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Uplink CA Arrives: 上行链路载波聚合技术引起轰动,备受欢迎 (Mandarin Version)

by Chris Taylor | Jun 09, 2016

LTE 上行链路载波聚合 (UL CA) 是全球蜂窝网络的最新技术。韩国和中国有四家无线运营商采用了此技术,而西欧、美国和马来西亚至少有四家运营商也将很快跟进。

UL CA 可提高用户体验,带动社交视频的高速增长趋势。UL CA 还代表着 LTE 的前沿技术,这是一个充满挑战但又利润丰厚的市场。随着今年智能手机增长速度的下降,这对于元件供应商、手机 OEM 厂商和运营商来说,是一个超越竞争对手的机遇。

  • UL CA 结合从单一用户传输(上行链路)至无线基站的两个或多个 LTE 信号(分量载波),从而大幅提高了用户上传内容和文件的速度。
  • 随着视频电话、视频消息以及将用户创作的内容发布至社交网络站点的技术的迅速普及,消费者可以尽情享受 UL CA 带来的用户体验大幅提升。

为了强调视频内容的重要性,现在视频内容已经占据大部分 LTE 运营商超过半数的无线数据流量。18-34 岁重要人群在互联网上观看视频的时间超过电视,随着可拍摄视频的智能手机的普及,社交网络站点经历了用户发布短视频和观看视频的爆炸式增长。

社交视频网站广受青睐的一些事实如下:

  • Facebook 用户每天观看超过 80 亿个视频短片,其中有超过 75% 的视频内容是在移动设备上观看。每人发布的视频数量(大部分用手机创作)同比增加 75%,发布视频总数同比增长 3.6 倍。
  • Snapchat 每天也有超过 80 亿的视频点击量,这相当于六个月之前的三倍。
  • Facebook 旗下的 Instagram 现在变成一个发布视频广告和消息的热门网站。为了应对需求增长,Instagram 刚刚将视频最大许可时长从 15 秒提高到 60 秒。
  • 超过 80% 的 Twitter 用户在网站上观看视频内容,其中有 90% 在移动设备上观看。
  • 据保守估计,Twitter 旗下的 Periscope 仅发布一年就发展了超过 5 千万用户。用户通过 Periscope,可以将手机中的直播内容发布给世界各地的观众,同时还可以通过 Twitter 发送视频链接。
  • 作为第一家互联网视频网站,YouTube 现在有超过 10 亿用户,其中大部分用户根据特定主题和产品观看可搜索内容。为了应对社交视频的增长,YouTube 推出了 360 度视频直播。

韩国三家运营商推出了 UL CA,这主要是为了支持上传手机视频的需求。LG Uplus、SK Telecom 和 KT 一共有大约 6000 万用户,其中大部分使用 LTE 网络,并且现在已接入 UL CA。

在韩国,支持 UL CA 的手机可以同时在两个不同频带上传输数据,速度大约为之前可用上行速率的两倍:

  • 根据韩国的部署情况,UL CA 在单独的 LTE 频带上采用两个分量载波 (CC),聚合带宽为 30 MHz (20 MHz + 10 MHz UL)。韩国运营商还支持上行链路 64-QAM 调制,而不是比较常用的 16-QAM。
  • LG Uplus 结合 B7 (2600 MHz) 频带的 20 MHz 和 B5 (850 MHz) 频带的 10 MHz,提供高达 112.5 Mbps 的峰值上行速度。
  • 目前,我们还不确定 SKT 和 KT 如何运营 UL CA,但是 SKT 有 B1、B3 和 B5 可用频段,而 KT 有 B1、B3 和 B8 可用频段。我们猜测,这两家运营商都采用 B3 频带的 20 MHz 加上 B1 频带的 10 MHz。这样,支持 UL CA 的同一台手机可同时使用这两种网络工作。SKT 支持 131.25 Mbps 的峰值 UL CA 速度,KT 支持 93.75 Mbps 的峰值 UL CA 速度。
  • 韩国首批支持 UL CA 的手机是 LG G5 采用高通骁龙 820 处理器的变型版本。
  • 在对上行链路的 64-QAM 支持中,华为向 UL CA 和其他 LTE Advanced Pro 功能提供无线基站设备,这可以提高突发情况下以及基站附近高密度区域的 UL 容量。
  • 注意,2016 年 3 月被 3GPP 归为 Release 13 的 LTE Advanced Pro 最高可实现 40 MHz 的聚合 UL 带宽,结合 64-QAM 使用时,可提供高达 150 Mbps 的 UL 峰值数据速率。150 Mbps 的 UL 峰值数据速率可分类 LTE UL13 类。韩国 UL CA 网络采用 LTE Advanced Pro 的 eRAN11.1 版本。

中国最大的运营商中国移动 (CMCC) 宣布将在 2016 年第 4 季度开始铺设 UL CA 网络。似乎中国将在未来几年内发展成为 UL CA 设备的最大市场:

