高通與三星CPU處理器-LTE Modem晶片的差異

最近許多這類討論的,所以研究看了一下技術規範,大略說明一下高通與三星2家LTE Modem晶片的差異性。
內容傳輸速率都以理論去討論,實際速率會受到許多各種不同環境因素影響就不討論。

與各位板友互相討論技術規範,讓大家多了解(如有錯誤部分再請協助指教更正)
(原本想回覆在別版,但內容是2家LTE Modem晶片的差異,覺得還是寫在行動通訊討論區這邊)

三星官方沒有公布足夠詳細LTE Modem Specs技術資訊,所以只能就從三星官網,還有Google上一些資訊與新聞來分析推測,可能有些誤差,但也不至於差太多。

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因為高通公開的技術規範資料很多,也很詳細,先從Snapdragon 845的技術規格解析,參考Snapdragon X20 LTE Modem Specs,還有Qualcomm OnQ BlogSnapdragon Modem Comparison,高通部分Google一下其實還有很多資料可以參考。
另外可以查看關鍵字"LTE Advanced Pro"。

Snapdragon 845(X20 LTE Modem Chipset)
LTE Category
LTE Category 18 (downlink)
LTE Category 13 (uplink)

Downlink Features
5x20 MHz carrier aggregation<=最高支援5CA
Up to 256-QAM<=最高支援256QAM調變技術
Up to 4x4 MIMO on three carriers<=支援3組 4x4 MIMO天線
Maximum 12 spatial streams<=1個spatial streams(空間串流)代表1組資料流,3組4x4 MIMO占用12個空間串流
Peak Download Speed
1.2 Gbps

Uplink Features
Qualcomm® Snapdragon™ Upload+
2x20 MHz carrier aggregation<=最高支援2CA
Up to 2x 75Mbps LTE streams<=支援2組(2X) SISO天線
Up to 64-QAM<=最高支援64QAM調變技術
Uplink data compression
Peak Upload Speed
150 Mbps

所以說Snapdragon 845這個LTE Modem支援最大3組(CA)的4X4 MIMO,但是已經占用12個spatial streams、4CA只能使用2組4X4 MIMO(8 spatial streams),和2組2X2 MIMO(4 spatial streams)、5CA使用1組4X4 MIMO(4 spatial streams),和4組2X2 MIMO(8 spatial streams),最大12個空間串流(spatial streams),因此以上3種方案最高速率可達到1.2Gbps。

理論LTE最大使用20MHz頻寬,為1個空間資料串流,並使用256QAM調變技術,最大速率是100Mbps。(參考內文下方幾張圖片說明)(高通Qualcomm公開的資料裡也有提到)
使用5/10/15/20(MHz),不論使用哪種大小頻寬(連續頻寬),都只能看成是1個空間串流,主要是以天線系統分集數量去看。可以參考通訊上"空間串流(spatial streams)"、"空間分集(多工)(Spatial multiplexing)" and "Data Streams"的關鍵字。

This figure illustrates 4 x 4 MIMO with 4 spatial stream multiplexing.
高通與三星CPU處理器-LTE Modem晶片的差異

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Qualcomm OnQ Blog說明X24 LTE Modem的技術規格
Snapdragon Modem Comparison
以下只討論CA與MIMO天線組合,不計入頻段組合問題因素,以LTE Modem Specs技術資訊最大支援能力說明。

頻段組合問題在於後續可能透過LTE規範更新,與軟體更新和高通晶片對手機廠的授權上問題上改善。(實際上升級是可行的,但有沒有機會升級是不確定的)


Snapdragon 835 Snapdragon X16 LTE Modem(4CA)(256QAM)
支援最大2組4x4 MIMO(頻寬合計40MHz)與1組2x2 MIMO(頻寬合計20MHz)(合計3CA)、或者1組4x4 MIMO(頻寬合計20MHz)與3組2x2 MIMO(頻寬合計60MHz)(合計4CA),最大10個空間串流(spatial streams),因此最高速率可達到1Gbps,對照下方頻寬速率表說明。
高通與三星CPU處理器-LTE Modem晶片的差異

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Snapdragon 845 Snapdragon X20 LTE Modem(5CA)(256QAM)
支援最大3組4X4 MIMO(頻寬合計60MHz)(合計3CA)、或者使用2組4X4 MIMO(頻寬合計40MHz)和2組2X2 MIMO(頻寬合計40MHz)(合計4CA)、還有使用1組4X4 MIMO(頻寬合計20MHz)和4組2X2 MIMO(頻寬合計80MHz)(合計5CA),最大12個空間串流(spatial streams),因此最高速率可達到1.2Gbps,對照下方頻寬速率表說明。
高通與三星CPU處理器-LTE Modem晶片的差異

