Long Term Evolution (LTE)

Rel-8/Rel-9

UTRA (Universal Terrestrial Radio Access) mint 3. generációs rendszer, a High Speed Packet Access (HSPA) által biztosított fejlesztésekkel, mind a le-, mind az uplink esetében, még néhány évig rendkívül versenyképes marad. Mindazonáltal a 3GPP technológiákat kifejlesztő iparág 2004 decemberében elindított egy LTE (Long Term Evolution) nevű projektet, amelynek célja az Evolved UTRA (E-UTRA) nevű új légi interfészre vonatkozó követelmények tanulmányozása.

Megjegyzés: Az LTE és az E-UTRA kifejezések szinonimák, azonban a rádiós specifikációk inkább az E-UTRA-ról beszélnek.

A tanulmány eredményeit, azaz az E-UTRA/LTE követelményeket a Rel-7 3GPP TR 25.913-ban dokumentálták:

• Jelentősen megnövelt csúcs adatátviteli sebességek pl. 100 Mbps a lefelé irányuló irányban/50 Mbps a felfelé irányuló irányban
• Növelt bitráták a cellák szélén a jelenlegi helyeket feltételezve
• Gyorsabb spektrumhatékonyság pl. 2-4 x Rel-6
• csökkentett késleltetés
• skálázható sávszélesség a frekvenciakijelölések nagyobb rugalmassága érdekében
• csökkentett tőke- és üzemeltetési kiadások, beleértve a backhaul
• elfogadható rendszer- és terminálbonyolultság, költség és energiafogyasztás
• Támogatás a meglévő 3G rendszerekkel és a nem 3GPP által meghatározott rendszerekkel való együttműködéshez
• A különböző típusú szolgáltatások hatékony támogatása, különösen a PS-tartományból (pl.pl. Voice over IP, Presence)
• Az alacsony mobilsebességre optimalizált, de nagy mobilsebességet (500 km/h-ig) támogató szolgáltatások.

Az E-UTRA/LTE követelmények meghatározását követően ugyanez a Rel-7 tanulmány elkészítette a 3GPP TR 25.912 “Feasibility study for evolved Universal Terrestrial Radio Access (UTRA) and Universal Terrestrial Radio Access Network (UTRAN)” (Megvalósíthatósági tanulmány a fejlett egyetemes földfelszíni rádió-hozzáféréshez (UTRA) és az egyetemes földfelszíni rádió-hozzáférési hálózathoz (UTRAN)) című dokumentumot a rendszer rádiós részének tervezési módjának leírására. A megfelelő normatív E-UTRA/LTE munka 2006 szeptemberétől 2009 márciusáig követte a Rel-8 specifikációkban.

A rádióarchitektúra fejlesztésével párhuzamosan a 3GPP rendszerarchitektúra fejlesztéséről szóló tanulmányt (SAE) végeztek azzal a céllal, hogy kidolgozzák a 3GPP rendszernek a magasabb adatátviteli sebességű, alacsonyabb késleltetésű, csomagokra optimalizált, több rádió-hozzáférési technológiát támogató rendszerre való fejlesztésének vagy áttérésének kereteit. A munka középpontjában a PS-tartomány állt, azzal a feltételezéssel, hogy a hangszolgáltatások ebben a tartományban támogatottak.
Ez a tanulmány a Rel-8 3GPP TR 23.882-t eredményezte, amelyet a megfelelő normatív Rel-8 munka követett.

Bár az “Evolved UTRA” kifejezés a meglévő 3. generációs UMTS rendszer fokozatos továbbfejlesztésére utal, végül más rádió-hozzáférési technológiává vált:

