不只是高速下载 高通4G Modem评测全解读

    驿寄梅花，烽火狼烟这样古老的通信方式在延续了几千年之久后终于在电磁波被发现之后被彻底取代，如今我们的通信方式已经发展到足够先进，可以用来承载高清语音、视频通话、超高清视频等这样的应用；当然3G还仅仅是刚刚让我们尝到了点儿自由无线的使用多媒体的甜头，未来依然在演进；4G LTE到来我们能做些什么，又该关心除了速率之外的哪些方面？

    近日著名无线通信技术公司高通推出了一系列针对移动设备4G Modem可供参考的评测方案，不如让我们由这些内容入手，来了解4G LTE时代作为普通用户的你将能够感受到的变迁。

不只是高速下载 高通4G Modem评测全解读

    相对于3G时代刚刚开始的多媒体业务，4G LTE时代的“高速数据下载”为主的特征更加明显。以往的2G属于“打电话，发短信，WAP网页”，人们开始广泛使用移动电话交流而摆脱固话；3G属于“视频电话、在线多媒体、繁多的APP”，人们在通话的基础上利用智能机实现娱乐、办公、出行等辅助性需求；4G LTE带来的高带宽显然足够媲美有线宽带，在移动设备上满足各种现有的需求，并且可能催生高品质语音视频通话、虚拟现实业务等等。

所有网络连接都要基于Modem

    简而言之我们经历了移动电话代替固话的时代，我们正在经历移动终端代替PC的时代；如果说目前的3G网络尚且无法承载智能终端的繁多Internet连接需求，那么4G LTE的到来无疑会让这一趋势势如破竹。

移动性、功耗以及吞吐性能测试维度

    作为对于3G的演进，LTE不再以CDMA而以OFDMA作为多址技术，加入多天线MIMO，显著增加了频谱效率和数据传输速率；主要技术指标如下，

    带宽灵活配置，支持1.4MHz、3MHz、5MHz、10MHz、15MHz、20MHz
    峰值速率更高，下行100Mbps，上行50Mbps
    支持高速，速度大于350km/h的用户支持最少100kbps的业务接入

移动性、功耗以及吞吐性能测试维度

    当然除了速度等最受关注的方面之外，优秀的4G LTE体验还应该包括诸如移动性和覆盖率以及抗干扰性（比如3G/4G共存的时代能够在两者之间灵活切换而不受影响，高速状态下依然可用，小区间同频网络下是否具备干扰消除），功耗情况（比如4G环境下连续通话或高速下载而设备温度不致过高）等等。

用户关心的4G LTE体验维度（图片来自高通QTI Labs）

无线信号的种种障碍（图片来自高通QTI Labs）

    抛开由各国运营商所主导和建设的复杂的网络条件，高通提出的4G Modem评测方案以终端产品（也就是智能手机、平板、3G/4G无线路由器以及其他内置Modem芯片可联网的移动设备）为依据，考量未来不同厂商的4G Modem芯片的性能。

    该方案也以我们前面所说的与用户体验相关的三方面出发，移动性、功耗以及吞吐性能。除此之外本次高通的4G体验也带来了一些LTE-A载波聚合、干扰消除等技术的评测演示。首先让我们一起来了解一下选择这几个维度的必要性。其中“吞吐性能”（或“数据传输速率”）最被看重也最易懂，因此这里不需要额外解释。

高通4G Modem评测三大维度

评测维度：4G Modem移动性

    由于4G LTE网络的建设和完善尚需时间，因此我们很长一段时间将会处于2G/3G/4G共存的时代；因此需要未来的4G Modem具备很好的移动性能。比如我们从一个3G环境进入到2G环境，手机出现断网等情况，就不能称它“移动性”良好。

评测维度之移动性（图片来自高通）

    另外也需要考虑用户在高速移动状态下的4G LTE网络使用，比如在时速300km/h以上的高铁能否正常使用数据业务等等。LTE对于此的标准在于保证15km/h及以下速率的移动用户系统特性最优，而对15~120km/h的移动用户可提供高性能服务，保持120~350km/h移动用户的服务，高于350km/h移动用户不掉网。

评测维度：4G Modem耗电

    除了经常被关注的处理器平台以及屏幕的耗电，智能机的基带及Modem芯片的耗电也是整机功耗非常大的贡献者；高速的数据下载以及通话无疑会给手机电池带来压力，根据高通QTI实验室的统计，以游戏、在线视频等为主的重度智能机使用者，Modem的耗电占比大于50%，对于轻度使用者来说，Modem的耗电也占到了30~40%左右。

