ギガビットLTEを支えるテクノロジー

1月 10, 2024

—

📖

名前だけで基本がわかります。ギガビット LTE は、理論上の最大ダウンロード速度が 1 秒あたり 1 ギガビットのデータ速度に達するモバイルブロードバンド規格です。これは 1,000 メガビット/秒で、1 GB の映画を 8 秒でダウンロードできるほどの速度です。

これは非常に高速で、現在英国の消費者が利用できる家庭用ブロードバンドよりもはるかに高速です。実際、1,000Mビット/秒は一部のハードドライブの書き込み速度を上回ります。混雑したネットワークの現実がこの速度でどのように損なわれるかを考慮した後でも、携帯電話でのインターネットはほとんどの家庭用ブロードバンドサービスよりも高速であり、ユーザーの平均速度は 100 ～ 200 メガビット/秒を超えることがよくあります。

ギガビット LTE はなぜ可能になるのでしょうか?

ギガビット LTE は未来のテクノロジーのように聞こえますが、それを可能にするハードウェアはすでに存在しています。 Qualcomm® Snapdragon™ ギガビット LTE モデムはこれらの速度を実現でき、Sony Xperia XZ Premium を含むいくつかの携帯電話に搭載されています。

ギガビット LTE は、この速度を魔法のように解放する単一のテクノロジーによってではなく、連携して機能する一連の改善された標準全体によって可能になりました。購入者は、新しい携帯電話がいつ 3G から 4G に切り替わったかを知っているかもしれませんが、モバイルインターネットハードウェアが年々スピードアップしている背景にある静かな革新について知っている人はほとんどいません。

モバイルインターネットの専門用語は難解に思えるかもしれないので、それは当然です。専門用語を排除するために、ギガビット対応の各規格を詳細に分析していきます。検討すべき主な要素は 4 つあります。準備ができて？

CA（キャリアアグリゲーション）

LTE およびすべてのモバイルインターネットに必要な無線通信は、特定の周波数帯域で行われます。人々がまだそのようなものを使用していた時代を覚えている十分な年齢であれば、これらを FM ラジオの周波数ダイヤルのさまざまな部分のように考えることができます。

現在、英国の 4G には 800MHz、1800MHz、2600MHz の 3 つの帯域が使用されています。電話ネットワークは、これらの帯域の一部を自社の 4G ネットワークに独占的に使用するよう政府に入札し、最終的にサービスを送信できる無線スペクトルの「ブロック」を手に入れることになります。

たとえば、EE は、4G に 800MHz 帯域で 2 つの 5MHz 幅のブロックと、1800MHz 帯域で 2 つの 45MHz ブロックを使用します。

02-クアルコム-キャリアアグリゲーション

キャリアアグリゲーションを使用すると、電話機は複数のバンドまたはブロックで同時にデータを受信できます。それはデータ高速道路のようなものです。キャリアアグリゲーションにより高速道路に車線が追加され、より多くの交通が通過できるようになり、渋滞の回避に役立ちます。そして、より高速で信頼性の高いダウンロードが可能になります。

アグリゲーションは LTE Advanced の重要な部分であり、これらのより高速なテクノロジーを包括するために使用される用語の 1 つですが、たとえほとんどの人がそれを単純な「4G」または「LTE」と考えているとしてもです。

Vodafone と EE は、2014 年から英国でデュアルキャリアアグリゲーションを使用しています。EE は 2016 年末に最初のトリプルキャリアアグリゲーションを開始し、それ以来英国のホットスポット全体に広がりました。

Qualcomm Snapdragon ギガビット LTE モデムはすでに 4x キャリアアグリゲーションをサポートしているため、このパズルのピースを最大限に活用するための設備が整っています。

4×4 MIMO

4×4 MIMO は怖く聞こえるかもしれませんが、LTE Advanced の最も理解しやすい部分の 1 つです。これは、電話機に通常の 2 つのアンテナではなく 4 つのアンテナがあることを意味します。

