UTRAN - un paseo de la rel.99 a la rel.10 (2009)

1Universal Terrestral Radio Access NetworkClara Carnicero Sánchez

UTRAN

De la Rel 99 a la Rel 10

Universal Terrestral Radio Access Network

Clara Carnicero SánchezÁrea: Servicios Corporativos de DatosData:8/12/2009


1. UMTS (Rel ‘99)

2. HSDPA (Rel 5)

3. HSUPA (Rel 6)

4. HSPA+ (Rel 7-8)

5. LTE (Rel 8-9)

6. LTE Advanced (Rel 10)

7. El futuro

8. ANEXO

00 Índice


1. UMTS


UMTS1. Introducción

1. Arquitectura de red

2. Características básicas

2. Arquitectura: capas y protocolos

3. Modos

1. Tipos de modos: FDD y TDD

1. Características comunes

2. FDD

1. Canales físicos y de transporte

1. Correspondencia entre canales físicos y de transporte

2. Canales de transporte

3. Canales físicos

2. Multiplexación y codificación del canal

3. Spreading y modulación

1. Spreading

1. Canalización

2. Scrambling

3. Códigos

4. Modulación

4. Procedimientos de la capa física

1. Sincronización

2. Control de potencia

3. Acceso aleatorio

4. Diversidad de transmisión

5. Medidas

3. TDD


1. INTRODUCCIÓN


UTRAN (UMTS Terrestrial Radio Access Network) = Conjunto de RNS (Radio Network Subsystem)

RNS => RNC (Radio Network Contoller) + conjunto de Node B

Node B => Varias celdas

1.1 Arquitectura


1.2 Características básicas

¿Qué hace la capa física?— Procesado de RF— Modulación/Demodulación— Ensanchamiento/Desensanchamiento— Distribución de potencias entre los canales físicos— Multiplexación— Codificación/Decodificación y entrelazado— Sincronización — Acceso al medio— Control de potencia— Control de macrodiversidad— Realización de medidas y envío de esa información— Medidas


2. ARQUITECTURA


2. Arquitectura de capas y protocolos


3. MODOS


3.1 Tipos de modos

FDDFDD El acceso múltiple se realiza por división en código y en frecuencia utilizando dos portadoras distintas, una para el UL y otra para el DL

TDDTDD El acceso múltiple se realiza por división en código y en tiempo. Existe una portadora y diferentes intervalos de tiempo para UL y DL.


Espectro HSPA

• 35 MHz de ancho de banda / licencia

• 30MHz para FDD (3 pares de portadoras con UL y DL por par)

• 5MHz para TDD

• FDD 3 Portadoras de más frecuencia

•1965-1980 MHz para UL

•2155-2170 MHz para DL

• TDD 3º Portadora

Se esta usando la más alta de las tres


3.1.1 Características comunes

El entrelazado y la codificación de canal (con códigos convolucionales y códigos turbo) es el mismo para ambos.

El spreading se realiza en ambos modos aunque con diferente GP. Otros procedimientos de la capa física como la sincronización o el control de

potencia varían en pequeñas cosas.

Ambos sistemas están basados en DS-CDMA El ancho de banda por radiocanal es de 5MHz La tasa de chip es de 3’84 Mcps Modulación QPSK Tramas de 10ms divididas en 15 slots


3.2 FDD

3.2.1 Canales físicos y de transporte

3.2.1.1 Correspondencia entre canales físicos y de transporte

3.2.1.2 Canales de transporte

3.2.1.3 Canales físicos

3.2.2 Multiplexación y codificación del canal

3.2.3 Spreading y modulación

3.2.3.1 Spreading

3.2.3.1.1 Canalización

3.2.3.1.2 Scrambling

3.2.3.1.3 Códigos

3.2.3.2 Modulación

3.2.4 Procedimientos de la capa física

3.2.4.1 Sincronización

3.2.4.2 Control de potencia

3.2.4.3 Acceso aleatorio

3.2.4.4 Diversidad de transmisión

3.2.4.5 Medidas
























3.2.3 Spreading y modulación


3.2.3.1 Spreading

El ensanchamiento del espectro consiste en multiplicar la secuencia de datos por otra de mayor velocidad binaria

• Canalización: Son todos ortogonales entre sí, aunque cortos y escasos. DISTINGUEN USUARIOS DENTRO DE UNA MISMA CELDA

• Scrambling: No son totalmente ortogonales entre sí. DISTINGUEN ENTRE USUARIOS DE DIFERENTES CELDAS.


3.2.3.1 Spreading


3.2.3.1.1 Canalización UL

Es el que realmente realiza el ensanchamiento.

La parte de control llega en el eje Q y la parte de datos en el eje I

Se multiplica por un código Cc la parte de control y por un código Cd,n la parte de datos. Cómo los códigos de canalización son reales, se mantiene la secuencia.

Luego se multiplican por factores de ganancia. βc es para los datos de control y βd para los de datos, entre los que hay una diferencia de potencia.

Posteriormente se suman ciertos canales como secuencia de números imaginarios y otros como secuencia de números reales.


3.2.3.1.2 Scrambling UL

En el scrambling se multiplica la secuencia de números complejos por el código de scrambling.

El código de scrambling es un código imaginario (±1±j), por lo que dará lugar a la rotación de la constelacion en un ángulo de 45, 135, 225 o 315 grados según sea (+1+j,-1-j,+1-j,-1+j). Además, debido a la multiplicación anterior por el factor de ganancia, la constelación se parece más a una 8PSK que a una QPSK.

8 puntos con la misma energía.


3.2.3.1.1 Canalización y scrambling DL

Conversor serie-paralelo Divide los bits pares e impares entre las ramas I y Q.


3.2.3.1.3 Códigos

CODIGOS DE CANALIZACIÓN— Se denominan OVSF (Orthogonal Variable Spreading Factor

Codes). Son Short Codes ostrogonales entre sí.— El código de canalización posee una velocidad determinada. Al

multiplicar la secuencia por esa velocidad determinada, dicha secuencia tendrá velocidad de chip, es decir, se ensanchará en frecuencia.

— La longitud del código = La GP— El código de scrambling posee la misma velocidad de chip.— Existen dos formas de notación de los códigos:

– Lógica: 0 y 1. XOR– Bipolar: +1 y -1. Multiplicación.


3.2.3.1.3 Códigos


3.2.3.1.3 Códigos


3.2.3.1.3 Códigos

CÓDIGOS DE SCRAMBLING

— Códigos complejos de la forma ±1±j

— Multiplican a la señal ensanchada para– Añadir mayor aleatoriedad

– Fase

— Distinguen– A un usuario de otro en el UL

– Cortos 256 chips

– Largos 38400 chips

– Usuarios de distinta celda en DL

– Se agrupan en 512 conjuntos de 16 códigos cada uno, y cada celda dispone de uno de esos conjuntos.

– Los 512 conjuntos se agrupan en 64 grupos de 8 conjuntos.


