Stichwort „Quad-Play“: Die Bündelung von Internet, TV, Festnetztelefonie und Mobilfunk ist eine der neuen Anforderungen, denn mit ihr steigen Leistungs- und Qualitätsansprüche an zukünftige Mobilfunktechnologien. All dies erfordert ein konzeptuelles Umdenken. Long-Term-Evolution will dem Rechnung tragen und das Problem durch neue Übertragungsverfahren an der Funkschnittstelle lösen.
OFDM, SC-FDM und MIMO-Antennentechnologie
LTE Technik © Roland Tanglao (CC BY 2.0)
Durch die Einführung von LTE bricht man auf zu neuen Ufern: Effektivere Vielträger-Modulationsverfahren sind hier das Stichwort, wobei Modulationsverfahren grundsätzlich die Art und Weise bestimmen, wie das Nutzsignal (die eigentliche Information) zur Übertragung auf ein Trägersignal gehoben wird. Damit beschreibt LTE eine neue Funkschnittstelle. Grundsätzlich arbeitet das neue Verfahren zur Übertragung auf OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplex), dabei kommt im Downlink OFDMA und im Uplink SC-FDMA (Single Carrier FDMA) zum Einsatz.
Worin liegt der Vorteil? Prinzipiell nutzt OFDM das 20-MHz-Band auf flexible und effektive Art und Weise, indem es das 20-MHz-Band in viele schmale Bänder aufteilt (1,25 MHz, 2,5 MHz, 5 MHz, 10 MHz, 15 MHz und 20 MHz). Die Folge: LTE arbeitet auch auf wesentlich kleineren Frequenzbändern (Kanälen), während es die Bandbreite flexibel nutzt, um das Maximum an Übertragungsleistung aus den vorhandenen Frequenzen herauszuholen. Über eigene Algorithmen steuert LTE dabei die Auswahl der geeigneten OFDM-Kanäle und gleichzeitig werden dabei auch die Einflüsse aus der Umgebung miteinbezogen.
Doch damit nicht genug, denn zur Übertragung verwendet LTE die MIMO-Antennentechnik (Multiple Input Multiple Output). Mit dieser Mehrwege-Übertragung erreicht LTE eine Vervielfachung der übertragenen Datenrate: Alle Sendesignale werden zur Übertragung an zwei Sendeantennen weitergeleitet, und die Empfangssignale werden auch wieder von zwei Antennen empfangen. Ein besserer Datendurchsatz ist die Folge, da man hier die Annahme voraussetzt und bestätigt sieht, dass beide Sende- und Empfangspfade nicht den gleichen Störungen (Interferenzen, Verluste etc.) unterliegen.
Zieht man dazu noch in Betracht, dass LTE einen effizienten und schnellen Paketzuweisungsalgorithmus benutzt, liegen die Vorteile klar auf der Hand: Vereinfacht gesagt arbeitet Long-Term-Evolution mit variablen und individuellen OFDM-Kanälen und räumlich separierten Datenströmen durch MIMO-Antennentechnik bei optimierter Vermittlung der Datenpakete.
LTE Vorteile
Stichwort „Datenraten“: Die Downlinkgeschwindigkeit liegt bei bis zu 100 Mbit/s, hingegen die maximale Uplink-Geschwindigkeit bei 50 Mbit/s. Jedoch lässt sich die Datenrate theoretisch auf bis zu 300 MBit/s und mehr steigern. In punkto Latenz, also in der verstrichenen Zeit vom Absenden eines Datenpakets bis zu seinem Wiedereintreffen, zeigt Long Term Evolution seine Stärken: Geringe Verzögerungsraten zwischen 5 und 10 Millisekunden sind schon lange möglich und bei Feldversuchen erreicht worden.
Ebenfalls wichtig für eine Mobilfunktechnik sind die Mobilitätseigenschaften, bei LTE gibt es eine Optimierung der Mobilitätseigenschaften für geringe Bewegungsgeschwindigkeiten von 0 bis 15 km/h, in der Theorie sind jedoch bis zu 500 km/h möglich.
