眾所周知，無線通信的發展，最核心的訴求就是要解決人民日益增長的網速需求和空口能力不足的矛盾。正是因為這樣強大的驅動力，移動通信從1G發展到了4G，5G也已含苞待放。

通信這事本來就像情侶一樣，你來我往含情脈脈，接收和發送雙方親密配合才能運轉，俗話說，一個巴掌拍不響。基站都升級支持4G了，你拿個2G手機，和4G基站雞同鴨講無法配合，還是只能享用2G的龜速。

于是在這個過程中，大家的手機換了一茬又一茬（似乎暴露年齡了^_^），且看：

隨著中國移動那“4G LTE，快人一步”的宣傳，我們都知道3G比2G手機快，4G手機比3G手機快，但是，4G手機到底能有多塊呢？

其實，同樣都叫4G手機，其實能支持的網速也分個三六九等。一般情況下，旗艦機和千元機在能力上還是有區別的。那么是什么東西決定了手機的網速上限呢？

在我們用手機打電話、發微信、看直播、刷抖音的時候，每在屏幕上滑動一下，手機和基站這對情侶都要在背后默默地協商參數、處理流程、調度資源。

做這些事情的首先需要知道手機的能力，能力不一樣，能干的事也不一樣，網絡才能有的放矢。手機能力，即UE Capability，是一堆參數集合，包括UE Category，PDCP參數、RLC參數、物理層參數、RF參數等等。

其中的UE Category就表示這部手機下載和上傳能達到的最高速率，是由手機用的通信芯片決定，中的UE是User Equipment（用戶設備），說人話就是指手機。UE Category可簡稱UE Cat，也叫終端類型。

因此，在手機和基站剛剛勾搭上之后，基站就要考察手機的能力了。基站比較主動，直接命令手機上報自己的能力，手機為了以后不被基站冷落，享受更高的速率，對此也非常配合。

手機的能力在3GPP技術規范TS 36.303中定義。4G技術規范是一個版本一個版本的不停更新，每次更新都會引入一些新技術和新UE Cat值。4G最早版本是R8，其中的R代表Release，就是發布版本的意思。后續接著還有R9，R10，R11，R12，R13，R14等等，從R15開始該定義5G手機的能力級別了。

蜉蝣君畫了下面這張圖，表明了從R8到R14定義的UE Cat。

從R8到R11看著都挺正常，不就是定義了從Cat 1到Cat 12的UE能力級別么。然而到了R12，這一切似乎發生了翻天覆地的變化。定義的能力級別前面開始帶了DL和UL，這是怎么回事呢？

這里先解釋一下DL和UL。DL就是Downlink的縮寫，表示下行，也就是表示UE下載的能力，UL是Uplink的縮寫，表示上行，也就是表示UE上傳的能力。

話說原先的Cat 1到Cat12是同時包含上行和下行能力的，以Cat 4為例，下行支持150Mbps，上行支持50Mbps，上下行的能力是綁定在一起的。要改變上下行任意一個能力，都必須重新定義，一點也不靈活。

其實一想，我們一般用手機上網，主要是下載，上傳的需求和下載相比就少多了。原先的定義把下載能力和上傳能力綁定在一起定義，實在是沒必要。

因此，從R12開始，上傳速率用UE UL Cat X，下載速率用UE DL Cat Y，正所謂“合久必分”。X和Y可以相同，也可以不相同，通過UE UL Cat X和UE DL Cat Y的組合表示一部手機的上傳和下載速率；當然，X和Y不是任意組合，組合方式見3GPP TS 36.306。

根據協議的定義，各種手機能力可支持的最大下載和上傳速率如下圖所示。

那么，手機和基站是通過什么辦法達到這些下載和上傳的速率的呢？這就要說到手機能力三板斧：載波聚合，多流傳輸，高階調制。

載波聚合：手機同時使用多個4G載波進行傳輸，相當于是把可用的頻譜資源擴大了多倍。下圖以3載波聚合為例，單載波能達到下載150Mbps的速率，3載波聚合就能達到450Mbps的速率，就是這么暴力。

多流傳輸：也被稱作MIMO（Multi input, Multi output多輸入多輸出），本質利用信號在空間傳播的路徑不同，在多個路徑同時發送多路數據，每一路數據成為一個流。應用最多的是2流和4流，手機的速率可以直接翻兩倍或者四倍！

高階調制：就是在同樣的信號里塞下更多的數據。想象一下，基站給手機在空中發送的數據都是裝在箱子里的，箱子大小不變，但是可以把要發的東西盡可能裝得更多更滿一些，這樣也能單位時間能發送的數據多了，速率當然也就提高了。

在基站里，調制就是往箱子里裝數據的動作，一般調制用X-QAM表示，X越大階數越高。從下圖我們可以看出，256-QAM相比64-QAM，速度提升了33%！

這三板斧自由組合起來，就能實現所有手機能力級別了。那么問題來來，手機支持最高的能力不就行了？歸根結底還是成本的問題，手機能力主要由通信芯片決定的，對成本影響很大，所以廠家還是按需來生產不同能力級別的手機。

下面，蜉蝣君就把到現在為止，所有的手機能力級別詳細信息以表格的形式呈上了，所謂這三表在手，能力全有。

R8到R11定義的UE Cat：

R12到R14定義的下行UE Cat：

R12到R14定義的上行UE Cat（上行一般不支持多流）：