3.2.3.1.3 Códigos


3.2.3.2 Modulación

QPSK tanto para el DL como para el UL


3.2.4 Procedimientos de la capa física



Tres etapas:

1. Búsqueda de celda

2. Sincronización de los canales comunes de control

3. Sincronización para el canal dedicado DCH.



Búsqueda de celda— Sincronización de chip, símbolo y slot.

— Sincronización de trama e identificación de grupo de códigos.

— Identificación del código de scrambling primario de la celda.



Sincronización de los canales comunes de control— El BCH transmite los parámetros que determinan los retardos y adelantos de los demás canales

respecto del propio P-CCPCH (canal físico del BCH)

— En particular del canal de acceso aleatorio RACH (canal físico PRACH) y del de indicación de adquisición AICH.

Sincronización para el canal dedicado DCH— Después de cada trama (10 ms), la capa física informa a las capas superiores del estado de

cada canal dedicado.

— El establecimiento de un DCH supone sincronizar uno o más DPDCH y un DPCCH.

— El nodoB mantiene para cada enlace de radio un registro sobre su estado

— Existen varios casos de sincronización:

– Cuando se trata de establecer un DCH nuevo

– Cuando ya existe un canal de subida y se trata de establecer uno nuevo de bajada.



3 tipos

— Open Loop Power Control – Lazo abierto

— Closed Loop Power Control – Lazo cerrado

– Inner Loop Power Control, Lazo cerrado Interno

– Outer Loop Power Control, Lazo cerrado externo



Open Loop Power Control – Lazo abierto

— Lo utiliza el UE a la hora de comenzar la transmisión, es decir, para enviar el RACH, y en el control de potencia de los DCH.

— Según la siguiente fórmula:

– PRACH = LPerch + IBTS + cte

Lperch Pérdida de propagación (información de la BTS en el BCH)

IBTS Nivel de interferencia de la BTS (información de la BTS en el BCH)

Cte Fijo por el operador o por capas superiores



Inner Loop Power Control – Lazo cerrado interno

— Sólo para canales bidireccionales.

— Se realiza slot a slot

– 15 slots/trama freq max del control de 1 trama dura 1/100 s potencia = 1500Hz

— DL: La BTS estima la SIR utilizando el DPCCH recibido.

– El UE envía el TCP command a la BTS calculando su valor de la misma manera que lo hace la BTS.

— UL: El móvil utiliza los bits de piloto del DPCCH recibido.

– La BTS tiene una SIR objetivo y estima la SIR recibida.

– Si SIRr < SIRtarget TCP command = 1 El UE debe aumentar la potencia con la que transmite.

– Si SIRr > SIRtarget TCP command = 0 El UE debe disminuirla


3.2.4.3 Acceso Aleatorio

Basado en un Aloha Ranurado, El canal de transporte a través del cual se realiza el

acceso aleatorio es el RACH (PRACH) para el UL y el AICH para el DL.

Los instantes de acceso al PRACH se llaman slots de acceso (AS). Son uno de cada dos slots normales 15 AS

Los 15 AS se subdividen en dos conjuntos (AS sets):— “Access Slot Set 1” Del 0 al 7 (= 8 AS) — “Access Slot Set 2” Del 8 al 14 (= 7 AS)



1. EL UE selecciona el código de scrambling de preámbulo y el código de scrambling de acceso.

2. Control de potencia de lazo abierto: EL UE recibe la potencia con la que debe transmitir (RRC).

3. EL UE recibe el ASC (Access Service Class) que define los grupos de los subcanales del RACH que están libres y las signaturas que debe emplear.

4. El UE selecciona un grupo de RACH aleatoriamente y una signatura de preámbulo entre las disponibles. Con la signatura y el código de scrambling construye el preámbulo.

5. Inicia el contador de preámbulos y se pone a transmitir preámbulos.



Los UEs envían preámbulos de 4096 chips en un AS por el RACH. 2 tipos de preámbulos:

— Preámbulos de acceso

— Preámbulo de detección de colisión



Si el UE no consigue detectar nada 0— El UE seleccionará el siguiente slot de acceso y otra signatura

aleatoria dentro del ASC.— Aumentará la potencia de transmisión del preámbulo y

decrementará el contador.– Si el contador es > 0 Transmite el preámbulo– Si el contador es < 0 Reporta un error a las capas superiores del

dispositivo UE.

Si el UE detecta un -1 es que ha habido un error. EL UE lo reporta a las capas superiores del dispositivo UE.

Si el UE detecta un 1 en el mismo slot del AICH en el que él ha enviado el preámbulo en el PRACH…— …OK! El UE empezará a transmitir parte del mensaje 3 o 4 slots

despues de haber recibido el último AICH.— Avisa a las capas superiores del éxito.



Métodos de diversidad en transmisión:

1. STTD (Space Time Transmit Diversity)

2. TSTD (Time Switched Transmit Diversity)

3. SSDT (Site Selection Diversity TPC(transmit power control))

4. Closed loop mode transmit diversity



1. STTD (Space Time Transmit Diversity) De tipo open loop transmit diversity. La EB transmite diferente por las dos antenas:

— Por una la señal QPSK tal cual. S1, S2, S3…— Por la otra con un cierto procesado: alterna el orden en parejas

(negando uno de los miembros) y además las conjuga. –S2*, S1*, -S4*…

2. TSTD (Time Switched Transmit Diversity) De tipo open loop transmit diversity. Se transmite cada slot SCH por una antena distinta.



3. SSDT (Site Selection Diversity TPC(transmit power control))

Se aplica en el soft y softer handover. Varias celdas escuchan al UE, pero éste indica cual de

ellas le debe transmitir (a través del FBI) para minimizar interferencias.

4. Closed loop mode transmit diversity La BS transmite una señal con variaciones en fase (modo

1) o en amplitud y fase (modo 2) de una antena a otra con el fin de conseguir que la ganancia por diversidad en recepción se maximice.

Dichas variaciones se las indica el UE por un canal de retorno UL (FBI).


3.2.4.5 Medidas

Medidas intra-frequency

Medidas inter-frequency

Medidas inter-system

Medidas de tráfico

Medidas de calidad

Medidas internas

Algunas de estas medidas se realizan en modo comprimido


3.2 TDD

Diferencias básicas con el modo FDD

— Uso limitado a China

— Canales físicos

— Estructura de ráfaga

— Transmisión


2. HSDPA


HSDPA

1. Introducción

Canal compartido de bajada

Control de potencia

AMC

H-ARQ

Fast Scheduling

Funcionamiento general

Categorías de los UE

Códigos


4.1 Introducción

HSDPA: High Speed Downlink Packet Access

Características básicas:

— Canal compartido de bajada HS-DSCH

— No tiene control de potencia La potencia sufre desvanecimientos y atenuación debido a la lejanía Poca protección de datos frente a errores.– Solución 1: Adaptación “gruesa”: AMC (Modulación y codificación

adaptativas)

– Solución 2: Adaptación “fina”: ARQ Híbrido (H-ARQ)

— Tasa binaria variable dependiendo de las condiciones del canal (hasta 14 Mbps)– Varias categorías de UE con diferentes capacidades.

