Long Term Evolution（ロング・ターム・エヴォリューション）、略称LTE（エルティーイー）は、携帯電話の通信規格である。
概要 W-CDMAやCDMA2000等の第3世代携帯電話 (3G) と、第4世代携帯電話 (4G) との間の中間過渡期な技術である。
仕様は標準化団体である3GPPにて3GPP Release.8内で2009年3月に策定された。3GPP上ではE-UTRA (Evolved Universal Terrestrial Radio Access)/E-UTRAN (Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network) とも表記されている。
下りはOFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiple Access 直交周波数分割多元接続) 、上りはSC-FDMA (Single Carrier Frequency Division Multiple Access シングルキャリア周波数分割多元接続) を採用し、20 MHz幅でピークデータレートが下り方向100 Mbps以上、上り方向50 Mbps以上の通信速度を要求条件として仕様策定が進められた。
3Gと同じ周波数帯域を使用し、帯域幅は1.4、3、5、10、15、20 MHzを選択して使用できる（連続した帯域が20 MHzを越える場合や周波数帯域が同じでも、間に別の事業者の割り当てがあって連続した帯域が確保できない場合は、後述するキャリア・アグリゲーションと呼ばれる技術により帯域を束ねることで、下りの速度を上げることができる。上りは、束ねた中で1波分しか事実上機能しないため、理論上の最大速度は一番帯域幅が広いものの速度となる）。
伝送遅延、待ち受けからの通信状態への遅延（接続遅延）を、以前の通信規格と比較して低減するような技術が盛り込まれている。
無線パケット通信のみをサポートし、音声の通信はVoIPでサポートされる。これを、、略してVoLTEと称する。
既存の2G及び3G (GSM、W-CDMA、CDMA2000、HSPA、EV-DO) とのハンドオーバーをサポートしているため、LTEサービス立ち上がり当初に問題となるエリアの狭さを既存の2Gや3Gで補うといったことも可能である。通信速度等はそれぞれのシステムに依存する。
「Long Term Evolution」の名称通り、3Gを「長期的進化・発展」させることでスムーズに4Gに移行出来るようにする、いわば橋渡し（中継ぎ）的な役割を期待されている。
呼称 前述のとおり、3Gと4Gの中間の技術であることから、第3.9世代携帯電話 (3.9G) と呼ばれる場合もある。
一方で、2010年12月6日に国際電気通信連合はLTEを4Gと呼称することを認めたため、マーケットでは呼称にばらつきが見られるITU、LTEとWiMAXの「4G」名称使用を公式に認可。
この規格は当初NTTドコモがSuper 3Gという名称でコンセプトを含めた提唱をしていた。このためドコモでは長らく「Super 3G」と呼んでいたが、2009年頃からは「LTE」と呼んでおり、その後、2016年秋頃からは「4G」とも呼んでいる。
開発経緯 3Gは、W-CDMAと、CDMA2000というCDMA方式が先行し、特許使用料も高かったために世界市場への普及が遅れた。こういった反省から、世界中で使える高速通信可能で低遅延な携帯電話を低価格の特許で実現すべく、3GPPでLTEの標準化が携帯電話通信事業者と機器メーカーの主導で進められた。3Gでの周波数帯内で将来4Gで採用される予定の先進の通信技術を取り込み、現在使われているW-CDMA、HSPA、CDMA2000、EV-DOといった通信規格との後方互換性には配慮していない。
TD-LTE 時分割複信（TDD方式）のLTEを、特にTD-LTEと称することがある。
FDDのように、上りリンクと下りリンクのために2つの周波数帯を用意する必要がなく、上りリンクと下りリンクを跨いでの無線資源の共有が比較的容易となる。同じくTDDを使用しているWiMAX、XGP、PHS、TD-SCDMAのリプレースにも向いている。
中国の中国移動通信が早くから次世代規格として詳細検討・開発を行った。この方式は上りリンクと下りリンクの無線資源を分割するガード帯域の存在に起因する通信速度の低下を防ぐことが技術的に困難と考えられ、当初は世界でも中国移動通信以外で導入を視野に入れている大手キャリアは存在しなかった。しかし、中国移動通信はリモートラジオヘッドの性能向上やセルの小型化などの工夫で通信速度の低下を大幅に解消し、上海万博でもTD-LTEのデモを行い、100 Mbpsを超えるスループットを実現した。さらに、地域ごとに異なる周波数を設定せざるをえないような国土の広い国で必要とされる周波数境界上の制御には、TD-LTEのほうがFDD方式のLTEよりも適していることをフィールドテストなどで実証している。
