Долгосрочная эволюция (LTE) является воздушным интерфейсом, поддерживающим сотовые сети четвертого поколения. LTE специально предназначен для пакетной передачи данных, где акцент технологии является высоким спектральным КПД, высокими пиковыми скоростями передачи данных, низкой задержкой и гибкостью частоты. Спецификации LTE были разработаны Проектом (3GPP) Партнерства Третьего поколения.
GSM и UMTS являются предшественниками воздушного интерфейса LTE и упоминаются как второе поколение (2G) и третье поколение (3G) технологии, соответственно. GSM был разработан как схема переключенная сеть, означающая, что радио-сервисы сконфигурированы по запросу пользователя, и ресурсы остаются выделенными, пока не отключено сетевым контроллером. Этот тип операции хорошо подходит для поддержки голосовых вызовов. В конечном счете GSM был улучшен, чтобы поддержать низкие сервисы скорости передачи данных с возможностью пакетной коммутации, но скорости передачи данных были ограничены воздушным интерфейсом GSM, делением времени несколькими получают доступ (TDMA). В TDMA каждый пользователь присвоен конкретному каналу (диапазон частот) и временной интервал, который служит, чтобы ограничить способность, когда интервал канала составляет только 200 кГц.
UMTS использует кодовое разделение несколько получают доступ (CDMA) в качестве своего воздушного интерфейса. В CDMA активные пользователи передают одновременно по выделенной пропускной способности, обычно 5 МГц. Сигналы разделяются друг от друга при помощи кодов распространения ортогонального переменного фактора распространения (OVSF). Преимущество кодов OVSF состоит в том, что ресурсы могут быть выделены асимметрично среди активных пользователей. UMTS поддерживает и переключенные сервисы схемы для голосовых вызовов и пакет, переключенный для сеансов данных. Из-за его большей пропускной способности и превосходящего спектрального КПД, UMTS может поддержать более высокие скорости передачи данных, чем GSM.
В отличие от GSM и UMTS, LTE просто пакет переключенная сеть, в которой оба сервиса речи и данных несет IP. LTE использует ортогональное деление частоты несколько получают доступ (OFDMA), в котором спектр разделен на блоки ресурса (RB), которые состоят из двенадцати поднесущих на 15 кГц. Путем деления спектра таким способом сложные эквалайзеры более не необходимы, чтобы смягчить частоту выборочное исчезновение. LTE поддерживает схемы модуляции высшего порядка до 64-QAM наряду с выделениями пропускной способности, которые могут быть столь же большими как 20 МГц. Кроме того, LTE использует MIMO так, чтобы очень высокие теоретические скорости передачи данных могли быть достигнуты ( 75 Мбит/с в восходящем канале и 300 Мбит/с в нисходящем канале для Релиза 8).
Второе поколение и сотовые сети третьего поколения состоят из интерфейса к таксофону или сети IP, контроллер радиосети (RNC), который выделяет радио-ресурсы среди пользователей, базовая станция (называемый Узлом B в UMTS), который передает и получает сигналы к и от пользователей и устройств пользователя (MS для GSM и UE для UMTS). Сеть доступа LTE подобна за исключением того, что функциональность RNC была снижена в Расширенный узел B (eNB). Более плоская архитектура уменьшает время, требуемое установить информационные службы, приводящие к более низкой задержке. Архитектуру показывают ниже.
Первоначально стандартизированный в 3GPP Релиз 8, стандарты LTE продолжают развиваться по нескольким релизам, чтобы получить требования, которые приводят к улучшенной пропускной способности, более низким задержкам и все больше гибким настройкам. После того, как релиз замораживается, 3GPP продолжает версии связанных стандартов, чтобы откорректировать ошибки и заполнить пропуск, но никакие новые возможности не введены.