— Fast Scheduling desde el Nodo-B

— Modulación 16-QAM


4.2 Canal compartido de bajadaHS-DSCH


4.3 Control de potencia

No existeNo existe control de potencia en lazo cerrado. La potencia es variable dependiendo del total disponible en la celda. Como la potencia recibida sufre desvanecimientos y atenuación debida a

la lejanía respecto a la EB, la solución es la adaptación del canal en dos etapas.

• Adaptación “gruesa”

AMC

• Adaptación “fina”

H-ARQ

Por tanto la tasa binaria recibida es SIEMPRE VARIABLE


4.3.1 AMC

AMC = Modulación y Codificación Adaptativas

SOLUCION 1: VARIAR LA MODULACIÓN Y LA CODIFICACION

CONSECUENCIA: VARIACIÓN DE LA TASA BINARIA

Las variaciones de la tasa binaria intentan seguir a las variaciones en la calidad del enlace, medida en términos de SIR A menor SIR = peor calidad del enlace = menor tasa binaria.

Por tanto, lo que se varía al final es:

1. El tamaño de bloque

2. EL número de canales físicos HS-PDSCH (de 1 a 15)

3. La modulación (QPSK o 16 QAM)


El terminal debe medir la calidad del enlace y comunicar esto al NodoB CQI— Las mediciones de SIR del canal piloto se realizan en el TTI

anterior al envío del CQI con una condición:– La BLER debe ser igual a 0,1 excluyendo las retransmisiones.

El NodoB recibe los valores de CQI y obtiene el formato a emplear a partir de un conjunto de tablas, según la categoría del terminal.

4.3.1 AMC


4.3.1 AMC

Tabla del NodoB para modulacion y codificacion adaptativa en funcion del valor del CQI


4.3.2 H-ARQ

H-ARQ Hybrid Automatic Repeat reQuest

En ARQ clásico todas las retrasmisiones son idénticas, por tanto, la probabilidad de detección de esa retransmisión en el receptor es la misma para todas las retrasmisiones.

Dada una probabilidad de detección de retrasmisión positiva p, la distribución del número de retrasmisiones n es geométrica.


4.3.2 H-ARQ


4.3.2 H-ARQ

En H-ARQ, la probabilidad de detección de una retrasmisión (lo que antes era p) aumenta con cada nueva retrasmisión.

Por tanto, la distribución deja de ser geométrica y el número de retrasmisiones disminuye.


4.3.2 H-ARQ

¿Cómo se consigue aumentar la probabilidad de detección de retrasmisión? En cada retransmisión se transmiten BLOQUES DISTINTOS!

INCREMENTAL REDUNDANCY: La redundancia es progresivamente mayor con el número de retrasmisiones

El número de bits de redundancia aumenta en cada retrasmisión.

El bloque recibido se combina con los anteriores en un Buffer IR Virtual — Combinación ponderada por la SIR recibida.— Soft-bits: Muestras complejas recibidas antes de decodificar.— Necesidad de un buffer de memoria para tasas altas

El canal HS-SCCH señaliza la cantidad de redundancia empleada mediante los parámetros RV.


4.3.2 H-ARQ

En el canal dedicado para cada usuario HS-DPCCH es dónde se envía:

• El número de transmisiones ACK/NACK (para HARQ)

• El número de transmisiones de CQI (para AMC)


Conclusiones

AMC consigue una primera aproximación a la adaptación de canal.

— Variaciones de formato discretas y por tanto de tasa binaria

HARQ realiza el ajuste fino de la tasa binaria al valor óptimo en cada momento

— Las sucesivas retrasmisiones varían la cantidad de redundancia, y con ello la tasa binaria efectiva.

La combinación AMC+HARQ consigue la adaptación al canal óptima


4.4 Fast Scheduling

HSDPA lo utiliza para determinar las prioridades en la transmisión de datos en función de las condiciones del canal y los recursos asignados a éste.

¿Cómo reparte el NodoB el tráfico a cada usuario? Varias estrategias:— Round-Robin: Cola FIFO de usuarios.

— Maximum C/I: Atiende al usuario con mayor C/I en cada momento.

— Proportional Fair: Atiende al usuario cuya potencia esté en una cresta relativa a su valor promedio.


4.4 Fast Scheduling


4.5 Funcionamiento general

1. Cada UE mide la calidad del enlace y envía una indicación (CQI) al NodoB, una vez cada TTI (=2ms=3slots).

2. El NodoB decide cual es el siguiente usuario a atender [Fast Scheduling]

3. En funcion del CQI, el NodoB decide el formato de transporte (tamaño de bloque y número de canales HS-PDSCH) y la modulación a emplear.

4. El NodoB transmite un bloque de transporte con el formato elegido.



5. El UE lo recibe:1. Si no hay error Envía un ACK.

2. Si hay un error Envía un NACK por el HS-DPCCH

6. Si el NodoB recibe un NACK Retransmite el bloque anterior.

7. El UE recibe el bloque retransmitido y ANTES DE DECODIFICARLO, lo combina con el anteriormente recibido: H-ARQ.

8. Tras un número máximo de retransmisiones, el bloque se descarta.






4.6 Categorías


4.7 Códigos


4.7 Códigos


HSUPA


5. HSUPA

1. Introducción

2. Canal de subida dedicado

3. Control de potencia

4. H-ARQ

5. Access Grants

6. Funcionamiento general

7. Categorías UE

8. Códigos


5.1 Introducción

HSUPA = High Speed Uplink Packet Access

Características básicas:

— Nuevos canales DEDICADOS de subida.

— Presencia de control de potencia.

— Tasa binaria variable dependiendo de las condiciones del canal.

— H-ARQ

— Modulación QPSK, ¡no 16-QAM!

— E-TFC (Variación dinámica del formato de transporte)

— Access Grants (concesión de recursos)– Controlan los instantes de transmisión y la relación de potencia E-

DPDCH/DPCCH.

– Ajustan la interferencia sobre la celda actual y las vecinas


5.2 Canal de subida dedicado

El canal E-DCH es DEDICADO PARA CADA USUARIO, a diferencia del HS-DSCH de HSDPA Los tamaños de los bloques son grandes, de unos 20.000bits (20K). El TTI puede ser de 2 o de 10ms La codificación es exclusivamente turbo 1/3. GP pequeñas, de 2, 4, 8, 16, 32, 64 Potencia variable en cada slot según el lazo interno


5.3 Control de potencia

El control de potencia en lazo cerrado interno controla la potencia de los canales de subida.— DPDCH / DPCCH = beta_d— HS-DPCCH / DPCCH = beta_hs— E-DPCCH / DPCCH = beta_ec— E-DPDCH / DPCCH = beta_ed (variable con los access grants)

El control de potencia permite compensar las variaciones de señal causadas por el canal.— Mecanismo alternativo a AMC de HSDPA.— Minimiza el efecto nearfar— Estabiliza la potencia, ya que para una misma BLER, la BER disminuye.— Mejora la eficacia del H-ARQ ya que disminuye el número de

retrasmisiones.

