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最近、4G LTEは間違いなくモバイルブロードバンド速度に関しては世界中の通信事業者の事実上の標準であり、3Gやその他の古い技術は主に遠隔地やカバレッジのブラックホールに追いやられています。しかし、次は何ですか？明白な答えは5Gであり、すでに数カ国に住んでいます。それまでの間、別のタイプのセルラーテクノロジーが一般的になるのを見てきました。LTE-Aです。
（LTE-A）は、数年前からヨーロッパ、北米、およびアジアで利用可能です。それでは、LTE-Aとは正確には何ですか？この記事では、このテクノロジーがどのように機能し、消費者にとって何を意味するかを詳しく見ていきます。
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LTE-Aはどのように機能しますか？
名前が示すように、LTE-Advancedは単に「高度な」名前を保証するためにさまざまな追加技術を使用した、現在のLTE接続の進化版です。 LTE-Advancedで導入された新しい機能は、キャリアアグリゲーション（CA）、既存のマルチアンテナテクニック（MIMO）のより良い使用、およびリレーノードのサポートです。これらはすべて、LTEネットワークと接続の安定性、帯域幅、速度を向上させるように設計されています。
また、一部の市場ではギガビットLTEとも呼ばれるLTE-Advanced Pro（3GPPリリース13以降）の登場も確認しています。では、これは標準のLTE-Aとどう違うのでしょうか？このSierra Wirelessのインフォグラフィックは、それがどのように適合するかを説明するのに適しています。
LTE-A Pro / Gigabit LTEは、既存の256QAMテクノロジー、より高度なキャリアアグリゲーション、およびその他の技術を使用して、バニラLTE-Aよりも速度を向上させます。また、5G展開の主要部分として設定されており、5Gを使用できないカバレッジエリアを本質的に覆います。
キャリアアグリゲーション
おそらく、LTE-Advancedの背後にある鍵はキャリアアグリゲーションです。基本的に、このテクノロジーは、複数のネットワーク帯域から同時にデータをダウンロードできるようにすることで、LTE接続の帯域幅を増やすように設計されています。 LTEコンポーネントキャリア、または帯域は、1.4、3、5、10、15、または20 MHzの帯域幅を持つことができるデータ伝送部分に分割されます。最大5つのコンポーネントキャリアを一緒に集約できます。キャリアアグリゲーションは、これらの異なるキャリアからの信号を組み合わせて、単一の接続で帯域幅を最大100 MHzに拡大できるようにします。これは、FDDとTDDの両方のネットワークタイプ、およびダウンロード接続とアップロード接続の両方に適用されます。
キャリアアグリゲーションは、同じ動作周波数帯域内にある連続したコンポーネントキャリア、または異なる動作周波数にわたる異なる帯域からの非連続的なキャリアで動作します。以下の画像はこれを説明するのに役立ちます。
データ速度に関しては、この手法は、5つのキャリアから利用可能な最大帯域幅を利用する場合、理論的には最大1Gbpsの非常に高いピークデータレートを提供できます。ただし、商用ソリューションは、LTE-Advancedで最大600 Mbpsのピークデータレートで最大3つのキャリアのみをサポートします。ただし、実際には、キャリア、ハードウェア、およびネットワークカバレッジはこの理論的な最大値に達しません。たとえば、2つの20MHzキャリアを有効にした場合のダウンロード速度は約150Mbpsです。
また、LTE-Advanced Pro / Gigabit LTEが登場し、最大32のコンポーネントキャリアでキャリアアグリゲーションを宣伝しています。この次のステップは理論的には最大3Gbpsの速度を提供しますが、テスト中の実世界のネットワークのピークデータレートは1Gbpsで最高と言われています。これらのネットワークを今日使用する場合、輻輳、環境、およびその他の要因により、この数値がギガビットマークをさらに下回ると予想されます。
キャリアアグリゲーションのもう1つの大きな利点は、既存のLTEネットワークとLTE-Advanced互換デバイス間の完全な後方および前方互換性を実現できることです。 LTE-Advanced接続は既存のLTEバンドを介して提供されるため、標準のLTEユーザーは引き続きLTEを通常どおり使用しますが、Advanced接続は複数のLTEキャリアを使用します。
MIMO
複数入力複数出力テクノロジー（MIMO）は、LTE-Advancedが機能するために必要な別のテクノロジーです。MIMOは、2つ以上のアンテナからのデータストリームを組み合わせることにより、全体の転送ビットレートを向上させ、キャリアアグリゲーションが機能するようにします。
1つの送信者から1つの受信者に単一の情報を送信するのではなく、同じ単一の情報を複数の送信者から複数の受信者に送信できます。これは並列プロセスであり、すべての情報を正しい順序に並べ替えることができるレシーバーモデムがあれば、1秒間に送受信できるデータの量（ヘルツあたりのビット数）が大幅に増加します。
MIMOはすでにLTEネットワークで使用されていますが、LTE-Advancedでは、チップで同時に使用する入力と出力の数を増やす必要があります。 Vanilla LTE-Advancedは、ダウンロード中に最大8つの送信機と受信機を、アップロード時に4 x 4をサポートします。また、MIMO配置の増加により、CDMA、GSM、WCDMAなどのレガシー接続の速度と接続品質が向上します。