2010年にはアメリカのClearwireがTD-LTEのフィールドテストを行うと発表しClearwire、LTE技術の実地テストを開始へ | ZDNet JapanClearwire Corp NewsRelease、ロシアのYotaもTD-LTEによるサービスの開始を予定していると表明したワイヤレスブロードバンド事業成長戦略への取り組み - 日本電気株式会社。さらに2011年にはフィンランドのノキアがTD-LTEのフィールドテストを行うと発表し日本でも今年第2四半期にTD-LTEのテストを始める、インドの規制当局もTD-LTEの周波数割り当てを行うことを決めたインドで新たにLTE周波数割り当ての動き/TD-LTEサービスは年内にも開始か - WirelessWire News。2011年9月、サウジアラビア最大手のモビリーと二番手のザインがTD-LTEによるサービスを開始した世界初のTD-LTE商用サービス、サウジアラビアで始まる。
WiMAXとの関係
携帯機器用の高速無線通信サービスとしては、2009年に日本や米国で商用サービスが開始されたモバイルWiMAX (IEEE 802.16e) がある。WiMAXはLTEに似た要素技術に基づくために、2010年でのLTEのサービス立ち上がり予定時期には、無線基地局の共通化や関連部品の量産効果といった恩恵が受けられるのではないかと期待されていた竹居智久、蓮田宏樹著 『ケータイが迎える種の爆発』 日経エレクトロニクス 2008年9月8日号。
しかしながら、TD-LTEが100 Mbpsを超えるスループットを実現するなど、スペックですでに次世代モバイルWiMAXであるWiMAX2の要求仕様を上回っており、WiMAXの市場は最終的にWiMAX2でなく、TD-LTEに覆われるとの見方もあった。
その後、2012年10月31日のWiMAX ForumにてTD-LTE互換モードを追加したWiMAX Release 2.1(AE) が発表された中国発の3.9G「TD-LTE」の威力-次世代PHS、WiMAXの代替規格として急浮上 - business network.jp。
WiMAX Release 2.1(AE)がTD-LTEとの互換となった事を受け、携帯機器用の高速無線通信サービスは将来的にLTE技術への収束が実現するので、無線基地局の共通化や関連部品の量産効果といった恩恵がより一層受けられる事となる。
使用技術
周波数帯 3GPPの仕様書 (TS 36.101) にて規定されているE-UTRA (LTE) の周波数は以下の通り。基本的にW-CDMA (UMTS) の帯域は利用可能となっている。キャリアアグリゲーションの組み合わせは日本での利用可能性があるものと、SDLに係るもののみ記載する。
「内包」の意味は、あくまでも帯域の一部が被っているだけであり、実際に通信できるという意味ではない。例えば、バンド19はバンド6を内包しているが、チャンネルが全く異なるため、バンド19でバンド6にアクセスできるとは限らない。
バンド 周波数帯 上り (MHz) 下り (MHz) 間隔 (MHz) 帯域幅 (MHz) FDD/TDD キャリアアグリゲーション (CA) 地域・オペレータ 通称 備考1 2100 19201980 21102170 190 60×2 FDD CA_1-3 CA_1-8 CA_1-11 CA_1-18 CA_1-19 CA_1-21 CA_1-26 CA_1-28 CA_1-40 CA_1-41 CA_1-42 CA_1-46 CA_1-3-3 CA_1-3-8 CA_1-3-19 CA_1-3-26 CA_1-3-28 CA_1-3-42 CA_1-8-11 CA_1-11-18 CA_1-18-28 CA_1-19-21 CA_1-19-28 CA_1-19-42 CA_1-21-42 CA_1-3-19-42 CA_1-19-21-42日本 NTTドコモ KDDI/沖縄セルラー電話 ソフトバンク 韓国 LG U+ タイ AIS dtac truemoveH 中国 中国電信 中国聯通 台湾 中華電信 台灣大哥大 遠傳電信 フィリピン スマートIMTコアバンド UMTSで、アジア・欧州各国で利用中の周波数。