高通講述 4G 技術與挑戰,強調其解決方案完整與技術領先地位

高通講述 4G 技術與挑戰,強調其解決方案完整與技術領先地位

台灣高通於 Computex 前夕針對 LTE 的趨勢與技術舉辦一場媒體交流活動,高通全球副總裁暨台灣區總裁張力行表示,舉辦這場活動的目的主要是因為台灣雖然即將營運 LTE ,而在媒體的報導下多數人也漸漸理解到新一代通訊技術可帶來的速度優勢,不過乍看下即將實現一機走遍全球的 LTE 技術還有許多的狀況。

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高通也是目前唯一一個可提供從 2G 到 4G 完整方案與頻段的廠商,且在許多廠商才剛推出第一世代的 LTE 基頻方案時,高通已經進入第四代基頻方案,更是從 HSDPA 技術之後一直走在最新規範的廠商,更不用說旗下方案足以涵蓋目前全球所使用的無線通訊頻段。

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張總裁補充到,除了基頻技術演進外, WiFi 的技術發展也還會繼續持續,因為物聯網趨勢下, WiFi 仍是提供定點與非長距離應用高頻寬、穩定以及價格低廉的最佳選擇,從智慧家庭、車聯網到智慧電錶,都將建構在行動網路結合 WiFi 的趨勢。

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至於被視為下一個明星技術的智慧穿戴技術,也將有更多元的面貌,不光是手錶或是眼鏡,結合醫護、個人保健等等的應用,智慧穿戴可能是一件衣服、一雙鞋子等等可配戴在身上的形式,高通亦以旗下低功號顯示技術 Mirasol 打造 Toq 智慧手錶表達高通對於智慧穿戴的雛型。

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而高通公司台灣區行銷總監李承洲博士接續張總裁之後講述行動通訊技術的發展;從頻譜的角度來看,行動通訊技術雖然只佔可用頻譜的一部分,也有不少電信商擔憂可用頻譜即將用盡,但事實上目前使用的頻譜僅到 2.5GHz 左右,在頻寬需求增加以及提供更乾淨少干擾的頻譜,可用技術將會走向 3GHz 的頻段。

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在談 4G 之前,先淺談一下 3G 與更之前的技術, 3G 技術約莫西元 2000 年開始營運,又稱 UMTS ,一開始推出的目的是希望能夠盡可能的統一技術基礎,提供全球通用的行動通訊技術,但制定後卻核可包括 DC-HSPA+ 、 CDMA1x 、 EV-DO 以及主要由中國使用的 TD-SCDMA ,各技術之間無法直接互通,使得全球行動通訊技術通用的美夢無法實現。

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在 3G 之前的技術是基於展頻技術的語音與數據分離做法,所謂的展頻技術是將原本簡單的 01 訊號封包展開為 256bit 的訊號,乍看下把簡單的事情變的複雜,但好處是複雜的訊號可提供加密,並且當信號傳輸過程發生錯誤,還可透過除錯機制把訊號補正;另外數據與語音使用獨立的通路,好處是可讓傳輸過程單純化,但 3G 之前的傳輸架構當開始傳輸時就會占用通道,以致於許多低頻寬的應用也會將通道占滿,使得使用效率低落。

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而 4G 改善了甚麼?多天線的架構在 3G 與 WiFi 其實都有相同的應用,也不是 4G 獨有的, 4G 的進化主要是將行動通訊沿用已久的展頻結構變成 IP 架構。改成 IP 架構的目的並不是改善頻譜使用效率,而是提升頻寬使用的彈性。

IP 架構的好處是使各的節點使用者不再占用獨立的傳輸通道,所有的封包都可共用網路架構,避免低頻寬應用也占用頻譜通道,並且使用次載波的方式改善展頻每個訊號必須占用較大的基本頻寬(一個展頻基礎單位為 5MHz 左右),次載波可以將訊號切割為更小的單位,針對不同應用需要所需的頻寬進行更細微的頻譜分配,提升頻譜的使用效率。