El NodoB estima la SIR en el campo PILOT del DPCCH. Compara la SIRest con la SIRtg y envía un comando TPC de control de potencia al UE por el canal descendente.


5.4 H-ARQ

Al no tratarse de un canal compartido, no se necesita una temporización estricta.

El número de procesos H-ARQ es un parámetro fijo y dependiente del tamaño TTI elegido:

— TTI=2ms 8 procesos H-ARQ

– X1,X2,X3,X4,X5,X6,X7,X8,X1,X2,X3,X4,X5,X6,X7,X8…

— TTI=10ms 4 procesos H-ARQ

– X1,X2,X3,X4,X1,X2,X3,X4…


5.5 Access Grants

La concesión de recursos en la red HSUPA está basada en solicitud-concesión.

El UE solicita el acceso al medio a través de:

— Scheduling Information

– HLID (Highest Priority logical Channel ID)

– TEBS (Total E-DCH Buffer Status)

– HLBS (Highest Priority Logical Channel Buffer Status)

– UPH (UE Power Headroom)

– SNPL (Serving and Neighbor Cell Path Loss)

— Happy Bit: Indica a la red que se desean más recursos de los concedidos.

— E-RNTI (E-DCH Radio Network Temporary Identifier)


5.5 Access Grants

El NodoB envía un E-AGCH dándole permiso al UE para transmitir. El NodoB concede los recursos a través de Access Grants. Controlan la

potencia de transmisión del E-DPDCH modificando el parámetro beta_ed de dos métodos diferentes:— Absolute Grants E-AGCH imponiendo una limitación al uso:

– Controla la máxima relación beta_ed a emplear en el siguiente TTI– Permiten habilitar o deshabilitar la transmisión del UE

— Relative Grants E-RGCH aumenta o disminuye esta limitación de recursos. Permite aumentar, mantener o disminuir la relación beta_ed: UP, DOWN, HOLD (Saltos discretos en el Scheduling Grant Table). Dos tipos:– Serving Relative Grants

– Transmitidos en todas las celdas pertenecientes al Serving RLS– Permite controlar la potencia de los UEs bajo el control del NodoB

– Non-Serving Relative Grants – Transmitidos en todas las celdas pertenecientes a un non-serving RLS

(celdas vecinas)– Permiten limitar la interferencia producida sobre las celdas vecinas.



Los UE que deseen transmitir enviarán peticiones de recursos a la red— Scheduling Information— Happy Bit

El NodoB conceden los Access grants— Relative Grants— Absolute Grants

En función de la relación beta_ed, el UE decide el formato de transporte a emplear en ese TTI (E-TFC)— Tamaño de bloque— Numero de canales E-DPDCH a emplear

El UE transmite el bloque de transporte con el formato elegido El NodoB lo recibe

— Si es correcto envía un ACK.— Si es no correcto envía un NACK por el canal E-HICH

Si recibe un NACK, el UE retransmite el bloque anterior (H-ARQ)


5.7 Categorías UE

En función de:

• Número máximo de canales E-DPDCH soportados simultáneamente

• Ganancia de procesado mínima (2, 4)

• Soporte de 2ms en el TTI

• Tamaño máximo de bloque


5.8 Códigos

Al tener dos canales más que en HSDPA (E-AGCH y E-HICH), se bloquea un segundo código de SF=16.

Por tanto, con 14 códigos cabrían 13 usuarios en la celda.


HSPA+


HSPA+

1. Introducción

2. MIMO

3. HOM

4. CPC

5. MAC-ehs

6. Un nuevo concepto: Femtocelda


1. Introducción Evolved HSPA, HSPA Evolution, HSPA+, I-HSPA o Internet HSPA Características básicas:

— MIMO 2x2 DL— Modulaciones de mayor orden (HOM)

– 64QAM en DL– 16QAM en UL

— Continuous Packet Connectivity (CPC): – Transmisión discontinua (DTX) – Recepción discontinua (DRX) – Wake-from-idle time– Sin HS-SCCH, DPCCH y F-DPCH

— MAC-ehs— MBSFN (Multicast Broadcast Single Frequency Network) — Opportunistic Scheduling— Arquitectura all-IP. Los BS están directamente conectados a la red IP y a los

routers edge de otros ISPs.— Mejoras en la vida de la batería del UE— Cancelación de interferencias (IC) tanto en el UL como en el DL


El esquema básico de un sistema MIMO consiste en la utilización de N antenas transmisoras y M antenas receptoras, las cuales trabajan de forma coordinada con el fin de optimizar el rendimiento del canal de transmisión en términos de tasa de bit y propagación multicamino. Podemos decir, pues, que MIMO crea múltiples flujos (enlaces) de datos paralelos entre las diferentes antenas transmisoras y receptoras, los cuales pueden diferenciarse en recepción gracias a las técnicas de codificación empleadas en la propagación multicamino. Luego se trata de sendas agrupaciones de antenas alimentadas desde un punto común, ya que en el caso de antenas independientes el sistema no funcionaría.

2. MIMO


Tres técnicas de MIMO:— SDM (Spatial Division Multiplexing) o Beamforming

– Utilizando los mimos códigos, enviamos diferentes flujos de datos a diferentes usuarios modificando la fase y la amplitud relativa.

– Release 5/6 (HSDPA/HSUPA)

— SM (Spatial multiplexing) SU-MIMO– La señal a transmitir se divide en varios flujos de datos

(diferente peso y diferente codificación) de menor velocidad que se transmiten a la misma frecuencia por medio de cada una de las antenas transmisoras al mismo usuario.

– D-TxAA para su uso en Release 7 (HSPA+)

— STC (Space-Time Coding)– Se transmite un único flujo de datos, pero la señal se

codifica empleando códigos espacio-temporales.

2. MIMO


2. MIMO

Cuatro esquemas MIMO

— SDMA (Spatial Division Multiple Access)

— CLTD (Closed Loop Transmit Diversity)

– En CLTD se asumen ciertos conocimientos de las propiedades del canal y ese conocimiento se aplica en controlar los recursos de la transmisión (la modulación, la potencia de transmisión, el symbol rate…etc).

– D-TxAA (Dual Streams Transmit Adaptative Array)

— OLTD (Open Loop Transmit Diversity)

– Estrictamente, OLTD implica la transmisión sin ningún tipo de conocimiento del medio por el que se transmite ni de las propiedades del canal.

– DABBA (Double ABBA)

— STTD (Space Time Transit Diversity)


2. MIMO

SU-MIMO 2x2 = Single User-Multiple Input Multiple Output

Dos antenas en el emisor del NodoB para transmitir datos de forma ortogonal a la misma frecuencia a dos antenas receptoras en el UE.— Transmite un bloque modulado de forma diferente por cada antena a

un usuario usando el mismo código de canalización.

