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e-UTRA es la interfaz aérea de ruta de actualización de 3GPP Long Term Evolution para redes móviles. Es la abreviatura de UMTS evolucionada Acceso de Radio Terrestre, también conocida como el elemento de trabajo en el 3GPP Long Term Evolution también conocido como el Evolved Universal de Acceso de Radio Terrestre en los primeros borradores de la especificación 3GPP LTE.

Es un estándar de acceso de red de radio pretende ser un reemplazo del UMTS, HSDPA y HSUPA tecnologías especificadas en 3GPP versiones 5 y más allá. A diferencia de HSPA, LTE de E-UTRA es un sistema de interfaz de aire totalmente nuevo, sin relación con e incompatible con W-CDMA. Proporciona altas velocidades de datos, menor latencia y está optimizado para datos en paquetes. Utiliza OFDMA de acceso por radio para el enlace descendente y SC-FDMA en el enlace ascendente. Los ensayos comenzaron en 2008.

Características

EUTRAN tiene las siguientes características:

  • Las tasas máximas de descarga de 299,6 Mbit/s para 4x4 antenas, y 150,8 Mbit/s para 2x2 antenas con 20 MHz de espectro. LTE Advanced soporta configuraciones de antena 8x8 con tasas máximas de descarga de 2.998,6 Mbit/s en un canal de 100 MHz agregada.
  • Pico cargar las tarifas de 75,4 Mbit/s para un canal de 20 MHz en el estándar LTE, con hasta 1497,8 Mbit/s en un portador avanzada MHz LTE 100.
  • Baja latencia de transferencia de datos, latencias más bajas para la entrega y el tiempo de establecimiento de la conexión.
  • Soporte para terminales móviles a velocidades de hasta 350 km/ho 500 kmh en función de la banda de frecuencia.
  • Soporte tanto para FDD y TDD dúplex y half-duplex FDD con la misma tecnología de acceso de radio
  • Apoyo a todas las bandas de frecuencia utilizadas actualmente por los sistemas IMT por la UIT-R.
  • Ancho de banda flexible: 1,4 MHz, 3 MHz, 5 MHz, 15 MHz y 20 MHz están estandarizados. Por comparación, W-CDMA usa trozos de tamaño fijo 5 MHz de espectro.
  • Aumento de la eficiencia espectral en 2-5 veces más que en 3GPP versión 6
  • Soporte de tamaños celulares de decenas de metros de radio a más de 100 km de radio macroceldas
  • Arquitectura simplificada: El lado de la red de EUTRAN está compuesto sólo por los eNodeBs
  • Apoyo a la interoperación con otros sistemas
  • Conmutación de paquetes de interfaz de radio.

Justificación de E-UTRA

Aunque UMTS con HSDPA y HSUPA y su evolución, ofrecer altas tasas de transferencia de datos, se espera que el uso de datos inalámbrica para seguir aumentando de manera significativa en los próximos años debido al aumento de la oferta y la demanda de servicios y contenidos en el movimiento y la continua reducción de los costos para el usuario final. Se espera que este aumento de exigir no sólo redes más rápidas y las interfaces de radio, sino también la rentabilidad más altos de lo que es posible gracias a la evolución de las normas vigentes. Por lo tanto el consorcio 3GPP establece los requisitos para un nuevo interfaz de radio y evolución de la red de núcleo que cumplir con esta necesidad.

Esta mejora de los resultados permiten a los operadores de telefonía móvil ofrecer servicios de cuádruple juego - voz, aplicaciones interactivas de alta velocidad, incluyendo gran transferencia de datos y rico en funciones IPTV con movilidad total.

A partir de la 3GPP Release 8, E-UTRA está diseñado para proporcionar un único camino de evolución para la red GSM/EDGE, UMTS/HSPA, CDMA2000/EV-DO y las interfaces de TD-SCDMA de radio, proporcionando incrementos en las velocidades de datos, y la eficiencia espectral, y permitiendo que el suministro de más funcionalidad.

Arquitectura

EUTRAN consiste sólo de eNodeBs sobre el lado de la red. El eNodoB realiza tareas similares a las realizadas por los NodosB y RNC juntos en UTRAN. El objetivo de esta simplificación es reducir la latencia de todas las operaciones de la interfaz de radio. eNodosB están conectados entre sí a través de la interfaz X2, y se conectan a la red central de conmutación de paquetes a través de la interfaz S1.

