轉自：http://www.cfan.com.cn/2018/0625/131034.shtml
對智能手機而言，它能達到哪 個級別的網絡性能，不僅取決於SoC中集成的調制解調器（Modem）型號，同時還要受到載波聚合和天線數量的節制。爲了讓大家可以更精準把脈手機網絡性能，這個章節就讓我們走進“貓”的世界。
溫故知新 搞懂基本參數
想要區分不同調制解調器的強弱，首先就要搞懂和其有關的各項參數。
SoC
每一顆手機處理器在本質上都是完整的SoC（System-on-a-Chip，片上系統），除了我們熟悉的CPU和GPU外，還整合了ISP、DSP、協處理器等單元，而調制解調器也是SoC的重要組成部分（圖1）。當然凡事都有例外，比如蘋果A系列和三星早期的獵戶座芯片就一直採用外掛基帶的方式，彌補自家缺少調制解調器相關技術的不足。
速率
速率（又稱峯值帶寬）是用來量化調制解調器性能的關鍵指標。從2G到準5G，經歷了從Kbps→Mbps→Gbps的進化。以Mbps爲例，Mbps=Mbit/s即兆比特每秒，這是一個表示傳輸速度的單位。不過，相信大家可能對MB/s這個單位更加熟悉，而Mbps和MB/s的換算方式是將Mbps前的數字除以8。比如300Mbps的理論速度就是37.5MB/s，而準5G的1Gbps速率，代表理論速度可達128MB/s。
Cat.x
Cat是一個縮寫，全稱是UE Category，“Cat.x”是對調制解調器上行/下行峯值速率的一個分級。一般情況下，Cat.後面緊跟的數字越大，代表這款調制解調器的網絡傳輸速率峯值就越高越先進（圖2）。需要注意的是，上行Cat和下行Cat在速率上並不對等，而手機廠商在宣傳時主要會以下行Cat等級爲賣點，因爲上行速率總是很慢。
上行
上行指的是用戶設備向網絡端發送信息，而上行帶寬峯值速率指的則是手機在向網絡發送數據時，固定時間內所被允許發送數據量的最大值。調制解調器支持的上行速率分級包括Cat.4（50Mbps）、Cat.5（75Mbps）、Cat.6（50Mbps）、Cat.7（100Mbps）、Cat.9（50Mbps）、Cat.13（150Mbps）幾個等級，上行Cat.13代表了當前的最強性能。
下行
下行指的是用戶設備從網絡端接收信息，而下行帶寬峯值指的則是手機在從網絡接收數據時，固定時間內所被允許接收的數據量的最大值，也就是我們常說的實際下載速度。調制解調器支持的下行速率分級同樣以Cat.表示，包括Cat.4（150Mbps）、Cat.6（300Mbps）、Cat.7（300Mbps）、Cat.9（450Mbps）、Cat.11（600Mbps）、Cat.12（600Mbps）、Cat.16（1Gbps）和Cat.18（1.2Gbps）（圖3）。
支持下行Cat.18的麒麟970
載波聚合
載波聚合簡稱CA（Carrier Aggregation），該技術可以將多個載波聚合成一個更寬的頻譜，同時也可以把一些不連續的頻譜碎片聚合到一起。得益於更寬的頻譜，載波聚合後最直觀的好處就是傳輸速度的大幅度提升，同時還能降低延遲、改善網絡質量、提升吞吐量，使網絡負載更加均衡，尤其是在負載較重的時候效果會更明顯（圖4）。調制解調器的下行和上行速度都能借助載波聚合提速，目前主流SoC（如驍龍625）普遍支持2CA（也就是2×20MHz），麒麟970和驍龍845支持5CA（5×20MHz），三星Exynos 9810更是可以實現6CA（6×20MHz）。
QAM