— Tanto el transmisor como el receptor realizan una correlación espacial suave en el espacio. Además, es conveniente que las antenas estén bien asiladas entre ellas:– Antenas co-polarizadas tanto en el lado del transmisor como en el del

receptor con una distancia inter-antena suficiente.

– Antenas polarizadas ortogonalmente tanto en el lado del transmisor como en el del receptor .

Implica un procesador de señal adicional en el receptor y en el emisor.


2. MIMO

Transmisor en el NodoB


2. MIMO

Receptor MMSE para el UE


2. MIMO

Con enlaces de visión directa (LOS) no se pueden usar dos chorros de datos ortogonales, por lo que se limita el uso de MIMO.

¿Dónde se maximizan los beneficios de MIMO?— En densidades de población altas — En lugares donde se produce el Scattering— En lugares dónde el tamaño de la celda es pequeño, que hace

que el SNR sea mayor.

EN ENTORNOS URBANOS


2. MIMO

Beneficios:

— Dobla la tasa de datos enviados.

– Evita tener que aumentar la potencia de emisión o el ancho de banda físico del canal.

— Aumenta en un 20% la eficiencia espectral en el sector DL.

— Aumenta la eficiencia en el borde de la celda en ~35%.


3. HOM

HOM = Higher Order Modulation 64-QAM en el DL

— Aumenta las tasas de transmisión de datos en un 50% para UEs que tienen un SNR alto.

16-QAM en el UL— Duplica las tasas de transferencia de datos para UEs que no

tengan limitación de potencia.

100

Universal Terrestral Radio Access NetworkClara Carnicero Sánchez

3. HOM

El uso de HOM incrementa el peak rate teórico de HSPA. Esto se mejora cuanto mejor sean las condiciones del canal en el que se encuentre el usuario (fijo, centro de la celda, etc).

101


4. CPC

CPC = Continuous Packet Connectivity Se elimina el envío del canal DPCCH (UL) Reduce la interferencia en el

UL. Se evita el envío del canal F-DPCH (DL) Reduce la interferencia en el

UL. Un nuevo formato de slot Optimiza la transmisión del canal DPCCH (UL) Se suprime el envío del canal HS-SCCH (DL) Reduce el cuello de botella

en la señalización de servicios en tiempo real.

102


4. CPC

Transmisión discontinua (DTX) — La funcionalidad CPC DTX le permite al UE apagar los canales de

control cuando no haya datos del usuario para transmitir. — CPC permite a los UE de la celda “dormir” durante periodos de

inactividad Reduce la carga que produce la señalización y mejora la vida de la batería (en combinación con DRX).

— Permite a los usuarios permanecer en la CELL_DCH con las portadoras configuradas y el paggin realizado Evita los cientos de milisegundos que se tardaba antes en restablecer los recursos ante un evento entrante Mejora la experiencia “allways-on”.

Recepción discontinua (RTX) y wake-from-iddle-time— El DRX permite que el UE apague el receptor en ciertos intervalos de

tiempo acordados en los que el Node B no le transmite cualquier información de downlink al UE.

— Se mejora el traspaso del estado CELL_PCH a CELL_FACH y de CELL_FACH a CELL_DCH eliminando el canal S-CCPCH y utilizando HSDPA para una transmisión más rápida de los mensajes Nuevamente se reducen los retardos por asignación de recursos

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4. CPC

DTX (Derecha)

RTX (Abajo)

Beneficios del DTX & DRX– La operación sincronizada del DTX y del DRX le

permite al UE apagar completamente sus bloques de transmisor y receptor, lo que amplía significativamente la vida útil de la batería del UE.

– El DTX aumenta la capacidad del uplink, reduciendo la interferencia del uplink en el Node B.

– Reducción del 50% en el tiempo del establecimiento de la llamada si comparado al HSPA R6.

104


4. CPC

¿Cómo se hace esto? El canal HS-SCCH es monitorizado en los tres estados mediante el canal de transporte HS-DSCH, que incluye tanto los datos como el control.

105


4. MAC-ehs

MAC-ehs = enhanced high-speed Medium Access Control

Se introduce una nueva capa de nivel 2 (MAC y RLC) para mejorar el acceso al medio que posee HSPA. Se puede usar conjuntamente o como alternativa a la MAC-hs de HSPA.

Características principales de la nueva capa en el DL:

— Un tamaño de PDU de la capa RLC flexible.

— Segmentación y Reensamblado basado en las condiciones radio.

— Multiplexación de flujos encolados en función de su prioridad con un intervalo de transmisión de 2ms.

106


4. MAC-ehs

107


4. MAC-ehs

Características introducidas por la nueva capa en el Nodo B:

— Flow Control

— Scheduling/ Priority handling

— HARQ handling

— TFRC Selection

— Priority Queue Mux

— Segmentation

108



Femtocelda = HNB = Home Node B Es un NodoB conectado a la linea fija del usuario (ej DSL) que da cobertura a

espacios indoor. Ventajas

— Baja potencia (~100mW)— Un dispositivo por hogar para conexión wireless

Inconvenientes = retos a mejorar— Interferencias— Seguridad— Costes

109



Nueva arquitectura Nueva interfaz Iu entre el GW y el HNB = Iuh

— Security architecture

— Plug-and-Play approach

— Femto local control protocol

— CS User Plane protocol

— PS User Plane protocol

— FMS interface

110


LTE

111


LTE1. Introducción

2. Características técnicas

1. OFDM downlink

2. SC-FDMA uplink

3. Multi-mode Adaptative-MIMO y SDMA

4. HOM

3. Canales y Estructura de tramas

1. Estructura de trama DL

2. Estructura de trama UL

3. Capa Física

4. Capa de Transporte

5. Capa Lógica

6. Mapeo de Canales

7. Esquema de transmisión en el DL

8. Esquema de transmisión en el UL

4. SAE: System Architecture Evolution

5. Otras características

6. Desmitificando LTE

112


1. Introducción

LTE = Long Term Evolution Características básicas:

— Velocidad de bajada:100Mbps

Velocidad de subida: 50Mbps— NUEVA INTERFAZ RADIO!

– OFDM downlink– SC-FDMA uplink

— HOM 64QAM— Disminución de la latencia:

– < 5ms de latencia en el plano de usuario (10 ms round trip time).– < 50-100 ms para el plano de control que establece el plano de usuario.

— FEC (tail biting, convolutional coding y turbo coding…etc)— MIMO y Beamforming— Space-Frequency Block Coding— Anchos de banda escalables que van desde 1,4 MHz hasta 20 MHz, pasando por 3, 5, 10 .— 200 usuarios activos/celda (5MHz)— Tamaño de la celda: 5km (óptimo), 30km (razonable), 100km (aceptable).— Soporte para movilidad 0-15km/h-120km/h (-350km/h-500km/h)— SAE/EPC: All-ip network— E-MBMS: Soporte mejorado para end-to-end QoS

113


2. Características técnicas Frecuencias:

— IMT-2000 core frequency bands 1.9-2 GHz— and extension bands 2.5 GHz— 850-900 MHz— 1800 MHz — AWS spectrum 1.7 GHz-2.1 GHz — portions of the UHF band for mobile services

Esquemas de acceso múltiple:— DL: OFDMA con CP.— UL: Single Carrier FDMA (SC-FDMA) con CP.

