sek. Liksom åren mellan viktiga bröllopsdagar, ger det inte en ny titel utöver Gigabit LTE. Det visar dock hur snabbt tekniken utvecklas och att Qualcomm är fast beslutna att driva den utvecklingen ytterligare.

Ta reda på hur Qualcomm driver Gigabit LTE-revolutionen.