QAM（Quadrature Amplitude Modulation，正交振幅調製）是一種信號調製方式，我們只需要知道QAM前面跟的數字越大，其數據傳輸效率就越高。主流級別SoC普遍僅支持64-QAM，而旗艦級SoC則可支持到256-QAM（圖5）。
x模x頻
如今的智能手機都已支持全網通，而產品間較量的重心則轉移到了x模x頻這個參數上，比如5模13頻、5模17頻、5模32頻等等。其中5模代表最主流的5種網絡制式，分別爲TD-LTE、FDD-LTE、TD-SCDMA、WCDMA、GSM，而蜂窩頻段的多少，將決定手機能否在國外正常使用。比如5模17頻才能做到大部分國外漫遊，但你要想通喫全球，只有選擇支持32頻網絡的手機。
以上就是我們需要溫習的知識點，下面我們再以普及度最高的歷代驍龍移動平臺爲例（表1），將這些參數融會貫通。
不斷進化的“喵星人”
作爲SoC裏的標配，調制解調器這個“喵星人”（下文我們就以“Modem”描述）自然也就居住在每一款智能手機體內。但是，不同Modem之間的性能和功能上的差距會非常大，而同一款Modem在不同手機上也會出現極大的性能差異。
保持一切連接的橋樑
Modem是智能手機與外界保持一切連接的主要橋樑，包括GSM、CDMA、WCDMA、LTE、Wi-Fi、BlueTooth等在內的協議和標準都要經過它才能完成，所以Modem的優劣將直接影響到數據傳輸的效果。不知道大家還記不記得蘋果曾推出過的iPod touch（圖6），它與同期的iPhone相比就是精簡了Modem模塊，所以它的價格就能比iPhone便宜數千元，由此可見Modem對手機的重要性。
有必要追求更高標準嗎
如今很多互聯網企業都會選擇和運營商合作，推出各種王卡、神卡、寶卡、強卡，在流量和資費上極具優勢，1元/500MB省內流量足夠我們隨意折騰了。哪怕你沒有辦理新卡，爲了維護老用戶，很多地區的運營商每月也都會派送GB級別的免費流量包。在這種大環境下，更快的下載速度自然就能代表更好的上網體驗了。
另一方面，國內三大運營商都在架設升級4G+網絡（LTE-A Pro）（圖7），其測試速度高達700Mbps，已經超過了Cat.12（下行）的峯值。換句話說，等4G+網絡全面商用時，如果你的手機網速還在Cat.12以下就會瞬間落伍。同時，隨着5G進程的加速，一些大城市還能提前享用1Gbps的極速，此時就只有支持Cat.16標準的手機纔有機會享用了。
很遺憾，Modem的研發技術門檻極高，期間還會涉及到來自高通等企業的專利壁壘，哪怕是強如蘋果也不得不選擇SoC+外掛Modem的方式，至於Modem的供應商則來自高通和英特爾。那麼，現在都有哪些SoC值得我們關注？
主流SoC網絡性能對比
如今還在銷售的智能手機，除了聯發科早期的Helio P10和P20平臺，麒麟65x系列以外，幾乎都可支持上行Cat.13，即150 Mbps的峯值速度。至於下行，只有驍龍660、麒麟960、三星Exynos 7885或更高級別的芯片才符合LTE-A Pro網絡標準（表2），這意味着短期內絕大多數2000元以內的手機很難因運營商的基站升級而獲益。
除了上下行速度以外，Modem還有一個值得我們關注的功能，它就是“雙卡雙4G+雙VoLTE”（圖8）。該功能突破了傳統雙4G手機的限制，兩張手機卡都能實現4G同時駐網（以往都是4G+2G），還能同時使用Volte高清語音通話。可惜，已上市的SoC中只有麒麟970、Helio P30/P23提供支持，即將量產的驍龍845和Exynos 8910也會將其作爲標配。此外，是否支持藍牙5.0，也是我們衡量新Modem或手機的考察項目。
同一個Modem 不一樣的性能
