LTE
3GPP LTE (3rd Generation Partnership Project Long Term Evolution) är nästa stora steg inom mobil radiokommunikation. LTE införs i 3GPP release 8.
Målet med 3GPP-projektet är att vidareutveckla mobilstandarden UMTS (Universal Mobile Telecommunications System), erbjuda högre kapacitet för användarna och en enklare teknik för mobilt bredband. Forskare och utvecklingsingenjörer världen över – från mer än 60 operatörer, leverantörer och forskningsinstitut – deltar i den samlade satsningen att standardisera LTE.
Innehåll |
[redigera] Överblick
LTE uppfyller nyckelkraven på nästa generations nät med topphastigheter för nerlänken på minst 100 Mbit/s, för upplänken 50 Mbit/s och för round-trip-time högst 30 ms (dvs för en signal att gå från en terminal tvärs igenom radionätet till en server och tillbaka.). LTE stödjer flexibla kanalbredder - från mindre än 5 MHz upp till 20 MHz – liksom både FDD (Frequency Division Duplex) och TDD (Time Division Duplex). Femton parade och åtta oparade frekvensband har hittills identifierats av 3GPP för LTE.
3GPPs Release 8 innebär bättre utnyttjande av spektrum, lägre kostnader, bättre tjänster, utnyttjande av både nytt och frilagt spektrum samt bättre integration med öppna standarder. Arkitekturen som blir resultatet av detta arbete kallas EPS (Evolved Packet System) och omfattar E-UTRAN (Evolved UTRAN) på access-sidan samt EPC (Evolved Packet Core) för kärnnätet. E-UTRAN och EPC är 3GPPs benämningar på de mera allmänt kända LTE respektive SAE.
Huvudfördelarna med LTE är ökad överföringskapacitet, minskade fördröjningar i nätet, FDD och TDD i samma plattform, överlägsen användarupplevelse[källa behövs] samt en enkel arkitektur som leder till låga driftkostnader (OPEX). LTE kommer också tillåta direkt anslutning till existerande nät: GSM, WCDMA och CDMA.
Standarden har följande tekniska data:
- Topphastighet för nerladdning på 326.4 Mbit/s för 4x4 antenner, 172,8 Mbit/s för 2x2 antenner (20 MHz spektrum)
- Topphastighet för upplänken på 86.4 Mbit/s (20 MHz spektrum)
- Ökad spektrum-flexibilitet, med spektrum-band från 1.4 MHz och upp till 20 MHz.
- Samexistens med etablerade standarder (användaren kan börja ett samtal eller en dataöverföring i en cell med LTE, och om han tappar täckningen direkt fortsätta på GSM/EDGE WCDMA/HSPA, eller CDMA/EV-DO
[redigera] Tidsram
3GPP release 8 är fryst som standard sedan december 2008. Systemet går nu från dagens UMTS-kombinerade krets- och paketkopplade nät till ett "platt" helt IP-baserat paketnät. Preliminära krav har ställts på vidareutvecklingen av LTE tänkt att bilda 3GPP Release 10. Krav här är topphastigheter för nerlänken på upp till 1 Gbit/s.
Standarden är så komplett att hårdvarukonstruktörer redan tagit fram chipsets och testat utrustning och basstationer. Testutrustning för LTE har levererats från tidigt 2008 och vid Mobile World Congress i Barcelona 2008 demonstrerade Ericsson världens första end-to-end mobilsamtal i LTE. Motorola visade vid samma tillfälle en eNodeB (basstation) för LTE samt LTE chipset.
[redigera] E-UTRAN Air Interface
E-UTRAN-systemet använder OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiple Access) för nerlänken (från basstation till terminal) och SC-FDMA (Single Carrier FDMA) för upplänken och använder MIMO (multiple-input multiple output) med upp till fyra antenner per enhet. Kanalkodningsschemat för transportblock är turbo coding och ett "contention-free" QPP (quadratic permutation polynomial) turbo code internal interleaver.
Användningen av OFDM, ett system där det tillgängliga spektrumet är delat i tusentals mycket smala bärvågor - alla på olika frekvenser och alla bärande en del av signalen – gör att E-UTRAN använder spektrum mycket mer flexibelt än de tidigare CDMA-baserade systemen som dominerar 3G. CDMA-nät kräver breda frekvensband för varje bärvåg för att vara effektiva och nå höga överföringshastigheter.
[redigera] Nerlänken
LTE använder OFDM för nerlänken – dvs från basstationen till terminalen. OFDM möter LTE:s krav på spektrumflexibilitet och möjliggör kostnadseffektiva lösningar för mycket breda bärvågor med höga topphastigheter. Tekniken är väletablerad, finns bl a i standarder som IEEE 802.11a/b/g, 802.16, HIPERLAN-2, DVB och DAB.
Bandbredden i OFDM är för nerlänken 15 kHz vilket innebär att i ett 20 MHz-band finns 1200 kanaler. Transmissionen är tidsdelad i tidsluckor på 0,5 ms och sub-ramar på 1,0 ms. En radio-ram består av 10 sub-ramar och är alltså 10 ms lång.
De modulationsformat som stöds på nerlänken är QPSK, 16QAM och 64QAM.
[redigera] Upplänken
För upplänken använder LTE en förkodad version av OFDM som kallas SC-FDMA (Single-Carrier Frequency Division Multiple Access). Detta för att kompensera för en svaghet hos normal OFDM, som har ett högt PAPR (Peak to Average Power Ratio). Högt PAPR kräver dyra och ineffektiva effektförstärkare med höga krav på linjäritet, vilket ökar kostnaden för terminaler och snabbt tömmer batteriet. SC-FDMA löser detta problem genom att gruppera resursblocken så att kraven på linjäritet minskar och även effektförbrukningen i förstärkaren. Lågt PAPR förbättrar också täckning och prestanda i utkanten av cellen.