2 1900 18501910 19301990 80 CA_2-29 CA_2-4-29 CA_2-5-29 CA_2-29-30 CA_2-4-5-29 CA_2-4-29-30カナダ 中南米PCS UMTSで、米国・カナダなどが利用中の周波数。3 1800 17101785 18051880 95 75×2 CA_3 CA_1-3 CA_3-8 CA_3-19 CA_3-26 CA_3-28 CA_3-41 CA_3-42 CA_3-46 CA_1-3-3 CA_1-3-8 CA_1-3-19 CA_1-3-26 CA_1-3-28 CA_1-3-42 CA_3-19-42 CA_3-41-42 CA_1-3-19-42日本 NTTドコモ (東名阪バンド) KDDI/沖縄セルラー電話 ソフトバンク 楽天モバイル 香港 CSL 3香港 PCCW 中国移動 SmarTone 台湾 中華電信 台灣大哥大 遠傳電信 韓国 KT SKテレコム タイ AIS truemoveH 豪州 欧州 中国 中国電信 中国聯通 インドネシアDCS バンド9を内包。2015年現在、最も多くのキャリアが LTE にて利用しているグローバルバンド。欧州・アジアなど、GSMでも利用中の周波数。4 1700/2100 (1721) 17101755 21102155 400 45×2 CA_4-29 CA_4-46 CA_2-4-29 CA_4-5-29 CA_4-29-30 CA_2-4-5-29 CA_2-4-29-30米国 AT&Tモビリティ T-Mobile US
ベライゾン・ワイヤレスAWS 5 850 824849 869894 45 25×2 CA_5-29 CA_2-5-29 CA_4-5-29 CA_2-4-5-29韓国 SKテレコム LG U+ 豪州 Vodafone 中国 中国電信CLR 米国・セルラーバンドバンド6を内包。UMTSで米国・オーストラリアなどで利用中の周波数。6 800 830840 875885 45 10×2 UMTS800 7 2600 25002570 26202690 120 70×2 CA_7 CA_3-7 CA_4-7 CA_7-20台湾 中華電信 遠傳電信 台湾之星 タイ (予定) 北欧 TeliaSonera 香港 CSL 3香港 PCCW 中国移動 韓国 LG U+ 豪州 カナダ 中南米拡張IMTバンド 8 900 880915 925960 45 35×2 CA_1-8 CA_3-8 CA_8-11 CA_8-41 CA_1-3-8 CA_1-8-11日本 ソフトバンク 韓国 KT タイ AIS truemoveH 欧州 中南米 中国 中国聯通 台湾 中華電信 台湾之星 亞太電信 インドネシアGSM UMTSでは日本・英国・豪州・タイなどで利用中。9 1700 1749.91784.9 1844.91879.9 95 35×2 UMTS1800 10 1700/2100 (1721) 17101770 21102170 400 60×2 エクアドル ペルー ウルグアイ拡張AWS バンド4を内包11 1500 1427.91447.9 1475.91495.9 48 20×2 CA_1-11 CA_8-11 CA_11-18 CA_1-8-11 CA_1-11-18日本 KDDI/沖縄セルラー電話 ソフトバンクPDC 12 700 699716 729746 30 17×2 CA_4-12 CA_5-12 CA_5-17米国 T-Mobile US (Aブロック) AT&Tモビリティ (B、Cブロック。バンド17参照)US lower 700 米国・US lower 700 A、B、Cブロックに相当バンド17を内包13 777787 746756 -31 10×2 CA_4-13米国 ベライゾン・ワイヤレスUS upper 700 米国・US upper 700 Cブロックに相当14 788798 758768 -30 米国・US upper 700 Dブロックに相当(公共安全ブロードバンド帯を含む)15 Reserved 16 Reserved 17 700 704716 734746 30 12×2 CA_2-17 CA_4-17 CA_5-17米国 AT&Tモビリティ ドコモパシフィックUS lower 700 米国・US lower 700 B、Cブロックに相当18 800 815830 860875 45 15×2 CA_1-18 CA_11-18 CA_18-28 CA_1-11-18 CA_1-18-28日本 KDDI/沖縄セルラー電話Japan lower 800 日本ではN800 (新800) 