• míg az UMTS az áramköri kapcsolású adatokra összpontosítva indult, amelyet aztán a megosztott csatornákon és a HSPA-n keresztül egyre inkább a csomagkapcsolt rendszer irányába fejlesztettek, addig az LTE egy tisztán csomagkapcsolt rendszer
• míg az UMTS CDMA-t használt, Az LTE OFDMA-t (Orthogonal Frequency Division Multiple Access) használ a downlinkben (evolved NodeB (eNodeB) => felhasználói berendezés (UE)) és SC-FDMA-t (Single Carrier- Frequency Division Multiple Access) a uplinkben (UE => eNodeB)
  1. megjegyzés: Az SC-FDMA alacsonyabb csúcsteljesítmény-átlagteljesítmény aránnyal (PAPR) rendelkezik, mint az OFDMA, amit a könnyebb UE teljesítményerősítő tervezés/magasabb hatékonyság (nagyobb lefedettség/alacsonyabb energiafogyasztás)
  2. megjegyzés:
• míg az UMTS (legalábbis az FDD és a 3,84Mcps TDD) 5MHz-es csatornasávszélességet használt, az LTE 6 különböző csatornasávszélességet tesz lehetővé:
• míg az UMTS-ben a NodeB és a maghálózat között van egy RNC (rádióhálózat-vezérlő), az LTE-ben e hálózati egység funkciói az eNodeB és a maghálózat között oszlanak meg => az LTE-ben nincs RNC => lapos/egyszerűbb rádióarchitektúra

Mindamellett, Az UMTS/UTRA és az LTE/E-UTRA egyaránt 10 ms-os rádiós keretet használ, mindkettő rendelkezik FDD és TDD üzemmóddal, és az LTE/E-UTRA támogatja az UMTS/UTRA és a GSM/GERAN/EDGE teljes interoperabilitását.

LTE-Advanced

Rel-10/Rel-11/Rel-12

A WRC-07 által 2007-ben az IMT rendszerek számára javasolt további spektrum (a 450 MHz-es sávban, az UHF-sávban (698-960 MHz), a 2.3-2.4 GHz-es sávban, a C-sávban (3400-4200 MHz)), valamint az ITU-R kérése egy IMT-Advanced rádióinterfész kifejlesztésére (2008. márciusi körlevél) elindította a mobilkommunikációs rendszerek 4. generációjának fejlesztését.

Az ITU-R M.1645 szerint (az IMT-2000-n túli általános célkitűzések) és az M.2134 (IMT-Advanced követelmények) az IMT-Advanced fő jellemzőit a következőképpen foglalták össze:

• a funkciók nagyfokú közössége világszerte, miközben megmarad a rugalmasság a szolgáltatások és alkalmazások széles körének költséghatékony módon történő támogatásához
• a szolgáltatások kompatibilitása az IMT-n belül és a helyhez kötött hálózatokkal
• a más rádió-hozzáférési rendszerekkel való együttműködés képessége
• magas minőségű mobil szolgáltatások
• világszerte használható felhasználói berendezések
• felhasználóbarát alkalmazások, szolgáltatások és berendezések
• világméretű barangolási képesség
• növelt csúcs adatátviteli sebességek a fejlett szolgáltatások és alkalmazások támogatására (100 Mbit/s a nagy mobilitás és 1 Gbit/s az alacsony mobilitás esetén, mint kutatási célt határozták meg)

A 3GPP akkoriban a Rel-8 LTE WI befejezésének fázisában volt, és 2008 márciusában egy korai Rel-9 tanulmányi elemet (FS_RAN_LTEA, RP-091360) indított a 3GPP TR 36-ban történő meghatározására.913 az LTE-Advanced nevű mobilkommunikációs rendszer követelményeit a következő feltételek mellett:

• Az LTE-Advanced a 8. kiadású LTE rendszer továbbfejlesztése
• A 3GPP TR 25 LTE összes követelménye.913-ra az LTE-Advancedre is érvényes
• A LTE-Advancednek az ITU-R időterven belül meg kell felelnie vagy meg kell haladnia az IMT-Advanced követelményeit

Megjegyzés: Az LTE-Advanced és az Advanced E-UTRA kifejezések szinonimák.

A 3GPP TR 36.913 “Requirements for further advancements for Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA) (LTE-Advanced)” című szabványt a RAN #40 2008 júniusában hagyta jóvá (még Rel-8 alatt).