重度和轻度使用下的Modem耗电情况（图片来自高通QTI Labs）

评测维度：4G Modem干扰消除性能

    另外在LTE时代，无线通信也相比3G/2G时代更加容易产生同频干扰，比如位于两个基站、或者两个频率接近的无线网络之间的设备，很容易首次影响造成数据吞吐量性能的下降（可以理解为信号不稳定造成的下载速率受波及）；因此是否能够有效的对于干扰进行消除，也是设计Modem芯片要考虑的部分以及评测Modem芯片性能的标准之一。

同频干扰与消除（图片来自高通QTI Labs）

    根据无线通信业界的研究机构SIGNALS Research的研究表明，基于芯片的“干扰消除”技术的采用，将给用户带来高达68%的数据下载速率提升。（深蓝色为采用干扰消除技术的Modem芯片，最左侧为三次不同网络条件测试的平均成绩）

“干扰消除”技术对于Modem数据吞吐能力的提升（图片来自SIGNALS Research）

    应该说高通推出的针对4G LTE的Modem芯片推出的性能评测方案，并不是个民用级别或者针对IT科技媒体推出的评测手段；比如你可以用Speed Test APP简单的测试下所在城市的4G网速，而高通的建议方案显然是针对于各大运营商的网络设计，以及智能手机Modem芯片设计厂商作为参考；于是这里用到了来自安立公司Anritsu的众多专业评测设备。

高通4G Modem评测所用到的Anritsu信号分析设备（图片来自Anritsu）

4G Modem吞吐性能测试及演示

基本思路：

    网络环境方面，高通4G Modem性能测试方案利用来自安立公司的信号发生设备来模拟无线基站发出的无线网络，也就是说为所有参与测试的设备提供完全统一的4G LTE或3G网络环境，将环境造成的误差最小化，从而探究各种4G Modem芯片的最真实性能。

    其次通过不同的方案分别测试数据吞吐性能、移动性以及电量消耗。

测试项目：

    4G LTE（FDD制式和TDD制式）下载上传速率测试；
    移动性测试，比如3G/LTE数据切换的灵活性，3G/LTE语音链接切换的灵活性；
    3G模式上传下载速率测试；
    功耗测试，包括3G/4G LTE标准功耗测试以及4G LTE省电效果。

    额外的，现场也演示了骁龙800特有的LTE-A 载波聚合技术的优势等等

4G LTE（FDD制式和TDD制式）下载上传速率测试

    首先最直接且最容易被用户理解的测试项目为“4G LTE性能测试”，偏重数据吞吐量即下载速率；测试基于LTE Cat3标准、也就是最高下载速率100Mbps，分FDD、TDD两种方式测试。测试方法为在线传输4K高清视频，以视频是否流畅无卡顿来判断两种Modem芯片的性能好坏。

4G LTE性能测试原理（FDD方式）

4G LTE性能测试演示（FDD方式）

4G LTE性能测试演示（TDD方式）

    在网络状况非常理想的条件下，FDD/TDD两种模式下高通Gobi Modem都有着良好的表现；所监测到的峰值下载速率在70Mbps左右，足以支撑4K超清分辨率的在线视频播放。

4G LTE性能测试演示（FDD方式）

4G LTE性能测试演示（TDD方式）

移动性测试及演示

移动性测试演示

    3G/4G LTE数据移动性测试针对“移动性”这个维度。测试通过Anritsu 8475模拟无线网络基站，搭载高通Gobi Modem芯片的设备和搭载竞品Modem芯片的设备在同样的网络环境中缓冲4K在线视频。

    过程当中手动减弱模拟基站的4G LTE信号，而切换为3G WCDMA信号，以此测试两种Modem芯片在这样的网络条件改变时，是否能够无缝切换而不影响视频观看。

移动性测试原理

    比如我们在移动或高速移动状态（比如200Km/h的高速列车）当中，从4G LTE信号覆盖良好的网络进入到4G覆盖不佳而3G覆盖良好的网络，可能会因为网络切换而对手机的网页下载、在线视频等产生影响和卡顿——比如我们目前常常会面临的进入到电梯等地方，手机的3G网络就会自动切换到GPRS甚至无信号状态的情况——该项测试就是针对这样的场景所设立。