帯とも呼ばれる19 830845 875890 CA_1-3-19 CA_1-19 CA_3-19 CA_19-21 CA_19-28 CA_19-42 CA_1-19-21 CA_1-19-28 CA_1-19-42 CA_3-19-42 CA_19-21-42 CA_1-3-19-42 CA_1-19-21-42日本 NTTドコモJapan upper 800 バンド6を内包日本ではN800 (新800) 帯とも呼ばれる20 832862 791821 -41 30×2 CA_20-32 CA_20-67欧州DD800 21 1500 1447.91462.9 1495.91510.9 48 15×2 CA_1-21 CA_19-21 CA_21-42 CA_1-19-21 CA_1-21-42 CA_19-21-42 CA_1-19-21-42日本 NTTドコモPDC 22 3500 34103490 35103590 100 80×2 23 2000 20002020 21802200 180 20×2 CA_23-29米国 Dish NetworkS-Band 24 1600 1626.51660.5 15251559 -101.5 34×2 米国L-Band 25 1900 18501915 19301995 80 65×2 CA_25-25米国 Sprint拡張PCS バンド2を内包26 850 814849 859894 45 35×2 CA_1-3-26 CA_1-26 CA_3-26 CA_26-41日本 NTTドコモ (MFBI) KDDI/沖縄セルラー電話 (MFBI) 米国 Sprint 中国 中国電信バンド5, 6, 18, 19を内包27 807824 852869 17×2 ESMR 28 28 700 703748 758803 55 45×2 CA_1-3-28 CA_1-28 CA_3-28 CA_28-41 CA_28-42豪州 Optus Telstra ブラジル (2016年予定) ニュージーランド 中南米APT700 28A 703733 758788 30×2 CA_18-28 CA_1-18-28日本 KDDI/沖縄セルラー電話 楽天モバイル 台湾 亞太電信 遠傳電信APT700 (Lower Duplexer) 28B 718748 773803 CA_19-28 CA_1-19-28日本 KDDI/沖縄セルラー電話 NTTドコモ ソフトバンク 台湾 台湾大哥大APT700 (Upper Duplexer) 29 なし 717728 N/A CA_2-29 CA_4-29 CA_5-29 CA_23-29 CA_29-30 CA_2-4-29 CA_2-5-29 CA_2-29-30 CA_4-5-29 CA_4-29-30 CA_2-4-5-29 CA_2-4-29-30米国 AT&T (予定)US lower 700 米国・US lower 700 D、Eブロックに相当バンド2とバンド4をキャリアアグリゲーションして用いる30 2300 23052315 23502360 45 10×2 CA_29-30 CA_2-29-30 CA_4-29-30 CA_2-4-29-30 WCS 31 450 452.5457.5 462.5467.5 10 5×2 中南米及びカリブ海地域 32 なし 14521496 N/A 10×2 CA_20-32欧州 SDL33 19001920 20 TDD 34 20102025 15 旧アイピーモバイルに割り当てられていた帯域にあたる35 18501910 60 PCS uplink 36 19301990 PCS downlink 37 19101930 20 PCS guardband 38 25702620 50 CA_38タイ(予定) 台湾 遠傳電信 亞太電信 欧州 ロシア 中国 中国移動 39 18801920 40 中国 (中国移動) バンド33を内包 中国ではTD-SCDMA、日本ではPHSで利用40 23002400 100 CA_40タイ(予定) 香港 中国移動 豪州 Optus 中国 インド 南アフリカ インドネシア Bolt! 41 24962690 194 CA_41 CA_1-41 CA_3-41 CA_8-41 CA_26-41 CA_28-41 CA_41-42 CA_41-46 CA_3-41-42米国 クリアワイア 中国China to Allocate 2.6GHz Spectrum for TD-LTE (Marbridge CONSULTING、2012年10月15日) 日本 UQコミュニケーションズ (WiMAX 2+) Wireless City Planning (AXGPサービス)BRS/EBS バンド38を内包日本では、「BWAバンド」として使用。