A következő ábra az ITU-R M.1645-ből származik. szemlélteti az IMT-2000 (3. generációs) és az IMT-Advanced (4. generációs) közötti különbségeket:

Mellett ugyanez a tanulmány 2008 márciusában elindított egy 3GPP TR 36-ot.912 a “Further Advancements for E-UTRA (LTE-Advanced)” megvalósíthatósági tanulmányáról, hogy elemezzen bizonyos területeket, amelyeken az LTE továbbfejleszthető, pl.

• Tágabb sávszélesség támogatása: több komponensű hordozók aggregációja akár 20MHz sávszélességgel,
• Spatial multiplexing: DL akár 8 réteg, UL akár 4 réteg,
• Koordinált többpontos adás és vétel: a nagy adatátviteli sebességű lefedettség, a cellaszéli áteresztőképesség és/vagy a rendszer áteresztőképességének növelése érdekében
• Továbbítási funkció: a pl. a nagy adatátviteli sebességek lefedettségének, a csoportmobilitásnak, a hálózat ideiglenes telepítésének, a cellaszéli átviteli teljesítménynek és/vagy új területek lefedettségének javítására

az IMT-Advanced követelmények teljesítése és túlteljesítése érdekében.

Ezt a TR 36.912-t 2009. szeptemberében hagyták jóvá. (RAN #45) Rel-9 TR-ként, majd a RAN #46-on és a RAN #47-en (2010. március) tovább frissítették, ahol az SI elkészült.

A 10. kiadásban egyedi munkaelemek indultak, amelyek az LTE olyan fejlesztéseit vezetik be, amelyeket az LTE-Advanced Rel-9 tanulmányelemben tárgyaltak:

• Carrier Aggregation for LTE (LTE_CA): RP-100661
• UL többantennás átvitel az LTE-hez (LTE_UL_MIMO): RP-100959
• Enhanced Downlink Multiple Antenna Transmission for LTE (LTE_eDL_MIMO): Az RP-100196
• Coordinated Multi-Point Operation for LTE: csak egy tanulmány indult a Rel-10-ben, amely a Rel-11-ben fejeződött be, és a Rel-11-ben normatív munkát eredményezett, további fejlesztésekkel a Rel-13-ban és a Rel-15-ben
• Relay for LTE (LTE_Relay): RP-110911
• Késleltetés csökkentése: L2 késleltetéscsökkentés a Rel-14-ben jött vissza és ott fejeződött be)
• Further enhancements to MBMS for LTE (MBMS_LTE_enh): RP-101244
• LTE önoptimalizáló hálózatok (SON) fejlesztései (SONenh_LTE): Március 10 – június 11; RP-101004
• Minimization of drive tests for E-UTRAN and UTRAN (MDT_UMTSLTE): Megjegyzés: Nincs külön “LTE-Advanced” rádió-hozzáférési technológia. Az LTE minden továbbfejlesztése a Rel-10-ben és azon túl az LTE specifikációkba van integrálva, ahogyan azokat a Rel-8 és Rel-9-ben fejlesztették ki.

  A 3GPP hozzájárult az ITU-R IMT-Advanced projektjéhez a RAN #41 2008. szeptemberi korai előzetes hozzájárulásán keresztül. (RP-080763) és a RAN #45 2009. szeptemberi önértékelési eredményeit tartalmazó végleges beadvánnyal (RP-090939).

  Megjegyzés: Az RP-090939 tartalmazza az RP-090745-öt, amely az LTE-Advanced jellemzőit tartalmazza egy sűrített sablon formátumban.

  2012 januárjában a Rádiótávközlési Közgyűlés elfogadta az ITU-R M.2012 ajánlását. “Az IMT-Advanced (International Mobile Telecommunications-Advanced) földi rádiós interfészeinek részletes előírásai” (RP-120005) című dokumentumot, és megerősítette az LTE-Advanced-et mint IMT-Advanced rádiós interfész technológiát.

  1. megjegyzés: Csak egy másik IMT-Advanced rádiós interfész technológia létezik, az IEEE által kifejlesztett “WirelessMAN-Advanced”.

  2. megjegyzés: Az ITU-R M.2012. a 3GPP frissíti a legújabb fejlesztésekkel.

