Long Term Evolution (Avancerat) - LTE(-A)
LTE/LTE-A fysiska skiktet

Kommunikationen i det fysiska skiktet i LTE / LTE-A skiljer sig från den som används i UMTS. Det finns OFDMA och SC-FDMA-teknik för åtkomst i både nedlänk och upplänk. Även ett större spektrum av frekvensband har fastställts för LTE. Vid denna tid, är 25 frekvensband preciserade (reserverade, definierade) för 4G (17 parade band för FDD och 8 oparade för TDD). Till exempel band vid 2 eller 2,6 GHz eller band runt 3,5 GHz och under 1 GHz (700 - 900 MHz) är tänkta att användas.

ODFMA är multipleaccessmetod som använder sig av OFDM. OFDM är en multi-bärareöverföring som kombinerar TDMA och FDMA (se diagram 23). Hela bandbredden är uppdelad i relativt tätt åtskilda underbärvågor. För att möjliggöra täta avstånd mellan underbärvågor måste vinkelrätt (ortogonal) spektrum av underbärvågor säkerställas. Det betyder, spektralt högst en underbärvåg överlappar minimum av andra underbärvågor. TDMA delar varje underbärvåg med flera användare med hjälp av tidsdelningsmetod. Detta innebär at hela den tillgängliga radioresursen delas upp i tid och frekvens och kan delas (nyttjas) av flera användare. En tidsintervall på en underbärvåg representerar (utgör) en OFDM-symbol. Varje symbol innehåller modulerade data och moduleringen kan vara olika för varje symbol. För att undvika ISI (InterSymbol Interference), införs en cykliskt prefix (CP). CP består av de kopierade sista proverna av symbolen och dess syfte är att undvika överlappning av enskilda symboler.

Observera att i motsats till UMTS, radioresurser ska snarare förstås som OFDMA-symboler på det fysiska skiktet i LTE / LTE-A.

OFDMA och resursfördelning i LTE / LTE-A

En svaghet i OFDMA består av en signifikant skillnad i fördelningen av effekt på varje underbärvåg pga oberoende modulering av användardata över enskilda underbärvågor. Detta innebär att en underbärvåg kan tilldelas hög effekt, medan andra underbärvågor kan få mycket låg effekt. Följaktligen moduleras data (uppgifter) i varje underbärvåg utan hänsyn till information som moduleras på andra underbärvågor. Detta leder till hög PAPR (Peak to Average Power Ratio), som negativt påverkar energiförbrukningen. SC-FDMA används i upplänk i stället för OFDMA för att minska PARP. I SC-FDMA, moduleras alla data som sänds i samma tidsintervall som en linjär kombination av dessa datasymboler. Därför innehåller en symbol på underbärvågor komponenter som är relaterade till information avbildad på andra underbärvågor. På så sätt sänks en PAPR (Peak to Average Power Ratio) med resultatet att störningar minimeras och UE:s batteri förbrukning minskar.

Liksom UMTS stöder på samma sätt LTE både FDD:s och TDD:s moder för dataöverföring. Två typer av fysiska skiktramar (märkta som typ 1 och typ 2) visas i Figur 24. Typ 1 är lämplig för FDD:s överföring i antingen full duplex eller halv duplex medan typ 2 är avsedd för TDD. I båda fallen är överföringen organiserad i ramar med varaktighet 10 ms. Varje ram är uppdelad i tio delramar. I båda typerna av ram, består varje delram av två slitsar med samma varaktighet av 0,5 ms. Slitsarna är sammansatt av så kallade resursblock, som vidare innefattar resurselement. Antalet resurselement i ett resursblock definieras som en produkt av multiplicering av ett antal underbärvågor per resursblock med ett antal symboler. Beroende på storleken av CP, är mängden med symboler i ett resursblock antingen sex (om förlängd CP används) eller sju (om normal CP används). Underbärvågorna i LTE (-A)- systemet är jämnt fördelade med avstånd av 15 kHz och resursblock består av 12 underbärvågor. Liksom i HSDPA, använder LTE/LTE-A adaptiv modulering och kodning. Därmed är den faktiska modulering och kodning som väljs beroende av kvaliteten på signalnivån. Således beror mängden av bitar som transporteras i ett resurselement på det valda modulerings-och kodningsschemat (MCS). Tre modulationer finns i LTE/LTE-A: QPSK, 16-QAM, 64-QAM.

LTE-A:s TDD:s och FDD:s ramstrukturer

I FDD-ram, beaktas de olika frekvenserna för varje riktning. Därför kan tio underramar användas för DL (nedlänk) liksom för UL (upplänk) överföring samtidigt. Detta tillvägagångssätt leder till jämn fördelning av radioresurser i båda riktningarna om samma bandbredd används.

I TDD-ram, finns båda sändningsriktningarna på samma frekvens. För att stödja olika förhållanden mellan DL och UL, definierar LTE-A flera olika konfigurationer för tilldelning av hjälpramen till antingen DL eller UL. Mängder av resurser kopplade till DL och UL kan variera från 2:03 till 09:01. Generellt kan varje delram ägnas åt DL-överföring (i tabell betecknad som D delram), UL- överföring (betecknad U delram), eller till en kombination av båda. I det sista fallet kallas delramen speciell (S) delram. De första och sjätte delramarna tilldelas alltid DL-riktning oavsett den valda konfigurationen. Dessutom är den andra delramen alltid tillägnad S-delramen och den tredje är tilldelad till UL-överföring. Beroende på längden av omkopplingsperioden mellan DL och UL, kan den sjunde delramen associeras till (förknippas med) antingen D (10 ms omkopplingsperioden) eller S-delram (5 ms omkopplingsperioden). Innehållet i de andra underramarna beror på DL-UL-konfiguration enligt definitionen i tabellen.

Tilldelning av en delram enligt DL-UL konfigurationer för TDD

DL-UL

konfiguration

DL-UL omkopplings

period [ms]

Delram #

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

0

5

D

S

U

U

U

D

S

U

U

U

1

5

D

S

U

U

D

D

S

U

U

D

2

5

D

S

U

D

D

D

S

U

D

D

3

10

D

S

U

U

U

D

D

D

D

D

4

10

D

S

U

U

D

D

D

D

D

D

5

10

D

S

U

D

D

D

D

D

D

D

6

5

D

S

U

U

U

D

S

U

U

D

S-delramen innehåller tre delar: DL-överföringsdelen, känd som Downlink Pilot Time Slot (DwPTS), Guard Period (GP) och UL-överföringsdel betecknad som Uplink Pilot Time Slot (UpPTS). DwPTS-delen upptas vanligen av DL-data såsom i konventionell D-delram, endast med reducerad längd. Dess längd varierar mellan tre och tolv symboler enligt S-delram konfiguration. UpPTS hanterar antingen ett eller två SC-FDMA-symboler och dessa används endast för överföring av styrkanaler (dvs ingen dataöverföring). GP är schemalagd direkt efter DwPTS och används för att koppla om antenner från sändnings- till mottagningsläge och vice versa. Användarens data kan alltså inte överföras under GP. Dess längd bestämmer den maximala verifierbara cellstorleken som är proportionell mot signalen utbredningsfördröjning.