LTEアドバンスト

ヨーロッパのSamsung GalaxyスマートフォンのLTE Advanced信号インジケーター**（4G+）**

LTE Advanced（LTE+、LTE-A、Samsung GalaxyおよびXiaomiの携帯電話では^{[1] 、}4G+）は、モバイル通信規格であり、Long Term Evolution （LTE）規格の大幅な強化版です。2009年後半に、 IMT-Advanced規格の要件を満たすものとしてITU-Tに4G候補として正式に提出され、2011年3月に3rd Generation Partnership Project（3GPP）によって3GPP Release 10として標準化されました^。[2]

LTE+フォーマットは日本のNTTドコモによって最初に提案され、国際標準として採用されました。^[3]

3GPPによる4G候補無線インターフェース技術の定義作業は、リリース 9 の LTE-Advanced の研究フェーズで開始されました。LTEの最初のリリースは3.9G (3G を超えているが 4G より前) と説明されていたため、最大 1 Gb/sのピークデータレートなどの4G (国際電気通信連合の定義ではIMT Advancedとも呼ばれる) の要件を満たしていませんでした。ITU は、回状 3GPP 技術レポート (TR) 36.913「E-UTRA (LTE-Advanced) のさらなる進歩のための要件」の要件に従って、候補無線インターフェース技術 (RIT) の提出を呼びかけています。^{[4]これらは、ITU の}4G要件と、オペレータ独自の高度な LTE 要件に基づいています。主な技術的考慮事項は次のとおりです。

LTE無線技術とアーキテクチャの継続的な改善
従来の無線技術を扱うためのシナリオとパフォーマンス要件
LTE-Advanced と LTE の下位互換性。LTE 端末は LTE-Advanced ネットワークで動作でき、その逆も同様です。例外は3GPPによって検討されます。
LTE-Advanced が 20 MHz を超えるチャネルの地理的に利用可能なスペクトルに対応できるようにするために、周波数帯域に関する最近の世界無線通信会議(WRC-07) の決定を考慮します。また、仕様では、広帯域チャネルが利用できない世界の地域を認識する必要があります。

同様に、「WiMAX 2 」、802.16m は、 IMT Advancedファミリーとして ITU によって承認されています。WiMAX 2 は、WiMAX 1 デバイスとの下位互換性を持つように設計されています。現在、ほとんどのベンダーは、「pre-4G」、pre-advanced バージョンへの変換をサポートしており、一部のベンダーは 3G からの基地局機器のソフトウェアアップグレードをサポートしています。

そのため、モバイル通信業界と標準化団体は、LTE Advanced などの 4G アクセス技術の作業を開始しました。^{[いつ? ]} 2008 年 4 月に中国で開催されたワークショップで、3GPP は Long Term Evolution (LTE) の作業計画に合意しました。^[5]最初の仕様セットは 2008 年 6 月に承認されました。 ^[6] ITU-R で定義されたピークデータレート 1 Gb/sに加えて、電源状態の切り替えの高速化とセルエッジでのパフォーマンスの向上も目標としています。詳細な提案はワーキンググループ内で検討されています。^{[いつ? ]}

LTE-Advancedツールキットの3つの技術（キャリアアグリゲーション、4x4 MIMO、ダウンリンクの256QAM変調）を併用し、十分な集約帯域幅を確保すれば、1Gbit/sに迫る、あるいはそれを超える最大ピークダウンリンク速度を実現できます。このようなネットワークは、固定ブロードバンド業界でも使用されている用語を反映して、「ギガビットLTEネットワーク」と呼ばれることがよくあります。^[7]

提案

3GPP LTE Advancedの目標は、 ITUの要件を達成し、それを上回ることです。LTE Advancedは、最初のリリースのLTE機器と互換性があり、最初のリリースのLTEと周波数帯域を共有する必要があります。LTE Advancedの実現可能性調査において、3GPPはLTE Advancedが4GのITU-R要件を満たすと判断しました。調査結果は、3GPP技術レポート（TR）36.912に掲載されています。^[8]

LTE Advanced の重要な利点の 1 つは、高度なトポロジネットワークを活用できることです。これは、ピコセル、フェムトセル、新しいリレーノードなどの低電力ノードを備えたマクロセルが混在する最適化された異種ネットワークです。ワイヤレスネットワークの次の大きなパフォーマンスの飛躍は、トポロジを最大限に活用し、これらの低電力ノードを多数追加することでネットワークをユーザーに近づけることです。LTE Advanced は、容量とカバレッジをさらに向上させ、ユーザーの公平性を保証します。LTE Advanced では、超広帯域を使用できるようにマルチキャリアも導入され、非常に高いデータレートをサポートする最大 100 MHz のスペクトルが使用できます。

