スマートフォンの通信能力を測るための「LTE の基礎知識」

スマートフォン歴、8年。ブログ歴、6ヶ月。これまではアウトプットする場所がなかったので、いままで覚えたことをまとめてメモしておきます。

ただし専門的に勉強したことがあるわけではなく、スマートフォンをずーっと使っていて、端末を選ぶ時のために興味で覚えた知識なので。「ざっくり、だいたい分かる。これだけ知っていれば、スマートフォンを選ぶ時に参考になる」という程度のものです。

FDD-LTE と TDD-LTE

LTE とは Long Term Evolution の略で、FDD 方式の LTE と TDD 方式の LTE があります。

FDD-LTE（FD-LTE）

日本の携帯各社が 4G として提供しているのは、FDD-LTE になります。
NTTドコモの「Xi（docomo LTE Xi）」、au の「au 4G LTE」、SoftBank の「SoftBank 4G LTE」がこれにあたります。

TDD-LTE（TD-LTE）

日本では KDDI グループの UQコミュニケーションズが提供している「WiMAX 2＋（TD-LTE 互換）」。
SoftBank グループの Wireless City Planning が運営する「AXGP（TD-LTE 互換）」、サービスとしては SoftBank が「SoftBank 4G」の名称で提供。

「帯域幅」と「UE Category（User Equipment Category）」で LTE の速度は決まる

帯域幅と速度

LTE は帯域幅を広げることで、高速化できます。

具体的には、5MHz 幅の下り速度が、37.5Mbps。10MHz 幅の下り速度が 75Mbps といったぐあいです。

UE Category と速度

帯域幅が電波の話であるのに対して、こちらは端末の能力の話です。端末の能力によってカテゴリー別けがされています。Category の数字が上がるほど、最大速度は上がります。

例えば、iPhone 5s は Category 3 なので、電波の方がどんなに頑張っても、下り最大速度は 100Mbps です。また iPhone 6 / 6 Plus は下り最大速度が 150Mbps なので、Category 4 だと思われます。

ちなみに、LTE では Category 5 まで定義されています。LTE（正確には 3.9G）の先の規格、LTE-Advanced（真の 4G）では Category 8 まで定義されているそうです。

LTE の帯域幅と UE Category の関係

上記の通り通信速度は、キャリアが電波を頑張っても端末が対応していなければ意味が無いし。端末メーカーが頑張ってもキャリアの電波が対応していなければ、意味がありません。

帯域幅と UE Category の関係を表にしてみます。速度は「下り / 上り」で表記、単位は「Mbps」とします。

		帯域幅
		5MHz	10MHz	15MHz	20MHz
UE	1	10 / 5	10 / 5	10 / 5	10 / 5
	2	37.5 / 12.5	50 / 25	50 / 25	50 / 25
	3	37.5 / 12.5	75 / 25.5	100 / 37.5	100 / 50
	4	37.5 / 12.5	75 / 25.5	112.5 / 37.5	150 / 50
	5	150 / 18.7	150 / 37.5	225 / 56	300 / 75

キャリアアグリゲーション（Carrier Aggregation、CA）

これは異なる周波数を束ねて、通信の高速化や安定を測る技術で、LTE-Advanced の技術です。

「異なる周波数を束ねる」とは何事かと言いますと。既に CA を提供している au で言うと、2.1GHz と 800MHz を束ねて CA を実現しています。

CA が素晴らしい理由

「帯域幅と速度」で見たとおり LTE は帯域幅を広げると、理論上速度が上がります。しかし、日本では電波は総務省から許可を得て割り当てられていますし、その他の様々な要因で、必ずしも同じ周波数で連続した広い帯域幅を確保できるとは限りません。そこでこの CA 技術を使うことにより周波数が異なっていても、広い帯域幅を確保できる可能性が広がると言うわけです。

VoLTE（Voice over LTE）

ボルテと呼ぶようになったそうな。カッコ悪い。。。

これは「Voice over LTE」の略ですので、名前の通り LTE を通じて通話をする技術です。日本では、NTTドコモがすでに提供を開始しています。

ユーザに恩恵のある特徴としては、3G の通話より音質はクリアになるとされています。また現在は LTE に対応した端末でも通話は CSフォールバック（Circuit Switched FallBack）という技術で 3G に頼っていますが、その必要がなくなります。つまり、全ての端末が VoLTE に対応すれば、その分の電波を LTE にまわせるわけです。