Modulación adaptativa y codificacion Códigos convolucionales y turbocódigoc (Rel 6). Técnicas avanzadas de multiplexación espacial con MIMO Soporte tanto para FDD como para TDD. H-ARQ, mobility support, rate control, security,and etc

114


Orthogonal Frequency División Multiplexing.

Se trata de un sistema multiportadora, en el que la señal original de tasa binaria R se transmite multiplexada en N flujos paralelos de datos de tasa R/N, cada uno de los cuales se modula con una frecuencia diferente o subportadora. Estas subportadoras se escogen de forma que sean ortogonales entre sí (=que no se interfieran) para posteriormente combinarlas usando la Transformada Rápida Inversa de Fourier (IFFT).

2.1 OFDM downlink

115


2.1 OFDM downlink

Número de subportadoras:• Desde 72 para un ancho de banda de 1,4 MHz.• Hasta 1200 para el de 20 MHz.

116


2.1 OFDM downlink

Ventajas:— Combate el efecto de la dispersión del retardo

independientemente del ancho de banda utilizado.— Mayor eficiencia espectral.— QoS diferenciado por usuario.

Inconvenientes:— Impacto sobre los amplificadores de potencia.

— ISI: inter-symbol interference

117


2.2 SC-FDMA uplink

Single Carrier-Frequiency Division Multiple Access Consiste en una única portadora, por lo que el acceso al medio por parte de los

usuarios se basa en la multiplexación en tiempo. Debido al impacto de OFDM sobre los amplificadores de potencia, se adoptó para

el enlace ascendente ya que:— Por un lado: mantiene las ventajas de OFDM a la hora de combatir el efecto del

multitrayecto — Por otro: minimiza los requisitos sobre los amplificadores de potencia al minimizar

el PAPR (peak-to-average power ratio). Además, la relación de potencia media a pico en SC-FDMA no crece con el ancho

de banda utilizado.

118


2.2 SC-FDMA uplink

119


2.3 Multi-mode Adaptative-MIMO y SDMA

Space Division Multiple Access: Channel access method based on creating parallel spatial pipes next to higher capacity pipes through spatial multiplexing and/or diversity.

MIMO: Técnica de transmisión basado en el uso de varias antenas para la recepción/emisión.— LTE ha sido el primer protocolo en tener en cuenta MIMO desde el

principio.

120



— Para el downlink: Diversidad en transmisión y en recepción y MIMO 2x2 y 4x2 tanto SU-MIMO como MU-MIMO.

— Para el uplink: Diversidad en la recepción pero no en la transmisión (sólo 1 transmisor). Sólo Mu-MIMO 1x2 o 1x4.

121



Se utiliza Adaptative MIMO para acomodarse a la demanda de mayor data rate o cobertura más extensa en NGBWA.

SU-MIMO— Un usuario— Para mejorar el peak user data rate.

MU-MIMO— Multiples usuarios— Para mejorar el average data rate

Collaborative/Network-MIMO— Muchas Base Station— Para incrementar el data rate del usuario que esta en el cell edge.— Comunmente llamado CoMP: Cordinated Multipoint Tx/Rx

– Requiere de la coordinación desde/hacia un UE de todas las eNodeB.– Mejora la SNR y las interferencias

122



123



124


2.4 HOM

Se utiliza modulación adaptativa:

— QPSK, 16QAM y 64QAM para el downlink

– QPSK, 16QAM y 64QAM para los canales que contienen carga útil

— BPSK, QPSK, 8PSK y 16QAM para el uplink

– BPSK y QPSK para los canales de control

En función de la calidad del enlace percibida por el terminal, que le anunciará en el Channel Quality Indications (CQI) al eNodeB.

125


Tramas radio de 10 ms divididas en 20 slots iguales de 0’5 ms cada uno.

— Una sub-trama consiste en dos slots CONSECUTIVOS de estos.

Una trama contiene 10 sub-tramas.

El intervalo de transmisión es de 1ms

3.1 Estructura de trama en el download

126


3.1 Estructura de trama en el download

127


3.1 Estructura de trama en el download (Resource Block)

El ancho de banda disponible en el DL es de N sub-portadoras con un espaciado de 15kHz entre ellas (salvo para MBMS, que es de 7’5kHz).

128


3.1 Estructura de trama en el download (Resource Block)

N es variable para conseguir hasta 20MHz de ancho de banda.— Recordemos que el ancho de banda va desde 1’4MHz hasta 20MHz

en pasos de 180kHz, que es el tamaño de un Resource block.

— Hoy en día tan sólo se soportan 6 subsistemas (BW).

129


3.1 Estructura de trama en el download Y OFDM

130


3.2 Estructura de trama en el upload

El tamaño de bloque de carga útil ocupa múltiples sub-bloques de un resource block. — 1 resource block = 12 sub-carriers— Como ocupa múltiples bloques, el número y tamaño de estos depende del

N del DTF a la hora de preprocesar la señal. Sólo son posibles N=2, N=3, y N=5.

El intervalo de transmisión es de 1ms

131


3.3 Capa física: señales y canales físicos de LTE

La capa física permite el intercambio de datos e información de control entre eNB y UE, además del transporte de datos de/hacia capas superiores.

Funciones principales:— FEC

— Procesamiento de las antenas MIMO

— Sincronización

La capa física se compone de:— Señales físicas: Utilizadas para sincronización del sistema,

identificación de la celda y estimación del canal.

— Canales físicos o Canales de Transporte: Utilizados para el transporte de la información de control, del scheduling y de la carga util del usuario a capas superiores.

132


3.3.1 Capa física: señales físicas

La diferencia principal entre los canales físicos y las señales físicas es que los canales si que trasportan la información hacia capas superiores del protocolo, y las señales físicas no: simplemente sirven para ayudar a asignar los recursos al UE. Hay dos tipos:— Señales de referencia: Se utilizan para determinar el CIR (Channel

Impulse Response)– Son el producto de secuencias ortogonales y secuencias numéricas pseudo-

aleatorias (PRN). Asi y todo, sólo hay 510 señales de referencia únicas. Cada una de ellas se asigna a una celda y en ese momento pasa a ser el cell ID de ella.

– Cada seis subportadoras se envía una señal de referencia.

— Señales de sincronización: Se usan por el UE en el procedimiento de búsqueda de celda.– Son del mismo tipo que las secuencias pseudo-aleatorias que forman las

señales de referencia.

– P-SCH y S-SCH

133


3.3.2 Capa física: canales físicos

Los canales físicos más importantes del DL son:— PDSCH: Physical Downlink Shared Channel, que transporta los datos del usuario.— PDCCH: Physical Downlink Control Channel, que transporta las decisiones de

scheduling de cada usuario individual. Este canal está siempre ubicado en el primer símbolo OFDM de cada slot.

