一文詳解UE能力級別

眾所周知，無線通信的發(fā)展，最核心的訴求就是要解決人民日益增長的網(wǎng)速需求和空口能力不足的矛盾。正是因?yàn)檫@樣強(qiáng)大的驅(qū)動(dòng)力，移動(dòng)通信從1G發(fā)展到了4G，5G也已含苞待放。

通信這事本來就像情侶一樣，你來我往含情脈脈，接收和發(fā)送雙方親密配合才能運(yùn)轉(zhuǎn)，俗話說，一個(gè)巴掌拍不響?；径忌壷С?G了，你拿個(gè)2G手機(jī)，和4G基站雞同鴨講無法配合，還是只能享用2G的龜速。

于是在這個(gè)過程中，大家的手機(jī)換了一茬又一茬（似乎暴露年齡了^_^），且看：

隨著中國移動(dòng)那“4G LTE，快人一步”的宣傳，我們都知道3G比2G手機(jī)快，4G手機(jī)比3G手機(jī)快，但是，4G手機(jī)到底能有多塊呢？

其實(shí)，同樣都叫4G手機(jī)，其實(shí)能支持的網(wǎng)速也分個(gè)三六九等。一般情況下，旗艦機(jī)和千元機(jī)在能力上還是有區(qū)別的。那么是什么東西決定了手機(jī)的網(wǎng)速上限呢？

在我們用手機(jī)打電話、發(fā)微信、看直播、刷抖音的時(shí)候，每在屏幕上滑動(dòng)一下，手機(jī)和基站這對情侶都要在背后默默地協(xié)商參數(shù)、處理流程、調(diào)度資源。

做這些事情的首先需要知道手機(jī)的能力，能力不一樣，能干的事也不一樣，網(wǎng)絡(luò)才能有的放矢。手機(jī)能力，即UE Capability，是一堆參數(shù)集合，包括UE Category，PDCP參數(shù)、RLC參數(shù)、物理層參數(shù)、RF參數(shù)等等。

其中的UE Category就表示這部手機(jī)下載和上傳能達(dá)到的最高速率，是由手機(jī)用的通信芯片決定，中的UE是User Equipment（用戶設(shè)備），說人話就是指手機(jī)。UE Category可簡稱UE Cat，也叫終端類型。

因此，在手機(jī)和基站剛剛勾搭上之后，基站就要考察手機(jī)的能力了?；颈容^主動(dòng)，直接命令手機(jī)上報(bào)自己的能力，手機(jī)為了以后不被基站冷落，享受更高的速率，對此也非常配合。

手機(jī)的能力在3GPP技術(shù)規(guī)范TS 36.303中定義。4G技術(shù)規(guī)范是一個(gè)版本一個(gè)版本的不停更新，每次更新都會(huì)引入一些新技術(shù)和新UE Cat值。4G最早版本是R8，其中的R代表Release，就是發(fā)布版本的意思。后續(xù)接著還有R9，R10，R11，R12，R13，R14等等，從R15開始該定義5G手機(jī)的能力級別了。

蜉蝣君畫了下面這張圖，表明了從R8到R14定義的UE Cat。

從R8到R11看著都挺正常，不就是定義了從Cat 1到Cat 12的UE能力級別么。然而到了R12，這一切似乎發(fā)生了翻天覆地的變化。定義的能力級別前面開始帶了DL和UL，這是怎么回事呢？

這里先解釋一下DL和UL。DL就是Downlink的縮寫，表示下行，也就是表示UE下載的能力，UL是Uplink的縮寫，表示上行，也就是表示UE上傳的能力。

話說原先的Cat 1到Cat12是同時(shí)包含上行和下行能力的，以Cat 4為例，下行支持150Mbps，上行支持50Mbps，上下行的能力是綁定在一起的。要改變上下行任意一個(gè)能力，都必須重新定義，一點(diǎn)也不靈活。

其實(shí)一想，我們一般用手機(jī)上網(wǎng)，主要是下載，上傳的需求和下載相比就少多了。原先的定義把下載能力和上傳能力綁定在一起定義，實(shí)在是沒必要。

因此，從R12開始，上傳速率用UE UL Cat X，下載速率用UE DL Cat Y，正所謂“合久必分”。X和Y可以相同，也可以不相同，通過UE UL Cat X和UE DL Cat Y的組合表示一部手機(jī)的上傳和下載速率；當(dāng)然，X和Y不是任意組合，組合方式見3GPP TS 36.306。

根據(jù)協(xié)議的定義，各種手機(jī)能力可支持的最大下載和上傳速率如下圖所示。

那么，手機(jī)和基站是通過什么辦法達(dá)到這些下載和上傳的速率的呢？這就要說到手機(jī)能力三板斧：載波聚合，多流傳輸，高階調(diào)制。

載波聚合：手機(jī)同時(shí)使用多個(gè)4G載波進(jìn)行傳輸，相當(dāng)于是把可用的頻譜資源擴(kuò)大了多倍。下圖以3載波聚合為例，單載波能達(dá)到下載150Mbps的速率，3載波聚合就能達(dá)到450Mbps的速率，就是這么暴力。

多流傳輸：也被稱作MIMO（Multi input, Multi output多輸入多輸出），本質(zhì)利用信號在空間傳播的路徑不同，在多個(gè)路徑同時(shí)發(fā)送多路數(shù)據(jù)，每一路數(shù)據(jù)成為一個(gè)流。應(yīng)用最多的是2流和4流，手機(jī)的速率可以直接翻兩倍或者四倍！

高階調(diào)制：就是在同樣的信號里塞下更多的數(shù)據(jù)。想象一下，基站給手機(jī)在空中發(fā)送的數(shù)據(jù)都是裝在箱子里的，箱子大小不變，但是可以把要發(fā)的東西盡可能裝得更多更滿一些，這樣也能單位時(shí)間能發(fā)送的數(shù)據(jù)多了，速率當(dāng)然也就提高了。

在基站里，調(diào)制就是往箱子里裝數(shù)據(jù)的動(dòng)作，一般調(diào)制用X-QAM表示，X越大階數(shù)越高。從下圖我們可以看出，256-QAM相比64-QAM，速度提升了33%！

這三板斧自由組合起來，就能實(shí)現(xiàn)所有手機(jī)能力級別了。那么問題來來，手機(jī)支持最高的能力不就行了？歸根結(jié)底還是成本的問題，手機(jī)能力主要由通信芯片決定的，對成本影響很大，所以廠家還是按需來生產(chǎn)不同能力級別的手機(jī)。

下面，蜉蝣君就把到現(xiàn)在為止，所有的手機(jī)能力級別詳細(xì)信息以表格的形式呈上了，所謂這三表在手，能力全有。

R8到R11定義的UE Cat：

R12到R14定義的下行UE Cat：

R12到R14定義的上行UE Cat（上行一般不支持多流）：