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Snapdragon X24 LTE Modem(7CA)(256QAM)
支援最大4組4X4 MIMO,或者7組2X2 MIMO(合計7CA),與另外其他幾種組合,最大7CA,最大20個空間串流(spatial streams),最高速率可達到1.6Gbps。
高通與三星CPU處理器-LTE Modem晶片的差異

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執照頻段(Licensed band)+免執照頻段(Unlicensed Band)(LAA)
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Real-Time LTE/Wi-Fi 共構測試台

Snapdragon 835 Snapdragon X16 LTE Modem(4CA)(LAA)
使用執照頻段(Licensed band)+免執照頻段(Unlicensed Band),最大10個空間串流(spatial streams),幾種組合最高速率可達到1Gbps。
參考這篇LTE Using Aggregation of Licensed and Unlicensed Spectrum with a Commercial Modem Chipset(Snapdragon 835)(合計80MHz)
高通與三星CPU處理器-LTE Modem晶片的差異
註:LAA最少需要1個執照頻段(Licensed band),執行這種機制與基地台溝通協調+其他免執照頻段(Unlicensed Band)(LAA)一起運作。

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Snapdragon 845 Snapdragon X20 LTE Modem(5CA)(LAA)
使用執照頻段(Licensed band)+免執照頻段(Unlicensed Band),最大12個空間串流(spatial streams),幾種組合最高速率可達到1.2Gbps。
高通與三星CPU處理器-LTE Modem晶片的差異
高通與三星CPU處理器-LTE Modem晶片的差異
註:LAA最少需要1個執照頻段(Licensed band),執行這種機制與基地台溝通協調+其他免執照頻段(Unlicensed Band)(LAA)一起運作。

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Snapdragon X24 LTE Modem(7CA)(256QAM)(LAA)
最大3組4X4 MIMO執照頻段(Licensed band)+4組免執照頻段(Unlicensed Band),或者使用幾種不同執照頻段(Licensed band)+免執照頻段(Unlicensed Band),最大20個空間串流(spatial streams),幾種組合最高速率可達到2Gbps。
高通與三星CPU處理器-LTE Modem晶片的差異
註:LAA最少需要1個執照頻段(Licensed band),執行這種機制與基地台溝通協調+其他免執照頻段(Unlicensed Band)(LAA)一起運作。

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Leading the path towards 5G with LTE Advanced Pro - Qualcomm
高通與三星CPU處理器-LTE Modem晶片的差異

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LTE FDD技術的各頻寬與調變理論速率。
高通與三星CPU處理器-LTE Modem晶片的差異

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最後說明三星的LTE Modem,就從三星官網,還有從Google上一些資訊來分析(推測)和一些新聞稿得知三星的Exynos處理器LTE Modem規格。許多資料不夠詳細完整,就依現有資訊推測。

Exynos 8895規格規格,LTE Category 16 (downlink),支援最高5CA、支援同時最大2組4x4 MIMO(頻寬合計40MHz),加上1組2x2 MIMO(頻寬合計20MHz)(合計3CA)、64QAM調變技術(256QAM已知SM-G950F and SM-G955F升級FW支援,其他型號暫無資訊)、最高1Gbps。最大10個空間串流(spatial streams)、執照頻段(Licensed band)+免執照頻段(Unlicensed Band)(LAA)(5CA)。

Exynos 9810規格,LTE Category 18 (downlink),支援最高6CA、支援同時最大2組4x4 MIMO(頻寬合計40MHz),加上2組2x2 MIMO(合計4CA)、256QAM調變技術、最高1.2Gbps。最大12個空間串流(spatial streams)、執照頻段(Licensed band)+免執照頻段(Unlicensed Band)(LAA)(6CA)。

這幾篇文章與新聞有提到受限於Exynos 9810手機晶片最大12個空間資料串流(Spatial Streams or Data Streams)限制,因此可以推測出一些硬體效能。Exynos表面看起來是比較厲害,實質上是沒有太大差異,有些狀況並沒有比另一家Snapdragon的LTE Modem性能突出。另外Exynos晶片CA數量多也看起來是假象,實際執照頻段CA數是和同等級Snapdragon一樣的,雖加計免執照頻段但台灣還無法普及應用,且CA數目再多,整體性能就是會受到可用空間資料串流限制。

(mobile01)Galaxy S9 x 中華電信用戶 6月底前可享用5CA上網再加速
下載一部電影只要27秒 中華電信成為首家5CA供應商
中華電信+三星S9帶你體驗5CA飆網快感 下載1GB八秒完工)

另外新聞資料說的下一代Exynos規格支援14個Data Streams,推測最大只有1.4Gbps,很明顯會和Snapdragon X24 LTE Modem性能有蠻大落差。