— Otras:– PBCH: Physical Broadcast Channel– PMCH: Physical Multicast Channel– PCFICH: Physical Control Format Indicator Channel– PHICH: Physical Hybrid ARQ Indicator Channel

Los canales físicos del UL son:— PRACH: Physical Random Access— PUSCH: Physical Uplink Shared Channel. Los datos del usuario son transportados

en el PUSCH que es determinado por:– El ancho de banda de transmisión (Ntx).– El patron de salto de frecuencia (Frequency Hopping Pattern k0).

— PUCCH: Physical Uplink Control Channel. Transporta la información de control del terminal y es transmitido en una región de frecuencia reservada en el uplink:– Reportes CQI, ACK/NACK, etc.

134


3.4 Capa de transporte: canales de transporte

Están dentro de la capa física, aunque en sí conforman una capa nueva. Por ello se consideran como SAPs (= Puntos de acceso al servicio) para las capas superiores.

Transportan la información de los canales físico a las capas MAC y superiores. Canales de Transporte DL— BCH (Broadcast Channel)— DL-SCH (Downlink Shared Channel)— PCH (Paging Channel)— MCH (Multicast Channel)

Canales de Transporte UL— UL-SCH (Uplink Shared Channel)— RACH (Random Access Channel)

135


3.5 Capa lógica: canales lógicos de LTE

Son aquellos canales pertenecientes a la capa MAC. Se dividen en:

Canales de Control : Que llevan información del plano de control.— BCCH: Broadcast Control Channel [DL]— PCCH: Paging Control Channel [DL]— CCCH: Common Control Channel [UL y DL]— MCCH: Multicast Control Channel [DL]— DCCH: Dedicated Control Channel [UL y DL]

Canales de Tráfico: Llevan información del plano de usuario— DTCH: Dedicated Traffic Channel [UL y DL]— MTCH: Multicast Traffic Channel [DL]

136


3.6 Mapeo de canales

137


3.7 Esquema de transmisión en el DL

E-UTRA usa un sistema jerárquico de búsqueda de celda similar al utilizado en HSPA.

1. Cell search and synchrorization: La adquisición de la sincronía, y del identificador de grupo de

celda son obtenidos por el terminal a través de canal SCH.— Es por ello que se definen, con una estructura fija, un canal SCH

primario y otro secundario: P-SCH y S-SCH.

Diferencia fundamental: Ambos SCH son transmitidos en las 72 sub-portadoras que rodean a la portadora central DC con el mismo formato de slot descrito anteriormente (2x10ms) y en diferentes resource blocks.

Como ayuda adicional en la búsqueda de celda, existe un canal CCPCH que transmite información del BCH, por ejemplo el ancho de banda. — Es transmitido en instantes de tiempo predefinidos, también en las 72

subportadoras alrededor de la portadora central DC.

138



2. Scheduling Se realiza en la estación base (eNodeB). Ésta informa a los usuarios a través

del canal PDCCH los recursos asignados de tiempo/frecuencia y de los formatos de transmisión a usar.

— Para ello, el Scheduler evalúa diferentes tipos de información, como parámetros QoS, medidas del UE, UE capabilities o el estado del buffer.

3. Link Adaptation Es lo mismo que en HSDPA era el “Adaptative Moulation and Coding”, es

decir, que la modulación y la codificación no son las mismas siempre para el canal de datos compartido, sino que se eligen en finción de la calidad del canal.

— Para ello, el terminal reporta al eNodeB el parámetro CQI.

4. Hybrid ARQ Heredado también de HSDPA, es un protocolo de retransmisión de tramas

erróneas recibidas por el UE.

139



140


3.8 Esquema de transmisión en el UL

Como se ha apuntado anteriormente, E-UTRA usa un sistema jerárquico de búsqueda de celda similar al utilizado en HSPA.

1. Cell search and synchrorization:

— El terminal se sincroniza en tiempo y en frecuencia con una celda y detecta el CellID de ella.

– Función realizada gracias a las señales BCH y SCH

2. Recepción de los parámetros con los que posteriormente deberá transmitir.

141


3.8 Esquema de transmisión en el UL

142


4. SAE/EPC

SAE: System Arquitecture Evolution— EPC: Envolved Packet Core

— E-RAN: Envolved RAN

SAE es la arquitectura que complementa a E-RAN (para el acceso radio) para conformar la red móvil de nueva generación LTE.

Características principales:— Soporte múltiples tecnologías de

acceso.

— Núcleo de paquetes evolucionado: EPC.

143


4. SAE/EPC

144


4. SAE/EPC

Los objetivos principales de la arquitectura SAE son:— Conseguir un punto de anclaje común y un nodo de compuerta

para todas las tecnologías de acceso.— Protocolos IP en todas las interfaces.— Arquitectura de red simplificada: eliminar elementos.— Red all-IP— El total de los servicios están en el dominio de conmutación de

paquetes Desaparece la red de conmutación de circuitos.— Soporte de movilidad entre redes de acceso homogéneas,

incluyendo sistemas legados con GPRS y sistemas no-3GPP (p.ej WiMAX).

145


4. SAE/EPC

146


4.1 EPC

MME: Mobility Management Entity— Almacena y administra el contexto en el plano de control del UE: genera ID temporales, provee

de autenticación de UE, autorización, gestiona la movilidad.

UPE: User Plane Entity— Administra y almacena el contexto del UE: encriptación, desencriptación, anclaje de movilidad,

enrutamiento y transferencia de paquetes, iniciación del perifoneo.

MME+UPE = aGW

3GPP Anchor / PDN SAE GW / PGW— IP Address Allocation— Filtering— Anclaje de movilidad

entre 2G/3G y LTE.

SAE Anchor / SAE GW / SGW— Anclaje de movilidad

entre 3GPP y no 3GPP.

PDN SAE GW + SAE GW = IASA

147


4.2 E-RAN

eNodeB— Inter-cell Radio Measure Manager

(Inter-cell RMM)— Radio Bearer Control (RBC)— Radio Resource Control (RRC)— Radio Admission Control (RAC)— Cannection Mobility Control (CMC)— Dynamic Scheduling of UE resources— eNB Measurement Configuration &

Provision— Packet Data Convergence Protocol

(PDCP)— RLC, MAC y PHY.

• Desaparece el elemento RNCTodas sus funciones se mueven al eNodeB

148


4.3 Pila de protocolos

149


4.3 Pila de protocolos

Control Plane Protocol Stack - User Plane Protocol Stack

150


5. Otras característcias

E-MBMS: Enhanced-Multimedia Broadcast Multicast Service

MB-SFN: MB_Single Frequency Network

DRX: Discontinuous Reception

QoS: Quality of Service

Security

Rate Control

Mobility

SON: Self-Organising Network

151


Es cierto que LTE puede (o podrá) proporcionar velocidades binarias muy elevadas, pongamos 50 Mbit/s, pero…— Sólo a un usuario que esté en buenas condiciones de propagación e

interferencia y durante un tiempo limitado que dependerá de la demanda que existe en la célula que lo atiende, entre otros factores (hay otros, como el tipo de terminal, la capacidad e la red de transporte que conecta a la estación base con el resto de la red, si el usuario se mueve y a qué velocidad lo hace, etc.).

