LTE-A (long term evolution advanced)

In Mobilfunknetzen ist ein rapide steigender Bedarf an hohen Datenraten festzustellen. Daher wurde 2009 mit Long Term Evolution Advanced (LTE-A) ein erstes Konzept für eine Nachfolgetechnologie von Long Term Evolution (LTE) vorgestellt. Das Thema LTE-A wurde von 3GPP aufgegriffen und ausgearbeitet und bei der internationalen Fernmeldeunion (ITU) unter LTE Release 10 & Beyond eingereicht, damit diese das Konzept in Bezug auf IMT Advanced bewertet. LTE Advanced stellt eine wesentliche Verbesserung gegenüber Long Term Evolution dar.


LTE Advanced (LTE-A), das der Mobilfunkgeneration 4,5G zugeordnet wird, ist kompatibel ist zu Long Term Evolution (LTE) und nutzt auch die von LTE benutzten Frequenzbänder. Außerdem soll es von einem weltweiten Roaming unterstützt werden und die Kompatibilität zwischen den weltweit angebotenen Diensten gewährleisten. Ein entsprechendes Internetworking soll die Nutzung anderer Mobilfunksysteme ermöglichen.

Die Spezifikationen von LTE-A

Kanalbreite von LTE Advanced

Kanalbreite von LTE Advanced

Die Spezifikationen von LTE und LTE-A werden von 3GPP in Releases festgelegt. Während Long Term Evolution (LTE) im Release 8 spezifiziert ist, wurde Long Term Evolution Advanced (LTE-A) im Jahr 2011 in Release 10 und Folgenden spezifiziert. Neben den Releases wurden auch verschiedene Gerätekategorien (Cat) spezifiziert. Release 8 kennt 5 Kategorien, die mit Cat-1 bis Cat-5 bezeichnet werden; Release 10 kennt weitere drei und Release 11 zwei Gerätekategorien. Die Spezifikationen hängen sowohl von dem jeweiligen Release als auch von der Gerätekategorie ab, vor allem die Datenraten, weil die Gerätekategorien die Bandbreiten, Träger-Aggregationen, Modulations- und MIMO-Verfahren unterstützen müssen.

Release 10 entspricht der Basisversion für LTE-A mit einer maximalen Datenrate von 3 Gbit/s im Download und 1,5 Gbit/s im Upload. Diese Daten gelten für die Gerätekategorie 8; bei 6 und 7 betragen die Datenraten 300 Mbit/s im Download und 50 Mbit/s bzw. 100 Mbit/s im Upload. LTE-A arbeitet mit Träger-Aggregation und Bandbreiten von 40 MHz und 100 MHz im Upload. Dazu werden in den unterschiedlichen Frequenzbändern von 800 MHz, 900 MHz, 1.800 MHz, 2.100 MHz und 2.600 MHz Frequenzbänder mittels Träger-Aggregation zusammengefasst und funktechnisch mit Multiple Input Multiple Output (MIMO) übertragen. Bei der Träger-Aggregation können bis zu fünf Einzelkanäle im Download und drei im Upload kombiniert werden. Mit Geräten der Kategorie 8 können im Download fünf Träger gebündelt werden. Außerdem wird MIMO in der Konfiguration 2x2, 4x4 und bei den höchsten Datenraten 8x8 eingesetzt. Als Modulationsverfahren benutzt LTE-A Quadraturamplitudenmodulation (128QAM). Die Spektraleffizienz liegt für den Downlink bei 15 bit/s/ Hz, für den Uplink bei 6,75 bit/s/Hz.

Release 11 entspricht der LTE-A Enhanced Version und arbeitet mit den gleichen Modulationsverfahren, mit Träger-Aggregation und dem MIMO-Verfahren wie Release 10. Mit beiden Gerätekategorien 9 und 10 werden im Download Datenraten von 450 Mbit/s erzielt, im Upload 50 Mbit/s und 100 Mbit/s. Die Übertragungsbandbreite beträgt 60 MHz, und im Upload 20 MHz und 40 MHz. Release 11 unterstützt MIMO 2x2.

Höchste Flexibilität durch selbstorganisierende Netze

LTE-A-Spezifikationen nach Release 10

LTE-A-Spezifikationen nach Release 10

Darüber hinaus wird in LTE-A eine intelligente Topologie realisiert, die den Empfang von Signalen mit der geringsten Störstrahlung ermöglicht und nicht den des Signals mit der höchsten Feldstärke. Ein weiteres Charakteristikum von LTE-A ist ein sich selbst organisierendes Netzwerk, ein Self Organized Network (SON). Dieses Netzwerk-Konzept unterliegt ständigen Änderungen, da es auf Änderungen in der Nutzlast und der Feldstärke reagiert, ebenso wie auf sich ändernde Teilnehmerzahlen oder auf die Beziehungen der Funkzellen untereinander.

Logo von LTE Advanced (LTE-A)

Logo von LTE Advanced (LTE-A)

Zur Verbesserung der Abdeckung eines Funkzellenbereichs können Relaisstationen eingesetzt werden. Über sie können auch Endgeräte außerhalb der eigentlichen Funkzelle erreicht werden.

LTE Advanced ist rückwärtskompatibel zu Long Term Evolution. Bei der Erhöhung der Datenraten setzt LTE-A in Release 12 auf viele funktechnische Veränderungen. So auf verbesserte Multi-Antennensysteme wie 3D-MIMO und ein räumliches Beamforming, das auch die Vertikale mit einschließt. Darüber hinaus gibt es ein verbessertes Coordinated Multi-Point (CoMP), Adaptive Antenna Systems (AAS), die Reduzierung störender Interferenzen durch die Inter-Cell Interference Coordination (ICIC), New Carrier Type (NCT), eine Trägertechnologie, die eine flexiblere Nutzung der zur Verfügung stehenden Frequenzbänder bewirkt und hybride Netzstrukturen mit Device-to-Device Communication (D2D).

Das folgende Release 13 nutzt die Techniken von Release 12 und kennt darüber hinaus einige neue Technologien. Dieses Release steht für LTE Advanced Pro (LTE-AP) und zielt u.a. auf die zunehmende Vernetzung von Autos, der Car-to-Car-Kommunikation (C2C) und der Car-to-Infrastructure-Kommunikation (C2I), auf Smart Cities, Smart Homes und Smart Wearables. Darüber hinaus gibt es eine schmalbandige Version, LTE Cat-NB1, für Low Power WAN (LPWAN).

Im Release 15 hat die 3GPP einen ersten Standard für New Radio (NR) als Mobilfunknetz der 5. Generation (5G) spezifiziert. Darin werden die erste Entwicklungsphase als Non-Standalone-Version (NSA) und die zentrale Verbindungskomponente Next Generation Core (NGC) behandelt.

Informationen zum Artikel
Deutsch:
Englisch: long term evolution advanced - LTE-A
Veröffentlicht: 19.03.2018
Wörter: 779
Tags: #High-Speed-Mobilfunk
Links: 3D-MIMO-Technik, 3GPP (third generation partnership project), 4,5. Generation, AAS (adaptive antenna system), Bandbreite