これら 4 つのアンテナは基地局上の 4 つの対応する送信アンテナと通信し、利用可能な通信ストリームを 2 倍にします。これは、ギガビットクラスの速度に達するのに十分なデータストリーミングを取得するために重要な部分であるだけでなく、4×4 MIMO を使用して、ギガビット LTE インフラストラクチャにまだアップグレードされていないエリアのパフォーマンスを向上させることもできます。

基本的に、電話機にはモバイル信号を受信できる「耳」がたくさんあり、信号の悪い地域では非常に便利です。ロンドンのような都市でも、特に屋内では黒い斑点が発生します。

02-クアルコム-4×4-mimo

256-QAM

これまで、ギガビット LTE テクノロジーがネットワークプロバイダーと携帯電話の間にデータの「パイプ」を追加する方法について見てきました。 256-QAM はこれらのパイプを太くし、同じスペクトルのウェッジでより多くのデータを送信できるようにします。

QAM は Quadrature Amplitude Modulation の略で、LTE データの送信に使用される言語の複雑さに関係します。それを完全に理解するには、搬送波の動作をかなり深く掘り下げる必要があります。

労力を節約し、学位レベルの工学教科書の章のように聞こえるのを避けるために、256-QAM を使用することは、他の言語より 33% も多い巨大な語彙を使いこなすことに似ています。より多くの用語を知っていれば、より少ない単語を使って複雑なアイデアを伝えることができ、それぞれの用語がより大きな意味を伝えることができます。偉そうな言葉は、ただ誇示するためだけのものではありません。

もう少し詳しく説明すると、QAM 数値が高くなるほど、信号内の振幅と位相の変動が大きくなります。これが「言語」をより複雑にしているのです。

Snapdragon ギガビット LTE モデムは、ダウンロードには 256-QAM を使用し、アップロードにはその下のレベルである 64 QAM を使用します。

アンライセンススペクトルのLTE

最新の LTE 開発の 1 つは LTE-U であり、それに近いものである LAA は、モバイルインターネットの大きな問題の 1 つである、対応できる無線スペクトルが限られているという問題に対処しようとしています。 LTE-U の U はアンライセンスを表し、プロバイダーが 3G/4G 専用に「購入」した帯域ではなく、無料の 5GHz 無線帯域を介して配信されるモバイルインターネットを意味します。

これは、非常に限られており、入手するのに非常に高価な専用 4G 帯域の負担を軽減するのに役立ちます。 2013 年に英国の 800MHz 帯域だけで合計 23 億ポンドが支払われました。

5GHz 帯域の使用に関する一般的な懸念は、802.11ac Wi-Fi ホームブロードバンドルーターや Wi-Fi ホットスポットが使用している帯域であるため、信号を踏みにじる可能性があることです。

しかし、クアルコムは答えを見つけ出しました。 LTE をライセンス不要のスペクトルで動作させる方法はいくつかありますが、LAA (Licensed Assisted Access) は最も重要な方法の 1 つです。 LAA を使用すると、上記で説明したのと同じキャリアアグリゲーション原理を使用して、ライセンスなしのスペクトルが通常のライセンス済み帯域内の信号を強化するために使用されます。 LBT と呼ばれるものを実装して、既存の Wi-Fi を押し付けたり踏みにじったりしないようにします。

LBT は Listen Before Talk の略で、混雑を避けるためにクリアな 5GHz チャネルをチェックします。クアルコムはこれを「公正な共存」慣行の一環と呼んでおり、LTE 対 Wi-Fi の内戦を回避するための重要なステップだ。

次は何ですか？

Snapdragon ギガビット LTE モデムは、今日のトップエンドの携帯電話に搭載されているモデムです。しかし、クアルコムはその栄光に手をこまねいているわけではない。

次期SnapdragonギガビットLTEモデムはすでに発表されており、最大ダウンロード帯域幅を1.2Gビット/秒に高めるための5倍のキャリアアグリゲーションの余地が追加されています。重要な結婚記念日の間の数年間のように、それがギガビット LTE を超える新たなタイトルを獲得することはありません。しかし、これはテクノロジーの発展がいかに早く、クアルコムがその発展をさらに推進することに尽力していることを示しています。

クアルコムがギガビット LTE 革命をどのように推進しているかをご覧ください。