Релиз 8 ввел LTE впервые. Набор функциональности Релиза 8 был заморожен в релизе стандартов в марте 2009 (SA#43). Релиз состоял из абсолютно новой радио-интерфейсной и базовой сети, которая включила существенно улучшаемую производительность данных по сравнению с предыдущими системами. Подсветки от Релиза 8 включают:
Нисходящий и восходящий канал на 75 Мбит/с на 300 Мбит/с
Задержка всего 10 мс
Пропускная способность, измеренная в 1,4, 3, 5, 10, 15, или 20 МГц, блокируется, чтобы допускать множество сценариев развертывания
Нисходящий канал ортогонального частотного диапазона нескольких получают доступ (OFDMA)
Область одно несущей частоты несколько получают доступ (SC-FDMA) к восходящему каналу
Несколько - вводят, несколько - выводят (MIMO) антенны
Плоская архитектура радиосети, без эквивалента контроллеру базовой станции (BSC) GSM или контроллеру радиосети (RNC) UMTS и функциональности, распределенной среди базовых станций (улучшил NodeBs),
Вся сеть ядра IP, Эволюция архитектуры системы (SAE)
Набор функциональности Релиза 9 был заморожен в релизе стандартов в марте 2010 (SA#47). Релиз 9 LTE принес улучшения к Релизу 8 LTE, и это ввело некоторые новые сервисные функции и сетевые улучшения архитектуры. Подсветки от Релиза 9 включают:
Развитая мультимедийная широковещательная передача и многоадресный сервис (eMBMS) для эффективной доставки того же мультимедийного контента нескольким местам назначения
Службы определения местоположения (LCS), чтобы точно определить местоположение мобильного устройства при помощи GPS, которому помогают (A-GPS), наблюдаемая разница во времени прибытия (OTDOA), улучшили ID ячейки (E-CID).
Двойной слой beamforming
Набор функциональности Релиза 10 был заморожен в релизе стандартов в июне 2011 (SA#52). Релиз 10 LTE считается запуском Усовершенствованных LTE. Это значительно улучшило пропускную способность и расширило зону покрытия сотовой связи. Подсветки от Релиза 10 включают:
Высший порядок поддержка настроек антенны MIMO до 8×8 нисходящие каналы и 4×4 восходящие каналы
Пропускная способность нисходящего и восходящего канала на 1,5 Гбит/с на 3 Гбит/с
Агрегация поставщика услуг (CA), позволяя комбинации до пяти отдельных поставщиков услуг включить пропускную способность до 100 МГц
Релейные узлы, чтобы поддержать Неоднородные Сети (HetNets), содержащий большое разнообразие размеров ячейки
Расширенная координация интерференции межъячейки (eICIC), чтобы улучшать производительность к ребру ячеек
Набор функциональности Релиза 11 был заморожен в релизе стандартов в марте 2013 (SA#59). Релиз 11 LTE включал улучшения в существующие возможности Релиза 10, включая:
Улучшения к Агрегации Поставщика услуг, MIMO, релейным узлам и eICIC.
Скоординированная многоточечная передача и прием (АККОМПАНЕМЕНТ), чтобы включить одновременную связь с несколькими ячейками.
Улучшенный PDCCH (EPDCCH), который использует ресурсы PDSCH в передаче управляющей информации. Ранее от Релиза 8, управляющая информация могла только быть передана в области PDCCH подкадров.
Введение новых диапазонов частот.
Набор функциональности Релиза 12 был заморожен в релизе стандартов в марте 2015 (SA#67). Подсветки от Релиза 12 включают:
Расширенные маленькие ячейки для LTE, вводя много функций, чтобы улучшить поддержку HetNets.
Агрегация поставщика услуг межсайта, чтобы скоординировать возможности и обратный рейс соседних элементов.
От машины к машине (M2M) коммуникация, также называемая коммуникацией машины типа (MTC).
Интерфейс (D2D) от устройства к устройству, чтобы поддержать системы связи общественной безопасности и сервисы близости (Проза) для открытия и коммуникаций группы. Интерфейс LTE D2D называется непрямым.
