Den verschiedenen Mobilfunktechniken werden Generationen zugeordnet. So gehört der GSM-Standard der 2. Generation (2G) an, UMTS der dritten (3G) und HSDPA wird der 3,5. Generation zugeordnet. Long Term Evolution (LTE) ist als Nachfolgetechnik von UMTS und High Speed Downlink Packet Access (HSDPA) anzusehen. Sie hat daher die chronologische Einordnung als 3,9. Generation (3.9G). Alle Highspeed-Technologien konkurrieren um den Markt des Mobile Broadband und des Mobile Internet. Long Term Evolution wird dabei von den großen Betreibern der UMTS-Netze priorisiert, die sich weltweit zur LTE-Technologie bekannt haben. Die LTE-Technologie ist damit weltweit der erste einheitliche Mobilfunkstandard überhaupt.

Die Entwicklung der Datenraten von UMTS, HSPA und LTE

Die Standardisierung der LTE-Technik ist in 3GPP als Release 8 definiert. Diese Technik kann in Verbindung mit Multiple Input Multiple Output (MIMO) und Orthogonal Frequency Division Multiplexing Access (OFDMA) Spitzendatenraten von 100 Mbit/s im Downlink empfangen. Neben der höheren Datenrate nutzt die LTE-Technik den zur Verfügung stehende Frequenzbereich effizienter aus. Im Uplink werden Datenraten von 50 Mbit/s vom Mobilgerät zur Basisstation erreicht. Die hohen Datenraten werden durch Zuweisung von verschiedenen Bandbreiten erzielt. So können Bandbreiten von 1,25 MHz, 1,6 MHz, 2,5 MHz, 3 MHz, 5 MHz, 10 MHz, 15 MHz und 20 MHz flexibel zugewiesen werden.

Entwicklung der mobilen Hochgeschwindigkeitstechnologien

Weiterhin steigert die in LTE angewandte MIMO-Technik den Antennengewinn und erhöht die Empfangsleistung, weil bei dieser Technik mehrere Antennen in Gruppen zusammengefasst werden. Jede Verdoppelung der Antennenzahl verursacht einen um 3 dB höheren Empfangspegel, wenn die Antennensignale miteinander verknüpft sind und eine Wellenüberlagerung erfolgt. Ein 4x4-Antennen-Array hat somit eine um 3 dB höhere Empfangsleistung als ein 2x2-Antennen-Array. Darüber hinaus bietet das MIMO-LTE-Konzept eine verbesserte Unterdrückung von Interferenzen und eine bessere Verbindungsqualität.

Übertragungsfrequenzen von Long Term Evolution

Frequenzbereiche von Long Term Evolution (LTE) in Deutschland

Für LTE-Mobilfunk stehen in Deutschland mehrere Frequenzbereiche zur Verfügung: der eine Frequenzbereich liegt im UHF-Bereich zwischen 790 MHz und 862 MHz. Das ist der Frequenzbereich, der durch die Digitale Dividende bei der Umstellung auf Digital-TV frei wurde. Dieser Frequenzbereich wurde zwischen den Netzbetreibern Telekom (DTAG), Vodafone und O2 aufgeteilt. Er ist besonders interessant für den funktechnischen Anschluss von Smartphones an das mobile Internet. In diesem Frequenzbereich gibt es zwischen den Uplink-Frequenzen und denen für das Downlink eine Frequenzlücke zwischen 823 MHz und 832 MHz. Diese Frequenzlücke wird als Mittenlücke bezeichnet und wurde für Drahtlossysteme und Funkmikrofone freigegeben. Ein weiterer Frequenzbereich liegt bei 1,8 GHz und wurde früher von der Bundeswehr genutzt und ein dritter zwischen 2,5 GHz und 2,69 GHz. In diesem Frequenzbereich sind verschiedene Frequenzbänder den Netzbetreibern Telekom, Vodafone, E-Plus und O2 zugeordnet. Long Term Evolution (LTE) arbeitet auf der physikalischen Ebene im Downlink mit OFDM als Zugangsverfahren, diese Technik wird auch als High Speed OFDM Packet Access (HSOPA) bezeichnet. Im Uplink kommt das Zugangsverfahren Single Carrier Frequency Division Multiple Access (SC-FDMA) zum Einsatz.

Long Term Evolution ist so konzipiert, dass es als Upgrade von vorhandenen Mobilfunktechnologien angesehen werden kann, so von CDMA2000 und EVDO. Als Nachfolgetechnologie von LTE wird von 3GPP bereits Long Term Evolution Advanced (LTE-A) ausgearbeitet.

Die ersten Pilotprojekte starteten 2010 und sendeten in ländlichen Bereichen in dem aus der digitalen Dividende stammenden Frequenzbereich bei 800 MHz.