Pero eso no quiere decir que podrá proporcionar 50 Mbit/s a todos los usuarios independientemente de donde se encuentren. De hecho, la capacidad agregada de una célula en condiciones normales de operación (si hemos de creer los resultados de las simulaciones) rondará los 10-15 Mbit/s para un ancho de banda de 10 MHz, y esa es la capacidad que habrá que repartir entre todos los usuarios que estén conectados a la misma.

Afortunadamente, gracias a algunas de las características técnicas de LTE, como la capacidad de asignar los recursos con gran rapidez, en intervalos de 1 milisegundo, los usuarios pueden tener la "ilusión" de que sí están recibiendo o transmitiendo con una alta tasa binaria.— Esto requiere, por su parte, que no transmitan y reciban todo el tiempo (o

que el volumen de información a transferir no sature la capacidad del enlace).

6. Desmitificando LTE

152


6. …aún así

153


LTE Advanced

154


Evolución histórica

155


LTE Advanced

LTE Advanced In September 2009 the 3GPP Partners made a formal

submission to the ITU proposing that LTE Release 10 & beyond (LTE-Advanced) be evaluated as a candidate for IMT-Advanced.

Some of the key features of IMT-Advanced will be:— Worldwide functionality & roaming— Compatibility of services— Interworking with other radio access systems— Enhanced peak data rates to support advanced services and

applications (100 Mbit/s for high and 1 Gbit/s for low mobility)

156


LTE Advanced

Velocidad de subida de 1Gbps (100Mbps en alta movilidad). Velocidad de bajada de 500Mbps. Ancho de banda del canal radio de 70MHz. Bandas:

— 450 MHz band— UHF band (689-960 MHz)— 2’3 GHz y 2’6 GHz band— C-band (3.400-4.200 MHz)— Banda 8 (900MHz)

157


LTE Advanced

Modulaciones:

— Data and higher-layer control: QPSK, 16QAM, 64QAM

— L1/L2 control: BPSK (uplink only), QPSK

— Symbol rate: 168 ksymbols/s per 180 kHz resource block

158


LTE Advanced

Tecnología Mu-MIMO de mayor orden En el DL Hasta 8xX

— Aparecen nuevas señales de referencia:– CSI-RS: Channel State Information Reference Signal– DM-RS: UE-Specific Demodulation Reference Signal– Permite E-MU-MIMO

En el UL Hasta 4xX para Single User (SU-MIMO)— Esquema de detección de señal con compatibilidad para DFT-Spread

OFDM para SU-MIMO.– Necesidad de Turbo Serial Interference Canceller (SIC) para el eNB

159


LTE Advanced

La capacidad de las celdas se multiplica por 1’4 y 1’6 en algunos casos, lo que aumenta el throughput por usuario:— Hasta 3’7 bps/Hz/cell en DL Hasta 0’12 bps/Hz/cell/user— Hasta 2 bps/Hz/cell en UL Hasta 0’07 bps/Hz/cell/user

CoMP transmission en DL y reception en UL

160


LTE Advanced

Carrier Agregation = Agregación de portadoras.

— Todo el ancho de banda hasta, xej, 100MHz se compone de múltiples bloques de frecuencia básicos llamados Component Carriers (CC).

— La agregación de portadoras soporta tanto el espectro contiguous como el non-contiguous, y ancho de banda asimétrico para FDD.

— Es backward compatible. Evolución del actual OFDMA gracias al CC que permite la transmisión paralela

de Transport Block en el DL Multi CC Transmission

161


LTE Advanced

N-times DFT-Spread OFDM para el UL

— Se adopta multi-CC transmission de forma paralela a la transmisión de LTE (Rel 8) y se consigue un ancho de banda mayor con compatibilidad hacia atrás.

162


LTE Advanced

Relaying

— RN:Relay Node

— Se llega de forma más económica a áreas de difícil acceso para el backhaul

163


EL FUTURO

164


De la sociedad del conocimiento…

…a la sociedad virtual

165


166


167


ANEXO

168


Velocidades

GPRS — Downlink: 171 kbit/s teóricos, que en la práctica se quedaban en unos

40/80 kbit/s.— Uplink: 171kb/s teóricos, que en la práctica son 9,6 kbit/s.

UMTS– Downlink: 384 kbit/s, que en la práctica se quedan en unos 128/240 kbit/s.– Uplink: 384 kbit/s

— HSDPA– Downlink: 14 Mbit/s (que en condiciones usuales suponen unos 3 ó 4 Mbit/s).– Uplink: 64kbps o 384 kbit/s

— HSUPA– Downlink: 14 Mbit/s– Uplink: 5.76 Mbit/s (máximo teórico posible).

LTE— Downlink: Se pretende llegar a los 100 Mbit/s. — Uplink: Se pretende llegar a los 50 Mbit/s.

169


Protocolos de las capas de UMTS

170


Diagrama de estados para 2G y 3G en PS y CS

171


Capas MAC

172


Evolución hasta HSPA+

173


La lucha por el 4G (I)

174


La lucha por el 4G (II)

175


La lucha por el 4G (III)

176


La lucha por el 4G (IV)

177


178


Tipos de MIMO

179


El futuro ecosistema de las Telecomunicaciones

180


Velocidades fijo-móvil

181


…En Telefónica

Telefónica has announced it has begun trials of LTE Nov 30, 2009 — Alcatel-Lucent, Ericsson, Huawei, NEC, Nokia Siemens Network and ZTE will all

provide their proposed hardware for the trials which will hopefully take the technology significantly closer to a 2010 mass roll-out.

“At Telefónica we are working with the conviction that we can only offer our clients the maximum levels of quality and innovation,” the network said in a formal statement. “To do this, we are defining our strategy and the roll-out of LTE with the objective of driving mobile broadband and offering the best service from the moment that the equipment and terminals can support the new standards and are available for sale.”

LTE devices currently makes it only suitable for dongles powered by laptops, so smartphones will have to wait. This should free up HSDPA bandwidth for handsets as LTE takes off.

Via: http://www.goinglte.com/telefonica-has-begun-lte-trials/ http://bandaancha.eu/articulo/6466/telefonica-inicia-pruebas-lte-red-movil http://www.tecnologiahechapalabra.com/comunicaciones/movil_inalambrico_sat

elital/articulo.asp?i=4115 http://www.tecnologiablog.com/post/364/telefonica-demuestra-su-red-lte-4g-a-

140mbps

UTRAN - un paseo de la rel.99 a la rel.10 (2009)

Engineering

umts rel

hspa rel

lte rel

hsdpa rel

hsupa rel

tdd fdd

canales de transporte

lte advanced rel