42 34003600 200 CA_42 CA_1-42 CA_1-3-42 CA_3-42 CA_19-42 CA_21-42 CA_28-42 CA_41-42 CA_42-46 CA_1-19-42 CA_1-21-42 CA_3-19-42 CA_3-41-42 CA_19-21-42 CA_1-3-19-42 CA_1-19-21-42日本 NTTドコモ KDDI/沖縄セルラー電話 ソフトバンク3.5 GHz帯 43 36003800 3.5 GHz帯 44 703803 100 45 14471467 20 中国L-Band46 51505925 775 CA_1-46 CA_3-46 CA_4-46 CA_41-46 CA_42-46 U-NIILTE-UおよびLAA用。Rel-13ではULを不使用。4758555925U-NII-44835503700米国CBRS495014321517欧州L Band5114271432Extended L‑Band5233003400...64 Reserved 65 2100 19202010 21102200 190 90×2 FDD MSS (2100+) 66 1700/2100 (1721) 17101780 400 70+90 AWS-3 67 なし 738758 N/A 20 CA_20-67欧州700 EU SDLBand 28Bの上りとオーバーラップ68698728753783ME 7006925702620 IMT-E701695171019952020AWS‑471663698617652US Digital Dividend72451456461466PMR / PAMR73450455460465741427147014751518米国Lower L Band7514321517欧州L‑Band7614271432Extended L‑Band85698716728746Extended Lower SMH...252なし51505250FDDUnlicensed NII-125557255850Unlicensed NII-3
UE Category +Release8から11までで策定されたUE Category 名称 カテゴリー リリース 下り方向 () 上り方向 () MIMO 採用端末 最大受信速度 256QAM 最大送信速度 64QAM LTE-Advanced Category 0 Release 12 1 Mbps 非対応 1 Mbps 非対応 1 ーーー LTE Category 1 Release 8 10Mbps (≒10.29Mbps) 5Mbps (≒5.16Mbps) 2 Category 2 50Mbps (≒51.02Mbps) 25Mbps (≒25.45Mbps) Category 3 100Mbps (≒102.0Mbps) 50Mbps (≒51.02Mbps) Category 4 150Mbps (≒150.7Mbps) Category 5 300Mbps (≒299.5Mbps) 75Mbps (≒75.37Mbps) 対応 4 ーーーLTE-Advanced Category 6 Release 10 300Mbps (≒301.5Mbps) 50Mbps (≒51.02Mbps) 非対応 2 or 4 Category 7 100Mbps (≒102.0Mbps) ーーー Category 8 3.0Gbps (≒2998Mbps) 1.5Gbps (≒1497.8Mbps) 対応 8 ーーー Category 9 Release 11 450Mbps (≒452.2Mbps) 50Mbps (≒51.02Mbps) 非対応 2 or 4 Category 10 100Mbps (≒102.0Mbps) ーーー Category 11 600Mbps (≒603.0Mbps) 対応可能 50Mbps (≒51.02Mbps) Category 12 100Mbps (≒102.0Mbps) Release 12以降は、 (受信)と (送信)を分離して様々な組み合わせで策定することになる。例えば であれば、 / であれば、 / であれば、 / に相当する。
