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LTE终端能力等级之“猫”系列大揭密

还记得90年代56K拨号用的那只“猫”吗？小时候不懂英语，被人误导只有用那只“猫”才能上网是因为那个叫调整解调器的东西拨号上网时会有猫一样的叫声Orz…

非要把LTE终端和喵星人扯上些关系的话，那么华为荣耀手机满大街PPT式的巨幅广告当然是首当其冲的。笔者在机场、火车车、公交站等等各路广告牌下每每看见华为荣耀手机广告中显眼的“cat6”标识，总隐隐感到华为难道是找自家工程师设计的广告咩？总之，今天就带大家剥开猫系列背后的故事，还原它背后省略表达的一万字。

什么是“猫6”？
LTE以快著称，根据LTE终端无线传输性能，可将其分为多种能力等级，这就是LTEcategory，简称CAT。著名的移动通信标准组织3GPP目前将终端能力划分为15个等级，能力等级越高对应着终端能够具备的无线传输性能越强，直白说就是达到的峰值速率越高。我们常说的LTE下载峰值速率100Mbps，上传峰值50Mbps对应为CAT3能力等级。而实际上，目前大部分终端均为CAT4能力等级，对应LTE下载峰值速率150Mbps，上传峰值50Mbps。
随着LTE芯片处理能力的增强，众多具备更高能力等级LTE终端纷纷面世，不断刷新4G速率极限，华为荣耀6凭借全球首款支持CAT6的海思芯片，成为全球首款上市的Cat6手机。意味着它能够支持下行峰值速率达到300Mbps。

CAT6之所以能够达到CAT4峰值速率的两倍，只因CAT6在LTE界首次引入了载波聚合技术（CarrierAggregation），该技术能够将多个载波聚合成一个更宽的频谱，说直白点就是CAT6能让两段20Mhz带宽合并为一个终端所用，而CAT4终端没这能力只能最大用一段20Mhz。

峰值速率谁说了算？（此段非可作为LTE圈内人士判断标准段）
总的来说，LTE终端的峰值速率由以下因素决定：系统带宽、子帧配比、特殊子帧配比、TM模式、控制信道开销、终端能力等级等等。结合终端能力等级，笔者和大家一起计算一遍20M带宽下，CAT6终端的下行理论峰值速率。请跟紧：
首先打开3GPP标准TS36.213中表，我们看到100RB，最高调制模式下对应TBsize为75376bits，再看表7.1将其映射到二流时（下行2天线收），TBsize为149776bits。这里作简单说明：TBsize表示一个子帧上一个码流上的数据块大小，它由RB数量和MCS以及码率共同决定。
接着打开TS36.306查到表4.1-1规定CAT6每TTI接收到的TB比特数为301504bits（每TTI301504bits）。因此我们此时已经得到，CAT6终端在双流下CA的情况下每TTI（0.001s）可传输的数据量，因此我们可以轻易计算下行的理论峰值速率：FDD双工模式下，下行峰值速率=301504bits/0.001s=301.5Mbps。这就是我们常常在广告中看到的宣传语所映射出的信息，CAT6最高下行速率为300Mbps。事实上这个下行速率仅在FDD下能够达到。

在TDD双工模式下，TD-LTE下，如果选定帧格式为1:3，特殊子帧格式为10:2:2,则下行峰值速率为（10ms内6个下行子帧，2个特殊子帧，其中特殊子帧DwPTS可用于传输下行数据）：
下行峰值速率=301504bits*（6+1.5）*100=223.1Mbps。
这里说明一下，也就是说中国移动LTE手机在CAT6下是无法达到300Mbps的，根本原因是TDD下1个无线帧下是无法全部工作在下行的，还有一部分要分给上行。但是对于FDD而言，300Mbps的速率比起TDD付出了2倍的系统带宽（上下行各40M，2个20M载波聚合），而TDD仅仅是40Mbps，也就是说TDD在频谱利用率的确上呈现出超高的优势。

以上计算流程一定会引发你的几个问题，下面来一一解答：
问题一、3GPPTS36.213中单流TBsize75376bits从何而来？
答：这个数值可以计算得到。下面开始计算：
1200子载波*11个符号(假设PDCCH占用3个符号)=13200个RE
单流下，参考信号占用(时域是每时隙2个，频域是6子载波1个，交叉看是每3载波1个)，又因为前两个RS落在PDCCH中，因此：(4RS-2RS)+4RS=6RS即每TTI数据部分传输6个RS信号，则100个RB需600个RE资源。

因此剩下13200-600=12600个RE来传输数据
采用64QAM调制方式，一个符号对应6个bit，得到：
12600*6=75600
这个结果和3GPP提供的75376相差224bit，主要用于PSS和SSS同步以及BCH的传输。需要说明的是实际上每个子帧的情况不同，不是每个子帧都能够达到75376这个传输能力，例如TDD下的特殊子帧因为