High Speed OFDM Packet Access


High Speed OFDM Packet Access

3GPP Long Term Evolution (LTE) (andere Namen sind E-UTRAN (Evolved UTRAN), High Speed OFDM Packet Access (HSOPA), Super 3G und 3.9G) ist ein Mobilfunkstandard, der als UMTS-Nachfolger im Rahmen des 3GPP definiert wird.

Inhaltsverzeichnis

Geschichte

Ein Vorläuferkonzept zu LTE wurde von Nortel Networks unter dem Namen High Speed OFDM Packet Access (HSOPA) vorgestellt. LTE verwendet Orthogonal-Frequency-Division-Multiplexing-Techniken (OFDM) sowie Multiple-Input-Multiple-Output-Antennentechnologie (MIMO). Damit soll es den Mobilfunkanbietern möglich sein, kostengünstig hochratige Datendienste anzubieten und so das mobile Internet zum Massenmarkt zu machen. Die geringen Latenzzeiten bei LTE erlauben die Übertragung von Sprachdiensten (VoIP) und Videotelefonie über das Internetprotokoll sowie den Einsatz zeitkritischer Anwendungen wie z. B. Online-Spielen.

Bereits jetzt sind mit UMTS sehr hohe Datenraten möglich. Es wird erwartet, dass der Bedarf an mobilen Internetdiensten weiter steigt. Gegenüber der alternativen Technologie WiMAX soll LTE den Mobilfunkanbietern einen kostengünstigen evolutionären Migrationspfad von UMTS über HSDPA und HSUPA zu LTE ermöglichen. LTE unterstützt im Gegensatz zu UMTS verschiedene Bandbreiten (1,4; 3; 5; 10; 15 und 20 MHz) und kann so flexibel in unterschiedlichen zukünftigen Spektren eingesetzt werden. OFDM ermöglicht dabei durch eine größere Anzahl an Unterträgern eine einfache Skalierbarkeit der Bandbreite. Bei 20 MHz (entspricht laut Standard der Benutzung von 1.200 Unterträgern) sollen Spitzendatenraten von 300 Mbps im Downlink und 75 Mbps im Uplink mit Latenzzeiten unter 5 ms erreicht und so die langfristige Konkurrenzfähigkeit von UMTS-Systemen gesichert werden. Im Uplink wird mit SC-FDMA (DFTS-OFDMA) ein OFDMA-ähnliches Zugriffsverfahren verwendet, welches sich durch eine geringe Peak-to-Average-Ratio (PAR) auszeichnet und so den Leistungsverbrauch der Mobiltelefone verringert.

In der ersten Version von LTE (Release 8) werden fünf Terminalklassen mit unterschiedlichen Datenraten zur Verfügung stehen. Obwohl die höchste Klasse mit 4x4 MIMO und 64-QAM-Modulation die erwarteten Datenraten von 300 Mbps im Downlink und 75 Mbps im Uplink erfüllt, werden die ersten Terminals wohl deutlich geringere Datenraten zur Verfügung stellen und nur mit 2x2 MIMO im Downlink und ohne 64 QAM im Uplink arbeiten. Alle Terminals müssen eine Bandbreite von 20 MHz unterstützen.

Nokia Siemens Networks, ehemals Siemens Networks hat bereits im September 2006 zusammen mit der Nomor Research GmbH erstmals einen Emulator eines LTE Netzwerks mit Live-Applikationen gezeigt. Im Downlink wurden dabei zwei Nutzer mit einer HD-TV-Anwendung vorgeführt, während im Uplink eine Live-Gaming-Applikation gezeigt wurde. [1] Wenig später im Dezember 2006 wurde dann auf der ITU TELECOM WORLD in Hongkong der weltweit erste LTE Demonstrator gezeigt. Nach Erweiterung des Demonstrators wurden im Mai 2007 in einem Experiment in der Münchner Niederlassung von Nokia Siemens Networks erfolgreich Daten mit bis zu 108 MBit/s im Upstream über ein LTE-Netz übertragen. Diese Datenrate konnte durch die Verwendung von "Virtual MIMO" bzw. SDMA Technologien erreicht werden. Dabei konnten 2 kooperierende LTE-Endgeräte, bestückt mit je einer Sendeantenne, gleichzeitig im selben Frequenzband Daten im Uplink übertragen. Unter Verwendung entsprechender MIMO Algorithmen können die überlagerten Datenströme durch ihre räumliche "Distanz" separiert werden.[2]

Auf dem GSMA Mobile World Congress in Barcelona zeigte Ericsson 2008 erstmals eine Ende-zu-Ende-Verbindung mit LTE auf kompakten Mobilgeräten. Es wurden Datenraten von 25 MBit/s im Uplink und Downlink demonstriert.[3]

Derzeit werden die ersten LTE-Feldtests durchgeführt. Wie bei UMTS wird erwartet, dass NTT DoCoMo in Japan der weltweit erste Betreiber sein wird, der LTE kommerziell einsetzen wird. Im März 2008 wurden in einem Feldtest von DoCoMO 250 Mbps demonstriert.[4]
Ende 2008 wurde von von LG ein LTE-Chip vorgeführt, welcher Datenraten von 60 Mbps erreicht, was etwa dem achtfachen der HSDPA-Cat8-Datenrate von 7,2 Mbps entspricht.[5]

Plan in der 3GPP-Standardisierung ist es, Ende 2008 den endgültigen Standard zu verabschieden. Nach Inter-Operability-Tests und weiteren Feldtests 2009 sollen 2010 die ersten Netze aufgebaut werden.

Literatur

  • Khaled Fazel, Stefan Kaiser: Multi-Carrier and Spread Spectrum Systems: From OFDM and MC-CDMA to LTE and WiMAX. 2. Auflage. Wiley & Sons, Chichester 2008, ISBN 978-0-4709-9821-2. 
  • Thorsten Benkner, Christoph Stepping: UMTS. Universal Mobile Telecommunications System. J. Schlembach Fachverlag, Weil der Stadt 2002, ISBN 978-3-9353-4007-6. 

Quellenangaben

  1. Nomor Research: World's first LTE demonstration
  2. Researchers at Nokia Siemens Networks double the capacity in uplink using Virtual MIMO in LTE networks.
  3. Ericsson to make world-first demonstration of end-to-end LTE call on handheld devices at Mobile World Congress, Barcelona
  4. NTT DoCoMo Achieves 250 Mbps Downlink in Super 3G Field Experiment
  5. Allround-pc.com: LG zeigt ersten Nachfolger von UMTS: LTE-Modem mit 100 Mbit/s, 19. Dezember 2008

Siehe auch

Weblinks


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