+Release 12以降 名称 リリース DL Category UL Category 下り方向() 上り方向() MIMO 後方互換性 最大受信速度 256QAM 最大送信速度 64QAM UE Category DL Category UL Category LTE-Advanced Release 12 DL Cat.0 UL Cat.0 1 Mbps 非対応 1 Mbps 非対応 1 不可 ーーー DL Cat.6 UL Cat.5 300Mbps (≒301.5Mbps) 75Mbps (≒75.37Mbps) 対応 2 or 4 Cat.6/4 DL Cat.7 UL Cat.13 150Mbps (≒150.7Mbps) Cat.7/4 DL Cat.9 UL Cat.5 450Mbps (≒452.2Mbps) 75Mbps (≒75.37Mbps) Cat.9/6/4 DL Cat.10 UL Cat.13 150Mbps (≒150.7Mbps) Cat.10/7/4 DL Cat.11 UL Cat.5 600Mbps (≒603.0Mbps) 対応可能 75Mbps (≒75.37Mbps) Cat.11/9/6/4 DL Cat.12 UL Cat.13 150Mbps (≒150.7Mbps) Cat.12/10/7/4 DL Cat.13 UL Cat.3 390Mbps (≒391.6Mbps) 必須 50Mbps (≒51.02Mbps) 非対応 Cat.6/4 UL Cat.5 75Mbps (≒75.37Mbps) 対応 UL Cat.7 100Mbps (≒102.0Mbps) 非対応 Cat.7/4 UL Cat.13 150Mbps (≒150.7Mbps) 対応 DL Cat.14 UL Cat.8 3.9Gbps (≒3916Mbps) 1.5Gbps (≒1497.8Mbps) 8 Cat.8/5 LTE-Advanced Pro Release 13 DL Cat.15 UL Cat.3 800Mbps (≒798.8Mbps) 対応可能 50Mbps (≒51.02Mbps) 非対応 2 or 4 Cat.11/9/6/4 UL Cat.5 75Mbps (≒75.37Mbps) 対応 Cat.11 Cat.5 UL Cat.7 100Mbps (≒102.0Mbps) 非対応 Cat.12/10/7/4 ーーー UL Cat.13 150Mbps (≒150.7Mbps) 対応 Cat.12 Cat.13 DL Cat.16 UL Cat.3 1.0Gbps (≒1051.3Mbps) 50Mbps (≒51.02Mbps) 非対応 Cat.11/9/6/4 ーーー UL Cat.5 75Mbps (≒75.37Mbps) 対応 Cat.11 Cat.5 UL Cat.7 100Mbps (≒102.0Mbps) 非対応 Cat.12/10/7/4 ーーー UL Cat.13 150Mbps (≒150.7Mbps) 対応 Cat.12 Cat.13 DL Cat.17 UL Cat.14 25Gbps (≒25065Mbps) 必須 9.5Gbps (≒9585.6Mbps) 8 Cat.8/5 Cat.14 Cat.8
IoT向け ここでは、IoT向けにRel.12・Rel13で規定された規格を下表で示す。 リリース所要帯域通信距離下り方向()上り方向()省電力機構Cat.0Release 12?1 Mbps?LTE-M1.08 MHz11 km10 - 1 MbpsPSM,CDRX,ext.I-DRXNB-IoTRelease 13180 KHz15 km250 Kbps250 Kps(マルチトーン)/20 Kbps（シングルトーン）
各国・地域の状況 日本の状況
+オペレータ毎の利用バンドオペレータバンド1234567891011121314171819202122232425262728303133343536373839404142434445464748495051525354NTTドコモ○○○○○○○KDDI○○○○○○○○ソフトバンク○○○○○○○楽天モバイル○○
700 MHz帯 (Band 28) は、 LowバンドがKDDI/沖縄セルラー電話連合に、MiddleバンドがNTTドコモに、Highバンドがイー・アクセス (現在はソフトバンクモバイル) に、それぞれ割り当てられていて、いずれのグループもLTE向けに利用を予定している。各グループが実際に利用可能となるのは早くても2014年 - 2015年頃であり、現在この周波数帯を利用している事業者に対する立退き・移行措置の実施が完了して、初めて利用開始となる。これは、ソフトバンクモバイルに割り当てられた900 MHz帯もほぼ同様である。