LTE avancé

LTE Advanced ( LTE+ , LTE-A ; sur les téléphones Samsung Galaxy et Xiaomi — 4G+ ) est une norme de communication mobile et une amélioration majeure de la norme LTE ( Long Term Evolution ). Elle a été officiellement soumise comme candidate 4G à l'UIT-T fin 2009 comme répondant aux exigences de la norme IMT-Advanced , et a été normalisée par le 3rd Generation Partnership Project ( 3GPP ) en mars 2011 sous la forme de la version 10 du 3GPP.

Le format LTE+ a été proposé pour la première fois par NTT DoCoMo du Japon et a été adopté comme norme internationale.

Les travaux du 3GPP visant à définir une technologie d'interface radio candidate pour la 4G ont débuté dans la version 9 avec la phase d'étude pour la LTE-Advanced. Étant décrite comme une 3,9G (au-delà de la 3G mais pré-4G), la première version de la LTE ne répondait pas aux exigences de la 4G (également appelée IMT Advanced selon la définition de l' Union internationale des télécommunications ), comme des débits de données de pointe allant jusqu'à 1 Gb/s . L'UIT a invité la soumission de technologies d'interface radio (RIT) candidates conformément à ses exigences dans une lettre circulaire, le rapport technique 3GPP (TR) 36.913, « Exigences pour de nouvelles avancées pour l' E-UTRA (LTE-Advanced) ». Ces exigences sont basées sur les exigences de l'UIT pour la 4G et sur les exigences propres des opérateurs pour la LTE avancée. Les principales considérations techniques sont les suivantes :

• Amélioration continue de la technologie et de l'architecture radio LTE
• Scénarios et exigences de performances pour travailler avec les technologies radio existantes
• Rétrocompatibilité de LTE-Advanced avec LTE. Un terminal LTE doit pouvoir fonctionner dans un réseau LTE-Advanced et vice versa. Toute exception sera prise en compte par le 3GPP .
• Prise en compte des décisions récentes de la Conférence mondiale des radiocommunications (CMR-07) ​​concernant les bandes de fréquences afin de garantir que la technologie LTE-Advanced prenne en charge le spectre géographiquement disponible pour les canaux supérieurs à 20 MHz. De plus, les spécifications doivent tenir compte des régions du monde dans lesquelles les canaux à large bande ne sont pas disponibles.

De même, le « WiMAX 2 », 802.16m, a été approuvé par l'UIT comme famille IMT Advanced . Le WiMAX 2 est conçu pour être rétrocompatible avec les appareils WiMAX 1. La plupart des fournisseurs prennent désormais en charge la conversion des versions « pré-4G » et pré-avancées et certains prennent en charge les mises à niveau logicielles des équipements de station de base à partir de la 3G.

L'industrie de la communication mobile et les organismes de normalisation ont donc commencé à travailler sur les technologies d'accès 4G, telles que LTE Advanced. Lors d'un atelier en avril 2008 en Chine, le 3GPP a approuvé les plans de travail sur Long Term Evolution (LTE). Un premier ensemble de spécifications a été approuvé en juin 2008. Outre le débit de données de pointe de 1 Gb/s tel que défini par l'UIT-R, il vise également une commutation plus rapide entre les états de puissance et une amélioration des performances à la périphérie des cellules. Des propositions détaillées sont étudiées au sein des groupes de travail .

Trois technologies de la boîte à outils LTE-Advanced – l'agrégation de porteuses , la modulation MIMO 4x4 et la modulation 256QAM en liaison descendante – si elles sont utilisées ensemble et avec une bande passante agrégée suffisante, peuvent fournir des vitesses de liaison descendante maximales approchant, voire dépassant, 1 Gbit/s. Ces réseaux sont souvent décrits comme des « réseaux LTE Gigabit », reflétant un terme également utilisé dans le secteur du haut débit fixe.

L'objectif de la norme LTE Advanced du 3GPP est d'atteindre et de dépasser les exigences de l'UIT . La norme LTE Advanced doit être compatible avec les premiers équipements LTE et doit partager les bandes de fréquences avec la première version LTE. Dans l'étude de faisabilité de la norme LTE Advanced, le 3GPP a déterminé que la norme LTE Advanced répondrait aux exigences de l'UIT-R pour la 4G . Les résultats de l'étude sont publiés dans le rapport technique 3GPP (TR) 36.912.

L’un des principaux avantages de LTE Advanced est la possibilité de tirer parti des réseaux à topologie avancée, c’est-à-dire des réseaux hétérogènes optimisés avec un mélange de macrocellules et de nœuds à faible puissance tels que les picocellules , les femtocellules et les nouveaux nœuds relais. La prochaine avancée significative en termes de performances des réseaux sans fil viendra de l’exploitation optimale de la topologie et du rapprochement du réseau de l’utilisateur grâce à l’ajout de nombreux nœuds à faible puissance. LTE Advanced améliore encore la capacité et la couverture et garantit l’équité entre les utilisateurs. LTE Advanced introduit également la technologie multiporteuse pour pouvoir utiliser une bande passante ultra large, jusqu’à 100 MHz de spectre prenant en charge des débits de données très élevés.

