Увеличение пропускной способности

Стандарт LTE 8 релиза 3GPP позволяет абоненту получить скорость только до 150 Мбит/с при ширине полосы в 20 МГц. Методов достижения нужной пропускной способности два. Первый — это усложнение антенных систем и включение режима Multiple Input Multiple Output (MIMO). Обычно указывается порядок MIMO, например, MIMO 4x4 означает, что передается 4 независимых потока информации с четырёх передающих антенн на четыре приемные. Это примерно похоже на то, как если бы у вас было 4 SIM-карты, соединённых в мост.

Рис. 3 Демонстрация MIMO

В современных сетях преимущественно используется MIMO 2x2. Использование более высоких режимов MIMO, например MIMO 4x4 или 8x8, в данный момент невозможно, так как мобильные терминалы с поддержкой высоких порядков MIMO существуют пока только в качестве прототипов и выглядят как большие роутеры с выносными антеннами. По этой причине получить 1 Гбит/с на 20 МГц путем усложнения антенных систем в действующих сетях LTE не представляется возможным. В теории – да, на практике – нереально. Стандарт 3GPP определяет следующие варианты ширины полосы LTE: 1,4, 3, 5, 10, 15 и 20 МГц. Максимальная ширина полосы ограничена 20 МГц. Расширить частотный ресурс помогает второй способ –агрегация каналов – Carrier Aggregation (CA). Особенно важно для России, где большинство частот занято военными и государственными ведомствами. А сотовым операторам достаётся оставшееся части из узких полосок в разных диапазонах, еще и отличающихся в разных регионах нашей страны. LTE-Advanced позволяет всё это объединить. Функционал работает как для LTE с частотным разделением (FDD), так и для временного разделения (TDD). Большинство сетей в России — это FDD

Рис 4. Виды агрегации каналов FDD

Допустим, базовая станция (eNodeB) использует два частотных канала по 20 МГц каждый. Для абонентов с телефонами релизов R8/R9 данные соты будут выглядеть, как 2 отдельные соты и они могут использовать только одну из них. Для абонента, обладателя LTE-Advance девайса, картинка будет несколько иная. Предположим, что мы зарегистрированы на соте и качаем очень тяжелый файл. Для нас данная сота (частотный канал) будет Primary. Базовая станция определяет, что нам требуется больше ресурсов, и назначает вторую соту, называемую, secondary cell. Телефон, объединяя ресурсы обеих сот, может получить до 300 Мбит/с (2 частотных канала передающих по 150 Мбит/с). Агрегироваться могут различные полосы частот LTE, начиная с 1,4 МГц и заканчивая 20 МГц, но всего 5 несущих и до 100МГц общей шириной спектра. Количество агрегированных каналов в UL и DL может отличаться, но количество агрегированных UL каналов всегда будет меньше либо равно общему кол-ву несущих в DL.

Рис. 5 Варианты агрегации спектра

Возможно несколько вариантов агрегации спектра:

• Intra-band, contiguous или агрегация смежных диапазонов. Самый простой вариант, но он подходит только для операторов, у которых есть более 20 МГц непрерывного спектра, что бывает не часто.

• Intra-band, non-contiguous или агрегация спектров несмежных диапазонов. Более интересный вариант, т.к. позволяет объединять небольшие куски спектра, разделенные между собой.

• Inter-band, non-contiguous или агрегация спектра из разных диапазонов. Этот вид агрегации каналов позволит российским операторам объединить выданные им частоты в диапазонах 800 и 2600, тем самым повысить свои максимальные скорости.

Россия

Рассмотрим актуальный вопрос для российских операторов: можно ли использовать Carrier Aggregation для диапазона 800 МГц, чтобы задействовать полностью нестандартную полосу в 7,5 МГц? Ответ — нет. На это есть несколько причин. Во-первых, несмотря на то, что стандарт задает полосы в 1,4 и 3 МГц, для Band 20 (LTE800) они не определены. Во-вторых, агрегация двух полос в Band 20 также не возможна. Таким образом, в настоящий момент операторы не могут полноценно использовать 7,5 МГц, выданные регулятором. Возможно, это будет доступно в будущем, но сейчас планов по стандартизации полосы в 7,5 МГц нет. UPD: В России согласно полученным лицензиям для сетей LTE, операторы могут использовать полосу 10МГц в диапазоне 2600, и 5МГц в диапазоне 800 У Carrier Aggregation большой потенциал, но самым главным сдерживающим фактором остается необходимость поддержки мобильными терминалами этого функционала. Причем помимо простой поддержки телефон также должен уметь агрегировать именно наши диапазоны. Ожидается, что в России такие телефоны начнут появляться в конце 2014 – начале 2015.