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4G LTE avancé

4G LTE avancé


Les services cellulaires LTE de base à évolution à long terme ont été lancés vers 2010 avec quelques déploiements avancés bien avant cela. Il n'a jamais été envisagé que cette forme initiale de LTE fournirait les performances voulues. Cela nécessitait des éléments supplémentaires qui se trouvaient dans ce que l'on appelait LTE Advanced.

LTE Advanced, LTE-A a incorporé un certain nombre de nouvelles techniques qui ont permis au système de fournir des débits de données beaucoup plus élevés, ainsi que des performances bien meilleures, en particulier aux bords des cellules et dans d'autres domaines où les performances n'auraient normalement pas été aussi bonnes.

LTE Advanced a pris quelques années de plus pour se développer et se déployer complètement sur les réseaux, mais lors de son introduction, il a activé ses nombreuses fonctionnalités avancées pour apporter des améliorations significatives par rapport au LTE de base.

Historique du développement LTE Advanced

Une fois la technologie 3G établie, il était évident que le rythme de développement de la technologie cellulaire ne devait pas ralentir. En conséquence, des idées initiales pour le développement d'un nouveau système 4G ont commencé à être étudiées. Lors d'une enquête préliminaire qui a eu lieu le 25 décembre 2006 et dont les informations ont été communiquées à la presse le 9 février 2007, NTT DoCoMo a détaillé des informations sur les essais au cours desquels ils ont pu envoyer des données à des vitesses allant jusqu'à environ 5 Gbit / s en liaison descendante dans un Bande passante de 100 MHz vers une station mobile se déplaçant à 10 km / h. Le schéma a utilisé plusieurs technologies pour atteindre cet objectif, y compris le multiplex à répartition de fréquence orthogonale à facteur d'étalement variable, le MIMO, la sortie multiple à entrées multiples et la détection du maximum de vraisemblance. Les détails de ces nouveaux essais 4G ont été transmis au 3GPP pour examen

En 2008, le 3GPP a organisé deux ateliers sur les IMT Advanced, où les «Exigences pour de nouvelles avancées pour E-UTRA» ont été rassemblées. Le Rapport technique 36.913 qui en a résulté a ensuite été publié en juin 2008 et soumis à l'UIT-R définissant le système LTE-Advanced comme sa proposition pour IMT-Advanced.

L'UIT-R a également fixé un certain nombre de jalons pour s'assurer que le développement de LTE Advanced a lieu aussi en temps opportun.


Principaux jalons du développement de la 4G LTE-Advanced
Étape importanteDate
Émettre une invitation à proposer des technologies d'interface radio.Mars 2008
Date UIT pour la date limite de soumission des propositions de technologies d'interface radio.Octobre 2009
Date limite pour le rapport d'évaluation à l'UIT.Juin 2010
Décision sur le cadre des principales caractéristiques des technologies d'interface radio avancée IMT.Octobre 2010
Achèvement du développement des recommandations de spécification d'interface radio.Février 2011

Comparaison de LTE-A avec d'autres technologies

Pour voir comment LTE Advanced, LTE-A a apporté une amélioration significative des performances, il est parfois intéressant de comparer sa capacité à d'autres services cellulaires.


Comparaison de LTE-A avec d'autres technologies cellulaires
WCDMA
(UMTS)
HSPA
HSDPA / HSUPA
HSPA +LTELTE avancé
(IMT avancé)
Vitesse de liaison descendante maximale
bps
384 00014 mois28 millions100 millions1G
Vitesse de liaison montante maximale
bps
128 Ko5,7 millions11 mois50 millions500 M
Latence
temps de parcours
environ
150 ms100 ms50 ms (maximum)~ 10 msmoins de 5 ms
Versions 3GPPRel 99/4Rel 5/6Rel 7Rel 8Rel 10
Environ années de déploiement initial2003 / 42005/6 HSDPA
2007/8 HSUPA
2008 / 92009 / 102014 / 15
Méthodologie d'accèsCDMACDMACDMAOFDMA / SC-FDMAOFDMA / SC-FDMA

Fonctionnalités clés avancées de LTE

Avec le début des travaux sur LTE Advanced, un certain nombre d'exigences et de fonctionnalités clés se font jour. Bien que cela ne soit pas encore fixé dans les spécifications, il existe de nombreux objectifs de haut niveau pour la nouvelle spécification LTE Advanced. Celles-ci devront être vérifiées et il reste encore beaucoup à faire dans les spécifications avant qu'elles ne soient toutes corrigées. Actuellement, certains des principaux objectifs de LTE Advanced peuvent être vus ci-dessous:

  • Débits de données de pointe: liaison descendante - 1 Gbit / s; liaison montante - 500 Mbps.
  • Efficacité spectrale: 3 fois supérieure à LTE.
  • Efficacité spectrale de pointe: liaison descendante - 30 bps / Hz; liaison montante - 15 bps / Hz.
  • Utilisation du spectre: capacité à prendre en charge une utilisation évolutive de la bande passante et l'agrégation de spectre là où un spectre non contigu doit être utilisé.
  • Latence: de Idle à Connecté en moins de 50 ms, puis inférieure à 5 ms dans un sens pour la transmission de paquets individuels.
  • Le débit utilisateur de la périphérie de la cellule doit être deux fois supérieur à celui de LTE.
  • Le débit utilisateur moyen doit être 3 fois supérieur à celui de LTE.
  • Mobilité: identique à celle en LTE
  • Compatibilité: LTE Advanced doit être capable d'interfonctionner avec les systèmes hérités LTE et 3GPP.