Pila de protocolos EUTRAN

La pila de protocolos EUTRAN consisten en:

  • Nivel físico: Lleva toda la información de los canales de transporte de Mac a través de la interfaz aérea. Se encarga de la adaptación de enlace, control de potencia, de búsqueda de células y otras mediciones de la capa RRC.
  • MAC: La subcapa MAC ofrece un conjunto de canales lógicos a la subcapa RLC que multiplexa en los canales de transporte de capa física. También gestiona la corrección de errores HARQ, se encarga de la asignación de prioridades de los canales lógicos de la misma UE y la programación dinámica entre los UE, etc.
  • RLC: Transporta PDU del PDCP. Puede funcionar en 3 modos diferentes en función de la fiabilidad proporcionada. Dependiendo de este modo se puede proporcionar: corrección de error ARQ, la segmentación/concatenación de PDU, reordenamiento para la entrega en secuencia, la detección de duplicados, etc ..
  • PDCP: Para la capa RRC que proporciona el transporte de sus datos con cifrado y protección de integridad. Y para la capa de transporte de IP de los paquetes IP, con compresión de cabecera ROHC, cifrado, y en función del modo RLC entrega en secuencia, la detección de duplicados y de la distribución de sus propios SDU durante el traspaso.
  • RRC: Entre otros, se ocupa de: el sistema de información transmitida relacionada con el estrato de acceso y transporte de los mensajes estrato de no acceso, la paginación, el establecimiento y la liberación de la conexión RRC, la gestión de claves de seguridad, entrega, mediciones UE relacionados con la inter- mobibility sistema, calidad de servicio, etc.

Interfaz capas de la pila de protocolos EUTRAN:

  • NAS: Protocolo entre el UE y la MME en el lado de la red. Entre otros realiza la autenticación del, control de seguridad UE y genera parte de los mensajes de búsqueda.
  • IP

Diseño de la capa física

E-UTRA utiliza frequency-division multiplexing, entrada múltiple tecnología de antena múltiple salida ortogonales en función de la categoría de terminal y puede usar también la formación de haz para el enlace descendente para apoyar a más usuarios, las tasas de datos más altas y una menor capacidad de procesamiento requerida en cada teléfono.

En el enlace ascendente LTE utiliza tanto OFDMA y una versión precodificada de OFDM llamada individual de frecuencia portadora Acceso Múltiple por División en función del canal. Esto es para compensar una desventaja con la normal de OFDM, que tiene un pico muy alto a la relación de potencia media. Alta PAPR requiere amplificadores de potencia más caros e ineficientes con altos requisitos en linealidad, lo que aumenta el coste del terminal y drena la batería más rápidamente. Para el enlace ascendente, en la versión 8 y 9 multiusuario es compatible MIMO/acceso múltiple por división espacial; versión 10 introduce también SU-MIMO.

En ambos modos de transmisión SCFDMA OFDM y un prefijo cíclico se añade a los símbolos transmitidos. Dos longitudes diferentes del prefijo cíclico están disponibles para apoyar diferente canal se extiende debido al tamaño de la celda y entorno de propagación. Estos son un prefijo cíclico normal de 4.7s, y un prefijo cíclico prolongado de 16.6s.

LTE compatible con dúplex por división de frecuencia y modos dúplex de división de tiempos. Mientras FDD hace uso de espectros de emparejado para UL y DL de transmisión separados por un espacio de frecuencia dúplex, TDD utiliza la misma frecuencia portadora para, alternativamente, en el tiempo, transmitir datos desde la estación base hasta el terminal y viceversa. Ambos modos tienen su propia estructura de la trama dentro de LTE y estos están alineados con cada otro significado que el hardware similar puede utilizarse en las estaciones base y terminales para permitir la economía de escala. El modo TDD de LTE se alinea con TD-SCDMA, así permitiendo la convivencia.

La transmisión de LTE se estructura en el dominio del tiempo en tramas de radio. Cada una de estas tramas de radio es de 10 m de largo y consta de 10 sub marcos de 1 ms cada uno. Para subtramas no-MBMS el espaciado subportadora OFDM en el dominio de la frecuencia es de 15 kHz. Doce de estas subportadoras juntos se llama un bloque de recursos. Un terminal LTE se puede asignar en el enlace descendente o enlace ascendente con un mínimo de 1 bloque de recursos durante 1 subtrama.