Взаимодействие между LTE и WiFi или HSPDA.
Схемы модуляции высшего порядка до 64-QAM.
Операция LTE в нелицензированном спектре.
Релизы стандарта LTE от 13 вперед известны, как Усовершенствовано LTE Pro. Подсветки от Релиза 13 включают:
Новая рабочая группа введена для программирования важных приложений.
Агрегация поставщика услуг (CA), позволяя комбинации до 32 отдельных поставщиков услуг включить пропускную способность до 640 МГц.
Операция LTE в комбинации лицензированного и нелицензированного спектра.
Агрегация поставщика услуг межсайта, чтобы скоординировать возможности и обратный рейс соседних элементов.
Расширенный от машины к машине (M2M) коммуникация, также называемая коммуникацией машины типа (MTC).
Взаимодействие с Wi-Fi, лицензируемый доступ, которому помогают (на уровне 5 ГГц).
Внутреннее расположение.
Дальнейшие улучшения функций общественной безопасности, такие как D2D и ProSe, которые включают двойную возможность соединения маленькой ячейки и изменения архитектуры.
Точка отдельной ячейки к многоточечному.
Новые методы антенны, такие как 3D/FD-MIMO, которые включают исследование старших систем MIMO максимум с 64 портами антенны.
Усовершенствованные получатели, чтобы максимизировать потенциал больших ячеек.
Работа над сокращением задержки.
Сеть радиодоступа LTE состоит из следующих сущностей протокола.
Пакетный протокол сходимости данных (PDCP)
Управление линией радиосвязи (RLC)
Среднее управление доступом (MAC)
Физический уровень (PHY)
Первые три сущности протокола справляются с задачами, такими как сжатие заголовка, шифрование, сегментация и конкатенация, и мультиплексирование и демультиплексирование. Кодирование указателей физического уровня и декодирование, модуляция и демодуляция и отображение антенны. Рисунок показывает формирование рисунка между физическим уровнем и более высокими слоями.
LTE Toolbox™ фокусируется на физическом уровне, который подсвечен в красном в предыдущей фигуре. Это также поддерживает взаимодействие через интерфейс с фрагментами слоев RLC и MAC, которые подсвечены в синем. Первичными функциями физического уровня LTE является модуляция OFDM, включая структуру частоты времени блоков ресурса, адаптивной модуляции и кодирования, гибридного ARQ и MIMO.
Нисходящее отображение канала
Системные данные о нисходящем канале следуют за обозначенным отображением между логическими каналами, транспортными каналами и физическими каналами. Красная схема содержит функциональность нисходящего канала LTE Toolbox для физических каналов, транспортных каналов и управляющей информации.
Для получения дополнительной информации смотрите Нисходящие Каналы или определенную категорию канала интереса:
Восходящее отображение канала
Системные данные о восходящем канале следуют за обозначенным отображением между логическими каналами, транспортными каналами и физическими каналами. Красная схема содержит функциональность восходящего канала LTE Toolbox для физических каналов, транспортных каналов и управляющей информации.
Для получения дополнительной информации смотрите Восходящие Каналы или определенную категорию канала интереса:
Отображение канала Sidelink
Система непрямые данные следует за обозначенным отображением между логическими каналами, транспортными каналами и физическими каналами. Красная схема содержит LTE Toolbox непрямая функциональность для физических каналов, транспортных каналов и управляющей информации.
Для получения дополнительной информации см. Каналы Sidelink или определенную категорию канала интереса:
[1] Nohrborg, Магдалена, для 3GPP. LTE https://www.3gpp.org/technologies/keywords-acronyms/98-lte.
[2] Дэхлмен, E., Parkvall, S. и Sköld, J.. LTE 4G / Усовершенствованный LTE для Мобильной Широкополосной связи. Кидлингтон, Оксфорд: Academic Press, 2011. стр 112–118.