研究段階では、LTE Advanced（LTE-A）技術の候補として多くの提案が検討されてきた。提案は大まかに分類できる。^[9]

リレーノード基地局のサポート
協調マルチポイント（CoMP）送信と受信
SU-MIMOおよびダイバーシティMIMO（一般に2x2 MIMOと呼ばれる）向けのUEデュアルTXアンテナソリューション
20 MHz を超え、最大 100 MHz までのスケーラブルなシステム帯域幅
連続および非連続のスペクトル割り当てのキャリアアグリゲーション
無線インターフェースのローカルエリア最適化
ノマディック/ローカルエリアネットワークおよびモビリティソリューション
柔軟なスペクトル使用
認知無線
自動的かつ自律的なネットワーク構成と操作
自律的なネットワークとデバイスのテスト、ネットワーク管理と最適化に関連した測定のサポート
強化されたプリコーディングと前方誤り訂正
干渉管理と抑制
FDDの非対称帯域幅割り当て
アップリンクにおけるハイブリッドOFDMAとSC-FDMA
UL/DL eNB間協調MIMO
SON、自己組織化ネットワーク手法

システム開発の範囲内で、LTE-Advanced および WiMAX 2 は、ダウンリンク方向で最大 8x8 MIMOおよび 128- QAMを使用できます。パフォーマンスの例: 100 MHz の集約帯域幅では、LTE-Advanced は理想的な条件下で基地局のセクターあたりほぼ 3.3 Gbit のピークダウンロードレートを提供します。分散型および協調型のスマートアンテナテクノロジと組み合わせた高度なネットワークアーキテクチャにより、商用機能強化のロードマップが数年にわたって提供されます。

3GPP標準リリース 12 では、256-QAM のサポートが追加されました。

3GPPで実施された研究の概要はTR36.912に記載されています。^[10]

追加機能の導入時期と導入

LTE-Advanced の当初の標準化作業は、2011 年 4 月に凍結された 3GPP Release 10 の一部として行われました。試験はリリース前の機器に基づいて行われました。主要ベンダーは、新しいバージョンへのソフトウェアアップグレードと継続的な改善をサポートしています。

ホットスポットやセルエッジのユーザーに対するサービス品質を向上させるため、異種ネットワーク(HetNet) は、対応するサイズのエリアにサービスを提供するマクロ、ピコ、フェムトベースステーションの混合で構成されます。2012 年 12 月に凍結された 3GPP リリース 11 ^[11]では、HetNet のサポート強化に重点が置かれています。このようなネットワーク構造をサポートするためのリリース 11 の主要機能は、協調マルチポイント操作 (CoMP) です。同種ネットワークのセルエッジに位置するユーザーは、隣接セルの干渉によって信号強度が低下するのに対し、CoMP は、隣接セルを使用してサービスセルと同じ信号を送信できるようにすることで、サービスセルの境界でのサービス品質を向上させるように設計されています。デバイス内共存 (IDC) は、リリース 11 で取り上げられているもう 1 つのトピックです。IDC 機能は、LTE/LTE-A と、WiFi、Bluetooth、GPS 受信機などのさまざまな他の無線サブシステムとの間でユーザー機器内で発生する障害を軽減するように設計されています。アップリンクの 4x4 構成など、MIMO のさらなる機能強化が標準化されました。

HetNetのセルの数が多いと、ユーザー機器は移動中にサービスセルをより頻繁に変更することになります。リリース12のLTE-Advanced ^[12]の進行中の作業は、他の領域の中でも、セル間の頻繁なハンドオーバーなど、ユーザーがHetNetを移動するときに発生する問題の解決に重点を置いています。これには256-QAMの使用も含まれています。

最初の技術デモンストレーションとフィールド試験

このリストには、2014 年までの技術デモンストレーションとフィールドトライアルが含まれており、世界中で VoLTE 技術のより広範な商用展開への道が開かれました。2014 年以降、さまざまな通信事業者がそれぞれのネットワークでの将来の展開に向けてこの技術を試験し、デモンストレーションしました。これらはここでは取り上げません。代わりに、商用展開については以下のセクションで説明します。

展開

LTE-Advancedの導入は、さまざまなLTEネットワークで進行中です。

2019年8月、世界モバイルサプライヤー協会（GSA）は、134か国で304のLTE-Advancedネットワークが商用化されていると報告しました。全体として、141か国で335の通信事業者がLTE-Advancedに投資しています（テスト、トライアル、展開、商用サービス提供の形で）。^[41]