  LTE-Advanced Pro

  Rel-13 és tovább

  A Rel-13 és tovább LTE minden továbbfejlesztése (ha nem az 5G-vel kapcsolatos) az “LTE Advanced Pro” védjegy alatt fut, például:

  Rel-13 (Sep.14-Dec.15, ASN.1 befagyasztás: március 16.):

  • Soros sávú tárgyak internete (IOT)
  • További LTE fizikai rétegbeli fejlesztések az MTC számára
  • Kettős összekapcsolhatósági fejlesztések az LTE számára
    Kettős összekapcsolhatóság kiterjesztése az E-UTRAN-ban
  • Licensed…Assisted Access (LAA) az LTE használatával
  • Elevation Beamforming/Full-Dimension (FD) MIMO az LTE számára
  • Indoor Positioning enhancements for UTRA and LTE
  • Fore Enhancements of Minimization of Drive Tests for E-UTRAN
  • Az LTE eszköz-eszköz közeli szolgáltatások továbbfejlesztése
  • Az UE-k multicarrier terheléselosztása az LTE-ben
  • Az egycellás pont-többpontos átvitel támogatása az LTE-ben
  • A jelátvitel továbbfejlesztése az Inter-eNB Coordinated Multi-Point (CoMP) az LTE számára
  • RAN-fejlesztések a kiterjesztett DRX számára az LTE-ben
  • LTE-WLAN rádiós szintű integráció és az interworking fejlesztése,
    LTE-WLAN RAN-szintű integráció, amely támogatja a hagyományos WLAN-t
  • Az alkalmazásspecifikus torlódásszabályozás RAN szempontjai az adatkommunikációhoz
  • Bázisállomás (BS) RF követelményei az aktív antennarendszerhez (AAS),
    SON az AAS-alapú telepítésekhez
  • Dedikált maghálózatok
  • RAN szempontjai a RAN-megosztás továbbfejlesztése az LTE számára
  • Sugárzási követelmények a többantennás vétel ellenőrzéséhez perf. of UEs
  • UE core requirements for uplink 64 QAM
  • LTE DL 4 Rx antenna port

  Rel-14 (Dec.15-)március 17., ASN.1 befagyasztás: június 17):

  • Az NB-IoT fejlesztései
  • Továbbfejlesztett MTC az LTE számára
  • Flexibilis eNB-ID és Cell-ID az E-UTRAN-ban
  • Bővített LAA az LTE számára
  • A V2V szolgáltatások támogatása az LTE sidelink alapján, LTE-alapú V2X-szolgáltatások
  • Elősítések a teljes-(FD) MIMO továbbfejlesztése az LTE számára
  • Downlink többfelhasználós szuperpozíciós átvitel az LTE számára
  • SRS (hangzó referenciajel) váltás az LTE komponens hordozók között
  • További beltéri helymeghatározási továbbfejlesztések az UTRA és az LTE számára
  • Uplink-kapacitásnövelés az LTE számára
  • eMBMS-fejlesztések az LTE számára
  • L2 késleltetéscsökkentő technikák az LTE számára
  • További mobilitásnövelések az LTE-ben
  • Hang és videófejlesztés az LTE számára
  • Elősített LTE-WLAN-összevonás (LWA), Továbbfejlesztett LTE WLAN rádiós szintű integráció IPsec alagúttal (eLWIP)
  • A dedikált maghálózatok (DECOR) továbbfejlesztése az UMTS és az LTE számára
  • LTE mérési rés továbbfejlesztése
  • A Cat.1 az LTE számára
  • Teljesítményjavítások az LTE nagysebességű forgatókönyvéhez
  • 4 vevő (RX) antenna portok Carrier Aggregációval az LTE downlink (DL) számára
  • Multi-Band Base Station tesztelése három vagy több sávval
  • Sugárzott teljesítménykövetelmények az UE-k többantennás vételének ellenőrzéséhez

  Rel-15 (március 17-június 18, ASN.1 Freeze: Sep.18):