また、LTE-Advanced Pro / Gigabit LTEには、最大16個の送信機と受信機で構成される、いわゆるMassive MIMOが導入されています。このテクノロジーは、5Gの基盤を形成するためにも設定されています。
QAM
LTE-Advancedパズルのもう1つの重要な部分は、直交振幅変調（QAM）です。この技術は、基本的に、タワーから携帯電話に送信される信号により多くの情報を詰め込みます。 QAMが高いほど、信号に含まれる情報が多くなるため、速度が速くなります。
クアルコムは、QAMを梱包の効率化により大きな荷物を運ぶトラックと比較し、高速道路で必要なトラックの数を減らしました。
以前にLTE-Aで64QAMが使用されているのを見てきましたが、Verizon、T-MobileなどのLTE-Advancedネットワークも256QAMを使用しています。この特定バージョンのQAMは帯域幅を劇的に向上させ、Massive MIMOと同様に、5Gで使用されるもう1つの基盤技術です。実際、Qualcommによれば、256QAMは64QAMよりもダウンロード速度を33％向上させます。
このテクノロジーはWi-Fiでも使用され、Wi-Fi 5（802.11ac）は64QAMを使用しますが、新しいWi-Fi 6標準は1024QAMを利用します。いずれにしても、64QAMと256QAMはどちらも標準のLTE-Aで使用されますが、LTE-A Proは一般に256QAMに準拠しています。
セルハードウェア
LTE-Advancedで導入された最後のテクノロジーは、リレーノードと呼ばれるキャリアハードウェアです。リレーノードはデータ速度の向上に不可欠な要素ではありませんが、LTE接続の可用性を向上させ、受信データの送信時に選択できる接続を増やします。
簡単に言えば、リレーノードは、メインステーションの接続半径の両端でネットワークカバレッジを高めるために使用される低電力のベースステーションです。これらのリレーノードは、メインステーションにワイヤレスで接続され、LTEネットワークのエッジ近くにあると思われる場合に信号をブーストするのに役立ちます。もちろん、改善された接続性へのアクセスは、キャリアがこれらのノードの構築に投資することに煩わされるかどうかに完全に依存します。
4G LTE Advancedでは、理論速度とユーザー速度のピークが大幅に向上します。
モデムハードウェア
キャリアアグリゲーション、QAM、MIMOが正しく機能するには、通信とデバイスハードウェアの両方の実装が必要です。多くのスマートフォンSoCおよび外部モデムがこれらの高速データレートをサポートしていることがわかります。 LTE-Advancedハードウェアの詳細は、2011年にリリース10仕様で導入されました。LTEカテゴリー4以上のデバイスは、キャリアアグリゲーション、QAM、およびより大きなMIMO構成をサポートします。一方、LTEカテゴリー16以降のデバイスは、ギガビットLTEまたはLTE-Advanced Proデバイスのサポートを提供します。
1つの例は、社内X20 LTEモデム（カテゴリー18/13）を使用するQualcommのSnapdragon 845チップセットです。このモデムは、ダウンリンク、4×4 MIMO、および256QAMの5バンドキャリアアグリゲーションを提供します。つまり、LTE-AdvancedおよびLTE-Advanced Proの接続に必要なデバイスのすべての要素を備えています。
Galaxy S10シリーズで使用されるSamsungのExynos 9820は、同社独自のLTE-Advanced Pro / Gigabit LTEモデムを提供します。これにより、最大8つのバンドキャリアアグリゲーション、4×4 MIMO、および256QAMでカテゴリ20の速度が提供されます。実際、サムスンは最大2Gbpsのダウンリンク速度を主張しています。
Huaweiは、Huawei Mate 10シリーズおよびP20シリーズのKirin 970チップセットから始めて、LTE-AdvancedおよびPro / Gigabit LTEをサポートするもう1つの主要なプレーヤーです。キリン970はカテゴリ18のサポートを提供し、キリン980はカテゴリ21のモデムを提供します。
ただし、スマートフォン内部のハードウェアは明らかに戦いの一部にすぎません。最低のレイテンシーと最速のダウンロード速度を得るために、あなたのキャリアはこれらのテクノロジーをサポートする必要があります。
グローバル展開
しばらく時間がかかりましたが、LTE-Aは創業以来世界中に広まりました。アフリカ、アジア、ヨーロッパ、アメリカの主要なネットワークのほとんどがこの標準を採用しています。ヘック、LTE-Advanced Proは、ギガビットLTEの形で、現在いくつかの市場にも参入しています。
5Gネットワークが徐々に世界中に広がっている現在、古いニュースのように思えますが、LTE-AとLTE-Advanced Proの構成要素はこれまでになく重要になっています。これは、LTE-AおよびLTE-A Proを支える技術が、ユーザーのフォールバックオプションとして5Gネットワークのエッジで使用されるためです。
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