LTE Gigabit

Entre la Release 8 qui normalise le LTE et la Release 15 qui a va standardiser le réseau 5G, le réseau LTE a connu trois phases d’évolution importante :

  • LTE – R8/R.9
  • LTE-Advanced aussi nommé la 4.5G : R10 à R12.
  • LTE-Advanced Pro ou 4.9 G : R13/R14.

Réseau opérateur : Accès radio

L’évolution du cœur radio du LTE-Advanced permet d’atteindre des performances allant à 1 Gb/s sur le lien radio. On retrouve ainsi cette norme sous le nom commercial LTE Gigabit. Le premier déploiement du LTE Gigabit a été lancé par Telstra en février 2017 avec Qualcomm et Ericsson mais Monaco a également déployé ce réseau.

Pour comprendre les performances atteintes, revenons sur le principe radio du LTE :

  • Bande spectrale : 20 MHz
  • Modulation DL : QPSK, 16 QAM, 64 QAM et 256 QAM
  • MIMO : Pas de MIMO, MIMO 2×2, MIMO 4×4.
  • Agrégation de porteuse (CA).

Dans un précédent article, nous avions estimé le débit total LTE à 100 Mbps sans MIMO et avec une modulation 64 QAM. L’estimation était biaisée car le trafic estimé prenait en compte à la fois les signaux de références et les canaux de contrôle PDCCH, ainsi que les canaux de synchronisation et de broadcast (PSS, SSS, BCCH). Prenant en compte que le PDSCH, le débit utile maximal était de 75 Mbps.

L’évolution de la modulation de 64 QAM à 256 QAM permet de transmettre 8 bits par symbole (256 QAM) au lieu de 6 bits par symbole (64 QAM), améliorant d’un rapport 4/3 le débit.

L’utilisation de 4 antennes en émission et en réception permet la transmission simultanée de 4 flux de données, soit une augmentation de débit 4 fois supérieure.

Au total, on arrive donc à un débit maximum de 400 Mbps.

L’agrégation de porteuses permet à l’opérateur de proposer plusieurs bandes LTE pour un seul UE. Le LTE a terme proposera, pour un seul UE, jusqu’à 5 bandes LTE. L’opérateur dispose de plusieurs bandes LTE. En France, les opérateurs disposent de bande de 10 MHz, 15 MHz ou 20 MHz sur les fréquences de 800 MHz, 2600 MHz et 1800 MHz. Prochainement, les opérateurs utiliseront les bandes de 700 MHz.

Avec 20 MHz de bande, le 4×4 MIMO et une modulation de 256 QAM, le débit utilisateur maximal est de 400 Mbps. Ainsi, avec 30 MHz de bandes supplémentaires sur 3 porteuses différences, les opérateurs en France pourront proposer du Gigabit LTE.

Pour résumer, l’opérateur doit disposer d’un minimum de 50 MHz de bande pour pouvoir commercialiser du Gigabit LTE sur 3 porteuses différentes.

Les terminaux : Catégorie de UE

Les terminaux doivent aussi supporter de telles fonctionnalités. La 3GPP a défini différentes catégories de terminaux, et seuls les terminaux de catégorie 16 vendus actuellement supportent de telles performances. Le premier terminal est le Samsung S8 avec la puce Exynos 8895.

A ce jour, on liste :

  • HTC U11
  • LG V30
  • Sony Xperia XZ1
  • Iphone X

L’IPhone 8 n’utilise pour l’instant que du MIMO 2×2, mais les prochains terminaux vendus en 2018 devraient (?) profiter de nouvelles puces pour exploiter le MIMO 4×4.

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