Todos los datos de transporte L1 se codifican utilizando la codificación turbo y un libre de contención cuadrática permutación polinomio turbo código interno intercalador. L1 HARQ con 8 o hasta 15 procesos se utiliza para el enlace descendente y un máximo de 8 procesos para la UL

EUTRAN canales físicos y las señales

Enlace descendente

En el enlace descendente hay varios canales físicos:

  • El canal de control físico lleva entre otros la información de asignación de enlace descendente, la asignación de enlace ascendente subvenciones para el terminal.
  • La Física Formato de control indicador de canal de usa para indicar la longitud de la PDCCH.
  • El indicador de canal ARQ híbrido físico utilizado para llevar la reconoce desde las transmisiones de enlace ascendente.
  • El enlace descendente físico canal compartido se utiliza para la transmisión de datos de transporte L1. Formatos de modulación soportados en el PDSCH son QPSK, 16QAM y 64QAM.
  • El canal de multidifusión física se utiliza para la transmisión de difusión mediante una red de frecuencia única
  • El canal de difusión física se utiliza para transmitir la información del sistema dentro de la célula

Y las siguientes señales:

  • Las señales de sincronización son para la UE para descubrir la celda LTE y hacer la sincronización inicial.
  • Las señales de referencia se usan por el UE para estimar el canal DL.
  • Señales de referencia de posicionamiento, añadido en la versión 9, destinados a ser utilizados por la UE para el posicionamiento OTDOA

Enlace Ascendente

En el enlace ascendente, hay tres canales físicos:

  • Canal de Acceso Aleatorio Físico se utiliza para el acceso inicial y cuando las pérdidas UE su sincronización del enlace ascendente,
  • Canal Físico Compartido de Enlace Ascendente lleva los datos de transporte UL L1 junto con información de control. Formatos de modulación soportados en el PUSCH son QPSK, 16QAM y dependiendo de que el usuario del equipo Tipo 64QAM. PUSCH es el único canal, que debido a su mayor BW, utiliza SC-FDMA
  • Físico de enlace ascendente de canal de control transporta información de control. Tenga en cuenta que la información de control de enlace ascendente consiste sólo en DL reconoce, así como los informes relacionados CQI como todo el código UL y los parámetros de asignación son conocidos por el lado de la red y dio luz verde a la UE en el PDCCH.

Y las siguientes señales:

  • Señales de referencia utilizados por el eNodoB para estimar el canal de enlace ascendente para decodificar la transmisión de enlace ascendente del terminal.
  • Sonando señales de referencia utilizados por el eNodoB para estimar las condiciones de canal de enlace ascendente para cada usuario decidir la mejor planificación de enlace ascendente.

Categorías equipos de usuario

3GPP Release 8 define cinco categorías de equipos de usuario LTE dependiendo de la tasa de datos máxima de pico y MIMO capacidades de apoyo. Con 3GPP Release 10, que se conoce como LTE avanzada, se han introducido tres nuevas categorías.

Nota: Estas son las tarifas de transporte de datos L1 sin incluir las diferentes capas de protocolo superiores. Dependiendo de células BW, célula de carga, la configuración de red, el rendimiento del UE usado, las condiciones de propagación, etc velocidades de datos prácticos variarán.

Nota: La velocidad de datos Gbit/s El 3,0 Gbit/s/1,5 especificado en la Categoría 8 está cerca de la velocidad de datos máxima agregada para un sector de la estación base. Una velocidad de datos máxima más realista para un solo usuario es 1,2 Gbit/s y 600 Mbit/s. Nokia Siemens Networks ha demostrado velocidades de descarga de 1,4 Gbit/s con 100 MHz de espectro agregado.

Comunicados EUTRAN

Como el resto de las piezas estándar 3GPP E-UTRA está estructurado en versiones.

  • Release 8, congelado en 2008, especifica el primer estándar LTE
  • Release 9, congelado en 2009, incluía algunas adiciones a la capa física como la capa de transmisión dual de formación de haz o soporte de posicionamiento
  • Release 10, congelado en 2011, introduce en el estándar de varias características avanzadas de LTE como agregación de portadoras, enlace ascendente SU-MIMO o relés, con el objetivo de una L1 considerable aumento de la tasa de datos máxima.

Todos los comunicados de LTE se han diseñado teniendo hasta ahora compatibilidad con versiones anteriores en mente. Es decir, un comunicado de 8 terminales compatibles funcionará en una red de prensa 10, mientras que la liberación de 10 terminales serían capaces de utilizar su funcionalidad.

Bandas de frecuencias y anchos de banda de canal

A partir de las Tablas 5.5-1 "E-UTRA Bandas de funcionamiento" y 5.6.1-1 "Ancho de banda de canal E-UTRA" del 3GPP TS 36.101, la siguiente tabla se enumeran las bandas de frecuencia especificadas de LTE y los anchos de banda de canal soporta cada banda en la lista:

Demos Tecnología

  • En septiembre de 2007, NTT Docomo demostró tasas de datos de e-UTRA de 200 Mbit/s con un consumo inferior a 100 mW durante la prueba.
  • En abril de 2008, LG y Nortel han demostrado tasas de datos de e-UTRA de 50 Mbit/s mientras viaja a 110 km/h.