Au cours de la phase de recherche, de nombreuses propositions ont été étudiées en tant que candidates aux technologies LTE Advanced (LTE-A). Les propositions peuvent être classées en gros en :

• Prise en charge des stations de base des nœuds relais
• Transmission et réception multipoint coordonnée (CoMP)
• Solutions d'antenne UE Dual TX pour SU-MIMO et Diversity MIMO , communément appelées MIMO 2x2
• Bande passante système évolutive supérieure à 20 MHz, jusqu'à 100 MHz
• Agrégation de porteuses d'allocations de spectre contiguës et non contiguës
• Optimisation de la zone locale de l'interface aérienne
• Solutions de mobilité et de réseau nomade / local
• Utilisation flexible du spectre
• Radio cognitive
• Configuration et exploitation automatique et autonome du réseau
• Prise en charge des tests autonomes de réseaux et d'appareils, mesures liées à la gestion et à l'optimisation du réseau
• Précodage amélioré et correction d'erreur directe
• Gestion et suppression des interférences
• Affectation asymétrique de bande passante pour FDD
• OFDMA hybride et SC-FDMA en liaison montante
• MIMO coordonné inter eNB UL/DL
• SONs , méthodologies de réseaux auto-organisés

Dans le cadre du développement du système, LTE-Advanced et WiMAX 2 peuvent utiliser jusqu'à 8x8 MIMO et 128- QAM en liaison descendante. Exemple de performances : avec une bande passante agrégée de 100 MHz, LTE-Advanced fournit des débits de téléchargement de pointe de près de 3,3 Gbit par secteur de la station de base dans des conditions idéales. Les architectures de réseau avancées combinées à des technologies d'antennes intelligentes distribuées et collaboratives offrent une feuille de route de plusieurs années d'améliorations commerciales.

La version 12 des normes 3GPP a ajouté la prise en charge du 256-QAM.

Un résumé d'une étude réalisée dans le cadre du 3GPP peut être trouvé dans TR36.912.

Les travaux de normalisation originaux pour LTE-Advanced ont été réalisés dans le cadre de la version 10 du 3GPP, qui a été gelée en avril 2011. Les essais étaient basés sur des équipements pré-commercialisés. Les principaux fournisseurs prennent en charge les mises à niveau logicielles vers des versions ultérieures et les améliorations continues.

Afin d'améliorer la qualité de service pour les utilisateurs dans les points d'accès et sur les bords de cellule, les réseaux hétérogènes (HetNets) sont formés d'un mélange de stations de base macro, pico et femto desservant des zones de taille correspondante. Gelée en décembre 2012, la version 11 du 3GPP se concentre sur une meilleure prise en charge du HetNet. Le fonctionnement multipoint coordonné (CoMP) est une fonctionnalité clé de la version 11 afin de prendre en charge de telles structures de réseau. Alors que les utilisateurs situés à la périphérie d'une cellule dans des réseaux homogènes souffrent d'une diminution de la puissance du signal aggravée par l'interférence des cellules voisines, le CoMP est conçu pour permettre l'utilisation d'une cellule voisine pour transmettre également le même signal que la cellule de desserte, améliorant ainsi la qualité de service sur le périmètre d'une cellule de desserte. La coexistence dans l'appareil (IDC) est un autre sujet abordé dans la version 11. Les fonctionnalités IDC sont conçues pour atténuer les perturbations au sein de l'équipement utilisateur causées entre LTE/LTE-A et les divers autres sous-systèmes radio tels que le WiFi, le Bluetooth et le récepteur GPS. D’autres améliorations pour MIMO, telles que la configuration 4x4 pour la liaison montante, ont été standardisées.

Le nombre plus élevé de cellules dans HetNet entraîne un changement plus fréquent de cellule de service par l'équipement utilisateur lorsqu'il est en mouvement. Les travaux en cours sur LTE-Advanced dans la version 12, entre autres domaines, se concentrent sur la résolution des problèmes qui surviennent lorsque les utilisateurs se déplacent dans HetNet, tels que les transferts fréquents entre cellules. Ils incluent également l'utilisation de 256-QAM.

Cette liste couvre les démonstrations technologiques et les essais sur le terrain jusqu'en 2014, ouvrant la voie à un déploiement commercial plus large de la technologie VoLTE dans le monde entier. À partir de 2014, plusieurs autres opérateurs ont testé et démontré la technologie en vue d'un déploiement futur sur leurs réseaux respectifs. Ces éléments ne sont pas abordés ici. À la place, une couverture des déploiements commerciaux peut être trouvée dans la section ci-dessous.

Le déploiement du LTE-Advanced est en cours dans différents réseaux LTE .

En août 2019, la Global Mobile Suppliers Association (GSA) a signalé que 304 réseaux LTE-Advanced étaient commercialisés dans 134 pays. Au total, 335 opérateurs investissent dans le LTE-Advanced (sous forme de tests, d'essais, de déploiements ou de fourniture de services commerciaux) dans 141 pays.

LTE Advanced Pro ( LTE-A Pro , également connu sous le nom de 4.5G , 4.5G Pro , 4.9G , Pre-5G , 5G Project ) est un nom pour les versions 3GPP 13 et 14. Il s'agit d'une évolution de la norme cellulaire LTE Advanced (LTE-A) prenant en charge des débits de données supérieurs à 3 Gbit/s en utilisant l'agrégation de 32 porteuses . Il introduit également le concept d' accès assisté par licence , qui permet le partage du spectre sous licence et sans licence.

De plus, il intègre plusieurs nouvelles technologies associées à la 5G , telles que 256- QAM , Massive MIMO , LTE-Unlicensed et LTE IoT , 5G complète .