Long Term Evolution (LTE) kann als zukunftsweisendes Kommunikationsnetz verstanden werden, welches als erstes seiner Art massiv erhöhte Datenübertragungsgeschwindigkeiten im Mobilfunk ermöglicht und so neue Technologien und Standards verwirklicht. In diesem Buch werden die von LTE verwendeten Technologien analysiert, um zu zeigen, wie diese höheren Geschwindigkeiten ermöglicht werden. Die Studie soll verdeutlichen, dass die Entwicklung und Kombination weiterer Algorithmen und Prozesse notwendig war, um höhere Datenraten und Bandbreiten zu erzielen. Die Entwicklung höherer Datenraten im Mobilfunk ist notwendig, um die kontinuierliche Erhöhung der Datenmengen durch den Nutzer gerecht zu werden. Vergleiche zum Vorgängermodell UMTS sollen den technologischen und prozessualen Fortschritt verdeutlichen. Ziel ist es weiterhin, dem Leser die Funktionsweise der Luftübertragung mit dem komplexen technischen Hintergrund und den dazugehörigen Prozessen in einem ganzheitlichen Überblick zu erläutern. Nicht zuletzt soll erkennbar werden, dass die Entwicklung nicht bei LTE stoppt, sondern dass schon jetzt eine kontinuierliche Weiterentwicklung hin zu LTE-Advanced bzw. weiteren Nachfolgemodellen stattfindet.

Textprobe: Kapitel 3, Das Radio Interface in LTE (LTE-Uu): Das grundlegende Design der LTE-Luftschnittstelle wird durch die Verwendung von OFDMA im DL und SC-FDMA im UL zusammen mit der Funktion MIMO (Multiple In Multiple Out) charakterisiert. Im Mobilfunk und auch in LTE wird die Übertragungsrichtung vom UE zur eNB als UL und die Richtung von der eNB zum UE als DL bezeichnet. Die in LTE verwendeten Duplexverfahren beschreiben die physikalische Struktur der Luftschnittstelle. Duplexverfahren wurden entwickelt, um eine optimale Ausnutzung der Leitungen und Frequenzbänder zu erreichen, die in der Elektronik und Kommunikationstechnik als Übertragungswege zur Verfügung stehen. Es werden Frequenzduplex (frequency division duplex, FDD) und Zeitmultiplex (time division duplex, TDD) verwendet. FDD und TDD-Modi sind harmonisiert, sodass beiden die gleichen Rahmenbedingungen einschließlich der Radio-Access-Systeme (OFDM in DL und SC-FDMA in UL) zur Verfügung stehen. Protokolle und Verfahren unterscheiden sich für FDD und TDD nicht. Damit ist es möglich, FDD und TDD in dem gleichen mobilen Endgerät zu implementieren unter anderem mit einem großen Potenzial für Roaming zwischen FDD und TDD und umgekehrt. Das Übertragungsverfahren im DL basiert auf OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiple Access). OFDMA ist eine Variante von OFDM, die den Vorteil hat, dass die Komplexität der Modulation beim Empfänger auf einem vergleichsweise verständlichen Niveau skalierbar ist. Es unterstützt verschiedene Bandbreiten-Anforderungen und damit verschiedene Modulationsverfahren wie BPSK, QPSK, 16QAM und 64QAM. Dies ermöglicht eine adaptive Modulation pro Nutzer. Im UL wird eine Variante von OFDMA, das sogenannte SC-FDMA (Single Carrier Frequency Division Multiple Access) verwendet. SC-FDMA bietet den Vorteil, den Stromverbrauch in den Leistungsverstärkern zu reduzieren und die Akkumulatoren in den UE zu schonen. LTE unterstützt außerdem MIMO (Multiple Input Multiple Output). MIMO bezeichnet die Nutzung mehrerer Sende- und Empfangsantennen zur drahtlosen Kommunikation. Dies ist die Grundlage für spezielle Codierungsverfahren, die nicht nur die zeitliche, sondern auch die räumliche Dimension zur Informationsübertragung nutzen (sog. Space-Time Coding). Dadurch lassen sich Qualität (Reduzierung von Bitfehlerhäufigkeit) und Datenrate einer drahtlosen Verbindung deutlich erhöhen. MIMO-Systeme können wesentlich mehr bit/s pro genutztem Hz Bandbreite übertragen und haben somit eine höhere spektrale Effizienz als konventionelle Antennensysteme. In LTE sind bis zu vier Antennen standardisiert und können in einer einzigen LTE-Zelle verwendet werden. (MIMO 4x4). Für die Fehlerkorrektur in der LTE-Luftschnittstelle wurde Hybrid automatic repeat Request (HARQ) gewählt. Dieses nutzt ein Protokoll auf Schicht 2, welches im Fehlerfall einen Automatismus für eine nochmalige fehlerfreie Weiterleitung bietet. Im Gegensatz zu UMTS, wo physische Ressourcen gemeinsam oder dediziert genutzt werden, übernimmt die eNB alle physischen Ressourcen über einen Scheduler und ordnet sie dynamisch an Benutzer und Kanäle. Dies bietet eine größere Flexibilität als das Vorgängermodel UMTS.

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Attila Gerlach wurde 1981 in Karl-Marx-Stadt (heute Chemnitz) geboren. Nach seiner Ausbildung zum IT-System-Elektroniker bei der Siemens AG in Leipzig wandte er sich der Kommunikationstechnik zu und studierte neben dem Beruf Informatik an der Wilhelm-Büchner-Hochschule in Pfungstadt. 2012 schloss der Autor dieses Studium mit dem akademischen Grad Dipl. Inform. (FH), in der Fachrichtung Kommunikations- und Informationsmanagement, erfolgreich ab. In dieser Zeit begleitete er als Service Engineer bei Siemens, später bei Nokia Siemens Networks, mehrere technische Tätigkeiten für die größten deutschen Mobilfunkbetreiber. Seine Expertise reicht vom technischen Fachwissen bis zum Projektmanagement nach ITIL V3. Zuletzt war er als fachlicher Projektleiter für das LTE-Netz der Deutschen Telekom verantwortlich und agiert jetzt in der Enterprise Content Management-Branche als Projektmanager.