  • 2015 年,中国移动通过浙江移动子公司在杭州铺设了 UL CA 试验网,以非官方形式允许在一个城市继续推行其服务。在试验网中,中国移动采用了华为的设备。您可以在此了解更多信息。
  • UL CA 解决了 TDD-LTE 上行链路存在的弱点:下行链路与上行链路通常存在 5:1 - 6:3 的非对称速比。支持 UL CA 的手机的峰值 UL 速率从 10 Mbps 增长至 31 Mbps。
  • 中国移动准许使用 LTE 频带 41 上面 2,575 MHz - 2,635 MHz 的频率。中国移动采用高达 60 MHz 的总可用带宽上下行链路可支持多达三个 20 MHz 分量载波;通过 64QAM 调制,运营商可以提高设备的 UL 性能,不必从 DL(下行链路)获取附加时隙。
  • 在当前的实施过程中,中国移动在下行链路方向使用三个分量载波 (3x DL CA),在上行链路方向使用两个 (2x UL CA) 加上 UL 64-QAM 调制。
  • 中国第一款采用 UL CA 的手机为 LeEco 公司(之前的 LeTV)的 LeMax Pro。中国移动还发布了 A2 手机,同时采用 UL 和 DL CA 技术的手机,售价 799 元(大约 122 美元)。LeMax Pro 采用高通骁龙 820 处理器。中国移动 A2 采用高通骁龙 617 处理器。

移动视频在中国呈爆炸式发展态势。中国腾讯公司借助广受欢迎的 Wechat 服务(即微信,粗略译为“短消息”)推广社交视频平台,微信目前有 11 亿用户,其中有超过 6.9 亿用户在使用微信的智能手机应用。中国其他视频平台、应用和服务包括阿里巴巴支持的优酷-土豆、爱奇艺(百度)和中国移动“和”。随着中国社交视频的增长,对 UL CA 手机的需求也会随之增强。

据传言,至少有两家欧洲运营商已开始试验 UL CA,可能很快就投入商用。在新加坡,运营商 M1 最近刚完成了一次 UL CA 试验。在美国,似乎 Sprint 可能会发现 UL CA 的诱人好处。与中国移动一样,Sprint 也采用 B41 频段的 TDD-LTE 网络。

所有这些对于蜂窝网络无线电元件和供应商意味着什么?

  • 对高通的好处。支持 UL CA 技术的 LG G5、LeEco LeMax Pro 和中国移动 A2 手机均采用高通的骁龙 SoC 处理器和相关的无线芯片组。到目前为止,高通是唯一一家向使用 UL CA 技术的移动设备提供无线芯片组的公司。三星、海思和英特尔公司发布过支持 UL CA 的芯片组,但目前还没有投产,或者还没有用于任何支持 UL CA 的手机。
  • 更具挑战性的射频前端。在 FDD-LTE 设备中,UL CA 同时采用两个功放 (PA)。只要功放不处于业内粗略定义为 LB(低频段,通常为 700 MHz – 960 MHz)、MB(中频段,通常为 1700 MHz - 2,200 MHz)或 HB(通常为 2,300 MHz - 2,700 MHz)的相同频率范围内,UL CA 都可以采用硬件参考设计已有的并行多波段功放。在 LG Uplus 的手机中,一个功放以低频段 (B5) 工作,另一个以高频段 (B7) 工作,这两个功放很可能通往不同的天线。在这种情况下,HB 接收频率可能有接近 LB 传输频率第三谐波的危险,于是对元件隔离、线性化以及滤波器和双工器抑制提出了更高要求。
  • 更多功放。假设 SKT 和 KT 的手机在 B1 和 B3 波段上使用 UL CA,那么需要再设置一个中波段功放。此功放很可能与分集天线相连,需要额外设置一个开关刀片、一个双工器和某种滤波功能来保护分集天线接收链路。
  • 更好的功放。中国移动的手机采用 B41 波段的带内 UL CA 技术,两个分量载波需要高达 40 MHz 的聚合带宽。与单个分量载波相比,这对于功放线性和效率提出了更高要求。
  • 更胜一筹的功放。我们认为,FDD-LTE 设备的带内 UL CA 技术需要实现非常低的带外谐波,多余的谐波可能涌入附近的接收信道,所以与当今的 TDD 设备相比,未来 FDD 设备的带内功放规格要求将更难以满足。未来可能采用 UL CA 的 FDD 波段包括 B1 (1920 MHz – 1980 MHz)、B7 (2,500 MHz – 2,570 MHz) 和 B25 (1,850 MHz – 1,915 MHz)。

总之,UL CA 不仅仅是一种寻找杀手级应用的技术,是为了服务于社交视频的惊人增长。支持 UL CA 的 LTE 技术还代表着目前的前沿蜂窝生产技术,这可能是历史上最具挑战性但是利润最为丰厚的市场。与过去一样(或多或少),通过 UL CA,您的公司要么跟上形势发展,要么给人让路,要么被甩在身后。

在此可以阅读更多关于蜂窝网络、LTE 及蜂窝设备无线电元件未来需求增长的信息。

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