Ce sont plusieurs des objectifs de développement de LTE Advanced. Leurs chiffres réels et leur mise en œuvre réelle devront être élaborés pendant la phase de spécification du système.

Technologies avancées LTE

Il existe un certain nombre de technologies clés qui permettront à LTE Advanced d'atteindre les débits de données élevés requis. MIMO et OFDM sont deux des technologies de base qui seront des catalyseurs. Parallèlement à cela, un certain nombre d'autres techniques et technologies seront utilisées.

  • Multiplex de répartition de fréquence orthogonale, OFDM L'OFDM constitue la base du support radio. Parallèlement à cela, il existe OFDMA (accès multiple par division de fréquence orthogonale) et SC-FDMA (accès multiple par division de fréquence orthogonale à canal unique). Ceux-ci seront utilisés dans un format hybride. Cependant, la base de tous ces schémas d'accès est l'OFDM.

    Remarque sur l'OFDM:

    Orthogonal Frequency Division Multiplex, OFDM est une forme de format de signal qui utilise un grand nombre de porteuses rapprochées qui sont chacune modulées avec un flux de données à faible débit. On s'attend normalement à ce que les signaux rapprochés interfèrent les uns avec les autres, mais en rendant les signaux orthogonaux les uns aux autres, il n'y a pas d'interférence mutuelle. Les données à transmettre sont partagées entre toutes les porteuses, ce qui offre une résistance contre les évanouissements sélectifs dus aux effets multi-trajets.

    En savoir plus sur OFDM, Multiplexage par répartition orthogonale de fréquence.

  • Entrée multiple Sortie multiple, MIMO: L'un des autres éléments clés de LTE Advanced commun à LTE est MIMO. Ce schéma est également utilisé par de nombreuses autres technologies, notamment WiMAX et Wi-Fi - 802.11n. MIMO - Multiple Input Multiple Output permet d'augmenter les débits de données obtenus au-delà de ce que le support radio de base permettrait normalement.

    Remarque sur MIMO:

    MIMO est une forme de technologie d'antenne qui utilise plusieurs antennes pour permettre aux signaux voyageant via différents chemins en raison de réflexions, etc., d'être séparés et leur capacité utilisée pour améliorer le débit de données et / ou le rapport signal sur bruit, améliorant ainsi la performance du système.

    En savoir plus sur Technologie MIMO

    Pour LTE Advanced, l'utilisation de MIMO impliquera probablement des techniques supplémentaires et plus avancées, y compris l'utilisation d'antennes supplémentaires dans la matrice pour permettre l'utilisation de chemins supplémentaires, bien que lorsque le nombre d'antennes augmente, la surcharge augmente et le retour par le chemin est moins.

    En plus du nombre croissant d'antennes, il est probable que des techniques telles que la formation de faisceaux puissent être utilisées pour permettre à la couverture d'antenne d'être focalisée là où elle est nécessaire.

  • Agrégation de transporteurs, CA: Comme de nombreux opérateurs ne disposent pas d'un spectre contigu suffisant pour fournir les largeurs de bande requises pour les débits de données très élevés, un système connu sous le nom d'agrégation de porteuses a été développé. En utilisant cette technologie, les opérateurs peuvent utiliser plusieurs canaux dans les mêmes bandes ou dans différentes zones du spectre pour fournir la bande passante requise.
  • Multipoint coordonné: L'un des principaux problèmes avec de nombreux systèmes cellulaires est celui des performances médiocres aux bords des cellules. Les interférences des cellules adjacentes ainsi que la mauvaise qualité du signal entraînent une réduction des débits de données. Pour LTE-Advanced, un schéma connu sous le nom de multipoint coordonné a été introduit.
  • Relais LTE: Le relais LTE est un schéma qui permet aux signaux d'être transmis par des stations distantes à partir d'une station de base principale pour améliorer la couverture.
  • Appareil à appareil, D2D: LTE D2D est une installation qui a été sollicitée par un certain nombre d'utilisateurs, en particulier les services d'urgence. Il permet un accès rapide et rapide via une communication directe - une installation essentielle pour les services d'urgence lorsqu'ils se trouvent sur les lieux d'un incident.

LTE-Advanced a pu apporter des améliorations significatives en termes de performances. Non seulement le réseau d'accès radio a connu des mises à niveau et des améliorations, mais aussi le réseau central.

Le résultat de toutes les mises à niveau est que les utilisateurs voient des améliorations de performances significatives avec LTE Advanced. Les opérateurs voient également de meilleurs rendements. Le coût par bit est réduit et avec les vitesses plus rapides, les utilisateurs ont tendance à consommer plus de données, augmentant ainsi les revenus. En conséquence, LTE-Advanced a apporté des améliorations aux utilisateurs et aux opérateurs, ainsi qu'à ceux qui fournissent des services supplémentaires.

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