對不同品牌型號的手機來說，當SoC和內置的Modem相同時，它們的網絡性能就應該極爲接近嗎？很遺憾，因爲兩個常見的問題，造成了令人唏噓不已的結局。
首先，SoC內置的Modem是可以定製的（圖9）。以小米6爲例，雖然它搭載了驍龍835，但其集成的Modem卻是驍龍X12 LTE。實際上，搭載驍龍835，且可實現1Gbps下行速率的只有三星Galaxy S8/Note8、HTC U11、Google Pixel 2和LG V30 等少數國際品牌機型的部分型號。
其次，哪怕沒有對SoC內的Modem本身進行閹割，如果沒能在天線設計上投入額外的財力和精力，同樣會導致性能縮水。
前不久外媒PCMag就對iPhone X（外掛驍龍X16 LTE Modem），以及三星Note 8、Google Pixel 2、LG V30三款搭載高通驍龍835（集成驍龍X16 LTE Modem）的Android旗艦，在LTE Band 4頻段分別爲2×2 MIMO和4×4 MIMO兩種網絡模式下進行了對比測試。
不出意外，iPhone X成績墊底（圖10）。原因有二，第一是iPhone X不支持4×4 MIMO天線，第二是爲了平英特爾Modem和高通Modem的差距，蘋果故意調低了高通驍龍X16 LTE Modem的性能表現。從4×4 MIMO的測試結果來看，在信號較好的情況下三款Android旗艦的表現相近，只有在信號最弱時纔會出現明顯的差距（圖11）。
對準5G的Modem而言，要想實現千兆級別的速度，不僅需要Modem自身支持，還需要射頻和足夠的天線數支持（圖12）。比如驍龍X16 LTE Modem就至少需要3根LTE天線，其中2根通過4CA載波獲得接近800Mbps的速率，1根通過2CA載波獲得接近200Mbps的速率，加起來正好接近1Gbps。爲了降低成本（或者說認爲國內運營商基站環境用不上），絕大多數國產旗艦機都只配有2根LTE天線，射頻模塊也被簡化，所以只能支持Cat.12的速率，比如一加5T等。
類似的情況也出現在麒麟SoC陣營中。
華爲Mate 10 Pro、Mate 10和榮耀V10都搭載了麒麟970芯片，但只有Mate 10 Pro採用了完整的4×4 MIMO，通過4根物理接收天線獲得了Cat.18，也就是最高1.2Gbps的下行速率（圖13）。Mate 10採用了4×2MIMO，所以下行標準降到了Cat.16，但也有着1.0Gbps級別的下行速率。榮耀V10對天線做了進一步的精簡，下行標準只有Cat.12，一夜回到瞭解放前，和搭載麒麟960的前輩們持平。
總之，就單純的網絡性能而言，在智能手機領域基本算詮釋了“一分錢一分貨”的道理。對普通用戶看來，都是驍龍835平臺，最低2499元，憑啥要買動輒5000元的？榮耀V10配置看起來和Mate 10系列差不多，爲啥要加1000元買更貴的？
小結
當SoC集成Modem普遍達到Cat.12級別後，手機內置的天線設計就是品牌之間技術角力的舞臺了。如果用通俗的話說，採用4×4 MIMO天線，再結合載波聚合和QAM技術的手機可以讓你打《王者榮耀》時不卡機，玩《絕地求生》類遊戲時可以大吉大利今晚喫雞（圖14）。
不可否認的是，對（內部）寸土寸金的智能手機而言，如何在狹窄的空間之中塞進4根天線，同時還需要接收復雜的CA組合、開關、可調電容和用於天線控制系統的阻抗調諧器等等部件，絕對是一件喫力不討好的技術活。但是，隨着LTE-A Pro和5G商用的日益臨近，4×4 MIMO勢必會成爲未來中高端智能手機的標配。也許半年以後，在最新基站覆蓋的區域中，你就能明顯感受到滿血Modem帶來的極致體驗了（圖15）。