  • További NB-IoT fejlesztések
  • Még továbbfejlesztett MTC az LTE számára
  • Az LTE működésének továbbfejlesztése a nem engedélyezett spektrumban
  • V2X 2. fázis az LTE alapján
  • A Coordinated Multi-Pont (CoMP) működés továbbfejlesztése az LTE számára
  • UE pozícionálási pontosság javítása az LTE számára
  • A nagy kapacitású helyhez kötött vezeték nélküli kapcsolat továbbfejlesztése és a DL 1024 QAM bevezetése
  • Bluetooth/WLAN mérésgyűjtés az LTE-ben A meghajtó tesztek minimalizálása
  • Az élményminőség mérésgyűjtés a streaming szolgáltatásokhoz az E-UTRAN
  • UL adattömörítés az LTE-ben
  • E-UTRAN adathordozók számának növelése
  • További videós fejlesztések az LTE-ben
  • TTI és feldolgozási idő csökkentése az LTE-ben, Ultra megbízható, alacsony késleltetésű kommunikáció az LTE számára
  • LTE-kapcsolat az 5G-CN-hez
  • A légi járművek fokozott LTE-támogatása
  • Az LTE CA kihasználtságának növelése
  • UE követelmények a hálózat-alapú CRS interferenciacsökkentés az LTE számára
  • UE követelmények az LTE DL 8Rx antenna portokra
  • A BS RF és EMC követelmények továbbfejlesztése az aktív antennarendszerhez

  Rel-16 (június 18 – június 20, ASN.1 befagyasztás: június 20.):

  • Kiegészítő fejlesztések az NB-IoT számára
  • Kiegészítő MTC-fejlesztések az LTE számára
  • DL MIMO hatékonyságnövelés az LTE számára
  • Még további mobilitásnövelés az E-UTRAN
  • A NavIC navigációs műholdrendszer támogatása az LTE számára
  • További teljesítménynövelés az LTE számára nagy sebességű forgatókönyvben
  • LTE-alapú 5G földi sugárzás

  És számos, az LTE & NR által vezérelt munkaelem:

  • 5G V2X NR sidelinkkel
  • Multi-RAT Dual-Connectivity és Carrier Aggregation fejlesztések (LTE, NR)
  • Optimalizálás az UE rádiós képességek jelzésére – NR/E-UTRA szempontok
  • eNB(s) architektúra fejlesztése az E-UTRAN és NG-RAN számára
  • A képességkészlet(ek) bevezetése a többszabványos rádiós előírásokba

  Rel-17 (június 20-tól):

  • Kiegészítő fejlesztések az NB-IoT és az LTE-MTC számára
  • További LTE Carrier Aggregation kombinációk

  És számos, az LTE & NR által vezérelt munkaelem:

  • További Multi-RAT Dual-Connectivity fejlesztések
  • Multi-SIM eszközök támogatása az LTE/NR számára
  • Az eNB(s) architektúra továbbfejlesztése az E-UTRAN és NG-RAN számára
  • A SON (Self-Organising Networks)/MDT (Minimization of Drive Tests) adatgyűjtés továbbfejlesztése az NR és EN-DC
  • Nagy teljesítményű UE (2. teljesítményosztály) EN-DC
  • Sávkombinációk az NR/LTE Uu sávok/sávkombinációk és egy NR/LTE V2X PC5 sáv egyidejű működéséhez
  • További sávkombinációk a Dual Connectivity LTE/NR

  LTE specifikációkhoz az alábbiakban találhatók: A 3GPP TS 36.-sorozat előírásai (ha csak az LTE-t érinti) vagy a 3GPP TS 37.-sorozat előírásai (ha más rádió-hozzáférési technológiák, mint az UMTS vagy a GERAN vagy az NR is szerepelnek ebben az előírásban), pl. a 2. szakasz a 3GPP TS 36.300-ban.

  3GPP TS 21.201 a 4. generációval kapcsolatos összes előírás listáját tartalmazza (beleértve a maghálózat EPC (Evolved Packet Core) és a rendszer szempontjait). A 4G hálózat architektúráját a 3GPP TS 23.003

  írja le.