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所以中華公布的(Exynos 9810)Galaxy S9、S9+,搭配中華電信最高網速。
Exynos 9810和Snapdragon 845,都是最大12個空間串流(spatial streams)

CHT 4CA 最高 1Gbps(256QAM)
4CA(900MHz+1800MHz+2600MHz)


1800MHz/B3(10MHz)=100Mbps(2X2 MIMO)(2 spatial streams)
1800MHz/B3(20MHz)=400Mbps(4X4 MIMO)(4 spatial streams)
2600MHz/B7(20MHz)=400Mbps(4X4 MIMO)(4 spatial streams)

2600MHz/B7(10MHz)=100Mbps(2X2 MIMO)(2 spatial streams)

合計1Gbps(12個空間串流(spatial streams))


CHT 5CA 最高 900Mbps(256QAM)(因為最大12個空間串流(spatial streams)限制,所以只能使用1組4x4 MIMO)
5CA(900MHz+1800MHz+2600MHz/B3+B3+B7+B7+B8)

900MHz/B8(10MHz)=100Mbps(2X2 MIMO)(2 spatial streams)
1800MHz/B3(20MHz)=400Mbps or 2600MHz(20MHz)(4X4 MIMO)(4 spatial streams)
2600MHz/B7(20MHz)=200Mbps or 1800MHz(20MHz)(2X2 MIMO)(2 spatial streams)
1800MHz/B3(10MHz)=100Mbps(2X2 MIMO)(2 spatial streams)
2600MHz/B7(10MHz)=100Mbps(2X2 MIMO)(2 spatial streams)

合計900Mbps(12個空間串流(spatial streams))

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Sony Mobile表示,Qualcomm 835/845行動平台支援的頻段組合,從下載速度理論值確實最高可達1Gbps或以上。
但因為就環境因素3CA性能較難達到1Gbps,因此不太去提到這點,而4CA/5CA多了1~2個頻段通道,因為通道增加,在環境因素衰減影響下速率還是會略為有所提升,中華電信這樣對使用者比較方便好解釋。但是還是可以在中華記者會中,見到看似足夠理想環境,5CA還是有很大差異的傳輸損耗,下載傳輸介於700左右至~900Mbps浮動。

Snapdragon 835 Snapdragon X16 LTE Modem(4CA)(256QAM)
支援最大2組4x4 MIMO(頻寬合計40MHz)與1組2x2 MIMO(頻寬合計20MHz)(合計3CA)、或者1組4x4 MIMO(頻寬合計20MHz)與3組2x2 MIMO(頻寬合計60MHz)(合計4CA),最大10個空間串流(spatial streams),因此最高速率可達到1Gbps。

Snapdragon 845 Snapdragon X20 LTE Modem(5CA)(256QAM)
支援最大3組4X4 MIMO(頻寬合計60MHz)(合計3CA)、或者使用2組4X4 MIMO(頻寬合計40MHz)和2組2X2 MIMO(頻寬合計40MHz)(合計4CA)、還有使用1組4X4 MIMO(頻寬合計20MHz)和4組2X2 MIMO(頻寬合計80MHz)(合計5CA),最大12個空間串流(spatial streams),因此最高速率可達到1.2Gbps。

從現有資料看起來,Snapdragon 845 LTE Modem規格與各項組合資訊都寫得很清楚,就某些規格上看,的確性能是會優於Exynos 9810,例如在於3CA與4CA組合最大性能都是較優的。
而且能讓規格資訊公開透明,表示不怕別人去比較,相較起來規格寫得不清不楚,的確會讓人有許多問號與猜疑。



(全文內容如需擷取文章或轉載網站&部落格請告知同意,分享文章不限制)
技術流教學型文章,這種花心力寫的文章不推對不起你。

luck1177 wrote:
最近許多這類討論的...(恕刪)


問一下單頻1800 2100 2600 各20mhz 下載上傳 最高速是多少
b89632147 wrote:
問一下單頻1800 2100 2600 各20mhz 下載上傳 最高速是多少

對照頻寬與調變理論速率表,3CA合計下載頻寬總共60MHz,使用4X4 MIMO+256QAM,理論下載最大是1.2Gbps。(高通Snapdragon 845)

上傳最大2CA(40MHz)(64QAM),理論是150Mbps。(高通Snapdragon 845)
(台灣目前電信商都只支援1CC,理論是75Mbps)

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Exynos 9810不確定最大4x4 MIMO支援數量,已知的資料只有2組,所以假設是(4x4 MIMO)*2+(2x2 MIMO)*1,理論最大到1Gbps。

Exynos 9810規格給的最高上傳是200Mbps,不過沒有提供頻寬、調變技術、天線3種如何組合方式,實際影響因數非常大,與支援性問題有關係。

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