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而且 4G 也將原本過去複雜並且不相容的行動通訊技術變成簡單的 FDD-LTE 與 TD-LTE 兩種,兩個技術本質都是 IP 架構,只在於 FDD-LTE 上下行頻譜分開,而 TD-LTE 採用共用頻譜但利用分時的方法錯開上下行傳輸。

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乍看下, LTE 的出現圓滿了過去希望單一技術全球通用、簡化網路架構的目的,但實際上卻會發現基頻晶片廠商卻越來越少。因為技術的延續性是行動通訊最重要的,不可能只推出一款只能提供 4G 的手機,一定要設法相容過去的 2G 與 3G 技術。

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但要滿足所有的通訊技術簡單嗎?光是目前全球的電信營運商使用的頻譜就達 41 個,還要相容多種通訊技術,光是解決不同的頻譜與技術,還要有專利背景,就已經考倒不少的廠商;加上因為 4G 的出現,幾家大規模電信商也開始要求供應商提供全球通用行動通訊技術的終端產品。

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畢竟跨技術的多模產品仍是有必要的,尤其在一些新通訊技術服務還未普及的地方,透過多模的支援還可往前相容既有的技術,提供設備基本的通話與上網能力。加上多模設備也有助於新通訊技術的推廣,像是一些營運商就搶在 LTE 開台前提供 LTE-Ready 的設備,屆時開台就有機會無縫轉移到新服務。

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即便是高通,雖然它們可以提供全頻支援的基頻數據機技術,然而最大的困難點還是在於基頻數據機到天線之間的 RF Front-End 晶片技術,此部分是負責針對使用的頻段的濾波,而高通表示目前的方案還很難達到 41 個基頻頻段都能涵蓋的 RF Front-End 晶片,故多半選擇是使用多個晶片進行不同頻段間的過濾。

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另外,多 SIM 卡多待機的方案,也是不少國家電信營運商的基本要求,畢竟特定國家的使用者會因為各電信在上網、通話的基本費率的不同,選擇使用多卡的方式分攤通話與行動上網所需的不同費率,降低整體使用成本。

不過先前還提到, LTE 由於改用封包方式,故通話成了一個大問題; VoLTE 技術本身可基於 VoIP ,並不難實現,但實驗了多年仍未上路,主要是因為對於電信商而言,過去的通話會使設備終端在通話時使用獨立的通路,電信商可追蹤使用者的通話情況。

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但到了 LTE 後,基於 VoIP 的通話架構則不再通話使用固定通道,而是採用封包傳輸,但對於 IP 架構下等同語音數據與上網數據無法辨識,也無法判別使用者是在上網或是通話,故 VoLTE 的重點在於要能使電信營運商追蹤使用者的通話情況,才能將通話與上網費用獨立收費;故多數的營運商仍選擇在通話時切回 3G 或是 2G 技術。當然 LTE 基地台的建設普及也還是另一個關鍵問題。

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另一個 LTE 的技術重點則是 Carrier Aggregation ,也就是所謂的載波聚合(感謝噗浪網友Sol.ln(e^x) 提供台灣較多人採用的翻譯);為何需要載波整合,關鍵就是要提供更高的傳輸速度,畢竟以目前多數營運商取得的頻譜,鮮少能提供 CAT6 規範下 300Mbps 所需的 40MHz 連續頻譜,即便要符合 CAT 4 的 150Mbps 也需要 15MHz 的頻譜,多數的營運商雖然總頻譜足夠,但卻被切割在兩個不同的頻段。而載波整合則可同時將不同頻段的頻譜合併,藉此獲得更高的傳輸速度。

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談了這麼多的通訊技術,其實高通只想說明一件事情,就是高通有著完整的通訊技術支援,並且在技術研發也是處於領先的地位;目前預計全球第一個開台的 LTE CAT6 服務,所搭配的行動上網設備方案,就是基於高通 Snapdragon 800 家族的解決方案搭配高通的 RF Front-End 技術,目前推測將於 7 、 8 月之間就可看到。

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