    设计良好的Modem芯片应该能在用户无感知的情况下，在两种网络当中自由切换，而保证在线视频等不至于间断卡顿。

移动性测试原理

移动性测试演示

    评测显示高通Gobi Modem在4G切换到3G的过程当中，在线视频并无任何停顿或迟滞；而另一边竞品则出现了较严重的卡顿情况。随后与高通工程师的交流得知，高通Gobi Modem可以在检测到环境当中4G LTE信号较弱的时候就开始准备3G网络的接入，一旦4G信号弱到阈值，就会即刻切换模式。由于存在准备时间，因此切换过程看起来非常顺畅。

3G干扰消除性能测试及演示

    除了4G之外世界上尚有许多地区仍然处于3G时代，对于3G的不断挖掘也是高通Gobi Modem的任务之一。因此现场还展示了3G条件下一项名为TruSignal的干扰消除技术；可以让手机在同时位于多个网络环境当中有效消除不必要网络的信号干扰。

3G干扰消除性能测试及演示

    该测试依然以用户体验——打开网页的速度——为出发点，测试当中由左侧网络提供3G信号，而右侧则模拟干扰源；现场演示了采用高通Gobi Modem的设备以及采用竞品Modem的设备，在这样复杂干扰网络环境下的网页加载能力。

3G干扰消除性能测试及演示

3G干扰消除性能测试及演示

    同样网络环境的同一段时间内，高通Gobi Modem已经加载10个网页，而竞品则只打开了6个，速度上来说Gobi还是占优的。当然我们并未获得关于TruSignal的一些技术细节，除了上面提到的网络干扰环境之外，该技术也会对手持手机（特别是手持金属外壳）造成的信号干扰起到一定的改善作用。

4G数据/3G语音功耗测试及演示

    既然前面提到Modem会在整机当中占用30%甚至最高50%的能耗，因此对于Modem芯片的能耗优化也是至关重要的。高通4G Modem评测方案的一项就是针对于功耗状况，分为4G LTE数据和3G语音通话两个场景来进行。

4G数据/3G语音功耗测试及演示

4G数据/3G语音功耗测试及演示

    关于功耗的评测和对比比较易懂，测试隔离掉了屏幕、CPU等无关硬件，而只检测Modem部分的能耗；结果显示FDD-LTE数据传输下的能耗水平，高通Gobi Modem相对竞品在LTE数据传输下的平均电流分别为184mA、234mA，而在3G语音通话中分别是115mA、137mA。

4G数据/3G语音功耗测试及演示

4G数据/3G语音功耗测试及演示

LTE载波聚合测试及演示

    除了上面提到的三个维度的测试，高通还演示了骁龙800平台下的LTE-A载波聚合技术的实际效果。载波聚合具备在频段内及跨频段整合无线信道的基本特性，用以提升用户的数据传输速率，并减少延迟。

LTE载波聚合测试及演示

    虽然目前的LTE移动终端能够支持多个LTE射频信道，但每次只能通过一个信道进行下载；而LTE载波聚合可以实现同时在两个或多个LTE射频信道上的下载，有助于充分利用芯片组的额定LTE数据速率组。

LTE载波聚合测试及演示

    演示视频可以看出在支持载波聚合技术的平台上面，理论高达150Mbps的传输速率可以支持两部4K视频的在线观看，而在不支持该技术的平台上面，仅仅能够支持1部。

小结：

    手机的网络永远需要从多方面来考量，比如你羡慕联通的高速下载就得忍受它时不时的覆盖不好，你羡慕电信的信号稳定也得忍受它并不快的下载速度。4G LTE对于我们来说也远非一个“100Mbps百兆无线宽带”所能概括，高通提出的评测方案将4G LTE网络性能本身与用户体验相关联，带来了移动性、功耗、抗干扰能力等多维度的方式来审视目前的4G终端与网络。

    此次高通主持的4G Modem评测沙龙也让我们认识到了已经出品第三代的高通Gobi Modem显示出的不错的实力；鉴于国内4G LTE手机已经开始萌芽，我们可以期待一个4G时代的早早到来。

如今我们的通信方式已经发展到足够先进，可以用来承载高清语音、视频通话、超高清视频等这样的应用；当然3G还仅仅是刚刚让我们尝到了点儿自由无线的使用多媒体的甜头，未来依然在演进；4G LTE到来我们能做些什么，又该关心除了速率之外的哪些方面？对此高通给出了答案。