Technik
OFDMA (Orthogonal frequency-division multiple access)
Die im Vergleich zu UMTS deutlich gesteigerte Leistung von LTE beruht unter anderem auf neuen Verfahren zur Modulation, also zur Umwandlung der Nutzsignale in Trägersignale. Für die Übertragung von der Basisstation zum Endgerät verwendet LTE Orthogonal frequency-division multiple access (OFDMA). Dabei wird die gesamte verfügbare Kanalbandbreite auf separate Unterkanäle, so genannte Subcarrier, aufgeteilt, die unabhängig voneinander Daten übertragen können. Diese Subcarrier können den Nutzern eines Kanals je nach Bedarf dynamisch zugewiesen werden. Resultat ist ein fehlerresistentes und effizientes System.
Das Verhältnis der Nachbarkanäle zueinander wird als orthogonal bezeichnet, da die Amplitude eines Kanals auf der Mittelfrequenz seiner Nachbarkanäle exakt Null beträgt. So ist sichergestellt, dass sich benachbarte Kanäle nicht gegenseitig beeinflussen.
- Vereinfachte Darstellung der Subcarrier bei OFDMA
Für den Upload nutzt LTE dagegen nicht OFDMA, sondern das weniger rechenintensive Verfahren Single Carrier Frequency Division Multiple Access (SC-FDMA). Sowohl OFDMA als auch SC-FDMA basieren auf OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplex), das auch bei DVB-T sowie dem WLAN-Standard 802.11g eingesetzt wird. Ursprünglich wurde bereits in den 1980er Jahren über den Einsatz von OFDM in Mobilfunknetzen nachgedacht. Letztlich wurde diese Idee aber wegen der zu hohen Anforderungen an die damals verfügbare Rechenkapazität verworfen.
MIMO (Multiple Input Multiple Output)
Um einen möglichst hohen Datendurchsatz zu erreichen, können LTE-Geräte auch Multiple Input Multiple Output (MIMO) nutzen. Dabei kommunizieren Basisstation und Endgerät gleichzeitig über mehr als einen Kanal miteinander. Vereinfacht gesagt verfügen in diesem Fall sowohl Basisstation als auch Endgerät über mindestens zwei Antennen. Geplant sind Konfigurationen mit bis zu vier Kanälen. Bei einer Kanalbandbreite von 20 MHz ließen sich so theoretisch Datenübertragungsraten von mehr als 300 Mbit/s erzielen. Auch bei der letzten UMTS-Ausbaustufe HSPA+ kommt diese Technik zum Einsatz.
Kanalbandbreiten
Mit LTE lassen sich verschiedene Kanalbandbandbreiten realisieren, ohne aufwändige Änderungen an der grundlegenden Bitübertragungsschicht, also an Antenne, Verstärker etc. vorzunehmen. Je nach Anforderung lässt sich LTE mit Bandbreiten von 1,4 bis hin zu 3, 5, 10, 15 oder sogar 20 MHz betreiben.
Bei der Einführung von LTE bietet diese Eigenschaft den Netzbetreibern bisher ungekannte Flexibilität. In Regionen, in denen LTE einen Frequenzbereich von UMTS übernimmt (Refarming), kann das existierende Kanalraster einfach beibehalten werden. Wo LTE neue Frequenzbereiche zugeteilt werden, wie etwa die digitale Dividende in Deutschland, können höhere Bandbreiten von 10, 15 oder 20 MHz eingesetzt werden. Zu beachten ist allerdings, dass die mögliche Datenübertragungsrate immer von der genutzten Kanalbandbreite abhängt.